EP4172489A1 - Structure porteuse de transport et d'installation in situ de modules de captage d'energie marine - Google Patents

Structure porteuse de transport et d'installation in situ de modules de captage d'energie marine

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EP4172489A1
EP4172489A1 EP20745277.2A EP20745277A EP4172489A1 EP 4172489 A1 EP4172489 A1 EP 4172489A1 EP 20745277 A EP20745277 A EP 20745277A EP 4172489 A1 EP4172489 A1 EP 4172489A1
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EP
European Patent Office
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structure according
tidal turbine
box
installation
situ
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Pending
Application number
EP20745277.2A
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German (de)
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Inventor
Olivier JUIN
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Individual
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    • 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
    • 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
    • F03B17/00—Other machines or engines
    • F03B17/06—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
    • 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
    • F05B2240/40—Use of a multiplicity of similar components
    • 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
    • F05B2240/95—Mounting on supporting structures or systems offshore
    • 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 present invention relates to a supporting structure for the transport and in situ installation of marine energy capture modules, comprising in particular at least one tidal turbine.
  • This method applies in particular, but not exclusively, to the movement and installation of marine energy capture modules and to the deposition by immersion on the underwater ground, as well as to the removal of these allowing maintenance. and the fairing.
  • marine energy capture modules in particular tidal turbines
  • tidal turbines are transported, installed or removed individually either by porting to a ship or by towing a carrier barge; these operations are slow, perilous and, moreover, costly.
  • a tidal turbine requires for its stability to be either secured to a fixed structure such as a pylon installed by drilling or a mass built and placed on the seabed, or to constitute a ballasted entity. individually and massive.
  • Patent FR2949482 proposes a support foundation comprising a base, a tidal turbine support carried by the base and at least three support legs on the seabed and connected together by the base, each support leg comprising a box hollow and a member for adjusting the vertical position.
  • Patent FR3001742 proposes a tidal turbine frame comprising: a support for at least one tidal turbine, made at least partially in concrete, a ballast assembly configured to cooperate with the support so as to ensure the maintenance on the underwater ground of the frame of tidal turbine.
  • Patent FR3003310 proposes a supporting structure for a tidal turbine, of the tripod type, comprising a frame whose base is generally triangular in shape delimited by three peripheral elements, having ground connection means at each of its vertices, the supporting structure having an element. reception intended to receive a ventral part of a turbine, the reception element resting on an arm integral with the base, knowing that the reception element is connected to the base by three legs, and that the three peripheral elements and / or the arm and / or the three legs, have tubular shapes in which a ballasting and / or stiffening material is present.
  • the aim of the invention is therefore more particularly to eliminate these drawbacks.
  • marine energy capture modules comprising, for each tidal turbine, a frame associated with a support pivoting about a substantially vertical axis and / or substantially perpendicular to the ground, integral with a waterproof box made advantageously of concrete so as not to exclude a weighted steel construction, as well as a ballast assembly allowing the control of the flotation during transport, installation in situ then the maintaining or removing said tidal turbine frame on the ground.
  • the structure of the tidal turbine chassis will first allow movement by towing to the installation site, then secondly, submersion on the seabed, and finally removal for maintenance and fairing; moreover, by virtue of its flexibility, the link assembly will allow during the movement phase the towing of several tidal turbine chassis in the presence of swell, then during the immersion phase, positioning on uneven underwater ground.
  • the tidal turbine frame comprising a support pivoting about a substantially vertical axis, for at least one tidal turbine, will consist of a sealed box of parallelepipedal, trapezoidal or frustoconical shape, advantageously made of concrete, dimensioned to so that, on the one hand, it keeps said support floating for at least one tidal turbine, the center of gravity being as low as possible in order to contribute to its stability in navigation and that, on the other hand, it contributes in the submerged phase withstand on the underwater floor taking into account the underwater environmental conditions.
  • said tidal turbine frame comprising a support for at least one tidal turbine, will consist of a box of parallelepipedal, trapezoidal or frustoconical shape, advantageously produced in a welded structure, dimensioned so that it maintains said support for at least one tidal turbine.
  • said sealed boxes supporting said tidal turbine chassis as well as said internal and peripheral sealed boxes may be of cylindrical, elliptical, trapezoidal or tapered section, making it possible to reduce the coefficient of penetration into water; this has a significant influence on the behavior of the structure, which will have a strong tendency to rip on the bottom.
  • the possible use of the frustoconical shape will be favored, especially if the orientation of the tidal turbines is different from that of the whole structure.
  • said ballast assembly located in said caissons supporting said tidal turbine chassis as well as said auxiliary caissons, will be composed of a set of ballasts, each of said ballasts will comprise one or two sets of valves, preferably actuated with compressed air but not exclusively, and controlled so as to control the flotation and trim of said supporting structure and installation in situ, said valves will be sized to ensure the flushing of compressed gas from ships surface, which will allow filling or emptying of seawater as well as venting operations; they may be, where appropriate, of the assisted valve type.
  • said support for a tidal turbine located in the vicinity of the upper part of the sealed box, may include a pivot whose central axis will be substantially vertical and / or substantially perpendicular to the ground, allowing the orientation of the tidal turbine in order to optimize its efficiency; said upper part will be preserved to allow the implantation of any other type of fixing.
  • the supporting structure and in situ installation will be adaptable to the operation of various EMR (Marine Renewable Energys) modules such as wave energy sensors.
  • EMR Marine Renewable Energy
  • the elements of the supporting structure and in situ installation can be optimized to promote the shelter and development of marine fauna.
  • the supporting structure and in situ installation of marine energy capture modules according to the invention can constitute a coherent structure having great stability of shape, thanks to a particularly large floating surface or hull volume associated with a low center of gravity; the stability of this assembly will also have the advantage of allowing installation on a slightly sloping ground, whereas this poses a problem for a tidal turbine on a tripod base.
  • the method of assembling the modules together will simultaneously ensure the maintenance of the supporting structure in an elastic manner, and that of each component frame of said supporting structure.
  • the balance in navigation mode and the grounding of the supporting structure will be ensured at the sides as well as at the front and rear by connecting frames of suitable dimensions; the staggered arrangement of the different frames will minimize losses by turbulence between the propellers of the tidal turbines as well as the risks of resonance during navigation.
  • each module would only make it stable in the inverted position; the stability of the frame will therefore be ensured in part by its shape stability and mainly by the presence of adjacent frames due to the mechanical connections between the different frames; this saving in weight will make ballasting control reasonably possible, in particular with regard to the capacity for the supply of compressed gas by service vessels of modest dimensions.
  • said mechanical connections may consist of longitudinal and longitudinal beams or tubes not necessarily having the same diameter because the forces to be compensated, in particular on the ground, due to the thrust exerted by the propellers, will not be identical; for example, the cross tubes could be smaller in diameter so as to reduce the drag of the entire supporting structure.
  • the dimensions of the box allowing it to be supported will be close to 20 meters in width, 20 to 25 meters in length, ie a surface area of 400 to 500 m2; the height of said box will be around 4 meters in order to obtain a sufficient volume to ensure the flotation of the whole, taking into account the external structures and internal fittings.
  • the supporting and installation structure for marine energy capture modules consists on the one hand of a tidal turbine frame 10 and on the other hand of a connecting assembly. 20 between at least two tidal turbine frames.
  • the tidal turbine frame comprises a sealed box 11, advantageously made of concrete, consisting of a lower slab 11a, an upper slab 11b, and four vertical walls 11c.
  • a support 12 pivoting about a substantially vertical axis, for a tidal turbine consists of an element 12a integral with the slab 11b and a pivoting element 12b, this pivoting element 12b constitutes the support of the tidal turbine 13.
  • the tidal turbine 13 consists of a cylindrical casing 13a integral with the pivoting element 12b, a set of blades 13b associated with an electric power generator 13c.
  • ballast assembly 14a, 14b shown schematically by two longitudinal ballasts 14a, 14b, each of said ballasts will include one or two redundant sets of valves, not shown, preferably actuated with compressed air and controlled. so as to control the flotation and trim of the entire structure.
  • Said valves will be sized to ensure the flushing of compressed gas from surface vessels, which will allow the filling or emptying of sea water as well as the venting operations; these valves may, where appropriate, be of the assisted valve type.
  • This first assembly method is suitable for installation sites with sufficient flatness.
  • the supporting and installation structure for marine energy capture modules consists on the one hand of a tidal turbine frame 10 and on the other hand of a connecting assembly. 20 between at least two tidal turbine frames.
  • the tidal turbine frame comprises a box 15, advantageously made of a mechanically-welded structure; in the vicinity of the upper part of the box 15, a support pivoting about a substantially vertical axis, for a tidal turbine consists of an element 12a integral with the sealed box 15 and a pivoting element 12b; this pivoting element 12b constitutes the support for the turbine 13.
  • the tidal turbine 13 consists of a cylindrical casing 13a integral with the pivoting element 12b, a set of blades 13b associated with an electric power generator 13c.
  • the box 15 also comprises longitudinal and transverse tubes or side members 23, which are integral with the box 15, by flexible connections 22 located at the periphery of the box 15; the side members 23a are secured to the side members 23b, advantageously via sleeves 23c, thus allowing dimensional adaptation to the network arrangement of the hydro turbine frames; moreover, the side members 23b comprise at their free end a male ball joint 23d, which will be associated with a female ball joint described below.
  • tubes or side members 23 may be located in the same plane; moreover, the ball-and-socket device, described above, can be advantageously replaced by a device of the cardan type or with a single articulation if only one degree of freedom is required.
  • This second assembly method will be preferred for installation on sites with irregularities such as riprap for example.
  • an auxiliary box 30 associated with said first and second connecting assemblies 20 consists of an upper wall 31 in the form of an inverted V, and of a lower wall 32 in the form of a V, which is integral, in the vicinity of its lower part, with a sole 33, constituting the ballast of the box; the two walls 31, 32, form a ballastable cavity in the upper part 34a and in the lower part 34b.
  • the auxiliary box 30 is also crossed, in the vicinity of the central zone, by transverse longitudinal members secured to the box 30 by flexible connections 22.
  • the auxiliary box 30 comprises, in the vicinity of the lower zone, at least one female ball 35 integral with a spar 23b equipped with a male ball 23d.
  • Peripheral spars 25 define the outer limit of the network structure.
  • Two towing devices 40 are integral respectively downstream and upstream of the network structure.
  • rigid links 23 maintain the various chassis 15 of the turbine 13 in a coherent manner while allowing installation on a slightly sloping ground.
  • Two towing devices 40 are integral respectively downstream and upstream of the network structure.
  • Figure 6 shows a combination of Figures 4 and 5, the various tidal turbine frames 11 and 15 13 in a coherent manner in a mixed orthogonal / polygonal pattern.
  • different tidal turbine frames are associated by connecting assemblies to form a grouping in a multimodal network; this arrangement, deduced from the two previously described, shows an example of the operation of a multitude of tidal turbines.
  • the sealed box 11 shown previously in the parallelepiped shape of square section, may be trapezoidal in shape according to Figure 7a, side view, and may be circular in shape according to Figure 7b, top view, thus making it possible to reduce the coefficient of penetration in water.

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Abstract

Structure porteuse de transport et d'installation in situ de modules de captage d'énergie marine, notamment d'au moins une hydrolienne, comprenant un réseau de châssis d'hydrolienne, chacun solidaire d'un caisson (11, 15), un ensemble de liaison (20) reliant au moins deux châssis d'hydrolienne (10) et comportant au moins, longitudinalement et transversalement une liaison (21, 23) pour chacun des deux châssis.

Description

    STRUCTURE PORTEUSE DE TRANSPORT ET D’INSTALLATION IN SITU DE MODULES DE CAPTAGE D’ENERGIE MARINE
  • La présente invention concerne une structure porteuse de transport et d’installation in situ de modules de captage d’énergie marine, comportant notamment au moins une hydrolienne.
  • Ce procédé s’applique notamment, mais non exclusivement, au déplacement et à l’installation de modules de captage d’énergie marine et au dépôt par immersion sur le sol sous-marin, ainsi qu’au retrait de ceux-ci permettant la maintenance et le carénage.
  • D’une façon générale, on sait que les modules de captage d’énergie marine, notamment les hydroliennes, sont transportés, installés ou retirés à l’unité soit par portage sur navire, soit par remorquage d’une barge porteuse; ces opérations sont lentes, périlleuses et de surcroît coûteuses. Ces contraintes sont d’autant plus importantes quand les conditions de navigation sont difficiles.
  • Par ailleurs, l’implantation d’une hydrolienne requiert pour sa stabilité d’être soit solidarisée à un ouvrage fixe tel qu’un pylône implanté par forage ou un massif construit et posé sur le sol sous-marin, soit de constituer une entité lestée individuellement et massive.
  • Le brevet FR2949482 propose une fondation support comprenant une base, un support d’hydrolienne porté par la base et au moins trois jambes d’appui sur le fond sous-marin et raccordées entre elles par la base, chaque jambe d’appui comportant un caisson creux et un organe de réglage de la position verticale.
  • Le brevet FR3001742 propose un châssis d’hydrolienne comprenant: un support pour au moins une hydrolienne, réalisé au moins partiellement en béton, un ensemble de lestage configuré pour coopérer avec le support de manière à assurer le maintien sur le sol sous-marin du châssis d’hydrolienne.
  • Le brevet FR3003310 propose une structure porteuse pour hydrolienne, du type tripode, comprenant un châssis dont la base est de forme générale triangulaire délimitée par trois éléments périphériques, présentant à chacun de ses sommets des moyens de liaison au sol, la structure porteuse présentant un élément d’accueil destiné à recevoir une partie ventrale d’une turbine, l’élément d’accueil reposant sur un bras solidaire de la base, sachant que l’élément d’accueil est relié à la base par trois jambes, et que les trois éléments périphériques et/ou le bras et/ou les trois jambes, présentent des formes tubulaires dans laquelle est présent un matériau de lestage et/ou de rigidification.
  • Ces trois propositions répondent aux contraintes de dépôt par immersion de supports d’hydroliennes sur le site d’installation, mais ne répondent pas au transport en mer d’une manière autonome par simple remorquage.
  • On sait par ailleurs que la maintenance des modules de captage d’énergie marine nécessite périodiquement et systématiquement le relevage et la mise au sec pour des opérations de carénage propres à tout matériel durablement immergé en eau de mer. Cet aspect est un axe incontournable pour le bon fonctionnement de ces dispositifs de captage d’énergie marine, mais le coût très élevé de ces opérations répétées indépendamment sur chaque machine compromet la rentabilité d’exploitation et le développement de la filière hydrolienne.
  • L’invention a donc plus particulièrement pour but de supprimer ces inconvénients.
  • Elle propose une structure porteuse de transport et d’installation in situ de modules de captage d’énergie marine, lesdits modules de captage d’énergie marine comportant, pour chaque hydrolienne, un châssis associé à un support pivotant selon un axe sensiblement vertical et/ou sensiblement perpendiculaire au sol, solidaire d’un caisson étanche réalisé avantageusement en béton pour ne pas exclure une construction en acier lestée, ainsi qu’un ensemble de ballastage permettant le contrôle de la flottaison durant le transport, l’installation in situ puis le maintien ou le retrait sur le sol dudit châssis d’hydrolienne.
  • Cette structure porteuse de transport et d’installation comprend:
    • un ensemble de liaison entre au moins deux châssis d’hydrolienne comportant pour chacun des deux châssis, une liaison extensible rigide ou semi-rigide longitudinale et une liaison extensible rigide ou semi-rigide transversale, situées dans le caisson étanche à proximité de l’ensemble de ballastage, lesdites liaisons extensibles rigides ou semi-rigides pouvant être solidarisées par des jonctions souples,
    • une configuration desdits châssis en réseau, lesquels châssis sont reliés par des liaisons extensibles rigides ou semi-rigides et associés entre eux ou à des caissons auxiliaires ballastables positionnés en interne au réseau et/ou à sa périphérie.
  • Ainsi la structure du châssis d’hydrolienne autorisera dans un premier temps le déplacement par remorquage vers le site d’installation, puis dans un second temps, l’immersion sur le sol sous-marin, enfin le retrait pour la maintenance et le carénage; par ailleurs, par sa flexibilité, l’ensemble de liaison autorisera durant la phase de déplacement le remorquage de plusieurs châssis d’hydrolienne en présence de houle, puis durant la phase d’immersion, le positionnement sur un sol sous-marin irrégulier.
  • D’une façon plus précise, le châssis d’hydrolienne comportant un support pivotant selon un axe sensiblement vertical, pour au moins une hydrolienne, sera constitué d’un caisson étanche de forme parallélépipédique, trapézoïdale ou tronconique, réalisé avantageusement en béton, dimensionné de sorte que, d’une part, il maintienne en flottaison ledit support pour au moins une hydrolienne, le centre de gravité étant le plus bas possible afin de concourir à sa stabilité en navigation et que, d’autre part, il contribue en phase immergée à la tenue sur le sol sous-marin compte tenu des conditions d’environnement subaquatiques.
  • D’une façon plus précise, ledit châssis d’hydrolienne comportant un support pour au moins une hydrolienne, sera constitué d’un caisson de forme parallélépipédique, trapézoïdale ou tronconique, réalisé avantageusement en structure mécano-soudée, dimensionné de sorte qu’il maintienne ledit support pour au moins une hydrolienne.
  • Selon une particularité de l’invention, lesdits caissons étanches supportant lesdits châssis d’hydrolienne ainsi que lesdits caissons étanches internes et périphériques pourront être de section cylindrique, elliptique, trapézoïdale ou tronconique, permettant de diminuer le coefficient de pénétration dans l’eau; celui-ci influence en effet de manière importante la tenue de l’ouvrage qui aura une forte tendance à ripper sur le fond. En cela, l’utilisation éventuelle de la forme tronconique sera favorisée, notamment si l’orientation des hydroliennes est différente de celle de l’ensemble de la structure.
  • Selon une particularité de l’invention, ledit ensemble de ballastage, situé dans lesdits caissons supportant lesdits châssis d’hydrolienne ainsi que lesdits caissons auxiliaires, seront composés d’un ensemble de ballasts, chacun desdits ballasts comprendra un ou deux ensembles de robinets, préférentiellement actionnés à l’air comprimé mais non exclusivement, et commandés de manière à contrôler la flottaison et l’assiette de ladite structure porteuse et d’installation in situ, lesdits robinets seront dimensionnés afin d’assurer les chasses de gaz comprimé en provenance des navires de surface, ce qui permettra le remplissage ou la vidange en eau de mer ainsi que des manœuvres d’éventage ; ils pourront être, le cas échéant, de type à clapet assisté.
  • Selon une particularité de l’invention, ledit support pour hydrolienne, situé au voisinage de la partie supérieure du caisson étanche, pourra comporter un pivot dont l’axe central sera sensiblement vertical et/ou sensiblement perpendiculaire au sol, permettant l’orientation de l’hydrolienne de manière à optimiser son efficacité; ladite partie supérieure sera préservée pour permettre l’implantation de tout autre type de fixation.
  • Selon une autre particularité de l’invention, la structure porteuse et d’installation in situ sera adaptable à l’exploitation de différents modules EMR (Energies Marines Renouvelables) comme par exemple les capteurs d’énergie houlomotrice.
  • Selon une autre particularité de l’invention, les éléments de la structure porteuse et d’installation in situ pourront être optimisés pour favoriser l’abri et l’essor de la faune marine.
  • Ainsi, la structure porteuse et d’installation in situ de modules de captage d’énergie marine selon l’invention pourra constituer un ouvrage cohérent ayant une grande stabilité de forme, grâce à une surface de flottaison ou volume de carène particulièrement large associée à un centre de gravité bas; la stabilité de cet ensemble aura par ailleurs l’avantage de permettre une implantation sur un sol en léger devers, alors que ceci pose problème pour une hydrolienne sur base tripode.
  • Le mode d’assemblage des modules entre eux permettra d’assurer simultanément le maintien de la structure porteuse de manière élastique, et celui de chaque châssis constitutif de ladite structure porteuse.
  • L’équilibre en mode navigation et le maintien au sol de la structure porteuse seront assurés sur les côtés ainsi qu’à l’avant et à l’arrière par des châssis de liaison de dimensions adaptées; la disposition en quinconce des différents châssis permettra de minimiser les pertes par turbulences entre les hélices des hydroliennes ainsi que les risques de résonnance en phase de navigation.
  • A noter le centre de gravité nécessairement très haut de chaque module ne le rendrait stable qu’en position renversée; la stabilité du châssis sera par conséquent assurée pour partie par sa stabilité de forme et principalement par la présence des châssis adjacents du fait des liaisons mécaniques entre les différents châssis; cette économie de poids rendra le contrôle du ballastage raisonnablement envisageable notamment au regard de la capacité en fourniture de gaz comprimé par des navires de service aux dimensions modestes.
  • A ce titre, lesdites liaisons mécaniques pourront être constituées de longerons ou tubes transversaux et longitudinaux n’ayant pas nécessairement le même diamètre car les efforts à compenser, notamment au sol, du fait de la poussée exercée par les hélices, ne seront pas identiques; par exemple, les tubes transversaux pourront être de diamètre plus faible de manière à réduire la traînée de l’ensemble de la structure porteuse.
  • A titre indicatif, pour une hydrolienne dont le diamètre est proche de 15 mètres, les dimensions du caisson permettant de la supporter seront voisines de 20 mètres de largeur, de 20 à 25 mètres de longueur, soit une surface de 400 à 500 m²; la hauteur dudit caisson sera voisine de 4 mètres afin d’obtenir un volume suffisant pour assurer la flottaison de l’ensemble compte-tenu des structures externes et aménagements internes.
  • Un mode de mise en œuvre du procédé selon l’invention sera décrit ci-après, à titre d’exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels
    représente une coupe sagittale d’un châssis d’hydrolienne associé à un premier type de caisson,
    représente une coupe sagittale d’un châssis d’hydrolienne associé à un second type de caisson,
    représente une coupe sagittale d’un caisson associé auxdits premier et second ensembles de liaison,
    représente une vue schématique d’un regroupement en réseau orthogonal d’une multitude de châssis d’hydrolienne associés majoritairement au premier ensemble de liaison,
    représente une vue schématique d’un regroupement en réseau polygonal d’une multitude de châssis d’hydrolienne associés majoritairement au second ensemble de liaison,
    représente un regroupement en réseau multimodal d’une multitude de châssis d’hydrolienne,
    représente une vue schématique du caisson étanche supportant un châssis d’hydrolienne, et
    représente une vue schématique du caisson étanche supportant un châssis d’hydrolienne.
  • Dans l’exemple représenté sur la figure 1, la structure porteuse et d’installation pour modules de captage d’énergie marine est constituée d’une part d’un châssis d’hydrolienne 10 et d’autre part d’un ensemble de liaison 20 entre au moins deux châssis d’hydrolienne.
  • Le châssis d’hydrolienne comprend un caisson étanche 11, réalisé avantageusement en béton, constitué d’une dalle inférieure 11a, d’une dalle supérieure 11b, et de quatre parois verticales 11c.
  • En partie supérieure du caisson étanche 11, au voisinage de la dalle supérieure 11b, un support 12 pivotant selon un axe sensiblement vertical, pour une hydrolienne est constitué d’un élément 12a solidaire de la dalle 11b et d’un élément pivotant 12b, cet élément pivotant 12b constitue le support de l’hydrolienne 13.
  • L’hydrolienne 13 est constituée d’un carter de forme cylindrique 13a solidaire de l’élément pivotant 12b, d’un ensemble de pales 13b associé à un générateur d’énergie électrique 13c.
  • En partie inférieure du caisson étanche 11, un ensemble de ballastage 14a, 14b, représenté schématiquement par deux ballasts longitudinaux 14a, 14b, chacun desdits ballasts comprendra un ou deux ensembles redondants de robinets, non représentés, préférentiellement actionnés à l’air comprimé et commandés de manière à contrôler la flottaison et l’assiette de l’ensemble de la structure. Lesdits robinets seront dimensionnés afin d’assurer les chasses de gaz comprimé en provenance des navires de surface, ce qui permettra le remplissage ou la vidange en eau de mer ainsi que les manœuvres d’éventage; ces robinets pourront, le cas échéant, être de type clapet assisté.
  • Ce premier mode d’assemblage est adapté à des sites d’installation présentant une planéité suffisante.
  • Dans l’exemple représenté sur la figure 2, la structure porteuse et d’installation pour modules de captage d’énergie marine est constituée d’une part d’un châssis d’hydrolienne 10 et d’autre part d’un ensemble de liaison 20 entre au moins deux châssis d’hydrolienne.
  • Le châssis d’hydrolienne comprend un caisson 15, réalisé avantageusement en structure mécano-soudée; au voisinage de la partie supérieure du caisson 15, un support pivotant selon un axe sensiblement vertical, pour une hydrolienne est constitué d’un élément 12a solidaire du caisson étanche 15 et d’un élément pivotant 12b; cet élément pivotant 12b constitue le support de l’hydrolienne 13.
  • L’hydrolienne 13 est constituée d’un carter de forme cylindrique 13a solidaire de l’élément pivotant 12b, d’un ensemble de pales 13b associé à un générateur d’énergie électrique 13c.
  • Le caisson 15 comprend également des tubes ou longerons 23 longitudinaux et transversaux, lesquels sont solidaires du caisson 15, par des liaisons souples 22 situées en périphérie du caisson 15; les longerons 23a sont solidarisés aux longerons 23b, avantageusement par l’intermédiaire de manchons 23c, permettant ainsi une adaptation dimensionnelle à la disposition en réseau des châssis d’hydrolienne; par ailleurs, les longerons 23b comprennent à leur extrémité libre une rotule mâle 23d, laquelle sera associée à une rotule femelle décrite ci-après.
  • Il est à noter que lesdits tubes ou longerons 23 peuvent être situés dans un même plan; par ailleurs, le dispositif à rotule, décrit précédemment, peut être remplacé avantageusement par un dispositif de type cardan ou à simple articulation si un seul degré de liberté est requis.
  • Ce second mode d’assemblage sera préféré pour une installation sur des sites présentant des irrégularités comme des enrochements par exemple.
  • Dans l’exemple représenté sur la figure 3, un caisson auxiliaire 30 associé auxdits premier et second ensembles de liaison 20, est constitué d’une paroi supérieure 31 en forme de V renversé, et d’une paroi inférieure 32 en forme de V, laquelle est solidaire, au voisinage de sa partie inférieure, d’une semelle 33, constituant le lest du caisson; les deux parois 31, 32, forment une cavité ballastable en partie supérieure 34a et en partie inférieure 34b.
  • Le caisson auxiliaire 30 est par ailleurs traversé, au voisinage de la zone centrale, par des longerons transversaux solidaires du caisson 30 par des liaisons souples 22.
  • Par ailleurs, le caisson auxiliaire 30 comprend, au voisinage de la zone inférieure, au moins une rotule femelle 35 solidaire d’un longeron 23b équipé d’une rotule mâle 23d.
  • Dans l’exemple représenté sur la figure 4, des liaisons semi-rigides 21, constituées de longerons ou tubes transversaux et longitudinaux liés par des jonctions souples 50, maintiennent les différents châssis 11 d’hydrolienne 13 et les caissons auxiliaires 30 disposés en périphérie d’une manière cohérente selon un motif orthogonal tout en permettant une implantation sur un sol en léger devers.
  • Des longerons périphériques 25 définissent la limite extérieure de la structure en réseau.
  • Deux dispositifs de remorquage 40 sont solidaires respectivement en aval et en amont de la structure en réseau.
  • Dans l’exemple représenté sur la figure 5, des liaisons rigides 23, maintiennent les différents châssis 15 d’hydrolienne 13 d’une manière cohérente tout en permettant une implantation sur un sol en léger devers.
  • Les caissons auxiliaires 30 situés en interne et en périphérie de la structure en réseau, assurent la flottabilité et l’appui au sol de l’ensemble du réseau.
  • Deux dispositifs de remorquage 40 sont solidaires respectivement en aval et en amont de la structure en réseau.
  • La Figure 6 représente une combinaison des Figures 4 et 5, les différents châssis 11 et 15 d’hydrolienne 13 d’une manière cohérente selon un motif mixte orthogonal/polygonal. Dans l’exemple représenté sur la figure 6, différents châssis d’hydrolienne sont associés par des ensembles de liaison pour former un regroupement en réseau multimodal; cette disposition, déduite des deux précédemment décrites, expose un exemple d’exploitation d’une multitude d’hydroliennes.
  • Dans l’exemple représenté sur les figures 7a, 7b, le caisson étanche 11, représenté précédemment sous la forme parallélépipédique de section carrée, pourra être de forme trapézoïdale selon la figure 7a, vue de profil, et pourra être de forme circulaire selon la figure 7b, vue de dessus, permettant ainsi de diminuer le coefficient de pénétration dans l’eau.
  • Ainsi, selon l’invention, la structure porteuse de transport et d’installation in situ de modules de captage d’énergie marine, notamment d’au moins une hydrolienne, comprend:
    • soit au moins un châssis d’hydrolienne 10 comportant un support pivotant 12 selon un axe sensiblement vertical et/ou sensiblement perpendiculaire au sol, pour au moins une hydrolienne 13, solidaire d’un caisson 11 réalisé avantageusement en béton, un ensemble de ballastage 14a, 14b, permettant le contrôle de la flottaison durant le transport, l’installation in situ puis le maintien ou le retrait sur le sol dudit châssis d’hydrolienne 10,
    • avec un ensemble de liaison 20 entre au moins deux châssis d’hydrolienne 10 comportant au moins, longitudinalement et transversalement une liaison 21 semi rigide pour chacun des deux châssis 10
    • et une configuration desdits châssis 10 en réseau, reliés entre eux par lesdites liaisons semi-rigides 21 et associés à des caissons auxiliaires 30
    • soit au moins un châssis d’hydrolienne 10 comportant un support pivotant 12 selon un axe sensiblement vertical et/ou sensiblement perpendiculaire au sol, pour au moins une hydrolienne 13, solidaire d’un caisson 15 réalisé avantageusement en mécano soudé, relié par des liaisons 20 composées par des longerons extensibles rigides 23, munis d’une articulation terminale à au moins trois caissons auxiliaires 30.

Claims (12)

  1. – Structure porteuse de transport et d’installation in situ de modules de captage d’énergie marine, lesdits modules de captage d’énergie marine comportant chacun un châssis (10) pour une hydrolienne (13), le châssis étant associé à un support (12) et à un caisson (11, 15), la structure étant caractérisée en ce qu’elle comprend des ensembles de liaison transversaux et longitudinaux (20) entre au moins deux châssis (10) d’hydrolienne (13), chacun desdits ensembles étant composé de tubes ou longerons rigides (21) ou semi-rigides (23) reliés au caisson (11, 15).
  2. – Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que le caisson (11) comprend un ensemble de ballastage (14a, 14b) permettant le contrôle de la flottaison durant le transport, l’installation in situ puis le maintien ou le retrait sur le sol dudit châssis (10) avec ou sans hydrolienne (13).
  3. – Structure selon l’une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le caisson (11) est de forme parallélépipédique, trapézoïdale ou tronconique, réalisé avantageusement en béton, dimensionné de sorte que, d’une part, il maintienne en flottaison le support (12) pour au moins une hydrolienne (13) et que, d’autre part, il contribue en phase immergée à la tenue sur le sol sous-marin.
  4. – Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que le caisson (15) est de forme parallélépipédique, trapézoïdale ou tronconique, réalisé avantageusement en construction mécano-soudée, dimensionné de sorte qu’il maintienne le support (12) pour au moins une hydrolienne (13) et si nécessaire, muni d’un appui sur le sol sous-marin.
  5. – Structure selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que des caissons ballastables auxiliaires (30) sont associés auxdits châssis (10) en réseau par des liaisons semi-rigides (21) ou rigides extensibles (23a, 23b, 23c).
  6. – Structure selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit caisson étanche (11) comportant ledit ensemble de ballastage (14a, 14b) comprend un ou deux ensembles de robinets, préférentiellement actionnés à l’air comprimé et commandés de manière à contrôler la flottaison et l’assiette de ladite structure porteuse et d’installation in situ, lesdits robinets étant dimensionnés afin d’assurer les chasses de gaz comprimé en provenance des navires de surface, permettant le contrôle du remplissage ou de la vidange en eau de mer ainsi que des manœuvres d’éventage.
  7. – Structure selon la revendication 5, caractérisée en ce que lesdits caissons ballastables auxiliaires (30) comportent un ensemble de ballastage (34a, 34b), chaque ballast comprenant un ou deux ensembles de robinets, préférentiellement actionnés à l’air comprimé, et commandés de manière à contrôler la flottaison et l’assiette de ladite structure porteuse et d’installation in situ, lesdits robinets étant dimensionnés afin d’assurer les chasses de gaz comprimé en provenance des navires de surface, permettant le contrôle du remplissage ou de la vidange en eau de mer ainsi que des manœuvres d’éventage.
  8. – Structure selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que lesdits caissons (11, 15) comportent, au voisinage de la partie supérieure, un élément pivotant (12b) dont l’axe central est sensiblement vertical et/ou sensiblement perpendiculaire au sol, permettant l’orientation de l’hydrolienne (13) de manière à optimiser son efficacité, ladite partie supérieure permettant l’implantation de tout autre type de fixation.
  9. – Structure selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la structure porteuse et d’installation in situ est constituée de liaisons (20) disposées orthogonalement.
  10. – Structure selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la structure porteuse et d’installation in situ est constituée de liaisons (20) disposées triangulairement.
  11. – Structure selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les caissons (11) et les caissons ballastables auxiliaires sont en l’un parmi le béton ou l’acier lesté.
  12. – Structure selon l’une quelconque des revendications 6 et 8, caractérisée en ce que les robinets sont de type à clapet assisté.
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