Brevet FR2982648A1 — publié le 20130517

I La présente invention concerne le secteur dé l'énergie car récupère celle de la houle, désigné « houlomoteur ». Ce sujet a déjà été traité moult fois... En particulier le procédé « bouées pompes », dont de nombreuses variantes n'ont pas confirmé les performances espérées car souffrent de 5 multiples problèmes dont les principaux sont les suivants : Bouées trop grosses, massives et rigidement fixées, elles ne sont actives que par forte houle, d'où inopérantes la plupart du temps. Lourds (coûteux) cependant fragiles car opposent des faces frontales générant des chocs de vagues destructeurs. 10 Fixés au fond ou rivage (coûteux) à site définitif, de plus délicats à bâtir sur place. Très affectés par les marées dont le marnage les noie ou les prive d'eau...etc La présente invention se caractérise par de nombreuses particularités remèdes aux problèmes ci-avants : En principal, il s'agit de nombreux petits flotteurs équipant un grand ponton flottant, 15 immobile ,lequel incorpore de nombreuses pompes (et une turbine) hydrauliques. Les petits flotteurs sont légers, plats, d'où très actifs. Ils épousent fidèleMent toutes les ondulations des vagues, même de faible amplitude. Tandis que le grand ponton flottant, de grandes dimensions et de masse pondérale conséquente, lui confèrent un comportement inertiel le rendant immobile sur la mer, 20 insensible à la houle comme les grands navires. La flottabilité de ce grand ponton est surtout assurée par les petits flotteurs actifs sans nécessiter dé flotteur complémentaire statique. Elle apporte les avantages suivants : -Aucun appui ni au fond ni côtier, d'où économies et facilité d'aménagement même en en zone où la Mer est très profonde, là où la houle bien formée déferle le moins. 25 -Site éventuellement réitéré ailleurs en fonction des aléas évolutifs de la houle. -Insensibilité totale au marnage. -Construction aisée sur chantier d'assemblage naval, puis halé sur site (s). -Vis versa, retour éventuel sur chantier pour révision, réparation, évolution... -Halage facile, pour mise en sécurité, sur site moins exposé lors de risques maritimes 30 annoncés élevés... etc -Le ponton (1) est construit modulaire associant de nombreux sous-ensembles (2), désignés modules, tous identiques, en nombre non défini, d'ou évolutif selon besoin. Les différents modules sont composés d'un tube vertical central immobile (3)pourvu d'un piston (4) fixe placé à mis hauteur autour duquel coulisse un cylindre lesté,mobile,auquel 35 sont fixés, par des articulations (7) semi élastiques, les petitsflotteurs (6) repartis en periphérie autour du dit cylindre. 2 Cet assemblage constitue un module incorporant une pompe à axe vertical, aménagée de soupapes aspirantes (8) et refoulantes (9), dite pompe activée par la houle agissant sur les flotteurs, et pressurisante d'un fluide avantageusement choisi comme l'eau puisée sur le site. Tous les modules (2), concrétisent les barreaux verticaux qui constituent ensemble une sorte de grande cage très aérée, dont les barreaux sont très espacés, tubulaires, légers. La dite cage est environ immergée aux deux tiers de la hauteur, que la houle traverse très aisément sans altération ni coup de mer car ne rencontre aucun obstacle, et atteint ainsi facilement tous les flotteurs, par suite, tous très actifs. Chacun des modules/tubes verticaux a ses extrémités, haute et basse, pourvues de moyens de fixations (9) étoilés appelés noeuds, qui sont creux et étanches. Les dits noeuds relient des tubes horizontaux (10) constituant deux treillis horizontaux superposés, maintenus écartés par les modules/tubes (3) verticaux, ainsi est concrétisée l'ossature générale très rigide et légère, triangulée, et raidie par des haubans diagonaux (13). Le treillis supérieur (11) léger est toujours hors d'eau, il est partiellement couvert de platelages (14) amovibles, porteurs d'organes divers désignés accessoires comme - Turbine hydraulique, alternateur transformateur accumulateur électriques, connexions à câble sous marin (15) et/ou à barge accostée (16), moyen de levage (17), cabestans (18) de filin semi élastique d'au moins trois ancrages anti dérive, points de remorquage et d'appontage (19), signalisations, abris divers, et voir même aire d'héliport (20)... etc. Le treillis inférieur (12) toujours submergé est lourd, car lesté (21), ses tubes reliés étanches aux différents noeuds constituent de plus un réseau d'acheminement de l'eau pressurisée par les pompes, vers une turbine (7) agencée, au mieux, au milieu du ponton et ce en zone hors d'eau. Concernant la répartition des masses pondérales, entre celle des parties actives [lest (5) compris] et celle des parties immobiles [lest (21) compris] qui sont de préférence quasi égales. Les pompes s'appuient ainsi sur l'inertie du ponton par des forces dont la réaction les équilibre. A noter que tous les tubes et noeuds sont assembles démontables à l'aide de bribes (22 30 enserrées dans des ceintures articulées (23), munis de joints élastiques, et ce sans emmanchement ,facilitant ainsi toutes interventions. Le treillis inférieur (12), étant toujours immergé, incorpore des orifices d'aspiration d'eau (24) grillagés, dont certains sont perforés à travers les noeuds étoilés inférieur. La turbine (7) est alimentée en eau pressurisée par des tubes (25) verticaux, puis 35 coudés (26), connectés au réseau d'eau pressurisée du treillis inférieur, suivant une hauteur minimum, mais cependant génératrice de perte erte de pression. Pour compenser au mieux la dite perte de pression, la turbine est équipée d'un diffuseur aspirateur (27) vertical contigu étanche à son échappement. Le dit diffuseur est perforé dans sa partie supérieure, d'orifices (28) anti refoulement obturés par des soupapes automatiques (29), constituées de bandes semi élastiques pendantes, s'appliquant sur les dits orifices. Le bord inférieur du diffuseur doit toujours être sous l'eau même en creux de vague maximum.(niveau trellis inferieur) Les dits tubes verticaux, puis coudés, sont équipés de tuyères horizontales (29) tangentielles, placées sur le dessus et au ras des aubes de la turbine. L'orifice des dits tuyères est équipé d'un volet mobile (30) à charnière (31) semi élastique à fin de moduler la dimension verticale de l' orifice, de section rectangulaire, qui procure un jet d'injection (32) évolutif permettant d'obtenir une pression quasi constante apte à réduire les coups de bélier dans toutes les cavités sous pression, et régularise la vitesse de rotation de la turbine qui devient ainsi tres favorablement quasi invariable. La dite turbine accouplée à un alternateur (33) placé au dessus, tout deux à axe 15 vertical, constituent un ensemble aménagé de part et d'autre d'un platelage spécifique (34) du dessus du ponton, et ce protégé par un abri (35) très ventilé. Le type de la dite turbine est de préférence du genre « turgo » (36) dont les caractéristiques avantageuses sont mises à profit dans la position avec axe (37) vertical, alimentée par de nombreuses tuyères (29) situées sur le dessus avec l'échappement (38) situé 20 au dessous. Les types « pelton » et « francis » sont bien moins adaptés, le type « kaplan » ne convient pas du tout. Le volet (30) à charnière (31) des tuyère est motorisé par une enveloppe élastique (39), plissée comme un accordéon, sous pression constante entretenue, incorporée dans un bottier rigide (40) quasi parallélépipédique dont une extrémité reçoit le flux pressurisé issu 25 des tubes coudés (26) et dont l'autre extrémité constitue l'orifice injecteur de tuyère (32). La dite enveloppe (39) accordéon est reliée fluidiquement à un accumulateur hydraulique (non representé)qui ainsi maintient la pression interne de l'enveloppe au mieux constante et voisine de la pteSsioti d'alimentation de la turbine. Un asservissement fluidique (non représenté) peut compléter ce système par incorporation de 30 la variable débit, fonction de la puissance extraite de la houle. L'articulation centrale, (7) entre cylindre et flotteurs, est sphérique semi élastique, constituée par des faces d'appui circulaires (40) enserrant des chambres toriques (41) pressurisées (comme des pneumatiques d'automobile) entre lesquelles est intercalé un anneau plat (42) rigide solidaire de la couronne polygonale (43)qui constitue la partie centrale des 35 flotteurs regroupés autour de chacune des pompes pressuriseuses. , La dite partie centrale flottante est -pourvue, sur chaque flanc du polygone, de charnières doubles (44) semi élastiques, liaisonnant des flotteurs répartis tout autour, qui sont de forme trapézoïdale (45) curviligne, séparés par des défenses gonflées anti-chocs (46). Les soupapes automatiques d'aspiration et de refoulement des pompes sont 5 constituées d'anneaux/jupes (47) libres, élastiques, concentriques aux tubes constituant des dites pompes, positionnées en face des orifices (48) pratiqués dans les dits tubes,qui sont en forme de fentes longitudinales juxtaposées facilement obturables par les dits anneaux/jupes. La zone des tubes fragilisée par les dites fentes est renforcée par une sur-épaisseur au niveau des dites fentes, sur laquelle sont fixés des mini cages (49) très aérées incorporant les 10 dits anneaux/jupes,qui sont ainsi bien assignés à rester en face des orifices (48) à obturer. Le lest (51) fixé au cylindre (5) de pompe est nécessaire pour emmagasiner de l'énergie pondérale quand la vague soulève les flotteurs qui activent simultanément la pompe et le dit lest vers le haut. La dite énergie ponderale est restituée quand la vague descend, ne portant plus les 15 flotteurs, elle entraîne ainsi la pompe vers le bas. Les différents lests (51-21) peuvent être en béton ou autres, mais avantageusement constitués de caissons remplis de particules pondéreuses dont la quantité évolutive permet un réglage de la hauteur de flottaison et permet aussi par soustraction, une réduction aisée du tirant d'eau du ponton, utile lors de son halage en zones moins profondes. 20 Sous l'angle énergétique il est souhaitable de pouvoir stocker l'énergie électrique produite en excès aux heures de moindre besoin et vis versa... Des accumulateurs électriques apportent cette faculté de stockage mais ils sont lourds et encombrants. Leur positionnement, en lieu et place, des matières pondéreuses dans les caissons des lests, apparaît favorable, surtout pour les lests statiques (21) fixés à la partie inférieure du treillis inférieur (12), ou la 25 connexion électrique, même immergée, ne soulève aucun problème particulier. Parallèlement, une autre solution à accumulateurs électriques incorporés sur un navire ou une barge halable, peut-être une méthode adéquate pour des sites trop éloignés, présentant des problèmes techniques et/ou de coût pour être atteints par câble sous-marin. L'énergie electrique transférée à bord, stockée par les accumulateurs électriques, est 30 ainsi apportée à proximité des zones côtières consommatrices de cette énergie, facile à recalibrer suivant les besoins et/ou usages locaux. Les orifices d'aspiration de l'eau des pompes sont nécessairement placés en zone toujours submergée et ce même en creux de vague maximum. S'il n'y a aucun problème pour la partie inférieure des pompes qui est toujours sous 35 l'eau, par contre la partie supérieure est le plus souvent hors de l'eau... Ce problème reçoit solution par une conduite verticale complémentaire (50) pour faire communiquer l'aspiration situee à la partie supérieure des pompes, à la zone inférieure toujours submergée (24). La dit conduite complémentaire (50) est de préférence concentrique, intérieure au tube 5 central fixe (3) de chaque pompe, dit conduite dont l'extrémité inférieure traverse verticalement le noeud inférieur et débouche ainsi dans la mer. La dit conduite complémentaire (50) concentrique au tube vertical (3) fixe de pompe, contribue en outre à accroître la robustesse du dit tube vertical, moyennant des entretoises (51) non obturantes, placées judicieusement entre les deux tubes, et ce en nombre accru, 10 réparties surtout à mi hauteur en zone la plus sollicitée aux contraintes de flexion/compression. Une variante des pompes à piston décrites ci avant, consiste en une moyen péristaltique linéaire qui est avantageusement envisageable car réduit tous les soucis de frottement des pompes à piston. 15 Un tube semi élastique (52) vertical est disposé en lieu et place de la zone à mi hauteur du tube (3) vertical rigide, ainsi interropu, auquel chaque extrémité y est raccordée par colliers étanches Le tube semi élastique (52) est écrasé localement (53) par deux rouleaux (54) juxtaposés de part et d'autre, l'enserrant par roulement, actionnés par une sorte de cage rigide 20 (56) incorporant deux rails opposés contraignant les deux dits rouleaux (54). La dit cage rigide (56) reçoit le mouvement moteur alternatif vertical par l'interrnédiaire d'un ensemble de petits flotteurs (45) en tous points assez identiques à ceux décrits pour les pompes à piston. A noter que la course procurée par les flotteurs est réduite à la moitié au niveau du tube péristaltique grâce au roulement semi libre des rouleaux, qui 25 nécessitent cependant un guidage de synchronisme, comme un moyen par câbles les enserrant en une bouclé mobile, et/ou des engrènements entre eux, et/ou sur crémaillères parallèles ou incorporées aux rails opposés (non représenté). Parallèles au tube semi élastique sont aménagés, de part et d'autre, deux tubes rigides (57) assurant la continuité mécanique du tube vertical rigide qui, interrompu par la partie 30 semi élastique, ne pourrait plus soutenir les deux treillis écartés. Ces deux tubes rigides (57) assurent aussi la continuité fluidique entre la zone au dessus des rouleaux et la partie inférieure pour l'aspiration en zone immergée ainsi que le refoulement dans le réseau du treillis inférieur (12). Il est très préférable de placer les quatre soupapes de cette pompe péristaltique dans 35 un boitier spécifique (58) placé juste au dessus du noeud étoilé inférieur, auquel sont connectes les accès au boitier spécifique . Les quatre soupapes sont concrétisées par les mêmes moyens anneau/jupe (47) décrits ci-avant pour les pompes à piston. L'aspiration traverse le dit noeud inférieur comme expliqué pour la conduite 5 complémentaire (24) de la pompe à piston. Le procédé connu utilisant la conductibilité électrique de la mer pour ne plus nécessiter qu'un unique conducteur du câble sous-marin (économie, ...) et ce, à l'aide d'électrodes immergées spéciales, qui génèrent hélas, en outre, hydrogène, chlore et soude...dechets electrolytiques très polluants qu'il est indispensable de neutraliser. 10 Pour participer à la dépollution, il est nécessaire de transporter l'eau chlorée produite, ce qui peut s'effectuer par tube souple parallèle au câble sous-marin.... La solution apportant moult avantages consiste à incorporer le dit tube souple au centre de la partie conductrice du câble sous-marin (non représenté). Ainsi, plus de problème de protection mécanique, ni de risque chimique, et gain 15 énergétique par refroidissement interne du câble sous-marin, de plus récupération de l'effet thermique pour chauffer l'eau chlorée, aidant ainsi l'extraction du chlore dissous dans l'eau. L'ensemble décrit si avant n'entre pas dans les détails évidents à l'homme de l'art... Il serait bien sûr question de protections humaines, de courses limitées par butées élastiques, de doubles bandages périphériques au ponton... Et moyens de télé-communications et/ou de 20 télécommandes automatiques renseignant à distance d'évènements survenant qui nécessitent traitements adéquats souvent très immédiats, conjugués à des moyens d'intervention plus ou moins automatiques programmés à l'avance. Un tel système ne nécessite pas obligatoirement une présence humaine permanente, mais bien évidemment une vigilance et maintenance avisées qui contribuent à éviter tout 25 probleme à ampleur dévastatrice, car il ne faut jamais oublier qu'en mer, qu'est-'il certain de ne jamais survenir ! Ne serait-ce que la corrosion et/ou l'incrustation bien connues des marins, et pourtant qui nécessitent un combat permanent. Cependant le monde manque d'Energie et de Travail. Cet houlomoteur est une des réponses des plus économiques.... Presentation des figures Les dessins annexes illustrent l'invention houlomoteur La figure 1 : le ponton , vue générale et accessoires La figure la : le ponton , vue générale en coupe La figure 2 : le ponton , détail te La figure 2a : le ponton , détail en coupe La figure 3 : la pompe à piston, en détail La figure 3a : la pompe à piston,detail soupape La 'figure 4 : les articulations des flotteurs La figure 4a : les articulations des flotteurs , vue de dessus ts La figure 5 : La partie centrale du ponton, tuyères et turbine La figure 5a : coupe turbine, détail tuyères et diffuseur La figure 5b : coupe detail commande volet de tuyère La figure 6 : pompe péristaltique, de face La figure 6a :pompe péristaltique, coupe, vue de dessus La figure 6b pompe péristaltique, coupe, vue de côté REVENDICATIONS1 : Système houlomoteur caractérisé par un grand ponton ( 1) horisontal flottant et lourd, à comportement inertiel, donc immobile, et ce sans appui au fond ni côtier, constituant une sorte de cage (2) rigide dont les barreaux (3) verticaux sont très espacés, immobiles, équipés de piston (4) à mi-hauteur, autour duquel coulisse un cylindre (5) lesté, dit barreau piston et cylindre organisés en pompe surpresseuse d'eau, constituant un module reproduit nombreux,matérialisant le dit ponton/cage dont chaque pompe est manoeuvrée individuellement par des flotteurs périphériques (6) recueillant l'énergie de la houle 2 :Système houlomoteur suivant revendication n°1 dont la dite cage rigide est caractérisée par la réunion de ses barreaux (3) verticaux à deux treillis horizontaux (11) (12), superposés, concrétisés en tubes(10) charpentés triangulés, par des noeuds étoilés (9) creux étanches, et rigidifiés par des haubans diagonaux (13), dits 15 treillis écartés en hauteur d'une distance égale à la longueur des dits barreaux verticaux (3). 3: Système houmomoteur suivant revendications n°1 et 2 dont les deux dits treillis sont caractérisés par la légèreté de celui supérieur (11) émergé, tandis que celui inférieur (12) lourd, lesté et submergé, constitue en outre un réseau collecteur d'eau utpressée par les dites pompes, auquel elles sont raccordées par leur tube central vertical immobile, receveur de la dite eau surpressée, dit raccord concrétisé par chaque noeud (9) étoilé, étanche, inférieur. 4 : Système houlomoteur suivant revendication n°1 dont le dit ponton à comportement inertiel est caractérisé par une répartition de la masse ponderale totale scindée en 25 quasi deux égalités dont celle réunissant tous les éléments immobiles passifs lest compris, par rapport à celle réunissant tous les éléments actifs mobiles lest compris, et ce, permettant une flottabilité essentiellement assurée par les seuls flotteurs actifs (6) sans aucun flotteur passif auxiliaire 5:. Système houlomoteur suivant revendication n°1 dont les flotteurs sont caractérisés par leurs articulations semi élastiques sphériques centrales (7) comportant deux faces d'appui circulaire (40),solidaire du cylindre de pompe (5), enserrant des enveloppes pressurisées (41) entre lesquelles est maintenu un anneau (42) rigide plan, solidaired'une couronne centrale (43)polygonale, aménagée flottante, dont la périphérie est raccordée, par des articulations semi élastiques en forme de double charnière (44) (44'), à des flotteurs (6) répartis tout autour(35) comme des pétales de fleur. S 6 : Système houlomoteur suivant revendication n°1 dont les dites pompes pressuriseuses sont caractérisées par leurs soupapes automatiques aspirantes (8) et refoulantes (9), construites toutes identiques, constituées par un anneau/jupe élastleili (47) résidant face à des orifices (48) obturables,lamellaires, longitudinaux, juxtaposè, creusés dans les tubes constituant les dites pompes,anneau/jupe libre mais Io cependant inclus dans des cages très aérées (49), implantées vis à vis des dits orifices et fixées à des sur-épaisseurs localisées aux fins de renforcer les tubes fragilisés par les dits orifices. 7 : Système houlomoteur suivant revendications n°2 et 3 dont le treillis inférieur (12) est caractérisé par des tubulaires spécifiques verticales (25), puis coudées (26) t 5 horizontales (29), situées au mieux au milieu du ponton, qui alimentent une turbine (7) à axe vertical genre « turgo » (36), à l'aide de tuyères horizontales (32), tangentielles au ras supérieur des aubes du rotor de la dite turbine, dit tuyères équipées d'un volet (30) mobile à charnière (31) élastique modulant la section de l'orifice (32') rectangulaire d'injection, ainsi organisé pour maintenir une pression de valeur ao constante dans toutes les cavités contenant de l'eau surpressée. 8 : Système houlomoteur suivant revendication n°7 dont les dits volette6y4e tuyères sont caractérisés par leur motricité issue d'enveloppe (39) appuyant sur la face reliée à la charnière (31), dite enveloppe maintenue sous pression permanente, voisine de la pression de valeur constante de l'eau surpressée des cavités, dite 25 enveloppe dont la forme est en soufflet, contenue dans un boitier(40) rigide dont le volet mobile, plus ou moins ouvert, constitue l'orifice d'injection (32') des dites tuyères. 9 : Système houlomoteur suivant revendication n°7 dont la dite turbine est caractérisée par un raccord étanche, à sa face inférieure (38) qui est l'échappement d'eau libre, d'un cône divergeant (27) diffuseur aspirateur statique, plongeant au minimum jusqu'au niveau d'eau le plus inférieur de grand creux de vague. Dit aspirateur muni de soupapes (29) automatiques antir refoulement,concretisées,face àdes orifices périphériques (28)percés en partie superieure du cône et opturables,par des bandes elastiques (29')pendantes à l'exterieur face à chaque orifice. 10 : Système houlomoteur suivant revendication n°1 et 5 caractérisées en ce que les 5 pompes à piston sont remplacées par des moyens péristaltiques linéaires constitués par un tube (52) semi élastique vertical, en lieu et place d'une partie intermédiaire du tube rigide vertical immobile, dit tube élastique qui est enserré entre deux rouleaux (54) mobiles presseurs juxtaposés actionnés par une cage rigide (56) recevant le mouvement moteur alternatif vertical par l'intermediaire d'un ensemble de petits » flotteurs (45) identiques à ceux des pompes à piston,la course procurée par les flotteurs étant reduite à la moitiée au niveau du tube péristaltique grâce au roulement semi-libre des rouleaux. 11 : Système houlomoteur suivant revendication n°10 dont la dite pompe péristaltique est caractérisée par l'adjonction de tubes rigides parallèles (57) au tube semi élastique, lesquels pontent la zone non rigide assurant ainsi la continuité de la rigidité mécanique et, simultanément, permet la continuité fluidique de la partie supérieure au dessus des rouleaux, avec la partie inférieure submergée pour l'aspiration, et le refoulement dans le treillis inférieur (12),et ce, par l'intermédiaire d'un boitier spécifique (58) réunissant les quatre soupapes automatiques, dit boitier placé juste au v) dessus du noeud étoilé inférieur (9) qui est traversé par une tubulure d'aspirations (24)débouchant dans la mer.