FR3021365A1

FR3021365A1 - CARRIER STRUCTURE FOR HYDROLIENNE COMPRISING GROUND BINDING MEANS COMPRISING TIE-SHAPED ANCHORING MEANS

Info

Publication number: FR3021365A1
Application number: FR1401182A
Authority: FR
Inventors: Pierre Genevrier
Original assignee: CMI
Current assignee: SABELLA, FR
Priority date: 2014-05-23
Filing date: 2014-05-23
Publication date: 2015-11-27
Anticipated expiration: 2034-05-23
Also published as: FR3021365B1

Abstract

L'invention concerne une structure porteuse (2) pour hydrolienne comprenant un châssis (20) présentant des moyens de liaison au sol (21) comportant des moyens d'ancrage (210), caractérisée en ce que les moyens d'ancrage (210) prennent la forme générale d'une pointe.The invention relates to a carrier structure (2) for a tidal turbine comprising a frame (20) having ground connection means (21) comprising anchoring means (210), characterized in that the anchoring means (210) take the general shape of a point.

Description

Structure porteuse pour hydrolienne, comprenant des moyens de liaison au sol comportant des moyens d'ancrage en forme de pointe. Le domaine de l'invention est celui de la conception et de la 5 fabrication des systèmes hydroliens. Plus précisément, l'invention concerne les moyens d'ancrage au sol de la structure porteuse d'une hydrolienne. Selon le principe de l'énergie hydrolien, le courant des marées exerce une force sur les pales des turbines de façon à entraîner en 10 rotation le rotor de celles-ci. Les turbines tournent donc plus ou moins vite en fonction du courant de la marée et/ou des courants sous-marins. Cette rotation entraine un alternateur apte à produire un courant électrique variable, classiquement redressé par un convertisseur offshore, puis relayé vers un réseau par un câble principal. 15 Selon certaines configurations de parc hydrolien, les turbines sont installées à ± 50 m de profondeur et reposent chacune sur une structure porteuse. L'installation du système hydrolien implique donc d'opérer successivement à : 20 l'installation de la structure porteuse sur le fond marin ; la mise en place, à ± 50 m de profondeur, de la turbine sur la structure porteuse. Généralement, la structure porteuse présente un berceau ou une forme en tabouret sur lequel ou laquelle la turbine est amenée à être 25 positionnée. La descente et le positionnement de la turbine s'avèrent en pratique être des opérations relativement compliquées, voire périlleuses, en raison des contraintes liées aux paramètres suivants et, a fortiori, à la combinaison des paramètres suivants : 30 profondeur d'installation ; poids de la turbine, qui atteint couramment plusieurs dizaines de tonnes ; - courants marins qui atteignent des vitesses de 3 à 5 m/s aux profondeurs d'installation mentionnées précédemment. Les moyens à mettre en oeuvre pour installer les turbines sont donc complexes, lourds et coûteux.Supporting structure for a tidal turbine, comprising ground connection means comprising anchoring means in the form of a peak. The field of the invention is that of the design and manufacture of tidal systems. More specifically, the invention relates to ground anchoring means of the carrier structure of a tidal turbine. According to the principle of tidal energy, the tidal stream exerts a force on the blades of the turbines to rotate the rotor thereof. Turbines rotate more or less quickly depending on the tidal current and / or underwater currents. This rotation causes an alternator capable of producing a variable electric current, conventionally rectified by an offshore converter, then relayed to a network by a main cable. According to certain tidal turbine configurations, the turbines are installed at ± 50 m depth and each rest on a supporting structure. The installation of the tidal turbine system therefore involves successively operating: the installation of the support structure on the seabed; the installation, at ± 50 m depth, of the turbine on the supporting structure. Generally, the carrier structure has a cradle or stool form on which the turbine is made to be positioned. The descent and positioning of the turbine are in practice relatively complicated operations, even perilous, because of the constraints related to the following parameters and, a fortiori, to the combination of the following parameters: depth of installation; weight of the turbine, which usually reaches several tens of tons; - marine currents that reach speeds of 3 to 5 m / s at the installation depths mentioned above. The means to be used to install the turbines are therefore complex, heavy and expensive.

Les structures porteuses pour hydroliennes ont récemment évolué, pour prendre notamment la forme d'un tripode comprenant un châssis dont la base est de forme générale triangulaire délimitée par trois éléments périphériques, et présentant à chacun de ses sommets des moyens de liaison au sol.The carrier structures for tidal turbines have recently evolved, in particular to take the form of a tripod comprising a chassis whose base is of generally triangular shape delimited by three peripheral elements, and having at each of its peaks means of connection to the ground.

La structure porteuse présente en outre un élément d'accueil destiné à recevoir une partie ventrale d'une turbine, cet élément d'accueil pouvant reposer sur un bras solidaire de la base. Il est connu de l'art antérieur de concevoir des moyens de liaison au sol 21 comportant des moyens d'ancrage 210 d'une forme circulaire à 15 la manière d'une scie trépan. Les figures 1 et 2 illustrent de tels moyens de liaison au sol. Ces moyens d'ancrage au sol, sous l'action du poids de l'hydrolienne, permettent l'ancrage au sol de l'hydrolienne au moyen d'un profilé, notamment denté, du matériau constituant les moyens d'ancrage 20 destiné à pénétrer dans le sol sous-marin. Ces moyens de liaison au sol présentent classiquement un diamètre au sol important de l'ordre de 2 à 3 mètres. Une telle réalisation des moyens de liaison permet l'ancrage de l'hydrolienne. Cependant, lors de l'installation de la structure porteuse sur 25 un sol sous-marin irrégulier, le plan formé par les moyens de liaison au sol peut présenter une inclinaison. En raison de cette inclinaison, l'entrée en contact avec le sol de la structure porteuse peut n'être assuré que par seulement quelques dents du profilé denté des moyens de liaison au sol. Sous l'effet du poids de structure porteuse et/ou de l'hydrolienne, ces 30 dents peuvent se déformer et notamment se plier. Ce pliage des dents engendre une surface de contact sans dent, ce qui avoir pour conséquence un glissement possible de la structure porteuse lors de l'installation de l'hydrolienne et/ou sous l'effort des courants marin. La composition du sol sous-marin souvent hétérogène (sables, vase, roches, etc.) et la taille au sol importante des moyens de liaison 5 peuvent notamment concourir à ce problème de glissement de la structure porteuse et de l'hydrolienne. En effet, en raison de la taille au sol des moyens de liaison, il est possible que seulement quelques dents soient en contact avec un élément du sol sous-marin apte à retenir le moyen de liaison au sol et que les autres dents ne soient pas en contact 10 avec le sol ou soient en contact avec des éléments mouvants du sol sous-marin non apte à retenir les moyens de liaison au sol. Ainsi, sous l'effet du poids de la structure porteuse et/ou de l'hydrolienne, une déformation des dents et un glissement tels qu'expliqués précédemment est possible. 15 L'invention a notamment pour objectif de pallier les inconvénients de l'art antérieur. Plus précisément, l'invention a pour objectif de proposer un moyen de liaison au sol qui permette un meilleur accrochage sur le fond. Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont 20 atteints grâce à l'invention qui a pour objet une structure porteuse pour hydrolienne comprenant un châssis présentant des moyens de liaison au sol comportant des moyens d'ancrage caractérisée en ce que les moyens d'ancrage prennent la forme générale d'une pointe. De cette façon, comme cela va apparaître plus clairement par la 25 suite, l'invention propose une structure porteuse pour hydrolienne présentant des moyens de liaison au sol dont les moyens d'ancrage ont une forme adaptée aux contraintes inhérentes à leurs utilisations, ce qui permet par conséquent d'éviter la déformation des moyens d'ancrage et un meilleur accrochage de la structure porteuse pour hydrolienne sur le 30 sol sous-marin. Selon le principe de cette invention, la forme générale d'une pointe des moyens d'ancrage permet une pénétration du sol sous-marin et une stabilisation du moyen d'ancrage sous l'effet du poids de l'hydrolienne et des contraintes qui s'exercent sur celle-ci. En présence d'un fond marin irrégulier, la forme générale d'une pointe des moyens d'ancrage permet d'éviter les contraintes de moment sur les moyens de liaison au sol dû à une portée non maîtrisée sur les moyens d'ancrage, tel qu'observé dans l'art antérieur. Selon une solution plus avantageuse, les moyens d'ancrage prennent la forme d'un cône concave. Une telle configuration de la structure porteuse permet une première pénétration du sol sous-marin plus aisée grâce à l'angle plus faible formé par la partie du moyen d'ancrage qui entre en premier dans le sol sous-marin. Cette forme assure une bonne maîtrise des contraintes s'exerçant sur elle, en particulier du fait du poids de l'hydrolienne. Selon une solution avantageuse, l'extrémité du moyen d'ancrage 15 est plate ou arrondie. Cette forme de l'extrémité du moyen d'ancrage permet d'éviter la déformation de l'extrémité du moyen d'ancrage sous l'action du poids de l'hydrolienne et de la composition du sol sous-marin dans lequel le moyen de liaison au sol vient s'ancrer. 20 Selon une autre caractéristique avantageuse, les moyens d'ancrage sont remplis d'un matériau de lestage. Dans ce cas, selon un mode de réalisation préférentiel le matériau de lestage est du béton haute densité. L'incorporation d'un matériau de lestage permet la simplification 25 globale de la structure porteuse par l'incorporation d'un leste, à l'origine absent ou présent dans d'autres éléments, dans les moyens d'ancrage. De plus, l'incorporation d'un leste dans les moyens d'ancrage permet d'abaisser le centre de gravité de l'hydrolienne. Selon une solution encore plus avantageuse, le châssis a une 30 base de forme générale triangulaire délimitée par trois éléments périphériques et présente à chacun de ses sommets les moyens de liaison au sol.The carrier structure further has a receiving element for receiving a ventral portion of a turbine, the host element can rest on an arm integral with the base. It is known from the prior art to design ground connection means 21 comprising anchoring means 210 of a circular shape in the manner of a trephine saw. Figures 1 and 2 illustrate such ground connection means. These anchoring means on the ground, under the action of the weight of the tidal turbine, allow ground anchoring of the tidal turbine by means of a profile, in particular a toothed section, of the material constituting the anchoring means 20 intended for penetrate the underwater soil. These ground connection means typically have a large ground diameter of the order of 2 to 3 meters. Such an embodiment of the connecting means allows anchoring of the tidal turbine. However, during the installation of the support structure on an irregular underwater ground, the plane formed by the ground connection means may have an inclination. Due to this inclination, the contact with the ground of the carrier structure can be ensured by only a few teeth of the toothed profile of the ground connection means. Under the effect of the weight of the carrier structure and / or the tidal turbine, these teeth can deform and in particular bend. This folding of the teeth generates a toothless contact surface, which may result in a possible sliding of the carrier structure during the installation of the tidal turbine and / or under the force of the marine currents. The composition of the often heterogeneous underwater soil (sands, silt, rocks, etc.) and the large ground size of the connecting means 5 can contribute to this problem of sliding of the supporting structure and the tidal turbine. Indeed, because of the size of the connecting means on the ground, it is possible for only a few teeth to be in contact with an underwater soil element capable of holding the ground connection means and that the other teeth are not in contact with the ground or in contact with moving elements of the submarine soil not able to retain the ground connection means. Thus, under the effect of the weight of the carrier structure and / or the tidal turbine, a deformation of the teeth and a sliding as explained above is possible. The invention particularly aims to overcome the disadvantages of the prior art. More specifically, the invention aims to provide a ground connection means that allows better attachment to the bottom. These objectives, as well as others which will appear subsequently, are achieved by virtue of the invention which relates to a carrier structure for a tidal turbine comprising a chassis having ground connection means comprising anchoring means characterized in that that the anchoring means take the general shape of a tip. In this way, as will become clearer later, the invention proposes a carrier structure for a tidal turbine having ground connection means whose anchoring means have a shape adapted to the constraints inherent to their uses, which therefore allows to avoid the deformation of the anchoring means and a better attachment of the carrier structure for tidal turbine on the submarine soil. According to the principle of this invention, the general shape of a point of the anchoring means allows a penetration of the submarine soil and a stabilization of the anchoring means under the effect of the weight of the tidal turbine and constraints that exercise on it. In the presence of an irregular sea bed, the general shape of a point of the anchoring means makes it possible to avoid momentary stresses on the ground connection means due to an uncontrolled range on the anchoring means, such as observed in the prior art. According to a more advantageous solution, the anchoring means take the form of a concave cone. Such a configuration of the carrier structure allows a first penetration of the underwater ground easier thanks to the lower angle formed by the part of the anchoring means which enters first in the underwater soil. This form ensures a good control of the stresses exerted on it, in particular because of the weight of the tidal turbine. According to an advantageous solution, the end of the anchoring means 15 is flat or rounded. This form of the end of the anchoring means makes it possible to avoid the deformation of the end of the anchoring means under the action of the weight of the tidal turbine and the composition of the underwater soil in which the means of ground connection comes to anchor. According to another advantageous characteristic, the anchoring means are filled with a ballast material. In this case, according to a preferred embodiment the ballast material is high density concrete. The incorporation of a ballast material allows the overall simplification of the carrier structure by the incorporation of a ballast, originally absent or present in other elements, in the anchoring means. In addition, the incorporation of a ballast in the anchoring means makes it possible to lower the center of gravity of the tidal turbine. According to an even more advantageous solution, the frame has a generally triangular base defined by three peripheral elements and has at each of its vertices the ground connection means.

La forme d'un tripode et les moyens de liaison au sol de la présente invention permettent tels que vu précédemment une solution d'accrochage d'hydrolienne au sol sous-marin performante, notamment en présence d'un sol sous-marin inégal et/ou de composition et de résistance diverse pour lequel la présente invention offre une solution plus performante que l'art antérieur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention, donné à titre d'exemple illustratif et 10 non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'un système hydrolien mettant en oeuvre une structure porteuse selon l'art antérieur ; - la figure 2 est une représentation schématique d'un moyen 15 de liaison au sol comportant des moyens d'ancrage selon l'art antérieur ; - la figure 3 est une représentation schématique d'un moyen de liaison au sol comportant des moyens d'ancrage selon l'invention ; 20 En référence à la figure 1, un système hydrolien selon l'invention comprend : d'une part une turbine 1 ; d'autre part, une structure porteuse 2 incluant des moyens de liaison au sol, et étant destinée à supporter la turbine 1 25 en immersion. Tel que cela apparaît clairement sur la figure 1, la structure porteuse 2 est du type tripode et comprend un châssis 20 dont la base est de forme générale triangulaire obtenue par la mise en oeuvre de trois éléments périphériques 22 qui délimitent la forme générale triangulaire 30 de la base. La base présente à chacun des sommets du triangle qu'elle forme des moyens de liaison au sol 21.The shape of a tripod and the ground connection means of the present invention allow, as previously seen, a solution for attaching a submerged submarine groundwater turbine, particularly in the presence of an unequal submarine soil and / or or composition and various resistance for which the present invention provides a more efficient solution than the prior art. Other features and advantages of the invention will appear more clearly on reading the following description of a preferred embodiment of the invention, given by way of illustrative and nonlimiting example, and the appended drawings among which FIG. 1 is a perspective view of a tidal turbine system employing a carrier structure according to the prior art; FIG. 2 is a schematic representation of a ground connection means 15 comprising anchoring means according to the prior art; - Figure 3 is a schematic representation of a ground connection means comprising anchoring means according to the invention; With reference to FIG. 1, a tidal turbine system according to the invention comprises: on the one hand a turbine 1; on the other hand, a bearing structure 2 including ground connection means, and being intended to support the turbine 1 25 in immersion. As clearly shown in FIG. 1, the carrier structure 2 is of the tripod type and comprises a frame 20 whose base is of generally triangular shape obtained by the implementation of three peripheral elements 22 which delimit the triangular general shape 30 of the base. The base has at each of the vertices of the triangle that it forms ground connection means 21.

En outre, trois jambes 25 sont reliées à la base, notamment aux moyens de liaison au sol 21, pour soutenir un élément d'accueil destiné à recevoir une partie ventrale de la turbine 1. En référence à la figure 3, les moyens de liaison 21 comportent des moyens d'ancrage 210. Les moyens de liaison 21 sont reliés aux éléments périphériques 22 et aux jambes 25. Plus précisément, un moyen de liaison 21 est relié à deux éléments périphériques 22 et à une jambe 25. Selon le principe de l'invention les moyens d'ancrages 210 10 prennent la forme générale d'une pointe. Tel que cela apparaît sur la figure 3, la forme générale d'une pointe des moyens d'ancrage 210 peut être définie par un cône ou un tronc de cône régulier. Selon un mode de réalisation préférentiel, les moyens d'ancrages 15 210 prennent la forme d'un cône concave. L'extrémité 211 du moyen d'ancrage 210 peut être plate ou arrondie. Les moyens d'ancrage 210 peuvent être remplis d'un matériau de lestage.In addition, three legs 25 are connected to the base, in particular the ground connection means 21, to support a receiving element intended to receive a ventral portion of the turbine 1. With reference to FIG. 21 comprise anchoring means 210. The connecting means 21 are connected to the peripheral elements 22 and the legs 25. More specifically, a connecting means 21 is connected to two peripheral elements 22 and a leg 25. According to the principle of the invention the anchoring means 210 10 take the general shape of a tip. As shown in Figure 3, the general shape of a tip of the anchoring means 210 may be defined by a cone or a regular truncated cone. According to a preferred embodiment, the anchoring means 210 take the form of a concave cone. The end 211 of the anchoring means 210 may be flat or rounded. The anchoring means 210 may be filled with a ballast material.

20 Les moyens de liaison au sol 21 ou les moyens d'ancrage 210 peuvent être métalliques.The ground connection means 21 or the anchoring means 210 may be metallic.

Claims

REVENDICATIONS1. Bearing structure (2) for a tidal turbine comprising a frame (20) having ground connection means (21) comprising anchoring means (210), characterized in that the anchoring means (210) take the general form of 'a dot.

2. Bearing structure for tidal turbine according to claim 1, characterized in that the anchoring means (210) take the form of a concave cone.

3. Bearing structure for tidal turbine according to any one of claims 1 to 2, characterized in that the anchoring means (210) are filled with a weighting material.

4. carrier structure for tidal turbine according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the frame (20) has a generally triangular base defined by three peripheral elements (22) and has at each of its vertices the means ground connection (21).