Brevet FR3086636A1 — publié le 20200403

Description Titre de l'invention : Flotteur, notamment pour plate-forme flottante, notamment pour éolienne 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 équipées de tels Botteurs 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 dc coût non négligeable. [0003] Lc problème à résoudre consiste à minimiser les quantités d'acier utilisées afin de faciliter la fabrication d'une 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 au moins une enceinte définissant un volume intérieur et formée par une paroi latérale et une paroi supérieure, ladite enceinte comprenant à sa hase une ouverture. Dc préférence une ouverture sur toute la section horizontale de l'enceinte. [0005] Avantageusement, Lc flotteur comprend avantageusement des moyens pour fournir dc l'air sous pression et l'injecter dans le volume. [0006] 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. [0007] Plusieurs modes d'exécution de l'invention seront décrits ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés dans lesquels : [0008] [fig. 1 J 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 dc fagot, le fagot comprenant plusieurs tubes ; [0009] [fig.2] est une vue de détail et en perspective, de dessus d'un flotteur équipant la plateforme de la figure 1 ; [0010] [fig.3] est une vue en coupe d'un tube pour le flotteur de la figure 2 ; [0011] [fig.4] est une vue en coupe d'un flotteur selon un deuxième mode de réalisation de I l'invention ; [0012] [fig.5] illustre un troisième mode de réalisation, adapté à un flotteur du type illustré aux figures 1 à 3 ; et, [0013] [fig.6] illustre un quatrième mode de réalisation, adapté à un flotteur du type illustré à la figure 4. [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 construits selon un premier mode de réalisation. Ces flotteurs sont sensiblement identiques entre eux et 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] La figure 2 illustre de façon plus détaillée un flotteur 4 selon le premier mode de réa- lisation. Dans ce mode de réalisation, 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. [0017] 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. [0018] Un tube 6 est représenté isolément à la figure 3. [0019] Chacun des tubes forme sensiblement sur toute sa hauteur une enceinte définissant un volume intérieur 9. Le volume intérieur 9 est fermé à l'extrémité supérieure 6A du tube 6 par un bouchon 11 qui forme une paroi supérieure de cette enceinte. Cette enceinte est ouverte à l'extrémité inférieure 6B du tube, sur toute sa section, par une ouverture 12. [0020] 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, sont compensées par un apport d'air fourni par les moyens de fourniture 13. 3 [0021] 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 la ceinture 16, sur une hauteur H17. La ceinture a une hauteur H16 et un diamètre D16. La ceinture permet de limiter le pilonnement sous l'effet de la houle. [0022] Dans l'exemple illustré, la ceinture est formée de tuyaux 18 bobinés autour de la hase du fagot. Les tuyaux sont des tuyaux souples ou déformés de façon appropriée en plastique, de préférence en PEhD, soudés ou collés entre eux et avec le fagot. [0023] 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 à l'une de ses extrémités. [0024] 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. [0025] Dans l'exemple illustré, les spécifications sont : [0026] - matière des tubes 6 polyéthylène haute densité (PEhD) [0027] - diamètre nominal d'un tube D6 = 2 mètres, environ. [0028] - hauteur d'un tube , d'un fagot H7 = 30 mètres, environ. [0029] - diamètre d'un fagot D7 = 10 mètres, environ. [0030] - hauteur d'un bulbe H16 = 6 mètres, environ. [0031] - diamètre d'un bulbe D16 = 15 mètres, environ. [0032] - diamètre d'un tuyau D18 = 1 mètre, environ. [0033] 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. [0034] La figure 4 illustre un deuxième mode de réalisation pour un flotteur 4 selon l'invention. [0035] Dans ce deuxième mode de réalisation, le flotteur 4 comprend une seule enceinte 20 délimitant un seul volume 9, intérieur à l'enceinte 20. L'enceinte est sensiblement de révolution autour d'un axe vertical ; elle est réalisée en tôles d'acier. Elle comprend une paroi supérieure 21 et une paroi périphérique 22. L'enceinte comprend à sa base une ouverture 12. [0036] L'absence de paroi inférieure de l'enceinte, à l'endroit de l'ouverture 12, permet de réduite notablement le poids du flotteur 4. L'économie d'acier est proportionnelle. Le coût de fabrication est lui aussi fortement réduit. La flottabilité en est augmentée. [0037] En outre, la paroi périphérique est soumise à de faibles contraintes de pression, par rapport aux flotteurs fermés de l'art antérieur. En effet, la pression de l'air dans l'enceinte étant sensiblement la même que celle de l'eau à la base du flotteur. Ainsi, la 4 paroi périphérique peut avoir une épaisseur réduite par rapport à celle de l'art antérieur, donc un poids et un coût moindre pour le flotteur. [0038] Comme dans le mode de réalisation précédent, 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 d'une paroi supérieure 21 de l'enceinte. L'ouverture 13 permet à de l'eau de remonter à l'intérieur de l'enceinte, de façon contrôlée. [0039] On va maintenant décrire un troisième mode de réalisation, en référence à la figure 5, en ce qu'il diffère du mode de réalisation de la figure 3. [0040] La figure 5 illustre la partie basse d'un tube prévu pour former un fagot, tel qu'illustré à la figure 2. [0041] La hase du tube est partiellement fermée par une plaque 30 annulaire, horizontale. L'ouverture 12 est formée dans la plaque 30, sensiblement dans l'axe du tube 6. Du fait de la présence de la plaque percée 30, la section horizontale de l'ouverture est réduite par rapport au mode de réalisation de la figure 3. L'écoulement de l'eau à travers l'ouverture est ainsi gêné, ce qui réduit la pénétration d'eau à l'intérieur du tube et l'échappement de l'air à l'extérieur du tube. [0042] On va maintenant décrire un quatrième mode de réalisation, en référence à la figure 6, en ce qu'il diffère du mode de réalisation de la figure 4. [0043] La figure 6 illustre la partie basse d'un flotteur métallique, tel qu'illustré à la figure 4. [0044] La base du tube est partiellement fermée par une plaque 30, sensiblement ho- rizontale. La plaque 30 est percée de plusieurs ouvertures 12, régulièrement réparties. La pression de part et d'autre de la plaque 30 étant sensiblement la même, grâce à la présence des ouvertures, l'épaisseur de la plaque 30 peut être réduite par rapport à une plaque entièrement étanche tel qu' dans l'art antérieur. Ainsi, outre la présence des ouvertures, l'épaisseur réduite de la plaque permet une réduction notable du poids d'acier utilisé. [0045] Comme dans le mode de réalisation précédent, du fait de la présence de la plaque percée 30, la section horizontale ouverte est réduite par- rapport au mode de réalisation de la figure 4. L'écoulement de l'eau est ainsi gêné, ce qui réduit la pénétration d'eau à l'intérieur du flotteur 4 et l'échappement de l'air à l'extérieur du flotteur 4. [0046] Dans les modes de réalisation particulièrement illustrés aux figures 3 à 6, l'injection d'air à l'intérieur du volume 9 permet d'y maintenir une pression telle que la surface libre 14 de l'eau peut y être maintenue à un niveau N14 proche ou identique à celui de l'ouverture 12. Des fuites éventuelles d'air par l'ouverture 12, ou par une ouverture accidentelle, peuvent ainsi être compensées par un apport d'air fourni par les moyens de fourniture 13. [0047] En faisant varier la pression à l'intérieur du volume 9, on peut faire varier le niveau N14 de l'eau dans l'enceinte. On maîtrise ainsi la stabilisation de la plateformc 3, par ballastage, en ajustant la pression de l'air dans l'enceinte. On peut ainsi maîtriser la stabilité et le niveau de submersion de la platcfonne. [0048] On peut notamment y intervenir lorsqu'une réparation de fuite est nécessaire, en y maintenant une pression légèrement supérieure à la pression hydrostatique au niveau de cette fuite. [0049] Il apparaît aussi que le volume d'air 9, compressible, sert avantageusement d'amortisseur pour les mouvements verticaux du flotteur 4. [0050] 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. [0051] Il 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. 6 REVENDICATIONS[Revendication 1] Flotteur (4) pour plateforme flottante (3), caractérisé en ce qu'il comprend au moins une enceinte (6,11 ; 20) définissant un volume intérieur (9) et formée par une paroi latérale (6 ; 22) et une paroi supérieure (11 ; 21), ladite enceinte comprenant à sa hase une ouverture (12). [Revendication 2] Flotteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de compresseur (13) pour injecter de l'air sous pression dans le volume (9). [Revendication 3] Plateforme (1), caractérisée en ce qu'elle comprend au moins trois flotteurs selon l'une des revendications 1 ou 2. [Revendication 4] Plateforme selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comprend une éolienne (2).