FR2994716A1 - Installation de conversion de l'energie marine - Google Patents

Abstract

L'invention a pour objet une installation de conversion de l'énergie renouvelable d'un milieu marin, comprenant un premier moyen (1) de conversion du mouvement de la houle en un couple d'entraînement d'un premier arbre de sortie(20), solidarisé en rotation avec un arbre d'entrée(59') d'un dispositif générateur de puissance(G). Selon l'invention, l'installation comprend au moins un second moyen(3) de conversion d'au moins une seconde énergie renouvelable, en un couple d'entraînement en rotation, autour d'un axe, d'au moins un second arbre de sortie(30), et un dispositif sommateur de puissance(4), comportant deux arbres menants(41,42) solidarisés en rotation, respectivement , avec les arbres de sortie des deux moyens de conversion (1,3), et un arbre mené(48 ) sur lequel est appliquée la somme des couples d'entraînement en rotation appliqués sur les deux arbres menants(41,42) et qui commande le dispositif générateur de puissance(G). L'invention permet, ainsi, au moyen d'une installation très compacte, de récupérer sur un même site l'ensemble des énergies liées au milieu marin, telles que la houle, le vent et les courants.

Description

L'invention a pour objet une installation de production d'énergie à partir de l'énergie renouvelable provenant de la mer. L'épuisement attendu des ressources en énergies fossiles, l'augmentation de leur coût et les risques liés à l'exploitation de nouveaux gisements ou de l'énergie nucléaire, conduisent nécessairement à développer, dans l'avenir, l'utilisation d'énergies d'origine naturelle, renouvelables et peu polluantes. En particulier, depuis quelques années, on a cherché à exploiter l'énergie éolienne qui présente l'avantage d'être répartie sur l'ensemble du territoire. Cependant, pour que la production d'électricité justifie les investissements, les éoliennes doivent être équipées d'hélices de grandes dimensions, de l'ordre de 30 mètres et placées sur des mâts ayant une hauteur très importante, pouvant dépasser une centaine de mètres. De plus, une éolienne, même de grandes dimensions, ne peut produire qu'une puissance relativement réduite, de l'ordre de 2 ou 3 MW et, pour obtenir une puissance appréciable, il faut donc réaliser des « parcs éoliens» comportant un assez grand nombre d'éoliennes, ce qui li- mite les possibilités d'implantation en raison des nuisances et de l'opposition des rive- rains. Pour bénéficier de vents relativement importants et réguliers, on a construit des ensembles d'éoliennes à proximité des côtes ou, même, en pleine mer. Toutefois, de tels parcs éoliens ne peuvent être réalisés que dans des régions sans grand intérêt touris- tique, ou à une distance suffisante de la côte pour ne pas être trop visibles, avec le risque de gêner la pêche et la circulation des navires. En outre, l'acheminement de l'électricité produite à partir d'éoliennes placées en mer, à une assez grande distance de la côte, est assez difficile et entraîne des pertes. On a aussi réalisé des usines marémotrices utilisant l'énergie produite par le flux et le reflux périodique de la mer. Cependant, cette technique, assez ancienne, ne s'est pas développée car elle n'est valable que dans des régions soumises à une grande amplitude des marées et, en outre, nécessite la construction d'un barrage en travers d'un golfe ou d'un estuaire. Jusqu'à présent, par conséquent, il n'a été prévu, pour récupérer l'énergie venant de la mer, que des installations très importantes, pouvant présenter de graves inconvénients pour l'environnement. L'invention a pour objet de remédier à ces inconvénients grâce à des installations de dimensions relativement réduites et peu visibles, qui pourront donc être réparties en assez grand nombre le long des côtes afin de récupérer une part significative de l'énergie renouvelable provenant de la mer. Il a été proposé, depuis longtemps, de convertir l'énergie de la houle ou des vagues en une énergie utilisable, au moyen de machines plus ou moins complexes comportant, -2- généralement, un organe oscillant tel qu'un flotteur, soumis au mouvement alternatif, ascendant et descendant, de la surface liquide et entraînant l'arbre d'entrée d'un dispositif de production de puissance mécanique ou électrique. Le document US-A-1,385,083, par exemple, décrit un dispositif de ce type compor- tant deux flotteurs montés aux extrémités de deux bras montés articulés, autour d'un axe horizontal, sur un support fixe et s'étendant en des sens opposés de façon à être animés de mouvements alternatifs qui sont transformés par un mécanisme inverseur en un mouvement de rotation dans un seul sens d'un arbre de sortie. Dans un autre 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 soumis au mouvement de l'eau et transformant celui-ci en une rotation alternative d'une pièce formant rotor, munie d'ailettes et tournant dans un stator afin de fonctionner comme une pompe alternative dont l'énergie peut être convertie en une énergie utilisable.

Même lorsqu'ils comportent des flotteurs montés aux extrémités de bras articulés, de tels dispositifs, en partie immergés, sont relativement peu encombrants et peuvent donc être implantés à une faible distance de la côte et répartis en assez grand nombre le long de celle-ci. Chacune de ces machines peut, par exemple, entraîner un alternateur relié au réseau afin d'additionner les puissances électriques produites.

Toutefois, le transport de l'électricité produite en des points éloignés les uns des autres cause des pertes. En outre, l'amplitude et la direction de la houle et des vagues peuvent varier et réduire la puissance récupérée. L'un des buts de l'invention est donc d'augmenter la puissance produite au niveau de chaque machine en récupérant, autant que possible, plusieurs énergies renouvelables provenant, à cet endroit, de la mer. L'inventeur s'est avisé, en effet, que, pour exploiter l'énergie du vent, il n'était, sans doute, pas indispensable, en milieu marin, de construire des éoliennes de grandes dimensions et placées à une grande hauteur car le vent venant de la mer et soufflant sur les côtes reste, sur de longues périodes, assez fort et régulier, même au niveau de l'eau.

En outre, en certains endroits de la côte, les courants, souvent liés aux marées, peu- vent avoir une vitesse de plusieurs noeuds et il est possible de récupérer leur énergie au moyen d'une machine immergée dite « hydrolienne ». L'invention a donc pour objet une installation de production d'énergie à partir de l'énergie renouvelable du milieu marin, comprenant un premier moyen de conversion du mouvement alternatif de la houle en un couple d'entraînement en rotation, dans un seul sens, d'un premier arbre de sortie, solidarisé en rotation avec un arbre d'entrée d'un dispositif générateur de puissance. -3- Conformément à l'invention, l'installation comprend au moins un second moyen de conversion d'au moins une seconde énergie renouvelable, en un couple d'entraînement en rotation, autour d'un axe, d'au moins un second arbre de sortie, et au moins un dispositif sommateur de puissance, comportant deux arbres menants solidarisés en rotation, respectivement, avec lesdits premier et second arbres de sortie des premier et second moyens de conversion, et un arbre mené sur lequel est appliquée la somme des couples d'entraînement en rotation appliqués sur les deux arbres menants, ledit arbre mené commandant la rotation autour de son axe de l'arbre d'entrée du dispositif générateur de puissance.

De façon particulièrement avantageuse, tous les moyens de conversion d'énergies renouvelables, ainsi que les moyens de transmission des couples d'entraînement en rotation sont montés sur un même bâti de support. Dans un mode de réalisation préférentiel, l'arbre de sortie d'au moins un second moyen de conversion prend appui sur le bâti de support par l'intermédiaire d'une roue libre permettant la rotation dudit arbre de sortie dans un seul sens d'application d'un couple d'entraînement sur l'arbre menant correspondant du dispositif sommateur et interdisant une rotation en sens inverse sous l'action du dispositif sommateur, dans le cas où le couple d'entraînement en rotation appliqué par le second moyen de conversion, devient inférieur au couple résistant appliqué par le dispositif générateur de puissance sur l'arbre mené du dispositif sommateur. Selon une autre caractéristique préférentielle, le dispositif sommateur de puissance comprend un arbre central et un arbre tubulaire coaxiaux, enfilés l'un dans l'autre et constituant, respectivement, les deux arbres menants du dispositif sommateur solidarisés en rotation, respectivement, avec les arbres de sortie de deux moyens de conversion, un arbre mené sur lequel est centrée une couronne dentée, et une paire de pignons satellites centrés et calés en rotation sur un même axe tournant dans un palier axial porté par une extrémité d'un bras formant manivelle calée en rotation sur l'arbre central, respectivement un premier pignon satellite engrenant sur un pignon planétaire centré et calé en rotation sur l'arbre tubulaire et un second pignon satellite engrenant avec la couronne dentée pour l'entraînement en rotation de l'arbre mené sous l'action des couples de rotation appliqués par les deux moyens de conversion, respectivement, sur l'arbre central et sur l'arbre tubulaire, et dont les puissances s'ajoutent. De façon particulièrement avantageuse, l'arbre central du dispositif sommateur est entraîné en rotation par le second moyen de conversion d'énergie et l'arbre tubulaire enfi- lé sur l'arbre central est entraîné en rotation par le premier moyen de conversion de l'énergie de la houle. -4- En outre, l'arbre mené du dispositif sommateur est solidarisé en rotation avec l'arbre d'entrée du dispositif générateur de puissance par l'intermédiaire d'un mécanisme multiplicateur de vitesse qui, de préférence, entraîne le dispositif générateur de puissance par une liaison mécanique comportant deux volants d'inertie tournant en sens contraire et reliés par un mécanisme inverseur. Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, les arbres de sortie des moyens de conversion d'énergie, les arbres menants et l'arbre mené du dispositif sommateur de puissance, ainsi que les moyens de transmission des couples de rotation sont centrés sur un même axe de rotation.

De préférence, le premier moyen de conversion de l'énergie de la houle comporte au moins un organe oscillant animé d'un mouvement alternatif ascendant et descendant sous l'action de la houle et relié cinématiquement à un premier arbre de sortie par l'intermédiaire d'un mécanisme inverseur, de façon à entraîner en rotation ledit premier arbre de sortie dans un seul sens de rotation.

Dans un mode de réalisation préférentiel, le premier moyen de conversion de l'énergie de la houle comprend au moins trois bras portant chacun un flotteur à une extrémité et montés articulés, à leur autre extrémité, sur un support, lesdits bras s'étendant radialement suivant au moins trois directions réparties en étoile autour d'un axe central sensiblement vertical du support et étant montés oscillants autour d'axes d'articulation concourants passant par ledit axe central, et le mécanisme inverseur comprend une roue principale à denture conique, d'entraînement en rotation d'un premier arbre de sortie et, pour chacun des bras, une paire de deux pignons coniques opposés, engrenant avec la denture conique de la roue principale et solidarisés en rotation, chacun dans un sens, avec ledit bras, lesdites paires de pignons coniques se chevauchant de façon que leurs axes de rotation soient disposés en étoile autour de l'axe de la roue principale et que tous les pignons soient régulièrement répartis le long de sa denture conique. Le second moyen de conversion d'énergie peut être, soit une éolienne, soit une hydrolienne entraînée par les courants de l'eau. Cependant, dans un mode de réalisation préférentiel, l'installation comprend deux dispositifs sommateurs de puissance, respectivement un premier dispositif sommateur comportant deux arbres menants solidarisés en rotation, respectivement, avec les arbres de sortie, respectivement, du premier et du second moyens de conversion et un premier arbre mené, et un second dispositif sommateur comportant un premier arbre menant solidarisé en rotation avec l'arbre mené du premier dispositif sommateur et un second arbre menant solidarisé en rotation avec un troisième arbre de sortie d'un troisième moyen de conversion d'énergie, et un second arbre mené commandant la rotation de l'arbre -5- d'entrée du dispositif générateur de puissance, ces deux moyens de conversion d'énergie étant, l'un une éolienne et l'autre une hydrolienne. Mais l'invention sera mieux comprise par la description détaillée de certains modes de réalisation préférentiels, donnés à titre d'exemple et illustrés par les dessins annexés.

La figure 1 est un schéma de l'ensemble d'une installation, dans un premier mode de réalisation de l'invention. La figure 2 est une vue de dessus schématique d'un dispositif houlomoteur à trois bras. La figure 3 est une vue en coupe du mécanisme inverseur d'un dispositif houlomoteur à six bras. La figure 4 est un schéma de l'ensemble d'une installation, dans un mode de réalisation plus perfectionné de l'invention. La figure 5 est une vue en perspective d'une installation comportant trois moyens de conversion de l'énergie.

Sur la figure 1, on a représenté schématiquement, dans un premier mode de réalisa- tion, l'ensemble d'une installation selon l'invention, comportant un premier moyen de conversion 1, tel qu'un dispositif de récupération de l'énergie produite par le mouvement périodique de la houle, associé à un mécanisme inverseur 2 commandant la rotation, dans un seul sens, d'un premier arbre de sortie 20, un second moyen de conversion 3, tel qu'une éolienne, commandant la rotation d'un second arbre de sortie 30, un dispositif sommateur de puissance 4 ayant un premier arbre menant 41 entraîné par le premier arbre de sortie 20, un second arbre menant 42 entraîné par le second arbre de sortie 30, et un arbre mené 43 qui entraîne un arbre d'entrée d'un dispositif générateur de puissance G, par l'intermédiaire d'un mécanisme multiplicateur de vitesse 5.

Tous ces dispositifs ainsi que les mécanismes de transmission des couples de rota- tion sont portés par un bâti de support unique M, symbolisé, sur le schéma, par des rectangles hachurés. D'une façon générale, le dispositif de conversion de l'énergie de la houle comprend au moins un organe oscillant animé, au passage d'une vague, d'un mouvement alternatif ascendant et descendant et relié cinématiquement à un arbre de sortie par l'intermédiaire d'un mécanisme inverseur. Dans le mode de réalisation représenté schématiquement sur la figure 1, le premier dispositif de conversion 1 est du type décrit dans le document US-A-1,385,083, comprenant deux bras (non représentés) montés rotatifs, autour d'un axe d'articulation x',x, sur le bâti de support M, et portant chacun un flotteur commandant une oscillation périodique desdits bras, alternativement vers le haut et vers le bas, sous l'effet du mouvement, respectivement ascendant et descendant, de la surface liquide. Ce mouvement d'oscillation 2 994 716 -6- est transformé en un couple d'entraînement en rotation, dans un seul sens, du premier arbre de sortie 20, par un mécanisme inverseur 2 comprenant une roue à denture conique 21 centrée sur l'arbre 20 et sur laquelle engrènent, en deux zones diamétralement opposées, deux pignons coniques 22a,22b tournant autour d'arbres alignés 23a,23b, centrés 5 sur l'axe d'articulation x',x, et pouvant être solidarisés en rotation, chacun dans un sens, avec les deux bras 11a,11 b, par des roues libres ou un dispositif à cliquet, afin d'appliquer un couple de rotation, dans un seul sens, sur la roue 21 et l'arbre de sortie 20, lors des mouvements d'oscillation des bras. Cette disposition, relativement simple, permet d'entraîner une génératrice mais 10 l'énergie récupérée dépend de l'amplitude des mouvements d'oscillation qui dépendent eux-mêmes de la hauteur des vagues. Pour bénéficier d'une amplitude maximale, il faudrait donc que les bras oscillants soient toujours orientés perpendiculairement à la crête des vagues. Mais le sens de déplacement des vagues dépend de nombreux facteurs tels que la 15 direction des vents et des courants et le profil du fond et de la côte, surtout à proximité de celle-ci. Dans le cas d'un dispositif immergé à bras oscillants il serait trop complexe et oné- reux de modifier l'orientation des bras en fonction de la direction des vagues, comme on le fait pour l'hélice d'une éolienne. On peut donc, simplement, choisir cette orientation en 20 fonction d'une direction dominante sur le site, ce qui diminue le rendement de conversion de l'énergie des vagues, lorsque celles-ci viennent d'une autre direction. C'est pourquoi, selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le premier moyen de conversion comprend au moins trois bras oscillants portant chacun un flotteur et s'étendant radialement suivant au moins trois directions déca- 25 lées angulairement de 120° et se croisant sur un axe central vertical du support. En effet, grâce à cette disposition en étoile des bras oscillants et à la répartition des flotteurs autour de l'axe, il est possible de récupérer, à chaque instant, une énergie maximale, quelle que soit l'orientation de la houle. Dans ce cas, comme le montre schématiquement, en vue de dessus, la figure 2, les 30 trois bras oscillants 11 a,11b,11 c sont montés rotatifs, respectivement, sur trois arbres horizontaux centrés sur des axes concourants 10a,10b,10c, se croisant sur un axe central 15 du support M. Chacun des bras 11 présente une extrémité en forme de fourche ayant deux branches écartées 110,110'articulées, respectivement, sur deux demi-arbres 13a,13'a,13b,13'b,13c,13'c' qui s'étendent respectivement vers l'extérieur, de part et 35 d'autre de l'axe central 15, entre une pièce centrale formant une noix fixe de support 70 et un palier 16,16' de centrage de la branche correspondante du bras oscillant 11, chaque -7- demi-arbre 13,13', étant porté, à son extrémité interne, par la noix de support fixe 6 et, à son autre extrémité, par une pièce d'appui 14,14' portée par le support fixe M. D'une façon générale, le mécanisme inverseur 2 représenté schématiquement, en vue de dessus, sur la figure 2, comprend une roue principale 21 à denture conique, cen- trée sur un arbre 20 monté rotatif autour de l'axe central vertical 15, et sur laquelle engrè- nent, pour chaque bras, une paire de deux pignons coniques diamétralement opposés 22,22', qui peuvent être entraînés en rotation en sens contraire, l'un par le mouvement ascendant du bras 11 et l'autre par le mouvement descendant, de façon à appliquer un couple de rotation dans un seul sens sur la roue principale 21 dont l'arbre 20 constitue l'arbre de sortie du dispositif de conversion 1. 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 22,22'est monté à une extrémité interne d'un arbre tubulaire en forme de douille 23,23', qui est enfilé et monté rotatif autour de l'axe 10, sur la partie externe du demi-arbre correspondant 13,13', par l'intermédiaire d'un palier de centrage 16, 16' comprenant deux éléments pouvant être solidarisés en rotation, dans un seul sens, par une roue libre, respectivement, un élément externe solidaire en rotation de la branche correspondante 110,110' du bras 11 et un élément interne centré et calé en rotation sur l'arbre tubulaire 23,23' du pignon conique 22,22'. Ainsi, lors d'un mouvement ascendant d'un flotteur, par exemple A, l'une des branches 110a du bras 11a peut com- mander la rotation dans un premier sens du pignon 22a et, lors du mouvement descendant, l'autre branche 110'a commande la rotation, dans le sens inverse, du pignon 22'a diamétralement opposé, les deux pignons 22a,22'a appliquant ainsi sur l'arbre 20 de la roue principale 21, un couple de rotation dans le même sens autour de son axe 15.

De plus, comme le montre la figure 2, les trois paires de pignons coniques associés, respectivement, aux trois bras 11a,11b,11c, se chevauchent de façon que les six pignons, respectivement 22a,22'b,22c,22'a,22b,22'c, associés alternativement à chacun des bras, soient régulièrement répartis, aux sommets d'un hexagone, le long de la denture circulaire conique de la roue principale 21. Ainsi, l'énergie résultant des oscillations indépendantes des trois bras peut être convertie en trois couples de rotation appliqués à chaque instant sur l'arbre de sortie 20 du dispositif et dont les effets s'ajoutent. La répartition, autour de l'axe central 15, des flotteurs A,B,C et la disposition en étoile des trois bras de support 1a,1b,1c, qui oscillent indépendamment l'un de l'autre sous l'effet de la houle, permet, quelle que soit l'orientation de celle-ci, de récupérer, à chaque instant, 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 15. Pour cela, il -8- 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. La figure 5, montre, par exemple, un dispositif comportant six flotteurs A,B,C,D,E,F, montés aux extrémités de six bras articulés autour d'axes horizontaux sur le bâti de sup- port fixe M qui, dans le cas représenté sur la figure 5, est un coffre ou une bouée 6, reliée au fond de façon à suivre les variations de niveau de grande amplitude dues aux marées, en restant, cependant, relativement fixe par rapport aux vagues. Chacun des flotteurs est porté à l'extrémité d'un bras oscillant qui, dans ce mode de réalisation, comporte deux parties sensiblement parallèles, respectivement une partie inférieure de maintien latéral 111, articulée autour d'un axe horizontal 112, sur la bouée de support 6, et une partie supérieure d'entraînement de l'arbre de sortie 20 du mécanisme inverseur 2 du dispositif de conversion 1. Comme précédemment, les parties supérieures des trois bras 11a,11b,11c,11d,11e,11f, forment des fourches à deux branches articulées, respective- ment, sur trois axes d'oscillation 10a,10b,10c, qui se croisent sur l'axe central vertical 15 du mécanisme inverseur 2. Dans le mode de réalisation préférentiel représenté sur la figure 3, qui est une vue en coupe par un plan vertical passant par l'axe d'articulation commun 10a des deux bras alignés 11a et 11d, les branches 110a, 110'a et 110d,110'd des deux bras sont imbri- quées de façon que leurs paliers 16,16' puissent être enfilés côte à côte sur chacune des deux parties d'un arbre d'oscillation commun s'étendant, respectivement, de part et d'autre d'un carter fixé rigidement sur une face supérieure 61 de la bouée de support 6, et formant un boîtier creux 7 dans lequel est logé le mécanisme inverseur 2. Les paliers 16'd et 16a, placés à gauche du boîtier 7 sur la figure 3, sont donc portés par la partie externe du demi-arbre 13a, les paliers 16d et 16'a, placés à droite, étant portés par la partie ex- terne du demi-arbre 13'a. Par ailleurs, pour permettre les oscillations indépendantes des bras de support 11, sans interférence des branches qui se croisent autour du mécanisme inverseur 2, l'extrémité d'articulation de la branche 110 placée sur la gauche de chaque bras 11, en regardant l'axe central 15, est coudée vers le haut, alors que l'extrémité de la branche de droite 110' est coudée vers le bas. Ainsi, comme le montre la figure 5, la branche de gauche 110a du bras 11a passe au dessus de la branche de droite 1101 du bras voisin 11f, alors que la branche de droite 110'a passe en dessous de la branche de gauche 110b du bras 11b.

Avantageusement, comme le montre la figure 3, chacun des six demi-arbres 13,13' répartis en étoile autour de l'axe central 15, s'étend en porte à faux à partir du boîtier 7, -9- afin de faciliter le montage des bras et de dégager l'espace autour du mécanisme inverseur 2. A cet effet, l'extrémité interne de chacun des demi-arbres 13,13' est encastrée dans une noix de support fixe 70 qui est logée dans le boîtier creux 7 et est dimensionnée de façon à ménager, à l'intérieur de celui-ci, un espace inférieur plat dans lequel s'étend ho- rizontalement la roue dentée principale 21 de l'inverseur 2 et un espace annulaire dans lequel sont placés verticalement, l'un à coté de l'autre, les six pignons coniques 22a,22'a,22b,22'b,22c,22'c répartis en cercle autour de la noix de support 70 qui est centrée sur l'axe vertical 15.

Comme précédemment, chacun des pignons coniques 22,22' est monté à une extré- mité interne d'un arbre tubulaire 23,23'qui, dans la façon représentée sur la figure 3, est prolongé par une partie en forme de douille, montée rotative, autour de l'axe 10, sur la partie externe du demi-arbre 13,13' et s'étendant radialement sur la longueur nécessaire pour porter deux paliers placés côte à côte tels que, sur la figure 3, les paliers 16a,16'd et 16'a,16d, des deux bras alignés 11a,11d. Comme le montre la figure 3, chacun desdits paliers 16 comprend un élément externe 161 calé en rotation sur la branche correspondante du bras 11, un élément interne 162 calé en rotation sur l'arbre tubulaire 23,23' du pignon 22,22', et une roue libre 160 de solidarisation en rotation, dans un seul sens, de ladite branche du bras avec l'arbre tubu- laire correspondant. Pour permettre le montage, l'élément interne 162, en forme de bague, est enfilé sur la partie externe de l'arbre tubulaire 23 qui est munie d'une rainure de solidarisation dans laquelle coulisse une partie en saillie correspondante de la bague 162. De préférence, les roues libres 160 de chaque paire de paliers placés côte à côte sur un même demi-arbre 23, 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 23' s'étendant de l'autre côté du boîtier 7. Comme les pignons correspondants 22,22' sont montés face à face, ils entraînent l'un et l'autre la roue horizontale 21 dans le même sens. Chaque paire de bras alignés montant et descendant au cours du passage d'une vague, applique donc, en permanence, un couple de rotation sur la roue principale 21 d'entraînement de l'arbre de sortie 20. Comme précédemment, il résulte de la disposition en étoile des six bras autour de l'axe central 15, 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 22,22' sont donc actionnées simultanément, chacune par la paire de bras alignés correspon- -10- dante, et leurs effets s'ajoutent à chaque instant en raison de leur répartition le long de la denture circulaire de la roue principale 21. L'invention permet ainsi de récupérer de façon optimale l'énergie potentielle des vagues, quelle que soit leur orientation. Mais en outre, pour obtenir un rendement de conversion maximal à partir de l'ensemble de l'énergie développée sur le site, la disposition selon l'invention, représentée schématiquement sur la figure 1, permet d'ajouter à l'énergie produite par les vagues, au moins une seconde énergie produite, par exemple, par une éolienne. Comme on l'a représenté, en perspective, sur la figure 5, une éolienne 3 peut aussi être placée au-dessus du premier moyen 1 de conversion de l'énergie des vagues qui est associé, de la façon indiquée plus haut, à un mécanisme inverseur 2 logé, de la façon indiquée plus haut, dans un carter rigide formant un boîtier creux 7. Comme représenté en coupe verticale sur la figure 3, ce carter 7 est appliqué et fixé sur une face supérieure 61 du bâti de support fixe constitué, dans ce cas, d'un coffre ou d'une bouée 6, maintenue en position fixe par des chaînes ancrées sur le fond.

Cette éolienne 3 est portée par un arbre de rotation 30 qui est centré sur l'axe vertical 15 de l'inverseur 2 et est monté rotatif dans un palier de guidage axial 72 porté par la face supérieure 71 du boîtier 7, ledit arbre 30 traversant l'ensemble du mécanisme, de la façon représentée sur la figure 3. Comme exposé plus haut en se référant au schéma de la figure 1, l'énergie récupé- rée par l'éolienne 3 peut être ajoutée à l'énergie des vagues récupérée par le dispositif houlomoteur 1 grâce à un dispositif sommateur de puissance 4 comportant deux arbres menants 41,42, entraînés en rotation autour de l'axe central 15, respectivement, par l'arbre de sortie 20 du dispositif houlomoteur 1 et l'arbre de sortie 30 de l'éolienne 3. A cet effet, dans le mode de réalisation préférentiel représenté sur la figure 3, un premier arbre menant 41 est constitué par un prolongement tubulaire de l'arbre de sortie 20, également tubulaire, du mécanisme inverseur 2 et est monté rotatif, autour de l'axe central 15 , d'une part sur un palier de guidage axial 73 porté par le fond 74 du carter 7 et, d'autre part, sur un arbre central 42, l'arbre de sortie 30 de l'éolienne est enfilé dans le second arbre menant 42, par l'intermédiaire d'un palier axial 31, ledit arbre central 42 étant placé dans le prolongement de l'arbre de sortie 30 de l'éolienne 3 et solidarisé avec celui-ci afin de constituer le second arbre menant 42 du sommateur 4. L'ensemble du mécanisme est donc centré sur l'arbre de sortie 30 de l'éolienne calé en rotation avec ce second arbre menant 42, qui est donc monté rotatif, autour de l'axe 15, par l'intermédiaire du palier 72, sur la partie supérieure 71 du carter 7 et sur le fond 74 de celui-ci, par l'intermédiaire des paliers 31 et 73. Pour les raisons indiquées plus loin, le palier 72 est avantageusement associé à une roue libre.

Comme représenté schématiquement sur la figure 1, le dispositif sommateur 4 comprend, de façon connue en soi, au moins une paire de pignons satellites 43a,43b, centrés et calés en rotation sur un même axe 44 tournant dans un palier porté à l'extrémité d'au moins un bras 45 formant une manivelle calée en rotation sur le second arbre menant 42, respectivement un premier pignon 43a engrenant avec un pignon planétaire 46 centré et calé en rotation sur l'arbre tubulaire constituant le premier arbre menant 41, et un second pignon satellite 43b engrenant avec la denture interne circulaire d'une couronne 47 centrée et calée en rotation, autour de l'axe central 15, sur un arbre de sortie 48 tournant dans un palier 61 porté par le support fixe 6 et constituant l'arbre mené du dispositif sur lequel est appliqué un couple global de rotation correspondant à la somme des couples appliqués, respectivement, par le dispositif houlomoteur 1 sur le premier arbre de sortie 20 et par l'éolienne 3, sur le second arbre de sortie 30. L'arbre mené 48 sur lequel est appliqué ce couple global de rotation, peut entraîner, par exemple, une génératrice électrique G, de préférence par l'intermédiaire d'un multi- plicateur de vitesse 5. Comme le montre schématiquement la figure 1, ce multiplicateur de vitesse 5 peut être du type comprenant une couronne fixe munie d'une denture interne de grand diamètre 51 sur laquelle engrène au moins un premier pignon satellite 52 monté rotatif à l'extrémité d'au moins un bras 53 formant une manivelle calée en rotation sur un arbre d'entrée 50 placé dans le prolongement de l'arbre mené 48 du sommateur 4 et monté rotatif dans le palier 61 de celui-ci, qui est porté par le support fixe 6 et centré sur l'axe 15. Le premier pignon satellite 52 engrène avec un premier pignon central de plus petit diamètre 54 calé sur un arbre tubulaire 55 monté rotatif autour de l'axe central 15, et sur lequel est calé au moins un bras 56 formant une manivelle et portant un second pignon satellite 57 engrenant, d'une part avec la denture 51 de la couronne fixe et, d'autre part, avec un second pignon central 58 de plus petit diamètre centré et calé en rotation sur un arbre de sortie 59 qui est monté rotatif,autour de l'axe central 15, dans un palier fixe 62, et peut ainsi entraîner le générateur G à une vitesse multipliée par rapport à celle de l'arbre de sortie 48 du dispositif sommateur 4. En augmentant le nombre des pignons satellites, il est possible, par étages succes- sifs, de multiplier plusieurs fois cette vitesse de rotation afin d'entraîner, à une vitesse suffisante, le rotor du générateur G, par exemple un alternateur. Bien entendu, la figure 1 est purement schématique. En pratique, comme le montre la figure 3, les pignons satellites du sommateur 4 et du multiplicateur 5 seront disposés sy- métriquement sur au moins deux bras formant des manivelles s'étendant, respectivement, de part et d'autre de l'axe central 15. -12- L'installation représentée sur les figures 1 et 3 permet donc, à chaque instant, de bé- néficier, non seulement de l'énergie des vagues récupérée par le dispositif houlomoteur, mais aussi de l'énergie des vents qui soufflent assez régulièrement le long des côtes. Toutefois, pour le fonctionnement du dispositif sommateur de puissance, il faut que le couple d'entrée appliqué par l'éolienne 3 sur l'arbre menant 42 et le bras 45 entraînant les pignons satellites, soit supérieur au couple résistant appliqué sur l'arbre mené 48 par le générateur G. En cas de vent insuffisant, l'éolienne 3 pourrait donc être entraînée en rotation, par le dispositif houlomoteur 1, en sens inverse de celui résultant de l'action du vent. Pour éviter un tel risque, il est donc préférable que le palier 72 de centrage de l'arbre 30 de l'éolienne prenne appui sur le support fixe 7 par l'intermédiaire d'une roue libre interdi- sant une rotation en sens contraire de l'hélice. Bien entendu, l'invention ne se limite pas au mode de réalisation qui vient d'être dé- crit à titre d'exemple et couvre au contraire toutes les variantes utilisant des moyens équivalents et restant dans le même cadre de protection.

En particulier, le dispositif sommateur de puissance, ainsi que les autres organes de transmission des couples d'entraînement pourraient être d'un type différent. De même, le montage de l'installation sur un coffre ou une bouée, de la façon représentée sur la figure 3, permet de suivre les variations de grande amplitude du niveau de l'eau mais l'installation pourrait aussi être placée sur un massif de support fixe dans les zones à ma- rée faible et lorsque la profondeur du fond le permet. Par ailleurs, il est particulièrement intéressant d'associer une éolienne au dispositif houlomoteur, mais d'autres énergies liées au milieu marin pourraient être récupérées, par exemple celle des courants qui, dans certaines zones, peuvent être assez forts. La figure 5, par exemple, est une vue en perspective d'une installation comprenant trois moyens de conversion superposés et centrés sur un même axe vertical, respective- ment un dispositif houlomoteur à bras articulés 1 au niveau de l'eau, une éolienne 3 au dessus de celui-ci afin de récupérer l'énergie des vents et, au-dessous, une hydrolienne 8 immergée dans l'eau afin de récupérer l'énergie des courants. Dans ce cas, comme le montre, schématiquement, la figure 4, l'hydrolienne 8 en- traîne un arbre 80 centré également sur l'axe 15 de l'ensemble du mécanisme qui com- prend, dans ce cas, un second dispositif sommateur 9 ayant un premier arbre menant 91 solidarisé en rotation avec l'arbre mené 48 du premier sommateur 4, un second arbre menant 92 solidarisé en rotation avec l'arbre 80 de l'hydrolienne 8, et un arbre mené 98 solidarisé en rotation avec l'arbre d'entrée 50 du multiplicateur de vitesse 5. Les deux arbres menants 91,92 étant dirigés dans des directions opposées, le second arbre me- nant 92, qui s'étend vers le bas, est enfilé dans l'arbre mené 98, de forme tubulaire, qui tourne dans un palier axial fixe 61' porté par le support M. -13- Le second sommateur 9 comprend, comme le premier sommateur 4, une paire de pignons satellites 93a,93b, calés en rotation sur un même axe 94 tournant dans un palier porté à l'extrémité d'un bras 95 formant une manivelle calée en rotation sur le second arbre menant 92 qui s'étend, du coté opposé au premier arbre menant 91, dans le prolon- gement de l'arbre 80 de l'hydrolienne 8 qui est enfilé dans l'arbre mené 98, de forme tubu- laire, tournant dans un palier axial fixe 61'. Le premier pignon satellite 43a engrène avec un pignon planétaire 96 centré et calé en rotation sur le premier arbre menant 91 qui s'étend dans le prolongement de l'arbre mené 48 du premier sommateur 4, alors que le second pignon satellite 43b engrène avec la denture circulaire interne d'une couronne 97 centrée sur l'axe 15 et calée en rotation sur l'arbre tubulaire 98 constituant, d'un coté, l'arbre mené du second sommateur 9 et de l'autre, l'arbre d'entrée 50 du multiplicateur de vitesse 5 qui est constitué de la même façon que précédemment, mais dont l'arbre de sortie 59, porté par le palier 62, a une forme tubulaire afin de permettre le passage de l'arbre 80 de l'hydrolienne 8.

Pour la même raison, le générateur G est entraîné par un arbre 59' de forme tubu- laire, qui est centré sur l'axe 15 du mécanisme et est enfilé sur l'arbre 80 de l'hydrolienne 8. Ainsi, grâce aux deux dispositifs sommateurs 4,9, les couples d'entraînement appli- qués, respectivement, sur l'arbre 20 par le dispositif houlomoteur 1, sur l'arbre 30 par l'éolienne 3 et sur l'arbre 80 par l'hydrolienne 8 peuvent s'ajouter les uns aux autres pour l'entraînement de l'arbre 59' du générateur G. Cependant, pour équilibrer les couples appliqués, il est particulièrement avantageux de monter, respectivement sur l'arbre de sortie 59 du multiplicateur 5 et sur l'arbre d'entraînement 59' du générateur G, deux volants d'inertie 63,63'reliés par un inverseur 64, afin de tourner en sens inverse l'un de l'autre..

Claims (15)

1. REVENDICATIONS1) Installation de conversion de l'énergie renouvelable d'un milieu marin, comprenant un premier moyen (1) de conversion du mouvement alternatif de la houle en un couple d'entraînement en rotation, dans un seul sens, d'un premier arbre de sortie (20), solidarisé en rotation avec un arbre d'entrée (59') d'un dispositif générateur de puissance (G), caractérisée par le fait qu'elle comprend au moins un second moyen (3) de conver- sion d'au moins une seconde énergie renouvelable, en un couple d'entraînement en rotation, autour d'un axe, d'au moins un second arbre de sortie (30), et au moins un dispositif sommateur de puissance (4), comportant deux arbres menants (41,42) solidarisés en rotation, respectivement, avec lesdits premier (20) et second (30) arbres de sortie des premier (1) et second (2) moyens de conversion, et un arbre mené (48) sur lequel est appliquée la somme des couples d'entraînement en rotation appliqués sur les deux arbres menants (41,42), ledit arbre mené (48) commandant la rotation autour de son axe de l'arbre d'entrée (59') du dispositif générateur de puissance (G).
2. 2) Installation de conversion selon la revendication 1, caractérisée par le fait que tous les moyens (1,3) de conversion d'énergies renouvelables, ainsi que les moyens (4,5) de transmission des couples d'entraînement en rotation sont montés sur un même bâti de support (M).
3. 3) Installation de conversion selon la revendication 2, caractérisée par le fait que l'arbre de sortie (30) d'au moins un second moyen de conversion (3) prend appui sur le bâti de support (M) par l'intermédiaire d'une roue libre (72) permettant la rotation dudit arbre de sortie (30) dans un seul sens d'application d'un couple d'entraînement sur l'arbre menant correspondant (42) du dispositif sommateur (4) et interdisant une rotation en sens inverse sous l'action du dispositif sommateur, dans le cas où le couple d'entraînement en rotation appliqué par le second moyen de conversion (3), devient inférieur au couple ré- sistant appliqué par le dispositif générateur de puissance (G) sur l'arbre mené du disposi- tif sommateur (4).
4. 4) Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le dispositif sommateur de puissance (4) comprend un arbre central (42) et un arbre tubulaire (41) coaxiaux, enfilés l'un dans l'autre et constituant, respectivement, les deux arbres menants du dispositif sommateur (4) solidarisés en rotation, respectivement, avec les arbres de sortie (30,20) de deux moyens de conversion (3,1), un arbre mené (48) sur lequel est centrée une couronne dentée (47), et au moins une paire de pignons satellites centrés et calés en rotation sur un même axe tournant dans un palier axial (44) porté par une extrémité d'au moins un bras (45) formant une manivelle calée en rotation sur l'arbre central (42), respectivement un premier pignon satellite (43a) engrenant sur un pignon 2 994 7 16 -15- planétaire (46) centré et calé en rotation sur l'arbre tubulaire (41) et un second pignon satellite (43b) engrenant avec la couronne dentée (47) pour l'entraînement en rotation de l'arbre mené (48) sous l'action des couples de rotation appliqués par les deux moyens de conversion (1.3), respectivement, sur l'arbre tubulaire (41) et sur l'arbre central (42), et 5 dont les puissances s'ajoutent.
5. 5) Installation selon la revendication 4, caractérisée par le fait que l'arbre central (42) du dispositif sommateur (4) est entraîné en rotation par le second moyen de conversion d'énergie (3) et que l'arbre tubulaire (41) enfilé sur l'arbre central (42) est entraîné en rotation par le premier moyen (1) de conversion de l'énergie de la houle. 10
6. 6) Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que l'arbre mené (48) du dispositif sommateur (4) est solidarisé en rotation avec l'arbre d'entrée (59') du dispositif générateur de puissance (G) par l'intermédiaire d'un mécanisme multiplicateur de vitesse (5).
7. 7) Installation selon la revendication 6, caractérisée par le fait que le mécanisme mul- 15 tiplicateur de vitesse (5) entraîne le dispositif générateur de puissance (G) par une liaison mécanique comportant au moins un volant d'inertie (63).
8. 8) Installation selon la revendication 7, caractérisée par le fait que la liaison mécanique entre le mécanisme multiplicateur de vitesse (5) et le dispositif générateur de puissance (G) comporte deux volants d'inertie (63,63')tournant en sens contraire et reliés par 20 un mécanisme inverseur (64).
9. 9) Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que les arbres de sortie (20,30) des moyens de conversion d'énergie (1,3), les arbres menants (41,42) et l'arbre mené (48) du dispositif sommateur de puissance (4), ainsi que tous les moyens de transmission des couples de rotation sont centrés sur un même axe de rota- 25 tion (15).
10. 10) Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le premier moyen (1) de conversion de l'énergie de la houle comporte au moins un organe oscillant (F) animé d'un mouvement alternatif ascendant et descendant sous l'action de la houle et relié cinématiquement à un premier arbre de sortie (20) par 30 l'intermédiaire d'un mécanisme inverseur (2), de façon à entraîner en rotation ledit pre- mier arbre de sortie (20) dans un seul sens de rotation.
11. 11) Installation selon la revendication 6,caractérisée par le fait que le premier moyen (1) de conversion de la houle comprend au moins trois bras (11) portant chacun un flotteur à une extrémité et montés articulés, à leur autre extrémité, sur un support (6), 35 lesdits bras (11) s'étendant radialement suivant au moins trois directions réparties en étoile autour d'un axe central (15) sensiblement vertical du support (6) et étant montés oscillants autour d'axes d'articulation concourants (10) passant par ledit axe central (15),-16- et que le mécanisme inverseur (2) comprend une roue principale (21) à denture conique, d'entraînement en rotation d'un premier arbre de sortie (20) et, pour chacun des bras (11), une paire de deux pignons coniques opposés (22a,22b), engrenant avec la denture conique de la roue principale (21) et solidarisés en rotation, chacun dans un sens, avec ledit bras (11), lesdites paires de pignons coniques (22) se chevauchant de façon que leurs axes de rotation (23) soient disposés en étoile autour de l'axe de la roue principale (21) et que tous les pignons (23) soient régulièrement répartis le long de sa denture conique.
12. 12) Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'un second moyen de conversion d'énergie est une éolienne (3).
13. 13) Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'un second moyen de conversion d'énergie est une hydrolienne (8) entraînée par le courant de l'eau.
14. 14) Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'elle comprend deux dispositifs sommateurs de puissance, respectivement un pre- mier dispositif sommateur (4) comportant deux arbres menants (41,42) solidarisés en ro- tation, respectivement, avec les arbres de sortie (20,30), respectivement, du premier et du second moyens de conversion (1,3) et un arbre mené (48), et un second dispositif sommateur (9) comportant un premier arbre menant (91) solidarisé en rotation avec l'arbre mené (48) du premier dispositif sommateur (4) et un second arbre menant (92) solidarisé en rotation avec un troisième arbre de sortie (80) d'un troisième moyen (8) de conversion d'énergie, et un arbre mené (98) commandant la rotation de l'arbre d'entrée (59') du dispositif générateur de puissance (G).
15. 15) Installation selon la revendication 10, caractérisée par le fait que le second et le troisième moyens de conversion d'énergie sont, l'un une éolienne (3) et l'autre une hydrolienne (8).