Brevet FR3035859A1 — publié le 20161111

L'invention concerne une cité marine en partie immergée permettant de tirer profit, de manière autonome et durable, de l'environnement marin que l'on peut trouver au large des côtes, par exemple en zone extra-territoriale. Face aux limites rencontrées dans l'habitat sur les continents, pour une population pourtant croissante, il semble inéluctable que des cités marines devront être développées, près des côtes voire au large de celles-ci pour ne pas perturber le milieu marin près de ces côtes, dans une démarche pouvant être assimilée à une sorte de colonisation de l'espace océanique durable et pérenne. Le principe d'autonomie pour une telle cité implique qu'elle puisse loger durablement une population capable de la faire fonctionner, capter localement l'énergie dont elle a besoin, prélever localement la nourriture dont sa population a besoin, tout en prélevant en outre dans son environnement de quoi assurer des échanges matériels et immatériels avec d'autres cités marines et avec la terre. On cannait déjà des plateformes pétrolières capables d'assurer des gisements pétroliers en mer profonde ; toutefois, de telles plateformes ne sont pas conçues pour assurer une vie durable à bord et il est nécessaire de prévoir des rotations entre des périodes à bord et des périodes à terre pour conserver l'équilibre psychologique des agents assurant le fonctionnement de telles plateformes (leur famille reste habituellement à terre). En tout état de cause, de telles plateformes ont pour fonction exclusive d'assurer l'exploitation d'un gisement souterrain (gaz et/ou pétrole) et elles restent tributaires des échanges réguliers avec la terre pour leur alimentation, leurs loisirs, leurs échanges avec le reste du monde. Il a en outre été proposé des plateformes flottantes dont l'énergie est obtenue au moyen de convertisseurs d'énergie renouvelable ; (à titre d'exemple, le document GB - 2 383 978 divulgue une plateforme comportant 3035859 2 divers convertisseurs d'énergie renouvelable, dont la puissance peut être transmise à des grilles avoisinantes ou utilisée pour l'hydrolyse de l'eau pour former de l'oxygène et de l'hydrogène ; la plateforme peut être assemblée à d'autres plateformes et peut intégrer des lieux d'habitation, des entrepôts et des 5 unités industrielles ; un ensemble de plateformes peut former une protection vis-à-vis des côtes ou un port pour des bateaux. Toutefois, une telle plateforme n'est pas de nature à être autonome et reste fortement dépendante de ses échanges avec la côte pour sa subsistance. On connaît en outre des plateformes de loisirs, assimilables à des 10 hôtels de grande classe, donnant accès à une clientèle fortunée aux plaisirs de la mer ou des milieux sous-marins. On peut se référer par exemple au document RU - 2 237 595 décrivant une structure formée de d'un complexe entouré de pontons radiaux dont les extrémités sont reliées les unes aux autres en sorte de former des zones protégées entre ces pontons. On peut également 15 citer le document FR - 2 880 865 qui divulgue une île flottante comportant une digue circulaire reliée par des bras radiaux à une portion centrale en sorte de délimiter des ports ; ce document vise des complexes immobiliers à vocation touristique. De même, le document FR - 2 856 375 divulgue à des fins similaires une ile flottante protégée de la houle par une barrière brise-lames. 20 Ces plateformes ont pour fonction essentielle l'accueil de touristes temporaires, sans la moindre fonction industrielle. Elles sont, comme les plateformes pétrolières tributaires des échanges réguliers avec les côtes pour leur subsistance. En fait, ces iles ne sont pas nécessairement loin des côtes et leur 25 vocation peut se limiter à constituer un port à proximité des côtes (voir par exemple le document GB - 2 487 372). Plus récemment, des lieux de vie ont été envisagés en haute mer, notamment conformément au projet européen MERMAID qui englobe l'aspect de plateformes offshore multi-usages (développement durable dans le secteur 30 marin et maritime) et la préparation d'activités humaines en mer, en prenant en compte divers aspects tels que l'intégrité du sol sous-marin, les caractéristiques hydrographiques, l'aquaculture (y compris la mariculture), l'habitat, les énergies 3035859 3 renouvelables. Il semble toutefois que ces projets s'orientent vers des plateformes supportées par une pluralité de pieds. Dans leur ensemble, les solutions actuellement connues ne permettent pas, dans une démarche au moins expérimentale en grandeur 5 nature, de loger et alimenter sur une longue période (typiquement de l'ordre d'au moins une année), une population variée (y compris des couples voire des familles complètes) assurant les fonctions d'une société autonome dans une démarche au moins expérimentale en grandeur nature, depuis la collecte de nourriture, la prospection des richesses locales, la surveillance de son 10 environnement et la réalisation d'échanges d'exportation et d'importation de biens et services. L'invention propose à cet effet une cité marine comportant une colonne dont l'extrémité inférieure est évasée en sorte de former un socle adapté à être posé sur une zone de fonds sous-marin et, s'étendant en porte-à- 15 faux à partir de cette colonne une pluralité de bras reliés à cette colonne en sorte d'être, en moyenne sur une année, en partie émergés et en partie immergés, chacun de ces bras étant conçu en sorte de pouvoir être consacré à une branche d'activité, donnant ainsi à la cité une configuration en étoile. La forme évasée de la colonne, évasée, assure ainsi un 20 positionnement stable de la colonne, tout en autorisant, en cas de phénomènes météorologiques de grande ampleur, un éventuel glissement, ou un éventuel basculement ; le principe d'une telle colonne centrale, avec un socle appuyant sur le sol, constitue une différence fondamentale par rapport aux structures reposant sur une pluralité de pieds. Quant aux bras, le fait qu'ils soient en partie 25 émergés et en partie immergés, ils permettent de combiner une exploration combinée de l'environnement à la surface de la mer et à faible profondeur, tout en assurant à la population la possibilité de profiter des activités et bienfaits disponibles au niveau de la mer, et en permettant des échanges avec l'extérieur par des voies classiques, notamment par bateau. 30 La fixation en porte-à-faux de ces bras (sans ancrage dimensionné en sorte d'assurer le positionnement de la cité) a pour avantage de conférer 3035859 4 une grande liberté dans la spécialisation, le cas échéant, de ces bras et dans la définition de leurs extrémités. Il peut être noté que, dans les quelques structures en étoile qu'on peut identifier dans le contexte marin, les bras sont souvent des structures 5 simples, ne visant qu'à constituer des pontons ou des entretoises de grande dimension. Quant aux complexes hôteliers et touristiques, généralement flottables, ils n'ont pas de vocation utilitaire visant à permettre le développement de nouvelles techniques industrielles. Il va de soi que la répartition des activités au sein de la cité peut non 10 seulement se faire radialement autour de la colonne centrale mais aussi verticalement, en profitant de ce que la partie évasée formant le socle peut servir à loger des engins et des chemins de circulation, tandis que le sommet de la colonne peut être mis à profit pour des observations météorologiques et pour des liaisons d'informations à longue distance, avec la terre, des bateaux et 15 d'autres cités marines. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, la colonne se prolonge vers le haut, au-delà du niveau des bras, par une portion de section significativement plus faible que celle du socle, égale ou inférieure à celle de la zone à partir de laquelle les bras s'étendent en porte-à-faux. 20 De manière avantageuse, la cité marine comporte en outre au moins une projection latérale située au-dessus ou en dessous des bras. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, la cité marine comporte des espaces de collecte d'énergie, des espaces de collecte de nourriture, des espaces de prospection sous-marine, des installations de 25 télécommunications, des espaces de logement pour le personnel occupant la cité, des espaces de stockage d'alimentation et des espaces de loisirs. De manière préférée, les espaces sont répartis le long de la colonne et le long des bras. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le socle 30 comporte au moins une cavité remplie d'un matériau de lestage de densité au moins égale à celle de l'eau de mer. 3035859 5 Selon encore une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le socle comporte une cavité constituant un espace de rangement pour des engins destinés à circuler sur le fond sous-marin environnant, cet espace de rangement comportant une porte de communication avec l'extérieur. 5 De manière préférée, le socle comporte une zone de pente compatible avec la circulation des engins entre la porte de communication et la périphérie de ce socle. De manière avantageuse, l'espace de rangement pour des engins est situé au-dessus d'une cavité remplie d'un matériau de lestage. 10 Selon encore une autre caractéristique avantageuse de l'invention, la colonne comporte des étages d'habitation ou de loisirs en dessous et au-dessus du niveau de la pluralité de bras. Selon encore une autre caractéristique avantageuse de l'invention, la colonne comporte, en son extrémité supérieure, des installations de 15 communications, d'observations météorologiques ou de captation d'énergie renouvelable. De manière avantageuse, l'un au moins des bras comporte au moins au moins un élément de captation d'énergie d'un courant de vent ou d'eau. De manière préférée, l'un des bras comporte une station de 20 désalinisation de l'eau de mer alimentée par un élément de captation d'énergie. Selon encore une autre caractéristique avantageuse, l'un des bras comporte un dispositif de collecte de minéraux en suspension dans l'eau de mer. De manière avantageuse, la cité marine comporte une enceinte 25 fermée, suspendue à l'un des bras, pour l'élevage de poissons en mer. De manière également avantageuse, au moins l'un des bras porte un héliport et au moins l'un des bras constitue un port d'amarrage de bateaux. Des objets, caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description qui suit, donnée à titre d'exemple illustratif non limitatif, en regard 30 des dessins annexés sur lesquels : - La figure 1 est une vue schématique en élévation d'une cité conforme à l'invention, et 3035859 6 - La figure 2 est une vue schématique en vue de dessus de cette cité, La cité représentée sous la référence 1 aux figures 1 et 2, comporte principalement une colonne 10 et une pluralité de bras notés 20, 30, 40, 50 et 5 60 et 70. La colonne a une section qui s'évase vers le bas jusqu'à former un socle 11 qui est en appui sur le sol et qui peut, avec le temps, s'enfoncer progressivement (cela est d'autant moins probable que la section horizontale de ce socle est importante) ou glisser, en fonction des courants marins lorsqu'ils 10 sont particulièrement violents ; il est à noter que même si ces phénomènes en arrivent à se produire, il n'en résulte pas de déstabilisation de la cité. Les bras s'étendent en porte-à-faux à partir de la colonne, à partir d'un niveau tel qu'ils sont, au moins en moyenne sur l'année, en partie émergés et en partie immergés dans la mer. Ils s'étendent sensiblement radialement à 15 partir de la colonne, en une zone 12 dite centrale où la section est bien moindre que celle du socle 11. La colonne se prolonge vers le haut, au-delà du niveau des bras, par une portion 13 de section significativement plus faible que celle du socle, égale ou inférieure à celle de la zone 12. 20 Les bras mentionnés ci-dessus peuvent être complétés par des projections, de tailles en pratique plus faibles, au-dessus ou en dessous du niveau des bras principaux précités. La cité 1 est autonome en ce qu'elle combine des espaces de travail selon plusieurs spécialités possibles, tels que des espaces de collecte 25 d'énergie, des espaces de collecte de nourriture, des espaces de prospection des richesses environnantes, des installations de télécommunications, des installations d'observation de l'environnement et l'espace nécessaire pour le logement du personnel en charge des diverses spécialités présentes, leur alimentation et des espaces de loisirs. 30 Ces spécialités sont réparties le long de la colonne et selon les bras selon les besoins. 3035859 7 Le socle 11 peut être plein ou creux. Dans le cas où itest choisi de le construire à distance, et de l'amener sur place, une option est de ne construire que la paroi externe et, après positionnement, de remplir le volume délimité par cette paroi externe, avec du matériau pulvérulent de remplissage (par exemple 5 prélevé dans le sol à proximité du socle), voire avec de l'eau de mer). A la figure 1, on voit qu'une partie inférieure du socle a été formée ainsi. Le socle 11 peut, au-dessus d'une zone pleine ou creuse, servir d'espace de rangement 14, par exemple pour des engins de prospection tels que celui schématisé sous la référence 100, éventuellement conçu en sorte de 10 coopérer avec des wagonnets. Ainsi que cela ressortira de la suite, à propos de la prospection des richesses environnantes, des espaces de rangement 15 peuvent être prévus pour le stockage de produits captés lors de cette prospection. Pour faciliter le rangement des engins dans le socle, des portes 15 peuvent être prévues dans la paroi de ce socle ; en outre, pour faciliter la circulation de ces engins, on peut prévoir que le socle ait, au moins localement (ici en partie gauche), une pente modérée jusqu'au niveau du sol, de manière à permettre aux engins de descendre depuis le niveau des galeries 14 jusqu'à celui du sol, puis de remonter du sol jusqu'au niveau des galeries ; en effet, le 20 socle peut ne pas avoir une symétrie par rapport de l'axe, vertical, de la colonne. On comprend que divers étages, de section de plus en plus petite, peuvent être délimités et affectés aux besoins existants. La zone 12, dite zone centrale puisqu'elle constitue la zone centrale 25 à laquelle les bras principaux sont reliés, peut être précédée, sur une distance de quelques mètres sous le niveau de la mer, d'étages d'habitation ou de loisirs 16, où la présence de grandes baies vitrées devraient permettre de profiter de la douceur de la lumière juste sous le niveau du sol. De même, sur une hauteur de quelques mètres, voire quelques 30 dizaines de mètres au-dessus des bras, la colonne peut comporter d'autres étages 17 d'habitation, de loisirs, ou à toute autre vocation liée au personnel (crèche, lieux de soins, voire police et justice, etc.). 3035859 8 En son extrémité supérieure, la colonne peut être munie d'installations 18 de communications, ou d'observations météorologiques, ou de captation d'énergie renouvelable tels qu'une éolienne, ou des panneaux solaires. Dans l'exemple représenté, cette partie haute de la colonne peut en 5 outre être munie d'appuis 19, assimilables à des branches, adaptés à recevoir, temporairement voire de manière prolongée, des colonies d'oiseaux. La colonne peut avoir une hauteur de plusieurs dizaines de mètres, voire de l'ordre de la centaine de mètres ; en fait, elle peut être assimilée à un gratte-ciel qui serait non pas posé sur un sol sec, mais sur un fond marin, et il 10 peut être intéressant d'appliquer à la construction d'une telle colonne (et de ses bras) des techniques de constructions déjà appliquées aux gratte-ciels, notamment pour résister aux efforts appliqués par le vent, les marées ou les courants marins. Typiquement, la hauteur de la colonne sous le niveau des bras est 15 comprise entre une dizaine de mètres (en deçà, à supposer qu'on trouve des emplacements en haute mer à une si faible profondeur, on ne pourrait guère former le socle avec une section suffisamment grande pour assurer la stabilité voulue) et une trentaine de mètres (ce qui maintient à des niveaux raisonnables les pressions existant au niveau du socle). Quant à la hauteur de 20 la colonne au-dessus des bras, elle peut être de l'ordre de quelques mètres à quelques dizaines de mètres. On comprend toutefois que les dimensions sont à choisir en fonction de l'emplacement choisi, en haute mer mais pas nécessairement en eaux extra-territoriales (12 miles marins à partir des côtes) ce qui a notamment l'avantage de conférer une nationalité à la plateforme et à 25 fixer ainsi les diverses règles juridiques s'appliquant dans la cité. Les bras, tels qu'ils sont représentés, ont des vocations différenciées, mais il faut comprendre qu'ils ne sont spécialisés que dans la mesure où cela confère une meilleure efficacité qu'avec une répartition dans l'ensemble de la cité. 30 Le bras noté 20 est par exemple consacré à des espaces de travail consacrés à l'analyse des observations météorologiques ou marines (température ou vitesse du courant) pour évaluer les grandes tendances du 3035859 9 climat (réchauffement climatique). Ces mesures sont par exemple celles faites à partir du sommet de la colonne et par divers capteurs répartis sur les bras ou sur la colonne, notamment au niveau du sol pour la surveillance des courants (vitesse et température). 5 Le bras 30 est par exemple consacré à la collecte d'énergie renouvelable ; ainsi, il peut porter une (ou plusieurs) éolienne(s) 31 et des turbines 32 adaptées à capter l'énergie des courants ; pour éviter la génération de couples sur le bras autour de la colonne, les turbines peuvent en fait être réparties sur divers bras, par exemple sur le bras 30 et sur le bras 60. 10 Ces dispositifs de collecte d'énergie renouvelable, implantés sur ce bras ou non (voir aussi l'éolienne du sommet de la colonne) peuvent être connectés à un circuit électrique central, pouvant comprendre des batteries expérimentales 33. La proximité de l'énergie permet d'implanter en outre sur ce bras des équipements consommant de grandes quantités d'énergie, telle 15 qu'une station 34 de désalinisation de l'eau de mer pour générer l'eau douce nécessaire au fonctionnement de la cité. Il peut en outre y avoir un dispositif de captation d'énergie thermique schématisé sous la référence 35. En une zone de ce bras peut être suspendu un dispositif participant à 20 une activité très différente de celle de la collecte d'énergie, par exemple un dispositif 36 de collecte des minéraux en suspension dans l'eau de mer. La prospection des richesses avoisinantes peut être centralisée dans le bras 40, capable de collecter les minéraux captés par des dispositifs tels que le dispositif 36 précité ou les engins 100 au niveau du socle ; pour faciliter 25 l'arrivée de matériels ou le départ des minéraux, ce bras peut être équipé d'un héliport 41. Le bras 50 peut, conjointement avec le bras 60, être consacré à l'aquaculture avec des enceintes fermées 51 pour l'élevage de poissons en pleine mer, ou des récifs artificiels 52, au sol ou suspendus pour le 30 développement de poissons en pleine mer, ou pour la culture de coquillages. Ou encore des installations de cultures d'algues ou de coquillages (non représentées). 3035859 10 Enfin, le bras 70 peut être consacré à la centralisation des activités générales de la cité, telles que la gestion de l'alimentation, des stocks de nourriture, des espaces de vie, etc. 5 REVENDICATIONS1. Cité marine comportant une colonne (10) dont l'extrémité inférieure est évasée en sorte de former un socle (11) adapté à être posé sur une zone de fonds sous-marin et, s'étendant en porte-à-faux à partir (12) de cette colonne une pluralité de bras (20, 30, 40, 50, 60, 70) reliés à cette colonne en sorte d'être, en moyenne sur une année, en partie émergés et en partie immergés, chacun de ces bras étant conçu en sorte de pouvoir être consacré à une branche d'activité, donnant ainsi à la cité une configuration en étoile. 2. Cité marine selon la revendication 1, dont la colonne se prolonge 10 vers le haut, au-delà du niveau des bras, par une portion (13) de section significativement plus faible que celle du socle, égale ou inférieure à celle de la zone à partir de laquelle les bras s'étendent en porte-à-faux. 3. Cité marine selon la revendication 1 ou la revendication 2, comportant en outre au moins une projection latérale située au-dessus ou en 15 dessous des bras. 4. Cité marine selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 comportant des espaces de collecte d'énergie, des espaces de collecte de nourriture, des espaces de prospection sous-marine, des installations de télécommunications, des espaces de logement pour le personnel occupant la 20 cité, des espaces de stockage d'alimentation et des espaces de loisirs. 5. Cité marine selon la revendication 4, dans laquelle les espaces sont répartis le long de la colonne et le long des bras. 6. Cité marine selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dont le socle (11) comporte au moins une cavité remplie d'un matériau de lestage de 25 densité au moins égale à celle de l'eau de mer. 7. Cité marine selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dont le socle comporte une cavité (14) constituant un espace de rangement pour des engins (100) destinés à circuler sur le fond sous-marin environnant, cet espace de rangement comportant une porte de communication avec l'extérieur. 30 8. Cité marine selon la revendication 7, dont le socle comporte une zone de pente compatible avec la circulation des engins entre la porte de communication et la périphérie de ce socle. 3035859 12 9. Cité marine selon la revendication 8, dont l'espace de rangement pour des engins est situé au-dessus d'une cavité remplie d'un matériau de lestage. 10. Cité marine selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, 5 dont la colonne comporte des étages d'habitation ou de loisirs (16, 17) en dessous et au-dessus du niveau de la pluralité de bras. 11. Cité marine selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dont la colonne comporte, en son extrémité supérieure (13), des installations (18) de communications, d'observations météorologiques ou de captation d'énergie renouvelable. 12. Cité marine selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dont l'un (30) au moins des bras comporte au moins au moins un élément de captation d'énergie de courant de vent ou d'eau (31, 32). 13. Cité marine selon la revendication 12, dont au moins l'un des bras comporte une station (34) de désalinisation de l'eau de mer alimentée par un élément de captation d'énergie. 14. Cité marine selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, dont l'un des bras comporte un dispositif (36) de collecte de minéraux en suspension dans l'eau de mer. 15. Cité marine selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, comportant une enceinte fermée (51), suspendue à l'un des bras, pour l'élevage de poissons en mer. 16. Cité marine selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, dont au moins l'un des bras porte un héliport et au moins l'un des bras constitue 25 un port d'amarrage de bateaux.