FR2991006A1 - Eolienne flottante a turbines a flux transverse a stabilisation amelioree - Google Patents

Eolienne flottante a turbines a flux transverse a stabilisation amelioree Download PDF

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Abstract

L'invention concerne une éolienne flottante (10) comprenant un flotteur (14) et une turbomachine reposant sur le flotteur, le flotteur comprenant une coque flottante (49), la turbomachine comprenant au moins une colonne de turbines à flux transverse et une structure de maintien des turbines, la structure de maintien se prolongeant par un organe de liaison (70), situé dans la coque flottante et relié à la coque flottante selon une liaison à pivot par au moins des premier et deuxième paliers (84, 82) situés dans la coque flottante, le premier palier (84) étant situé au-dessous du centre de carène de la coque flottante, l'éolienne comprenant une génératrice (65) entraînée par les turbines et située dans la coque flottante sous ledit centre de carène.

Description

B11762 D105278-02 1 EOLIENNE FLOTTANTE A TURBINES A FLUX TRANSVERSE A STABILISATION AMELIOREE Domaine de l'invention La présente invention concerne une éolienne flottante, notamment pour une utilisation au large des côtes. Exposé de l'art antérieur La plupart des éoliennes installées sur la terre ferme comprennent des turbines à flux axial comportant généralement trois pales et dont l'axe de rotation est parallèle à la direction du vent. Les pales sont maintenues par une nacelle à l'extrémité supérieure d'un mât. Les autres éoliennes terrestres comprennent des turbines à flux transverse dont l'axe de rotation est perpendiculaire à la direction du vent, et agencé horizontalement ou le plus souvent verticalement. Les pales de l'éolienne entraînent en rotation un arbre qui entraîne à son tour un générateur électrique.
Une tendance actuelle est à l'installation d'éoliennes au large des côtes car le vent y est plus intense et plus constant. De telles éoliennes sont appelées éoliennes en mer. Les éoliennes en mer actuellement en activité comprennent également des turbines à flux axial. L'extrémité inférieure du mât maintenant la turbine à flux axial est fixée au fond marin. Dans un sol souple, l'extrémité inférieure du mât peut être B11762 DI05278-02 2 enfoncée dans le sol, tandis que dans un sol dur, l'extrémité inférieure du mât peut être pourvue d'une embase en béton, posée sur le fond marin. Des structures constituées d'un treillis de tubes soudés (appelées en anglais « jacket ») peuvent également être utilisées pour fixer la turbine axiale au fond marin. De telles éoliennes en mer ne peuvent donc être installées que sur des profondeurs d'eau peu importantes, de l'ordre de quelques dizaines de mètres. Toutefois, les sites à faible profondeur sont en nombre limité et ne sont pas toujours exploitables pour l'installation d'éoliennes. Il est donc souhaitable de concevoir des éoliennes en mer dont -l'installation peut être réalisée en s'éloignant davantage du rivage. L'éolienne comprend alors une structure de support en partie immergée qui comporte au moins un flotteur qui est, par exemple, relié au fond marin par des lignes d'ancrage. De telles éoliennes sont appelées éoliennes flottantes. La réalisation d'une éolienne flottante à turbine à flux axial présente des inconvénients. En effet, l'accès à la nacelle qui contient généralement le générateur électrique est 20 difficile. . Un premier inconvénient de l'utilisation d'une turbine à flux axial est que la masse de la nacelle et des pales peut entraîner l'apparition d'un moment important de basculement de l'éolienne qui doit être compensé. 25 Un deuxième inconvénient de l'utilisation d'une turbine à flux axial tient au système d'orientation de la nacelle qui incorpore un équipement auxiliaire de correction de lacet du rotor pour positionner le rotor face au vent. Cet équipement est indispensable sur les grandes éoliennes, la 30 nacelle étant trop lourde pour être orientée dans le vent par une dérive. Cet équipement exige un surcroît d'entretien. Un troisième inconvénient de l'utilisation d'une turbine à flux axial est la chute de fiabilité avec la nécessaire montée en puissance des éoliennes flottantes. En mer, 35 les éoliennes souffrent d'un coût d'installation et de fonction- B11762 7 D105278-02 3 nement plus élevé que sur terre. Pour rentabiliser l'installation d'une éolienne, la tendance est donc à l'augmentation de la puissance des turbines (5 à 6 MW) et à l'allongement des pales. Toutefois, en mer, les éoliennes doivent accroître leur fiabilité, maximiser leur disponibilité et réduire les coûts de maintenance. Certains organes suivent mal ces contraintes antagonistes. En effet, les moyeux s'usent vite sous les charges croissantes induites par les pales. En outre, le gigantisme des pales requiert la mise en oeuvre d'engins spécialisés et de procédures exceptionnelles pour leur transport sur le site, leur fixation sur le mat, leur réparation, la fixation de la turbine sur la structure de maintien, etc. De plus, un multiplicateur de vitesse doit généralement être prévu entre la turbine et la génératrice. Ce multiplicateur de vitesse constitue l'une des principales sources d'avaries rencontrées ces dernières années sur les éoliennes flottantes à turbine à flux axial en fonctionnement. L'utilisation d'une génératrice à aimant permanent permet, en principe, de supprimer le multiplicateur de vitesse au prix d'un organe de taille imposante qui accentue l'instabilité de la nacelle évoquée ci-dessus. Un quatrième inconvénient de l'utilisation d'une turbine à flux axial est qu'il est nécessaire d'introduire des régulations thermiques pour les paliers de la turbine et leur graissage, en raison des contraintes climatiques des zones où se rencontrent les meilleurs régimes de vents. En haut des nacelles, les plages de température ambiante peuvent ainsi aller de -10 à +40°C. Des exemples d'éoliennes flottantes à turbines à flux transverse ont été décrits. Le premier inconvénient décrit précédemment est réduit puisque de telles éoliennes flottantes permettent notamment de loger le générateur électrique dans le flotteur ou sur le flotteur, ce qui facilite la stabilisation de l'éolienne. A titre d'exemple, le document W003089787 décrit une éolienne flottante composée de deux turbines à flux transverse superposées à axe vertical et contrarotatives. La demande de B11762 - D105278-02 4 brevet W02011056425 décrit une éolienne flottante dans laquelle le flotteur comprend une portion mobile entraînée en rotation par une turbine à flux transverse et tournant autour d'une portion flottante centrale reliée au fond marin par des lignes d'ancrage. Le deuxième inconvénient mentionné précédemment est également supprimé. En effet, une turbine à flux transverse est insensible à la direction du vent et ne nécessite pas de mécanisme auxiliaire de correction de lacet.
Le troisième inconvénient est en principe fortement rédilit. Les .turbines à flux transverse se prêtent facilement à l'intégration dans une même éolienne de plusieurs turbines, réduisant ainsi la taille de celles-ci, pour un maître couple final de l'éolienne équivalent. Les turbines à flux transverse peuvent être ainsi empilées en une ou deux colonnes, chaque colonne entraînant en rotation un ou plusieurs arbres coaxiaux verticaux qui transfèrent leur puissance à une seule génératrice mutualisée. La verticalité de l'axe induit par ailleurs sur les arbres d'entraînement des moments fléchissant moindres.
Le quatrième inconvénient disparait, les diverses machines de la conversion électromécanique étant logées dans le flotteur. Un des inconvénients de l'utilisation de turbines à flux transverse est le rendement inférieur obtenu par rapport à des turbines à flux axial. Pour remédier à cela, il est possible d'introduire de part et d'autre des turbines des carénages de type diffuseur qui accélèrent le vent vu par les turbines, augmentant ainsi leur rendement et participant par ailleurs à la structure de maintien des turbines. Pour de telles turbomachines constituées de turbines à flux transverses carénées mais aussi empilées comme proposé précédemment, la demanderesse a déposé un ensemble de demandes de brevet. Parmi ces dernières, on peut mentionner les demandes de brevet PCT/FR2006/050135 (B6869) et PCT/FR2008/051917 (B8450) et les demandes de brevet français B11762 - D105278-02 N° 10/59154 (B10563), PCT/FR2011/052781 (B10341) et N° 11/56768 (B11141). Toutefois, il est alors nécessaire de prévoir un système pour orienter ces turbomachines convenablement par 5 rapport à la direction du vent, à cause de la présence des carénages mais qui ont gardé néanmoins, dans certaines conditions, un caractère auto-orientable face au vent comme décrit dans la demande N°10/59154 (B10563). Toutefois, le poids de la colonne de turbines et de la structure de maintien associée et les efforts exercés par le vent sur la colonne de turbines et sur la structure de maintien associée peuvent entraîner un moment qui peut favoriser le basculement de l'éolienne flottante et qui peut être difficile à compenser.
Il serait donc souhaitable de proposer une éolienne flottante comprenant une turbomachine émergée constituée d'une ou de deux colonnes de turbines à flux transverse carénées, chaque colonne de turbines pouvant s'orienter convenablement par rapport à la direction du vent et conservant sa verticalité dans les conditions de fonctionnement normales de l'éolienne. Résumé Un objet d'un exemple de réalisation de la présente invention est de pallier tout ou partie des inconvénients des éoliennes flottantes à turbines à flux transverse mentionnés précédemment. Un objet d'un exemple de réalisation de la présente invention est d'augmenter le rendement énergétique de la turbomachine émergée d'une éolienne flottante, constituée d'une ou de deux colonnes de turbines à flux transverse.
Un autre objet d'un exemple de réalisation de la présente invention est d'assurer la flottabilité de la turbomachine à l'aide d'une structure de support immergée ou flotteur, le flotteur laissant la turbomachine libre en rotation dans le vent suivant un axe de rotation vertical.
B11762 - D105278-02 6 Un autre objet d'un exemple de réalisation de la présente invention est de compenser, par le flotteur, les moments de roulis et de tangage que la turbomachine exerce sur le flotteur.
Un autre objet d'un exemple de réalisation de la présente invention est de limiter à l'aide du système d'ancrage les déplacements horizontaux de l'éolienne. Un autre objet d'un exemple de réalisation de la présente invention est de limiter la traînée que les vagues 10 exercent sur le flotteur. Un autre objet d'un exemple de réalisation de la présente invention est de limiter à l'aide du système d'ancrage le mouvement de pilonnement de l'éolienne. Un aspect d'un exemple de réalisation de l'invention 15 prévoit une éolienne flottante comprenant un flotteur et une turbomachine reposant sur le flotteur, le flotteur comprenant une coque flottante, la turbomachine comprenant au moins une colonne de turbines à flux transverse et une structure de maintien des turbines, la structure de maintien se prolongeant 20 par un organe de liaison, situé dans la coque flottante et relié à la coque flottante selon une liaison à pivot par au moins des premier et deuxième paliers situés dans la coque flottante, le premier palier étant situé au-dessous du centre de carène de la coque flottante, l'éolienne comprenant une génératrice entraînée 25 par les turbines et située dans la coque flottante sous ledit centre de carène. Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'organe de liaison s'étend sur plus de la moitié de la hauteur de la coque flottante, le deuxième palier étant situé au-dessus 30 dudit centre de carène, le deuxième palier étant un palier radial et n'étant pas un palier axial et le premier palier étant un palier radial et axial. Selon un mode de réalisation de la présente invention, chaque turbine comprend un arbre d'entraînement, les arbres 35 d'entraînement des turbines de la colonne étant reliés les uns B11762 - DI05278-02 7 aux autres, l'organe de liaison comprenant un système de transmission reliant, à la génératrice, l'arbre d'entraînement de la turbine à la base de la colonne. Selon un mode de réalisation de la présente invention, 5 le système de transmission comprend un arbre d'entraînement de liaison reliant, à la génératrice, l'arbre d'entraînement de la turbine à la base de la colonne. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le système de transmission comprend une pompe hydraulique 10 entraînée par l'arbre d'entraînement de la turbine à la base de la colonne, la pompe hydraulique étant reliée à un moteur hydraulique entraînant la génératrice. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la turbomachine comprend une colonne supplémentaire de turbines 15 à flux transverse, les arbres d'entraînement des turbines de la colonne supplémentaire étant reliés les uns aux autres, le système de transmission reliant, en .outre, à la génératrice, l'arbre d'entraînement de la turbine à la base de la colonne supplémentaire. 20 Selon un mode de réalisation de la présente invention, la coque flottante est à symétrie de rotation et a, suivant un plan méridien, le profil transversal de la coque d'un navire, le rapport entre la hauteur de la coque flottante et le diamètre maximal de la coque flottante variant de 1,5 à 5. 25 Selon un mode de réalisation de la présente invention, le flotteur comprend des compartiments et un dispositif de remplissage et de vidage en eau de chaque compartiment indépendamment les uns des autres. Selon un mode de réalisation de la présente invention, 30 le flotteur comprend au moins un premier entrepont, un deuxième entrepont sous le premier entrepont, un troisième entrepont sous le deuxième entrepont, et un conduit traversant le deuxième entrepont et reliant le premier entrepont au troisième entrepont, la génératrice étant située dans le troisième 35 entrepont, la structure de maintien étant reliée au flotteur par B11762 - D105278-02 8 les premier et deuxième paliers, le deuxième palier étant dans le premier entrepont, le premier palier étant dans le troisième entrepont ou étant dans le conduit, plus près du troisième entrepont que du premier entrepont.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, la coque flottante a une section réduite au niveau de la ligne de flottaison. Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'éolienne comprend des lignes d'ancrage non prétendues, 10 rayonnant depuis la coque flottante et destinées à relier le flotteur au fond marin. Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'éolienne comprend, en outre, une ligne tendue reliée au point le plus bas du flotteur et destinée à être reliée au fond marin. 15 Selon un mode de réalisation de la présente invention, la structure de maintien comprend, pour chaque turbine, des montants verticaux de part et d'autre de la turbine et au moins un plateau horizontal fixé aux montants verticaux, la turbine étant reliée au plateau horizontal par une liaison pivotante. 20 Selon un mode de réalisation de la présente invention, chaque turbine comprend un arbre d'entraînement, les arbres d'entraînement des turbines n'étant pas reliés les uns aux autres, chaque arbre d'entraînement étant relié à la génératrice par un système de transmission hydraulique comprenant une pompe 25 hydraulique située dans le plateau. Brève description des dessins Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif 30 en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : les figures 1 et 2 représentent, de façon schématique, deux exemples de réalisation d'une éolienne flottante à turbines à flux transverse selon l'invention.; E11762 - D105278-02 9 les figures 3 à 6 sont des vues en perspective avec coupe d'exemples de réalisation d'un flotteur de l'éolienne flottante selon l'invention ; la figure 7 représente, de façon schématique, un autre 5 exemple de réalisation du flotteur selon l'invention ; et la figure 8 est une section schématique du flotteur de l'éolienne flottante de la figure 1 selon un plan perpendiculaire à l'axe de rotation des turbines de l'éolienne. Par souci de clarté, de mêmes éléments ont été 10 désignés par de mêmes références aux différentes figures et, de plus, les diverses figures ne sont pas tracées à l'échelle. Description détaillée Seuls les éléments utiles à la compréhension de l'invention sont décrits et représentés sur les figures. Dans la 15 suite de la description, sauf indication contraire, les termes "sensiblement", "environ" et "de l'ordre de" signifient "à 10 % près". En outre, les termes "supérieur", "inférieur", "au-dessus", "au-dessous", "sommet" et "base" sont définis par rapport à l'axe de rotation des turbines de l'éolienne qui 20 correspond, par exemple, sensiblement à la direction verticale. La figure 1 est une vue en perspective schématique d'un exemple de réalisation d'une éolienne flottante 10 selon l'invention. L'éolienne flottante 10 comprend une turbomachine 12 reposant sur un flotteur 14. Le flotteur 14 est relié au fond 25 marin, non représenté, par des lignes d'ancrage 16. Le niveau des eaux est représenté de façon schématique par la ligne 18. Le centre de carène du flotteur 14 correspond au centre géométrique du volume immergé du flotteur 14, c'est-à-dire le centre de gravité du volume d'eau déplacée par le flotteur 14. 30 La turbomachine 12 comprend un empilement de plusieurs étages 20. A titre d'exemple, quatre étages 20 sont représentés en figure 1. Le nombre d'étages varie, par exemple, de 2 à 10. Chaque étage 20 comprend : -un. châssis 21 assurant la rigidité de l'ensemble et 35 comprenant des montants latéraux 22, un panneau horizontal B11762 - D105278-02 10 supérieur 26 et un panneau horizontal inférieur 28 reliés aux montants latéraux 22 ; et -une turbine à flux transverse 30 disposée entre les montants latéraux 22 et les plateaux 26, 28 susceptible de 5 tourner autour d'un axe D, par exemple sensiblement vertical. Les montants latéraux 22 d'un étage 20 sont dans le prolongement des montants latéraux 22 de l'étage adjacent au-dessus et/ou de l'étage adjacent au-dessous dans l'empilement d'étages. Les montants 22 des étages 20 peuvent correspondre à 10 un élément monobloc ou à des éléments distincts. Les turbines 30 de deux étages 20 successifs sont séparées par un plateau horizontal 31 formé par le panneau supérieur 26 de l'étage 20 inférieur et le panneau inférieur 28 de l'étage 20 supérieur. Chaque montant latéral 22 a une forme profilée pour jouer, en 15 outre, le rôle d'un carénage. La turbine à flux transverse 30 comprend un arbre d'entraînement 32 d'axe D et des moyens adaptés à entraîner l'arbre 32 en rotation autour de l'axe D sous l'action du vent notamment lorsque le vent a une direction approximativement 20 perpendiculaire à l'axe D. L'arbre d'entraînement 32 est maintenu aux panneaux 26, 28 par des paliers 34. Les turbines 30 empilées forment une colonne 35 de turbines 30 ou empilement de turbines. Les montants 22 et les plateaux 31 de l'ensemble de la turbomachine 12 sont solidaires les uns des autres pour former 25 la structure de maintien 36 de la colonne 35 de turbines 30. Les arbres d'entraînement 32 des turbines 30 peuvent être reliés les uns aux autres pour former l'arbre d'entraînement d'axe D de la colonne de turbines. La colonne 35 de turbines 30 entraîne un générateur électrique (non visible en 30 figure 1) contenu dans lé flotteur 14. Selon un exemple de réalisation, les arbres 32 des turbines 30. sont indépendants les uns des autres. Dans ce cas, chaque arbre 32 peut entraîner une pompe hydraulique, disposée par exemple au niveau des montants 22. La pompe hydraulique 35 entraîne un moteur hydraulique relié au générateur électrique B11762 - D105278-02 11 qui est logé dans le flotteur 14. Les axes de rotation des turbines 30 peuvent alors ne pas être confondus. Un tel exemple autorise un fonctionnement autonome de chaque turbine 30 de la turbomachine 12. En particulier, si une turbine, victime une avarie, se trouve bloquée, les autres turbines peuvent continuer de fonctionner. Selon un exemple de réalisation, les arbres 32 sont reliés les uns aux autres et l'arbre de rotation de l'étage 20 à la base de la turbomachine 12 entraîne le générateur électrique 10 logé dans le flotteur 14, comme cela sera décrit plus en détail par la suite. Les arbres 32 des turbines 30 peuvent former un arbre monobloc d'axe D maintenu par les plateaux 31. A titre de variante, les arbres 32 des turbines 30 peuvent être des éléments distincts. Des dispositifs d'accouplement, non 15 visibles, entre les arbres 32 associés à deux turbines adjacentes peuvent être prévus dans les plateaux 31. Il peut s'agir d'accouplements flexibles ou élastiques. Chaque montant latéral 22 a une forme profilée pour jouer, en outre, le rôle d'un carénage. Pour chaque étage, les 20 carénages 22 favorisent l'aspiration du flux d'air vers la turbine 30. Au-delà de chaque turbine 30, l'écoulement s'engage dans une partie divergente obtenue grâce à l'éloignement graduel des carénages 22 l'un de l'autre. La turbine 30 peut être n'importe quel type de turbine 25 à flux transverse. Plus particulièrement, il peut s'agir d'une turbine à flux transverse comprenant des pales 38 entraînant en rotation l'arbre 32 sous l'action de forces de portance. L'envergure de chaque pale 38, mesurée selon l'axe D, peut varier de 1 à 20 mètres. Dans un plan perpendiculaire à 30 l'axe D, les pales 38 suivent en fonctionnement un cercle centré sur l'axe D dont le diamètre peut varier de 1 à 15 mètres. La hauteur de la pale 38 rapportée au diamètre (hauteur relative) peut varier de 0,5 à 3. . A titre d'exemple, la turbine à flux transverse est 35 une turbine du type Darrieus ou du type Gorlov, par exemple, les B11762 - DI05278-02 12 turbines décrites dans la publication "Helical Turbines for the Gulf Stream: Conceptual Approach to Design of a Large-Scale Floating Power Farm" de Gorlov (Marine Technology, vol. 35, n°3, Juillet 1998, pages 175-182, etc.).
Par ailleurs, la demanderesse a déposé un ensemble de demandes de brevet sur des turbines à flux transverse mues par des forces de portance dans des demandes de brevet décrites précédemment. Les turbines 30 peuvent correspondre aux turbines décrites dans ces demandes de brevet.
La figure 2 est une vue en perspective schématique d'un autre exemple de réalisation &une éolienne flottante 40 qui, par rapport à l'éolienne flottante 10 représentée en figure 1, comprend des première et deuxième colonnes 35 de turbines 30 juxtaposées dont les axes de rotation D et D' sont parallèles.
Les colonnes 35 de turbines et la structure de maintien 36 des colonnes 35 de turbines reposent sur le flotteur 14. Chaque étage 20 de l'éolienne 40 comprend deux turbines 30, l'une appartenant à la première colonne de turbines et l'autre appartenant à la deuxième colonne de turbines.
L'arbre de rotation 32 de chaque turbine 30 est maintenu par le panneau supérieur 26 et le panneau inférieur 28 associés. Le châssis 21 de chaque étage 20 comprend, en plus des carénages 22 et des panneaux 26, 28, un montant central 42 interposé entre les deux turbines 30 de l'étage 20. Chaque panneau supérieur 26 s'étend entre l'un des carénages 22 et le montant central 42. Les montants centraux 42 des étages 20 peuvent correspondre à un élément monobloc ou à des éléments distincts par étage. A titre d'exemple, pour l'éolienne 10 comprenant une seule colonne 35 de turbines, la distance entre les bords d'attaque des carénages 22 peut varier de 1,5 à 20 mètres. Pour l'éolienne 40 comprenant deux colonnes 35 de turbines, la distance entre les bords d'attaque des carénages 22 peut varier de 3,5 à 40 mètres. La figure 3 est une vue en perspective avec coupe d'un 35 exemple de réalisation du flotteur 14 de l'éolienne 10, seul le B11762 - DI05278-02 13 plateau 31: à la base de la turbomachine 12 étant représenté. Le flotteur 14 comprend une coque flottante 49 contenant l'ensemble des autres éléments formant le flotteur 14. La coque flottante 49 peut présenter une symétrie de rotation par rapport à un axe A vertical. De préférence, pour l'éolienne 10, l'axe A correspond à l'axe D. A titre d'exemple, la section de la coque flottante 49 dans un plan perpendiculaire à l'axe A peut suivre un cercle, un polygone ayant un nombre de côtés supérieur ou égal à cinq, une étoile à plus de cinq branches, une courbe proche des courbes précédentes, et de façon générale, une courbe qui n'a pas de dimensions privilégiées. A titre d'exemple, la coque flottante 49 peut posséder une surface de révolution autour de l'axe A. Selon une section méridienne dans un plan contenant l'axe A, la coque flottante 49 peut avoir le profil transversal de la coque d'un navire. Le matériau utilisé pour réaliser la coque flottante 49 peut être identique au matériau utilisé pour réaliser la coque des navires actuels. Le diamètre maximal de la coque flottante 49 peut varier de 1,5 à 5 fois la distance entre les bords d'attaque des carénages 22 de l'étage 20 à la base de la turbomachine 12. Le rapport entre la hauteur, mesurée selon l'axe A, et le diamètre maximal de la coque flottante 49 peut varier de 0,5 à 5. De préférence, la coque flottante 49 a une forme allongée et le rapport entre la hauteur, mesurée selon l'axe A, et le diamètre maximal de la coque flottante 49 peut varier de 1,5 à 5. Le flotteur 14 peut comprendre un pont supérieur 50 et un pont intermédiaire 52, au-dessous du pont supérieur 50. En figure 3, le pont supérieur 50 est représenté avec une forme tronconique et comprend une ouverture 51 cylindrique d'axe A.
Toutefois, l'angle du tronc de cône peut être très faible, par exemple inférieur à quelques degrés, de façon que des équipements, notamment des grues, puissent être disposés sur le pont supérieur 50. L'espace prévu entre le pont supérieur 50 et le pont intermédiaire 52 constitue un entrepont supérieur 54.
L'entrepont 54 peut jouer en partie le rôle d'une zone de B11762 - D105278-02 14 stockage. Des instruments de contrôle, de commande, des systèmes de régulation thermique, des machines de traitement de l'air peuvent être prévus dans l'entrepont 54 qui apparaît alors comme une salle des machines. L'entrepont supérieur 54 peut-être au moins en partie au-dessous du niveau des eaux 18. La partie immergée du flotteur 14 sous le pont intermédiaire 52 assure la flottabilité de l'éolienne 10. Le flotteur 14 comprend un autre pont intermédiaire 58, au-dessous du pont intermédiaire 52, qui délimite un entrepont inter- médiaire 60 avec le pont intermédiaire 52. Le flotteur 14 comprend, en outre, "un pont inférieiir 62, au-dessous du pont intermédiaire 58, qui délimite avec le pont intermédiaire 58 un entrepont inférieur 64 à l'extrémité inférieure du flotteur 14. Les organes pesants et volumineux de conversion d'énergie mécanique/électrique, en particulier la génératrice 65, sont situées dans l'entrepont inférieur 64. Un conduit central cylindrique 66, étanche, d'axe A relie le pont 52 au pont 58. Le conduit 66 débouche à une extrémité sur l'entrepont supérieur 54 et à l'extrémité opposée sur l'entrepont inférieur 64. Un lest fixe 68 peut être prévu sous le pont inférieur 62. Les lignes de mouillage 16 relient la coque flottante 49 au fond marin. Les lignes de mouillage 16 sont souples. Au minimum trois lignes de mouillage 16 peuvent être utilisées. Les lignes de mouillage 16 peuvent s'éloigner en éventail de la coque flottante 49 et sont fixées chacune au fond marin au moyen d'une ancre ou d'un pieu, non représenté. Les lignes de mouillage 16 peuvent être des chaînes, des câbles d'acier, des cordages synthétiques, etc. La turbomachine 12 est montée sur le flotteur 14 de façon que la turbomachine 12 puisse tourner par rapport au flotteur 14 autour d'un axe sensiblement vertical selon une liaison de type pivot. De préférence, l'axe de rotation de la turbomachine 12 par rapport au flotteur 14 correspond à l'axe A. De- ce fait, la structure de maintien 36- de la. colonne 35 de turbines est susceptible de pivoter par rapport au flotteur 14 B11762 - D105278-02 15 autour de l'axe A. La structure de maintien 36 de la turbomachine 12 est prolongée par le bas et solidaire d'une structure de liaison 70, comprenant une portion cylindrique creuse supérieure 72, d'axe A, partiellement fermée en partie supérieure par une plaque 74 plane perpendiculaire à l'axe A. La portion cylindrique 72 se prolonge en partie inférieure, par l'intermédiaire d'une portion annulaire 76, par une portion cylindrique creuse inférieure 78, coaxiale à la portion cylindrique 72 et de diamètre inférieur. La portion cylindrique 72 est disposée en partie dans l'entrepont supérieur 54. La plaque 74 est située au niveau de l'ouverture 51 du pont supérieur 50. La portion cylindrique 78 s'étend dans le conduit 66. La portion cylindrique 78 est munie d'une collerette 80 à son extrémité inférieure.
Le plateau 31 situé à la base de la turbomachine 12 est, par exemple, fixé à la plaque 74. Un palier radial étanche 82 est prévu dans l'entrepont 54 et permet la rotation de la portion cylindrique supérieure 72 par rapport à la coque flottante 49 autour de l'axe A. Le palier 82 est situé au-dessus du centre de carène du flotteur 14 lorsque l'axe A est vertical. Un palier radial est un palier qui empêche les déplacements de l'arbre maintenu par le palier dans une direction perpendiculaire par rapport à l'axe de l'arbre. Un palier radial et axial étanche 84 est prévu dans l'entrepont 60 à l'extrémité inférieure de la portion cylindrique 78. Le palier radial et axial 84 est prévu par exemple au niveau de la collerette 80. Le palier 84 est situé au-dessous du centre de carène du flotteur 14 lorsque l'axe A est vertical. Un palier axial est un palier qui empêche les déplacements de l'arbre maintenu par le palier selon l'axe de l'arbre. Les paliers 82, 84 peuvent comprendre des roulements à rouleaux, des roulements coniques à une ou deux rangées, des paliers lisses, etc. Chaque palier 82, 84 peut comprendre plusieurs paliers. Le flotteur 14 comprend un système de transmission 89 35 de l'énergie mécanique fournie par la colonne 35 de turbines.à B11762 DI05278-02 16 la génératrice 65. Dans le présent exemple de réalisation, le système de transmission 89 est essentiellement mécanique et comprend un arbre d'entraînement 90 d'axe A. L'arbre de rotation 90 s'étend notanuent dans les portions cylindriques 72 et 78 et dans l'entrepont inférieur 64. L'extrémité supérieure de l'arbre 90 est reliée à l'arbre de rotation 32, non représenté en figure 3, de la turbine à la base de la colonne 35 de turbines. L'extrémité inférieure de l'arbre 90 est reliée à la génératrice 65. La colonne de turbines entraîne en rotation l'arbre 90 qui, à son tour, entraîne en rotation directement la génératrice 65. L'arbre 90 est maintenu par un palier radial et axial étanche 92 fixé au plateau 31 à la base de la turbomachine 12. L'arbre 90 est, en outre, maintenu par un palier radial et axial 94 fixé au pont inférieur 62. Des paliers supplémentaires, non représentés, peuvent être prévus, par exemple dans le conduit 66, pour le maintien de l'arbre 90. Les paliers supplémentaires situés au-dessus du centre de carène peuvent être des paliers seulement radiaux. Le lest 68 peut être remplacé par un volant d'inertie 20 entraîné par l'arbre 90. La génératrice 65, représentée schématiquement en figure 3, comprend, par exemple, un rotor 96 entraîné directement en rotation par l'arbre 90 et un stator 98 entourant le rotor 96. Il peut s'agir d'une génératrice à attaque directe 25 à aimants permanents multipolaires. Il peut également s'agir d'un alternateur synchrone à rotor bobiné. Il peut également s'agir d'une génératrice asynchrone, un multiplicateur de vitesse pouvant alors être prévu entre l'arbre 90 et le rotor de la génératrice et/ou entre l'arbre 90 et l'arbre 32 de. la 30 turbine à la base de la colonne 35 de turbines. Des équipements électriques 100 récupèrent l'énergie fournie par la génératrice 65, qui est transmise par un câble 102. En fonctionnement, la colonne de turbines entraîne en rotation l'arbre 90 qui, à son tour, entraîne la génératrice 65. 35 La liaison de type pivot entre la turbomachine 12 et le flotteur B11762 - DI05278-02 17 14 permet d'orienter la turbomachine 12 selon la direction du vent pour augmenter le rendement de la turbomachine 12. La figure 4 est une vue en perspective avec coupe d'un exemple de réalisation du flotteur 14 de l'éolienne 40, seule la base de la turbomachine 12 étant représentée. Le plateau 31 à la base de la structure de maintien 36 de chaque colonne de turbines est fixé à la plaque 74. L'axe de rotation de la turbomachine 12 par rapport au flotteur 14 est parallèle aux axes D et D' de rotation des deux colonnes de turbines et correspond de préférence à l'axe A. Le flotteur 14 de l'éolienne 40 représenté en figure 4 a la même structure que le flotteur 14 de l'éolienne 10 représenté en figure 3 à la différence que les arbres de rotation 32 à la base des colonnes de turbines sont reliés à l'arbre de rotation 90 par l'intermédiaire d'un système de transmission 102, prévu par exemple dans la portion cylindrique 72, et non représenté en détail. Le système de transmission 102 peut être un système de transmission mécanique. Il peut inclure des trains d'engrenages, comme le système décrit dans la demande de brevet PCT/FR2008/051917.
La figure 5 est une vue analogue à la figure 3 d'un autre exemple de réalisation du flotteur 14 qui a la même structure que la structure du flotteur 14 représenté en figure 3 à la différence que le système de transmission 89 qui relie l'arbre de rotation 32 de la turbine à la base de la colonne 35 de turbines et la génératrice 65 est un système hydraulique. L'éolienne 10 comprend une pompe hydraulique 110, par exemple à. cylindrée variable, logée dans la portion cylindrique 72, et entraînée par l'arbre de rotation 32. Des conduites 112, 114 relient la pompe hydraulique à un moteur hydraulique 116 logé à proximité de la génératrice 65. Il peut s'agir d'un moteur hydraulique 116 à cylindrée variable, par exemple un moteur hydraulique 116 à engrenages. Le moteur hydraulique 116 entraîne en rotation le rotor 96 de la génératrice 65. Selon un autre exemple de réalisation, lorsque les 35 arbres 32 des turbines 30 d'une colonne sont indépendants les B11762 - DI05278-02 18 uns des autres et que chaque arbre 32 entraîne une pompe hydraulique logée dans le plateau 31, les pompes hydrauliques peuvent être reliées au moteur hydraulique 116. La figure 6 est une vue en perspective avec coupe d'un exemple de réalisation du flotteur 14 de l'éolienne 40, seule la base-de la turbomachine 12 étant représentée. Le plateau 31 à la base de la structure de maintien de chaque colonne de turbines est fixé à la plaque 74. Le flotteur 14 de l'éolienne 40 représenté en figure 6 a la même structure que le flotteur 14 de l'éolienne 10 représenté en figure 5 à la différence que l'arbre de rotation 32 à la base de chaque colonne de turbines entraîne une pompe hydraulique 117, 118. Les pompes hydrauliques 117, 118 sont reliées à un système de régulation de débit 119, lui-même relié aux conduites 112, 114 d'aspiration et de refoulement. En fonctionnement, les deux pompes hydrauliques 117, 118 entraînent le moteur hydraulique 116. Selon un autre exemple de réalisation, lorsque les arbres 32 des turbines 30 des colonnes jumelles sont indépendants les uns des autres et que chaque arbre 32 entraîne une pompe hydraulique, logée dans le plateau inférieur 31, les pompes hydrauliques peuvent être reliées au moteur hydraulique 116. Les exemples de réalisation du flotteur 14 selon l'invention décrits en relation avec les figures 3 à 6 assurent 25 la stabilité statique de l'éolienne flottante 10, 40 que ce soit vis à vis des déplacements horizontaux ou du basculement. En effet, la résultante FA sensiblement horizontale des efforts aérodynamiques sur la turbomachine 12, dans la direction du vent (traînée) ou perpendiculaire à la direction du 30 vent (portance), s'exerce en un centre aérodynamique.Ar situé dans la turbomachine 12. La résultante FA est reprise par les lignes de mouillage 16 qui limitent ainsi le déplacement de l'éolienne dans un plan horizontal (mouvements de cavalement et d'embardée) ainsi que les mouvements de lacet du flotteur 14. A 35 ces forces aérodynamiques peuvent s'ajouter des forces hydro- B11762 - DI05278-02 19 dynamiques horizontales qui sont également reprises par les lignes de mouillage. De même, la poussée d'Archimède P, qui s'exerce au centre de carène C du flotteur 14, et la somme des poids du flotteur 14, mF, et du poids mT de l'ensemble formé par la turbomachine 12 prolongée par l'organe de liaison 70, et des lignes de mouillage 16, qui s'exerce au centre de gravité G de l'éolienne, situé également dans le flotteur 14, sont sensiblement verticales et se compensent. La détermination de la poussée d'Archimède et donc du volume de la coque immergée 49 est contrainte par l'ensemble des poids à supporter qui sont fixés à priori : turbomachine 12 et lignes de mouillage 16. Seul le poids du flotteur 14 offre une marge de manoeuvre sachant par ailleurs que pour des questions de coût, le poids de matériau utilisé doit être réduit. L'action de la résultante FA sur la turbomachine 12 se répercute sur le flotteur 14 via les paliers supérieur 82 et inférieur 84 situés aux points Ps et PI. De façon avantageuse, le palier 82 est essentiellement un palier radial tandis que le palier 84 est un palier radial et axial. Le palier 84 est donc le seul des deux paliers 82, 84 à absorber les charges axiales liées au poids mT de la turbomachine 12, de l'organe de liaison 70 et des lignes de mouillage 16. De ce fait, ces charges s'appliquent essentiellement au niveau du palier 84, en PI, si bien que le centre de gravité G de l'éolienne est en fait défini par la relation : (mF + MT )GC mFGFC + MT PIC où GF est le centre de gravité du flotteur 14 et où les distances, mesurées selon la direction verticale, sont signées, à savoir la distance signé EF est positive lorsque le point F est au-dessus du point E et est négative lorsque le point F est au-dessous du point E. D'une part le positionnement de l'emplacement PI du palier inférieure 84 le plus en dessous du centre de carène C favorise l'abaissement du centre .de gravité G en dessous du centre. de carène C. D'autre part, les organes B11762 - DI05278-02 20 pesants et volumineux de conversion d'énergie mécani- que/électrique, en particulier la génératrice 65, disposés à l'extrémité inférieure de la partie immergée du flotteur 14 dans l'entrepont inférieur 64, contribuent à abaisser la position du centre de gravité du flotteur GF en dessous du centre de carène C et favorisent également l'abaissement du centre de gravité G en dessous du centre de carène C. Or, comme nous le verrons plus loin, l'augmentation de la distance signée GC est favorable à la stabilité statique de l'éolienne 10, 40.
On se place dans un plan méridien du flotteur 14 contenant la résultante des forces aérodynamiques FA pour ne pas distinguer dans la suite entre traînée et portance dé même qu'entre moment de roulis et moment de tangage, regroupés sous le terme de moment de basculement MB. Le palier radial 82 reprend une partie des efforts de flexion appliqués à la turbomachine 12 et il en est de même du palier radial et axial 84. Pour maintenir l'éolienne flottante 10, 40 dans une position parfaitement verticale lorsqu'un moment de basculement s'exerce, on montre que la réaction radiale RS du palier supérieur 82 doit être : Rs = -(1 + ArPS/PIPS)FA et la réaction radiale RB du palier inférieur 84 doit être : RB - (Fir.Ps/PIPs)FA. Plus les paliers 82, 84 sont éloignés l'un de l'autre, plus la coque flottante 49 est allongée et plus les paliers 82, 84 sont soulagés et la plus grande partie de la réaction est assurée par le palier supérieure 82 qui doit être placé le plus près possible de la plaque 74. Sous l'effet du moment de basculement MB résultant de la résultante des forces aérodynamiques FA qui atteint une valeur maximale en PI, l'éolienne a tendance à s'incliner d'un angle O. Il faut compenser ce moment pour ramener l'axe A selon la direction verticale. Le moment-de redressement MR résulte d'un.triple effet..
B11762 - DI05278-02 21 Le premier effet est lié au point de fixation des lignes d'ancrage 16. Pour mieux compenser le moment de basculement MB qui atteint une valeur maximale en PI, il peut être avantageux que les lignes d'ancrage 16 soient raccordées à une position L telle que la distance ArL soit minimisée et, la distance ArPS étant donnée par ailleurs, telle que la distance LPs soit la plus faible possible. Ceci implique que L soit dans une position supérieure de la coque 49, c'est-à-dire dans une position comme représentée à titre d'exemple dans la figure 2.
D'un autre coté, les lignes de mouillage 16 étant pesantes, il est avantageux de les fixer dans une position inférieure : -un compromis est à trouver. Les deux autres effets s'expriment dans la formule suivante : MR = P x (CH 4- GC)x sine Le premier terme traduit le déplacement latéral du centre de carène C qui s'écarte de l'axe de symétrie A de la coque flottante 49. On introduit pour exprimer ce déplacement le point métacentrique H situé au-dessus de C à une distance proportionnelle dans le cas considéré au rapport du carré du rayon de la coque flottante 49 sur sa hauteur, si on assimile la coque à un disque. Pour amplifier cet effet, il faut donc élargir radialement la coque 49 et en raccourcir l'allongement axial. C'est cet effet stabilisant qui est privilégié dans les éoliennes à multiflotteurs qui présentent une large assise. Le deuxième terme traduit l'effet mis en oeuvre dans l'appareil de physique appelé ludion. Cet effet suppose bien entendu que le centre de gravité soit situé en dessous du centre de carène du flotteur 14. C'est cet effet stabilisant qui est privilégié au contraire dans les éoliennes avec des lests immergés logés dans le fond de structure mince et allongée (en anglais SPAR). Cet effet est également favorisé par les exemples de réalisation décrits précédemment, sans que le premier effet soit négligé. Donc comme annoncé plus haut, l'augmentation de la distance signée GC est favorable à la stabilité statique de B11762 - DI05278-02 22 l'éolienne 10, 40. L'allongement de la coque flottante 49 offre une plus grande latitude pour augmenter à la fois les distances GC et PIPs, ce qui permet à la fois d'amplifier le couple de redressement et de soulager les paliers radiaux.
En conclusion, par rapport à une turbine à flux axial : - la proximité de l'entrepont supérieur 54 de la surface de la mer 18 fait que le poids des éléments disposés dans l'entrepont supérieur 54 entraîne un moment de basculement négligeable de l'éolienne 10, 40. - les composants de conversion énergétique mécani- que/électrique (la génératrice 65 et les équipements électriques 100) de l'éolienne 10, 40 sont situés au-dessous du centre de gravité de l'éolienne 10, 40. Le poids des composants de conversion énergétique mécanique/électrique ne favorisent plus le basculement de l'éolienne 10, 40. L'accès et l'entretien de l'éolienne -10, 40 est simplifié. En effet, comme l'entrepont supérieur 54 se trouve au pied de la turbomachine 12 au-dessus du niveau des eaux 18, l'accès et l'évacuation de l'entrepont 54 peuvent être réalisés de façon simple par des trappes. La présence de la mer à proximité de l'entrepont 54 amortit, en outre, les différences de température au niveau de l'entrepont 54. Il est donc possible de ne pas prévoir de systèmes de régulation thermique dans l'entrepont 54. A titre de variante, il est possible de prévoir des systèmes de régulation thermique utilisant l'eau de mer qui est facilement accessible. En outre, l'accès à la génératrice 65 qui est située dans la coque flottante 49 est facilité, par exemple par l'entrepont 60.
En outre, pour les exemples de réalisation décrits précédemment en relation avec les figures 3 et 4, les contraintes exercées sur la génératrice 65 sont réduites. En effet, l'arbre 90 transmet à la génératrice 65 la somme des-couples délivrés par les turbines de la colonne de turbines sans les contraintes de flexion et les contraintes selon l'axe D qui B11762 - DI05278-02 23 sont reprises par la structure de maintien 36 de la turbomachine 12 et transmises à la coque flottante 49 via la structure de liaison 70. Par conséquent, la conception de la génératrice 65 peut être simplifiée. En particulier, dans le cas où la génératrice 65 est à attaque directe et à aimants permanents, il est plus facile de maintenir le jeu de l'entrefer de la génératrice dans les plages nécessaires au bon fonctionnement de la génératrice 65. En outre, pour les exemples de réalisation décrits précédemment en relation avec les figures 3 et 4, l'arbre d'entraînement 90 relie directement la colonne de turbines. au rotor de la génératrice 65. De ce fait, le moment d'inertie du rotor est élevé. D'une part, un effet gyroscopique important contribue ainsi à stabiliser encore davantage l'axe A du flotteur 14 suivant la direction verticale. D'autre part, on obtient un lissage de la vitesse de rotation du rotor de la génératrice 65. Selon les exemples de réalisation décrits précédemment en relation avec les figures 5 et 6 et selon l'exemple de réalisation dans lequel chaque turbine 30 entraîne une pompe hydraulique, l'utilisation d'un système de transmission 89 hydraulique permet la mise en oeuvre de différents types d'asservissement entre la pompe 110 ou les pompes hydrauliques 117, 118, 120, 122 et le moteur hydraulique 116, par exemple pour protéger la turbomachine 12 contre les à-coups de fonctionnement dus aux rafales de vent ou pour prévoir une fonction de freinage en cas d'arrêt d'urgence. La figure 7 représente un autre exemple de réalisation d'éolienne 150. L'éolienne 150 a une structure analogue à l'éolienne 10 représentée en figure 1 à la différence que la coque flottante 49 comprend une portion de section réduite 152, formant un col ou étranglement, au niveau de la ligne de flottaison du flotteur 14. La ligne de flottaison 153- est représentée en traits pointillés.en figure 7 et correspond à la ligne qui sépare la partie immergée de la coque flottante 49 de B11762 - D105278-02 24 la partie émergée de la coque flottante 49. Le col 152 permet de réduire l'impact des vagues sur la coque flottante 49. En outre, la coque flottante 49 peut être fixée au fond marin 154 par une ligne tendue 156 qui relie le point le plus bas 158 de la coque flottante 49 à un système d'ancrage 160 fixé au fond marin 154. La ligne 156 est tendue en permanence. La ligne 156 peut être composée d'un ou de plusieurs tendons, qui peuvent comprendre des tuyaux en acier, des câbles métalliques ou des cordes de fibres synthétiques ou une combinaison de ces matériaux. La ligne 156 permet avantageusement de réduire les mouvements de pilonnement du flotteur 14 sans avoir à contribuer à la limitation des déplacements horizontaux qui est l'objectif assigné aux seules lignes de flottaison 16. Pour cela la prétension de la ligne 156 peut être réduite soulageant ainsi la force globale vers le bas que doit vaincre le flotteur via la force d'Archimède. La rigidité de la ligne 156 peut être aussi diminuée entraînant l'utilisation de moins de matériau d'une part et évitant d'autre part la décroissance de la période propre de pilonnement qui doit rester importante comme cela est expliqué plus loin. La figure 8 est une section schématique du flotteur 14 de l'éolienne 10, 40 décrit précédemment en relation avec les figures 1 à 7 selon un plan perpendiculaire à l'axe A au niveau de l'entrepont 60. L'entrepont 60 peut être divisé en 25 compartiments 160 séparés par des cloisons 162 sensiblement verticales. Chaque cloison 162 s'étend entre la coque flottante 49 et le conduit 66 sur toute la hauteur de l'entrepont 60. A titre d'exemple, huit compartiments 160 sont représentés en figure 8. Le flotteur 14 peut comprendre un dispositif 164 de 30 remplissage et de vidage .sélectif des compartiments 160 indépendamment les uns des autres en eau de mer. Le dispositif 164 peut constituer un moyen pour régler les périodes propres de tangage et de roulis de la coque flottante 49. Ces périodes -doivent être en dehors de la gamme des périodes d'excitation des 35 vagues qui sont les plus énergétiques. Cette gamme dangereuse B11762 DI05278-02 25 peut se trouver périodes propres moments d'inertie typiquement entre 20 et 25 secondes. Les de tangage et de roulis croissent avec les classique et d'inertie ajoutée autour des axes de roulis et de tangage respectivement. Elles décroissent avec la raideur en rotation de l'éolienne qui est quantifiée par le moment de redressement MR et que l'on a cherché plus haut à maximiser pour augmenter la stabilité statique. Si l'on cherche à fixer les périodes propres de roulis et de tangage juste au-dessus de la gamme dangereuse, soit à 30 secondes par exemple, il faut donc choisir les moments susmentionnés suffisamment grands. On peut pour cela allonger la coque flottante 49. On peut aussi jouer sur l'éloignement des compartiments 160 de l'axe A de la coque flottante 49 lors de la conception et sur leur remplissage sélectif en privilégiant les compartiments 160 proches du plan perpendiculaire à l'axe A autour duquel le moment d'inertie doit être amplifié. Enfin un compromis pour réduire le moment de redressement MR sans pour autant sacrifier les contraintes de la stabilité statique peut être également recherché.
Les périodes propres de tangage et de roulis doivent également se trouver éloignées des périodes de pilonnement afin d'éviter le couplage de ces mo uvements. La poussée d'Archimède étant fixée, la période propre surface de flottaison (section de pilonnement décroît avec la de la coque flottante 49 à la ligne de flottaison 153). La portion 152 de section réduite représentée en figure 7 permet d'amplifier cette période bien au-delà des périodes propres de tangage et de roulis. On peut, à l'inverse, la fixer à une valeur inférieure à la gamme dangereuse (en dessous de 10 secondes) en gardant le même diamètre ou en augmentant la rigidité de la ligne de prétension 156. Des modes de réalisation particuliers de la présente invention ont été décrits. Diverses variantes et modifications apparaissent à l'homme de l'art. En particulier, des exemples de 35 réalisation d'éoliennes flottantes comprenant une et deux B11762 - DI05278-02 26 colonnes de turbines ont été décrits. Toutefois, il est clair que l'invention peut être mise en oeuvre pour des éoliennes flottantes comprenant plus de deux colonnes de turbines. Divers modes de réalisation avec diverses variantes ont été décrits ci-5 dessus. On note que l'homme de l'art peut combiner divers éléments de ces divers modes de réalisation et variantes sans faire preuve d'activité inventive. En particulier, bien que l'éolienne 150 soit représentée en figure 7 avec un étranglement 152 et une ligne tendue 156, il est clair que l'étranglement 152 10 et la ligne tendue 156 peuvent être prévus indépendamment l'un de l'autre.

Claims (14)

  1. REVENDICATIONS1. Eolienne flottante (10 ; 40) comprenant un flotteur (14) et une turbomachine (12) reposant sur le flotteur, le flotteur comprenant une coque flottante (49), la turbomachine comprenant au moins une colonne (35) de turbines (30) à flux 5 transverse et une structure de maintien (36) des turbines, la structure de maintien se prolongeant par un organe de liaison (70), situé dans la coque flottante et relié à la coque flottante selon une liaison à pivot par au moins des premier et deuxième paliers (84, 82) situés dans la coque flottante, le 10 premier palier (84) étant situé au-dessous du centre de carène de la coque flottante, l'éolienne comprenant une génératrice (65) entraînée par les turbines et située dans la coque flottante sous ledit centre de carène.
  2. 2. Eolienne flottante (10 ; 40) selon la revendication 15 1, dans laquelle l'organe de liaison (70) s'étend sur plus de la moitié de la hauteur de la coque flottante (49), le deuxième palier (82) étant situé au-dessus dudit centre de carène, le deuxième palier étant un palier radial et n'étant pas un palier axial et le premier palier (84) étant un palier radial et axial. 20
  3. 3. Eolienne flottante selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle chaque turbine (30) comprend un arbre d'entraînement (32), les arbres d'entraînement des turbines de la colonne (35) étant reliés les uns aux autres, l'organe de liaison (70) comprenant un système de transmission (89) reliant, 25 à la génératrice (65), l'arbre d'entraînement de la turbine à la base de la colonne.
  4. 4. Eolienne flottante selon la revendication 3, dans laquelle le système de transmission (89) comprend un arbre d'entraînement de liaison (90) reliant, à la génératrice (65), 30 l'arbre d'entraînement (32) de la turbine (30) à la base de la colonne (35).
  5. 5. Eolienne flottante selon la revendication 3, dans laquelle le système de transmission (89) comprend une pompe hydraulique (110 ; 117, 118) entraînée par l'arbre d'entrai_B11762 - D105278-02 28 nement (32) de la turbine (30) à la base de la colonne, la pompe hydraulique étant reliée à un moteur hydraulique (116) entraînant la génératrice (65).
  6. 6. Eolienne flottante selon la revendication 3, dans 5 laquelle la turbomachine (12) comprend une colonne (35) supplémentaire de turbines (30) à flux transverse, les arbres d'entraînement (32) des turbines de la colonne supplémentaire étant reliés les uns aux autres, le système de transmission (89) reliant, en outre, à la génératrice (65), l'arbre d'entraînement 10 de la turbine à la base de la colonne supplémentaire.
  7. 7. Eolienne flottante selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle la coque flottante (49) est à symétrie de rotation et a, suivant un plan méridien, le profil transversal de la coque d'un navire, le rapport entre la hauteur 15 de la coque flottante et le diamètre maximal de la coque flottante variant de 1,5 à 5.
  8. 8. Eolienne flottante selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle le flotteur (14) comprend des compartiments (160) et un dispositif (164) de remplissage et 20 de vidage en eau de chaque compartiment indépendamment les uns des autres.
  9. 9. Eolienne flottante selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle le flotteur (14) comprend au moins un premier entrepont (54), un deuxième entrepont (60) sous 25 le premier entrepont, un troisième entrepont (64) sous le deuxième entrepont, et un conduit (.66) traversant le deuxième entrepont et reliant le premier entrepont au troisième entrepont, la génératrice (65) étant située dans le troisième entrepont, la structure de maintien (36) étant reliée au 30 flotteur par les premier et deuxième paliers (84, 82), le deuxième palier (82) étant dans le premier entrepont, le premier palier (84) étant dans le troisième entrepont ou étant dans le conduit, plus près du troisième entrepont que du premier entrepont.B11762 - D105278-02 29
  10. 10. Eolienne flottante selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans laquelle la coque flottante (49) a une section réduite (152) au niveau de la ligne de flottaison (153).
  11. 11. Eolienne flottante selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, comprenant des lignes d'ancrage (16) non prétendues, rayonnant depuis la coque flottante (49) et destinées à relier le flotteur (14) au fond marin (154).
  12. 12. Eolienne flottante selon l'une quelconque des 10 revendications 1 à 11, comprenant, en outre, une ligne tendue (156) reliée au pOint le plus bas du flotteur (14) et destinée à être reliée au fond marin (154).
  13. 13. Eolienne flottante selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans laquelle la structure de maintien 15 (36) comprend, pour chaque turbine (30), des montants verticaux (22, 42) de part et d'autre de la turbine et au moins un plateau horizontal (31) fixé aux montants verticaux (22, 42), la turbine étant reliée au plateau horizontal par une liaison pivotante (34). 20
  14. 14. Eolienne flottante selon la revendication 13, dans laquelle chaque turbine (30) comprend un arbre d'entraînement (32), les arbres d'entraînement des turbines n'étant pas reliés les uns aux autres, chaque arbre d'entraînement étant relié à la génératrice (65) par un système de transmission hydraulique 25 comprenant une pompe hydraulique située dans le plateau (31).
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