Brevet FR2983922A1 — publié le 20130614

La présente invention concerne la conception d'une pompe autonome totalement immergée tirant son énergie de fonctionnement de la houle de surface. Cette invention a pour vocation la collection et la conversion de l'énergie tirée de la houle en mouvement ou en énergie secondaire (énergie cinétique, énergie potentielle...) permettant entre - autres, en association avec des dispositifs adéquats, la production d'énergie électrique ou mécanique. La plupart des dispositifs utilisant l'énergie de la houle sont des dispositifs de surface. Un certain nombre sont immergés et utilisent, grâce à une chambre de collection étanche remplie d'un gaz ou partiellement sous vide, de convertir les 10 variations de pression générées en profondeur par la houle en surface. La présente invention est un système de conversion de l'énergie de la houle totalement immergé dont la chambre de conversion n'est pas étanche son volume intérieur étant en contact avec l'eau. Elle utilise la variation de pression induite par la modification de hauteur de la colonne d'eau par le passage des vagues au-dessus du 15 dispositif immergé couplée à la poussée d'Archimède résultante s'exerçant sur un flotteur intérieur à la chambre de conversion. Une coupe médiane d'un exemple de réalisation du dispositif, objet de ce brevet, est présentée sur la figure 1. Le dispositif est ainsi constitué : - d'une chambre dite de conversion (1) chargée de convertir les variations de 20 pression hydrostatique générée en profondeur par la houle de surface en mouvement et force - d'une chambre dite de transfert (4) chargée de transférer les mouvements et forces produits par la chambre de conversion à un fluide (liquide ou gazeux) par création de mouvement et /ou par compression. 25 Dans l'exemple présenté figure 1 : La chambre de conversion (1) est ainsi constituée d'une cloche cylindrique, de longueur Lo et de rayon Ro, disposée verticalement la partie fermée étant placée vers le haut et la partie ouverte vers le bas en communication avec le milieu extérieur. Elle est remplie d'un gaz compressible adapté (air, azote, argon...). Lo et Ro sont choisis de 30 façon optimale en fonction des conditions de fonctionnement (hauteur et longueur d'onde des vagues, profondeur d'immersion, amplitude des marées, puissance moyenne recherchée...) Un flotteur cylindrique (2) de Rayon R et de longueur L adaptés en fonction de des conditions de fonctionnement (R La chambre de transfert (4) est connectée à un circuit, à un réservoir ou au milieu extérieur par une canalisation d'admission (8) munie d'un système anti-retour (9) permettant l'entrée du fluide à pomper dans la chambre (4) en période d'aspiration. La canalisation de sortie (10) munie d'un système anti-retour (9) permet l'éjection du fluide dans un circuit, vers l'extérieur ou vers tout système utilisant le 15 fluide pour générer ou accumuler de l'énergie cinétique, potentielle ou pour produire de l'énergie secondaire. La forme, la longueur, la section et la position des canalisations d'admission (8) et d'éjection (10) sont optimisées en fonction de l'utilisation et de la disposition de la pompe. 20 La tubulure (11) munis d'une vanne (12) est utilisée pour l'injection d'air dans la chambre de conversion (1) et l'éjection de l'eau contenue dans cette même chambre par la partie ouverte ou pour l'opération inverse (chasse de l'air par (11) entrée d'eau par le bas de la chambre de conversion). Ces opérations sont réalisées à l'immersion du système, rempli d'eau à cette étape de mise en oeuvre. Lorsque le dispositif est fixé ou 25 lesté sur le fond à sa profondeur d'immersion, de l'air sous pression est injecté par (11) jusqu'à ce que le flotteur mobile (2) soit à sa position de fonctionnement optimal, l'eau étant chassée jusqu'à complète vidange de la chambre (1). Ces opérations de « gonflage/dégonflage » avec évacuation ou entrée d'eau peuvent être réalisées lors des opérations de maintenance. La tubulure (11), de forme longueur et section 30 adéquates, peut être positionnée différemment sur le dispositif, avantageusement elle est placée en point haut de la chambre de conversion. Les anneaux (13) permettent l'ancrage (la fixation), avantageusement rigide, du dispositif à la profondeur choisie. D'autres systèmes d'ancrage ou de lestage du dispositif peuvent être envisagés. 35 La partie inférieure de la chambre de conversion (1) peut être équipée d'une grille (14) permettant la stabilisation dimensionnelle de la section basse de la cuve, l'admission de l'eau, la limitation de la course du flotteur et jouant le rôle de grillage anti-fouling. Il est important de noter que la pression interne de la chambre de conversion est 40 à chaque instant très voisine de la pression externe exercée par l'eau. Ainsi, bien que la forme cylindrique (figure 2A) de la chambre de conversion et de son flotteur apparaisse bien adaptée, on peut envisager d'autres formes tubulaires de sections carrées, rectangulaires, polygonales, ellipsoïdales (figures 2 (B), (C), (D) et (E)) ou autres... La variante présentée figure 3 accroît le volume utile de la chambre de 45 conversion (1) en utilisant un flotteur constitué par un réservoir rigide empli d'air ou de gaz adéquat dont le volume intérieur est en communication par la partie supérieure avec le volume intérieur de la chambre de conversion. Ainsi l'exemple de dispositif présenté figure 3 est constitué : 1 - d'une chambre de conversion (1) de corps cylindrique de longueur Lo de section circulaire de rayon Ro dont le fond est hémisphérique (bien adapté à supporter la pression) est situé vers le haut - d'un flotteur constitué d'une cuve cylindrique (2) de longueur L (L REVENDICATIONS1 (1) Pompe immergée pour transfert de fluide utilisant pour fonctionner les variations de pression générées par la houle de surface et la poussée d'Archimède résultante agissant sur un flotteur, constituée d'une chambre de conversion (figure 1 [1]) non étanche consistant en une cuve tubulaire de longueur Lo et de section So adaptées dont la partie ouverte est en partie basse, emplie d'un gaz compressible dont le volume varie sous l'effet des variations de pression hydrostatique générées par le passage des vagues en surface, d'un flotteur de longueur L et de section S adéquates, intérieur à la chambre de conversion, subissant la poussée d'Archimède, et une chambre dite de transfert (figure 1 [4]) dont le volume initial varie par déplacement unidirectionnel d'une de ses parties rigide et mobile (figure 1 [5]) de section projetée s, sous l'effet du déplacement du flotteur (figure 1 [2]) par l'intermédiaire d'une liaison mécanique (figure 1 [7]) permettant ainsi le transfert ou la compression d'un fluide dans un circuit ou un dispositif d'accumulation. (2) Pompe selon la revendication 1 caractérisée en ce que le flotteur (figure 1 [2]) de la chambre de conversion et la partie rigide et mobile (figure 1 [5]) de la chambre de transfert ont des sections projetées S et s telles que le rapport S/s est supérieur à 1 et optimisé pour les conditions de fonctionnement et de production choisies. (3) Pompe, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le flotteur (figure 1 [2]) est massif et constitué d'un matériau moins dense 20 que l'eau. (4) Pompe selon les revendications 1 et 2 caractérisée en ce que le flotteur est un réservoir rigide dont le volume interne est en communication par sa partie supérieure avec le volume de la chambre de conversion (figure 3 [2]) ou en communication avec l'extérieur par sa partie inférieure (figure 4 [2]). 25 (5) Pompe, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par ce que le flotteur est guidé dans son mouvement par des systèmes à glissière, à billes, à galets ou des éléments élastiques. (6) Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par une chambre de conversion et une chambre de transfert dont les longueurs prennent 30 en compte la course additionnelle maximale du flotteur due au phénomène de marée (hauteur de marnage) garantissant un fonctionnement de la pompe pendant l'ensemble des cycles de marées quelques soient les coefficients et les amplitudes des marées du lieu d'immersion. (7) Pompe, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée 35 par un flotteur dont la masse est ajustée (figure 3 [2'] et figure 4 [2']) pour un fonctionnement en pompage à double effet ou pour la mise en condition de résonnance avec la houle. (8) Pompe, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par une dimension horizontale inférieure à la demi longueur d'onde de la houle de 40 surface la plus courte qui sera utilisée dans la zone d'implantation.