Brevet FR2989816A1 — publié le 20131025

Module de production d'énergie électrique sous-marin muni de moyens de piétement La présente invention concerne un module sous-marin de production d'énergie électrique. Plus particulièrement l'invention se rapporte à un module sous-marin de production d'énergie électrique qui comporte des moyens en forme de caisson cylindrique allongé dans lesquels sont intégrés des moyens formant unité de production d'énergie électrique comportant des moyens formant chaudière nucléaire, associés à des moyens de production d'énergie électrique raccordés à un poste de distribution d'énergie électrique externe par des câble électriques. De tels modules sont déjà connus dans l'état de la technique. On pourra par exemple se reporter aux documents US 5,247,553, JP 50 018 891 et US 4, 302,291. Ces différents documents décrivent effectivement des modules sous-marins de production d'énergie électrique dans lesquels peuvent intégrés des moyens de production d'énergie associés à des moyens formant chaudière nucléaire par exemple. On sait que de telles structures présentent un certain nombre d'avantages car l'énergie à base nucléaire est une réponse efficace et rentable aux problèmes énergétiques. De telles structures permettent également de résoudre un certain nombre de problèmes, notamment en matière de risques qu'ils soient d'origine naturelle comme par exemple les tremblement de terre ou autres, ou humaine comme par exemple les attaques terroristes ou encore les actes de malveillance. On sait également que ces différents projets n'ont pas abouti à des exploitations industrielles en raison du fait qu'ils n'ont pas été complètement finalisés. Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes en proposant différents perfectionnements à ce type de modules. A cet effet, l'invention a pour objet un module sous-marin de production d'énergie électrique du type comportant des moyens en forme de caisson cylindrique allongé dans lesquels sont intégrés des moyens formant unité de production d'énergie électrique comportant des moyens formant chaudière nucléaire, associés à des moyens de production d'énergie électrique raccordés à un poste de distribution d'énergie électrique externe par des câble électriques, la partie inférieure des moyens en forme de caisson étant équipée de moyens de piètement pour reposer sur le fond et de moyens d'ancrage du module sur celui-ci, caractérisé en ce que les moyens de piètement comportent deux parties dont l'une est adaptée pour reposer sur le fond et dont l'autre est associée au reste du module et en ce que les parties de ces moyens de piétement comprennent des moyens d'accrochage complémentaires déplaçables par des moyens de commande à distance, entre des positions active de verrouillage et escamotée de déverrouillage, pour accrocher ou libérer le reste du module par rapport au fond. Selon d'autres aspects de l'invention, le module sous-marin comprend l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - les moyens de piètement comportent des moyens d'absorption de vibrations ; - les moyens d'absorption de vibrations comportent des organes à spires métalliques interposés entre deux portions de ces moyens de piètement ; - les parties des moyens de piètement comprennent des moyens formant connecteurs complémentaires ; - les parties des moyens de piètement comprennent des moyens de guidage et de centrage en position ; - les moyens d'accrochage comprennent des moyens à guillotine ; - les moyens d'accrochage comprennent des moyens à mors de serrage ; - les moyens d'accrochage comprennent des moyens à crochet ; et - les moyens d'accrochage comprennent des moyens de motorisation de leurs déplacements, et dont le fonctionnement est piloté à distance. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 représente une vue générale d'un site de production d'énergie électrique comportant des modules sous-marins de production d'énergie électrique selon l'invention, - la figure 2 représente une vue générale d'un module de production d'énergie électrique selon l'invention, à la mer, - la figure 3 représente une vue générale de côté d'un module de production d'énergie électrique selon l'invention, - la figure 4 représente une vue en perspective du module illustré sur la figure 3, - la figure 5 représente un tel module de production d'énergie électrique avec des portions arrachées et en transparence illustrant la structure interne de celui-ci, - les figures 6, 7 et 8 représentent différentes vues en perspective d'un module selon l'invention, - la figure 9 illustre un module selon l'invention posé sur le pont d'un navire porteur de soutien, - la figure 10 illustre une variante de réalisation d'un module selon l'invention, et plus particulièrement de moyens de piétement particuliers de celui-ci , et - les figures 11, 12, 13, 14, 15 et 16 représentent différents modes de réalisation de moyens d'accrochage complémentaires respectivement en positions active et escamotée, entrant dans la constitution de moyens de piétement d'un module selon l'invention. Comme cela est indiqué précédemment, l'invention concerne un module sous-marin de production d'énergie électrique. De tels modules sont par exemple illustrés sur cette figure 1 et sont par exemple désignés par les références générales 1, 2 et 3 sur cette figure. Ces modules sont par exemple immergés au large d'une côte désignée par la référence générale 4, et ils sont posés sur le fond ou maintenus à quelque distance du fond dans un site de production d'énergie électrique désigné par la référence générale 5. Ces différents modules sont alors raccordés par des câbles électriques désignés par la référence générale 6, à un poste de distribution d'énergie électrique externe, faisant également office de centre de contrôle/commande à distance des modules, ce centre étant par exemple basé à terre et étant désigné par la référence générale 7 sur cette figure. Ce poste de distribution d'énergie électrique externe est ensuite raccordé de façon classique par l'intermédiaire de lignes de distribution électrique désignées par la référence générale 8, par exemple à un réseau de distribution d'énergie électrique alimentant par exemple une ville située à proximité et désignée par la référence générale 9. On notera également que des infrastructures terrestres telles que par exemple un port désigné par la référence générale 10, peuvent être envisagées pour abriter des moyens de soutien tels que par exemple des navires de soutien dont l'un est désigné par la référence générale 11 sur cette figure, permettant d'intervenir sur le site de production. Ces moyens de soutien permettent par exemple de placer les modules, d'assurer leur maintien en condition voire de les récupérer pour des interventions lourdes à réaliser à terre. En fait et comme cela est illustré sur la figure 2, chaque module sous-marin de production d'énergie électrique tel que celui désigné par la référence générale 1 sur cette figure 2, comporte des moyens en forme de caisson cylindrique allongé, dont les extrémités sont par exemple arrondies. Ces moyens sont désignés par la référence générale 12 sur cette figure, et sont posés sur le fond ou maintenus à quelque distance du fond par exemple 13 de la mer et comportent, comme cela sera décrit plus en détail par la suite, des moyens de piètement désignés par la référence générale 14 et des moyens d'ancrage désignés par la référence générale 15, permettant de positionner et de maintenir ce module au fond. Comme cela sera également décrit plus en détail par la suite, ce module peut être associé à une unité de connexion électrique submersible désignée par la référence générale 16, permettant de raccorder le module au poste de distribution d'énergie électrique par l'intermédiaire de câbles électriques. Un navire de soutien tel que par exemple un navire porteur est également illustré à proximité du module sur cette figure 2, ce navire étant désigné par exemple par la référence générale 11. Ces différents éléments sont illustrés également sur les figures 3 et 4 sur lesquelles on reconnaît le module désigné par la référence générale 1, les moyens en forme de caisson cylindrique désignés par la référence générale 12, les moyens de piètement 14 de ceux-ci, les moyens d'ancrage 15 sur le fond et l'unité de connexion électrique submersible 16. Cette unité sera décrite plus en détail par la suite et on notera simplement pour l'instant que cette unité est raccordée par l'intermédiaire de câbles porteurs ou de soutien par exemple 18 et 19 au module sous-marin 1, ces câbles porteurs ou de soutien étant adaptés pour recevoir et soutenir des câbles électriques désignés par les références générales 20 et 21, s'étendant entre le module et l'unité submersible de connexion 16. On notera également que cette unité 16 est associée à des moyens d'ancrage sur le fond désignés par la référence générale 22 sur ces figures et est également associée à une extrémité d'un câble de hissage désigné par la référence générale 23, dont l'autre extrémité comporte une bouée de signalisation désignée par la référence générale 24, adaptée pour flotter à la surface de l'eau et permettant ainsi aux moyens de soutien, tels que par exemple le navire 11, de repérer et de récupérer cette unité de connexion afin de permettre une intervention sur celle-ci. Comme cela est illustré sur ces figures, des moyens d'ancrage du module sur le fond peuvent être régulièrement répartis autour de celui-ci. Si l'on se réfère maintenant à la figure 5, où l'on voit plus en détail l'intérieur d'un module de production d'énergie électrique selon l'invention, on constate que dans les moyens en forme de caisson cylindrique allongé 12, sont intégrés des moyens formant unité de production d'énergie électrique comportant des moyens formant chaudière nucléaire, associés à des moyens de production d'énergie électrique. En fait, deux unités de production d'énergie électrique sont disposées symétriquement de part et d'autre d'un plan transversal central des moyens en forme de caisson 12, selon l'axe longitudinal de celui-ci. Ces unités sont désignées par les références générales 25a et 25b sur la figure 5 et peuvent par exemple être des unités de production identiques disposées symétriquement. Celles-ci peuvent alors être placées de part et d'autre d'un compartiment de servitude commun aux deux unités de production d'énergie électrique, lui-même placé au centre des moyens en forme de caisson 12. Ce compartiment de servitude est désigné par la référence générale 26 sur cette figure 5. On notera également qu'au moins un passage de servitude s'étendant d'un bout à l'autre des moyens en forme de caisson 12, en passant par ce compartiment de servitude 26 et desservant les différents moyens de chaque unité de production d'énergie électrique 25a et 25b, pour permettre à un ou des opérateurs d'intervenir dans ceux-ci, peut également être envisagé, ce passage de servitude étant désigné par la référence générale 27 sur cette figure 5 et étant protégé de façon classique dans ce type d'applications pour assurer la sécurité des opérateurs. En fait, on distingue de façon générale sur cette figure 5, les moyens formant chaudière nucléaire désignés par les références générales 28 et 29 des unités de production d'énergie électrique 25a et 25b et les moyens de production d'énergie électrique respectivement 30 et 31 de ces unités. Dans le module de production d'énergie électrique selon l'invention, l'une des extrémités des moyens formant chaudière nucléaire 28 et 29 est accolée au compartiment de servitude 26. Comme cela est en effet illustré, l'une des extrémités des moyens formant chaudière nucléaire 28 et 29, est accolée au compartiment de servitude 26, de chaque côté de celui-ci, tandis que les moyens de production d'énergie électrique 30 et 31 respectivement, sont accolés à l'autre extrémité de ces moyens formant chaudière, de façon symétrique. Les différents éléments entrant dans la constitution de ces différents moyens ne faisant pas l'objet de l'invention, ils ne seront pas décrits plus en détail par la suite. On notera simplement que de façon classique, ces différents moyens comportent alors une chaudière nucléaire, des échangeurs, des turbos alternateurs, des composants auxiliaires de la boucle secondaire, des batteries électriques et des usines électriques à haute tension, etc. ... Le compartiment de servitude 26 peut quant à lui comporter différents équipements classiques dans ce type d'applications et également des régleurs permettant d'adapter le poids apparent du module, ces régleurs étant désignés par la référence générale 32 sur cette figure 5. On notera également que les extrémités des moyens en forme de caisson 12 comportent des moyens de ballastage respectivement 33 et 34, permettant de manoeuvrer le module notamment lors de ses phases de plongée et de remontée ou autres. Cette manoeuvre peut également être assistée par des moyens en forme de nacelle de propulsion placés sur les côtés des moyens en forme de caisson 12 et se présentant par exemple sous la forme de pods de motorisation électrique de façon classique. Ces différents éléments peuvent être télécommandés à partir du poste de contrôle/commande basé par exemple à terre. Comme cela est également illustré, les moyens en forme de caisson 12 peuvent présenter une double coque, à savoir une coque interne désignée par la référence générale 35 sur cette figure 5, dans laquelle sont délimités des compartiments de réception des moyens formant chaudière nucléaire et des moyens de production d'énergie électrique, et une coque externe de protection désignée par la référence générale 36. Les compartiments destinés à recevoir les moyens formant chaudière nucléaire sont désignés par les références générales 37 et 38 respectivement, tandis que les compartiments destinés à recevoir les moyens de production d'énergie électrique sont désignés par les références générales 39 et 40 respectivement. On notera également que ces différents compartiments peuvent être séparés par des cofferdams tels que par exemple les cofferdams désignés par les références générales respectivement 41, 42, 43 et 44, permettant d'assurer une isolation des compartiments 37 et 38 respectivement, destinés à recevoir les moyens formant chaudière nucléaire, d'une part du compartiment de servitude 26 et d'autre part des compartiments 39 et 40 destinés à recevoir les moyens de production d'énergie électrique. Comme cela a été décrit précédemment, chaque unité de production est alors raccordée au poste de distribution d'énergie électrique externe par ses propres câbles électriques. Ceci permet alors à chaque unité de production d'être indépendante. Comme cela a été indiqué précédemment également, la partie inférieure des moyens en forme de caisson 12 du module de production d'énergie électrique 1, est équipée des moyens de piètement 14 illustrés plus en détails sur les figures 6, 7 et 8 lui permettant de reposer sur le fond ou, comme cela a été illustré sur la figure 9, sur le pont d'un navire porteur de soutien tel que le navire 11. Un exemple de réalisation de ces moyens de piètement est illustré de façon plus détaillée sur les figures 6, 7 et 8 et ceux-ci présentent la forme générale d'un traîneau s'étendant d'un bout à l'autre des moyens en forme de caisson 12 et dont les extrémités sont recourbées sous la forme de spatule à chaque extrémité des moyens en forme de caisson. En effet, chaque extrémité respectivement 50 et 51 de ces moyens en forme de traîneau, est conformée sous la forme d'une spatule à chaque extrémité des moyens en forme de caisson 12, ce qui permet de résoudre notamment différents problèmes de posé du module sur le fond. En fait, ces moyens en forme de traîneau comportent une structure à base de longerons dont un longeron central désigné par la référence générale 52 sur ces figures, et deux longerons latéraux désignés par les références générales 53 et 54. Ces longerons sont raccordés entre eux par des bras de renfort et de liaison dont l'un est par exemple désigné par la référence générale 55 sur ces figures, et leurs extrémités sont coudées et cintrées pour être fixées les unes aux autres à l'extrémité en forme de spatule à chaque extrémité des moyens en forme de caisson du module. De plus, les longerons latéraux son reliés au module de production d'énergie électrique par des colonnes de support dont l'une est par exemple désignée par la référence générale 56 sur la figure 8. Comme cela est visible plus clairement sur cette figure 8, le longeron central 52 peut également comporter des moyens en forme de tins de support du module de production d'énergie électrique, dont l'un est par exemple désigné par la référence générale 57 sur cette figure. Ce longeron central 52 peut également comporter des moyens en forme de lest placés par exemple dans la partie inférieure de ce longeron, ces moyens en forme de lest étant désignés par la référence générale 58 et présentant n'importe quelle structure classique dans ce domaine. On notera également que les moyens de piètement 14 en forme de traîneau peuvent comporter des zones d'absorption des variations de longueur des moyens en forme de caisson 12, liées à la variation de pression s'appliquant sur ceux-ci lorsqu'ils sont immergés ou remontés. On sait en effet que la longueur de tels modules qui peut être de plusieurs dizaines de mètres, peut varier en fonction de la profondeur d'immersion et donc de la pression qui s'applique sur ce module. Ces zones d'absorption des variations de longueur du module, peuvent par exemple être formées par des portions télescopiques des longerons ou encore par des portions en soufflets élastiquement déformables de ceux-ci. Bien entendu d'autres modes de réalisation peuvent être envisagés. Ainsi par exemple on a illustré sur la figure 10, un autre exemple de réalisation d'un module sous marin de production d'énergie électrique selon l'invention. Celui-ci comporte toujours des moyens en forme de caisson cylindrique allongé, désignés par la référence générale 110 sur cette figure 10 et dans lesquels sont intégrés des moyens formant unité de production d'énergie électrique comportant des moyens formant chaudière nucléaire. Ceux-ci sont alors toujours associés à des moyens de production d'énergie électrique, raccordés à un poste de distribution d'énergie électrique externe par des câbles électriques. La partie inférieure des moyens en forme de caisson 110 est toujours équipée de moyens de piétement 111 pour reposer sur le fond marin par exemple et de moyens d'ancrage, par exemple 112, du module sur ce fond. Dans l'exemple de réalisation représenté sur cette figure 10, les moyens de piétement 111 comportent en fait deux parties dont l'une 113, est adaptée pour reposer sur le fond et dont l'autre 114, est relié au reste du module selon l'invention. Ces deux parties 113 et 114 de ces moyens de piétement 111 comportent alors des moyens d'accrochage complémentaires 115, qui seront décrits plus en détails par la suite et qui sont déplaçables par des moyens de commande à distance, entre des positions active de verrouillage et escamotée de déverrouillage, pour accrocher ou libérer le reste du module par rapport au fond marin. Ceci permet alors par exemple dans un premier temps, d'installer la partie 113 des moyens de piétement sur le fond marin et une fois cette opération réalisée, de poser et d'accrocher le reste du module et plus particulièrement la partie 114 des moyens de piétement reliée au reste de celui-ci, sur cette partie 113 des moyens de piétement. On notera également que ces moyens de piétement 111 peuvent comporter différents éléments fonctionnels complémentaires à ceux qui ont été décrits précédemment. C'est ainsi par exemple que ceux-ci peuvent comporter des moyens d'absorption de vibrations, désignés par la référence 116 sur cette figure 10, ces moyens d'absorption de vibrations étant constitués par exemple par des organes à spires métalliques, interposés entre deux portions de ces moyens de piétement , comme par exemple entre deux portions de la partie 113 des moyens de piétement destinée à reposer sur le fond. Des organes à spires métalliques sont alors régulièrement répartis entre ces deux portions de cette partie des moyens de piétement 111 pour assurer une absorption de vibrations provoquées par exemple par un séisme sous marin ou autre, afin de réduire l'impact de celles-ci sur le reste du module. De même les deux parties 113 et 114 des moyens de piétement 111 peuvent également comporter des moyens formant connecteurs complémentaires tels que par exemple des moyens formant connecteurs complémentaires électriques ou optiques, pour assurer une transmission d'énergie ou de signaux entre les deux parties des moyens de piétement. Ces moyens sont par exemple désignés par la référence générale 117 sur cette figure 10. Des moyens de guidage et de centrage en position des deux parties des moyens de piétement peuvent être envisagés tels que par exemple les moyens désignés par la référence générale 118 sur cette figure 10. Bien entendu des moyens de sécurisation tels que par exemple des chaines de sécurité ou autres, désignées par la référence générale 119 sur cette figure 10, peuvent être envisagés afin d'éviter toute dérive ou autre déplacement involontaire du module. Comme cela a été indiqué précédemment, il est prévu entre les deux parties des moyens de piétement, des moyens d'accrochage complémentaire désignés par la référence générale 115 sur cette figure 10 et qui sont déplaçables par des moyens de commande à distance entre des positions active de verrouillage et escamotée de déverrouillage. Il va de soi bien entendu que différents modes de réalisation de ces moyens d'accrochage peuvent être envisagés comme ceux illustrés sur les figures 11 à 16. Les figures 11 à 12 illustrent en effet un exemple de réalisation de tels moyens d'accrochage qui se présentent sous la forme de moyens à guillotine, actionnés par des vérins à double effet, entre une position escamotée telle qu'illustrée sur la figure 12 et une position active telle qu'illustrée sur la figure 11. Cependant d'autres modes de réalisation peuvent être envisagés comme cela est illustré sur les figures 13 et 14 qui montrent l'utilisation de moyens à mors de serrage, dont les déplacements entre les positions active et escamotée et inversement, sont assurés par des moyens à vis sans fin. Enfin et comme cela est illustré sur les figures 15 et 16, des moyens à crochet peuvent également être utilisés. On notera alors que ces différents éléments sont raccordés à des moyens de commande à distance permettant d'assurer le déplacement de ceux-ci entre leurs positions active et escamoté à la demande et par exemple sous la commande d'un opérateur. Il va de soi bien entendu que d'autres modes de réalisation encore peuvent être envisagés.