FR2543619A2 - Device for producing electrical energy using the swell - Google Patents

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Abstract

The invention relates to a device for producing electrical energy using the swell. The technical problem posed consists in producing such a device which is simple, reliable, robust, and at a low cost price in order to power a signalling buoy. According to the invention, in this device which comprises alternators 12 connected by transmission means 17-21 to a rack 15 securely fastened to a balance bar 14 oscillating in the body of the buoy, the floating body is formed by a sealed box 1 fastened to the bottom of the water and enclosing an internal vertical tube 5 open at its bottom end and which houses the said balance bar 14 in the form of a sealed piston which can move freely in the said tube. Application especially to signalling buoys.

Description

"Dispositif de production d'énergie électrique à partir de la houle"."Device for producing electrical energy from waves".

La présente invention concerne un dispositif de production d'énergie électrique à partir de la houle, destiné notamment à être installé sur un corps flottant tel qu'une bouée et analogue, par exemple pour son alimentation en énergie électrique par l'intermédiaire d'au moins une génératrice de courant et du type comportant un balancier monté de façon à osciller librement dans le corps flottant et équipé de moyens mécaniques de transformation des mouvements relatifs, oscillatoires ou autres, du corps flottant par rapport à la surface de l'eau en une rotation du rotor de la génératrice, selon la revendication 1 du brevet principal. The present invention relates to a device for producing electrical energy from waves, intended in particular to be installed on a floating body such as a buoy and the like, for example for supplying it with electrical energy by means of less a current generator and of the type comprising a pendulum mounted so as to oscillate freely in the floating body and equipped with mechanical means for transforming the relative movements, oscillatory or otherwise, of the floating body relative to the surface of the water in a rotation of the generator rotor according to claim 1 of the main patent.

Le système selon le brevet principal portait sur un dispositif tel que mentionné ci-dessus, dans lequel on utilisait essentiellement les mouvements oscillatoires du corps flottant, correspondant à un balancement dans un plan vertical sous l'effet de la houle. The system according to the main patent related to a device as mentioned above, in which essentially the oscillating movements of the floating body were used, corresponding to rocking in a vertical plane under the effect of the swell.

Or, ce système ne présentait que des possibilités limitées d'utilisation g.énérale du mouvement de la houle; notamment par temps relativement calme où,le vent étant faible, la surface de l'eau est cependant le aiège d'ondulations, par exemple dûes à la houle résiduelle venant du large et qui ne provoquaient aucun "balancement" du corps flottant tel qu'une bouée, tout en lui imprimant un mouvement d'oscillations verticales non utilisables dans le dispositif selon le brevet principal. However, this system presented only limited possibilities of general use of the movement of the swell; especially in relatively calm weather where, the wind being weak, the surface of the water is however the ridge of ripples, for example due to the residual swell coming from the sea and which did not cause any "swaying" of the floating body such as a buoy, while imparting to it a movement of vertical oscillations which cannot be used in the device according to the main patent.

C'est pourquoi l'idée à la base de l'invention consiste à mettre à profit ces mouvements d'oscillations verticales présents même souvent par temps calme et de toute manière très amplifiés par gros temps ou par mer agitée, en utilisant un système à balancier à déplacement vertical, d'une conception plus simple que le dispositif du brevet principal et avantageux économiquement quant à sa fabrication et sa mise en oeuvre pour une production efficace d'électricité, notamment pour l'alimentation de signaux portés par des bouées fixes.  This is why the idea underlying the invention consists in making the most of these movements of vertical oscillations present even often in calm weather and in any case very amplified in heavy weather or rough seas, by using a system with pendulum with vertical displacement, of a simpler design than the device of the main patent and economically advantageous as for its manufacture and its implementation for an efficient production of electricity, in particular for the supply of signals carried by fixed buoys.

Ce problème est résolu selon l'invention à l'aide d'un dispositif du type indiqué plus haut, caractérisé en ce que le corps flottant est formé d'un caisson étanche accroché au fond de l'eau et enserrant un tube intérieur vertical ouvert à sa partie inférieure et qui loge ledit balancier en forme de piston étanche librement mobile dans ledit tube, et que lesdits moyens mécaniques sont constitués par un. pignon relié au rotor de la génératrice, montée fixe à- l'intérieur du caisson, et engrenant avec une crémaillère rectiligne verticale fixée rigidement à la partie supérieure du piston et maintenue coaxiale au tube par des moyens de guidage solidaires de ce dernier. This problem is solved according to the invention using a device of the type indicated above, characterized in that the floating body is formed of a watertight box hung on the bottom of the water and enclosing an open vertical inner tube at its lower part and which houses said pendulum in the form of a tight piston freely movable in said tube, and that said mechanical means consist of a. pinion connected to the generator rotor, fixed mounted inside the box, and meshing with a vertical rectilinear rack rigidly fixed to the upper part of the piston and kept coaxial with the tube by guide means integral with the latter.

Selon une caractéristique de l'invention, il est prévu deux génératrices de courant constituées par des alternateurs disposés symétriquement par rapport à l'axe du corps flottant dans le logement étanche solidaire du tube, et que le pignon engrenant avec la crémaillère est porté par un axe horizontal portant des pignons latéraux d'extrémité reliés par des courroies dentées à des pignons respectifs solidaires des rotors des alterneurs. According to a characteristic of the invention, there are provided two current generators constituted by alternators arranged symmetrically with respect to the axis of the floating body in the sealed housing secured to the tube, and that the pinion meshing with the rack is carried by a horizontal axis carrying lateral end gears connected by toothed belts to respective gears secured to the rotors of the alternators.

Avantageusement, lesdits moyens de guidage de la crémaillère dans le tube sont constitués par deux plateaux circulaires horizontaux superposés montés fixes dans le tube, qui constituent des butées de limitation de la course du piston et de la crémaillère et qui comportent chacun en leur centre une ouverture possédant des rebords verticaux formant des paliers glissants pour la crémaillère. Advantageously, said means for guiding the rack in the tube are constituted by two superimposed horizontal circular plates mounted fixed in the tube, which constitute stops for limiting the stroke of the piston and the rack and which each have an opening in their center. having vertical edges forming sliding bearings for the rack.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, prise en référence au dessin annexé représentant une vue en coupe, en élévation latérale schématique d'une bouée de signalisation à laquelle est appliquée la présente invention. Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the description which follows, taken with reference to the appended drawing representing a sectional view, in schematic side elevation of a signaling buoy to which the present invention is applied.

Comme on le voit, le corps flottant, ici une bouée, se compose d'un caisson étanche cylindrique î flottant à la surface 2 de l'eau et supportant, à sa partie supérieure, au moyen de montants latéraux obliques 3, un signal lumineux 4 devant être alimenté en courant électrique. As can be seen, the floating body, here a buoy, consists of a cylindrical watertight box î floating on the surface 2 of the water and supporting, at its upper part, by means of oblique lateral uprights 3, a light signal 4 to be supplied with electric current.

Des batteries d'accumulateurs (de secours), non représentées, peuvent être disposées dans le caisson 1 et sont reliées par tout moyen connu approprié au signal 4. Accumulator (backup) batteries, not shown, can be placed in the box 1 and are connected by any known means suitable for signal 4.

Le caisson 1 est évidé dans sa partie centrale et enserre un tube cylindrique vertical 5 constituant simultanément la paroi intérieure-desdits caissons. The box 1 is hollowed out in its central part and encloses a vertical cylindrical tube 5 simultaneously constituting the interior wall of said boxes.

r Ce tube 4 s'étend depuis l'extrémité supérieure de la bouée au niveau d'un support horizontal 6 portant le signal 4 et formant le fond supérieur du tube jusqu'à une certaine profondeur sous l'eau en faisant nettement saillie au-dessous du fond 7 du caisson 1. r This tube 4 extends from the upper end of the buoy at a horizontal support 6 carrying the signal 4 and forming the upper bottom of the tube to a certain depth underwater, clearly protruding from the below the bottom 7 of the box 1.

L'extrémité inférieure du tube 5 porte un lest annulaire 8. The lower end of the tube 5 carries an annular ballast 8.

Par ailleurs, la bouée est-reliée au fond de l'eau par des channes d'ancrage 9 attachées aux angles inférieurs latéraux du caisson 1, de sorte qu'elle flotte à la surface 2 de l'eau en étant retenue à une hauteur moyenne déter- minée au-dessus du fond. Les deux chaînes d'ancrage 9 se réunissent sur l'avant du tube 5 en une chaîne unique 9' fixée au fond de l'eau. La bouée comporte en outre un dérive fixée sur le tube 5 à l'opposé des chaînes 9 sous le caisson. Cette dérive permet d'évites'que les chaînes 9 ne se mélangent. Furthermore, the buoy is connected to the bottom of the water by anchor chains 9 attached to the lower lateral angles of the box 1, so that it floats on the surface 2 of the water while being held at a height average determined above the bottom. The two anchor chains 9 meet on the front of the tube 5 in a single chain 9 'fixed to the bottom of the water. The buoy also comprises a fin fixed to the tube 5 opposite the chains 9 under the box. This drift makes it possible to prevent the chains 9 from mixing.

La bouée selon l'invention comporte en outre un logement 10 en forme de caisson étanche 1 entourant le tube 5 au-dessus du caisson 1, et logeant deux génératrices de courant 11,12 et des moyens mécaniques, désignés globalement par 13 de transformation des mouvements d'un piston oscillant étanche 14 coulissant librement avec un jeu réduit dans le tube 5 et flottant à la surface de l'eau en une rotation des rotors des génératrices. The buoy according to the invention further comprises a housing 10 in the form of a sealed box 1 surrounding the tube 5 above the box 1, and housing two current generators 11,12 and mechanical means, generally designated by 13 for transforming the movements of a sealed oscillating piston 14 sliding freely with reduced play in the tube 5 and floating on the surface of the water in a rotation of the generator rotors.

Les génératrices de courant 11,12 sont en réalité des alternateurs équipés de diodes de redressement non représentées. The current generators 11,12 are actually alternators equipped with rectification diodes not shown.

Les moyens 13 se composent de façon détaillée d'une crémaillère verticale 15, fixée à sa partie inférieure à un organe approprié de fixation 16 au piston 1t, et d'une transmission à engrenage qui est constituée par un pignon central 17 t par exemple en acier inoxydable, solidaire d'un axe horizontal 18 portant à chacune de ses extrémités un pignon 19 relié par une courroie 20 à un pignon 21 solidaire du rotor 22 de l'alternateur associé. The means 13 consist in detail of a vertical rack 15, fixed at its lower part to a suitable member for fixing 16 to the piston 1t, and a gear transmission which is constituted by a central pinion 17 t for example in stainless steel, integral with a horizontal axis 18 carrying at each of its ends a pinion 19 connected by a belt 20 to a pinion 21 integral with the rotor 22 of the associated alternator.

Les pignons 19 assurent une multiplication du mouvement et sont réalisés par exemple en alliage léger. The pinions 19 ensure a multiplication of the movement and are made for example of light alloy.

L'axe 18 du pignon 17 est monté de manière à pouvoir tourner librement dans des paliers étanches horizontaux 23 traversant la paroi du tube 5 et étant solidaires de ce dernier. The axis 18 of the pinion 17 is mounted so as to be able to rotate freely in horizontal sealed bearings 23 passing through the wall of the tube 5 and being integral with the latter.

Par ailleurs, la crémaillère 15 est guidée en position axiale centrée dans le tube 5 par des moyens de guidage solidaires de ce dernier et formés de deux plateaux circulaires horizontaux 24,25, disposés à une certaine distance axiale l'un de l'autre et montés dans le tube. Furthermore, the rack 15 is guided in an axial position centered in the tube 5 by guide means integral with the latter and formed by two horizontal circular plates 24, 25, disposed at a certain axial distance from one another and mounted in the tube.

Ces plateaux 24,25,qui constituent en outre des butées de limitation de la course du piston 15 oscillant selon un mouvement de va-et-vient dans le tube 5, comportent en leur centre des ouvertures respectives 26,27, possédant des rebords verticaux formant paliers glissants pour la crémaillère 15. These plates 24,25, which further constitute stops for limiting the stroke of the piston 15 oscillating in a reciprocating movement in the tube 5, have in their center respective openings 26,27, having vertical flanges forming sliding bearings for the rack 15.

On notera que le plateau 25 est disposé au niveau de l'espace du tube enserré par le logeent -10, alors que le plateau 26 est disposé nettement au-dessus de ce logement dans le tube 5.  It will be noted that the plate 25 is arranged at the level of the space of the tube enclosed by the housing -10, while the plate 26 is arranged clearly above this housing in the tube 5.

De plus, la crémaillère 15 porte un disque horizontal 28 situé au-dessus du plateau fixe 24, sur l'extrémité supérieure de la crémaillère et relié audit plateau par un amortisseur hydraulique de fin de course de type classique repéré par la référence 30. In addition, the rack 15 carries a horizontal disc 28 located above the fixed plate 24, on the upper end of the rack and connected to said plate by a conventional type end-of-travel hydraulic damper identified by the reference 30.

La crémaillère 15 porte de même un autre disque horizontal 29 situé au-dessous du plateau fixe 25 et relié à ce dernier par un amortisseur hydraulique de fin de course, de type classique repéré par la référence 31. The rack 15 likewise carries another horizontal disc 29 situated below the fixed plate 25 and connected to the latter by a hydraulic end-of-stroke damper, of the conventional type identified by the reference 31.

Les amortisseurs 30,31 ont pour but d'amortir le déplacement du piston 5 et de la crémaillère 15 en fin de course et peuvent par exemple être du type connu dans le commerce sous l'appellation "Doedgins". The purpose of the shock absorbers 30, 31 is to dampen the displacement of the piston 5 and of the rack 15 at the end of the stroke and can for example be of the type known in the trade under the name "Doedgins".

On comprendra par ailleurs que le aessin n'est que schématique et que les disques 28 et 29 solidaires de la crémaillère sont disposés par rapport aux plateaux respectifs 24 et 25 de telle sorte que notamment la course ascendante de la crémaillère 15 soit limitée par exemple à 1,5mon au-dessus de la position d'équilibre stable représentée sur le dessein sur une surface 2 de l'eau plane et horizontale (position haute 32 de la crémaillère représentée en traits mixtes sur la figure).
Par ailleurs, il est prévu un conduit d'évent oblique 33 traversant le caisson étanche 10 et reliant l'air extérieur à l'espace du tube 5, situé au-dessous du plateau inférieur 25 de guidage de la crémaillère 15, de manière à permettre une libre aération lorsque le piston 14 se déplace dans le tube 5 lors de variations de hauteur de la surface 2 de l'eau. It will also be understood that the drawing is only schematic and that the discs 28 and 29 integral with the rack are arranged relative to the respective plates 24 and 25 so that in particular the upward stroke of the rack 15 is limited for example to 1.5mon above the stable equilibrium position shown in the drawing on a flat and horizontal surface 2 of the water (high position 32 of the rack shown in phantom in the figure).
Furthermore, there is an oblique vent duct 33 passing through the sealed box 10 and connecting the outside air to the space of the tube 5, located below the bottom plate 25 for guiding the rack 15, so as to allow free ventilation when the piston 14 moves in the tube 5 during variations in height of the surface 2 of the water.

Le fonctionnement du dispositif selon l'invention est le suivant : lorsque le niveau de la surface de l'eau monte, le piston 14 est soulevé de même que la crémaillère 15, qui en est solidaire et dans laquelle engrène le pignon 17. De ce fait, ce pignon entraîne en rotation dans un sens l'axe 18, et, par la transmission pignon 19-courroie 20-pignon 21, les arbres 22 des alternateurs 12. Lorsque le niveau de l'eau redescend, les phénomènes s'inversent, seul l'entraînement du pignon 17 étant inversé. The operation of the device according to the invention is as follows: when the level of the surface of the water rises, the piston 14 is raised as is the rack 15, which is integral with it and in which the pinion 17 meshes. done, this pinion rotates in one direction the axis 18, and, by the transmission pinion 19-belt 20-pinion 21, the shafts 22 of the alternators 12. When the water level goes down, the phenomena are reversed , only the drive of the pinion 17 is reversed.

La présence de deux génératrices de courant permet d'alimenter deux circuits séparés.  The presence of two current generators makes it possible to supply two separate circuits.

Claims (6)

REVENDICATIONS 10) Dispositif de production d'énergie électrique à partir de la houle, destiné notamment à être installé sur un corps flottant tel qu'une bouée et analogue, par exemple pour son alimentation en énergie électrique par l'intermédiaire d'au moins une génératrice de courant (12), et du type comportant un balancier 114) monté de façon à osciller librement dans le corps flottant et équipé de moyens mécaniques (1721) de transformation des mouvements relatifs oscillatoires ou autres, du corps flottant par rapport à la surface de l'eau en une rotation du rotor (22) de la génératrice (12), selon la revendication 1 du brevet principal, caractérisé en ce que le corps flottant est formé d'un caisson étanche (1) accroché au fond de l'eau et enserrant un tube intérieur vertical (5) ouvert à sa partie inférieure et qui loge ledit balancier (14) en forme de piston étanche librement mobile dans ledit tube, et que lesdits moyens mécaniques (17-21) sont constitués par un pignon (21) relié au rotor (22) de la génératrice (12) montée fixe à l'intérieur du caisson (1) et engrenant avec une crémaillère rectiligne verticale (15) fixée rigidement à la partie supérieure du piston (14) et maintenue coaxiale au tube (5) par des moyens de guidage (24,25) solidaires de ce dernier. 10) Device for producing electrical energy from swell, intended in particular to be installed on a floating body such as a buoy and the like, for example for supplying it with electrical energy by means of at least one generator current (12), and of the type comprising a pendulum 114) mounted so as to oscillate freely in the floating body and equipped with mechanical means (1721) for transforming relative oscillatory or other movements, of the floating body with respect to the surface of the water in a rotation of the rotor (22) of the generator (12), according to claim 1 of the main patent, characterized in that the floating body is formed by a sealed box (1) attached to the bottom of the water and enclosing a vertical inner tube (5) open at its lower part and which houses said pendulum (14) in the form of a tight piston freely movable in said tube, and that said mechanical means (17-21) consist of a pinion (21 ) connected to the rotor (22) d e the generator (12) mounted fixed inside the box (1) and meshing with a vertical rectilinear rack (15) rigidly fixed to the upper part of the piston (14) and kept coaxial with the tube (5) by means of guide (24,25) integral with the latter. 20) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu deux génératrices de courant (12) constituées par des alternateurs disposés symétriquement par rapport à l'axe du corps flottant, dans le logement étanche (t) solidaire du tube (5) et que le pignon (17) engrenant avec la crémaillère (15) est porté par un axe horizontal (18) portant des pignons latéraux d'extrémité (19) reliés par des courroies dentées (20) à des pignons respectifs (21) solidaires des rotors (22) des alternateurs (12). 20) Device according to claim 1, characterized in that there are provided two current generators (12) constituted by alternators arranged symmetrically with respect to the axis of the floating body, in the sealed housing (t) integral with the tube ( 5) and that the pinion (17) meshing with the rack (15) is carried by a horizontal axis (18) carrying lateral end pinions (19) connected by toothed belts (20) to respective pinions (21) integral with the rotors (22) of the alternators (12). 30) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'axe (18) portant le pignon (17) est maintenu avec possibilité de rotation dans des paliers étanches (23) montés dans la paroi dudit tube (5).  30) Device according to claim 2, characterized in that the axis (18) carrying the pinion (17) is maintained with the possibility of rotation in sealed bearings (23) mounted in the wall of said tube (5). 40) Dispositif selon les revendications 1 à 3 prises dans leur ensemble, caractérisé en ce que lesdits moyens (24,25) de guidage de la crémaillère (15) dans le tube (5) sont constitués par deux plateaux circulaires horizontaux superposés montés fixes dans le tube, qui constituent des butees de limitation de la course du piston (14) et de la crémaillère (15) et qui comportent chacun en leur centre, une ouverture (26,27) possédant des rebords verticaux formant des paliers glissants pour la crémaillère. 40) Device according to claims 1 to 3 taken as a whole, characterized in that said means (24,25) for guiding the rack (15) in the tube (5) consist of two superimposed horizontal circular plates mounted fixed in the tube, which constitute stops for limiting the stroke of the piston (14) and of the rack (15) and which each have at their center, an opening (26, 27) having vertical edges forming sliding bearings for the rack . 50) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la crémaillère (15) porte deux disques (28,29) qui sont reliés aux plateaux (24,25) par des amortisseurs hydrauliques de fin de course (30,31). 50) Device according to claim 4, characterized in that the rack (15) carries two discs (28,29) which are connected to the plates (24,25) by hydraulic end-of-travel dampers (30,31). 60) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu'il est prévu un conduit d'évent oblique (33) reliant l'espace du tube (5), situé au-dessous du plateau inférieur (25) de guidage de la crémaillère (15) et l'par libre à 'l'extérieur du caisson (1) du corps flottant. 60) Device according to any one of claims 2 to 5, characterized in that there is provided an oblique vent duct (33) connecting the space of the tube (5), located below the lower plate (25 ) guide the rack (15) and the free outside of the box (1) of the floating body. 7 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le tube central (5) du corps flottant se prolonge extérieurement dans l'eau à la partie inférieure du caisson étanche (1) et porte un lest ( & à son embouchure inférieure. 7) Device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the central tube (5) of the floating body extends outwardly into the water at the bottom of the sealed box (1) and carries a ballast (& at its lower mouth. 80) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le corps flottant est accroché au fond de l'eau au moyen de deux channes d'ancrage (9) raccordées aux coins inférieurs du caisson étanche (1).  80) Device according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the floating body is hooked to the bottom of the water by means of two anchoring channels (9) connected to the lower corners of the waterproof case (1) .
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