Brevet FR2550827A1 — publié le 19850222

La présente invention concerne généralement et a essentiellement pour objet un procédé de production de puissance électrique marémotrice utilisant l'énergie de flottabilité de la marée et un appareil ou dispositif générateur de puissance électrique marémotrice destiné à l'exécution dudit procédé, ainsi que les diverses applications et utilisations résultant de leur mise en oeuvre et les systèmes, ensembles, équipements et installations qui en sont pourvus. L'invention se rapporte particulièrement à la transmission de puissance par la production d'énergie au moyen du mouvement ascendant et descendant répété d'un réservoir ou récipient de flottabilité en fonction du flux et du reflux de la maree. Dans l'état connu de la technique antérieure, la puissance électrique marémotrice était engendrée par l'emploi d'un barrage ou d'une digue de retenue en dessous de laquelle était installée une hélice. L'hélice était entrainée en rotation par le flux et le reflux de la marée et, grâce à l'énergie produite par la rotation de ladite hélice, une production de puissance électrique était accomplie. Cependant, l'exécution ou la mise en oeuvre effective du procédé précité était trop difficile-et coûteuse. I1 y avait aussi un inconvénient, à savoir l'énorme perte d'énergie pendant le processus de transformation de l'énergie marémotrice en puissance électrique.En résumé, le but de la présente invention est de supprimer les inconvénients précités et de créer un procédé et un appareil de production de puissance électrique marémotrice utilisant l'énergie de flottabilité de la marée à partir de laquelle une plus grande énergie peut être obtenue en contrôlant le poids du réservoir ou récipient de flottabilité. Un second but de l'invention est de créer un procédé et un appareil pour la production de puissance électrique marémotrice utilisant instantanément l'énergie de flottabilité de la marée et l'énergie cinétique produite par la régulation ou le réglage du poids du réservoir de flottabilité. Un troisième but de cette invention est d'utiliser un engrenage en forme de coque torse pour maintenir uniformément la force motrice d'entrainement ou menante d'une pompe. Les objectifs précités et d'autres encore sont atteints par l'emploi de l'engrenage en forme de coque torse et d'un frein et par le contrôle du niveau d'eau dans le réservoir de flottabilité. L'engrenage en forme de coque torse précité contrôlera ou réglera la force motrice d'entrainement ou menante de la pompe, de façon que la force motrice d'entraSnement ou menante de ladite pompe reste constante malgré le mouvement vertical constant du réservoir de flottabilité. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaitront plus clairement à la lecture de la description explicative qui va suivre en se reportant aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple non limitatif illustrant un mode de réalisation spécifique actuellement préféré de l'invention et dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique d'une installation génératrice de puissance électrique marée motrice comprenant l'appareil de flottabilité et l'appareil de transmission de puissance; - la figure 2 est une vue schématique de côté de l'appareil de flottabilité et de l'appareil de transmission de puissance montrant l'effet de la marée haute sur l'appareil de flottabilité; - la figure 3 est une vue semblable à la figure 2 et montre l'effet de la marée basse sur l'appareil de flottabilité;; - la figure 4 représente une vue partielle de l'équipement de transmission de puissance; - la figure 5 est une vue schématique agrandie de l'engrenage en forme de coque torse; - les figures 6A et 63 représentent des vues schématiques en coupe de l'équipement de transmission de puissance illustré sur la figure 4 et montrent le fonctionnement de eelui-ci; - la figure 7 est une vue schématique de 1'équipementpcur-Ra transmission d'énergie à l'eau; - les figures 8A à 8E sont des vues schématiques de la valve ou vanne de la pompe à eau et montrent l'effet d'un changement d'état sur la valve ou vanne; et - la figure 9 est une vue schématique du dispositif de blocage ou de verrouillage illustrant le fonctionnement de celui-ci et son contrôle ou sa commande de réglage du niveau d'eau interne du réservoir de flottabilité. Selon la figure 1, l'installation génératrice de puissance électrique est montee au-dessus de pieux ou pilots I qui sont établis sur le fond marin. Un réservoir de flottabilité 2 coulisse verticalement entre les pieux ou pilots. Une chambre ou enceinte de flottabilité d'équilibrage 3 est située en dessous du réservoir de flottabilité 2 et cette chambre ou enceinte est remplie d'air dans le but de maintenir une force de flottabilité constante du réservoir de flottabilité 2. Une crémaillère 4 et une vanne plongeante ou de décharge 19- sont montées sur la paroi latérale du réservoir de flottabilité 2. Un orifice de passage d'air 9 est placé sur le sommet du réservoir de flottabilité 2. Un pignon 5 d'un appareil de transmission de puissance 22 est fixe en position.Le pignon (5) et, ainsi, l'appareil de transmission de puissance seront entrainés par la crémaillère 4. L'appareil de transmission de puissance 22 est situé au-dessus du réservoir de flottabilité 2. Une pompe Il et une vanne à quatre voies 12 sont placées au-dessus de l'appareil de transmission 22. La pompe Il est entraînée par l'appareil de transmission 22 dans le but de pomper de l'eau de mer ou de l'eau du réservoir de flottabilité 2 dans un réservoir dit inférieur 17 situé au-dessus La vanne à quatre voies 12 est commandée ou actionnée par un moyen de commande électrique approprié, de façon que les voies de passage d'eau puissent être contrôlées (voir figure 8A à figure 8E). Les quatre conduites 13, 14, 15, 16 sont respectivement reliées à la vanne à quatre voies 12. La conduite 13 est reliée au réservoir de flottabilité 2 et la conduite 16 est reliée à la mer. La conduite 14 est reliée au réservoir inférieur 17. La conduite 15 est reliée à travers la pompe Il à un réservoir supérieur 18. Le réservoir supérieur 18 est monté au-dessus du réservoir inférieur 17. L'eau, pompée dans le réservoir supérieur 18, est libérée de façon à s'écouler vers le bas à travers le conduit 20 jusque dans le générateur E qui, à son tour, produit la puissance électrique. L'eau, traversant le générateur , est collectée ou recueillie dans le réservoir inférieur 17. Les figures 2 à 5 illustrent le fonctionnement et la structure de 1-' appareil de flottabilité, de l'appareil de transmission de puissance et de l'engrenage en forme de coque torse. Au fur et à mesure que le réservoir de flottabilité 2 s'élève ou se déplace vers le haut, il accentue la valeur de la force de flottabilité préexistante en réduisant le niveau d'eau à l'intérieur du réservoir de flottabilité et en réduisant ainsi le poids dudit réservoir. Au fur et à mesure que le réservoir de flottabilité s'abaisse, descend ou se déplace vers le bas, il accroît l'énergie électrique en augmentant le niveau d'eau à l'intérieur du réservoir de flottabilité en accroissant ainsi le poids dudit réservoir. La crémaillère4 entraîne le pignon 5 en produisant la réaction en channe suivante a) la rotation du pignon 5, b) la rotation des roues dentées d'engrenage hélicold?lesou coniques 29A, 29B, c) la rotation d'un arbre mené ou conduit 6, d) la rotation de roues dentées d'engrenage hélicordales ou coniques, e) La rotation de'.la roue dentée en fonde de coque torse 8A, 8B de l'appareil de transmission de puissance 22. Le fonctionnement et la commande du dispositif ci-dessus seront décrits davantage par lrexplication détaillée des figures 8A et 8E. Chaque roue dentée d'engrenage en forme de coque torse 8A, 8B est de forme quelque peu conique. L'angle de pas (ou angle de spire d'hélice ou de filet de vis par rapport à l'axe 8C sur la figure 5 ou angle dont la tangente trigonométrique est égale au rapport du pas de denture au périmètre du cercle primitif) de la roue dentée d'engrenage en forme de coque torse crott avec le mouvement depuis la plus petite portion (c'est-à-dire à petit diamètre) jusqu'à la plus grande portion (clest-à-dire à grand diamètre) de ladite roue d'engrenage alors que le pas reste le même comme cela est indiqué sur la figure 5. En outre, la denture de la roue d'engrenage en forme de coque torse est réalisée hélicoIdalement sur la surface de cette roue d'engrenage en forme de coque torse.Par conséquent, lorsque la roue dentée d'engrenage 7 est entraînée en rotation, la roue d'engrenage en forme de coque torse 81k ou 83 est attaquée et se déplace le long de l'axe. il en résulte que l'appareil convertisseur de puissance 23 se déplace alternativement le long de 1'ar- bre 28. L'arbre 8C de la roue dentée d'engrenage en forme de coque torse 8A ou 8B est conçu pour engrener avec les dents d'un pignon. Les dents de l'arbre 8C engrènent avec un pignon 10 d'un levier 25 qui est sollicité vers le haut par un contrepoids 26 comme cela est indiqué sur la figure 7. L'arbre du pignon 10 est relié à l'arbre de la pompe 11 par un moyen approprie. Les figures 6A et 6B représentent l'appareil transformateur de puissance 23. La figure 6A illustre le cas dans lequel la roue dentée d'engrenage en forme de coque torse 8A engrène avec la roue dentée d'engrenage 7 lorsque le réservoir de flottabilité 2 est élevé ou déplacé vers le haut par la force de flottabilité. En outre, la figure 6B illustre le cas dans lequel la roue dentée d'engrenage en forme de coque torse 8B engrène avec la roue dentée d'engrenage 7 lorsque le réservoir de flottabilité 2 est tiré vers le bas par son poids (c'est-à-dire après qu'il ait été rempli d'eau).La conversion, décrite ci-dessus , est réalisée en fonction du flux ou du reflux de la marée par la commande manuelle d'une poignée 27 ou par l'emploi d'un autre moyen de commande notammeitélectrique approprié. Le fonctionnement de l'appareil, qui fait l'objet de cette invention, sera décrit en détail comme suit en se reportant aux figures 8A à 8E. La figure 81k représente la position de la vanne à quatre voies 12 quand le réservoir de flottabilité 2 de la figure 2 s'élève pendant la marée haute. Lorsque le frein ou cliquet 30, tel que représenté sur la figure 7, est relâché, déclenché ou débloqué, le réservoir de flottabilité 2 s'élève en raison de la force de flottabilité qui commence à mouvoir la crémaillère 4 verticalement en forçant le pignon 5 à tourner instantanément en produisant la force nécessaire au fonctionnement ou à l'entraînement de la pompe 11 et alors la force, pour actionner la pompe 11, est produite instantanément. A ce moment, appareil convertisseur 23 est dans la position représentée sur la figure 4 et la roue dentée d'engrenage 7 engrène avec la roue dentée d'engrenage en forme de coque torse 8A qui fait tourner à la fois l'arbre 8C et le pignon 10 tels qu'indiqués sur les figures 2 et 4. Par conséquent, grâce au fonctionnement de la pompe 11, l'eau de mer, contenue dans le réservoir de flottabilité 2, est pompée dans le réservoir supérieur 18 à travers les conduites 13, 15. il en résulte que le niveau d'eau, dans le réservoir de flottabilité 2, est ainsi abaissé en provoquant l'accroissement de la force de flottabilité. Lorsque le réservoir de flottabilité 2 atteint sa position la plus haute, il doit s'arrêter. A ce moment, l'eau, précédemment pompée, tombe à travers le conduit 20 et engendre de l'électricité au moyen de la génératrice E. Entretemps, l'eau précitée est collectée ou recueillie dans le réservoir inférieur 17. La figure 8B illustre le cas où l'eau, provenant du réservoir inférieur 17, s'écoule dans le réservoir de flottabilité 2. Comme cela est indiqué sur la figure 3, lorsque le réservoir de flottabilité 2 atteint sa position la plus haute, la vanne plongeante ou de décharge 19 est ouverte par un moyen approprié commandé par exemple par un interrupteur ou commutateur électrique comme cela est indiqué sur la figure 9 et le réservoir de flottabilité s'arrêt à une hauteur ou à un niveau qui équilibre le poids du réservoir de flottabilité 2 et de la force de flottabilité. A ce moment, le pignon 10 est bloqué, immobilisé ou verrouillé au moyen frein ou cliquet 30. Par conséquent, le réservoir de flottabilité 2 reste suspendu même à marée basse. En conséquence, la vanne plongeante ou de décharge 19 est fermée au moyen d'un interrupteur otl commutateur électrique et la vanne à quatre voies est actionnée ou activée comme cela est indiqué sur la figure 8B. L'eau, provenant du réservoir inférieur 17, s'écoule dans le réservoir de flottabilité 2 en augmentant ainsi le poids du réservoir de- flottabilité. Ainsi, l'énergie cinétique augmente en fonction du poids accru du réservoir.Cependant avant ce moment, l'appareil convertisseur 23 change son état pour passer de la position représentée sur la figure 6A à la position représentée sur la figure 6B en faisant ainsi engrener la roue dentée d'engrenage en forme de coque torse 83 avec la roue dentee d'engrenage 7. La figure 8C illustre la position de la vanne à quatre voies lorsque l'eau s'écoule du réservoir inférieur 17 dans le réservoir de flottabilité 2 et lorsque l'eau de mer est pompée dans le réservoir supérieur 18. Pendant la marée basse, le dispositif à frein ou à cliquet 30 est débloqué ou relâché et le réservoir de flottabilité 2 tombe en provoquant la rotation de l'arbre 8C au moyen de la crémaillère 4, du pignon 5, de la roue dentée d'engrenage en forme de coque torse 83 et de la roue dentée d'engrenage 7. L'arbre 8C fait, à son tour, tourner le pignon 10 qui entraîne la pompe 11 reliée à l'arbre du pignon 10. il en résulte qu'une force est instantanément produite, de sorte que l'eau de mer extérieure est pompée dans le réservoir supérieur 18. La figure 8D montre que c'est seulement l'eau de mer extérieure qui peut être pompée à travers les conduites 15, 16.Si le réservoir de flottabilité précité 2 tombe dans la position intermédiaire, la vanne à quatre voies change de position pour passer de la position représentée sur la figure 8C à celle représentée sur la figure 8D, grâce à un moyen approprié de commande par exemple, électrique et, ainsi, pompe seulement de l'eau de mer extérieure. La figure 8E illustre le cas où les conduits sont à l'état fermé ou obturé. Lorsque le réservoir de flottabilité précité 2 tombe jusqu a sa position la plus basse, la vanne à quatre voies occupe la position telle que représentée sur la figure 8E. il en résulte que de l'eau est évacuée du réservoir de flottabilité lors de l'ouverture de la vanne plongeante ou de décharge 19 par un moyen approprié de commande, de façon à équilibrer la force de flottabilité du réservoir de flottabilité 2 avec la gravité, après quoi, la vanne plongeante ou de décharge 19 est refermée.Ensuite, le réservoir de flottabilité est immobilisé par l'activation ou 1Xencrenchement du frein cliquet 30 et l'appareil convertisseur 23 change d'état pour passer de la position représentée sur la figure 6B à la position représentée sur la figure 6A. A ce moment, le cycle de travail est achevé. Lorsque la marée monte de nouveau, le frein ou cliquet est débloqué en provoquant l'élévation du réservoir de flottabilité et la vanne à quatre voies change d'état pour passer de la position représentée sur la figure 8E à celle représentée sur la figure 8A. La production de puissance électrique est accomplie par la répétition du cycle de travail précité. Bien que cette invention ait été décrite d'une façon quelque peu détaillée et à l'aide de plusieurs modes de réalisation, il sera évident pour ceux qui sont compétents dans la technique que divers changements et modifications peuvent être apportés sans s'écarter de l'esprit de l'invention. L'invention n'est donc par conséquent pas limitée par la description précédente mais seulement par les revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1.- Procédé se production de puissance électrique marémotrice, dans lequel un réservoir de flottabilité (2) comporte une chambre de flottabilité (3) et une vanne plongeante de décharge (19), et engendre une force de flottabilité et de l'énergie cinétique, caractérisé en ce qu'il consiste en ce que le poids du réservoir de flottabilité (2) est contrôlé ou réglé par régulation du niveau d'eau dans le réservoir de flottabilité, en ce que la force instantanée est produite en débloquant un frein ou cliquet (30) lors du flux et du reflux de la marée et en ce que la force, produite par la force de flottabilité et/ou par l'énergie cinétique, est constamment transmise à une pompe (11) par une roue dentée d'engrenage en forme de coque torse (8A, 8B), de sorte qu'une grande énergie peut être obtenue avec peu de perte d'énergie. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le frein ou cliquet (30) engrène avec un pignon-(10) lorsque le réservoir de flottabilité (2) est équilibré après que l'eau de mer et/ou l'eau, contenue dans le réservoir de flottabilité, ait été pompée et le frein ou cliquet (30) est débloqué lors du reflux et/ou du flux de la marée. 3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le contrôle ou réglage du poids du réservoir de flottabilité (2) est réalise en pompant l'eau du réservoir de flottabilité (2) pendant le mouvement ascendant de celui-ci et l'écoulement de l'eau du réservoir inférieur (17) dans le réservoir de flottabilité (2) pendant le mouvement descendant de ce dernier. 4.- Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à modifier la position d'un appareil convertisseur (23) de façon que chaque roue dentée d'engrenage en forme de coque torse (8A;B) soit alternativement amenée à engrener avec une roue dentée d'engrenage (7) respectivement selon que le mouvement du réservoir de flottabilité (2) est ascendant ou descendant. 5.- Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une vanne à quatre voies (12) est commandée de façon que la pompe (11) pompe l'eau du réservoir de flottabilité (2) dans un réservoir supérieur (18) pendant le mouvement ascendant du réservoir de flottabilité et que la pompe (11) pompe l'eau de mer extérieure dans le réservoir supérieur (18 > et ladite vanne (12) libère l'eau du réservoir inférieur (17) pour qute31e 'écoule dans le réservoir de flottabilité (2) pendant le mouvement descendant de ce dernier. 6.- Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'une vanne plongeante de décharge (19) est actionnez dals le but d'équilibrer le réservoir de flottabilité (2) après l'achèvement du mouvement de ce dsrrller. 7.- Apparell générateur de puissance électrique marémotrice pour l'exécution du procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérise par un dispositif de transmission de puissance (22) comportant l'appareil convertisseur (23), le frein ou cliquet (30) et la vanne à quatre voies (12). 8.- Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'appareil convertisseur précite (23) e compose de deux rouets dentées d'engrenage en forme de coque torse (8A, 8B), dont l'une (8A) engrène avec la roue dentée d'engrenage (7) pendant le mouvement ascendant du réservoir de flottabilité g2) et l'autre (8B) engrène avec ladite roue dentée d'engrenage (7) pendant le mouvement descendant du réservoir de flottabilité (2). 9.- Appareil selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que la vanne à quatre voies (12) est commandée de façon que la pompe (11) pompe l'eau du réservoir de flottabilité (2) dans le réservoir supérieur (18) pendant le mouvement ascendant du réservoir de flottabilité (2) et que la pompe (11) pompe l'eau de mer extérieure dans le réservoir supérieur (18) et ladite vanne (12) libère l'eau pour qu'elle s'écoule du réservoir inférieur (17) dans le réservoir de flottabilité (2) pendant le mouvement descendant de ce dernier.