La description de l'invention 1) Indications concernant le domaine technique de l'invention - Préambule Le concept est la mise en oeuvre d'une nappe flottante et déformable caractérisé en ce qu'elle récupère l'énergie de déformation pour la transformer en électricité. Cette dernière est soumise à la poussée d'Archimède et à la gravitation, force de rappel. Ce couple de forces l'oblige à suivre les moindres modifications de la surface de la mer et à en épouser les formes. Les déformations sont engendrées par la houle, les vagues, le clapot,... Deux domaines techniques sont étroitement liés, la conception d'un nouveau type d'ouvrage maritime de protection et la conception d'un nouveau dispositif de récupération de l'énergie des vagues. -Les vagues, la houle La houle est un mouvement ondulatoire de la surface de la mer. Généralement bien établie, elle est formée par un champ de vent loin de la zone considérée. De grande période, elle se propage sur de très grandes distances. A l'inverse les vagues sont engendrées par le vent local. Elles sont moins bien établies et souvent de périodes plus courtes. En y rajoutant les phénomènes de clapot, on retrouve une mer le long des côte contenant des composantes de périodes très variées aux directions différentes qui lui donnent un aspect erratique. Le concept ci-après présenté à la prétention de s'adapter aux fréquences différentes entrecroisées et d'être multidirectionnel. -Un axe de travail, deux applications La récupération de l'énergie de la houle ou des vagues peut nous conduire à deux applications ( qui seront souvent complémentaires ), l'une consistant à la création d'un ouvrage maritime de protection de plan d'eau ( portuaire ) ou de la côte et l'autre à un dispositif de production d'électricité le tout dans un seul ensemble. Un champ photovoltaïque pourrait aisément y être associé ou une plate forme de travail .The description of the invention 1) Information concerning the technical field of the invention - Preamble The concept is the implementation of a floating and deformable sheet characterized in that it recovers the strain energy to transform it into electricity . The latter is subject to the pressure of Archimedes and gravitation, recall force. This pair of forces forces him to follow the slightest modifications of the surface of the sea and to marry its forms. The deformations are caused by swells, waves, choppy water, etc. Two technical fields are closely linked, the design of a new type of maritime protection structure and the design of a new system for recovering water. wave energy. -The waves, the swell The swell is a wave movement of the surface of the sea. Generally well established, it is formed by a wind field far from the considered area. From a great period, it spreads over very great distances. Conversely, the waves are generated by the local wind. They are less well established and often of shorter periods. Adding the choppy phenomena, we find a sea along the coast containing components of very different periods with different directions that give it an erratic appearance. The following concept presented to the pretension to adapt to different frequencies intersecting and to be multidirectional. -Working axis, two applications The recovery of wave or wave energy can lead us to two applications (which will often be complementary), one of which consists of the creation of a marine protection plan. water (port) or coast and the other to a device for generating electricity all in one set. A photovoltaic field could easily be associated with it or a platform of work.
La description de l'invention 2) Etat de la technique antérieure faisant ressortir les problèmes posés - État de la technique antérieure pour les ouvrages de protection maritimes -Nous trouvons deux types d'ouvrages de protection maritime: -les ouvrages dits « lourds » que sont les jetée, les enrochements, les brises lames,...et qui relèvent d'une autres catégorie d'ouvrages que le présent concept. -les ouvrages dits « légers » que sont les brises clapots flottants, les structures flottantes, dans lesquels le présent concept entre. - État de la technique antérieure pour la production d'électricité à partir des vagues De très nombreux projets existent, la liste ci-après est issue d'une recherche personnelle et n'est certainement pas exhaustive: - BIOWAVE / WAVEGEN / PALMS de HYDROCAP/ PELAMIS / WAVE DRAGON / AWS / SEAREV / LIMPET / WAVE SWING / SEAWAVE SLOT-CONE GENERATOR / ENERGETECH / STINGRAY / SEAPOWER / WAVEMILL / AQUABUOY / O WECO / WAVEBOB / ORECON / PSP / ENERMAR / SEAVOLT /ANACONDA / CETO / SEADOG LAQUA MARINE / SDE SSG / PROJET BILBOQUET ... - Les problèmes techniques posés pour les ouvrages de protection maritimes Les ouvrages légers proposés à ce jour ne permettent pas de traiter la totalité de phénomène d'agitation, ils sont généralement spécialisés sur une longueur d'onde donnée ou une orientation. De plus ils sont rarement modulables et adaptables à l'ensemble des cas de figure rencontrés. - Les problèmes techniques posés pour la production d'électricité Tous les systèmes à ce jour ne sont pas conçu sur la base de cellules élémentaires, ne sont donc pas modulables et donc ne présentent pas ce coté adaptabilité au contraintes des sites envisagés pour une même conception ( météo, bathymétrie, forme de la côte,spécificités locales...) Tous les systèmes à ce jour n'ont pas de possibilité de faire varier leurs dimensions pour s'adapter parfaitement aux longueurs d'ondes des vagues en présence y compris les ondes croisées et donc d'obtenir le meilleur rendement en permanence. Les systèmes proposés ne permettent pas ou difficilement de s'adapter à la modification de l'axe de propagation des vagues. La construction est standardisable, d'une technicité courante et donc facilement réalisable (réalisation locale possible) La description de l'invention 3) Exposé explicitant les solutions apportés aux différents problèmes posés - Conception de base Le concept de départ est fait par analogie au phénomène de l'atténuation des vagues par un nappe visqueuse (fuel, huile,..) répandue sur la surface de la mer. L'idée était donc de créer une surface déformable et flottante dont on pourrait récupérer l'énergie de déformation. Les tensions internes dues à la viscosité dans le cas du fuel et facteur d'atténuation des vagues seront aisément simulés par des vérins hydraulique (1) dont on sait par des techniques courantes transformer leurs énergie en électricité. Il est donc important de concevoir une géométrie de nappe la plus simple possible faite de fragments identiques, emboîtables à l'infinie(2)(3)(4)(5). Cette géométrie devait de plus présenter un maximum d'axes privilégiés par rapport à la direction de la propagation de la houle pour un rendement optimum de la structure sans contraintes d'orientation (les dessins pagesl7 et 18 figuresl3 et 14). La première figure géométrique fermée présentant toutes ces caractéristiques est le triangle isocèle. Deux conceptions possibles: TYPE A ( Les dessins page 11 figure 1) Deux éléments constructifs: une bouée ( fragment de nappe ) et un bras articulé de longueur modulable ( jonction entre fragments ), TYPE B ( Les dessins page 11 figure 2 ) Deux éléments constructifs: un bras flottant de longueur modulable ( fragment de nappe ) et une articulation ( jonction entre fragment ) Dans tous les cas, une gamme de tailles différentes permet de s'adapter à la typologie de la mer concernée. Les bras articulés ou les bras flottants dont la longueur est modulable, permettent de s'adapter aux différentes longueurs d'ondes à traiter. De plus, dans la configuration de type A et de type B, deux concepts sont possibles, l'un avec des bras de longueur fixe et de faible dimension pour pouvoir s'adapter à toutes les longueurs d'ondes et l'autre avec des bras ajustables en longueur permettant de caler les bouées en harmonie avec la fréquence de la houle. La strate de vérins supérieurs( hors eau)(1) peut être complétée par une strate inférieur (sous l'eau)(6). Les deux configuration peuvent être complété par la création d'un champ de panneaux solaires flottants. Le dessin descriptif du type « A » se trouve en page 12 (figure 3 et 4 ) Le dessin descriptif du type « B » se trouve en page 13 ( figure 5 et 6 ) La description de l'invention -Une nappe est donc constituée de: Une cellule de base de Type A constituée de trois bouées et de trois bras reliés sous la forme d'un triangle isocèle plus éventuellement une strate de bras inférieurs ( dessins page 14 )(2) Une cellule de base de Type B constituée de trois bras flottants et de trois articulations. De même on pourra concevoir deux niveaux de liaisons, un niveau supérieur hors eau et un niveau inférieur en eau( dessins page 14 )(3) Une cellule complémentaire de type A constituée d'une bouée et de deux bras.( dessin page 14 )(4) Des cellules complémentaires de type B constituée de deux bras et d'une articulation.(dessin page 14 )(5) Des trames de type A et de type B totalement modulables.( dessins page 15 figures 9 et 10 et page 22 figure 19) Ces trames peuvent donner lieu à d'autres applications particulières ( dessins page 21 figures 17 et 18) est important de noter que la conception sur ia base du carré a été volontairement écarté car présentant une faiblesse sur le plan de la résistance mécanique ( pas de triangulation de la structure ) et moins d'axes privilégiés par rapport à la direction de propagation des vagues. -Cette nappe doit pouvoir se déformer Sur chaque bras articulés ou bras flottants il y aura un vérin hydraulique permettant de compenser l'allongement du à la déformation verticale (dessins page 12 et 13) (1) (6) mais aussi un vérin permettant de récupérer les déformations horizontales. Ce dernier permettra lui aussi de récupérer de l'énergie et dans le cas d'une grande structure être le seule à récupérer cette énergie. Ce vérin fonctionnera grâce à l'inertie de l'ensemble de la structure et à son « encrage dans l'eau » par des dispositif anti dérive des bouées ou les bras flottants (7). Les bouées ou les bras flottants seront ballastés pour optimiser le couple « force d'Archimède et force de gravitation ». Les ballastes seront encloisonés pour éviter les phénomènes de carène liquide (8). De plus cette nappe sera ancrée sur corps morte et sur chaine (9) . Les bouées reliées aux chaines d'ancrage seront ballastées en conséquence. Le dispositif d'ancrage sera fait de manière à ne pas s'opposer à l'allongement de la structure. (dessins pages 12 et 13 ) De plus, les nappes sont totalement modulables (dessins page 215/21/22) La description de l'invention - Réponses aux problèmes techniques posés pour les ouvrages de protection maritimes Les ouvrages légers proposés à ce jour ne permettent pas de traiter la totalité de phénomène d'agitation, ils sont généralement spécialisés sur une longueur d'onde donnée. Le concept proposé permettra de dimensionner des ouvrages portuaires de protection de plan d'eau adaptés à la typologie du site (dessins page 20 figure 16), aux phénomènes d'agitation rencontrés, aux formes de la côte, sans problèmes bathymétriques tout en respectant l'environnement et en simplifiant donc les procédures administratives d'autorisation de travaux. Le concept proposé permet aussi de proposer des fonctions d'éclateur de clapot, écrêteur de vagues, traitement des déferlements, traitement des houle résiduelles anarchiques.(dessins page 16 figure 11)(10) - Réponses aux problèmes techniques posés pour la production d'électricité Tous les systèmes à ce jour ne sont pas conçu sur la base de cellules élémentaires, ne sont donc pas modulables et donc ne présentent pas ce coté adaptabilité au contraintes des sites envisagés pour une même conception ( météo, bathymétrie, forme de la côte,spécificités locales...) Tous les systèmes à ce jour n'ont pas de possibilité de faire varier leurs dimensions pour s'adapter parfaitement aux longueurs d'ondes des vagues en présence y compris les ondes croisées et donc d'obtenir le meilleur rendement en permanence. Les systèmes proposés ne permettent pas ou difficilement de s'adapter à la modification de l'axe de propagation des vagues et ne sont pas multidirectionnel. Dans tous les cas l'entretien et la maintenance ne nécessitent pas d'outils spécialisés et requièrent que des moyens traditionnels existants tels que remorqueurs, barges, chantier naval, ... - Dimension des bouées et le type de mer traité Vu le nombre important de variable et pour la clarté du présent exposé, l'angle maximum de débattement à été fixé arbitrairement à 30° mais semble correspondre aux meilleurs compromis entre rendement, stabilité de la structure, adaptabilité, volumes développés, ecrêteur, rapport amplitude et longueur des bras articulés, ...The description of the invention 2) State of the prior art highlighting the problems raised - state of the art for marine protection works -We find two types of maritime protection structures: -the so-called "heavy" structures that are the jetty, rip rap, breezes, ... and which fall under another category of works that the present concept. -the so-called "light" structures that are floating breezes, floating structures, in which the present concept enters. - State of the art for the production of electricity from the waves Many projects exist, the following list is the result of a personal research and is certainly not exhaustive: - BIOWAVE / WAVEGEN / PALMS of HYDROCAP / PELAMIS / WAVE DRAGON / AWS / SEAREV / LIMPET / WAVE SWING / SEAWAVE SLOT-CONE GENERATOR / ENERGETECH / STINGRAY / SEAPOWER / WAVEMILL / AQUABUOY / O WECO / WAVEBOB / ORECON / PSP / ENERMAR / SEAVOLT / ANACONDA / CETO / SEADOG LAQUA MARINE / SDE SSG / BILBOQUET PROJECT ... - Technical problems posed for maritime protection works The light structures proposed to date do not allow to treat the totality of agitation phenomenon, they are generally specialized on a length of given wave or orientation. Moreover, they are rarely scalable and adaptable to all the situations encountered. - The technical problems posed for the production of electricity All the systems to date are not conceived on the basis of elementary cells, are not therefore flexible and thus do not present this side adaptability to the constraints of the sites envisaged for the same design (weather, bathymetry, shape of the coast, local specificities ...) All the systems to date have no possibility to vary their dimensions to adapt perfectly to the wavelengths of the waves in presence including the crosswaves and therefore to get the best performance permanently. The systems proposed do not allow or hardly adapt to the modification of the wave propagation axis. The construction is standardized, of a current technicality and therefore easily realizable (local realization possible) The description of the invention 3) Explanation explaining the solutions brought to the various problems posed - Basic design The concept of departure is made by analogy to the phenomenon the attenuation of the waves by a viscous layer (fuel, oil, ..) spread on the surface of the sea. The idea was therefore to create a deformable and floating surface which we could recover the deformation energy. The internal tensions due to the viscosity in the case of the fuel and wave attenuation factor will be easily simulated by hydraulic cylinders (1) known by current techniques transform their energy into electricity. It is therefore important to design the simplest possible sheet geometry made of identical fragments, nestable at infinity (2) (3) (4) (5). This geometry should also have a maximum of preferred axes relative to the direction of wave propagation for optimum performance of the structure without orientation constraints (the drawings pagesl7 and 18 figures13 and 14). The first closed geometric figure with all these characteristics is the isosceles triangle. Two possible designs: TYPE A (The drawings on page 11 figure 1) Two construction elements: a buoy (fragment of ply) and an articulated arm of variable length (junction between fragments), TYPE B (The drawings page 11 figure 2) Two elements constructive: a floating arm of modulable length (fragment of sheet) and a joint (junction between fragment) In all the cases, a range of different sizes makes it possible to adapt to the typology of the sea concerned. The articulated arms or the floating arms whose length is flexible, allow to adapt to the different wavelengths to be treated. In addition, in the A-type and B-type configurations, two concepts are possible, one with fixed-length and small-sized arms to accommodate all wavelengths and the other with Adjustable arms in length to block the buoys in harmony with the frequency of the swell. The stratum of upper (out of water) cylinders (1) can be completed by a lower stratum (under water) (6). Both configurations can be completed by creating a field of floating solar panels. The description of the type "A" is on page 12 (Figure 3 and 4) The description of the type "B" is on page 13 (Figure 5 and 6) The description of the invention -A tablecloth is constituted of: A Type A base cell consisting of three buoys and three connected arms in the form of an isosceles triangle plus possibly a lower arm stratum (drawings on page 14) (2) A Type B basic cell consisting of three floating arms and three joints. In the same way we can conceive two levels of connections, a higher level out of water and a lower level in water (drawings page 14) (3) A complementary cell of type A consisting of a buoy and two arms (drawing page 14) (4) Type B complementary cells consisting of two arms and a hinge (drawing on page 14) (5) Totally flexible type A and type B frames (drawings on page 15, figures 9 and 10 and page 22). Fig. 19) These frames may give rise to other particular applications (drawings on page 21 Figs. 17 and 18) is important to note that the design on the basis of the square has been deliberately discarded as having a weakness in terms of mechanical strength (no triangulation of the structure) and fewer preferred axes with respect to the wave propagation direction. -This sheet must be deformed On each articulated arm or floating arm there will be a hydraulic cylinder to compensate for the elongation of the vertical deformation (drawings on pages 12 and 13) (1) (6) but also a cylinder allowing recover horizontal deformations. The latter will also recover energy and in the case of a large structure to be the only one to recover this energy. This cylinder will work thanks to the inertia of the entire structure and its "inking in water" by buoy anti-drift device or floating arms (7). Buoys or floating arms will be ballasted to optimize the torque "Archimedes force and gravitational force". The ballasts will be enclosed to avoid free surface phenomena (8). In addition this sheet will be anchored on dead body and chain (9). The buoys connected to the anchor chains will be ballasted accordingly. The anchoring device will be made so as not to oppose the elongation of the structure. (drawings pages 12 and 13) In addition, the sheets are fully adjustable (drawings page 215/21/22) The description of the invention - Answers to the technical problems posed for maritime protection works The light structures proposed to date do not not allow to treat the totality of agitation phenomenon, they are generally specialized on a given wavelength. The proposed concept will make it possible to dimension harbor water protection structures adapted to the typology of the site (drawings page 20 figure 16), to the phenomena of agitation encountered, to the shapes of the coast, without bathymetric problems while respecting the environment and thus simplifying the administrative procedures for work authorization. The proposed concept also allows to propose functions of chopper, wave clipper, treatment of waves, treatment of anarchic residual waves (drawings page 16 figure 11) (10) - Answers to the technical problems posed for the production of electricity All systems to date are not designed on the basis of elementary cells, so they are not scalable and therefore do not present this adaptability to the constraints of the sites envisaged for the same design (weather, bathymetry, shape of the coast, local specificities ...) All systems to date have no possibility to vary their dimensions to adapt perfectly to the wavelengths of the waves in the presence including the crossed waves and thus to obtain the best performance permanently. The systems proposed do not allow or are difficult to adapt to the modification of the wave propagation axis and are not multidirectional. In all cases the maintenance and the maintenance do not require specialized tools and require that existing traditional means such as tugboats, barges, shipyard, ... - Size of the buoys and the type of treated sea Given the large number variable and for the sake of clarity of this presentation, the maximum angle of deflection has been set arbitrarily at 30 ° but seems to correspond to the best compromises between efficiency, stability of the structure, adaptability, developed volumes, stopper, amplitude and length of arms articulated, ...
La description de l'invention Une étude préalable de faisabilité site par site, en fonction de l'agitation rencontrée, de son caractère homogène ou hétérogène, et au vu des objectifs recherchés (production d'énergie verte, ouvrage de protection, ou ouvrage mixte ) permettra de dimensionner la nappe: -Structure fixe en dimension ou adaptable aux longueurs d'onde à traiter. - choix entre le type « A » ou le type « B » ( à faire notamment au vu du rendement qui sera appréhendé par similitude en bassin par rapport au cas considéré) - en cas de bras à longueur variable, choix de la longueur moyenne et de l'amplitude de déformation. - choix d'une seule strate des vérins ou de liaisons (niveau supérieur) ou deux strates.( figure 3) (1)(6) 4) Présentations des différentes figures constituant les dessins - Page 11: 01/12 Deux conceptions possibles type A ou B - Page 12: 02/12 Deux éléments constitutifs de type A - Page 13: 03/12 Deux éléments constitutifs de type B - Page 14: 04/12 Cellule de base et cellule complémentaire - Page 15: 05/12 Configuration de principe et application particulière - Page 16: 06/12 Brise clapot et plate forme - Page 17: 07/12 axe d'incidence de type A - Page 18: 08/12 axe d'incidence de type B - Page 19: 09/12 la maintenance - Page 20: 10/12 différentes figures - Page 21: 11/12 applications particulières - Page 22: 12/12 exemple de configuration de principe La description de l'invention 5) Exposé détaillé du mode de réalisation de l'invention I) Phase prototype en bassin Le concept général devra faire l'objet d'une approche en bassin pour valider la faisabilité mais surtout le dimensionnement en fonction des différents cas de figure que l'on pourrait rencontrer. Ces études préalables permettront de mieux appréhender les orientations générales à prendre dans chaque cas spécifique et de donner des orientations pour les études de détail.( notamment la pertinence d'avoir un ou deux niveaux de liaisons) Il) Mise en oeuvre d'un site pilote â l'échelle Le site pilote à l'échelle I permettra de valider un certain nombres d'hypothèses de dimensionnement préalables et d'en tirer des directives pour les futures installations qui devront passer par des études détaillées de dimensionnement et de mise en oeuvre. Cette phase permettra de mettre au point les différents logiciels de gestion des nappes suivant leurs fonctions dont notamment l'optimisation du dimensionnement de la structure pour la production d'énergie, la configuration optimale pour la protection des plans d'eau en fonction des conditions de mer, la configuration optimale dans la fonction brise clapot, la stabilité maximale dans la fonction plate forme,... 6) Mise en application industrielle Ill) Fabrication industrielle Avant toute fabrication à l'échelle industrielle il conviendra de définir des modules standards, fort des phases I et II, ce qui facilitera la production de masse, diminuera considérablement les coûts, et simplifiera la maintenance. La fabrication relève de la chaudronnerie et construction métallurgique classique. Quant au dispositif de conversion de l'énergie hydraulique en énergie électrique, cela relève de processus classique parfaitement connus et maîtrisés.The description of the invention A prior feasibility study site by site, depending on the agitation encountered, its homogeneous or heterogeneous character, and in view of the desired objectives (green energy production, protective structure, or mixed work ) will allow to size the web: -Structure fixed in dimension or adaptable to the wavelengths to be treated. - choice between type "A" or type "B" (to be done especially in view of the performance that will be apprehended by similarity in the basin compared to the case considered) - in case of arm variable length, choice of the average length and the amplitude of deformation. - choice of a single stratum of jacks or links (upper level) or two layers (figure 3) (1) (6) 4) Presentations of the different figures constituting the drawings - Page 11: 01/12 Two possible designs type A or B - Page 12: 02/12 Two elements of type A - Page 13: 03/12 Two elements of type B - Page 14: 04/12 Basic and complementary cells - Page 15: 05/12 Configuration statement and specific application - Page 16: 06/12 Slope breaker and platform - Page 17: 07/12 Type A bearing spindle - Page 18: 08/12 Type B spindle - Page 19: 09 / 12 maintenance - Page 20: 10/12 various figures - Page 21: 11/12 special applications - Page 22: 12/12 example of a basic configuration Description of the invention 5) Detailed description of the embodiment of the invention invention I) Prototype phase in the basin The general concept should be the subject of a basin approach to validate the feasibility but above out sizing according to the different scenarios that one might encounter. These preliminary studies will make it possible to better understand the general orientations to be taken in each specific case and to give guidelines for the detailed studies (in particular the relevance of having one or two levels of links) Il) Implementation of a site pilot scale The scale I pilot site will validate a number of pre-design assumptions and derive guidelines for future installations that will require detailed design and implementation studies. . This phase will make it possible to develop the various software for management of the layers according to their functions, in particular the optimization of the dimensioning of the structure for the production of energy, the optimal configuration for the protection of the water bodies according to the conditions of sea, the optimal configuration in the chop break function, the maximum stability in the platform function, ... 6) Industrial implementation Ill) Industrial manufacture Before any industrial scale production, it will be necessary to define standard modules, strong Phase I and II, which will facilitate mass production, significantly reduce costs, and simplify maintenance. The manufacturing is part of the boilermaking and conventional metallurgical construction. As for the device for converting hydraulic energy into electrical energy, this is a classic process perfectly known and controlled.