FR2985548A1 - Dispositif de conversion en energie du mouvement de la houle - Google Patents

Abstract

L'invention a pour objet un dispositif de conversion en énergie du mouvement de la houle, comportant au moins un bras (1) portant un flotteur et oscillant autour d'un axe horizontal (20) sous l'effet du mouvement de la houle, et un mécanisme inverseur (3) comprenant une roue dentée principale (4) d'entraînement en rotation d'un arbre de sortie, sur laquelle engrènent, en deux zones diamétralement opposées, une paire de deux pignons coniques (5,5') pouvant être solidarisés en rotation, respectivement en deux sens opposés, avec ledit bras (1), Conformément à l'invention, le dispositif comprend au moins trois bras (1) portant chacun un flotteur et s'étendant radialement suivant au moins trois directions (10) réparties en étoile autour d'un axe central vertical (30) du support (M), lesdits bras (1) étant montés oscillants, respectivement, autour d'axes d'articulation concourants (20) passant par ledit axe central (30), et le mécanisme inverseur (3) comprend une roue principale unique (4) d'entraînement en rotation de l'arbre de sortie et, pour chacun des bras (1), une paire de deux pignons coniques opposés (5,5') solidarisés en rotation, chacun dans un sens, avec ledit bras (1). Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à la récupération de l'énergie de la houle pour la production d'électricité, le pompage de fluides ou à la compression de gaz.

Description

Dispositif de conversion en énergie du mouvement de la houle L'invention a pour objet un dispositif de conversion en énergie d'un mouvement ondulatoire d'une surface liquide, plus spécialement du mouvement de la houle ou des vagues, en milieu marin. La houle est un mouvement ondulatoire de la mer résultant de l'action du vent soufflant pendant une assez longue période dans la même direction. Sur un océan, la houle peut avoir une longueur d'onde d'une centaine de mètres ou plus et une hauteur, entre une crête et un creux, de plusieurs mètres. Il s'ajoute, cependant, à ce mouvement de grande amplitude, des vagues de hauteur variable, dues au vent local, et auxquelles on applique également le terme de houle.

Même dans le cas d'une hauteur moyenne, par exemple de l'ordre de 1 mètre, entre une crête et un creux, ce mouvement ondulatoire d'une surface liquide représente une énergie potentielle et cinétique importante. Depuis longtemps, on a cherché un moyen de rendre utilisable cette énergie de la houle qui présente l'avantage d'être gratuite, indéfiniment renouvelable et relativement régulière.

Du fait que, par nature, le mouvement de la houle est alternatif, on a d'abord cher- ché à faire fonctionner des pompes ou des compresseurs pour récupérer une énergie hydraulique ou pneumatique. Dès 1911, par exemple, le document US-988,508 décrivait une installation montée sur une sorte d'estacade et comportant une série de volets tournant chacun, alternative- ment, autour d'un axe vertical, de façon à actionner un piston se déplaçant à l'intérieur d'un cylindre fixe et formant ainsi une pompe ou un compresseur. De même, le document FR-A-547 765 publié en 1924, décrit un compresseur comportant un piston immobilisé dans le sens vertical, par rapport au sol, et coulissant à l'intérieur d'un cylindre monté par exemple, sur un ponton ou un bateau, de façon à oscil- ler verticalement sous l'effet des mouvements ondulatoires de la surface liquide. Plus récemment, dans un dispositif appelé « Canard de Salter » et décrit, par exemple, dans le document US-A-3 928 967, le moyen de récupération de l'énergie de la houle comprend une série d'organes mobiles montés rotatifs autour d'un axe et comportant chacun une partie en pointe, soumise au mouvement de l'eau et transformant celui-ci en une rotation alternative d'une pièce formant rotor et munie d'ailettes, qui tourne dans un stator, afin de fonctionner comme une pompe alternative dont l'énergie peut ensuite être convertie en une énergie utilisable. Un tel système hydraulique, bien adapté aux fortes puissances, est cependant complexe et onéreux car il nécessite des systèmes de contrôle de pression et des accu- mulateurs qui en augmentent le coût et diminuent les rendements.

On a donc cherché à supprimer l'étage de transmission hydraulique afin d'obtenir directement une énergie électrique Par exemple, dans une disposition assez récente, décrite dans le document US-A- 4 599 858, le moyen de récupération de l'énergie est un flotteur ayant une certaine masse et fixé à l'extrémité d'une tige montée coulissante sur une estacade fixe et se déplaçant verticalement sous l'effet de la houle, vers le haut par poussée d'Archimède et vers le bas par gravité. Cette tige verticale porte une crémaillère qui engrène sur une roue dentée calée sur un arbre de commande d'un organe de production d'énergie. Un frein, commandé par des moyens de détection de la fréquence des vagues, permet de retenir le flotteur, alternativement, en position haute et en position basse, afin d'augmenter l'effet d'énergie c:,--"?tique. Le guidage vertical de cette crémaillère est assez difficile à réaliser et entraîne une perte de rendement. De plus, l'arbre de commande tourne alternativement dans un sens puis dans l'autre et il doit donc entraîner une génératrice à courant continu et non pas un alternateur. Pour éviter de tels inconvénients, l'inventeur a donc eu l'idée de reprendre une disposition plus ancienne, décrite, par exemple, dans le document US-A-1,385,083, et dans laquelle un mécanisme inverseur permet d'entraîner un arbre de sortie dans un seul sens de rotation.

Ce système comprend, en effet, deux bras s'étendant en des directions opposées de part et d'autre d'un axe d'articulation horizontal et portant chacun un flotteur, de façon à osciller alternativement vers le haut et vers le bas sous l'effet du mouvement, respectivement ascendant et descendant de la surface liquide. Ce mouvement alternatif d'oscillation est transformé en un couple d'entraînement en rotation d'un arbre de sortie, par un mécanisme inverseur comprenant une roue dentée de commande de la rotation d'un arbre de sortie, ayant une denture conique sur laquelle engrènent, en deux zones diamétralement opposées, deux pignons coniques se faisant face, qui, au moyen de dispositifs à cliquet, peuvent être solidarisés en rotation, chacun dans un sens, avec les deux bras, afin de commander la rotation dans un seul sens de la roue dentée et, par consé- quent, de l'arbre de sortie, sous l'effet des mouvements d'oscillation des deux bras. De même, le document FR-A- 2 428 153 décrit une disposition analogue utilisant un seul bras portant un flotteur, dont les mouvements d'oscillation commandent la rotation de deux pignons, chacun dans un sens, au moyen de dispositifs à cliquets. Ces deux pignons sont montés, respectivement, sur un arbre central et un arbre tubulaire qui sont enfilés l'un dans l'autre et actionnent chacun l'un de deux pignons coniques d'un méca- nisme inverseur qui, dans ce cas, est placé à côté du bras de support du flotteur.

Ces dispositions anciennes, assez simples et relativement économiques, permettent, grâce à l'inverseur, de commander la rotation dans un seul sens de l'arbre de sortie, par exemple pour l'entraînement d'un alternateur. Cependant, de tels systèmes n'ont pas fait l'objet d'une mise en oeuvre industrielle, sans doute en raison d'un rendement trop faible pour la conversion de l'énergie potentielle de la houle en une énergie utilisable. En effet, comme le flotteur est fixé à l'extrémité d'un bras articulé, l'énergie récupérée est fonction de l'amplitude des mouvements d'oscillation qui dépendent, eux-mêmes, de la hauteur des vagues. Pour bénéficier d'une amplitude maximale, il faut donc que le bras oscillant soit orienté perpendiculairement à la crête des vagues pour bénéficier de leur hauteur maximale. Mais le sens de déplacement des vagues dépend de nombreux facteurs, en particulier, de la direction des vents et des courants et, même, du profil de la côte. A moins de réaliser un dispositif d'orientation réglable, comme pour un éolienne, ce qui serait trop complexe et onéreux, on ne peut donc régler l'orientation des bras qu'en fonction d'une direction dominante sur le site, ce qui diminue et peut, même, annuler le rendement de conversion de l'énergie des vagues lorsque celles-ci viennent d'une autre direction. L'invention a pour objet de remédier à de tels inconvénients grâce à un nouveau dispositif de conversion qui, tout en restant très simple et peu onéreux, permet de récupérer l'énergie du mouvement ondulatoire de la houle ou des vagues avec un bon rende- ment, quelle que soit la direction de déplacement des vagues. L'invention concerne donc, d'une façon générale un dispositif de conversion en énergie d'un mouvement ondulatoire d'une surface liquide, comprenant au moins un bras portant un flotteur à une extrémité et monté oscillant, à son extrémité opposée, sur un arbre d'oscillation centré sur un axe d'articulation sensiblement horizontal et porté par un support fixe, ledit bras étant animé d'un mouvement d'oscillation autour dudit axe d'articulation, alternativement vers le haut et vers le bas sous l'effet du mouvement, respectivement ascendant et descendant, de la surface liquide, et des moyens de transformation de ce mouvement alternatif d'oscillation en un couple d'entraînement en rotation, autour de son axe, d'un arbre de sortie, lesdits moyens de transformation comportant un mécanisme inverseur comprenant une roue dentée principale d'entraînement en rotation de l'arbre de sortie, montée rotative autour d'un axe et ayant une denture conique sur laquelle engrènent, en deux zones diamétralement opposées, une paire de deux pignons coniques centrés sur un même axe orthogonal à l'axe de la roue dentée, et des moyens de solidarisation en rotation dudit bras, respectivement, avec un premier des deux pi- gnons coniques dans un premier sens de rotation et avec le second pignon conique dans le sens opposé, les deux pignons coniques étant ainsi entraînés en rotation, chacun dans un sens, par le mouvement d'oscillation du bras, de façon à commander la rotation dans un seul sens de la roue dentée principale et de l'arbre de sortie. Conformément à l'invention, ce dispositif comprend au moins trois bras portant chacun un flotteur et s'étendant radialement suivant au moins trois directions réparties en étoile autour d'un axe central vertical du support, lesdits bras étant montés oscillants, res- pectivement, autour d'axes d'articulation concourants passant par ledit axe central, et le mécanisme inverseur comprend une roue principale unique d'entraînement en rotation de l'arbre de sortie et, pour chacun des bras, une paire de deux pignons coniques opposés solidarisés en rotation, chacun dans un sens, avec ledit bras, lesdites paires de pignons se chevauchant de façon que leurs axes de rotation soient disposés en étoile autour de l'axe de la -Je dentée et que tous les pignons soient régulièrement répartis le long de sa denture conique. Dans un mode de réalisation préférentiel, le mécanisme inverseur est logé dans un boîtier creux fixé sur le support, de façon que la roue dentée principale d'entraînement de l'arbre de sortie soit montée rotative autour de l'axe central vertical dudit support, et l'extrémité d'articulation de chacun des bras portant les flotteurs forme une fourche avec deux branches s'étendant de part et d'autre dudit boîtier et montées articulées, respectivement, sur deux parties d'un arbre d'oscillation s'étendant respectivement, dans des directions opposées, de part et d'autre dudit boîtier et centrées sur un même axe horizon- tal d'articulation passant par l'axe central vertical de rotation de la roue dentée principale. Dans ce cas, les deux pignons coniques entraînés par chacun des bras sont avantageusement calés en rotation, respectivement, sur deux arbres tubulaires en forme de douilles, enfilés et montés rotatifs, respectivement, sur les deux parties de l'arbre fixe d'oscillation du bras et s'étendant chacun vers l'extérieur, à partir du pignon conique cor- respondant, lesdits arbres tubulaires étant solidarisés en rotation, chacun dans un sens, avec la branche correspondante du bras. En outre, les deux branches de chaque bras de support sont montées rotatives sur deux paliers centrés, respectivement, sur les deux parties de l'arbre d'oscillation du bras sur lesquelles sont enfilés, respectivement, les arbres tubulaires des deux pignons co- niques associés audit bras, et chacun desdits paliers comporte un élément externe soli- daire en rotation de la branche correspondante du bras, un élément interne solidaire en rotation de l'arbre tubulaire du pignon conique correspondant, et un moyen, de type roue libre, de solidarisation en rotation dans un seul sens des deux éléments du palier. Selon un autre caractéristique préférentielle, le dispositif de conversion comprend au moins deux paires de bras de support alignés suivant au moins deux directions pas- sant par l'axe vertical de la roue dentée du mécanisme inverseur, et les deux bras de chaque paire s'étendant dans des directions opposées sont montés rotatifs, chacun, sur deux paliers portés respectivement par les deux parties d'un même arbre d'oscillation s'étendant respectivement de part et d'autre du boîtier et centrées sur un même axe d'articulation des deux bras opposés, ces derniers étant associés à une même paire de deux pignons coniques fixés, respectivement, aux extrémités internes de deux arbres tubulaires montés rotatifs, respectivement, sur les deux parties de l'arbre d'oscillation commun. De façon particulièrement avantageuse, les paliers des deux bras placés d'un même coté du boîtier sont disposés côte à côte et sont enfilés sur l'arbre tubulaire du pignon conique correspondant, qui s'étend sur une longueur suffisante le long de la partie correspondante de l'arbre d'oscillation commun et est solidarisé en rotation avec les élé- ments internes desdits paliers placés côte à côte. De façon particulièrement avantageuse, le boîtier creux contenant le mécanisme inverseur comporte une pièce centrale fixe formant une noix de support, par une extrémité interne, de chacune des deux parties s'étendant vers l'extérieur, de chaque arbre d'oscillation, ladite pièce centrale ménageant, à l'intérieur dudit boîtier un espace inférieur plat dans lequel est logée la roue dentée principale, montée rotative autour d'un axe central vertical du boîtier, et un espace annulaire dans lequel sont logés les pignons coniques engrenant avec ladite roue dentée principale. De préférence, les deux parties de chacun des arbres d'oscillation des différents bras portant les flotteurs, sont montées encastrées, par leurs extrémités internes, sur la noix fixe de support et s'étendent en porte-à-faux vers l'extérieur suivant des directions s'étendant radialement en étoile autour de l'axe central vertical du boîtier. Par ailleurs, dans un mode de réalisation préférentiel, le boîtier creux contenant le mécanisme inverseur comporte une paroi latérale munie d'alésages de passage, respec- tivement, des arbres de chacun des pignons coniques et un fond appliqué et fixé sur le support et comportant un alésage centré sur un axe vertical, dans lequel est monté rotatif autour dudit axe, un arbre de rotation de la roue dentée principale, ce dernier ayant une forme tubulaire et étant lui-même enfilé et monté rotatif autour dudit axe vertical du boîtier, sur une tige de centrage fixée sur le support, ladite tige ayant une partie supérieure sur laquelle est encastrée, par un alésage central, la noix fixe de support des arbres d'oscillation, et une partie inférieure sur laquelle est enfilé et monté rotatif un arbre tubulaire solidarisé en rotation avec l'arbre tubulaire de la roue dentée principale et constituant l'arbre de sortie du mécanisme inverseur. De plus, pour permettre des mouvements indépendants d'oscillation de deux bras voisins, sans interférence entre leurs branches articulées sur des arbres d'oscillation d'orientations différentes, les deux branches de la fourche d'articulation de chacun des bras de support, s'étendant respectivement sur un premier et sur un second côté du boî- tier, sont coudées, l'une vers le haut sur le premier côté et l'autre vers le bas sur le second côté, afin que les branches correspondantes de deux bras voisins puissent se croiser en passant l'une au dessus de l'autre. De telles dispositions permettent d'entraîner, par exemple un alternateur, par l'intermédiaire d'un mécanisme multiplicateur de vitesse, le mécanisme inverseur, le mé- canisme multiplicateur et la génératrice étant centrés sur un même axe vertical et fixés l'un au-dessous de l'autre sur la partie supérieure du support. Il est à noter, d'autre part, que le support fixe sur lequel les bras sont montés arti- culés peut être un simple massif de fondation, en particulier dans les sites à très faible marnage. Cependant, il est plus avantageux de monter les bras articulés sur un objet flot- tant du typ, .offre d'amarrage ancré sur le fond et capable de suivre les variations de grande amplitude du niveau de l'eau. Mais l'invention sera mieux comprise par la description détaillée de certains modes de réalisation particuliers, donnés à titre d'exemple et représentés sur les dessins an-15 nexés. La figure 1 montre schématiquement l'ensemble du dispositif monté sur un objet flottant. La figure 2 est une vue générale, en perspective, d'un dispositif de conversion selon l'invention, à trois flotteurs. 20 La figure 3 est une vue schématique de dessus du dispositif à trois flotteurs de la figure 2. La figure4 est une vue en perspective d'un dispositif de conversion à six flotteurs. La figure 5 est une vue de détail du dispositif de la figure 4, en coupe par un plan vertical passant par un axe d'articulation. 25 La figure 6 est une vue de détail, en perspective, du dispositif de la figure 5. La figure 1 montre schématiquement l'ensemble d'un dispositif de conversion se- lon l'invention, placé sur une surface liquide en mouvement S, généralement en milieu marin. La figure 2 montre, en perspective, un dispositif comportant trois flotteurs A,B,C, 30 portés chacun à une extrémité d'un bras oscillant 1, s'étendant suivant un axe longitudinal 10 et monté articulé, à son extrémité opposée, sur un support fixe M, autour d'un axe transversal 20 sensiblement horizontal. De même, chaque flotteur A,B,C, est relié à l'extrémité du bras correspondant 1, par une articulation autour d'un axe horizontal 10'. 35 Lorsque le niveau moyen de la surface liquide S est sensiblement constant, par exemple sur la Mer Méditerranée, le support M peut être fixé sur un massif de fondation ancré sur le fond marin. Toutefois, comme le montre schématiquement la figure 1, il est préférable, en particulier lorsque le niveau moyen de la surface S peut varier sur une certaine amplitude, que le support M doit être fixé sur un objet flottant du type coffre d'amarrage ou balise, maintenu par des chaînes ancrées sur le fond. Ainsi, le support M est lui-même soumis au mouvement oscillatoire des vagues, ce qui augmente l'amplitude des mouvements relatifs des flotteurs par rapport au dit support. De la sorte, comme le montre la figure 2, lorsque la surface liquide S est soumise à un mouvement ondulatoire périodique dû à la houle et aux vagues formées par le vent, les flotteurs A,B,C, se déplacent verticalement par rapport au support M, indépendamment les uns des autres, et déterminent un mouvement d'oscillation de chacun des bras 1a,1b,1c autour de son axe horizontal d'articulation (20a,20b,20c). Il est à noter, d'ailleurs, que la longueur d'onde des vagues dépend du site mais varie assez peu. Il est donc avantageux de donner aux bras une longueur de l'ordre de la demi-longueur d'onde afin de bénéficier d'une amplitude d'oscillation maximale. Selon l'invention, ces mouvements d'oscillation des bras (1) commandent l'entraînement en rotation d'un arbre de sortie grâce à un moyen de transformation I qui, dans les modes de réalisation préférentiels représentés sur les figures, comporte un mécanisme inverseur (3) fixé sur la partie supérieure du support M, au niveau des axes d'articulation (20a,20b,20c), qui se coupent sur un axe central vertical (30) dudit mécanisme inverseur (3).

Comme représenté en détail sur la figure 5 qui concerne un dispositif à six bras et est une vue en coupe par un plan vertical passant par l'axe central (30), le mécanisme inverseur (3) est avantageusement logé dans un boîtier creux (31) formant un carter ayant un fond appliqué et fixé, soit directement sur le support (M), soit, dans le cas de la figure (5), sur un mécanisme multiplicateur qui sera décrit plus loin.

Chacun des bras (1) portant un flotteur présente alors la forme d'une fourche ayant deux branches écartées (11,11') montées rotatives sur deux paliers (12,12'), placés de part et d'autre du boîtier (31) et portés par un arbre d'oscillation horizontal (2), centré sur l'axe d'articulation (20) du bras (1) et traversant ledit boîtier (31). Cependant, du fait que le dispositif comporte au moins trois bras (1a,1b,1c) (Fig.1) qui sont articulés, res- pectivement, autour d'au moins trois axes concourants (20a,20b,20c) se croisant sur l'axe central vertical (30), chacun des arbres d'oscillation (2) est constitué de deux parties coaxiales formant des demi-arbres (21,21)', qui s'étendent respectivement vers l'extérieur, de part et d'autre de l'axe central (30), entre une pièce centrale formant une noix fixe de support (32) placée à l'intérieur du boîtier (31) et le palier de centrage de la branche cor- respondante du bras oscillant. Comme le montre la figure 3 qui est une vue schématique de dessus d'un disposi- tif à trois bras (1a,1b,1c), chaque demi-arbre (21,21'), peut être monté, à une extrémité interne, sur la noix de support (32) et, à son autre extrémité, sur une pièce d'appui (24,24') portée par le support fixe M. De préférence, cependant, pour faciliter le montage de l'ensemble et dégager l'espace autour du mécanisme inverseur, les deux parties (21,21') des arbres d'oscillation (2), sont encastrées, à leur extrémité interne (22,22'), dans un alésage correspondant de la noix de support (32) et s'étendent radialement en étoile vers l'extérieur pour le maintien en porte à faux, sur leurs parties externes (23,23'), respectivement, des deux paliers (12,12') de chaque bras, de la façon représentée en détail sur la figure 5, dans le cas d'un dispositif à six bras qui sera décrit en détail plus loin.

De même, pour permettre les oscillations indépendantes des bras sans interfé- rence des ',ranches qui se croisent autour du mécanisme inverseur (3), l'extrémité d'articulation de la branche (11) placée sur la gauche de chaque bras (1), en regardant l'axe central (30), est coudée vers le haut, alors que l'extrémité de la branche de droite (11') est coudée vers le bas. Ainsi, comme le montre la figure 2, la branche de gauche (11a) du bras (la) passe au-dessus de la branche de droite (11'c) du bras voisin (1c). En outre, dans le cas, représenté sur la figure 4, d'un dispositif à six bras pour le- quel l'espace est plus encombré, la déviation vers le haut de la branche de gauche (11a) du bras (la), permet le passage de l'arbre d'oscillation du bras voisin (11b) et le montage du palier (12b) de la branche de gauche (11b) de celui-ci.

D'une façon générale, le mécanisme inverseur (3) représenté schématiquement, en vue de dessus, sur la figure (3), comprend une roue principale (4) montée rotative autour de l'axe central vertical (30) et ayant une denture circulaire conique (41) sur laquelle engrènent, pour chaque bras, une paire de deux pignons coniques diamétralement opposés (5,5') qui peuvent être entraînés en rotation en sens contraire, l'un par le mouvement ascendant du bras et l'autre par le mouvement descendant, de façon à appliquer un couple de rotation dans un seul sens sur la roue principale (4) qui entraîne elle-même un arbre de sortie. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 2 et 3, le dispositif de con- version comporte trois flotteurs A,B,C, portés respectivement par trois bras (1a,1 b,1c), écartés angulairement de 120°, qui sont montés articulés sur trois arbres en deux parties centrés respectivement sur les axes d'articulation (20a, 20b, 20c) et formant une étoile à six branches autour de l'axe central vertical (30). De plus, les trois paires de pignons coniques associés, respectivement, aux trois bras (1a,1b,lc), se chevauchent de façon que les six pignons, respectivement (5a, 5'b, 5c, 5'a, 5b, 5'c), associés alternativement à cha- cun des bras, soient régulièrement répartis, aux sommets d'un hexagone, le long de la denture conique (41) de la roue principale (4). Ainsi, l'énergie résultant des oscillations indépendantes des trois bras peut être convertie en trois couples de rotation appliqués à chaque instant sur la roue dentée (4) par trois pignons coniques répartis le long de sa denture circulaire (41). Pour permettre cette conversion du mouvement oscillant de chaque bras en un couple de rotation appliqué, en des sens opposés sur les deux pignons associés, placés face à face, chacun desdits pignons (5,5') est monté à une extré- mité interne d'un arbre tubulaire en forme de douille (51,51'), qui est enfilé et monté rotatif autour de l'axe (20), sur la partie externe (23,23'), du demi-arbre correspondant (21,21'). En outre, comme le montre la figure 5, chacun des paliers de centrage (12,12') d'un bras (1) comprend deux éléments en forme de bagues, enfilées l'une dans l'autre, et pouvant être solidarisées en rotation, dans un seul sens, par une roue libre, lesdites bagues for- tuant, respectivement, un élément externe solidaire en rotation de la branche correspon- dante (11,11') du bras (1) et un élément interne centré et calé en rotation sur l'arbre tubulaire (51) du pignon conique (5, 5'). Ainsi, lors d'un mouvement ascendant d'un flotteur, par exemple (A), l'une des branches (11a) du bras (1a) peut commander la rotation dans un premier sens du pignon (5a) et, lors du mouvement descendant, l'autre branche (11'a) commande la rotation, dans le sens inverse, du pignon (5'a) diamétralement opposé, les deux pignons (5a,5'a) appliquant ainsi sur la roue principale 4, un couple de rotation dans le même sens autour de son axe (30). La répartition, autour de l'axe central (30), des flotteurs (A,B,C) et la disposition en étoile des trois bras (1a,1b,1c), qui oscillent simultanément sous l'effet de la houle, quelle que soit son orientation, permet, à chaque instant, de récupérer une énergie maximale. Mais le rendement du dispositif peut encore être amélioré en augmentant le nombre de flotteurs et de bras oscillants répartis en étoile autour de l'axe central (30). En effet, l'augmentation du nombre d'actionneurs associés à un seul mécanisme présente de multiples avantages : - La puissance fournie par le système est proportionnelle au nombre d'actionneurs, à prix sensiblement égal du mécanisme, d'où un meilleur ratio puissance transformée/coût de fabrication - Plus les actionneurs sont nombreux, plus le mouvement de sortie est lissé en vitesse de rotation - La limitation à un ou deux actionneurs impose un positionnement détermi- né du système par rapport à la direction des vagues. La disposition en croix ou en étoile à 6 branches des actionneurs permet au contraire un fonctionnement continu du dispositif quel que soit la direction des vagues ou de la houle Par ailleurs, il est particulièrement intéressant d'utiliser un nombre pair de flotteurs et de bras porteurs qui peuvent alors être alignés et articulés deux par deux sur un même arbre d'oscillation, en s'étendant dans des directions diamétralement opposées.

Les figures 4,5,6, montrent, par exemple, un dispositif comportant six flotteurs (A,B,C,D,E,F), montés aux extrémités de six bras (1a,1b,1c,1d,1e,1f), articulés, respectivement, sur trois arbres d'oscillation (2a,2b,2c), qui se croisent sur l'axe central vertical (30) du mécanisme inverseur (3). Comme précédemment, cet inverseur (3) est logé dans un boîtier creux (31) ayant un fond (33) fixé sur le support (M). Cependant, dans le mode de réalisation préférentiel représenté sur la figure 5, qui est une vue en coupe par un plan vertical passant par l'axe d'articulation commun (20a) des deux bras (1a) et (1d), le mécanisme inverseur (3) est fixé sur un mécanisme multiplicateur de vitesse (6) qui entraîne une génératrice électrique (G), et l'ensemble est monté dans un carter (7) appliqué et fixé sur une face supérieure (71) du support M. Ces trois organes su, -gposés, respectivement l'inverseur (3), le multiplicateur de vitesse (6) et la génératrice (G), sont centrés sur une tige verticale de solidarisation (70) s'étendant suivant l'axe central (30) du dispositif. D'autre part, les branches (11a, 11'a) et (11d,11'd) des deux bras sont imbriquées de façon que leurs paliers puissent être enfilés côte à côte sur les deux parties de l'arbre d'oscillation (2a) s'étendant de part et d'autre du boîtier (31) du mécanisme inverseur (3). Les paliers (12a) et (12'd) placés à gauche du boîtier (31), sont donc portés par la partie externe (23a) du demi-arbre (21a), les paliers (12'a) et (12d) placés à droite, étant portés par la partie externe (23'a) du demi-arbre (21'a).

Comme le montrent les figures 4 et 6, les six demi-arbres (21,21') portant les pa- liers (12,12') des bras (1) sont répartis en étoile autour de l'axe central (30) et s'étendent avantageusement en porte à faux à partir du boîtier (31), afin de faciliter le montage des bras et dégager l'espace autour du mécanisme inverseur. A cet effet, la noix de support fixe (32) qui est placée, comme indiqué plus haut, à l'intérieur du boîtier (31), est mainte- nue par encastrement sur l'extrémité supérieure (72) de la tige de centrage (70), afin de constituer un support fixe, et elle est munie, sur ses côtés, d'une pluralité d'alésages horizontaux s'étendant radialement en étoile, et dans lesquels viennent s'encastrer les extrémité internes (22,22') de chacun des demi-arbres (21,21') dont les parties externes (23,23') peuvent ainsi supporter, en porte à faux, les paliers (12,12') d'articulation des bras (1). Par ailleurs, cette noix de support (32) est dimensionnée de façon à ménager, à l'intérieur du boîtier (31), un espace inférieur plat (33') dans lequel s'étend horizontalement la roue dentée principale (4) de l'inverseur (3), centrée sur l'axe vertical (30), et un espace annulaire (34') dans lequel sont placés verticalement, l'un à côté de l'autre, les six pignons coniques (5a,5'a ;5b,5'b ;5c,5'c) qui sont montés, par paires, sur les trois arbres d'oscillation (2a,2b,2c).

La roue principale (4) est portée par un arbre tubulaire (42) s'étendant vers le bas, qui traverse le fond (33) du boîtier (31) et est enfilé et monté rotatif, autour de l'axe (30), sur la tige de centrage (70). De même, comme précédemment, chacun des pignons coniques (5,5') est monté à une extrémité interne d'un arbre tubulaire (51,51') porté par un roulement (36) monté dans un alésage (35) ménagé radialement dans la paroi latérale (34) du boîtier (31), et prolongé par une partie en forme de douille (52,52') montée rotative, autour de l'axe (20), sur la partie externe (23,23') du demi-bras (21,21') et s'étendant radialement sur la longueur nécessaire pour porter les deux paliers placés côte à côte tels que, sur les figures 5 et 6, les paliers (12a,12'd) ou (12'a,12d), des bras (1a,1d). Comme indiqué plus haut, chacun desdits paliers (12) comprend un élément externe (121) calé en rotation sur la branche correspondante (11) du bras (1), un élément interne (122) et une roue libre (123) de solidarisation en rotation, dans un seul sens, des deux éléments (121,122). L'élément interne (122), en forme de bague, est enfilé sur la partie externe (52) de l'arbre tubulaire (51) qui est munie d'une rainure de solidarisation (53) dans laquelle coulisse une partie en saillie correspondante de la bague (122). Dans le mode de réalisation préférentiel représenté sur la figure (6), les roues libres (123) de chaque paire de paliers placés côte à côte sur un même demi-arbre, entraînent celui-ci dans le même sens, de façon que les bras correspondants agissent, l'un lors d'un mouvement ascendant et l'autre, dans le sens descendant, et inversement pour le demi-arbre s'étendant de l'autre côté du boîtier (32). Sur la figure (6), par exemple, les paliers (12a) et (12'd) enfilés sur le demi-arbre (21a), exercent l'un et l'autre, sur le pignon (5a), un couple de rotation dans le sens de la flèche (F1), lors d'un mouvement ascendant du bras (1a) et d'un mouvement descendant du bras opposé (1d), alors que les paliers (12'a) et (12d) exercent sur le pignon (5'a), un couple dans le sens opposé (F2), respecti- vement, lors d'un mouvement descendant du bras (1a) et d'un mouvement ascendant du bras (1d). Comme les deux pignons (5a, 5'a) sont montés face à face, ils entraînent l'un et l'autre la roue horizontale (4) dans le sens de la flèche (F3). Chaque paire de bras alignés montant et descendant au cours du passage d'une vague, applique donc, en perma- nence, un couple de rotation sur la roue principale (4) d'entraînement de l'arbre de sortie. Pour une hauteur donnée des vagues, le couple appliqué dépend de l'amplitude d'oscillation des bras et, par conséquent, de leur orientation par rapport à la direction de déplacement de l'onde. Cependant, il résulte de la disposition en étoile des six bras autour de l'axe central (30), qu'à chaque instant, l'une des paires de bras alignés est bien orientée et bénéficie de l'amplitude maximale des vagues, alors que les deux autres paires de bras reçoivent une énergie moindre mais non négligeable. Les trois paires de pignons (5,5') sont donc actionnées simultanément, chacune par la paire de bras alignés correspondante, et leurs effets s'ajoutent à chaque instant en raison de leur répartition le long de la denture circulaire (41) de la roue principale (4). L'invention permet ainsi de récupérer de façon optimale l'énergie potentielle des vagues, quelle que soit leur orientation.

Comme indiqué plus haut, pour récupérer cette énergie avec un rendement maxi- mal, la roue dentée (4) entraîne une génératrice électrique (G) par l'intermédiaire d'un multiplicateur de vitesse (6), les deux organes superposés étant centrés sur la tige de solidarisation (70) et placés directement au-dessous de l'inverseur (3), dans un carter (7) appliqué et fixes sur une face supérieure (71) du support (M).

Comme le montrent les figures 5 et 6, le multiplicateur de vitesse (6) peut être d'un type classicr '9 comprenant une couronne fixe munie d'une denture interne de grand diamètre (61) sur laquelle engrènent deux pignons satellites (62) diamétralement opposés, montés rotatifs aux extrémités d'un bras (63) calé en rotation sur un arbre tubulaire (60) centré sur la tige (70), qui est enfilé dans l'arbre tubulaire (42) de la roue principale (4) et solidarisé avec celui-ci par des cannelures, cet arbre tubulaire (60) constituant ainsi l'arbre de sortie du mécanisme inverseur (3), entraîné en rotation par la roue dentée (4). Un pignon central de plus petit diamètre (64) est placé au-dessous du bras (63) entre les pignons satellites (62) et engrène avec ceux-ci, ce pignon central (64) étant calé sur un arbre tubulaire (65) monté rotatif sur la tige (70) et s'étendant vers le bas, de façon à entraîner, à une vitesse multipliée, un second bras (66) portant deux pignons satellites (67) qui engrènent avec la denture (61) de la couronne fixe et entraînent à leur tour, à un vitesse multipliée, un second pignon central de plus petit diamètre. Il est ainsi possible, par étages successifs, de multiplier plusieurs fois la vitesse de rotation de l'arbre de sortie (60) afin d'entraîner, à une vitesse suffisante, le rotor d'un alternateur (G). Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux détails des modes de réali- sation qui n'ont été décrits qu'à titre d'exemple préférentiel, des dispositions équivalentes pouvant être utilisées sans s'écarter du cadre de protection de l'invention. En particulier, le dispositif à six bras semble le plus avantageux pour récupérer de façon optimale toute l'énergie potentielle des vagues, quelle que soit leur direction de dé- placement mais un dispositif à trois bras, plus simple et plus économique, serait égale- ment intéressant. D'ailleurs, d'autres dispositions, par exemple à quatre bras, pourraient aussi être utilisées. D'autre part, les dispositifs mécaniques tels que les bras oscillants, leurs paliers, l'inverseur ou le multiplicateur de vitesse, pourraient être réalisés différemment.

Par ailleurs, comme indiqué plus haut, dans les mers à marées, le support M de- vra être constitué d'un coffre ou d'une sorte de balise capable de suivre les variations du niveau de l'eau. En revanche, dans les mers sans marées, le support M pourrait être un simple massif de fondation posé sur le fond. A cet égard, il convient de noter que le dispositif selon l'invention est prévu essentiellement pour récupérer l'énergie globale de la houle sans dépendre de la direction de celle-ci, qui peut varier dans le temps, par exemple, en fonction de la direction dominante des vents, mais qu'un tel dispositif pourrait aussi être avantageusement implanté dans des endroits où la direction des vagues change en permanence, par exemple en cas de renvoi dans une autre direction, à proximité d'une digue ou d'une falaise.

Claims (12)

1. REVENDICATIONS1) Dispositif de conversion en énergie d'un mouvement ondulatoire d'une surface liquide (S), comprenant au moins un bras (1) portant un flotteur à une extrémité et monté oscillant, à son extrémité opposée, sur un arbre d'oscillation (2) centré sur un axe d'articulation (20) sensiblement horizontal et porté par un support fixe (M), ledit bras (1) étant animé d'un mouvement d'oscillation autour dudit axe d'articulation (20), alternative- ment vers le haut et vers le bas sous l'effet du mouvement, respectivement ascendant et descendant, de la surface liquide (S), et des moyens (I) de transformation de ce mouvement alternatif d'oscillation en un couple d'entraînement en rotation, autour de son axe, d'un arbre de sortie, lesdits moyens de transformation (I) comportant un mécanisme in- verseur (3) ^omprenant une roue dentée principale (4) d'entraînement en rotation de l'arbre de sortie, montée rotative autour d'un axe et ayant une denture conique (41) sur laquelle engrènent, en deux zones diamétralement opposées, une paire de deux pignons coniques (5,5') centrés sur un même axe orthogonal à l'axe de la roue dentée (4), et des moyens de solidarisation en rotation dudit bras (1), respectivement, avec un premier (5) des deux pignons coniques dans un premier sens de rotation et avec le second pignon conique (5') dans le sens opposé, les deux pignons coniques (5,5') étant ainsi entraînés en rotation, chacun dans un sens, par le mouvement d'oscillation du bras (1), de façon à commander la rotation dans un seul sens de la roue dentée principale (4) et de l'arbre de sortie, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins trois bras (1a,1b,1c) portant chacun un flotteur (A,B,C) et s'étendant radialement suivant au moins trois directions (10a,10b,10c) réparties en étoile autour d'un axe central vertical (30) du support (M), lesdits bras (1a,1b,1c) étant montés oscillants, respectivement, autour d'axes d'articulation concourants (20a,20b,20c) passant par ledit axe central (30), et que le mécanisme inverseur (3) comprend une roue principale unique (4) d'entraînement en rotation de l'arbre de sortie et, pour chacun des bras (1a,1b,1c), une paire de deux pignons coniques opposés (5a,5'a)(5b,5'b)(5c,5'c) solidarisés en rotation, chacun dans un sens, avec ledit bras (1a,1b,1c), lesdites paires de pignons (5,5') se chevauchant de façon que leurs axes de rotation (20a,20b,20c) soient disposés en étoile autour de l'axe de la roue principale (4) et que tous les pignons (5,5') soient régulièrement répartis le long de sa denture conique (41).
2. 2) Dispositif de conversion selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le mécanisme inverseur (3) est logé dans un boîtier creux (31) fixé sur le support (M), de façon que la roue dentée principale (4) d'entraînement de l'arbre de sortie soit montée rotative autour de l'axe central vertical (30) dudit support (M), et que l'extrémité d'articulation de chacun des bras(1) portant les flotteurs forme une fourche avec deux branches (11,11')s'étendant de part et d'autre dudit boîtier (31) et montées articulées, respectivement, sur deux parties (21,21') d'un arbre d'oscillation (2) s'étendant respectivement, dans des directions opposées, de part et d'autre dudit boîtier (31) et centrées sur un même axe horizontal d'articulation (20) passant par l'axe central vertical (30) de rotation de la roue den- tée principale (4).
3. 3) Dispositif de conversion selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les deux pignons coniques (5,5') entraînés par chacun des bras (1) sont calés en rotation, respectivement, sur deux arbres tubulaires (51,51') en forme de douilles, enfilés et montés rotatifs, respectivement, sur les deux parties (21,21') de l'arbre fixe d'oscillation (2) du bras (1) et qui s'étende chacun vers l'extérieur, à partir du pignon conique (5,5') corres- pondant, lesdits arbres tubulaires (51,51') étant solidarisés en rotation, chacun dans un sens, avec la branche correspondante (11,11') du bras (1).
4. 4) Dispositif de conversion selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les deux branches (11,11') de chaque bras de support (1) sont montées rotatives sur deux paliers (12,12') centrés, respectivement, sur les deux parties de l'arbre d'oscillation du bras sur lesquelles sont enfilés les arbres tubulaires (51,51') des deux pignons coniques (5,5') associés audit bras (1), et que chacun desdits paliers (12,12') comporte un élément externe (121) solidaire en rotation de la branche (11,11') correspondante du bras (1), un élément interne (122) solidaire en rotation de l'arbre tubulaire (51,51') du pignon conique correspondant (5,5') et un moyen (123), de type roue libre, de solidarisation en rotation dans un seul sens des deux éléments (121,122) du palier (12).
5. 5) Dispositif de conversion selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins deux paires (1a,1d)(1b,1c) de bras de support alignés suivant au moins deux directions passant par l'axe vertical (30) de la roue principale (4) du mécanisme in- verseur (3), que les deux bras (1a,1d) de chaque paire s'étendant dans des directions opposées sont montés rotatifs, chacun, sur deux paliers (12,12') portés respectivement par deux parties (21,21') d'un même arbre d'oscillation (2) formant, respectivement, deux demi-arbres (21,21') s'étendant respectivement de part et d'autre du boîtier (31) et centrées sur un même axe (20) d'articulation des deux bras opposés (1a,1d), ces derniers étant associés à une même paire de deux pignons coniques (5,5') fixés, respectivement, aux extrémités internes de deux arbres tubulaires (51,51') montés rotatifs, respectivement, sur les deux parties (21,21') de l'arbre d'oscillation commun (2).
6. 6) Dispositif de conversion selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les paliers (12a,12'd)(12d,12)a) de deux bras alignés (1a,1d) placés d'un même coté du boîtier (31) sont disposés côte à côte et sont enfilés sur l'arbre tubulaire du pignon conique cor- respondant (5,5'), et que ledit arbre tubulaire (51,51') comporte une partie (52,52') s'étendant sur une longueur suffisante, le long de la partie correspondante de l'arbred'oscillation commun (2), pour porter les paliers placés côte à côte, et solidarisée en rotation avec les éléments internes (122) desdits paliers (12a,12'd)(12d,12'a) placés côte à côte..
7. 7) Dispositif de conversion selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé par le fait que le boîtier creux(31) contenant le mécanisme inverseur (3) comporte une pièce cen- trale fixe (32) formant une noix de support, par une extrémité interne (22,22'), de chacune des deux parties (21,21') s'étendant vers l'extérieur, de chaque arbre d'oscillation (2), ladite pièce centrale (32) ménageant, à l'intérieur dudit boîtier, un espace annulaire (34') dans lequel sr-nt logés les pignons coniques (5,5') engrenant avec la roue dentée princi- pale (4) montée rotative autour d'un axe central vertical (30) du boîtier (31), et un espace inférieur plu' '33') dans lequel est logée ladite roue dentée principale (4).
8. 8) Dispositif de conversion selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les deux parties (21,21') de chacun des arbres d'oscillation (2) des différents bras (1) portant les flotteurs, sont montées encastrées, par leurs extrémités internes (22,22'), sur la noix fixe de support (32) et s'étendent en porte-à-faux vers l'extérieur suivant des directions disposées radialement en étoile autour de l'axe central vertical (30) du boîtier (31).
9. 9) Dispositif de conversion selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisé par le fait que le boîtier creux (31) contenant le mécanisme inverseur (3) comporte une paroi latérale (34) munie d'alésages (35) de passage, respectivement, des arbres (51) de cha- cun des pignons coniques (5) et un fond (33) appliqué et fixé sur le support (M) et com- portant un alésage centré sur un axe vertical (30), dans lequel est monté rotatif autour dudit axe, un arbre (42) de rotation de la roue dentée principale (4), ce dernier ayant une forme tubulaire et étant lui-même enfilé et monté rotatif autour dudit axe vertical (30) du boîtier (31), sur une tige de centrage (70) fixée sur le support (M), ladite tige (70) ayant une partie supérieure (72) qui vient s'encastrer dans un alésage central de la noix fixe (32) de support des arbres d'oscillation (2), et une partie inférieure sur laquelle est enfilé et monté rotatif un arbre tubulaire (40) solidarisé en rotation avec l'arbre tubulaire (42) de la roue dentée principale (4) et constituant l'arbre de sortie du mécanisme inverseur (3).
10. 10) Dispositif de conversion selon l'une des revendications 2 à 9, caractérisé par le fait que les deux branches (11,11') de la fourche d'articulation de chacun des bras de support (1), s'étendent respectivement sur un premier et sur un second côté du boîtier (31), et sont coudées, l'une (11) vers le haut sur le premier côté et l'autre (11') vers le bas sur le second côté, de façon à permettre des mouvements indépendants d'oscillation de deux bras voisins, sans interférence entre leurs branches articulées sur des arbres d'oscillation d'orientations différentes.
11. 11) Dispositif de conversion selon l'une des revendications 2 à 10, caractérisé par le fait que l'arbre de sortie (60) du mécanisme inverseur (3) entraîne une génératrice élec-trique (G) par l'intermédiaire d'un mécanisme multiplicateur de vitesse (6), le mécanisme inverseur (3), le mécanisme multiplicateur (6) et la génératrice (G) étant centrés sur un même axe vertical (30) et montés l'un au-dessous de l'autre dans un carter (7) fixé sur la partie supérieure (71) du support (M).
12. 12) Dispositif de conversion selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le support (M) est un objet flottant du type coffre d'amarrage, capable de suivre des variations de grande amplitude du niveau de l'eau.