Brevet FR2961785A1 — publié le 20111230

La présente invention se rapporte au domaine des alimentations électriques de forte puissance. Elle se rapporte plus particulièrement à un dispositif pour alimenter un navire lorsqu'il est au mouillage, à distance d'une côte. Un navire, par exemple un porte-conteneurs ou un bateau de croisière, 15 lorsqu'il est à quai, a besoin d'une puissance électrique importante. Cette puissance est généralement de l'ordre de plusieurs mégawatts, typiquement 8 à 12 mégawatts, pour des tensions triphasées de 6.500V ou 11.000V. Cette puissance lui est généralement fournie par des groupes électrogènes diesels embarqués à bord. Ces groupes électrogènes de bord ont un rendement faible, 20 utilisent une énergie coûteuse et sont très polluants. Lorsqu'un navire est au port, il est donc préférable de pouvoir l'alimenter électriquement à partir d'un réseau électrique terrestre. Il existe une demande croissante des états pour la réduction des pollutions liées aux activités portuaires. Il existe des solutions pour une telle alimentation lorsque le navire est 25 à quai. Cependant, il n'existe pas de solution appropriée à l'alimentation d'un navire au mouillage, c'est-à-dire à une certaine distance d'un quai ou d'une côte. Plusieurs problèmes se posent dans le cas de navires au mouillage. En effet, la position instantanée d'un navire au mouillage est définie par des éléments extérieurs, notamment les forces et directions combinées du courant, 30 du vent et de la houle, à un instant donné. C'est notamment le cas lorsque le -1 2961785 -2 navire est soumis aux forces de directions alternativement opposées des courants de marée qui peuvent amener le navire à faire plusieurs tours complets autour de son ancrage. Ainsi, la position d'un navire au mouillage est instable. Cette position varie en fonction des variations de ces éléments. Il est donc particulièrement difficile d'établir une liaison électrique entre le navire et une alimentation fixe, à terre. En effet, en changeant de position, le navire risque de se prendre dans les câbles d'alimentation et y exercer des efforts rapidement excessifs conduisant à la destruction de la liaison électrique. Ceci est particulièrement vrai si l'alimentation se fait par le tableau arrière du io navire, à proximité duquel le tableau électrique principal est habituellement disposé, alors que le mouillage se fait par la proue. L'invention a pour but de proposer un dispositif qui permette de résoudre les inconvénients précédemment exposés, et notamment d'assurer l'alimentation électrique d'un navire au mouillage, à partir d'un réseau terrestre, 15 simple et sécurisée. Selon l'invention, un tel dispositif permettant de relier un navire à une installation terrestre est caractérisé en ce qu'il comprend une bouée d'amarrage comprenant un flotteur, sensiblement fixe en rotation relativement au fond, un plateau monté tournant relativement au flotteur autour d'un axe vertical de 20 ladite bouée et des moyens de prise rotatifs autour dudit axe de bouée, lesdits moyens de prise assurant une continuité d'alimentation entre au moins une première ligne d'alimentation, à l'amont de la bouée, et au moins une deuxième ligne d'alimentation, à l'aval de la bouée. De préférence, chaque ligne aval est une ligne flottante, équipée de flotteurs de ligne répartis le long de la ligne. 25 Avantageusement, chaque ligne aval comprend, à une extrémité distale, un connecteur prévu pour être connecté au navire, le connecteur comprenant de préférence des moyens de propulsion autonomes. Le dispositif peut comprendre, de préférence fixés sur le plateau, des moyens pour y stocker le connecteur, lorsque le connecteur n'est pas en prise sur un navire. 2961785 -3 De préférence, le plateau comprend des moyens pour y amarrer le navire. Avantageusement, les lignes d'alimentation comprennent une alimentation électrique. De préférence, les moyens de prise rotatifs 5 comprennent alors des contacts électriques tournants. Les lignes d'alimentation peuvent aussi comprendre une conduite pour charger et/ou décharger un gaz ou un liquide transporté sur le navire. De préférence, les moyens de prise rotatifs comprennent alors un joint tournant assurant une continuité étanche entre une conduite amont et une conduite aval. i0 Le flotteur peut comprendre un puits axial, les moyens de prise rotatifs être disposés en tête de ce puits, et chaque ligne d'alimentation amont être prévue pour venir se connecter auxdits moyens de prise rotatifs, par le bas, au travers dudit puits. Avantageusement, les moyens de prise rotatifs sont dimensionnés pour 15 reprendre et transmettre, entre le flotteur et le plateau, les efforts mécaniques exercés sur la bouée. Dans la présente description, on considère par convention que ce qui est terrestre est en amont du navire. Plusieurs modes d'exécution de l'invention seront décrits ci-après, à 20 titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue en perspective d'un navire au mouillage en prise avec un dispositif d'alimentation électrique selon l'invention; et, la figure 2 est une vue en perspective du dispositif d'alimentation 25 électrique de la figure 1. La figure 1 représente un navire 1 au mouillage. L'eau n'a pas été représentée à la figure 1, pour une plus grande clarté du dessin. Le navire 1 est relié à une bouée 2 par une aussière 3. L'aussière 3 relie la proue 4 du navire 1 à la bouée 2. La bouée 2 est ancrée au fond 10 par quatre ancres 5 30 régulièrement réparties. 2961785 -4 La bouée 2 a sensiblement une forme axisymétrique autour d'un axe sensiblement vertical, ci-après nommé axe de bouée X2. La bouée 2 comprend notamment un flotteur 7 de forme sensiblement cylindrique autour de l'axe de bouée X2 et un plateau 8 disposé au-dessus du flotteur. Le plateau 8 est monté 5 tournant relativement au flotteur 7, autour de l'axe de bouée X2. L'aussière 3 est attachée au plateau 8, de sorte que dans les mouvements du navire autour de la bouée 2 le point d'attache de l'aussière reste sensiblement en vis-à-vis du navire. Chaque ancre 5 est reliée par un filin 6 respectif au flotteur 7, de sorte que la rotation du flotteur, autour de la verticale, en est empêchée. Les filins 6 lo sont prévus d'une longueur suffisante pour absorber les variations de position de la bouée 2 en fonction, notamment, des marées et de la houle. La bouée est prévue pour mettre en prise réciproque une première ligne d'alimentation Il, à l'amont de la bouée 2, et une ou plusieurs deuxièmes lignes d'alimentation 12, à l'aval de la bouée. La première ligne d'alimentation 15 11 relie une installation terrestre (non représentée aux figures) avec la bouée 2. Chaque deuxième ligne 12,13 relie la bouée 2 avec le navire 1. Dans l'exemple illustré, il y a deux deuxièmes lignes 12,13. L'une des deuxièmes lignes est un câble d'alimentation électrique 12, et l'autre est une conduite de fluide 13. 20 La première ligne 11 est une ligne mixte, constituée à la fois d'un câble d'alimentation électrique et d'une conduite de fluide, chacun correspondant à l'une et l'autre des deuxièmes lignes 12,13. La première ligne 11 est une ligne sous-marine, reposant en grande partie sur le fond 10, jusqu'à proximité de la bouée 2. Elle peut être fixée au fond 10 par les ancres 5 et/ou 25 par des corps-morts spécifiques. La première ligne 11 a suffisamment de mou pour pouvoir absorber sans dommage les mouvement horizontaux et verticaux de la bouée 2, notamment dus à la houle, aux vents, aux courants et aux marées, ainsi qu'aux efforts exercés par l'amarrage du navire 1 sur la bouée 2. Les première et deuxième lignes sont fixées respectivement à des 30 premier et deuxième moyens de prise rotatifs 14,15 qui assurent une continuité 2961785 -5 de liaison en elles. Les premiers moyens de prise 14 sont rigidement fixés au flotteur 7. Les deuxièmes moyens de prise 15 sont rigidement fixés au plateau 8. Les premier et deuxième moyens de prise forment ensemble un pivot autour de l'axe de bouée X2, de sorte qu'ils assurent la libre rotation du plateau 5 relativement au flotteur 7. En outre, ils sont conçus et dimensionnés pour reprendre et transmettre les efforts mécaniques s'exerçant entre le flotteur et le plateau, notamment les efforts de traction dus à l'amarrage du navire 1 et les efforts dus aux éléments. Le câble d'alimentation aval 12 prend la forme d'une ligne flottante, c'est-à-dire qu'il est maintenu à la surface de l'eau par des flotteurs de ligne 16, répartis le long du câble 12. Une extrémité proximale du câble 12 est raccordée de façon permanente aux deuxièmes moyens de prise 15. Une extrémité distale du câble 12 est fixée de façon amovible au tableau électrique général 17 du navire 1. Le tableau électrique général 17 est situé à la poupe 18 du navire 1, de sorte que le câble 12 longe la coque du navire. Les deuxièmes moyens de prise rotatifs 15 assurent que le câble 12 peut suivre les mouvements du navire, sans s'enrouler autour de la bouée ni être pris par la coque du navire 1, donc sans être soumis à des efforts qui l'endommageraient ou le détruiraient. La conduite aval 13 prend aussi la forme d'une ligne flottante. Elle est maintenue à la surface de l'eau par des flotteurs 16, répartis le long de la conduite 13. La conduite pouvant être plus lourde que le câble 12, notamment lorsqu'elle est parcourue par un fluide, les flotteurs de ligne 16 qui la portent sont plus gros et/ou plus rapprochés les uns des autres. Une extrémité proximale de la conduite 13 est raccordée de façon permanente aux deuxièmes moyens de prise 15. Une extrémité distale de la conduite 13 est fixée de façon amovible à une citerne du navire 1. Dans l'exemple illustré, les tuyaux 19 de sortie des citernes sont situés sensiblement à mi-distance de la proue 4 et de la poupe 18 du navire 1, de sorte que la conduite 13 longe la coque du navire. Les deuxièmes moyens de prise rotatifs 15 assurent que la conduite 13 peut suivre les mouvements du navire, sans s'enrouler autour de la bouée ni être 2961785 -6 prise par la coque du navire 1, donc sans être soumise à des efforts susceptibles de la rompre. Une première extrémité de la ligne mixte 11 est raccordée de façon permanente à une installation terrestre. Une deuxième extrémité de la ligne 5 mixte est raccordée de façon permanente aux moyens de prise rotative 15. Depuis le fond 10, la ligne mixte 11 s'étend vers le haut, puis, par sa deuxième extrémité pénètre par le bas dans la bouée 2 au travers d'un puits 21. Le puits 21 traverse axialement le flotteur 7. Les premiers moyens de prise rotatifs 14 sont disposée en tête du puits 21, de sorte que la ligne mixte y est raccordée 10 par le bas. Les moyens de prise rotative 14,15 comprennent en outre des contacts tournants 22. Ces contacts tournants sont placés dans une enceinte 23 les mettant à l'abri des intempéries. Ils assurent la continuité électrique entre le câble amont, de la ligne mixte 11 et le câble aval 12. 15 Les moyens de prise rotative 14,15 comprennent aussi un joint tournant hydraulique 23 prévu pour assurer une continuité étanche entre la conduite amont de la ligne mixte 11 et la conduite aval 13. La bouée comprend en outre des moyens 26 pour fixer et stocker la deuxième extrémité du câble aval 12, au-dessus des eaux, lorsque aucun navire 20 n'y est connecté. Grâce au dispositif selon l'invention, les mouvements de rotation du navire autour de la bouée ne sont pas gênés par les lignes d'alimentation 12,13. Réciproquement, la libre rotation du navire autour de la bouée n'engendre pas d'efforts excessifs sur les lignes 12,13 grâce aux moyens de prise rotatifs 25 14,15. En outre, le flotteur 7 étant fixe en rotation par rapport au fond 10, la ligne mixte 11, à l'amont de la bouée, n'est soumise à aucun effort qui pourrait l'endommager. Un dispositif tel que décrit en référence aux figures permet donc de charger et décharger un navire de sa cargaison liquide ou gazeuse, tout en 2961785 -7 l'alimentant en énergie électrique depuis la terre. Le dispositif est de préférence dimensionné pour une puissance de plusieurs mégawatts. Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits. 5 Ainsi, l'extrémité distale d'une ligne aval, c'est à dire l'extrémité distale du câble aval 12 et/ou l'extrémité distale de la conduite aval 13, peut être équipée d'un connecteur muni de moyens de propulsion autonomes permettant sa manoeuvre à distance. Ainsi, le connecteur peut être amené jusqu'à proximité du navire sans risque pour l'équipage, qui peut ainsi le récupérer io depuis le bord, et le connecter au navire. De même, après avoir été déconnecté du navire, le connecteur peut être redéposé en mer et éloigné du navire, sans que l'équipage quitte le bord. Un dispositif selon l'invention peut ne pas comprendre de conduite mais uniquement comprendre un câble d'alimentation électrique à l'amont de la 15 bouée et un câble d'alimentation électrique à l'aval de la bouée, permettant l'alimentation électrique du navire depuis un réseau électrique terrestre. Il peut aussi être prévu d'alimenter le réseau terrestre à partir d'énergie produite à bord d'un navire gazier, à partir des gaz s'échappant de ses cuves. Aussi, au lieu d'une ligne amont mixte, il peut être prévu deux lignes 20 amont indépendantes, l'une pour l'alimentation électrique, l'autre pour la conduite. 15 REVENDICATIONS1. Dispositif pour relier un navire à une installation terrestre, caractérisé en ce qu'il comprend une bouée d'amarrage (2) comprenant un flotteur (7), sensiblement fixe en rotation relativement au fond, un plateau (8) monté tournant relativement au flotteur (7) autour d'un axe vertical (X2) de ladite bouée (2) et des moyens de prise rotatifs (14,15) autour dudit axe de bouée (X2), lesdits moyens de prise assurant une continuité d'alimentation entre au moins une première ligne d'alimentation (11), à l'amont de la bouée, et au moins une deuxième ligne d'alimentation (12,13), à l'aval de la bouée. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque ligne aval (12,13) est équipée de flotteurs de ligne (16) répartis le long de ladite ligne (12,13). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque ligne aval comprend, à une extrémité distale, un connecteur prévu pour être connecté au navire, ledit connecteur comprenant de préférence des moyens de propulsion autonomes. 20 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (26) pour y stocker le connecteur. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le 25 plateau (7) comprend des moyens pour y amarrer le navire (1). 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les lignes (11,12) d'alimentation comprennent une alimentation électrique. -8- 2961785 -9- 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de prise rotatifs comprennent des contacts électriques tournants (22). 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que 5 les lignes d'alimentation comprennent une conduite (11,13) pour charger et/ou décharger un gaz ou un liquide transporté sur le navire. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de prise rotatifs comprennent un joint tournant (24) assurant une continuité 1 o étanche entre une conduite amont (11) et une conduite aval (13). 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le flotteur (7) comprend un puits axial (21), et en ce que les moyens de prise rotatifs (14,15) sont disposés en tête dudit puits (21), chaque ligne d'alimentation amont (11) étant prévue pour venir se connecter auxdits moyens de prise rotatifs (14,15), par le bas, au travers dudit puits (21). 11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les moyens de prise rotatifs (14,15) sont dimensionnés pour reprendre et transmettre entre le flotteur (7) et le plateau (8), les efforts mécaniques exercés sur la bouée (2).