EP3111082A1 - Centrale houlomotrice à flotteurs décalés - Google Patents

Centrale houlomotrice à flotteurs décalés

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Publication number
EP3111082A1
EP3111082A1 EP15714859.4A EP15714859A EP3111082A1 EP 3111082 A1 EP3111082 A1 EP 3111082A1 EP 15714859 A EP15714859 A EP 15714859A EP 3111082 A1 EP3111082 A1 EP 3111082A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
float
platform
stern
bow
shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP15714859.4A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
José Antonio RUIZ DIEZ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Waves Ruiz
Original Assignee
Waves Ruiz
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Waves Ruiz filed Critical Waves Ruiz
Publication of EP3111082A1 publication Critical patent/EP3111082A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
    • F03B13/16—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
    • F03B13/20—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" wherein both members, i.e. wom and rem are movable relative to the sea bed or shore
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/90—Mounting on supporting structures or systems
    • F05B2240/93—Mounting on supporting structures or systems on a structure floating on a liquid surface
    • F05B2240/932—Mounting on supporting structures or systems on a structure floating on a liquid surface which is a catamaran-like structure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/40—Transmission of power
    • F05B2260/403—Transmission of power through the shape of the drive components
    • F05B2260/4031—Transmission of power through the shape of the drive components as in toothed gearing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/42—Storage of energy
    • F05B2260/421—Storage of energy in the form of rotational kinetic energy, e.g. in flywheels
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Definitions

  • the invention relates to the field of energy production, and more specifically to the field of producing electrical energy from wave energy.
  • the invention relates to a wave power plant equipped with a platform and a wave machine mounted on this platform and equipped with floats whose upward movement or descent following the swell (which also exerts on the floats a horizontal thrust) is converted into hydraulic energy, this hydraulic energy is in turn converted into electrical energy by means of a transformer: mechanical system, hydraulic motor associated with a generator, or hydroelectric turbine.
  • a semi-submersible platform provided with at least one longitudinal box extending from a bow to a stern of the platform; a wave machine mounted on the platform, this machine comprising:
  • each float comprising a bow facing the bow of the platform and a stern turned towards the stern of the platform, each float being mounted in rotation relative to at the gantry on a shaft attached to it, located on the side of the bow of the float,
  • Such a power plant has fairly large dimensions. Its length is generally of the order of 100 m, and its width of the order of 25 m. Thanks to its architecture, and in particular thanks to the dimensions of the platform, the plant has a good stability in the swell, which makes it possible to maximize the amplitude of the movements of the floats and consequently to optimize the recovery of energy.
  • the floats are mounted in pairs between two gantries, on two shafts. separated, the floats of the two pairs being animated oscillating movements of opposite (counter-rotating) directions. These counter-rotating movements make it possible to stabilize the platform facing the home by limiting (or canceling) the effects of torque.
  • One objective is to propose a wave power plant offering at least one (and preferably all) of the following advantages: good energy efficiency, relatively easy maintenance, good stability of the platform, in particular facing the list.
  • a wave power plant which comprises:
  • a semi-submersible platform provided with at least one longitudinal box extending from a bow to a stern of the platform; a wave machine mounted on the platform, this machine comprising:
  • each float comprising a bow facing the bow of the platform and a stern facing the stern of the platform , the floats being mounted in rotation relative to the gantry on a shaft integral therewith, the secondary float being offset from the primary float to the bow of the platform; o a transformer.
  • the primary float is rotatably mounted relative to the gantry on a primary shaft secured thereto
  • the secondary float is rotatably mounted relative to the gantry on a secondary shaft secured thereto and offset longitudinally with respect to the primary tree towards the bow of the platform;
  • the platform comprises at least two longitudinal boxes delimiting a central channel in which is disposed at least one primary float, the gantry is mounted transversely between the boxes, and at least one secondary float is mounted outside the central channel;
  • the wave machine comprises at least two secondary floats arranged on either side of the central channel;
  • the platform comprises, at its bow, a stabilizer fin which extends transversely below a lower edge of the box; - The platform comprises, at its stern, a transverse floating beam secured to the box;
  • each float comprises a bottom and flanks, is rotatably mounted relative to the gantry around an equilibrium position to which a float line of water corresponds, and the float is provided with a pair of protruding flaps flanks in the vicinity of his stern, each fin having a sloped intrados, with respect to the waterline, downwards towards its stern.
  • the transformer comprises at least one ratchet wheel
  • the transformer comprises a main gear integral with the shaft in direct gear engagement with the ratchet wheel;
  • the transformer comprises a secondary gear integral with the shaft, in gear engagement with a ratchet wheel via a reversing gear;
  • the transformer comprises at least one flywheel
  • the wave machine comprises at least one additional float, mounted in rotation relative to the gantry on the shaft, on the stern side of the additional float.
  • Figure 1 is a perspective view of a wave power plant
  • Figure 2 is a partial top view of the central of Figure 1;
  • Figure 3 is a sectional view of the central of Figure 2, according to the sectional plane III-III;
  • Figure 4 is a perspective view of a float equipping the plant, according to a first embodiment
  • Figure 5 is a partial side view of the float of Figure 4;
  • - Figure 6 is a partial front view of the float of Figures 4 and 5;
  • Figure 7 is a perspective view of a float equipping the plant, according to a second embodiment
  • Figure 8 is a side view of the float of Figure 7;
  • FIG. 9 is a partial front view of the float of Figures 7 and 8;
  • Figure 10 is a perspective view of a float equipping the plant, according to a third embodiment
  • Figure 11 is a side view of the float of Figure 10;
  • FIG. 12 is a partial front view of the float of Figures 10 and 11;
  • Figure 13 is a partial schematic view showing a power converter equipping the plant, including a ratchet wheel and a gear wheel in direct gear engagement with the ratchet wheel;
  • Figure 14 is a detail view of the energy converter of Figure 13, according to inset XIV;
  • Fig. 15 is a view similar to Fig. 13, showing a power converter including a ratchet wheel and a gear wheel in indirect gear engagement with the ratchet wheel, through a reversing gear;
  • Figure 16 is a view similar to Figure 2, showing a central according to an alternative embodiment
  • Figure 17 is a sectional view of the central of Figure 16, according to the sectional plane XVI-XVI I;
  • Figure 18 is a view similar to Figures 2 and 16, showing a central according to another embodiment.
  • a central 1 wave In Figure 1 is shown a central 1 wave.
  • the semi-submersible platform 2 is equipped with at least one elongated floating box 4.
  • the platform 2 is equipped with several elongate floating caissons 4 arranged substantially parallel in a longitudinal direction which, when the central 1 is at sea, corresponds to the main direction of propagation of the swell (represented by the arrows located on the left in Figure 2).
  • the boxes 4 are two in number and have a parallelepipedal shape, rectangular section, a height preferably greater than their width.
  • the caissons 4 have solid or perforated lateral walls 5 which jointly delimit a central channel 6 which extends from a bow 7 (on the left in FIGS. 1, 2 and 3) to a stern 8 (on the right in FIGS. , 2 and 3) of platform 2.
  • the seawater is channeled in the channel 6 along the main direction of propagation of the swell, which limits the roll movements (or heel) of the platform 2.
  • Each box 4 has an opposite upper longitudinal edge 9 and an opposite lower longitudinal edge 10 which are respectively emerged and immersed in calm (although hearable) sea to moderately agitated.
  • Each box 4 is preferably hollow, and made by assembling metal plates (for example anti-corrosion treated steel), composite material or any other material sufficiently rigid and resistant to bending forces as corrosion.
  • Each box 4 can be stiffened by means of internal ribs, in order to better withstand the bending stresses both in the longitudinal plane (especially when the box extends cantilevered at the top of a ridge, or when is carried at both ends by two successive ridges) only in the transverse plane (especially in case of local vortex).
  • Each box 4 may also be compartmentalized to form ballasts that can be at least partially filled with seawater or drained to adjust the waterline.
  • the filling and emptying of the ballasts can be carried out by means of pumps, preferably actuated automatically. This adjustment is preferably made so that the waterline is substantially median on the caissons 4 - in other words so that the draft and the freeboard of the caissons 4 are substantially identical.
  • each box 4 has, at the stern 8, an enlarged end and / or raised (as is more particularly visible in Figure 3). In this way, the volume of air trapped in the caissons 4 is higher, and the buoyancy of the platform 2 is locally increased at its stern 8.
  • the platform 2 comprises, at its stern 8, a flotation beam 11 secured to the caissons 4, and which extends transversely connecting them.
  • the beam 11 performs a float function to keep the stern 8 permanently at sea level.
  • the stern 8 follows the swell (shown in phantom in this figure).
  • the beam 11 may have, in longitudinal section ( Figure 3) any form, but it is preferable, to optimize its float function, it has a circular shape.
  • the beam 11 is tubular, hollow, circular section.
  • the vertical positioning of the beam 11 is adapted to the architecture of the platform 2 and in particular to the shape of the caissons 4; in the example illustrated, the beam 11 extends about halfway up the caissons 4.
  • the platform 2 further comprises at least one stabilizing fin 12 which, at sea, is normally immersed permanently, this fin 12 extending transversely below the lower edges of the caissons 4, at the bow 7 of the platform 2.
  • the bow 12 extends only a portion of the length of the platform 2 (typically between 1/5 and 1/10 of this length).
  • the fin 12 has a surface 13 upper or extrados substantially flat, parallel to and facing the lower longitudinal edges 10 of the caissons 4, and a lower face or intrados 14 by which the platform 2 can be anchored to the seabed by means a catenary 15 secured to the platform 2.
  • the anchoring of the catenary 15 on the fin 12 can automatically orient the platform 2 to the swell, the forces being applied in the axis thereof and ensuring a continuous voltage of the catenary 15.
  • the fin 12 has a U-shape in cross-section and comprises two lateral sides 16 extending from the lower edges of the caissons 4, in the vertical extension thereof, so that the upper surface 13 extends away from the lower edges of the caissons 4 so that the fin 12, located below the caissons 4, is always immersed to a depth sufficient to be protected from the effects of the swell.
  • the stern 8 follows the swell thanks to the floatation of the stern ends of the caissons 4 combined with that of the beam 11.
  • the swell induces on the platform 2 a swinging movement of the stern 8, centered on a axis substantially coincident with a median transverse line at the fin 12.
  • the wave machine 3 is mounted on the platform 2 at its bow 7.
  • the machine 3 comprises, in the first place, a gantry 17 mounted on the caissons 4 extending transversely between them vertically above the fin 12, and which couples them on the side of their upper edges.
  • the wave machine 3 comprises, secondly, floats 18, 19 movable in rotation relative to the platform 2, arranged to allow the transformation of the wave energy into mechanical energy, namely:
  • Each float 18, 19 comprises a bow 22 turned towards the bow 7 of the platform 2, and a stern 23 turned towards the stern 8 of the platform 2.
  • the primary shaft is located on the side of the bow 22 (i.e., upstream) of the primary float.
  • the secondary shaft 21 is located on the side of the bow 22 (i.e. upstream) of the secondary float 19.
  • the floats 18, 19 are driven, in operation, oscillating rotary movements in the same direction of rotation.
  • the secondary float 19 is shifted longitudinally with respect to the primary float 18, towards the bow 7 of the platform 2.
  • D1 is noted as the offset, measured longitudinally, between the floats 18 19. This shift D1 can be measured between the proues 22 floats 18, 19, between their dolls 23, or between their respective centers of gravity.
  • the secondary shaft 21 is offset longitudinally relative to the primary shaft.
  • D2 is the offset, measured longitudinally between the shafts 20, 21.
  • the offsets D1 and D2 may be identical, especially when the floats 18, 19 are identical. But the offsets D1 and D2 can be different. According to one embodiment, the offsets D1 and D2 are between 5 m and 20 m.
  • the wave machine 3 comprises at least one primary float 18 disposed in the channel 6, and at least one secondary float 19 mounted outside the channel 6.
  • the secondary shaft 21 extends transversely protruding from the side wall 5 to allow articulated mounting of the secondary float 19.
  • the wave machine 3 comprises at least two secondary floats 19 disposed on either side of the channel 6. Each secondary float 19 is thus mounted hinged on a projecting portion of the secondary shaft 21.
  • the wave machine 3 comprises two primary floats 18 arranged in the channel 6.
  • the number of floats 18 or 19 could be greater.
  • the primary floats 18 and the secondary floats 19 may be similar or identical (as in the illustrated example), or different.
  • Each float 18, 19 comprises a bottom 24 and flanks 25 which extend both vertically from the bottom 24, and longitudinally from the bow 22 to the stern 23.
  • Each float 18 (respectively 19) is integral with a rigid arm 26, rotatably mounted on the primary shaft (respectively the secondary shaft 21) and extending towards the stern 8 from the shaft 20, 21.
  • Each float 18, 19 is mounted in oscillating rotation on its shaft 20, 21 around a position of equilibrium (in the absence of waves) to which corresponds a float line 27 of the float 18, 19 (in dashed line on Figures 5, 8 and 11).
  • Each float 18, 19 is preferably provided with a pair of fins 28 which protrude from the flanks 25 in the vicinity of the stern 23.
  • Each fin 28 has an intrados 29 inclined, with respect to the line 26 of flotation, towards the bottom towards the stern 23 of the float 18, 19. It is noted A the angle of inclination between the lower surface 29 of the fin 28 and the line 27 of flotation. This angle A is preferably between 10 ° and 45 °.
  • the fins 28 increase the lift force exerted by the swell on the float 18, 19 and recover energy from the horizontal forces exerted on the floats 18, 19 in case of low or medium amplitude waves, which improves the energy efficiency of the plant.
  • the fins 28 will adopt on the ridge a substantially horizontal orientation, thus canceling the lift (and therefore the forces generated on the shaft 20, 21, for the benefit of the safety of the plant 1.
  • the inclination of the float 18, 19 varies with the swell, it is understood that the lift generated on the fins 28 is not constant. In practice, the greater the swell, the less the fins 28 are useful. On the contrary, the fins 28 offer their maximum action in case of low to medium waves. .
  • the fin 28 is formed by an inclined plate 30 mounted at the stern 23, and which extends transversely of the flanks 25, on either side.
  • the bottom 24 is substantially flat and parallel to the flotation line 27, up to the plate 30 which forms an inclined deflector 31 extending in the extension of the fins 28.
  • the arm 26 extends from the bow 22 of the float 18, 19; the bottom 24 is inclined relative to the line 27 of flotation, from a vicinity of the arm 26 to the stern 8.
  • the float 18, 19 comprises two flanges 32 which are extend longitudinally projecting from either side of the bottom 24, in the extension of the sidewalls 25. These flanges 32 serve to partially channel the water flowing under the float 18, 19. This results in a minimization of the risks of turbulence of the flow at the bottom 24 and the fins 28, and therefore a better performance of the float 18, 19.
  • the float 18, 19 is more profiled than in the second embodiment.
  • the fins 28 extend in the extension of an upper face 33 (which may be slightly curved) of the float 18, 19, opposite to the bottom 24.
  • the intrados 29 may be concave ( concavity turned towards the bow of the float 18, 19).
  • the float 18, 19 may comprise a deflector 31 which extends to the stern 23, in the extension of the upper face 33 and inclined relative to the line 27 of flotation, while the bottom 24 is substantially flat and parallel to it.
  • the gantry 17 is preferably dimensioned sufficiently generously to form a welcoming technical room and housing the equipment of the plant 1, in particular for the conversion of the mechanical energy of the swell into electrical energy.
  • the machine 3 comprises for this purpose, thirdly, for each shaft 20, 21, at least one transformer 34 for transforming the oscillation movements of the floats 18, 19 in a continuous rotational movement, the latter making it possible to produce electricity via a generator (not shown).
  • This transformer 34 comprises, for each shaft 20, 21, a pair of ratchet wheels mounted on a motor shaft 36 parallel to the shaft 20, 21.
  • the 35 comprises a ring gear 37 provided with a unidirectional internal gearing 38 and an external (not shown) bidirectional toothing.
  • the wheel 35 comprises a wheel 39 carried integral with the motor shaft 36 and on which is mounted in rotation a pawl 40 in unidirectional engagement with the toothing 38.
  • the pawl 40 is urged towards the toothing 38 by a spring 41.
  • the transformer 34 furthermore comprises, for each shaft 20, 21, a main gear wheel 42 integral in rotation with the shaft 20, 21 and in direct gear engagement with a first ratchet wheel, and more specifically with the gearing outer ring 37, as illustrated in Figures 13 and 14.
  • the transformer 34 further comprises, for each shaft 20, 21, a secondary gear wheel 43 integral in rotation with the shaft 20, 21 and in gear engagement with the second ratchet wheel (and more specifically with the external toothing of the crown 37) via a gear 44 inverter.
  • the secondary gear wheel 43 drives, via the gear 44 inverter, the ring 37 of the second ratchet wheel 35 clockwise, the ring 37 then rotating freely around the motor shaft 36.
  • the float 18, 19, via the arm 26, drives, with the shaft 20, 21, the main toothed wheel 42 in the counterclockwise direction, it causes the ring 37 of the first ratchet wheel 35 in the clockwise, the ring 37 then rotating freely around the motor shaft 36.
  • the secondary toothed wheel 43 drives (counterclockwise in the figures, see arrow F4, FIG. 15), via the inverter pinion 44 (clockwise, arrow F5), the ring gear 37 of the second ratchet wheel 35. counterclockwise (arrow F6).
  • the pawl 40 in engagement with the internal gearing 38, then drives the driven wheel 39 (and thus the motor shaft 36) in the same direction (counterclockwise) as the toothing.
  • the transformer 34 may include one (or more) wheel (s) 45 of inertia mounted (s) for example on each shaft 20, 21 (or on the motor shaft 36), so as to limit the- strokes and thus regulate the speed of rotation of the motor shaft 36 (and therefore the operating speed of the central unit 1). This results in a smoothing of the production of electric current.
  • the longitudinal offset of the secondary floats with respect to the primary floats makes it possible to limit the heel of the platform 2 and thus to stabilize it, in favor of the energy efficiency of the plant 1.
  • the uniqueness of the gantry 17 facilitates the maintenance of the central 1, the maintenance operations can all be performed from this single room.
  • the central comprises one (or more) float (s) 46, arranged upstream of the gantry 17 and mounted on the secondary shaft 21.
  • each float 46 has a bow 22 and a stern 23 and is mounted on the shaft 21 on the side of the stern 23 by one or more arms 26 (two in the example shown, which frame the float 46 in the manner of flanges).
  • each float 46 has a profiled section in longitudinal section so as to offer a low coefficient of drag and thus oppose only a low frontal resistance to the swell.
  • the float 46 has an elliptical profile.
  • the float (s) 46 is (are) free (s) in rotation relative to (s) float (s) 19 secondary (s) and is (are) coupled to a transformer 34 in the manner described below above.
  • float (s) 46 improve the efficiency of the plant 1 by contributing to the production of electrical energy. Given its (their) orientation, opposite that of the floats 18, 19, the) float (s) 46 oscillates in the opposite direction thereto and therefore provides a counter-rotating effect which tends to stabilize the platform 2.
  • the primary shaft 20 and the secondary shaft 21 are coaxial, the secondary shaft 21 projecting from a side wall.
  • the shaft 21 comprises two coaxial portions which extend on either side of the boxes 4.
  • the floats 18 primary and secondary floats do not however extend at the same distance from their shaft 20, 21, so that the offset D1 persists between them. In practice, this offset can be provided by a difference in length of the arms 26.
  • the oscillations of the primary floats 18 and the secondary floats 19 are not synchronous, it is understood that the floats 18, 19 are not integral in rotation and cause separately dedicated transformers 34.

Landscapes

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Abstract

Centrale (1) houlomotrice, qui comprend : une plateforme (2) semi-submersible munie d'au moins un caisson (4) longitudinal qui s'étend d'une proue (7) à une poupe (8) de la plateforme (2); une machine (3) houlomotrice montée sur la plateforme (2), cette machine (3) comportant : un portique (17) monté transversalement sur le caisson (4) à la proue de la plateforme (2), des flotteurs (18, 19) agencés pour permettre la transformation de l'énergie de la houle en énergie mécanique, à savoir au moins un flotteur (18) primaire et au moins un flotteur (19) secondaire décalé longitudinalement par rapport au flotteur (18) primaire, un transformateur (34), et la plateforme (2) comprend au moins un aileron (12) stabilisateur, s'étendant transversalement en deçà des bords (10) inférieurs des caissons (4) de la plateforme (2).

Description

Centrale houlomotrice à flotteurs décalés
L'invention a trait au domaine de la production d'énergie, et plus précisément au domaine de la production d'énergie électrique à partir de l'énergie de la houle.
L'invention concerne une centrale houlomotrice équipée d'une plateforme et d'une machine houlomotrice montée sur cette plateforme et équipée de flotteurs dont le mouvement d'ascension ou de descente suivant la houle (qui exerce également sur les flotteurs une poussée horizontale) est converti en énergie hydraulique, cette énergie hydraulique étant à son tour convertie en énergie électrique au moyen d'un transformateur : système mécanique, moteur hydraulique associé à un générateur, ou encore turbine hydroélectrique.
Plus précisément, on connaît de la demande de brevet français FR 2 992626 ou de son équivalent international WO 2014/001717 une centrale houlomotrice comprenant :
une plateforme semi-submersible munie d'au moins un caisson longitudinal qui s'étend d'une proue à une poupe de la plateforme ; une machine houlomotrice montée sur la plateforme, cette machine comportant :
o un portique monté transversalement sur le caisson à la proue de la plateforme,
o des flotteurs agencés pour permettre la transformation de l'énergie de la houle en énergie mécanique, chaque flotteur comprenant une proue tournée vers la proue de la plateforme et une poupe tournée vers la poupe de la plateforme, chaque flotteur étant monté en rotation par rapport au portique sur un arbre solidaire de celui-ci, situé du côté de la proue du flotteur,
o un transformateur.
Une telle centrale présente des dimensions assez imposantes. Sa longueur est généralement de l'ordre de 100 m, et sa largeur de l'ordre de 25 m. Grâce à son architecture, et en particulier grâce aux dimensions de la plateforme, la centrale présente une bonne stabilité dans la houle, ce qui permet de maximiser l'amplitude des mouvements des flotteurs et par conséquent d'optimiser la récupération d'énergie.
Dans la centrale houlomotrice décrite dans le document précité, les flotteurs sont montés par paires entre deux portiques, sur deux arbres séparés, les flotteurs des deux paires étant animés de mouvements oscillatoires de sens opposés (contrarotatifs). Ces mouvements contrarotatifs permettent de stabiliser la plateforme face à la gîte en limitant (voire annulant) les effets de couple.
Cependant cette architecture nécessite la réalisation de deux portiques abritant chacun un local technique. Il en résulte un alourdissement de la centrale et une maintenance relativement fastidieuse qui nécessite des interventions dans chaque local technique. La solution consistant à monter les flotteurs sur un arbre unique allégerait la structure et simplifierait la maintenance mais entraînerait une diminution du rendement de la plateforme en raison des effets de couple générés sur l'arbre. Ces effets de couple induisent en effet des oscillations de la plateforme elle-même et diminuent l'amplitude des mouvements des flotteurs.
Un objectif est de proposer une centrale houlomotrice offrant l'un au moins (et de préférence l'ensemble) des avantages suivants : bon rendement énergétique, maintenance relativement aisée, bonne stabilité de la plateforme, en particulier face à la gîte.
A cet effet, il est proposé une centrale houlomotrice, qui comprend :
une plateforme semi-submersible munie d'au moins un caisson longitudinal qui s'étend d'une proue à une poupe de la plateforme ; une machine houlomotrice montée sur la plateforme, cette machine comportant :
o un portique monté transversalement sur le caisson à la proue de la plateforme,
o au moins un flotteur primaire et au moins un flotteur secondaire agencés pour permettre la transformation de l'énergie de la houle en énergie mécanique, chaque flotteur comprenant une proue tournée vers la proue de la plateforme et une poupe tournée vers la poupe de la plateforme, les flotteurs étant montés en rotation par rapport au portique sur un arbre solidaire de celui-ci, le flotteur secondaire étant décalé du flotteur primaire vers la proue de la plateforme ; o un transformateur.
Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaison : le flotteur primaire est monté en rotation par rapport au portique sur un arbre primaire solidaire de celui-ci, et le flotteur secondaire est monté en rotation par rapport au portique sur un arbre secondaire solidaire de celui-ci et décalé longitudinalement par rapport à l'arbre primaire vers la proue de la plateforme ;
la plateforme comprend au moins deux caissons longitudinaux délimitant un chenal central dans lequel est disposé au moins un flotteur primaire, le portique est monté transversalement entre les caissons, et au moins un flotteur secondaire est monté à l'extérieur du chenal central ;
la machine houlomotrice comprend au moins deux flotteurs secondaires disposés de part et d'autre du chenal central ;
la plateforme comprend, à sa proue, un aileron stabilisateur qui s'étend transversalement en-deçà d'un bord inférieur du caisson ; - la plateforme comprend, à sa poupe, une poutre de flottaison transversale solidaire du caisson ;
chaque flotteur comprend un fond et des flancs, est monté en rotation par rapport au portique autour d'une position d'équilibre à laquelle correspond une ligne de flottaison du flotteur, et le flotteur est pourvu d'une paire d'ailerons qui font saillie des flancs au voisinage de sa poupe, chaque aileron ayant un intrados incliné, par rapport à la ligne de flottaison, vers le bas en direction de sa poupe.
le transformateur comprend au moins une roue à cliquet ;
- le transformateur comprend une roue dentée principale solidaire de l'arbre, en prise directe d'engrenage avec la roue à cliquet ;
le transformateur comprend une roue dentée secondaire solidaire de l'arbre, en prise d'engrenage avec une roue à cliquet par l'intermédiaire d'un pignon inverseur ;
- le transformateur comprend au moins un volant d'inertie ;
la machine houlomotrice comprend au moins un flotteur supplémentaire, monté en rotation par rapport au portique sur l'arbre, du côté de la poupe du flotteur supplémentaire.
D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description d'un mode de réalisation, faite ci-après en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue en perspective d'une centrale houlomotrice ;
la figure 2 est une vue partielle de dessus de la centrale de la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue en coupe de la centrale de la figure 2, selon le plan de coupe lll-lll ;
la figure 4 est une vue en perspective d'un flotteur équipant la centrale, selon un premier mode de réalisation ;
la figure 5 est une vue partielle de côté du flotteur de la figure 4 ; - la figure 6 est une vue partielle de face du flotteur des figures 4 et 5 ;
la figure 7 est une vue en perspective d'un flotteur équipant la centrale, selon un deuxième mode de réalisation ;
la figure 8 est une vue de côté du flotteur de la figure 7 ;
- la figure 9 est une vue partielle de face du flotteur des figures 7 et 8 ;
la figure 10 est une vue en perspective d'un flotteur équipant la centrale, selon un troisième mode de réalisation ;
la figure 11 est une vue de côté du flotteur de la figure 10 ;
- la figure 12 est une vue partielle de face du flotteur des figures 10 et 11 ;
la figure 13 est une vue schématique partielle montrant un convertisseur d'énergie équipant la centrale, incluant une roue à cliquet et une roue dentée en prise directe d'engrenage avec la roue à cliquet ;
la figure 14 est une vue de détail du convertisseur d'énergie de la figure 13, selon l'encart XIV ;
la figure 15 est une vue similaire à la figure 13, montrant un convertisseur d'énergie incluant une roue à cliquet et une roue dentée en prise indirecte d'engrenage avec la roue à cliquet, par l'intermédiaire d'un pignon inverseur ;
la figure 16 est une vue similaire à la figure 2, montrant une centrale selon une variante de réalisation ;
la figure 17 est une vue en coupe de la centrale de la figure 16, selon le plan de coupe XVI l-XVI I ;
la figure 18 est une vue similaire aux figures 2 et 16, montrant une centrale selon une autre variante de réalisation. Sur la figure 1 est représentée une centrale 1 houlomotrice. Cette centrale 1, destinée à être installée offshore, comprend une plateforme 2 semi-submersible et une machine 3 houlomotrice montée sur la plateforme 2.
La plateforme 2 semi-submersible est équipée d'au moins un caisson 4 flottant allongé. Dans l'exemple illustré, la plateforme 2 est équipée de plusieurs caissons 4 flottants allongés, disposés sensiblement parallèlement suivant une direction longitudinale qui, lorsque la centrale 1 est en mer, correspond à la direction principale de propagation de la houle (représentée par les flèches situées à gauche sur la figure 2).
Dans l'exemple illustré, les caissons 4 sont au nombre de deux et présentent une forme parallélépipédique, à section rectangulaire, d'une hauteur de préférence supérieure à leur largeur. Les caissons 4 présentent des parois 5 latérales pleines ou ajourées qui délimitent conjointement un chenal 6 central qui s'étend d'une proue 7 (à gauche sur les figures 1, 2 et 3) à une poupe 8 (à droite sur les figures 1, 2 et 3) de la plateforme 2.
Grâce aux parois 5 latérales des caissons 4, l'eau de mer est canalisée dans le chenal 6 suivant la direction principale de propagation de la houle, ce qui limite les mouvements de roulis (ou gîte) de la plateforme 2.
Chaque caisson 4 présente un bord 9 longitudinal supérieur et un bord 10 longitudinal inférieur opposés qui, par mer calme (bien qu'houleuse) à modérément agitée, sont respectivement émergé et immergé.
Chaque caisson 4 est de préférence creux, et réalisé par assemblage de plaques métalliques (par exemple en acier traité anticorrosion), en matériau composite ou dans tout autre matériau suffisamment rigide et résistant aux efforts de flexion comme à la corrosion. Chaque caisson 4 peut être raidi au moyen de nervures intérieures, afin de mieux résister aux contraintes de flexion tant dans le plan longitudinal (notamment lorsque le caisson s'étend en porte-à- faux au sommet d'une crête, ou lorsqu'il est porté à ses deux extrémités par deux crêtes successives) que dans le plan transversal (notamment en cas de vortex local).
Chaque caisson 4 peut en outre être compartimenté pour former des ballasts pouvant être au moins partiellement remplis d'eau de mer ou vidangés de sorte à ajuster la ligne de flottaison. Le remplissage et la vidange des ballasts peuvent être réalisés au moyen de pompes, de préférence actionnées de manière automatique. Cet ajustement est de préférence réalisé de sorte que la ligne de flottaison soit sensiblement médiane sur les caissons 4 - en d'autres termes pour que le tirant d'eau et le franc bord des caissons 4 soient sensiblement identiques.
Selon un mode de réalisation illustré sur les figures 1 et 3, chaque caisson 4 présente, à la poupe 8, une extrémité élargie et/ou surélevée (comme cela est plus particulièrement visible sur la figure 3). De la sorte, le volume d'air emprisonné dans les caissons 4 y est supérieur, et la flottabilité de la plateforme 2 est localement accrue à sa poupe 8.
Comme on le voit sur les figures 1, 2 et 3, la plateforme 2 comprend, à sa poupe 8, une poutre 11 de flottaison solidaire des caissons 4, et qui s'étend transversalement en les reliant. Outre une fonction d'accouplement et d'entretoisement des caissons 4, et de rigidification de la plateforme 2, la poutre 11 remplit une fonction de flotteur pour maintenir en permanence la poupe 8 au niveau de la mer. En d'autres termes, comme on le voit biens sur la figure 3, la poupe 8 suit la houle (représentée en trait mixte sur cette figure).
La poutre 11 peut présenter, en section longitudinale (figure 3) une forme quelconque, mais il est préférable, pour optimiser sa fonction de flotteur, qu'elle présente une forme circulaire. Ainsi, dans l'exemple illustré, la poutre 11 est-elle tubulaire, creuse, à section circulaire. Le positionnement vertical de la poutre 11 est adapté à l'architecture de la plateforme 2 et en particulier à la forme des caissons 4 ; dans l'exemple illustré, la poutre 11 s'étend à environ mi-hauteur des caissons 4.
La plateforme 2 comprend en outre au moins un aileron 12 stabilisateur qui, en mer, est normalement immergé en permanence, cet aileron 12 s'étendant transversalement en deçà des bords 10 inférieurs des caissons 4, à la proue 7 de la plateforme 2.
L'aileron 12 de proue s'étend sur une partie seulement de la longueur de la plateforme 2 (typiquement entre 1/5 et 1/10 de cette longueur).
L'aileron 12 présente une face 13 supérieure ou extrados sensiblement plane, parallèle à et en regard des bords 10 longitudinaux inférieurs des caissons 4, et une face inférieure ou intrados 14 par laquelle la plateforme 2 peut être ancrée sur le fond marin au moyen d'une caténaire 15 solidaire de la plateforme 2. L'ancrage de la caténaire 15 sur l'aileron 12 permet d'orienter de manière automatique la plateforme 2 face à la houle, les efforts étant appliqués dans l'axe de celle-ci et assurant une tension continue de la caténaire 15.
L'aileron 12 présente, en section transversale, une forme en U et comprend deux côtés 16 latéraux qui s'étendent à partir des bords 10 inférieurs des caissons 4, dans le prolongement vertical de ceux-ci, de sorte que l'extrados 13 s'étend à distance des bords 10 inférieurs des caissons 4 afin que l'aileron 12, situé en contrebas des caissons 4, soit toujours immergé à une profondeur suffisante pour être à l'abri des effets de la houle.
Il en résulte un maintien stable de l'assiette de la plateforme 2 grâce au poids de la colonne d'eau qui surmonte l'aileron 12, et qui fait office d'amortisseur des mouvements de la plateforme 2, notamment de roulis (ou gîte). Les effets combinés de la fonction d'amortisseur de l'aileron 12 et de l'ancrage de la plateforme 2 au moyen de la caténaire 15 font que la proue 7 de la plateforme 2 est peu sensible à la houle et se maintient à une assiette sensiblement constante.
A contrario, la poupe 8 suit la houle grâce à la flottaison des extrémités de poupe des caissons 4 combinée à celle de la poutre 11. Ainsi, la houle induit sur la plateforme 2 un mouvement d'oscillation de la poupe 8, centrée sur un axe sensiblement confondu avec une ligne transversale médiane à l'aileron 12.
La machine 3 houlomotrice est montée sur la plateforme 2 à sa proue 7. La machine 3 comprend, en premier lieu, un portique 17 monté sur les caissons 4 en s'étendant transversalement entre eux à l'aplomb de l'aileron 12, et qui les accouple du côté de leurs bords 9 supérieurs.
La machine 3 houlomotrice comprend, en deuxième lieu, des flotteurs 18, 19 mobiles en rotation par rapport à la plateforme 2, agencés pour permettre la transformation de l'énergie de la houle en énergie mécanique, à savoir :
au moins un flotteur 18 primaire monté en rotation par rapport au portique 17 sur un arbre 20 primaire solidaire du portique 17, au moins un flotteur 19 secondaire monté en rotation par rapport au portique 17 sur un arbre 21 secondaire, également solidaire du portique. Chaque flotteur 18, 19 comprend une proue 22 tournée vers la proue 7 de la plateforme 2, et une poupe 23 tournée vers la poupe 8 de la plateforme 2.
L'arbre 20 primaire est situé du côté de la proue 22 (c'est-à-dire en amont) du flotteur 18 primaire. De même, l'arbre 21 secondaire est situé du côté de la proue 22 (c'est-à-dire en amont) du flotteur 19 secondaire. Ainsi les flotteurs 18, 19 sont animés, en fonctionnement, de mouvements rotatifs oscillants dans le même sens de rotation.
Cependant, comme on le voit bien sur les figures 2 et 3, le flotteur 19 secondaire est décalé longitudinalement par rapport au flotteur 18 primaire, vers la proue 7 de la plateforme 2. On note D1 le décalage, mesuré longitudinalement, entre les flotteurs 18, 19. Ce décalage D1 peut être mesuré entre les proues 22 des flotteurs 18, 19, entre leurs poupes 23, ou encore entre leurs centres de gravité respectifs.
Selon un mode particulier de réalisation, illustré notamment sur les figures 1 à 3, l'arbre 21 secondaire est décalé longitudinalement par rapport à l'arbre 20 primaire. On note D2 le décalage, mesuré longitudinalement, entre les arbres 20, 21.
Les décalages D1 et D2 peuvent être identiques, notamment lorsque les flotteurs 18, 19 sont identiques. Mais les décalages D1 et D2 peuvent être différents. Selon un mode de réalisation, les décalages D1 et D2 sont compris entre 5 m et 20 m.
Comme illustré sur les figures, la machine 3 houlomotrice comprend au moins un flotteur 18 primaire disposé dans le chenal 6, et au moins un flotteur 19 secondaire monté à l'extérieur du chenal 6. Comme on le voit bien sur les figures 1 et 2, l'arbre 21 secondaire s'étend transversalement en saillie de la paroi 5 latérale pour permettre le montage articulé du flotteur 19 secondaire.
Dans l'exemple illustré, la machine 3 houlomotrice comprend au moins deux flotteurs 19 secondaires, disposés de part et d'autre du chenal 6. Chaque flotteur 19 secondaire est ainsi monté articulé sur une portion en saillie de l'arbre 21 secondaire.
Comme on le voit également, dans l'exemple illustré, la machine 3 houlomotrice comprend deux flotteurs 18 primaires disposés dans le chenal 6. En variante, le nombre de flotteurs 18 ou 19 pourrait être supérieur.
Le décalage longitudinal du (des) flotteur(s) 19 secondaire(s) par rapport au(x) flotteur(s) 18 primaire(s) permet de minimiser la gîte prise par la plateforme 2 et donc de la stabiliser. En effet, comme illustré sur la figure 3, où un flotteur 19 secondaire est représenté en pointillés, par transparence à travers le caisson 4, les oscillations du (des) flotteur(s) 18 primaire(s) et du de(s) flotteur(s) 19 secondaire(s) ne sont pas synchrones, chaque crête atteignant d'abord le(s) flotteur(s) secondaire(s) 19. Un tel asynchronisme permet de répartir l'effet de couple généré par les flotteurs 18, 19, et donc de diminuer à chaque instant les efforts de flexion appliqués à la plateforme 2 (et plus précisément aux caissons 4). Cela permet de minimiser la section utile des caissons 4 et donc d'alléger la plateforme 2.
Les flotteurs 18 primaires et les flotteurs 19 secondaires peuvent être similaires ou identiques (comme dans l'exemple illustré), ou différents.
Chaque flotteur 18, 19 comprend un fond 24 et des flancs 25 qui s'étendent à la fois verticalement à partir du fond 24, et longitudinalement depuis la proue 22 jusqu'à la poupe 23.
Chaque flotteur 18 (respectivement 19) est solidaire d'un bras 26 rigide, monté en rotation sur l'arbre 20 primaire (respectivement l'arbre 21 secondaire) et qui s'étend en direction de la poupe 8 à partir de l'arbre 20, 21.
Chaque flotteur 18, 19 est monté en rotation oscillante sur son arbre 20, 21 autour d'une position d'équilibre (en l'absence de houle) à laquelle correspond une ligne 27 de flottaison du flotteur 18, 19 (en trait mixte sur les figures 5, 8 et 11).
Chaque flotteur 18, 19 est de préférence pourvu d'une paire d'ailerons 28 qui font saillie des flancs 25 au voisinage de la poupe 23. Chaque aileron 28 présente un intrados 29 incliné, par rapport à la ligne 26 de flottaison, vers le bas en direction de la poupe 23 du flotteur 18, 19. On note A l'angle d'inclinaison entre l'intrados 29 de l'aileron 28 et la ligne 27 de flottaison. Cet angle A est de préférence compris entre 10° et 45°.
Les ailerons 28 accroissent la force de portance exercée par la houle sur le flotteur 18, 19 et de récupérer de l'énergie à partir des efforts horizontaux exercés sur les flotteurs 18, 19 en cas de houle de faible ou moyenne amplitude, ce qui améliore le rendement énergétique de la centrale. En cas de forte houle, les ailerons 28 adopteront sur la crête une orientation sensiblement horizontale, annulant ainsi la portance (et donc les efforts générés sur l'arbre 20, 21, au bénéfice de la sécurité de la centrale 1. L'inclinaison du flotteur 18, 19 variant au gré de la houle, on comprend que la portance générée sur les ailerons 28 n'est pas constante. En pratique, plus la houle est forte, moins les ailerons 28 sont utiles. Au contraire, les ailerons 28 offrent leur action maximale en cas de houle faible à moyenne. .
Plusieurs modes de réalisation sont envisageables pour chaque flotteur 18, 19.
Selon un premier mode de réalisation, illustré sur les figures 4 à 6, l'aileron 28 est formé par une plaque 30 inclinée montée à la poupe 23, et qui dépasse transversalement des flancs 25, de part et d'autre. Comme on le voit bien sur la figure 6, le fond 24 est sensiblement plat et parallèle à la ligne 27 de flottaison, jusqu'à la plaque 30 qui forme un déflecteur 31 incliné s'étendant dans le prolongement des ailerons 28.
Selon un deuxième mode de réalisation, illustré sur les figures 7 à 9, le bras 26 s'étend à partir de la proue 22 du flotteur 18, 19 ; le fond 24 est incliné par rapport à la ligne 27 de flottaison, depuis un voisinage du bras 26 jusqu'à la poupe 8. Comme on le voit sur les figures 7 à 9, le flotteur 18, 19 comprend deux rebords 32 qui s'étendent longitudinalement en saillie de part et d'autre du fond 24, dans le prolongement des flancs 25. Ces rebords 32 servent à canaliser partiellement l'eau qui s'écoule sous le flotteur 18, 19. Il en résulte une minimisation des risques de turbulence de l'écoulement au niveau du fond 24 et des ailerons 28, et donc un meilleur rendement du flotteur 18, 19.
Selon un troisième exemple de réalisation, illustré sur les figures
10 à 12, le flotteur 18, 19 est davantage profilé que dans le deuxième mode de réalisation. Les ailerons 28 s'étendent dans le prolongement d'une face 33 supérieure (qui peut être légèrement bombée) du flotteur 18, 19, opposée au fond 24. Comme on le voit sur la figure 11 , l'intrados 29 peut être concave (à concavité tournée vers la proue du flotteur 18, 19). En outre, le flotteur 18, 19 peut comprendre un déflecteur 31 qui s'étend à la poupe 23, dans le prolongement de la face 33 supérieure et de manière inclinée par rapport à la ligne 27 de flottaison, tandis que le fond 24 est sensiblement plat et parallèle à celle-ci.
Le portique 17 est de préférence dimensionné de façon suffisamment généreuse pour former un local technique accueillant et abritant les équipements de la centrale 1, notamment pour la conversion de l'énergie mécanique de la houle en énergie électrique.
La machine 3 comprend à cet effet, en troisième lieu, pour chaque arbre 20, 21, au moins un transformateur 34 permettant de transformer les mouvements d'oscillation des flotteurs 18, 19 en mouvement de rotation continue, ce dernier permettant de produire de l'électricité via un générateur (non représenté). Ce transformateur 34 comprend, pour chaque arbre 20, 21, une paire de roues 35 à cliquets montées sur un arbre 36 moteur parallèle à l'arbre 20, 21.
Selon un mode de réalisation illustré sur les figures, chaque roue
35 comprend une couronne 37 munie d'une denture 38 interne unidirectionnelle et d'une denture externe (non représentée) bidirectionnelle. La roue 35 comprend une roue 39 menée solidaire de l'arbre 36 moteur et sur laquelle est monté en rotation un cliquet 40 en prise unidirectionnelle avec la denture 38. Le cliquet 40 est sollicité vers la denture 38 par un ressort 41.
Le transformateur 34 comprend par ailleurs, pour chaque arbre 20, 21, une roue 42 dentée principale solidaire en rotation de l'arbre 20, 21 et en prise directe d'engrenage avec une première roue 35 à cliquet, et plus précisément avec la denture externe de la couronne 37, comme illustré sur les figures 13 et 14.
Le transformateur 34 comprend en outre, pour chaque arbre 20, 21, une roue 43 dentée secondaire solidaire en rotation de l'arbre 20, 21 et en prise d'engrenage avec la deuxième roue 35 à cliquet (et plus précisément avec la denture externe de la couronne 37) par l'intermédiaire d'un pignon 44 inverseur.
De la sorte, lorsque le flotteur 18, 19, via le bras 26, entraîne, avec l'arbre 20, 21, la roue 42 dentée principale dans un premier sens de rotation (sens horaire sur les figures, cf. flèche F1, figures 13 et 14), celle-ci entraîne la couronne 37 de la première roue 35 à cliquet dans le sens inverse (antihoraire, flèche F2, figure 14). Le cliquet 40, en prise avec la denture 38 interne, entraîne alors la roue 39 menée (et donc l'arbre 36 moteur) dans le même sens que la couronne 37 (antihoraire, flèche F3, figure 14).
Dans le même temps, la roue 43 dentée secondaire entraîne, via le pignon 44 inverseur, la couronne 37 de la deuxième roue 35 à cliquet dans le sens horaire, la couronne 37 tournant alors librement autour de l'arbre 36 moteur. Inversement, lorsque le flotteur 18, 19, via le bras 26, entraîne, avec l'arbre 20, 21, la roue 42 dentée principale dans le sens antihoraire, celle-ci entraîne la couronne 37 de la première roue 35 à cliquet dans le sens horaire, la couronne 37 tournant alors librement autour de l'arbre moteur 36.
Dans le même temps, la roue 43 dentée secondaire entraîne (sens antihoraire sur les figures, cf. flèche F4, figure 15), via le pignon 44 inverseur (sens horaire, flèche F5), la couronne 37 de la deuxième roue 35 à cliquet dans le sens antihoraire (flèche F6). Le cliquet 40, en prise avec la denture 38 interne, entraîne alors la roue 39 menée (et donc l'arbre 36 moteur) dans le même sens (antihoraire) que la denture.
Il résulte de l'architecture décrite ci-dessus que, quel que soit le sens de rotation du bras 26, l'une ou l'autre des roues 42, 43 dentées entraîne l'arbre 36 moteur via l'une ou l'autre des roues 35 à cliquet. En d'autres termes, la conversion d'énergie est permanente, que le mouvement du flotteur 18, 19 soit ascendant ou descendant.
On notera que le transformateur 34 peut inclure un (ou plusieurs) volant(s) 45 d'inertie monté(s) par exemple sur chaque arbre 20, 21 (ou sur l'arbre 36 moteur), de sorte à limiter les à-coups et ainsi réguler la vitesse de rotation de l'arbre 36 moteur (et donc le régime de fonctionnement de la centrale 1). Il en résulte un lissage de la production de courant électrique.
Il résulte de l'architecture de la centrale 1 plusieurs avantages.
Premièrement, comme nous l'avons vu, le décalage longitudinal des flotteurs 19 secondaires par rapport aux flotteurs 18 primaires permet de limiter la gîte de la plateforme 2 et donc de stabiliser celle- ci, au bénéfice du rendement énergétique de la centrale 1.
Deuxièmement, l'unicité du portique 17 facilite la maintenance de la centrale 1, les opérations de maintenance pouvant toutes être réalisées depuis ce seul local technique.
Il est à noter qu'il est envisageable de coupler plusieurs centrales 1, soit en les alignant sur une même ligne de vagues, soit en les décalant longitudinalement (i.e. dans le sens de la houle).
Diverses variantes de réalisation peuvent être prévues.
Selon une variante de réalisation illustrée sur les figures 16 et 17, la centrale comprend un (ou plusieurs) flotteur(s) 46 supplémentaires, disposés en amont du portique 17 et montés sur l'arbre 21 secondaire. Comme les flotteurs 18 et 19, chaque flotteur 46 présente une proue 22 et une poupe 23 et est monté sur l'arbre 21 du côté de la poupe 23 par un ou plusieurs bras 26 (deux dans l'exemple illustré, qui encadrent le flotteur 46 à la manière de flasques).
Comme on le voit bien sur la figure 17, chaque flotteur 46 présente en section longitudinale une forme profilée de sorte à offrir un faible coefficient de traînée et ainsi n'opposer qu'une faible résistance frontale à la houle. Dans l'exemple illustré, le flotteur 46 présente un profil elliptique. Le(s) flotteur(s) 46 est (sont) libre(s) en rotation par rapport au(x) flotteur(s) 19 secondaire(s) et est (sont) accouplés à un transformateur 34 de la manière décrite ci-dessus.
Ce(s) flotteur(s) 46 améliorent le rendement de la centrale 1 en contribuant à la production d'énergie électrique. Compte tenu de son (leur) orientation, opposée à celle des flotteurs 18, 19, les) flotteur(s) 46 oscille en sens opposé à ceux-ci et procure par conséquent un effet contrarotatif qui tend à stabiliser la plateforme 2.
Selon une autre variante illustrée sur la figure 18, l'arbre primaire 20 et l'arbre 21 secondaire sont coaxiaux, l'arbre 21 secondaire s'étendant en saillie à partir d'une paroi 5 latérale. Dans l'exemple illustré, où la machine 3 plusieurs flotteurs 21 secondaires situés de part et d'autre du chenal 6, l'arbre 21 comprend deux portions coaxiales qui s'étendent de part et d'autre des caissons 4. Les flotteurs 18 primaires et les flotteurs 19 secondaires ne s'étendent toutefois pas à la même distance de leur arbre 20, 21, de sorte que le décalage D1 persiste entre eux. En pratique, ce décalage peut être procuré par une différence de longueur des bras 26. Les oscillations des flotteurs 18 primaires et des flotteurs 19 secondaires n'étant pas synchrones, on comprend que les flotteurs 18, 19 ne sont pas solidaires en rotation et entraînent séparément des transformateurs 34 dédiés.

Claims

REVENDICATIONS
1. Centrale (1) houlomotrice, qui comprend :
une plateforme (2) semi-submersible munie d'au moins un caisson (4) longitudinal qui s'étend d'une proue (7) à une poupe (8) de la plateforme (2) ;
une machine (3) houlomotrice montée sur la plateforme (2), cette machine (3) comportant :
o un portique (17) monté transversalement sur le caisson (4) à la proue de la plateforme (2),
o des flotteurs (18, 19) agencés pour permettre la transformation de l'énergie de la houle en énergie mécanique, chaque flotteur (18, 19) comprenant une proue (22) tournée vers la proue (7) de la plateforme (2) et une poupe (23) tournée vers la poupe (8) de la plateforme (1), chaque flotteur (18, 19) étant monté en rotation par rapport au portique (17) sur un arbre (20) solidaire de celui-ci, situé du côté de la proue (22) du flotteur (18, 19),
o un transformateur (34).
cette centrale (1) étant caractérisée en ce que :
la machine (3) houlomotrice comprend au moins un flotteur (18) primaire et un flotteur (19) secondaire, décalé du flotteur (18) primaire vers la proue (7) de la plateforme ;
la plateforme (2) comprend au moins un aileron (12) stabilisateur, s'étendant transversalement en deçà des bords (10) inférieurs des caissons (4) de la plateforme (2).
2. Centrale (1) houlomotrice selon la revendication 1, caractérisée en ce que le flotteur (18) primaire est monté en rotation par rapport au portique (17) sur un arbre primaire (20) solidaire de celui-ci, et le flotteur (19) secondaire est monté en rotation par rapport au portique (17) sur un arbre (21) secondaire solidaire de celui-ci et décalé longitudinalement par rapport à l'arbre (20) primaire vers la proue (7) de la plateforme (2).
3. Centrale (1) houlomotrice selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la plateforme (2) comprend au moins deux caissons (4) longitudinaux délimitant un chenal (6) central dans lequel est disposé au moins un flotteur (18) primaire, et en ce que le portique (17) est monté transversalement entre les caissons (4), et en ce qu'au moins un flotteur (19) secondaire est monté à l'extérieur du chenal (6) central.
4. Centrale (1) houlomotrice selon la revendication 3, caractérisée en ce que la machine (3) houlomotrice comprend au moins deux flotteurs (19) secondaires disposés de part et d'autre du chenal (6) central.
5. Centrale (1) houlomotrice selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la plateforme (2) comprend, à sa poupe (8), une poutre (11) de flottaison transversale solidaire du caisson (4).
6. Centrale (1) houlomotrice selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque flotteur (18, 19) comprend un fond (24) et des flancs (25), est monté en rotation par rapport au portique (17) autour d'une position d'équilibre à laquelle correspond une ligne (27) de flottaison du flotteur (18, 19), et en ce que le flotteur (18, 19) est pourvu d'une paire d'ailerons (28) qui font saillie des flancs (25) au voisinage de sa poupe (23), chaque aileron (28) ayant un intrados (29) incliné, par rapport à la ligne (27) de flottaison, vers le bas en direction de sa poupe (23).
7. Centrale (1) houlomotrice selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le transformateur (34) comprend au moins une roue (35) à cliquet.
8. Centrale (1) houlomotrice selon la revendication 7, caractérisée en ce que le transformateur (34) comprend une roue (42) dentée principale solidaire de l'arbre (20, 21), en prise directe d'engrenage avec une roue (35) à cliquet.
9. Centrale (1) houlomotrice selon la revendication 8, caractérisée en ce que le transformateur comprend une roue (43) dentée secondaire solidaire de l'arbre (20, 21), en prise d'engrenage avec une roue (35) à cliquet par l'intermédiaire d'un pignon (44) inverseur.
10. Centrale (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le transformateur comprend au moins un volant (45) d'inertie.
11. Centrale (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la machine (3) houlomotrice comprend au moins un flotteur (46) supplémentaire, monté en rotation par rapport au portique (17) sur l'arbre (20), du côté de la poupe (22) du flotteur (46) supplémentaire.
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