Brevet FR3086353A1 — publié le 20200327

Description Titre de l'invention : Flotteur pour plateforme flottante, notamment pour eolienne flottante. [0001] La présente invention se rapporte au domaine des plateformes implantées en mer. Elle se rapporte particulièrement à des flotteurs équipant de telles plateformes. Plus particulièrement encore, elle se rapporte aux plateformes flottantes équipée de tels flotteurs et portant des éoliennes. [0002] Une telle plateforme comprend généralement au moins trois flotteurs. Ces flotteurs sont formés de tôles métalliques épaisses. De tels flotteurs sont donc lourds, ce qui péjorc leur flottabilité. En outre, compte tenu de leurs dimensions, ils nécessitent des équipements importants et coutcux pour leur fabrication, ainsi qu'un long temps de fabrication. La masse d'acier utilisée est aussi un facteur de coût non négligeable. [0003] Lc problème à résoudre consiste à minimiser les quantités d'acier utilisées afin de faciliter la fabrication dune platcforme, en augmenter la rapidité de fabrication, en diminuer le coût et en augmenter la flottabilité. [0004] Pour résoudre ce problème l'invention propose un flotteur pour plateforme flottante qui comprend des tubes disposés verticalement en un fagot, chaque tube comprenant un volume intérieur prévu pour contenir de l'air. [0005] Chaque tube comprend avantageusement une extrémité supérieure obturée par un bouchon. Il peut aussi comprendre une extrémité inférieure dans laquelle une ouverture est formée. Le flotteur comprend avantageusement des moyens pour fournir de l'air sous pression et l'injecter dans le volume. [0006] Lc flotteur peut aussi comprendre une ceinture formée en sa partie basse. Cette ceinture peut être formée par un bobinage de tuyaux autour de la base du fagot. [0007] Cette ceinture peut comprendre des tubes de ceinture, de préférence similaires aux tubes du fagot, disposés verticalement autour du fagot et de hauteur réduite relativement à une hauteur du fagot. [0008] L'invention porte aussi sur une plateforme, qui comprend au moins trois flotteurs selon l'invention. Elle porte aussi sur une plateforme qui comprend une éolienne. [0009] Plusieurs modes d'exécution de l'invention seront décrits ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés dans lesquels : [0010] [fig.l] est une vue en élévation et en perspective, de dessus, d'un système d'éolienne équipée de trois flotteurs selon un premier mode de réalisation de l'invention, en forme de fagot, le fagot comprenant plusieurs tubes ; [0011] [fig.2] I est une vue de détail et en perspective, de dessus d'un flotteur selon la figure 1, équipant la plateforme de la figure 1 ; et, [0012] [fig.3] est une vue en coupe d'un tube pour le flotteur de la figure 2 ; et, [0013] [fig.4] est une vue en élévation et en perspective, de dessus, similaire à la figure 2, illustrant un deuxième mode de réalisation pour un flotteur selon l'invention. [0014] Dans la description, les termes « vertical » et « horizontal » se rapportent à une position d'équilibre du système d'éolienne, tel que représenté à la figure 1. [0015] La figure 1 illustre un système d'éolienne 1. Dans l'exemple illustré, le système comprend une éolienne 2 montée sur une plateforme flottante 3. La plateforme 3 comprend trois flotteurs 4, sensiblement identiques entre eux et sensiblement équidistants les uns des autres. Un des flotteurs, à gauche sur la figure, est représenté détaillé, les deux autres flotteurs ne sont représentés que par des silhouettes, en traits mixtes. [0016] Lcs figures 1 et 2 illustrent un premier mode de réalisation pour un flotteur selon l'invention. [0017] La figure 2 illustre un flotteur 4, de façon plus détaillée. Dans l'exemple illustré, le flotteur 4 est formé de dix-neuf tubes 6 regroupés en forme de fagot 7. Ce fagot 7 est inscrit dans une forme sensiblement cylindrique, de diamètre de fagot D7 et de hauteur de fagot H7. Les tubes sont disposés verticalement, parallèlement à un axe vertical X4 du flotteur 4. Les tubes ont sensiblement tous la même hauteur, égale à la hauteur H7 du fagot 7. [0018] Dans l'exemple illustré, les tubes sont des tubes plastiques de diamètre de tube D6. Ils sont fixés entre eux par des collages ou des soudures 8. Ces tubes sont avantageusement formés par emboitement de plusieurs éléments tubulaires. [0019] Un tube 6 est représenté isolément à la figure 3. [0020] Chacun des tubes forme sensiblement sur toute sa hauteur un volume intérieur 9. Le volume intérieur 9 est fermé à l'extrémité supérieure 6A du tube 6 par un bouchon 11 et ouvert à l'extrémité inférieure 6B du tube, sur toute sa section, par une ouverture 12. [0021] Des moyens 13 pour fournir de l'air sous pression sont prévus pour injecter de l'air sous pression dans le volume intérieur 9. Un piquage 15 permet l'injection de l'air comprimé en partie haute du volume 9, ici au travers du bouchon 11. L'injection d'air à l'intérieur du tube 6 permet d'y maintenir une pression telle que la surface libre 14 de l'eau dans le tube 6 conserve un niveau N14 proche ou identique au niveau inférieur N6B du tube 6. Des fuites éventuelles d'air pal- l'ouverture 12 à la base 6B du tube, ou par une ouverture accidentelle, peuvent être compensées par un apport d'air fourni par les moyens de fourniture 13. 3 [0022] Dans l'exemple illustré, les moyens de fourniture 13 comprennent un compresseur 131, une réserve 132 et un manifold. Le compresseur 131 est prévu pour maintenir une pression d'air voisine de 7 bars dans la réserve 132. Le manifold est prévu pour répartir l'air dans chacun des tubes. Pour chaque tube, une électrovanne commandée est prévue pour régler la quantité d'air fournie à chaque tube et la pression dans ce tube. [0023] En faisant varier la pression à l'intérieur des tubes 6, on peut faire varier le niveau N14 de l'eau dans les tubes. On maîtrise ainsi la stabilisation de la plateforme 1, par ballastage, en ajustant la pression de l'air dans chaque tube 6. On peut ainsi maîtriser la stabilité et le niveau de submersion de la plateforme. [0024] On peut, notamment lorsque l'apport d'air dans chaque tube est individualisé, in- tervenir dans un tube individuellement, lorsqu'une réparation d'une fuite est nécessaire, en y maintenant une pression légèrement supérieure à la pression hydrostatique au niveau de cette fuite. Avantageusement, le bouchon peut comprendre des moyens d'accès à l'intérieur du tube pour un ouvrier, par exemple une trappe. [0025] 11 apparaît aussi que le volume d'air 9, compressible, sert avantageusement d'amortisseur pour les mouvements verticaux du flotteur 4. [0026] Comme illustré à la figure 2, le flotteur 4 comprend en outre une ceinture 16. La ceinture est disposée en partie basse du fagot 7. Une partie inférieure 17 des tubes dépasse en dessous de la ceinture 16, sur une hauteur H17. La ceinture a une hauteur H16 et un diamètre D16. La ceinture permet de limiter le pilonnement de la plateforme sous l'effet de la houle. [0027] Dans l'exemple illustré, la ceinture est formée de tuyaux 18 bobinés autour de la base du fagot 7. Les tuyaux 18 sont des tuyaux souples ou déformés de façon appropriée, en plastique, de préférence en PEhD soudés ou collés entre eux et avec le fagot. [0028] Avantageusement, la ceinture est formée d'un seul tuyau qui peut servir de ballast. Il peut être prévu pour se remplir gravitairement d'eau et en être vidé par injection d'air, par exemple par l'une de ses extrémités. [0029] Chaque flotteur 4 est solidarisé avec le reste de la plateforme 3 à l'aide de deux cerclages 19 enserrant le fagot, l'un en haut, l'autre en bas. Les cerclages comprennent en outres des fixations, non représentées, pour y fixer le fagot 7. [0030] Dans l'exemple illustré, les spécifications sont : [0031] - matière des tubes 6 polyéthylène haute densité (PEhD) [0032] - diamètre nominal d'un tube D6 = 2 mètres, environ. [0033] - hauteur d'un tube , d'un fagot H7 = 30 mètres, environ. [0034] - diamètre d'un fagot D7 = 10 mètres, environ. [0035] - hauteur d'un bulbe H16 = 6 mètres, environ. [0036] - diamètre d'un bulbe D16 = 15 mètres, environ. [0037] - diamètre d'un tuyau D18 = 1 mètre, environ. 4 [0038] On va maintenant décrire un deuxième mode de réalisation pour l'invention, en référence à la figure 4. [0039] Dans ce deuxième mode de réalisation, la ceinture 16 est formée de tubes 60, si- milaires aux tubes 6 formant le fagot 7. Les tubes de ceinture 60 sont disposés en trois rangs dont les hauteurs H60C, H60B, H60C diminuent à mesure où le rang est plus éloigné du fagot 7. Le premier rang, le plus proche du fagot 7 comprend dix-huit tubes de ceinture 60 de hauteur H60A, le deuxième rang comprend 24 tubes de ceinture de hauteur H6OB et le troisième rang, le plus éloigné, comprend trente tubes de ceinture 60 de hauteur H60C. [0040] Comme les tubes 6 du fagot 7, les tubes 60 de la ceinture 16 sont avantageusement alimentés en air comprimé par les moyens de fourniture 13. Ils participent ainsi à la flottabilité de la plateforme. [0041] L'utilisation de PEhD pour les tubes et/ou les tuyaux est particulièrement avantageuse. En effet, ce matériau est très durable dans l'eau et résiste à la pression interne. [0042] Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits. Au contraire, l'invention est définie par les revendications qui suivent. [0043] 11 apparaîtra en effet à l'homme de l'art que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci-dessus, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué. [0044] Ainsi, pour réaliser un tube, on peut utiliser des canalisations du commerce ; ils peuvent aussi être fabriqués spécifiquement pour la réalisation d'un flotteur. Le diamètre et les longueurs des tubes sont choisis en fonction des disponibilités et/ou des dimensions de la plateforme à réaliser. Les tubes peuvent avoir des longueurs différentes. [0045] Des taquets en PEhD peuvent être utilisés pour souder les tubes et/ou les tuyaux entre eux. Les tubes et/ou les tuyaux peuvent aussi être assemblés entre eux par des moyens mécaniques, par exemple en acier. [0046] D'autres plastiques peuvent être utilisés pour les tubes. Les tubes peuvent aussi être réalisés en métal, par exemple en acier ; la section et l'épaisseur réduites des tubes permettent d'utiliser des tubes métalliques standards ou de les réaliser à moindre frais. [0047] Avantageusement, un ou plusieurs tubes métalliques, ou un autre type de profilés, peuvent être utilisés avec des tubes en matière plastique, notamment des tubes en PEHD, afin d'augmenter la rigidité du fagot et/ou de la ceinture. Des câbles tendus peuvent aussi être utilisés pour en augmenter. [0048] Aussi, les membrures métalliques constituant la plateforme telle qu'illustrée à la figure 1, lorsqu'elles sont tendues, c'est-à-dire que la contrainte qui y est exercée est une traction, peuvent être remplacées par des câbles métalliques. [0049] En partie basse des tubes, du fagot ou de la ceinture, le cas échéant, l'ouverture peut n'être que partielle, de façon à réduire l'échanges d'eau entre l'extérieur et l'intérieur du tubes et les fuites d'air. [0050] Les tubes peuvent avoir des diamètres différents les uns des autres. Par exemple des diamètres réduits à la périphérie du fagot, afin de limiter une perte de flottabilité en cas d'abordage. [0051] La ceinture disposée à la base du fagot présente l'avantage d'avoir un double rôle. Elle joue le rôle de ballast, selon que ses éléments sont remplis d'eau ou d'air, en proportions variables. La ceinture a aussi un rôle d'amortisseur de pilonnement, en créant une friction fluide. [0052] L'utilisation d'un système de fourniture d'air sous pression dans les tubes est tout aussi avantageuse. En effet, cela évite d'installer des pompes de vidange dans le fond des flotteurs, comme cela se fait dans ceux de l'art antérieur. [0053] Lc mode de réalisation illustré, outre les avantages déjà exposés, permet d'augmenter la sécurité d'une plateforme équipée de flotteurs selon l'invention. En effet, si l'un des tubes est endommagé, par exemple à l'occasion d'un abordage, la perte de flottabilité de flotteur est limitée, et ne met pas en danger la stabilité de la plateforme. Un fonctionnement en mode dégradé, lorsque certains des tubes sont endommagés, peut être avantageusement prévu lors la conception de la plateforme. 6