FR2935005A1

FR2935005A1 - Structure d'assise d'une turbomachine hydraulique

Info

Publication number: FR2935005A1
Application number: FR0855593A
Authority: FR
Inventors: Jean Luc Achard; Thomas Jaquier; Didier Imbault
Original assignee: Institut Polytechnique de Grenoble
Current assignee: Hydroquest Fr; Electricite de France SA
Priority date: 2008-08-14
Filing date: 2008-08-14
Publication date: 2010-02-19
Anticipated expiration: 2028-08-14
Also published as: FR2935005B1; WO2010018345A2; EP2321470A2; CA2734085A1; ZA201101365B; AP2011005605A0; WO2010018345A3; US8662792B2; US20110206467A1

Abstract

L'invention concerne une structure d'assise (10) d'une turbomachine hydraulique au sol (50). La structure d'assise comprend un radier (12). Un premier élément d'appui (20) est relié au radier et est en contact avec le sol. Au moins trois bras (26) sont reliés au radier par une liaison pivotante (28). Les bras sont adaptés à pivoter par rapport au radier entre une première position dans laquelle les bras sont rapprochés les uns des autres et une seconde position dans laquelle les bras s'étendent radialement depuis le radier (12). Un second élément d'appui (30) est relié à une extrémité de chaque bras et est en contact avec le sol. Un dispositif de positionnement (32) est adapté à modifier la distance entre l'extrémité d'au moins un bras et le second élément d'appui associé. La structure comprend, pour chaque bras, un dispositif de blocage (36) du bras dans la seconde position.

Description

B9030 1 STRUCTURE D'ASSISE D'UNE TURBOMACHINE HYDRAULIQUE

Domaine de l'invention La présente invention concerne une structure d'assise sur le fond marin ou sur le lit d'un cours d'eau, par exemple un fleuve ou une rivière, assurant le maintien d'une ou de plu- sieurs turbomachines hydrauliques, en particulier une turbo-machine hydraulique pour la fourniture d'électricité par récupération de l'énergie de courants marins ou fluviaux. Exposé de l'art antérieur Parmi les sources d'énergie naturelles non polluantes, une source d'énergie actuellement peu exploitée correspond aux courants d'eau naturellement présents sur la planète, par exemple les courants de pleine mer, les courants de marée, les courants de détroit et d'estuaire, les courants de fleuve ou de rivière, etc. En effet, si les installations hydroélectriques four- nissant de l'énergie électrique à partir de l'énergie potentielle contenue dans une retenue d'eau, par exemple les barrages installés sur des fleuves ou des rivières, sont largement répandues, les dispositifs fournissant de l'énergie électrique directement à partir de l'énergie cinétique de courants marins ou fluviaux sont généralement encore actuellement au stade de projets. Même si les sites qui pourraient être utilisés pour la fourniture d'énergie électrique à partir de courants marins ou B9030

2 fluviaux correspondent généralement à des courants à faibles vitesses, de 0,5 m/s à 6 m/s, la taille des sites et le grand nombre de sites potentiels rendent une telle source d'énergie particulièrement intéressante. En effet, de la rivière jusqu'au grand courant océanique, les surfaces exploitables traversées par un courant varient typiquement de 100 m2 à 100 km2, ce qui correspond, pour une vitesse de 2 m/s, à des puissances théoriquement récupérables respectivement de 400 kilowatts à 400 gigawatts.

Les dispositifs de récupération et de conversion de l'énergie cinétique d'un courant marin ou fluvial comprennent généralement une turbine comprenant un ensemble de pales adaptées à entraîner en rotation un arbre lorsqu'elles sont immergées dans le courant. Parmi les différents types de turbines, on distingue les turbines à flux axial pour lesquelles la direction du courant est parallèle à l'axe de rotation de la turbine et les turbines à flux transverse pour lesquelles la direction du courant est perpendiculaire à l'axe de rotation de la turbine. Un exemple de turbine hydraulique à flux transverse est décrit dans le brevet FR2865777 déposé au nom de la demanderesse. Une caractéristique générale du fonctionnement des turbomachines hydrauliques est la présence d'une force de traînée dans le sens du courant incident. La force de traînée tend à emporter la turbomachine hydraulique avec le courant et croît avec la puissance mécanique extraite. Il convient donc de mettre en place une structure d'assise de la turbomachine hydraulique sur le sol marin ou fluvial pour s'opposer à la force de traînée. Une communication de Peter Fraenkel intitulée "Tidal & Marine Current Energy" (Franco-British Marine Energies Seminar, Le Havre, 19-20 janvier 2006) décrit des exemples de structures d'assise de turbomachines hydrauliques. On peut regrouper les structures d'assise en cinq grandes classes possédant chacune de multiples variantes : (i) Les pieux : ce sont des éléments préfabriqués (en 35 acier ou en béton) qui peuvent être enfoncés dans le sol marin B9030

3 ou fluvial par battage ou être installés par forage. Ce type de structure d'assise est fiable (bonne résistance aux efforts d'arrachement) et durable. Il a en revanche plusieurs inconvénients. Les opérations de forage ou de battage nécessaires à l'installation du pieu sont techniquement difficiles et coûteuses, ce qui limite les profondeurs exploitables à 40 m, alors que de nombreux sites intéressants sont situés par des fonds plus importants. Ensuite le sol du site où la structure d'assise doit être installée doit posséder de bonnes caractéristiques géo- mécaniques notamment pour réaliser le forage. Enfin, ces structures d'assise nécessitent la présence de dispositifs de surveillance sous l'eau. (ii) Les ancres à succion : il s'agit d'ancres creuses ayant, par exemple, une forme de cylindre ou de trièdre. Elles sont enfoncées dans le sol par pompage de l'eau qui se trouve à l'intérieur. Ces ancres peuvent atteindre 10 à 25 m de hauteur et 3 à 7 m de diamètre. Le vide qui se forme à l'intérieur rend l'ancre difficile à arracher. Les équipements nécessaires pour l'installation d'une ancre à succion sont plus simples que ceux à prévoir pour un pieu puisque seule une pompe est requise pour faire le vide à l'intérieur de l'ancre. Ceci permet d'envisager la fixation de turbomachines hydrauliques à de très grandes profondeurs. Les ancres à succion restent toutefois délicates à installer puisqu'il faut assurer une orientation et une dépres- surisation convenables de l'ancre. De plus, les ancres à succion sont lourdes et encombrantes. Elles partagent donc avec les pieux un coût d'installation élevé (notamment en raison du transport sur site). En outre, comme pour les pieux, les ancres à succion exigent des sols particuliers (sables, argiles). (iii) Les fondations gravitaires : il s'agit de fixer la turbomachine hydraulique à un corps pesant, bloc ou plaque en béton armé par exemple, que l'on place au fond de l'eau. La turbomachine hydraulique fixée au corps pesant se trouve stabilisée par le poids et par le frottement exercé par le corps pesant sur le sol. C'est également le principe selon lequel B9030

4 opèrent les ancres à charge verticale ou ancres VLA (de l'anglais Vertical Load Anchor), semblables aux ancres de bateaux, qui pénètrent spontanément dans le sol de par leur poids. Le coût de fabrication d'un corps pesant est faible.

Toutefois, le transport du corps pesant sur le site d'installation est coûteux. En outre, l'installation du corps pesant exige un aménagement du sol marin ou fluvial du site d'installation, ce qui peut être difficile. De plus, de tels corps pesants reprennent mal les efforts horizontaux et sont en outre sujet à l'affouillement. Par ailleurs, les ancres VLA demandent des sols mous. (iv) Les structures flottantes : ces structures flottantes peuvent être émergées, comme les barges de forage de pétrole ou semi-immergées. Dans tous les cas, elles sont arrimées au fond de l'eau par des câbles reliés à des systèmes d'ancrage qui peuvent correspondre aux exemples de structures d'assise mentionnés précédemment. Le maintien de la structure flottante doit tenir compte des efforts dus aux vagues les plus dangereuses. En conséquence, la struc- ture flottante et les systèmes d'ancrage associés doivent être surdimensionnés par rapport au régime de fonctionnement nominal de la structure. Cette solution est donc onéreuse. En outre, l'utilisation de câbles et leur arrimage à la structure flottante sont sources d'usure et d'accidents en raison notamment des oscillations verticales de la structure flottante. De plus, les structures flottantes occultent la surface de la mer (gêne ou incompatibilité avec l'activité de pêche ou de transport maritime, pollution visuelle, etc .) . (v) Les radiers ancrés il s'agit d'une plaque comprenant une face supérieure et une face inférieure. Le radier est fixé à un système d'ancrage ou de fondation du côté de sa face inférieure. La turbomachine hydraulique est fixée à la face supérieure du radier. La turbomachine hydraulique n'est ainsi pas reliée directement au système d'ancrage ou de fondation. La B9030

présence du radier a plusieurs avantages. Tout d'abord, il facilite la conception du raccord de la turbomachine hydraulique au radier (encastrement, liaison pivot, etc.). De même, on dispose de plus de liberté sur le système d'ancrage ou de fondation. Au 5 lieu d'un système d'ancrage unique, par exemple tel que les structures d'assise décrites précédemment aux points (i), (ii) ou (iii), on peut multiplier les types de systèmes d'ancrage à la périphérie du radier tout en les choisissant plus petits. A titre d'exemple, un exemple de réalisation du brevet français FR2865777 décrit des turbomachines hydrauliques qui sont fixées à un radier commun, appelé faux plancher dans ce brevet, lui-même relié au sol par des câbles fixés à des plots d'ancrage. Dans le brevet GB2434413, une solution gravitaire est proposée dans lequel un système de ballasts permet de régler l'horizontalité du radier. Toutefois, bien que l'utilisation d'un radier permette d'utiliser des systèmes d'ancrage de dimensions réduites, les inconvénients propres à l'installation de chacun de ces systèmes d'ancrage demeurent. Résumé La présente invention vise une structure d'assise d'une turbomachine hydraulique comprenant un radier et qui peut s'adapter à un sol, marin ou fluvial, ayant des caractéristiques géomécaniques quelconques, par exemple des sables ou des argiles, y compris un sol n'ayant pas de bonnes caractéristiques géomécaniques, par exemple des fonds rocheux ou constitués de galets ou de pierres, ou un sol n'ayant pas de bonnes caractéristiques géométriques, par exemple un sol non plan, incliné par rapport à la gravité terrestre, ayant une surface irrégulière, etc.).

Selon un autre objet, le coût d'installation de la structure d'assise est inférieur ou comparable au coût de la turbomachine elle-même. Selon un autre objet, l'installation de la structure d'assise est techniquement simple, rapide, sans risque et ne B9030

6 nécessite pas de moyens techniques lourds ou la présence de plongeurs. Ainsi, pour atteindre tout ou partie de ces objets, ainsi que d'autres, un mode de réalisation de la présente inven- tion prévoit une structure d'assise d'au moins une turbomachine hydraulique sur un sol, comprenant : un radier comprenant des première et seconde faces opposées, la au moins une turbomachine étant destinée à être disposée du côté de la première face ; un premier élément d'appui relié à la seconde face en position centrale et destiné à être en contact avec le sol ; au moins trois bras, chaque bras comprenant des première et seconde extrémités opposées et étant relié à la première extrémité au radier par une liaison pivotante, les bras étant adaptés à pivoter par rapport au radier entre une première position dans laquelle les secondes extrémités sont rapprochées les unes des autres et une seconde position dans laquelle les bras s'étendent radialement depuis le radier ; pour chaque bras, un second élément d'appui relié à la seconde extrémité et destiné à être en contact avec le sol ; pour au moins un bras, un dispositif de positionnement adapté à modifier la distance entre la seconde extrémité et le second élément d'appui associé ; et pour chaque bras, un dispositif de blocage du bras 25 dans la seconde position. Selon un exemple de réalisation de l'invention, le dispositif de positionnement comprend un vérin double effet reliant la seconde extrémité du bras au second élément d'appui associé. 30 Selon un exemple de réalisation de l'invention, le vérin double effet est orienté perpendiculairement à l'axe du bras. Selon un exemple de réalisation de l'invention, la structure d'assise comprend un plateau comprenant des troisième 35 et quatrième faces opposées, la au moins une turbomachine étant B9030

7 destinée à être fixée à la troisième face, la quatrième face étant opposée à la première face du radier, le plateau étant adapté à pivoter par rapport au radier autour d'un axe perpendiculaire à la première face.

Selon un exemple de réalisation de l'invention, au moins un élément d'appui parmi le premier élément d'appui et les seconds éléments d'appui correspond à un corps mort ayant un poids supérieur à 500 kilogrammes ou à une ancre à succion. Selon un exemple de réalisation de l'invention, au moins un élément d'appui parmi le premier élément d'appui et les seconds éléments d'appui comprend une portion allongée et/ou pointue destinée à être en contact avec le sol. Selon un exemple de réalisation de l'invention, le dispositif de blocage comprend une portion déformable, un verrou et un élément d'arrêt reposant sur ladite portion déformable, le bras associé venant en appui contre l'élément d'arrêt et comprimant ladite portion déformable dans la seconde position, l'élément d'arrêt étant adapté à bloquer le verrou lorsque le bras n'est pas dans la seconde position et étant adapté à libérer le verrou lorsque le bras est dans la seconde position, le bras étant pris en sandwich entre le verrou et l'élément d'arrêt dans la seconde position. Selon un exemple de réalisation de l'invention, le premier élément d'appui est relié à la seconde face par une liaison à rotule. Selon un exemple de réalisation de l'invention, la structure d'assise comprend, pour chaque bras, un dispositif d'amortissement du pivotement du bras de la première position vers la seconde position.

Un exemple de réalisation de la présente invention prévoit également un procédé d'installation de la structure d'assise tel que défini précédemment. Le procédé comprend les étapes suivantes : amener la structure d'assise au niveau du sol, les 35 bras étant dans la première position ; B9030

8 faire pivoter les bras de la première à la seconde position ; amener les seconds éléments d'appui en contact avec le sol, le premier élément d'appui étant déjà en contact avec le sol ; et régler l'horizontalité du radier par l'intermédiaire des dispositifs de positionnement et d'un système de mesure de l'horizontalité du radier. Brève description des dessins Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres seront exposés en détail dans la description suivante d'exemples de réalisation particuliers faite à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : la figure 1 est une vue en perspective d'un exemple de réalisation d'une structure d'assise selon l'invention une fois installée sur un sol marin ou fluvial ; la figure 2 est une vue en perspective de la structure d'assise de la figure 1 avant une opération d'installation ; les figures 3A à 3C sont trois vues de profil schéma- tiques de la structure d'assise de la figure 1 à des étapes successives d'une opération d'installation ; les figures 4 et 5 sont des vues partielles et schéma-tiques illustrant deux exemples de réalisation de la liaison entre le radier et le corps mort central de la structure d'assise de la figure 1 ; les figures 6A à 6D sont des vues de dessus partielles et schématiques d'exemples de réalisation de structures d'assise munies d'un nombre croissant de bras ; les figures 7 et 8 sont respectivement une vue en 30 perspective et une coupe du dispositif de blocage d'un bras de la structure d'assise de la figure 1 ; les figures 9 et 10 sont respectivement une vue de profil et une coupe de la liaison entre l'un des bras et le corps pesant périphérique associé de la structure d'assise de la 35 figure 1 ; B9030

9 les figures 11A et 11B sont des vues de côté illustrant deux exemples de réalisation du corps pesant périphérique de la structure d'assise de la figure 1 ; la figure 12 est une vue de côté de détail du 5 dispositif d'amortissement de la structure d'assise de la figure 2 ; les figures 13 et 14 sont des coupes schématiques et partielles illustrant deux exemples de réalisation de la liaison entre le plateau de support d'une turbomachine hydraulique et le 10 radier de la structure d'assise de la figure 1 ; et la figure 15 est une vue de détail de la figure 2 illustrant le système de maintien des bras de la structure d'assise en position repliée. Description détaillée 15 Par souci de clarté, de mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références aux différentes figures et, de plus, seuls les éléments utiles à la compréhension de la présente invention seront décrits. Les figures 1 et 2 représentent un exemple de réali- 20 sation d'une structure d'assise 10 selon l'invention. En figure 1, la structure d'assise 10 est représentée dans une configuration d'utilisation dans laquelle elle est disposée au niveau d'un sol marin ou fluvial, non représenté aux figures 1 et 2. En figure 2, la structure d'assise 10 est représentée dans une 25 configuration de stockage au début d'une opération d'installation de la structure d'assise 10 sur le sol marin ou fluvial. La structure d'assise 10 comprend un radier 12 ayant des faces parallèles supérieure 14 et inférieure 16, la face inférieure 16 étant orientée du côté du sol. Le radier 12 peut 30 être réalisé en acier inoxydable ou en aluminium. Dans le pré-sent exemple de réalisation, le radier 12 comprend une plaque plane centrale rectangulaire 17 qui se prolonge aux quatre coins par des portions allongées 18 coplanaires avec la plaque centrale 17. A titre de variante, la plaque centrale 17 du 35 radier 12 peut avoir une forme circulaire. Un plateau 19 est B9030

10 relié à la face supérieure 14 du radier 12. Le plateau 19 recouvre, par exemple, sensiblement la totalité de la plaque 17. Le plateau 19 est destiné à recevoir une ou plusieurs turbo-machines hydrauliques, non représentées. On appelle axe prin- cipal du radier 12 l'axe 0 perpendiculaire aux faces 14 et 16 et passant par le centre de gravité du radier 12. Dans le présent exemple de réalisation, l'axe principal 0 correspond à un axe de symétrie du radier 12. A titre d'exemple, la plaque centrale 17, qui, de façon avantageuse, peut être renforcée par des nervures rayonnant sur la face inférieure 16, est inscrite dans un cercle de plusieurs mètres de diamètre, par exemple une dizaine de mètres de diamètre et a une épaisseur de plusieurs centimètres, par exemple une dizaine de centimètres. Un corps mort central 20, par exemple en béton ou en acier, est relié à la face inférieure 16 du radier 12. Le corps mort central 20 est destiné à être plaqué sur le sol marin ou fluvial et éventuellement à s'enfoncer partiellement dans le sol marin ou fluvial. Le corps mort central 20 possède une forme à symétrie de révolution dont les dimensions latérales sont inférieures à celles de la plaque centrale 17 du radier 12. A titre d'exemple, pour un radier 12 dont la plaque centrale 17 est inscrite dans un cercle d'une dizaine de mètres, la dimen- sion latérale du corps mort central 20 est inférieure à 2 ou 3 mètres. Le poids du corps mort central 20 dépend notamment du poids et des dimensions du ou des turbomachines hydrauliques destinées à être reliées au plateau 19. A titre d'exemple, le poids du corps mort central 20 peut être de l'ordre de plusieurs tonnes. De façon avantageuse, l'axe de révolution du corps mort central 20 est sensiblement perpendiculaire au sol. Dans le présent exemple de réalisation, le corps mort central 20 comprend une portion hémisphérique 22 qui se prolonge par une portion conique 24 dont la pointe est orientée vers le sol. Lorsque le sol est assimilable à une surface plane perpen- diculaire à la direction de la gravité terrestre, l'axe de révolution du corps mort central 20 coïncide avec l'axe prin- B9030

11 cipal du radier 12. A titre de variante, le corps mort central 20 peut avoir une forme sphérique, une forme de tétrapode ou peut être remplacé par une ancre à succion. La structure d'assise 10 comprend des bras 26 sur le pourtour du radier 12 qui, dans la configuration d'utilisation, s'étendent radialement par rapport au radier 12 dans le prolongement des portions allongées 18 du radier 12. Chaque bras 26 correspond, par exemple, à une poutre en acier inoxydable ou en aluminium et peut être, de façon avantageuse, renforcée par une structure en treillis. La longueur de chaque bras 26 peut varier entre la valeur d'une dimension caractéristique du radier 12, par exemple le rayon de la plaque centrale 17, et dix fois cette dimension. Chaque bras 26 est relié, à une extrémité, au radier 12 par l'intermédiaire d'une liaison à pivot 28 prévue sur la face supérieure 14 du radier 12 au niveau de l'une des portions allongées 18. La liaison à pivot 28 permet au bras 26 associé de pivoter dans un plan perpendiculaire à la face supérieure 14 du radier 12 et passant par l'axe principal du radier 12 entre une position repliée, représentée en figure 2, et une position déployée, représentée en figure 1. Chaque bras 26 est relié à un corps pesant périphérique 30 à son extrémité opposée au radier 12. Plus précisément, le corps pesant péri- phérique 30 est relié à l'extrémité libre du bras 26 associé par un dispositif de positionnement 32 et par un dispositif de renfort 34, comme cela sera décrit plus en détail par la suite. Chaque corps pesant périphérique 30 est, par exemple, en béton ou en acier et a une forme qui peut être sphérique. Le poids de chaque corps pesant périphérique 30 dépend notamment du nombre et de la longueur des bras 26, et des dimensions et du poids du ou des turbomachines hydrauliques destinées à être reliées au plateau 19. A titre d'exemple, chaque corps pesant périphérique 30 a un poids supérieur à 500 kilogrammes, de préférence de l'ordre d'une à deux tonnes. Le radier 12 comprend, pour chaque bras 26, un dispositif de blocage 36, disposé sur la face 14 du radier 12 au niveau de la portion allongée 18 associée au bras B9030

12 26. Le dispositif de blocage 36 est adapté à bloquer le bras 26 associé dans la position déployée représentée en figure 1. En outre, comme cela est visible en figure 2, un dispositif d'amortissement 38 relie chaque bras 26 au radier 12.

Les figures 3A à 3C sont des vues de profil partielles de la structure d'assise 10 des figures 1 et 2 à trois étapes successives d'une opération d'installation de la structure d'assise 10 sur un sol marin ou fluvial. Au début de l'installation, le radier 12 est maintenu dans une configuration sensiblement horizontale par un système de chaînes 40 et descendu jusqu'au sol marin ou fluvial. Pour une installation sur un sol marin, la structure d'assise 10 peut être transportée sur le site par bateau et être descendue sur le sol marin depuis le bateau. Pour une installation sur un sol fluvial, la structure d'assise 10 peut être également descendue sur le sol fluvial par une grue située sur la rive lorsque le site d'installation le permet. Lors du transport et de la descente de la structure d'assise 10 jusqu'au sol marin ou fluvial, les bras 26 sont en position repliée et les extrémités des bras 26, munies des corps pesants périphériques 30, sont réunies et maintenues "en bou- quet" comme cela est représentée en figure 2 et comme cela sera décrit plus en détail par la suite. Une fois que le corps mort central 20 s'approche ou atteint le sol, les bras 26 sont libérés (figure 3A). Sous l'effet des corps pesants périphé- riques 30, les bras 26 basculent et viennent se plaquer sur le sol en parcourant une trajectoire circulaire comme cela est illustré aux figures 3B et 3C. Lorsque les bras 26 en s'ouvrant arrivent en position déployée, c'est-à-dire dans une direction parallèle à la face 14 du radier 12, ils sont bloqués dans cette position de manière définitive par les dispositifs de blocage 36, non représentés aux figures 3A à 3C. Les bras 26 s'étendent alors radialement sur le pourtour du radier 12 selon une direc- tion générale sensiblement parallèle à la face 14 du radier 12.

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13 Les chaînes 40 peuvent être retirées avant ou après le basculement des bras 26. L'installation de la structure d'assise 10 sur le sol se poursuit alors par le réglage des positions des corps pesants périphériques 30 par l'intermédiaire des dispositifs de positionnement 32. En effet, chaque dispositif de positionnement 32 permet de modifier la distance entre l'extrémité libre du bras 26 et le corps pesant périphérique associé 30. L'actionnement du dispositif de positionnement 32 permet donc de positionner l'extrémité du bras 26 à la hauteur voulue lorsque le corps pesant périphérique 30 associé repose sur le sol. En modifiant la hauteur des extrémités de chacun des bras 26 de la structure d'assise 10, il est possible de régler l'orientation du radier 12 par rapport à la gravité terrestre, et donc par rapport à l'écoulement. Lorsque la structure d'assise 10 est placée sur un sol irrégulier, accidenté, non horizontal, etc., les dispositifs de positionnement 32 permettent d'assurer l'horizontalité du radier 12 et donc le bon positionnement de la turbomachine hydraulique qui sera montée sur le plateau 19. Au début de l'installation de la structure d'assise 10, les dispositifs de positionnement 32 sont réglés de sorte que chaque poids mort périphérique 30 est à une distance du radier 12, mesurée selon l'axe principal 0, inférieure à la distance séparant le poids mort central 20 du radier 12. Une fois que les corps pesants périphériques 30 sont plaqués au sol et que l'orientation du radier 12 est ajustée, au moins une turbomachine hydraulique peut être reliée au plateau 19. Après le montage de la turbo-machine hydraulique, un nouveau réglage de l'orientation du radier 12 peut être nécessaire. En outre, l'orientation du radier 12 peut être régulièrement mesurée et ajustée si nécessaire au cours du fonctionnement de la turbomachine hydraulique. Lors du fonctionnement de la turbomachine hydraulique, les efforts exercés par les dispositifs de blocage 36 qui empêchent le pivotement des bras 26 s'opposent aux efforts de basculement engendrés par les forces de traînée s'exerçant sur la turbomachine.

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14 Lors de l'installation de la structure d'assise 10, un système de mesure de l'horizontalité du radier 12 peut être prévu. Un tel système consiste, par exemple, à placer un ou plusieurs inclinomètres sur l'une des faces 14 ou 16 du radier 12. Il s'agit, par exemple, d'inclinomètres commercialisés par les sociétés Geomecanics et Sensorex. Ce système permet d'éviter de réaliser un contrôle visuel, depuis la surface ou par un plongeur, de l'installation de la structure d'assise 10. L'installation de la structure d'assise 10 peut ainsi facilement être réalisée à des profondeurs importantes. Ces inclinomètres peu-vent transmettre des signaux à la surface par le biais de câbles électriques ou d'un émetteur radio. Ces signaux peuvent alors être utilisés pour la commande des dispositifs de positionnement 32. A titre de variante, un système d'orientation autonome peut être placé sur le radier 12 de façon à traiter automatiquement les signaux fournis par les inclinomètres et à actionner les dispositifs de positionnement 32 en fonction de ces signaux. Le système d'orientation autonome permet ainsi de régler automatiquement l'horizontalité du radier 12, sans intervention extérieure. Le fait que les bras 26 soient reliés de façon pivo- tante au radier 12 permet de maintenir, avant l'installation, les bras 26 dans une position repliée, dans laquelle les extré- mités libres des bras 26 sont rassemblées en bouquet. En outre, lorsque les bras 26 sont en position repliée, chaque dispositif de positionnement 32 est dans la configuration pour laquelle le corps mort périphérique 30 est au plus près de l'extrémité du bras 26 associé. Cela réduit l'encombrement total de la struc- ture d'assise 10 lors de son transport 10, par exemple par bateau, et lors de sa descente sur le site de pose. Une fois que les bras 26 sont déployés, les corps morts périphériques 30 sont répartis autour du radier 12 et éloignés du radier 12 de la distance des bras 26. Ceci permet d'obtenir des efforts impor- tants qui s'opposent efficacement aux efforts qui tendent à faire basculer la turbomachine hydraulique tout en réduisant le B9030

15 poids des corps morts périphériques 30. On obtient ainsi une structure d'assise 10 ayant un poids réduit, ce qui en diminue le coût de transport et d'installation. Les figures 4 et 5 sont des sections schématiques représentant seulement le radier 12 et le corps mort central 20 de deux exemples de structures d'assise 10. La portion conique 24 du corps mort central 20 peut avoir une forme allongée pour faciliter une éventuelle pénétration dans le sol 50 lors de l'installation de la structure d'assise 10. En figure 4, le corps mort central 20 est relié au radier 12 par une liaison rigide 52. Une telle liaison rigide 52 est adaptée dans le cas où le corps mort central 20 ne pénètre pas ou peu dans le sol 50, celui-ci étant par exemple trop rigide, ou dans le cas où l'axe de révolution du corps mort central 20, lorsqu'il pénètre dans le sol 50, reste aligné avec la direction de la gravité. En figure 5, le corps mort central 20 est relié au radier 12 par une liaison à rotule 54 afin de permettre le réglage de l'horizontalité du radier 12 indépendamment de l'orientation du corps mort central 20. Ceci est avantageux dans le cas où le corps mort central 20 s'immobilise par rapport au sol 50 suivant une direction ne correspondant pas à la direction de la gravité. La liaison à rotule 54 correspond, par exemple, à la rotule commercialisée sous l'appellation Eternum par la société Eternum France. Une telle liaison à rotule 54 possède un corps en acier inoxydable et une entretoise en composite, ce qui lui permet de fonctionner dans l'eau (douce ou salée) sans besoin d'étanchéité. Les figures 6A à 6D représentent des exemples de structure d'assise 10A, 10B, 10C et 10D qui diffèrent les unes des autres par le nombre de bras 26. Dans ces exemples de réalisation, la plaque centrale 17 du radier 12 a une forme circulaire. La structure d'assise 10A représentée en figure 6A comprend trois bras 26 qui s'étendent radialement depuis le radier 12, chaque bras 26 étant, par exemple, décalé angulai- rement de 120 degrés par rapport aux autres bras. La structure B9030

16 d'assise 10A est plutôt adaptée au courant à un seul sens, par exemple au courant d'un cours d'eau, deux des bras 26 étant avantageusement placés en amont du radier 12 de façon symétrique. La structure d'assise 10B représentée en figure 6B comprend quatre bras 26. De façon avantageuse, la structure d'assise 10B comprend au moins un plan de symétrie perpendiculaire aux faces 14, 16 du radier 12. Chaque bras 26 est, par exemple, décalé angulairement de 90° par rapport aux bras adjacents. La structure d'assise 10B est compatible avec le courant de marée monodirectionnel à deux sens. Dans ce cas, le plan de symétrie de la structure d'assise 10B est avantageusement disposé de façon sensiblement parallèle à la direction du courant. Les structures d'assise 10C et 10D représentées respectivement aux figures 6C et 6D comprennent respectivement cinq et six bras 26.

Un nombre de bras supérieur ou égal à 5 permet de s'affranchir des contraintes d'orientation de la structure d'assise et permet donc de placer la structure d'assise avec un positionnement angulaire aléatoire par rapport au courant. La figure 7 est une vue en perspective du dispositif de blocage 36 et la figure 8 est une coupe du dispositif de la figure 7 selon un plan médian du dispositif 36 perpendiculaire à la face 14 du radier 12. Le dispositif de blocage 36 est, dans le présent exemple de réalisation, un système de "verrou à ressort". Il comprend une embase 55, montée sur la face supé- rieure 14 du radier 12, de laquelle se projettent deux blocs 56, 58 séparés par une ouverture 60. La partie de l'embase 55 qui forme le fond de l'ouverture 60 est recouverte d'une couche 62 d'un matériau souple. Il s'agit, par exemple, d'une mousse, d'un caoutchouc, d'un polymère souple, etc., par exemple d'un caoutchouc synthétique à base de polychloroprène, par exemple, le produit commercialisé par la société Dupont Chemicals sous l'appellation Néoprène. Une plaque en "U" 64 comprenant une base 65 et des parois latérales 66 est disposée dans l'ouverture 60, la base 65 reposant sur la couche 62 du matériau souple.

L'écartement entre les parois latérales 66 est légèrement supé- B9030

17 rieur à la largeur d'un bras 26. La plaque 64 est susceptible de coulisser dans l'ouverture 60. Un orifice cylindrique 67 est prévu dans le bloc 56 et débouche sur l'ouverture 60. Un orifice cylindrique 68 est prévu dans le bloc 58 et débouche sur l'ouverture 60. L'orifice 68 est disposé de façon coaxiale à l'orifice 67. Un axe cylindrique 70 est disposé dans l'orifice 67. Un ressort 72 est interposé entre l'axe cylindrique 70 et le fond de l'orifice 67. En l'absence d'efforts extérieurs appliqués sur la plaque 64, celle-ci est surélevée par la couche 62 du matériau souple de sorte que l'une des plaques latérales 66 obture au moins partiellement l'orifice 67. L'axe cylindrique 70 est alors maintenu dans l'orifice 67 entre la plaque latérale 66 et le ressort 72 qu'il comprime. Le dispositif de blocage 36 est disposé sur la trajec- toire du bras 26 associé et est décalé vers l'extérieur par rapport à l'articulation 28 du bras 26 de telle sorte que lorsque l'axe du bras 26 se trouve parallèle à la face supérieure 14 du radier 12, le bras 26 appuie sur la base 65 de la plaque 64. Le poids du bras 26 comprime la couche 62 du matériau souple et fait descendre de quelques centimètres la plaque 64. Le déplacement de la plaque 64 permet de libérer l'axe cylindrique 70 jusqu'alors bloqué par la plaque 64. Sous la poussée du ressort 72, l'axe cylindrique 70 se translate axialement jusqu'à pénétrer dans l'orifice 68. Le bras 26 se trouve ainsi bloqué entre le radier 12 et l'axe cylindrique 70. Les figures 9 et 10 sont respectivement une vue de côté et une coupe latérale de l'extrémité libre d'un bras 26. Le corps pesant périphérique 30 est relié à l'extrémité du bras 26 par le dispositif de positionnement 32 et le dispositif de renfort 34 associés. Le dispositif de positionnement 32 correspond, par exemple, à un vérin double effet comprenant une tige 72 fixée à un piston 73 adapté à coulisser dans un tube cylindrique 74. La tige 72 est fixée à l'extrémité libre du bras 26 et le tube cylindrique 74 est fixé au corps pesant 30. A titre d'exemple, l'axe du vérin 32 est orienté perpendiculairement à B9030

18 l'axe du bras 26. Le vérin 32 peut correspondre à un vérin double effet électrique, pneumatique ou hydraulique. La longueur maximale que le vérin 32 peut atteindre est définie en fonction du relief du site. Chaque vérin double effet 32 peut être actionné par un système d'actionnement non représenté. A titre d'exemple, les vérins 32 peuvent être actionnés depuis la sur-face grâce à des câbles électriques ou à des conduites qui vont des vérins 32 à la surface, ou alors directement depuis une source d'énergie présente au niveau de la structure d'assise 10.

Lorsqu'il n'est pas actionné, le vérin 32 est immobilisé dans les deux sens de déplacement de la tige 72 par un système mécanique ne demandant pas d'énergie. Il s'agit par exemple d'un système de blocage commercialisé par la société Sitema sous l'appellation Serra.

Le dispositif de renfort 34 correspond, par exemple, à un vérin incliné approximativement à 45 degrés par rapport à l'axe du bras 26. Il comprend une tige 76 adaptée à coulisser dans un tube cylindrique 78. La tige 76 est reliée au bras 26 par une liaison à pivot ou à rotule 80 et le corps cylindrique 78 est relié au corps pesant 30 par une liaison à pivot ou à rotule 82. Le vérin 34 permet de renforcer la zone d'extrémité du bras 26. Ceci permet de diminuer la section de la poutre constituant le bras 26. Le vérin 34 peut ne pas être un vérin asservi. Il est alors laissé libre en translation lors du réglage de l'écartement entre l'extrémité du bras 26 et le corps mort périphérique 30 associé par la commande du vérin double effet 32. Le vérin 34 est ensuite bloqué, par exemple à l'aide d'un dispositif de type Serra. Les figures 11A et 11B illustrent, de façon schéma- tique, des exemples de réalisation du corps pesant périphérique 30. Les dispositifs de renfort 34 ne sont pas représentés sur ces figures. En figure 11A, le corps pesant périphérique 30 comprend une portion hémisphérique 83 qui se prolonge par une portion conique 84 dont la pointe est orientée vers le sol. Ceci permet une éventuelle pénétration partielle du corps pesant B9030

19 périphérique 30 dans le sol marin ou fluvial lors du réglage de la position du corps pesant périphérique 30 par le dispositif de positionnement 32 associé. En figure 11B, le corps pesant périphérique 30 a la forme d'un tétrapode. De façon générale, la forme de chaque corps pesant périphérique 30 et l'état de surface de ce corps permet d'augmenter, pour un poids total donné les frottements avec le sol de façon à s'opposer plus efficacement aux efforts de traînée dans le sens de l'écoulement. La surface du corps pesant périphérique 30 peut être rugueuse, ou couverte d'aspérités ou encore munie d'une ou de plusieurs protubérances dont la dimension caractéristique peut être comparable à la dimension du corps lui-même comme la forme de tétrapode de la figure 11B. Ces caractéristiques s'appliquent également au corps pesant central 20.

Selon un autre exemple de réalisation, les corps pesants périphériques 30 ou au moins certains d'entre eux sont remplacés par des ancres à succion de façon à réduire le poids de la structure d'assise 10. La figure 12 représente plus en détail le dispositif d'amortissement 38. Il peut s'agir d'un dispositif télescopique relié par une liaison à pivot ou à rotule 86 au radier 12 et par une autre liaison à pivot ou à rotule 88 au bras 26 associé. Il peut s'agir d'un dispositif reposant sur les pertes de charge d'un fluide circulant dans une enceinte close. Les dispositifs d'amortissement 38 permettent d'éviter que des chocs trop importants ne surviennent lorsque les bras 26 basculent et viennent au contact de la plaque 64 du dispositif de blocage 36 reposant sur le radier 12. La courbe C représente la trajectoire suivie par la liaison pivotante 88 lors du basculement du bras 26.

Les figures 13 et 14 illustrent, de façon schématique, deux exemples de liaison entre le plateau 19 et le radier 12. Le plateau 19 de support de la turbomachine comporte des pièces mâles ou femelles, non représentées, permettant la fixation d'une ou de plusieurs turbomachines par emboîtement. Comme cela est représenté en figure 13, le plateau 19 peut être solidaire B9030

20 du radier 12. Dans ce cas, le plateau 19 et le radier 12 peuvent correspondre à une même pièce. Le plateau 19 de la figure 13 est adapté au cas où la turbomachine à installer ne comprend pas de moyens qui facilitent son orientation selon la direction du courant ou est insensible à l'orientation du courant. Comme cela est représenté en figure 14, le plateau 19 peut être relié au radier 12 par l'intermédiaire d'une liaison 89 qui permet, par exemple, une rotation du plateau 19 autour de l'axe central du radier 12. La liaison 89 est, par exemple, assurée par une rotule Eternum 90 reliant le plateau 19 au radier 12, située sous le radier 12 au-dessus de la rotule 54 du corps mort central 20, et par un élément de liaison plan 92 entre la face inférieure 94 du plateau 19 et la face supérieure 14 du radier 12. Le plateau 19 de la figure 14 permet à la turbomachine hydraulique montée sur le plateau 19 de s'orienter librement par rapport au courant. Ceci est avantageux dans le cas où la turbo-machine comprend des moyens qui facilitent son orientation selon la direction du courant. La figure 15 est une vue de détail de la figure 2 et représente les extrémités libres des bras 26 de la structure d'assise 10 dans une configuration repliée au début d'une opéra- tion d'installation de la structure d'assise 10 sur un sol marin ou fluvial. Les dispositifs de renfort 34 ne sont pas repré- sentés en figure 15. Un cerceau élastique 96 entoure les extré- mités libres des bras 26. Le cerceau 96 comprend deux portions en demi-cylindre 97, 98 reliées à une extrémité par une liaison déformable 99. Les portions en demi-cylindre 97, 98 sont attachées l'une à l'autre à l'extrémité opposée par une goupille 100. La position repliée des bras 26 correspond à une position d'équi- libre stable. Toutefois, lors du transport de la structure d'assise 10 et lors de la descente de la structure d'assise 10 jusqu'au site de pose, des perturbations telles que des varia- tions de courant, des chocs divers, etc., pourraient entraîner le déploiement accidentel des bras 26. Le cerceau 96 est prévu à titre de sécurité et assure le maintien de bras 26 en position B9030

21 repliée. Pour la descente de la structure d'assise 10 sur le site de pose, un ballon gonflable 101 est disposé entre les bras 26 sous le cerceau 96 dans un état partiellement gonflé. Une conduite 102 d'apport de gaz est reliée au ballon 101. Lorsque le corps mort central 20 de la structure d'assise 10 s'approche ou atteint le sol marin ou fluvial, la goupille 100 est retirée par l'intermédiaire d'un câble 104 et le ballon 101 est gonflé par l'intermédiaire de la conduite 102. Le ballon 101 exerce une poussée sur les bras 26, notamment en raison de la poussée d'Archimède. Ceci conduit à un écartement des bras 26 qui ne sont plus maintenus par le cerceau 96 jusqu'à une position de déséquilibre à laquelle les corps morts périphériques 30 entraînent le basculement des bras 26. Le ballon 101 est alors libéré et peut être récupéré. A titre de variante, le ballon gonflable 101 peut être remplacé par un ballon rigide, l'écartement des bras 26 étant obtenu en exerçant une traction vers le haut sur le ballon rigide, par exemple par l'intermédiaire d'un câble. Des modes de réalisation particuliers de la présente invention ont été décrits. Diverses variantes et modifications apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, bien que dans les exemples de réalisation décrits précédemment, chaque bras 26 est constitué par une poutre "monobloc" articulée par rapport au radier 12, il est clair que le bras pourrait avoir une structure différente. Par exemple, chaque bras peut avoir une structure télescopique tout en étant articulé sur le radier 12. Chaque bras est alors dans une configuration où il est replié et où sa longueur est minimale pour le transport de la structure d'assise et la descente de la structure d'assise jusqu'au site d'installation et est amené à une configuration où sa longueur est maximale lors de l'installation de la structure d'assise juste avant le basculement du bras. Ceci permet de réduire encore davantage l'encombrement de la structure d'assise pendant son transport.

Claims

REVENDICATIONS1. Structure d'assise (10) d'au moins une turbomachine hydraulique sur un sol (50), comprenant : un radier (12) comprenant des première et seconde faces opposées (14, 16), la au moins une turbomachine étant destinée à être disposée du côté de la première face (14) ; un premier élément d'appui (20) relié à la seconde face (16) en position centrale et destiné à être en contact avec le sol ; au moins trois bras (26), chaque bras comprenant des première et seconde extrémités opposées et étant relié à la première extrémité au radier par une liaison pivotante (28), les bras étant adaptés à pivoter par rapport au radier entre une première position dans laquelle les secondes extrémités sont rapprochées les unes des autres et une seconde position dans laquelle les bras s'étendent radialement depuis le radier (12) ; pour chaque bras, un second élément d'appui (30) relié à la seconde extrémité et destiné à être en contact avec le sol ; pour au moins un bras, un dispositif de positionnement 20 (32) adapté à modifier la distance entre la seconde extrémité et le second élément d'appui associé ; et pour chaque bras, un dispositif de blocage (36) du bras dans la seconde position.
2. Structure d'assise selon la revendication 1, dans 25 laquelle le dispositif de positionnement (32) comprend un vérin double effet reliant la seconde extrémité du bras (26) au second élément d'appui (30) associé.
3. Structure d'assise selon la revendication 2, dans laquelle le vérin double effet (32) est orienté perpendiculai-30 rement à l'axe du bras (26).
4. Structure d'assise selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant un plateau (19) comprenant des troisième et quatrième faces (94) opposées, la au moins une turbomachine étant destinée à être fixée à la troisième face, laB9030 23 quatrième face étant en vis-à-vis de la première face (14) du radier (12), le plateau étant adapté à pivoter par rapport au radier autour d'un axe perpendiculaire (0) à la première face.
5. Structure d'assise selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle au moins un élément d'appui parmi le premier élément d'appui (20) et les seconds éléments d'appui (30) correspond à un corps mort ayant un poids supérieur à 500 kilogrammes ou à une ancre à succion.
6. Structure d'assise selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle au moins un élément d'appui parmi le premier élément d'appui (20) et les seconds éléments d'appui (30) comprend une portion allongée et/ou pointue destinée à être en contact avec le sol (50).
7. Structure d'assise selon l'une quelconque des 15 revendications 1 à 6, dans laquelle le dispositif de blocage (36) comprend : une portion déformable (62) ; un verrou (70) ; et un élément d'arrêt (64) reposant sur ladite portion 20 déformable, le bras (26) associé venant en appui contre l'élément d'arrêt et comprimant ladite portion déformable dans la seconde position, l'élément d'arrêt étant adapté à bloquer le verrou lorsque le bras (26) n'est pas dans la seconde position et étant adapté à libérer le verrou lorsque le bras est dans la 25 seconde position, le bras étant pris en sandwich entre le verrou et l'élément d'arrêt dans la seconde position.
8. Structure d'assise selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle le premier élément d'appui (20) est relié à la seconde face (16) par une liaison à 30 rotule (54).
9. Structure d'assise selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant, pour chaque bras (26), un dispositif d'amortissement (38) du pivotement du bras de la première position vers la seconde position.B9030 24
10. Procédé d'installation de la structure d'assise (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, comprenant les étapes suivantes : amener la structure d'assise au niveau du sol (50), 5 les bras (26) étant dans la première position ; faire pivoter les bras (26) de la première à la seconde position ; amener les seconds éléments d'appui (30) en contact avec le sol, le premier élément d'appui (20) étant déjà en 10 contact avec le sol ; et régler l'horizontalité du radier (12) par l'intermédiaire des dispositifs de positionnement (32) et d'un système de mesure de l'horizontalité du radier.