Brevet FR3064974A1 — publié le 20181012

FLOTTEUR NOTAMMENT D'EOLIENNE OFFSHORE La présente invention concerne un flotteur notamment d'éolienne offshore par exemple de production d'énergie électrique. L'une des performances majeures visées lors de la conception d'une éolienne flottante de cette nature, est son inclinaison « statique » sous la poussée nominale de la turbine. Cette valeur d'inclinaison peut donner des tendances du comportement dynamique de l'éolienne flottante, mouvements et accélérations, et peut également devenir une contrainte imposée par le turbinier comme limite, pour ne pas sortir des modes de fonctionnement et des performances de tenue mécanique des différents composants de l'éolienne. Cette inclinaison statique est ainsi obtenue à partir d'un certain nombre de paramètres et de données et a permis de retenir une architecture déterminée dans un certain nombre de projets actuels. Ainsi par exemple, une telle architecture à colonnes présente une stabilité de forme importante qui est apportée notamment par l'entraxe de plusieurs dizaines de mètres, entre des colonnes extérieures dites « satellites » et une colonne centrale d'un tel flotteur d'éolienne. Mais ce choix d'architecture est limité par les largeurs des formes de construction ou de façon générale de réception, c'est-à-dire des installations, destinées à recevoir ces flotteurs. Ces largeurs contraignent alors la valeur de cet entraxe couplée au diamètre des colonnes extérieures. En effet s'il existe certaines formes de construction qui autorisent un entraxe si important, notamment dans des pays européens ou ailleurs, il n'en est pas de même pour les formes disponibles dans plusieurs autres régions du monde. La solution pour tenir compte de ces contraintes, est alors de jouer sur la stabilité de poids de l'ensemble. Mais ceci a malheureusement un impact sur les caractéristiques de lestage de l'unité flottante, la rendant incompatible des capacités portuaires de certaines régions du monde, dont la bathymétrie est peut-être plus faible que celle de la forme de référence utilisée. L'invention est donc de proposer une solution qui permet d'agir sur la stabilité de poids de l'ensemble, tout en respectant des contraintes industrielles plus restrictives, 3064974 2 comme des largeurs et des profondeurs de forme ou de façon d'installations industrielles, réduites. A cet effet, l'invention a pour objet un flotteur notamment d'éolienne offshore, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens formant caisson de flottabilité additionnelle 5 et de lestage, montés déplaçables sous le reste du flotteur entre une position escamotée de manoeuvre, contre ce flotteur, et une position déployée d'exploitation, écartée sous le flotteur. Suivant d'autres caractéristiques du flotteur selon l'invention, prises seules ou en combinaison : 10 - les moyens formant caisson de flottabilité additionnelle et de lestage comportent des ballasts ; - les moyens formant caisson comprennent des moyens de remplissage/vidange des ballasts ; - le reste du flotteur et les moyens formant caisson de flottabilité additionnelle et 15 de lestage comportent des moyens complémentaires de guidage des déplacements des moyens formant caisson par rapport au reste du flotteur ; - les moyens complémentaires de guidage comprennent d'un côté des jambes de guidage reliées au moyen formant caisson et d'autre part des guides complémentaires pour ces jambes, associés au reste du flotteur ; 20 - les moyens de guidage sont prévus autour du reste du flotteur ; - les moyens de guidage sont prévus au droit du reste du flotteur ; - le flotteur comporte au moins quatre colonnes dont une colonne centrale et trois colonnes extérieures raccordées à la colonne centrale par des branches en forme de ponton et il comporte des moyens de guidage du déplacement des moyens formant 25 caisson associés à chaque colonne extérieure du flotteur ; - le flotteur comporte un flotteur unique et il comporte des moyens de guidage du déplacement des moyens formant caisson associés à ce flotteur unique ; - il comporte des moyens en forme de treuil de déplacement des moyens formant caisson par rapport au reste du flotteur. 30 L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - les figures 1 et 2 représentent un exemple de réalisation d'un flotteur selon l'invention, comportant des moyens en forme de caisson de flottabilité additionnelle et de 35 lestage, respectivement en positions escamotée de manoeuvre, contre le flotteur, et déployée d'exploitation, écartée sous le flotteur ; 3064974 3 - les figures 3, 4 et 5 représentent des détails de réalisation de moyens de guidage des moyens en forme de caisson de flottabilité additionnelle et de lestage entrant dans la constitution d'un tel flotteur ; - les figures 6 et 7 représentent une variante de réalisation de ce flotteur selon 5 l'invention ; et - les figures 8 et 9 représentent encore une autre variante de réalisation d'un tel flotteur. On a en effet illustré sur ces figures, et en particulier sur les figures 1 et 2, un flotteur d'éolienne offshore. 10 Sur ces figures 1 et 2, le flotteur d'éolienne offshore selon l'invention, est désigné par la référence générale 1, tandis que le reste de l'éolienne est désigné par la référence générale 2. Dans l'exemple de réalisation illustré sur ces figures, le flotteur comporte en fait par exemple une colonne centrale désignée par exemple par la référence générale 4, et 15 des colonnes extérieures désignées par les références 5, 6 et 7, qui sont raccordées à la colonne centrale par exemple par des moyens en forme de ponton 8, 9 et 10. On sait en effet que de tels flotteurs avec de tels pontons et de telles colonnes ont déjà été proposés dans l'état de la technique. Certains de ces flotteurs présentent d'ailleurs par exemple une structure mixte, 20 c'est-à-dire dans laquelle les pontons sont réalisés par exemple en béton et les colonnes sont réalisées en acier ou en un matériau composite quelconque. Pour résoudre les différents problèmes mentionnés précédemment, il est prévu dans le flotteur selon l'invention, des moyens formant caisson de flottabilité additionnelle et de lestage, qui sont désignés par la référence générale 11 sur ces figures 1 et 2. 25 En fait et comme cela est illustré sur ces figures 1 et 2, ces moyens formant caisson de flottabilité additionnelle et de lestage 11 sont montés déplaçables sous le reste du flotteur 1, entre une position escamotée de manoeuvre, contre ce flotteur, illustrée sur la figure 1, et une position déployée d'exploitation, écartée sous le flotteur, illustrée sur la figure 2. 30 Les moyens formant caisson de flottabilité additionnelle et de lestage 11 peuvent alors comporter des ballasts et être associés à des moyens de remplissage/vidange de ces ballasts pour faire varier l'effet de ceux-ci. On conçoit alors qu'une telle structure avec ces moyens formant caisson escamtable/déployable permet, lorsque les moyens formant caisson de flottabilité 35 additionnelle et de lestage sont en position escamotée contre le flotteur, d'assurer les performances en remorquage et en manoeuvre de celle-ci. 3064974 4 En effet, il est alors plus facile de manutentionner le flotteur dans cette configuration escamotée des moyens formant caisson. Ceci permet également de le recevoir plus facilement dans des installations telles que des formes. 5 Par contre, lorsque ces moyens formant caisson de flottabilité additionnelle et de lestage sont en position déployée d'exploitation, écartée sous le flotteur, ils permettent de garantir les performances du flotteur en exploitation, c'est-à-dire lorsque l'éolienne est en position par exemple dans un parc de production. Ainsi le flotteur d'éolienne selon l'invention est plus compact que ceux de l'état de 10 la technique, en utilisant la stabilité de poids tout en gardant un faible tirant d'eau au port, en limitant le tirant d'eau lège de l'éolienne flottante, tout en s'adaptant à différents types d'architecture et en permettant de suivre l'évolution des puissances des turbines sans changer de concept de référence. Il est en effet possible avec une telle configuration de changer les moyens en 15 forme de caisson pour les adapter aux évolutions par exemple des turbines. Une telle structure permet en effet également d'élargir le panel des formes notamment de construction, pouvant accueillir de telles unités flottantes, de conserver l'unité industrielle de production, même si les turbines évoluent, voire de standardiser un flotteur pour optimiser l'outil industriel de fabrication si nécessaire. 20 Comme cela est illustré sur les figures 3 à 5, on utilise en outre des moyens complémentaires de guidage des déplacements des moyens en forme de caisson par rapport au reste du flotteur. Dans l'exemple de réalisation illustré sur ces figures 3, 4 et 5, les moyens de guidage des déplacements des moyens formant caisson 11, comprennent par exemple 25 des moyens qui sont disposés autour du reste du flotteur 1 et plus particulièrement dans l'exemple décrit, qui sont disposés autour de chaque colonne extérieure de ce flotteur. Ainsi par exemple, les moyens formant caisson comportent un corps proprement dit, désigné par la référence générale 12, qui comporte à chaque angle, associés à une colonne correspondante du reste du flotteur, comme les colonnes 5, 6 et 7 de ce flotteur 30 1, des jambes de guidage, telles que par exemple les jambes désignées par les références 13 et 14 sur ces figures, pour le guidage de la partie des moyens en forme de caisson autour de la colonne extérieure 6 du flotteur. Les autres angles de ces moyens comportent également de telles jambes de guidage associées aux colonnes correspondantes du flotteur. 3064974 5 La ou chaque colonne extérieure du flotteur peut alors comporter elle-même des pattes de guidage de ces jambes de guidage en déplacement des moyens en forme de caisson, telles que par exemple la patte désignée par la référence générale 15. De telles pattes de guidage peuvent être réparties par exemple régulièrement, le 5 long et autour des colonnes du flotteur. Bien entendu de très nombreux autres modes de réalisation peuvent être envisagés. On notera par exemple également que des moyens en forme de treuil, par exemple motorisés, et à câble de déplacement des moyens formant caisson par rapport 10 au reste du flotteur, peuvent être envisagés, pour piloter les déplacements de ces différents éléments. Comme cela a été indiqué précédemment, des moyens de remplissage/vidange de ballasts de ces moyens formant caisson de flottabilité additionnelle et de lestage, peuvent également être associés à ceux-ci. 15 Ces moyens peuvent être embarqués à bord du flotteur lui-même ou être embarqués à bord d'une unité flottante de mise en oeuvre et de déploiement de ces flotteurs, afin d'être partagés entre plusieurs flotteurs. Il va de soi bien entendu que de très nombreux autres modes de réalisation encore de ces différents moyens peuvent être envisagés. 20 On a ainsi illustré un autre mode de réalisation d'un tel flotteur sur les figures 6 et 7. Sur ces figures, le flotteur est désigné par la référence générale 21 et l'éolienne par la référence générale 22. Des moyens formant caisson de flottabilité additionnelle et de lestage sont 25 également prévus en association avec le reste du flotteur et sont désignés par la référence générale 22 sur ces figures 5 et 6. En fait dans cet exemple de réalisation, les moyens de guidage des déplacements de ces moyens formant caisson de flottabilité additionnelle et de lestage, par rapport au reste du flotteur, sont prévus au droit de ce flotteur et en particulier au droit des colonnes 30 extérieures de ce flotteur. C'est ainsi par exemple que les moyens formant caisson 22, comportent alors trois jambes de guidage, respectivement 23, 24 et 25, adaptées pour pénétrer dans des puits de guidage, ménagés dans les colonnes extérieures par exemple 26, 27 et 28 du flotteur 21. 3064974 6 Selon encore un autre exemple de réalisation illustré sur les figures 8 et 9, l'éolienne comporte un flotteur unique 41, à partir de duquel s'étend le reste de l'éolienne 40. Ce flotteur 41 est associé à des moyens formant caisson de flottabilité 5 additionnelle et de lestage, désignés par la référence générale 42. Ces moyens formant caisson comportent également trois jambes de guidage 43, 44 et 45, adaptées pour traverser et s'étendre dans des trous de guidage correspondants du flotteur. Ces moyens sont ainsi montés déplaçables entre une position escamotée et une 10 position déployée. Il va de soi bien entendu que d'autres modes de réalisation encore peuvent être envisagés. On conçoit alors qu'une telle structure présente un certain nombre d'avantages en permettant d'optimiser les performances du flotteur selon la position des moyens formant 15 caisson de flottabilité et de lestage. 20 REVENDICATIONS1.- Flotteur notamment d'éolienne offshore, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens formant caisson de flottabilité additionnelle et de lestage (11 ; 22 ; 42), montés déplaçables sous le reste du flotteur (1 ; 21 ; 41) entre une position escamotée de manoeuvre, contre ce flotteur et, une position déployée d'exploitation, écartée sous le flotteur. 2.- Flotteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens formant caisson de flottabilité additionnelle et de lestage comportent des ballasts. 3.- Flotteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens formant caisson comprennent des moyens de remplissage/vidange des ballasts. 4.- Flotteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le reste du flotteur et les moyens formant caisson de flottabilité additionnelle et de lestage comportent des moyens complémentaires (5, 6, 7, 13, 14, 15 ; 23, 24, 25, 26, 27, 28 ; 43, 44, 45) de guidage des déplacements des moyens formant caisson par rapport au reste du flotteur. 5.- Flotteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens complémentaires de guidage comprennent d'un côté des jambes de guidage (13, 14; 23, 24, 25; 43, 44, 45) reliées au moyen formant caisson et d'autre part des guides complémentaires (5, 6, 7, 15 ; 26, 27, 28 ; 41) pour ces jambes, associés au reste du flotteur. 6.- Flotteur selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les moyens de guidage sont prévus autour du reste du flotteur. 7.-Flotteur selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les moyens de guidage sont prévus au droit du reste du flotteur. 8.- Flotteur selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le flotteur comporte au moins quatre colonnes dont une colonne centrale et trois colonnes extérieures (5, 6, 7) raccordées à la colonne centrale par des branches en forme de ponton (8, 9, 10) et en ce qu'il comporte des moyens de guidage du déplacement des 3064974 8 moyens formant caisson associés à chaque colonne extérieure (5, 6, 7 ; 26, 27, 28) du flotteur. 9.- Flotteur selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le flotteur 5 comporte un flotteur unique (41) et en ce qu'il est prévu des moyens de guidage du déplacement des moyens formant caisson associés à ce flotteur unique. 10.- Flotteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens en forme de treuil de déplacement des moyens formant 10 caisson par rapport au reste du flotteur.