FR2992030A1 - Flotteurs houlo-generateur avec volants inertiels - Google Patents

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Abstract

Le flotteur houlo-générateur se compose d'une coque profilée (1), contenant deux chaînes cinématiques symétriques et d'un balancier (2) qui oscille en fonction des ondes de la houle. Les bras (3) du balancier, dont la longueur est ajustable aux caractéristiques de la houle, portent à leurs extrémités des flotteurs (4). Un arbre (5), solidaire du balancier (2), traverse la coque (1) et ses rotations alternatives sont transformées, par un double jeu de pièces mécaniques, en rotation inverse de deux volants inertiels (7) massifs qui utilisent leur énergie cinétique pour entrainer deux ou plusieurs arbres moteurs (8). La présente invention se caractérise ainsi par ; - une très grande fiabilité grâce à la simplicité de sa conception ; - un coût exceptionnellement bas à la construction et à la maintenance; - une adaptation aux caractéristiques (amplitude, fréquence) de la houle. Les flotteurs houlo-générateurs de la présente invention peuvent être amarrés soit en eau profonde, soit près du rivage sur des sites subissant habituellement une forte houle ou des vagues puissantes. Une autre option consiste à utiliser les aires protégées des champs d'éoliennes off-shore.

Description

DESCRIPTION De nombreux appareils récupérateurs de l' énergie de la houle et des vagues ont été conçus, fabriqués et mis en service. Rappelons les principales techniques utilisées : - soit les flotteurs montent et descendent, à l'intérieur de guides ou de tubes; - soit le mouvement relatif de flotteurs actionne directement ou indirectement des générateurs .
La présente invention reprend cette dernière technique en transformant l'énergie marine récupérée en énergie cinétique, stockée dans des volants inertiels. Le flotteur houlo-générateur de la présente invention comprend essentiellement : - une coque ; - un balancier ; - un arbre principal porteur des différents organes ; - une double chaine cinématique ; - une pignonnerie ; - un système électromécanique et une électronique de régulation. A LA COQUE (1) : La coque (1) possède une carène (21) profilée pour présenter un minimum de résistance à l'avancée de la houle et des vagues. Elle peut être flottante ou complètement immergée. Sa quille lestée (19),portant les dispositifs habituels d'ancrage (20), lui permet surtout de rester toujours perpendiculaire au front de la houle . Un capot (16) amovible est prévu pour assurer la maintenance des différents organes internes.
B / LE BALANCIER OSCILLANT (2): - Le balancier (2) est un cadre rigide composé de deux bras (3) et dont l'envergure totale doit être adaptée aux caractéristiques de la houle sur le site d'implantation (surtout la distance entre crêtes). Il est par construction solidaire de l'arbre (5), soit directement, soit indirectement si la coque (1) est immergée à une certaine profondeur. - la longueur des bras est, dans une première réalisation de l'invention, calculée au moment de la construction du balancier, pour tenir compte des caractéristiques de la houle sur le site retenu. Selon une autre réalisation de l'invention, les bras ont une longueur qui est ajustée, grâce à des actionneurs (23) associés à des capteurs (22) de position. - Les flotteurs (4) sont placés devant et derrière la coque; leur section leur permet de "monter" 30 immédiatement sur le front de houle afin d' assurer un tangage maximal au balancier (2). C / L' ARBRE PRINCIPAL (5) : L'arbre (5) traverse la coque (1) dans sa largeur à travers deux platines (18) et se trouve ainsi parallèle front de la houle. Il est solidaire du balancier (2) en son milieu ou relié à lui par un jeu de tiges rigides si la coque est immergée à une certaine profondeur. 35 Dans tous les cas de figure, il est en rotation alternative en subissant les oscillations du balancier.
D / LA DOUBLE CHAINE CINEMATIQUE Chacune comprend : une roue à cliquet (10), un ressort spiral (11), un volant inertiel (7). a) La roue à cliquet (10) : Fixée sur l'arbre (5), elle suit ses rotations alternatives, mais ne transmet que les impulsions que lui permet le sens de son montage sur le dit arbre.
Elle transforme donc une série de rotations alternatives en une rotation de même sens. Elle est par ailleurs fixée à l'une des extrémités du ressort spiral (11) b) Le ressort spiral (11) : Fixé, d'une part à la roue à cliquet (10) et d'autre part au volant inertiel (7), il a pour fonction d'amortir les brutales oscillations du balancier transmises par l'arbre (5). c) Le volant inertiel (7) : Fixé au ressort spiral (11), il est ainsi en liaison élastique avec l'arbre (5) 10 dont il récupère le couple mais seulement dans le seul sens que lui permet la roue à cliquet (10). Les différentes impulsions qu'il reçoit entretiennent et/ou accroissent donc son énergie cinétique. Selon une première réalisation de l'invention, le volant est un disque massif dont la nature et -les dimensions sont définies en fonction de l'énergie cinétique attendue. Selon une autre réalisation de l'invention, le volant est composé de deux ou plusieurs bras portant 15 des masses à leurs extrémités. Selon une autre réalisation de l'invention, le volant porte des masses (15) dont la distance à l'axe de l'arbre (5) peut être ajustée selon les besoins. Cet ajustement s'effectue grâce à des actionneurs (23) et la position des masses est suivie par des capteurs (22) associés aux actionneurs.
20 D / LA PIGNONNERIE : Un système d'engrenages (6) couple les deux volants (7) en les contraignant à tourner à la même vitesse mais en sens inverse, ce qui élimine pratiquement tout effet gyroscopique. Il comprend des pignons renvois d'angle (61 & 62) et au moins un démultiplicateur (12) a) Les uros pianons (61) sont solidaires des volants (7), tandis que les petits pignons (62) sont 25 solidaires des arbres moteurs (8). b) Les arbres moteurs (8) entraînent des génératrices (9) par l'intermédiaire de démultiplicateurs et aussi divers capteurs (13) mesurant l'énergie cinétique des volants (7). c) Les démultiplicateurs (12) : Solidaires des arbres moteurs (8), ils ont une fonction analogue à ceux qui équipent les éoliennes dont la vitesse angulaire doit être largement démultipliée pour 30 animer efficacement des organes tournants. E / LE SYSTEME DE REGULATION : Dans une version sophistiquée de la présente invention, un système de régulation se charge de gérer au mieux le stockage et l'utilisation de l'énergie cinétique accumulée par les volants (5). Un programmateur (25), connecté aux capteurs (13 & 22) et éventuellement à un radar (14), qui 35 analyse l'état de la mer, commande opportunément les actionneurs (23) afin de positionner les les masses (15) des volants (7)et/ou d'ajuster la longueur des bras (3) du balancier (2).

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1 - Dispositif permettant de récupérer l'énergie de la houle et des vagues, caractérisé par le fait que les oscillations d'un balancier (2) , solidaire d'un arbre (5), entraîne la rotation de deux volants inertiels (7) qui tournent librement en sens inverse autour de l'arbre (5). Des capteurs (13) mesurent en temps réel l'énergie cinétique des volants (7).
  2. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le balancier (2) est un cadre rigide, constitué de deux bras (3) portant à leurs extrémités des flotteurs (4), dont la section doit leur permettre de réagir immédiatement à l'arrivée de la crête de la houle, quelle que soit l'amplitude de cette dernière. Les mouvements verticaux des flotteurs, causés par les ondulations de la houle, génèrent les 10 oscillations du balancier (2) et donc indirectement les rotations salternatives des volants (7).
  3. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'envergure du balancier, flotteurs compris, correspond à la fréquence habituelle de la houle (distance entre deux crêtes) sur le site où est implanté le houlo-générateur. La longueur des bras (3) est déterminée à la construction ou, dans une version plus sophistiquée, 15 ajustée en temps réel grâce à des actionneurs (23), associés à des capteurs (22) de position.
  4. 4 - Dispositif selon les revendications 1 , & 2, caractérisé par le fait que l'arbre (5) traverse la coque (1) à travers deux platines (18) et il est solidaire de deux roues à cliquet (10), montées pour tourner librement en sens inverse. Chacune de ces roues (10) est fixée àl' une des extrémités d'un ressort spiral (11). 20
  5. 5 - Dispositif selon les revendications 1, 2 & 4, caractérisé par le fait que chaque volant inertiel (7), tournant librement autour de l'arbre (5), est fixé à l'autre extrémité du ressort spiral (11) qui suit les rotations de sa roue à cliquet (10) . Il en résulte ainsi une liaison élastique entre les volants (7) et le balancier (2), ce qui amortit les oscillations brutales de ce dernier en cas de forte houle. 25
  6. 6 - Dispositif selon les revendications 1 & 5, caractérisé par un jeu d'engrenages qui lie les deux volants (7) en les contraignant à tourner à la même vitesse mais en sens inverse, ce qui élimine pratiquement tout effet gyroscopique. Les gros pignons (61) sont solidaires des volants (7) alors que les petits pignons (62) le sont d'arbres moteurs (8). 30 Ces arbres moteurs (8) sont couplés aux génératrices (9) par le biais de démultiplicateurs (12).
  7. 7 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les volants (7) sont, soit des disques massifs, soit des bras portant des masses (15) dont la distance à l'axe de l'arbre (5) peut être ajustée grâce à des actionneurs (23), associés à des capteurs (22) qui mesurent cette distance en temps réel. 35
  8. 8 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par une carène (21) de la coque (1) profilée de manière à offrir le minimum de résistance à l'avancée de l'onde de la houle. Un capot (16), amovible pour assurer la maintenance, coiffe la coque (1) dont la quille (19) 5 porte les dispositifs habituels d'ancrage (20) .
  9. 9- Dispositif selon les revendications 1, 3 & 7, caractérisé par le fait que les capteurs spécifiques qui mesurent en temps réel l'énergie cinétique des volants, la longueur des bras et la position des masses, sont connectés à un programmateur (25) qui peut éventuellement collecter les données fournies par un radar (14), lequel analyse les 10 caractéristiques de la houle (fréquence et amplitude) en temps réel.
  10. 10 - Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait que le programmateur (25) qui envoie des instructions aux actionneurs (23) est, soit embarqué, soit dans un poste de commande à terre. 15
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