Brevet FR2494345A2 — publié le 19820521

FR 2494345 A2 19820521 FR 8024189 A 19801114 On a décrit dans.le Brevet Principal un procédé de récupération de l'énergie des mouvements naturels d'une masse de liquide, notamment des mouvements de la mer et en particulier de la houle sous forme d'énergie électrique, caractérisé en ce qu'il consiste à conduire lesdits mouvements naturels à provoquer le transvasement alternatif d'un liquide auxiliaire, entre deux compartiments d'un récipient flottant sur ladite masse liquide et à récupérer l'énergie développée lors dudit transvasement. Pratiquement, l'énergie de la houle est transformée en énergie électrique au moyen de pontons supportant chacun un ou plusieurs récipients compartimentés, placés en cours de fonctionnement dans la direction de propagation de la houle, la flottabilité de ces pontons étant assurée par des couples de flotteurs, par exemple cylindriques, dont les dimensions sont calculées pour que le ponton puisse prendre une inclinaison maximum pour une hauteur de houle donnée. Entre deux compartiment d'un même ponton sont disposées une ou deux turbines, couplées mécaniquement avec un ou plusieurs générateurs électriques. Les pontons ou radeaux sont ancrés dans le fond de la mer par des câbles qui sont solidarisés à leur extrémité supérieure avec un point central du ponton de façon à ce que celui-ci puisse osciller librement autour de sa liaison.Plusieurs nontons peuvent être assemblés pour former une véritable centrale flottan La présente addition a pour objet d'apporter des perfectionnements au dispositif décrit dans le Brevet Principal et,en particulier,de résoudre le problème de la tenue en mer d'un tel dispositif en cas de"gros temps'.' Bien que la structure des pontons soit relativement simple, ce qui permet une construction robuste, il est souhaitable, en cas de tempvete, de mettre en quelque sorte l'ensemble à l'abri, pour éviter sa détérioration extérieure et celle des éléments électromécaniques intérieurs. En effet, lorsque les vents atteignent des forces de 8 à 10 Beaufort, les mouvements de la mer deviennent désordonnés, des vagues de grande hauteur s'ajoutant aux mouvements de la houle. Par ailleurs,compte tenu de ce que l'amplitude de la houle est de l'ordre de plusieurs mètres, pour une longueur d'onde de plusieurs dizaines de mètres, la quantité de liquide à transférer au cours d'une oscillation entre un compartiment et 3 l'autre est de plusieurs centaines de m. . On avait prévu, dans le brevet principal de-disposer deux turbines en parallèle entre deux compartiments, chacune travaillant dans un sens déterminé, un ensemble de clapets assurant la circulation du liquide auxiliaire alternativement dans chaque sens. Il est apparu que l'inertie des turbines, résultant de leurs grandes dimensions rendues nécessaires par la nécessité d'un débit important, nuisait au rendement énergétique de l'ensemble.Un second objet de la présente addition est une turbine de type "plan" à double action tournant toujours dans le même sens, quel que soit le sens de circulation du liquide auxiliaire. Selon la présente addition, le dispositif pour la récupération de l'énergie de la houle, du type décrit dans le brevet principal, comprenant un récipient à deux compartiments monté sur des flotteurs, un liquide auxiliaire circulant entre les deux compartiments en entratnant un organe mécanique relié à un générateur électrique est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'immersion et d'émersion. Selon une autre caractéristique de l'addition, l'organe mécanique précité est constitué par une turbine unique, de type Kaplan, à pales librement orientables. Ainsi, le problème du changement de sens dé circulation du liquide auxiliaire est résolu par la turbine elle-même. D'autres caractéristiques et avantages de l'addition apparattront au cours de la description qui va suivre de modes de réalisation particuliers, donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, en regard des dessins qui représentent - La Fig.1, une vue en élévation du dispositif immergé; - La Fig.2, une vue par l'avant du même dispositif; - La Fig.3, un organe de régulation d'assiette; - Les Fig. 4 et 5, des vues de la turbine dans les deux sens de circulation du liquide auxiliaire; - La Fig.6, une vue de face du rotor de la turbine. On sait que les tempêtes se traduisent par des mouvements de la mer, mouvements qui sont presqu'exclusivement superficiels. C'est-à-dire qu'au delà d'une profondeur de quelques mètres, l'agitation superficielle n'a que peu de répercussions. Il est donc possible, en immergeant le dispositif sur une hauteur de quelques mètres, d'éviter les dommages résultant d'une agitation violente et désordonnée.Cette immersion peut être obtenue par des moyens représentés sur les Fig. 1 et 2. Sur ces figures, on retrouve des éléments décrits dans le brevet principal tels que les flotteurs A et B, le ponton C, le cable d'amarrage D fixé sur une manille E. Conformément à l'addition, un certain nombre de moyens ont été ajoutés au dispositif en vue de permettre son immersion et son émersion. A la partie supérieu: du ponton sont disposés des flotteurs auxiliaires 1 et la qui, dans l'exemple représenté sont au nombre de quatre, deux à l'avez et deux à l'arrière. Toujours à la partie supérieure du ponton est installé un réservoir 2 d'air comprimé. Les flotteurs 1 et la sont montés sur des bras 3 et 3a, articulés sur le ponton C et dont les débattements sont limités en amplitude par des vérin: amortisseurs 4 et 4a destinés à controler la montée des flotteur: auxiliaires l,et la.Sur ces figures, le ponton est immergé la surface de la mer étant symbolisée par le trait hachuré S. Afin d'assurer la correction d'assiette ou d'horizontalité du dispositif, on a prévu, par ailleurs, de part et d'autre du ponton C, deux hélices latérales dé compensation 5 et 5a. Le fonctionnement de ces hélices est commandé par un organe représenté sur la Fig.3. Il consiste en une masse 13 montée pivotante dans un logement sphérique 12. L'extrêmité supérieure de l'arbre 14 sur lequel est montée la masse 13 porte une pièce 10 qui vient fermer le contacteur 15 ou le contacteur fixés au bati du ponton lorsque celui-ci n'est pas horizontal. L'un des deux contacts est ainsi fermé et l'une des deux hélices 5 ou 5a se met en mouvement pour redresser le ponton. Le contact est coupé dès que la masse 13 revient à la position verticale, ce qui signifie que le ponton est à nouveau horizontai. L'immersion est obtenue par introduction de l'eau de mer à l'intérieur des flotteurs principaux A et B. A cette fin, ces flotteurs sont munis de vannes électromagnétiques 7 à ouverture télécommandée à partir du poste de surveillance à terre. L'émersion est obtenue en chassant l'eau contenue dans le flotteurs A et B par l'air comprimé du réservoir 2 qui est intro duit dans les flotteurs par les canalisations 6. Les vannes 7 sont bien entendu ouvertes pour permettre l'expulsion de l'eau. Des tiges de commande 8 assurent l'ouverture ou la fermeture des vannes 7. Le fonctionnement des moyens d'immersion et d'émersion est le suivant - par gros temps, lorsque les vents commencent à "forcir", les vannes 7 sont ouvertes par télécommande. Simultanément, toutes les ouvertures de ventilation prévues dans le brevet principal sont hermétiquement fermées. Les compartiments renfermant le liquide auxiliaire constituent, comme le reste du ponton, la partie flottante, les charges inertes et mobiles étant calculées pour permettre i'immersion partielle ou totale (à l'exception de celle des flotteurs 1 et la, et d'une partie du réservoir 2) comme celà apparat sur les Fig. 1 et 2. Au cours du remplissage partiel ou total des flotteurs A et B par l'ouverture des vannes 7 l'air contenu dans ceux-ci est évacué par des clapets(non représentés).Le réservoir 2 est rempli d'air comprimé au moyen d'un groupe motocompresseur approprié (non représenté) à une pression qui permettra ultérieurement l'évacuation de l'eau hors des flotteurs A et B, (de l'ordre de 15 à 20 Kg/cm2), au cours du fonctionnement normal du ponton, c'est-à-dire lorsque celui-ci est hors de l'eau. - l'émersion est commandée depuis la terre lorsque la mer est redevenue calme. Pour celà, l'air comprimé du réservoir 2 est distribué par télécommande dans les canalisations 6, reliées à la partie supérieure des flotteurs A et B. Les vannes 7 sont à ce moment ouvertes. L'eau qui avait été admise est ainsi refoulée hors des flotteurs et le dispositif émerge. L'énergie nécessaire aux services annexes tel que l'entratnement des hélices est assurée par la génératrice centrale, les mouvements du bassin dus à la houle étant, quoique réduits, productifs d'énergie. Les Fig. 4 à 6 représentent une turbine permettant de remplacer l'ensemble des deux turbines et clapets annexes prévus dans le brevet principal. Le rendement de la centrale est ainsi très notablement augmenté. Sur les Fig. 4 et 5, le rotor 18 de la turbine est monté sur un arbre 17, à l'intérieur du conduit 16,figuré en traits mixtes et relié par ses faces terminales 19 et 20 aux deux compartiments contenant alternativement le liquide auxiliaire. Sur le rotor 18 sont montées des pales ou ailettes 21, chacune pouvant pivoter librement autour d'un axe solidaire du rotor entre deux butées 23 et 24, Sur la Fig.4, le liquide circule comme indiqué par la flèche 25 , c'est-à-dire de la droite vers la gauche de la figure. Les pales 21 viennent au contact des butées 23 . Sous l'action de l'écoulement du liquide, le rotor 1 tourne dans le sens sinistrorsum. Lorsque le sens de circulation du liquide s'inverse, comme représenté sur la Fig.5, les pales 2 pivotent autour de leurs axes 22 et viennent au contact des buté 24. Bien que le liquide circule maintenant dans le sens symbolis par la flèche 26, de la gauche vers la droite de la figure, le rotor tourne toujours dans le sens sinistrorsum.Les pales 21 sont libres autour des axes 22, les butées 23 et 24 (dont le nombre est égal à celui des pales) étant fixes sur le rotor et positionnées de sorte que les inclinaisons des pales corresponde] à un rendement mécanique optimum. Dans le cas du brevet principal où l'on utilise deux turbines, il est nécessaire, à chaque inversion du flux de liquide auxiliaire,de vaincre l'inertie d'une turbine pour sa mise en rotation. Il en résulte une perte d'énergie de 25 à 30%. Ces inconvénients sont palliés par la présente addition. En effet, lorsque sous l'influence de la houle la circulation s'inverse, la turbine continue à tourner sous l'effet de sa propre inertie. Du fait du placement libre des pales, la résistar ce de rotation dans le liquide immobilisé un très court instant par son inversion est réduite très sensiblement. Ces avantages d'ordre mécanique se répercutent au niveau de la production d'énergie électrique. L'équipement de transmission entre la turbine et la génératrice est très simplifié. La rotation quasi continue de la turbine augmente très notablement l'efficacité du volant d'inertie (non représenté) calé sur l'arbre de la génératrice électrique. La production d'énergie électrique est ainsi "lissée", la courbe de puissance disponible étant en permanence très voisine de la puissance maximum. Il va de soi que de nombreuses peuvent être introduites, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans sortir pour celà du cadre de l'addition. R E V E ST D I C A T I O N S 10 Dispositif de mise en oeuvre du procédé de récupération de l'énergie de la houle selon la revendication 9 du brevet principal, comprenant un récipient à deux compartiments monté sur des flotteurs, un liquide auxiliaire circulant entre les deux compartiments, sous l'action de la houle, en entrai nant un organe mécanique relié à une génératrice électrique, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'immersion et d'émersion. 20 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les flotteurs précités sont munis, à leur partie inférieure, de vannes télécommandées et sont reliés, à leur partie supérieure à des canalisations elles-mêmes reliées à un réservoir d'air comprimé. 30 Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que des flotteurs auxiliaires sont articulés à la partie supérieure du ponton, des vérins assurant l'amortissement des mouvements desdits flotteurs auxiliaires par rapport au ponton. 40 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précéden tes, caractérisé en ce que des hélices sont disposées de part et d'autre du ponton précité, leur mise en rotation étant sous la dépendance d'un organe de commande à gravité. 50 Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que organe de commande précité comprend une masse montée sur un arbre pivotant dans un logement sphérique, dont l'extrê- mité supérieure porte une pièce fermant un contact lorsque l'arbre n'est pas vertical. 60 Dispositif selon la revendication 14 du brevet principal ou l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une seule turbine, de type Kaplan à double action, est disposée entre les compartiments renfermant le liquide auxiliaire, le rotor de ladite turbine tournant toujours dans le même sens, indépendamment du sens de circulation du liquide. 70 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le rotor de la turbine porte au moins deux pales orientables dans deux positions symétriques par rapport au plan médian du rotor. 80 Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les pales précitées sont montées librement pivotantes sur des axes solidaires du rotor, entre deux butées fixées sur le rotor et disposées symétriquement par rapport au plan médian dudit rotor. 90 Dispositif pour la récupération de l'énergie de la houle selon le brevet principal, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour remplir et vider les flotteurs avec l'eau de la mer et une turbine unique à sens de rotation continu.