Brevet FR3073258A1 (20190510)

REVENDICATIONS1. Centrale hydroélectrique flottante (5), destinée à être immergée partiellement dans un cours d'eau, comprenant : - un organe de flottaison (10) comprenant au moins deux coques (12) allongées selon le sens du courant, parallèles et 5 symétriques l'une de l'autre par rapport à un premier plan (A) vertical et accouplées par une armature (14) ; - un canal (20), entièrement immergé ayant une section interne rectangulaire, convergente puis divergente dans le sens du courant, de longueur 1, et ayant un plan de symétrie vertical 10 coïncidant avec le premier plan (A), ledit canal étant formé par un carénage supérieur (24) et un carénage inférieur (26), au moins horizontaux à 10 degrés près au niveau du col (21) du canal, et par une paire de carénages latéraux (22) ; - une structure verticale de liaison (28), symétrique 15 par rapport au premier plan (A), qui relie le canal à l'organe de flottaison et qui est fixée à l'armature et au carénage supérieur ; - une turbomachine (35) comprenant deux turbines (36), adjacentes et contrarotatives, logées dans le canal, munies 20 chacune de N pales (38), N étant égal ou supérieur à 2, lesdites pales, mues par des forces de portance, balayant un cylindre lors d'un mouvement de rotation des turbines autour d'axes de rotation (I-, I-) situés chacun dans un deuxième plan vertical (A') qui passe par le col du canal en coupant 25 perpendiculairement le premier plan (A) suivant un axe central vertical (A), chaque turbine étant reliée par une premier liaison pivot à un premier carter (58) au sein du carénage supérieur pour guider en rotation la turbine et par une deuxième liaison pivot à un deuxième carter (50) au sein du carénage 30 inférieur pour entraîner une génératrice (48) logée dans le deuxième carter, l'une des deux génératrices étant régulée pour tourner à une vitesse de rotation optimale en fonction de la vitesse du courant incident et l'autre génératrice étant régulée pour tourner à la même vitesse de rotation ; et B15996 - 10221-01 31 - un dispositif de maintien (80) adapté à résister à la force de tramée que subit la centrale hydroélectrique flottante lorsqu'elle est partiellement immergée dans le cours d'eau, comprenant une ligne d'amarrage (30) sous tension inclinée par rapport à un plan horizontal d'un angle d'inclinaison (a), comprenant une partie supérieure (82) et une partie inférieure (84), la partie inférieure étant située en amont selon le sens du courant par rapport à la partie supérieure, la partie supérieure étant composée d'un élément fixé à une extrémité aval en un premier point (0) situé sur une colonne verticale (29) au sein du canal dont l'axe coïncide avec ledit axe central (A), à égale distance, à 10 % près, des carénages supérieur et inférieur et la partie inférieure étant composée d'un ou de plusieurs éléments, chacun étant fixé à leur extrémité amont sur un système d'ancrage (88) destiné à être solidaire du lit (90) ou des rives du cours d'eau, chaque élément de la ligne d'amarrage comprenant un câble, un cordage, une tige et/ou une chaine.\n<CLM>\1\tCentrale hydroélectrique flottante selon la 20 revendication 1, dans laquelle, pour chaque turbine (36), les pales (38) de la turbine comprennent des parties centrales verticales (40) se prolongeant aux extrémités par des bras (42) supérieurs et inférieurs, horizontaux à 10 degrés près, via des portions coudées profilées (44), les bras supérieurs étant 25 connectés à la première liaison pivot, les bras inférieurs étant connectés à la deuxième liaison pivot et dans laquelle, pour chaque turbine, la hauteur de la partie centrale de chaque pale, mesurée parallèlement à l'axe de rotation (F, 1-5 de la turbine, est supérieure ou égale aux 2/3 de la hauteur de la turbine, la 30 distance minimale entre chaque pale et les carénages latéraux (22) étant comprise entre une et dix épaisseurs maximales de la pale.\n<CLM>\1\tCentrale hydroélectrique flottante selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans laquelle chaque 35 carénage latéral (22) a une section horizontale en forme d'un B15996 - 10221-01 32 profil d'aile dont la cambrure relative est supérieure à 10 %, la courbure de la ligne de cambrure moyenne étant maximale d'une part au niveau du col (21), qui est situé à moins de 40 % de la longueur /, et d'autre part au niveau du bord de fuite (27) du 5 carénage latéral, le bord de fuite pointant vers l'extérieur du canal (20).\n<CLM>\1\tCentrale hydroélectrique flottante selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle le carénage inférieur (26) a une section verticale en forme de profil d'aile 10 à haute portance et à fort coefficient de moment piqueur à portance nulle, l'angle d'incidence de ce profil pouvant varier de 0 à 10 degrés avec la direction horizontale.\n<CLM>\1\tCentrale hydroélectrique flottante selon la revendication 4, dans laquelle le carénage inférieur (26) se 15 prolonge davantage vers l'aval, selon le sens du courant, que le carénage supérieur (24) et les carénages latéraux (22).\n<CLM>\1\tCentrale hydroélectrique flottante selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle le carénage supérieur (24) a une section verticale en forme de profil d'aile biconvexe symétrique.\n<CLM>\1\tCentrale hydroélectrique flottante selon revendication 6, dans laquelle le bord d'attaque (63) carénage supérieur (24) est en aval, selon le sens du courant, par rapport au bord d'attaque (64) du carénage inférieur (26) tout en étant situé en amont du deuxième plan vertical (A') à une distance du deuxième plan vertical supérieure à 1,5 fois le rayon des turbines (36).\n<CLM>\1\tCentrale hydroélectrique flottante selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle la résultante D des forces de tramée hydrodynamiques s'exerçant sur les composantes de la centrale hydroélectrique à l'exclusion des turbines (36) s'exercent en un deuxième point (CD) situé dans un plan horizontal situé au-dessus du plan horizontal contenant le premier point (0), dans laquelle la résultante L des forces de portance s'exerçant aux centres de poussée des carénages la du B15996 - 10221-01 33 supérieur et inférieur (24,\n<CLM>\1\ts'exerce en un troisième point (CL) et dans laquelle le moment cabreur de la résultante D est compensé par le moment piqueur de la résultante L pour atteindre l'assiette nulle. 5\n<CLM>\1\tCentrale hydroélectrique flottante selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le canal (20) comprend deux lests (60) de même poids au sein des deux carénages latéraux (22) de façon que le poids du canal (20) compense la force d'Archimède s'appliquant au canal (20). 10\n<CLM>\1\tCentrale hydroélectrique flottante selon la revendication 9, dans laquelle les lests (60) sont placés dans les carénages latéraux (22) afin de faire coïncider le centre de gravité du canal (20) avec le centre de carène du canal.\n<CLM>\1\tCentrale hydroélectrique flottante selon l'une 15 quelconque des revendications 1 à 10, dans laquelle, pour une vitesse incidente maximale du courant et une valeur maximale du tirant d'eau correspondant à un angle d'inclinaison minimal amin, le volume immergé de l'organe de flottaison (10) est tel que l'excès de la force d'Archimède s'exerçant sur la centrale 20 hydroélectrique flottante diminuée de la force d'Archimède s'exerçant sur le canal (20), par rapport au poids (W) de la centrale hydroélectrique flottante diminué du poids du canal est sensiblement égal au produit de tg(a) avec la résultante des forces de tramée hydrodynamiques maximales s'exerçant sur la 25 centrale hydroélectrique flottante.\n<CLM>\1\tCentrale hydroélectrique flottante selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans laquelle, en l'absence de courant, ledit axe central (A) contient le centre de carène (CB) de l'ensemble constitué par les parties immergées 30 de l'organe de flottaison (10), et de la structure de liaison (28) et par les turbines (36) et le centre de gravité (CG) dudit ensemble et des génératrices (48), la forme des coques (12) étant adaptée pour maintenir ledit centre de carène (CB) et ledit centre de gravité (CG) sur ledit axe central (A) quel que B15996 - 10221-01 34 soit le tirant d'eau à assiette nulle de la centrale hydroélectrique flottante soumise à un courant.\n<CLM>\1\tCentrale hydroélectrique flottante selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans laquelle les coques 5 (12) ont un allongement choisi de façon à, pour un volume immergé constant de la centrale hydroélectrique flottante, lors d'une perturbation en tangage avant ou arrière, déplacer ledit centre de carène (CB) de la centrale hydroélectrique flottante pour obtenir un moment de redressement par rapport audit centre 10 de gravité pour atteindre l'assiette nulle.\n<CLM>\1\tCentrale hydroélectrique flottante selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, dans laquelle chaque génératrice (48) est une machine synchrone à entraînement direct de forme discoïde, le rapport entre la hauteur du rotor de la 15 génératrice, mesurée selon ledit axe de rotation (F, FI et le diamètre du rotor variant de 0,1 à 0,2.\n<CLM>\1\tCentrale hydroélectrique flottante selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, dans laquelle l'extrémité amont de la partie inférieure (84) de la ligne d'amarrage (30) 20 est fixée à un système d'ancrage (88) destiné à être solidaire du fond du lit (80) du cours d'eau.\n<CLM>\1\tCentrale hydroélectrique flottante selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans laquelle la partie inférieure (84) de la ligne d'amarrage (30) comprend un élément 25 sensiblement transverse au courant, maintenu en deux points de maintien (102) immergés à une hauteur inférieure au premier point (0), destinés à être installés sur un support solidaire des rives du cours d'eau ou des piles de pont.\n<CLM>\1\tCentrale hydroélectrique flottante selon l'une 30 quelconque des revendications 1 à 16, dans laquelle chaque carénage latéral (22) comprend une face verticale externe bordée en haut par une ailette marginale supérieure (32) et en bas par une ailette marginale inférieure (32), les ailettes marginales supérieure et inférieure ayant la forme de lames de largeur au 35 moins en partie constante, l'ailette marginale supérieure étant B15996 - 10221-01 35 orientée dans un plan transverse à l'écoulement à 45° vers le haut et l'ailette marginale inférieure étant orientée dans un plan transverse à l'écoulement à 45° vers le bas, les ailettes marginales supérieure et inférieure courant du bord d'attaque 5 (25) au bord de fuite (27) du carénage latéral.\n<CLM>\1\tCentrale hydroélectrique flottante selon la revendication 17, dans laquelle les ailettes marginales inférieures (32) sont prolongées en leurs extrémités amont et aval par des pattes de soutien (34) adaptées à servir de support 10 pour la centrale hydroélectrique flottante en période de basses eaux.\n<CLM>\1\tInstallation hydroélectrique comprenant au moins deux centrales hydroélectriques flottantes (5) selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, dans laquelle les lignes 15 d'amarrage (30) ont une partie inférieure (84) commune aux centrales hydroélectriques flottantes et comprenant un élément sensiblement transverse au courant et formant une ligne polygonale.\n<CLM>\1\tProcédé d'installation ou de désinstallation de la 20 centrale hydroélectrique flottante selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, comprenant le tractage de la centrale hydroélectrique flottante à la surface de l'eau par un navire et : - lors d'un déplacement de la centrale hydroélectrique 25 flottante d'un quai vers un site de fonctionnement localisé par une bouée d'amarrage (96) soutenant l'extrémité aval de la partie inférieure (84) de la ligne d'amarrage (30), l'installation de la centrale hydroélectrique flottante, en connectant l'extrémité amont de la partie supérieure (82) de 30 ladite ligne d'amarrage sur la partie inférieure sous la bouée, les parties inférieure et supérieure se trouvant dans le prolongement l'une de l'autre et sous tension à l'issue de cette opération ; et - lors d'un déplacement de la centrale hydroélectrique 35 flottante du site de fonctionnement vers le quai, la B15996 - 10221-01 36 désinstallation de la centrale hydroélectrique flottante, en déconnectant l'extrémité amont de la partie supérieure de la ligne d'amarrage, de la partie inférieure de la ligne d'amarrage sous la bouée, la bouée se trouvant alors libérée, tout en 5 maintenant une portion de la partie inférieure de la ligne d'amarrage en position verticale.\n<CLM>\1\tProcédé d'installation ou de désinstallation selon la revendication 20, dans laquelle la structure de liaison (28) est reliée à l'armature (14) par un système de déblocage/blocage 10 de sorte qu'une grue puisse déplacer la turbomachine (35) par rapport à l'armature, une fois la centrale hydroélectrique flottante arrimée à quai.