Brevet FR3146303A1 — publié le 20240906

Système de stockage d'eau douce, en mer, composé d’un cylindre sans fond renfermant un piston muni d'une étanchéité coulissante. L'eau douce à stocker se trouve aux dessus du piston, l'eau de mer en dessous. Un flotteur solidaire de la partie supérieure du cylindre assure sa position par rapport au niveau de la mer, le cylindre n'étant jamais vide. Figure pour l’Abrégé : FIGURE 1 RÉSERVOIR D’EAU DOUCE FLOTTANT EN MER L'agriculture nécessite en général un arrosage conséquent, le, maïs en étant un très bon exemple. Lorsque surviennent des périodes de sécheresse, dans des régions comme l'ouest de la France, l'arrosage par pompage dans les nappes phréatiques ou les petits cours d'eau devient délicat. Il serait nécessaire de disposer de bassins de stockage de l’eau disponible en hiver. Par exemple, si, sur une surface cultivée de 10 000 km², on estime que, pour une période d’un mois, il existe un besoin d'une hauteur d'eau de100 mm et que cette eau doit être fournie par du stockage, la quantité totale à stocker est de un milliard de mètres cubes. Dans des zones de plaine comme l'ouest de la France, la profondeur moyenne raisonnable pour des bassins de retenue est d'environ 10 m. Il faudrait donc que la surface totale de ces bassins soit de 100 kilomètres carrés, ce qui pose des problèmes d'environnement et de terrains disponibles. La présente invention a pour but d'installer des réservoirs de stockage d'eau douce flottant en mer, au plus près des terres à irriguer. À titre d'exemple, la quantité d’eau mentionnée ci-dessus peut être obtenue avec 500 cylindres de 120 mètres de diamètre et 200 mètres de profondeur, exemple non limitatif. Placés verticalement, ces réservoirs formeraient une structure de 200 m de haut qui présenterait une grande prise au vent avec les réservoirs vides et des complications pour le remplissage. Selon la présente invention, les réservoirs seront toujours immergés, dépassant hors du niveau de la mer d’une dizaine de mètres, par exemple non limitatifs. Grâce à un piston mobile à l'intérieur, ils seront toujours pleins, soit d'eau de mer, le piston étant en position haute, soit d'eau douce le piston étant bloqué en position basse. Le piston constituant une barrière étanche entre l’eau douce et l’eau de mer. La densité de l'eau de mer étant en moyenne de 1,03, lorsque dans un cylindre le piston sera en position basse, rempli donc d'eau douce, donc, pour un cylindre de 200 m de profondeur citée en exemple, le niveau de l’eau douce devra dépasser d'environ 6 m le niveau de la mer pour qu'à la base du cylindre il y est équilibre hydrostatique de chaque côté du piston entre l'eau douce et eau de mer. Le piston doit évidemment posséder des dispositifs d'étanchéité coulissante. Pour ce faire, les systèmes les plus connus sont: les joints toriques, les joints lèvres, composés en général de plusieurs plaques d'élastomère et enfin les membranes se retournant comme un gant, à l'instar de celles développées par la société « le Joint Français » sous le nom de « membrane Bellofram », (pour des applications principalement pneumatiques). Un couvercle au sommet du cylindre permettra d'éviter la contamination de l'eau douce stockée par les embruns salés. Pour assurer le guidage et prévenir tout coincement, selon la présente invention, à l'intérieur de chaque cylindre, le piston est solidaire d'une structure munie de rangées de rouleaux, en bas et en haut, se déplaçant le long des génératrices. Les pressions hydrauliques étant relativement faibles, les parois des cylindres pourront être relativement minces, renforcés éventuellement par des squelettes externes. Un cylindre tel que décrit ci-dessus, n’ayant pas de fond, ne flotte pas. Il doit donc être soutenu par un flotteur disposé autour de sa partie supérieure, lui assurant une position déterminée par rapport au niveau de la mer, quelle que soit la position du piston et la nature du remplissage en eau, de mer ou douce. Ce flotteur peut présenter une forme extérieure hexagonale. Alors, de tels cylindres, mis côte à côte, formeront une structure en nid d’abeilles. La est une coupe verticale de l'invention, piston en position haute. La est de même avec le piston en position basse. La est une coupe de détail montrant un joint coulissant torique. La est une coupe de détail montrant un joint la lèvre. La est une coupe de l'invention montrant une membrane cylindrique fixée sur le piston d'une part et sur le haut du cylindre d'autre part, le piston étant représenté en position intermédiaire. La est de même une coupe, la dite membrane étant fixée sur le piston d'une part et sur le bas du cylindre d'autre part. En référence à la , un réservoir comprend un cylindre sans fond (1), muni d'un couvercle (2), soutenu par un flotteur (3) et renfermant un piston (4), étanche, représenté en position haute sur cette figure. Le cylindre (1) est alors rempli d’eau de mer en dessous du piston (4) et vide au-dessus. Des longerons (5), en forme de U, prolongent le cylindre (1) vers le haut. Ils sont destinés à constituer des chemins de roulement pour une rangée de rouleaux (6) placés au sommet de perches (7), solidaires d’une structure liée au piston (4). Pour assurer un guidage efficace, le nombre de ces longerons (5) et perches (7), doit être égal ou supérieur à trois, préférentiellement six, ces chiffres étant non limitatifs. Une autre rangée de rouleaux (6) est solidaire du piston (4) et placée juste au dessus de lui, la distance entre ces deux rangées de rouleaux(6) étant déterminée pour assurer un guidage sans coincement, un quart du diamètre du cylindre (1) par exemple non limitatif. Les perches (7) percent le couvercle (2) à travers des orifices (8) placés aux pieds des longerons (5) et munis de chapeaux articulés (9) qui se referment sous l'action d'un ressort lorsque l’ensemble, piston (4),perches (7) avec rouleaux (6), redescendra à l’intérieur du cylindre (1), par le fait de remplissage en douce. Des rails de guidage (10), placés sur la surface intérieure du cylindre (1), dans la partie qui n'est jamais remplie d'eau, permettent aux rouleaux (6), aux sommets des perches (7), de toujours s’engager dans les U des longerons (5), même dans le cas où le piston (4) aurait subi, pendant son déplacement, une légère rotation. Le cylindre (1) dépasse au-dessus du niveau de la mer de la grandeur nécessaire pour accueillir la hauteur d'eau douce assurant l'équilibre hydrostatique lorsque ce cylindre(1) sera rempli d’eau douce, le piston (4) alors en position basse, où il est bloqué par un verrou mécanique. En (11) est représenté l’orifice de remplissage en eau douce. En référence à la , avec le piston (4) en position basse, le cylindre(1) étant rempli d'eau douce au-dessus du piston(4). Cette figure montre que le niveau de l’eau douce est situé au-dessus du niveau de l’eau de mer, pour assurer, par le fait de la moindre densité de l'eau douce, l'équilibre hydrostatique en bas du cylindre (1), de part et d'autre du piston (4). En référence à la , il est montré, en coupe, un détail de la périphérie du piston (4) avec une gorge (12) contenant un joint torique (13) poussé par un ressort, ou un ensemble ressorts (14). Plusieurs joints toriques superposés sont possibles. Juste en dessous de la gorge (12), une deuxième gorge (15) reçoit un segment racleur (16) poussé par ressort ou un ensemble ressorts (17). Le segment racleur (16) comporte une arête aiguë (18) distante de la paroi du cylindre (1) de quelques dixièmes de millimètre, de façon non limitative. En effet, lorsque le piston est en position haute, le cylindre (1) est rempli d'eau de mer et des coquillages peuvent prospérer sur sa paroi si le piston (4) reste immobile longtemps. Leur coquille est très abrasive et pourrait endommager le joint(13). En référence à la il est montré, en coupe, un détail de la périphérie du piston (4) muni d'un joint lèvre comportant un empilement (19) de feuilles d'élastomère. De la même façon que pour la , un segment racleur (16) nettoie le cylindre (1) pendant la descente du piston (4). En référence à la , une vue en coupe montre une membrane cylindrique souple (20) fixée sur le haut du cylindre (1) d'une part et sur le piston(4) d'autre part, permettant d'isoler l'eau douce de l'eau de mer pendant le déplacement du piston (4). Il est à remarquer que les rouleaux (6) roulent alors sur la paroi de la membrane (20) au contact de l'eau douce. Sur cette figure le piston(4) est représenté en position intermédiaire. En référence à la , une vue en coupe montre la membrane cylindrique souple (20), fixée sur le bas de cylindre (1) d'une part et sur le piston (4) d'autre part. Comme sur la , le piston (4) est représenté en position intermédiaire vers le milieu du cylindre (1). Comme dit plus haut, plusieurs cylindres, objets de l'invention, peuvent être assemblés en nid d'abeilles. Si le bas des cylindres est suffisamment proche du fond de la mer, l'ensemble peut être fixé de manière rigide sur ce fond. Si au contraire la profondeur est plus grande, un système d'ancrage est à prévoir. Pour être plus près de la côte, s’il y a assez peu de fond, il peut être intéressant de placer, implantés de façon rigide, des ensembles de plus petits nombres de cylindres, moins profonds ( 50 m par exemple non limitatif). Pour protéger toute ces installations, une digue, fixe ou flottante, peut avantageusement être placée, côté du large, pour casser la houle. Le remplissage, en hiver, d'une telle réserve d'eau, peut se faire grâce à des « pipe- lines » alimentés depuis des fleuves, ou, en hiver de préférence, depuis des nappes phréatiques. Il peut se faire également par des bateaux-citernes de très grandes dimensions. La capacité des pétroliers avait été limitée à 200 000 t pour minimiser les dégâts, autant que faire se peut, en cas de naufrage. Dans le cas de transport d'eau douce, des bateaux citernes de 500 000 t ou plus, peuvent être envisagés. Ces bateaux-citernes géants à fort tirant d'eau pourraient aller faire le plein dans les embouchure profondes de très grands fleuves comme l'Amazone ou le Congo. Ces navires pourraient être à propulsion majoritairement voile avec des moteurs thermiques assurant les manoeuvres. Réservoir de stockage d’eau douce en mer, comprenant un cylindre sans fond (1), muni d'un couvercle (2), soutenu par un flotteur (3), renfermant un piston étanche (4), pouvant monter ou descendre, avec l'eau de mer sous sa face inférieure et l'eau douce à stocker sur sa face supérieure, comprenant encore des rangées de rouleaux (6) de guidage, la première rangée juste au-dessus du piston (4), une autre au sommet de perches (7), la distance entre ces deux rangées de rouleaux (6), étant préférentiellement de l'ordre d'un quart du diamètre du cylindre (1), de façon non limitative, comprenant encore, solidaires de l'extrémité supérieure du cylindre (1), des longerons (5), de section en U, servant de chemin de roulement pour les rouleaux (6) au sommet des perches (7), lorsque le piston (4) se déplace dans la partie supérieure du cylindre (1), comprenant encore des rails de guidage (10) permettant à ces rouleaux (6) au sommet des perches (7), de toujours s'engager dans les longerons (5), pour le cas où le piston (4) aurait effectué une légère rotation, caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif d’étanchéité coulissant (13, 19, 20) Réservoir de stockage selon la revendication 1 caractérisé en ce qu’il comprend un segment racleur (16) destiné à nettoyer l'intérieur du cylindre lorsque le piston (4) descend sous l'effet du remplissage en eau douce, permettant ainsi que des coquillages indésirables n’endommagent pas le joint d'étanchéité du piston (4). Réservoir de stockage selon la revendication 2 caractérisé en ce que le dispositif d’étanchéité coulissant est un joint torique (13) placé dans une gorge (12) du piston (4). Réservoir selon la revendication 2 caractérisé en ce que le dispositif d’étanchéité coulissant est un joint lèvre (19) composé de feuilles en élastomère et placé dans une gorge (12) du piston (4). Réservoir selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dispositif d’étanchéité coulissant est une membrane cylindrique souple (20) fixée d'une part sur la partie supérieure du cylindre (1) et d'autre part sur le piston (4). Réservoir selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dispositif d’étanchéité coulissant est une membrane cylindrique souple (20) fixée d'une part sur la partie inférieure du cylindre (1) et d'autre part sur le piston (4).