FR3038293A1

FR3038293A1 - Plate-forme flottante destinee a supporter une tour d'eolienne et eolienne comprenant une tour assemblee a la plate-forme

Info

Publication number: FR3038293A1
Application number: FR1556277A
Authority: FR
Inventors: Antoine Grange; Jean-Michel Fontaine
Original assignee: Nass & Wind Ind
Current assignee: Nass & Wind Ind
Priority date: 2015-07-02
Filing date: 2015-07-02
Publication date: 2017-01-06
Anticipated expiration: 2035-07-02
Also published as: WO2017001246A1; FR3038293B1

Abstract

L'invention est une plate-forme (0) flottante destinée à supporter une tour (5) d'éolienne, la plate-forme (0) comprenant un ensemble d'au moins trois bras (1) radiaux disposés en étoile fixés autour d'une base, un ensemble de corps (2) flottants fixés à l'extrémité des bras (1) radiaux opposée au centre de l'étoile. Chaque bras (1) radial a une entretoise (8) radiale disposée selon l'axe (1a) de symétrie du bras et selon la direction (5a) verticale. Une extrémité (8c) d'une entretoise (8) radiale est reliée à une extrémité (8c) d'une entretoise (8) radiale adjacente par une entretoise (6b) rectangulaire. Une entretoise (7) circulaire est fixée perpendiculairement à l'axe (1a) de symétrie de chaque bras radial et à l'extrémité du bras (1) radial la plus proche du centre de l'étoile. Des parois (6a) de section semi-elliptique sont fixées aux bras (1) radiaux de façon que l'arête (6aa) de jonction entre une paroi (6a) de section semi-elliptique et un bras (1) radial soit semi-circulaire . L'invention concerne également une éolienne comprenant une tour assemblée à la plate-forme.

Description

Plate-forme flottante destinée à supporter une tour d’éolienne et éolienne comprenant une tour assemblée à la plate-forme

La présente invention concerne le domaine des énergies renouvelables, et plus particulièrement le domaine des éoliennes, notamment les éoliennes flottantes.

Les éoliennes sont des moyens de production d’énergie qui se développent à grande échelle. De nombreuses éoliennes existent dans les terres. Mais ces éoliennes peuvent engendrer des nuisances sonores ou visuelles. On trouve ainsi de plus en plus d’éoliennes en mer au large des terres. Ces éoliennes au large sont très souvent des éoliennes flottantes amarrées au fond de la mer. Il existe plusieurs types d’éoliennes flottantes.

Le document WO 2012/155521 enseigne un type d’éolienne flottante comprenant une plateforme à base de treillis de poutres de section circulaire ou prismatique. Un des avantages de la construction d’une plate-forme flottante en treillis est une grande inertie pour transmettre le moment de flexion entre le pied et la tour d’éolienne et les bouées flottantes qui procurent la flottabilité de la plate-forme. En théorie, un autre avantage de la construction en treillis est que les poutres travaillent en traction ou en compression pure, sans flexion. Cependant, en pratique, les poutres subissent des flexions parasites. De plus, les connexions des poutres entre elles et les connexions entre poutres et bouées sont le siège de concentrations de contraintes élevées appelées « points chauds >>. les coefficients de concentration de contrainte (SCF ou Stress concentration factors en anglais) ont une valeur moyenne de 4 à 6. Cela signifie que dans une telle connexion, le taux d’utilisation de l’acier pour la construction et la main d’œuvre de soudage est inférieur à 20%. En ce qui concerne les poutres de section prismatique, l’inconvénient vient du fait qu’elles présentent des tôles planes qui fléchissent sous l’effet de la pression de l’eau induisant des effets de flambement. Il faut donc les renforcer par des nervures, ce qui génère des concentrations de contraintes et un coût de main d’œuvre élevé. En ce qui concerne la fabrication de ces plates-formes, la soudure pour connecter les poutres est difficile à réaliser car la position de travail des soudeurs est variable et les épaisseurs de tôle sont souvent très importantes (parfois 80 mm). Cela a pour conséquence que le coût de fabrication par tonne de telles plates-formes est très élevé.

Certains types de plates-formes comme ceux du document WO 2013/155521 utilisent une structure simple utilisant des bras radiaux immergés, de section quadrangulaire et disposés en forme d'étoile. Ce document ne décrit pas de manière précise la connexion des bras entre eux et des bras avec la tour. Ce document ne décrit pas d'aménagement particulier pour réduire les concentrations de contrainte dans les connexions des bras entre eux et des bras avec la tour.

Le document EP 1 876 093 décrit une plate-forme flottante constituée de poutres de section circulaire formant trois bras en étoile, reliés à un tétraèdre central. Les connections entre les bras, les poutres du tétraèdre et la tour sont constituées de connexions tube sur tube. Ces connexions sont réalisées selon la disposition classique dite en « gueule de loup >>, sans aucune disposition pour réduire les concentrations de contrainte.

Le document WO 2004/061302 montre une plateforme flottante comprenant trois bras obliques connectés au pied de la tour portant l'éolienne, mais ne décrit pas la réalisation de la connexion centrale, ni la connexion des corps flottants avec les bras, ni la structure interne de la plate-forme.

Le document EP 2 597 227 décrit une pièce de transition entre une tour d’éolienne et le sommet d’une structure porteuse d’axe vertical, analogue elle-même à une tour, de section s’inscrivant dans un carré. Ce document enseigne donc un moyen de connecter une tour de section circulaire à une tour de section carrée.

La présente invention a donc pour objet de pallier un ou plusieurs des inconvénients de l’art antérieur en proposant une plate-forme sur laquelle vient se fixer une tour d’éolienne, la plate-forme étant fiable et résistant aux efforts mécaniques transmis par la tour d’éolienne.

Cet objectif est atteint grâce à une plate-forme flottante destinée à supporter une tour d’éolienne, la plate-forme comprenant : - un ensemble d’au moins trois bras radiaux disposés en étoile fixés autour d’une base, chaque bras radial formant un angle β constant avec une direction verticale destinée à constituer l’axe de la tour d’éolienne qui est destinée à être reçue au centre de l’étoile, les bras radiaux étant formés de troncs de cône ou de cylindre, - un ensemble de corps flottants fixés à l’extrémité des bras radiaux opposée au centre de l’étoile, la plate-forme étant caractérisée en ce que chaque bras radial a une entretoise radiale disposée selon l’axe de symétrie du bras et selon la direction verticale, une extrémité d’une entretoise radiale étant reliée à une extrémité d’une entretoise radiale adjacente par une entretoise rectangulaire, les entretoises rectangulaires étant fixées entre elles selon une direction parallèle à la direction verticale, une entretoise circulaire étant fixée perpendiculairement à l’axe de symétrie de chaque bras radial et à l’extrémité du bras radial la plus proche du centre de l’étoile, des parois de section semi-elliptique étant fixées aux bras radiaux de façon que l’arête de jonction entre une paroi de section semi-elliptique et un bras radial soit semi-circulaire, chaque paroi de section semi-elliptique étant fixée à une entretoise rectangulaire de façon à former un tube de section semi-elliptique.

Selon une autre particularité, les entretoises rectangulaires délimitent un évidement au centre de la base.

Selon une autre particularité, les entretoises circulaires sont formées soit d’une plaque circulaire sur laquelle se fixent une entretoise radiale et deux entretoises rectangulaires, soit de deux plaques semi-circulaires fixées de part et d’autre de la liaison entre une entretoise radiale et deux entretoises rectangulaires.

Selon une autre particularité, chaque entretoise radiale part du plan de l’entretoise circulaire et s’étend selon l’axe de symétrie de chaque bras radial.

Selon une autre particularité, le bord de l’extrémité de l’entretoise radiale opposée au centre de l’étoile a une forme de U de façon que l’entretoise radiale se termine en biseau à l’endroit où elle est fixée sur la surface interne des bras radiaux.

Selon une autre particularité, le centre de l’étoile comprend une jupe destinée à assembler la tour d’éolienne à la plate-forme flottante, la jupe comprenant au moins trois panneaux incurvés, chaque panneau incurvé comprenant une partie plane et une partie courbée, la partie courbée ayant un bord opposé à la partie plane ayant un rayon de courbure apte à s’adapter au rayon de courbure de la tour d’éolienne, la partie plane comprenant une découpure en forme de portion de cercle de même rayon de courbure que le rayon de courbure des entretoises circulaires, un panneau incurvé étant fixé à une entretoise circulaire selon la découpure de façon que le plan de l’entretoise circulaire soit confondu avec le bord de découpure de la partie plane du panneau incurvé, la forme de la partie courbée étant réglée par des génératrices parallèles aux efforts de torsion ou de compression aptes à s’exercer sur le bord opposé à la partie plane.

Selon une autre particularité, la jupe comprend en outre au moins trois panneaux trapézoïdaux, chaque panneau trapézoïdal ayant un bord rectiligne à la base du trapèze et un bord courbé au niveau du sommet du trapèze de façon que le rayon de courbure soit apte à s’adapter au rayon de courbure de la tour d’éolienne, la base du trapèze de chaque panneau trapézoïdal étant fixée sur chaque paroi de section semi-elliptique au niveau d’une génératrice de chaque paroi semi-elliptique, les panneaux trapézoïdaux étant fixés aux entretoises circulaires par l’intermédiaire de goussets, la forme du panneau trapézoïdal étant réglée par des génératrices parallèles aux efforts de torsion ou de compression aptes à s’exercer sur le bord courbé au niveau du sommet du trapèze.

Selon une autre particularité, les corps flottants comprennent au moins une partie flottante et des moyens de connexion aptes à fixer la partie flottante à une extrémité de bras, la partie flottante comprenant au moins un segment intermédiaire superposé de forme cylindrique et/ou tronconique qui partage un même axe de révolution, les extrémités inférieure et supérieure de la partie flottante possédant une forme tronconique ayant un axe de révolution confondu avec l’axe de révolution du ou des segments intermédiaires, les moyens de connexion comprenant une série de segments cylindriques biseautés à au moins une de leurs extrémités pour former un coude, chaque arête de jonction entre deux segments consécutifs des moyens de connexion étant renforcée par une entretoise elliptique en obturant le passage entre deux segments adjacents.

Selon une autre particularité, les corps flottants et les bras radiaux comprennent un système de raidissage comprenant des barres de raidissage disposées selon plusieurs plans sensiblement parallèles à l’axe de symétrie du bras ou de la partie flottante du corps flottant et disposés en zigzag ou en accordéon.

Selon une autre particularité, les parois et/ou les entretoises sont fabriquées en tôle d’acier soudée, ou en voile de béton armé, ou en matériau composite ou une combinaison de l’acier soudé, du voile de béton armé ou de matériau composite.

Selon une autre particularité, les bras radiaux sont remplis partiellement ou complètement d’un matériau plus dense que l’eau pour servir de lest ou moins dense que l’eau pour participer à la flottabilité et la stabilité de la plate-forme. L’invention concerne également une éolienne caractérisée en ce qu’elle comprend une tour sensiblement verticale portant à sa partie supérieure une génératrice électrique apte à être mue directement ou indirectement par une hélice, la tour étant assemblée à une plate-forme flottante selon l’invention. D’autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux dessins annexés : - la figure 1 représente une vue en perspective de la plate-forme flottante supportant une tour d’éolienne, - la figure 2 représente une vue de dessous en perspective d’une plateforme flottante, - la figure 3 représente une vue de dessus en perspective de la plateforme sans les corps flottants ni les parois quadrangulaires, - la figure 4 représente une vue en perspective de la plate-forme avec les bras radiaux en transparence, - la figure 5 représente une vue en perspective de la plate-forme avec les panneaux incurvés de la jupe, - la figure 6 représente une vue en perspective de la plate-forme avec la jupe destinée à recevoir une tour d’éolienne, - la figure 7 représente un détail de la jupe destinée à recevoir la tour d’éolienne, - la figure 8 représente une vue de profil d’un corps flottant, - la figure 9 représente le détail d’une coupe des moyens de connexion de la partie flottante d’un corps flottant, - la figure 10 représente une vue en perspective d’une partie d’un bras radial ou une partie d’une partie flottante d’un corps flottant comprenant un système de raidissage. L’invention va être décrite en référence aux figures énumérées ci-dessus.

La présente invention propose une plate-forme (0) flottante pouvant flotter sur un milieu (0a) aquatique. La plate-forme est destinée à supporter une tour (5) d’éolienne.

La plate-forme (0) comprend un ensemble d’au moins trois bras (1) radiaux disposés en étoile autour d’une base. De préférence, l’ensemble comprend trois à six bras (1) radiaux. Chaque bras (1) radial, notamment l’axe longitudinal de chaque bras forme un angle β constant avec une direction (5a) verticale qui est destinée à constituer l’axe de la tour (5) d’éolienne. Ces bras (1) radiaux peuvent donc être coplanaires avec un angle β égal à 90°, ou bien s'inscrire sur un cône dont le sommet est le centre de l'étoile avec un angle β supérieur ou inférieure à 90°. Ces bras (1) peuvent être immergés entièrement, émergés entièrement, ou partiellement immergés. Ces bras (1) peuvent être métalliques. Les bras (1) radiaux peuvent être formés de troncs de cône ou de cylindre.

Les bras (1) radiaux peuvent être creux et peuvent être remplis partiellement ou complètement d’eau. Ils peuvent aussi être remplis soit d’un matériau plus dense que l’eau sous forme solide, liquide ou granuleuse pour servir de lest, soit d’un matériau moins dense que l’eau sous forme gazeuse, liquide, solide granuleuse ou autre pour participer à la flottabilité et la stabilité de la plate-forme (0) La quantité de matériau de remplissage peut être fixe ou ajustable par des moyens d’ajustement adaptés. Par exemple, les moyens d’ajustement adaptés peuvent être des moyens de pompage de liquide permettant de retirer du matériau liquide.

La base au centre de l’étoile est destinée à recevoir la tour (5) d’éolienne. La tour (5) d’éolienne est sensiblement verticale et porte à sa partie supérieure une génératrice (6) électrique mue directement ou indirectement par une hélice (7), dont l'axe de rotation est indifféremment horizontal, vertical ou oblique.

Indépendamment de la plate-forme, la plate-forme (0) comprend en outre un ensemble de corps (2) flottants fixés à l’extrémité des bras (1) radiaux qui est opposée au centre de l’étoile.

La plate-forme (0) peut comprend également des moyens (3) d’arrimage de la plate-forme (0).

Dans une configuration, les moyens (3) d’arrimage sont un ensemble de lignes d'arrimage reliant la plate-forme (0) flottante à un élément extérieur fixe. Cet élément extérieur fixe peut être le fond du milieu (0a) aquatique sur lequel flotte la plate-forme (0). Les lignes d'arrimage peuvent comprendre des câbles, des chaînes ou toute sorte de dispositifs souples susceptibles de maintenir en position sensiblement fixe un objet flottant soumis à des efforts de dérive. Ces lignes peuvent être tendues ou mollies, verticales, obliques ou horizontales. Ces lignes sont reliées à la plate-forme (0) flottante en un ou plusieurs points par des dispositifs capables de résister à des efforts. Ces lignes sont reliées à l’élément extérieur fixe par des dispositifs capables de résister à des efforts. En particulier les lignes peuvent être reliées au fond du milieu aquatique par des ancres, des corps-morts, ou tout autre dispositif d'ancrage.

La base de la plate-forme (0) comprend au moins des entretoises (6b) rectangulaires, des entretoises (7) circulaires et des parois (6a) à section semi-elliptique.

Chaque bras (1) radial peut comprendre au moins une entretoise (8) radiale disposée selon l’axe (1a) de symétrie du bras (1) radial et selon la direction (5a) verticale destinée à constituer l’axe de la tour (5) d’éolienne.

Une extrémité (8c) d’une entretoise (8) radiale est reliée à une extrémité (8c) d’une entretoise (8) radiale adjacente par une entretoise (6b) rectangulaire. Les entretoises (6b) rectangulaires sont fixées, par exemple soudées, entre elles selon une direction parallèle à la direction (5a) verticale destinée à constituer l’axe de la tour (5) d’éolienne.

Dans une configuration, les entretoises (6b) rectangulaires délimitent un évidement au centre de la base.

Chaque entretoise (8) radiale peut s’étendre sur toute la longueur du bras (1) radial ou bien être limitée à une portion du bras (1) radial.

Dans une configuration, le bord (8b) de l’extrémité de l’entretoise (8) radiale opposée au centre de l’étoile a une forme de U de façon que l’entretoise (8) radiale se termine en biseau aux endroits où elle est fixée sur la surface interne des bras (1) radiaux. Cet agencement permet de réduire la concentration de contrainte aux points d’intersection entre le bord de l’extrémité de la paroi l’entretoise (8) radiale opposée au centre de l’étoile et la paroi du bras (1).

Les entretoises (8) radiales permettent de transmettre aux entretoises (6b) rectangulaires une partie des moments de flexion issus des bras (1) radiaux. Le moment de flexion subi par une entretoise (8) radiale se distribue à deux entretoises (6b) rectangulaires. Ainsi, de façon non limitative, l’épaisseur d’une entretoise (8) radiale a une épaisseur qui est environ le double de celle des entretoises (6b) rectangulaires. L’extrémité de chaque bras (1) radial la plus proche du centre de l’étoile peut être obturée par une entretoise (7) circulaire. Chaque entretoise (7) circulaire est fixée, par exemple soudée, avantageusement perpendiculairement à l’axe (1a) de symétrie du bras (1) radial. Les entretoises (7) circulaires ont un diamètre égal au diamètre de la section circulaire des bras (1) radiaux au niveau de l’extrémité du bras (1) radial la plus proche du centre de l’étoile.

Dans une configuration, chaque entretoise (8) radiale part du plan de l’entretoise (7) circulaire et s’étend selon l’axe (1a) de symétrie de chaque bras (1) radial.

Les entretoises (6b) rectangulaires sont fixées entre elles deux à deux et bord à bord de façon que le plan d’une entretoise (6b) rectangulaire coupe le diamètre (7c) de deux entretoises (7) circulaires adjacentes.

Selon une configuration, une entretoise (7) circulaire est formée d’une plaque circulaire sur laquelle se fixent, par exemple par soudure, une entretoise (8) radiale et deux entretoises (6b) rectangulaires.

Selon une autre configuration, une entretoise (8) radiale est fixée, par exemple soudée, directement à deux entretoises (6b) rectangulaires adjacentes. L’entretoise (7) circulaire est alors formée de deux plaques semi-circulaires fixées de part et d’autre de la liaison entre l’entretoise (8) radiale et les deux entretoises (6b) rectangulaires. L’entretoise (7) circulaire permet de donner au bras (1) une forme de révolution plus aisément fabricable.

La plate-forme comprend en outre des parois (6a) de section semi-elliptique fixant, par exemple par soudure, les bras (1) radiaux deux à deux. Les parois (6a) de section semi-elliptique sont fixées aux bras (1) radiaux de façon que l’arête (6aa) de jonction entre une paroi (6a) de section semi-elliptique et un bras (1) radial soit semi-circulaire. Chaque paroi (6a) de section semi-elliptique est fixée, par exemple par soudure, à une entretoise (6b) rectangulaire de façon à former un tube (6) de section semi-elliptique.

Vue de dessus, une paroi (6a) de section semi-elliptique a la forme d’un trapèze. Dans l’espace, une paroi (6a) de section semi-elliptique forme un volume qui se termine par des plans en biais dans lesquels la section de chaque plan en biais par rapport au volume forme un demi-cylindre à chaque extrémité. Dans la partie centrale, la section de la paroi (6a) de section semi-elliptique correspond à une demi-ellipse.

Les parois (6a) de section semi-elliptique et la paroi extérieure des bras (1) radiaux sont fixées entre elles de façon à obtenir une continuité de surface. L’entretoise (7) circulaire a aussi le rôle de rigidifier les arêtes (6aa) de jonction semi-circulaires en compensant les efforts de traction ou de compression provenant des bras (1) radiaux et des parois (6a) de section semi-elliptique.

Les bras (1) radiaux de section circulaire de la plate-forme (0) sont ainsi reliés entre eux deux à deux par les tubes (6) d’assemblage de section semi-elliptique. Les tubes (6) d’assemblage forment alors les côtés d’un polygone régulier convexe. Ainsi, l’exemple des figures dans lesquelles la plate-forme (0) comprend trois bras (1) radiaux, le polygone régulier convexe est un triangle équilatéral. Par exemple, si la plate-forme (0) avait quatre bras radiaux, le polygone régulier convexe serait un carré. Les axes de symétrie des bras (1) radiaux sont compris dans les plans bissecteurs du polygone régulier convexe, les plans bissecteurs étant perpendiculaires au plan du polygone régulier convexe.

Les tubes (6) d’assemblage offrent l’avantage de résister à la torsion générée par l’effet des moments de flexion dans les bras (1) radiaux.

Toutes les parois (6a) et/ou entretoises (6b, 7, 8) citées précédemment sont fabriquées à partir d'un matériau résistant aux efforts. Ce matériau peut être par exemple de la tôle d'acier soudée, du voile de béton armé, du matériau composite, ou toute combinaison de ces matériaux.

Quel que soit le matériau employé, il est avantageux de réaliser toutes les fixations citées précédemment de telle façon que les surfaces médianes de toutes les parois et entretoises concourent exactement sur les arêtes de jonction. De cette façon la combinaison des forces internes aux parois en chaque point des arêtes de jonction est nulle ou quasi nulle. De cette façon les forces internes restent parallèles aux surfaces médianes des parois et des entretoises. Les déformations des parois et des entretoises sont réduites au minimum, et sont limitées aux effets de la traction ou de la compression. Cet agencement permet aux parois et aux entretoises de travailler en traction ou compression quasiment uniforme sur toute leur épaisseur, avec le meilleur rendement possible. Cet agencement permet de minimiser les concentrations de contrainte au voisinage des arêtes de jonctions.

Le centre de l’étoile formée par les bras (1) radiaux comprend une jupe (4) destinée à assembler la tour (5) d’éolienne à la plate-forme (0) flottante.

La jupe (4) comprend au moins trois panneaux (9) incurvés portés par les entretoises (7) circulaires.

Les entretoises (7) circulaires peuvent efficacement supporter les efforts verticaux en les transmettant par cisaillement aux entretoises (8) radiales des bras (1) radiaux. C’est pourquoi les bords supérieurs des entretoises (7) circulaires sont utilisés pour porter les panneaux (9) incurvés.

Chaque panneau (9) incurvé comprend une partie plane et une partie courbée. La partie courbée a un bord (9b) opposé à la partie plane ayant un rayon de courbure qui peut s’adapter au rayon de courbure de la tour (5) d’éolienne destinée à être assemblée à la plate-forme (0). La partie plane comprend une découpure (9a) en forme de portion de cercle de même rayon de courbure que le rayon de courbure des entretoises (7) circulaires. La surface de la découpure (9a) peut correspondre à la surface de la partie plane ou correspondre à une partie de la surface de la partie plane. Un panneau incurvé est ainsi fixé à une entretoise (7) circulaire selon la découpure (9a) de façon que le plan de l’entretoise (7) circulaire soit confondu avec le bord de découpure (9a) de la partie plane du panneau (9) incurvé. La forme de la partie courbée est réglée par des génératrices (11) parallèles aux efforts de torsion ou de compression qui peuvent s’exercer sur le bord (9b) opposé à la partie plane. Les efforts de traction ou de compression sont issus de la flexion au pied de la tour (5). Dans une configuration, les génératrices (11) peuvent être des lignes de pliage si les panneaux (9) incurvés sont fabriqués en tôles métalliques. L’espace entre les panneaux (9) incurvés peut être comblé par des panneaux (10) trapézoïdaux. Ainsi, la jupe (4) comprend en outre au moins trois panneaux (10) trapézoïdaux. Chaque panneau trapézoïdal possède un bord (10a) rectiligne à la base du trapèze et un bord (10b) courbé au niveau du sommet du trapèze ayant un rayon de courbure qui peut s’adapter au rayon de courbure de la tour (5) d’éolienne destinée à être assemblée à la plate-forme (0). La base du trapèze de chaque panneau trapézoïdal est fixée sur chaque paroi (6a) de section semi-elliptique au niveau d’une génératrice (12) de chaque paroi (6a) de section semi-elliptique. La forme du panneau (10) trapézoïdal est réglée par des génératrices (13) parallèles aux efforts de torsion ou de compression aptes à s’exercer sur le bord (10b) courbé au niveau du sommet du trapèze. Les efforts de traction ou de compression sont issus de la flexion au pied de la tour (5). Dans une configuration, les génératrices (13) peuvent être des lignes de pliage si les panneaux (10) trapézoïdaux sont fabriqués en tôles métalliques.

Les panneaux (10) trapézoïdaux au niveau de la base (10a) du trapèze peuvent être fixés aux entretoises (7) circulaires par l’intermédiaire de goussets (14). Ceci permet de distribuer dans les entretoises (7) circulaires les efforts de traction ou de compression issus de la flexion au pied de la tour (5) et transitant par les panneaux (10) trapézoïdaux.

Les fixations entre les entretoises, les goussets et les parois peuvent être réalisées par soudage par exemple.

Contrairement aux types de plates-formes connues utilisant des panneaux plans, les bras (1) de section circulaire peuvent naturellement résister à la pression de l'eau sans renforcement à base de nervures, qui sont coûteux à réaliser, et occasionnent des concentrations de contrainte.

Contrairement aux types de plates-formes connues utilisant des panneaux plans, les bras (1) de section circulaire peuvent résister naturellement au flambement local de leur paroi sous l'effet des flexions globales, sans renforcement à base de nervures, qui sont coûteux à réaliser, et occasionnent des concentrations de contrainte.

Contrairement aux autres types de plates-formes connues, la section circulaire des bras (1) permet de former les tôles d'acier de manière économique par roulage, à l'image des méthodes couramment utilisées pour fabriquer les tours d'éolienne.

Contrairement aux autres types de plates-formes connues, la section circulaire des bras (1) permet de souder entre elle les tôles d'acier roulées de manière économique en posant le bras (1) en cours de construction sur un dispositif capable de le faire tourner autour de son axe. Le soudage des soudures tangentielles et des soudures axiales, c’est-à-dire le long des génératrices, peut être ainsi automatisé de manière simple. Le soudage est ainsi économique. Le soudage peut ainsi être réalisé dans une position horizontale et par le dessus, ce qui est la meilleure position de soudage possible pour la qualité et la productivité. Cette méthode est à l'image des méthodes couramment utilisées pour fabriquer les tours d'éolienne.

Contrairement aux conceptions concurrentes basées sur des réseaux de poutres et de multiples connexions qui constituent des surcoûts et des points faibles dans la structure, la plate-forme (0) selon l’invention minimise le nombre de connexions.

Contrairement aux types de plates-formes connues basées sur des réseaux de poutres, soumises à des moments de flexions internes parasites, la plate-forme (0) selon l'invention élimine les moments de flexion internes au flotteur.

Contrairement aux types de plates-formes connues qui utilisent des connections générant dans les parois et les entretoises des efforts transversaux à leurs surface médiane, la plate-forme (0) selon l'invention présente des connexions telles que la combinaison des forces internes aux parois et aux entretoises à chaque point des arêtes de jonction est nulle ou quasi nulle. De cette façon les forces internes restent parallèles aux surfaces médianes des parois et des entretoises. Les déformations des parois et des entretoises sont réduites au minimum, et sont limitées aux effets de la traction ou de la compression. Notamment il n'y a pas ou presque pas de flexion entre deux parois ou deux entretoises concourantes. Cet agencement permet aux parois et aux entretoises de travailler en traction ou compression quasiment uniforme sur toute leur épaisseur, avec le meilleur rendement possible. Cet agencement permet de minimiser les concentrations de contrainte au voisinage des soudures.

Contrairement aux types de plates-formes connues qui utilisent des connections générant dans les jonctions entre tôles des facteurs de concentration de contrainte pouvant atteindre 10, la plate-forme (0) selon l'invention présente des connexions dont les facteurs de concentration de contrainte sont de l'ordre de 1,5 à 2,0. L’invention concerne également une éolienne qui comprend une tour (5) sensiblement verticale portant à sa partie supérieure une génératrice (6) électrique apte à être mue directement ou indirectement par une hélice (7). La tour (5) est assemblée à une plateforme flottante selon l’invention.

Indépendamment de la plate-forme, la plate-forme (0) comprend un ensemble de corps (2) flottants fixés à l’extrémité des bras (1) radiaux opposée au centre de l’étoile.

Cet ensemble de corps (2) flottants peut aussi être utilisé pour des types de plates-formes comportant des bras radiaux autres que la plateforme (0) selon l’invention.

Ces corps (2) flottants peuvent être emplis d’un matériau moins dense que l’eau sous forme gazeuse, liquide ou solide et servent à la stabilité de la plate-forme (0).

Chaque corps (2) flottants pour plate-forme flottante comprend au moins une partie (2a) flottante et des moyens (2b) de connexion aptes à fixer la partie (2a) flottante à une extrémité de bras (1 ).

La partie (2a) flottante comprend au moins un segment (15) intermédiaire superposé de forme cylindrique et/ou tronconique qui partage un même axe (16) de révolution. Ces formes de révolution des segments intermédiaires leur donnent une bonne capacité naturelle à résister à la pression extérieure de l’eau dans ils sont immergés. L’axe (16) de révolution peut être vertical ou incliné.

Les extrémités (17) inférieure et supérieure de la partie (2a) flottante ont une forme tronconique ayant un axe de révolution confondu avec l’axe (16) de révolution du ou des segments intermédiaires. Contrairement à une cloison plane, une forme tronconique résiste efficacement aux efforts de pression de l’eau ainsi qu’aux efforts internes à la structure. L’extrémité du corps (2) flottant opposée aux moyens (2b) de connexion peut être fermée par une paroi (17a) plane ou conique.

Les moyens (2b) de connexion comprennent une série de segments (18a, 18b) cylindriques biseautés à au moins une de leurs extrémités pour former un coude. Deux segments consécutifs forment entre eux un coude élémentaire. La combinaison de ces coudes élémentaires forme un coude complet qui permet de décrire un angle entre la partie (2a) flottante et l’axe du bras (1). Le nombre de segments est supérieur ou égal à deux.

Dans une configuration représentée dans la figure 8, les moyens (2b) de connexion comprennent au moins un segment (18a) cylindrique intermédiaire fixé à un segment (18b) de fixation à chaque extrémité du segment (18a) cylindrique intermédiaire. Le segment (18a) cylindrique intermédiaire est biseauté à ses deux extrémités. Chaque segment (18b) de fixation est biseauté à une de ses extrémités. Les angles de biseau des cylindres sont formés de telle manière que l’axe de révolution d’un segment (18b) de fixation fixé à une première extrémité du segment (18a) cylindrique intermédiaire forme un angle avec l’axe de révolution du segment de fixation fixé à la deuxième extrémité du segment cylindrique intermédiaire qui est égal à l’angle entre l’axe (1a) longitudinal du bras (1) et l’axe (16) de révolution de la partie flottante.

Chaque arête de jonction entre deux segments (18a, 18b) consécutifs des moyens (2b) de connexion est renforcée par une entretoise (19) elliptique en obturant le passage entre deux segments (18a, 18b) adjacents. L’entretoise (19) elliptique peut avoir des dimensions supérieures à la dimension de la section des segments auxquels elle est fixée comme représenté sur la figure 9. Deux segments consécutifs sont ainsi fixés sur une entretoise (19) elliptique par exemple par soudage (19a).

Cette entretoise (19) permet d’équilibrer en chaque point de l’arête de jonction les efforts de traction ou de compression internes aux segments (18a, 18b) cylindriques biseautés. L’arête de jonction entre le dernier segment cylindrique des moyens (2b) de connexion et la partie (2a) flottante peut être renforcée par une paroi (20) circulaire qui obture le passage entre la partie (2a) flottante et le dernier segment des moyens (2b) de connexion. Cette paroi (20) circulaire des moyens (2b) de connexion permet d’équilibrer en chaque point de l’arête de jonction les efforts de traction ou de compression internes au segment cylindrique et à la région de la partie (2a) flottante qui est au voisinage de l’arête de jonction entre le dernier segment cylindrique des moyens (2b) de connexion et la partie (2a) flottante.

Toutes les parois du corps (2) flottant sont fabriquées avec un matériau résistant aux efforts. Ce matériau peut être, par exemple, de la tôle d’acier soudée, du voile de béton armé, du matériau composite, ou toute autre combinaison de ces matériaux.

Quel que soit le matériau employé, il est avantageux de réaliser toutes les fixations des parois citées précédemment de telle façon que les surfaces médianes de toutes les parois concourent exactement sur les arêtes de jonction. De cette façon la combinaison des forces internes aux parois en chaque point des arêtes de jonction est nulle ou quasi nulle. De cette façon les forces internes restent parallèles aux surfaces médianes des parois. Les déformations des parois sont réduites au minimum, et sont limitées aux effets de la traction ou de la compression. Cet agencement permet aux parois de travailler en traction ou compression quasiment uniforme sur toute leur épaisseur, avec le meilleur rendement possible. Cet agencement permet de minimiser les concentrations de contrainte au voisinage des jonctions.

Contrairement à ce qui est connu de l'art antérieur qui utilise des corps (2) flottants connectés par le haut et le bas à la structure du système flottant, parfois avec plusieurs connexions, les corps (2) flottants décrits ici permettent une connexion unique et simple

Contrairement à ce qui est connu de l'art antérieur qui utilise une combinaison de corps de révolution et de corps prismatiques, les corps (2) flottants décrits ici n'utilisent que des formes de révolution, qui par nature peuvent résister à la pression de l'eau et aux moments de flexion sans renfort internes coûteux.

Contrairement aux moyens de connexions de l'art antérieur qui génèrent des efforts internes transversaux aux parois, les moyens de connexion décrits ici soumettent les parois uniquement à des efforts internes de traction ou de compression parallèles à leur surface médiane.

Contrairement aux moyens de connexion de l'art antérieur qui sont le siège de concentrations de contrainte élevées, le facteur de concentration de contrainte (SCF) des moyens de connexion décrits ici pour les moments de flexion est inférieur à 1,7.

Indépendamment de la plate-forme, les corps (2) flottants de la plateforme (0) et les bras (1) radiaux peuvent comprendre un système de raidissage comprenant des barres (21) de raidissage disposées selon plusieurs plans sensiblement parallèles à l’axe de symétrie du bras (1) ou de la partie (2a) flottante du corps (2) flottant et disposés en zigzag ou en accordéon.

Ces barres (21) de raidissage peuvent être utilisées pour tout type de corps creux de révolution qui subissent des efforts externes pour résister aux déformations de la section générées par des efforts de pression asymétriques ou le flambement sous l'effet de la flexion ou de la pression.

Traditionnellement les corps soumis à l'action des vagues et de la pression de l'eau sont raidis par des réseaux de nervures axiales et longitudinales, solidaires des parois. Cette conception se rencontre par exemple en construction navale. Cette conception a l'avantage de conserver libre la majeure partie du volume interne du corps par exemple d’un navire. Mais cette conception à l'inconvénient d'être coûteuse à fabriquer et d'être le siège de fortes concentrations de contrainte, à la fois dans les nervures et dans la paroi ainsi raidie. Notamment sous l'effet de la pression de l'eau, la paroi ainsi raidie se déforme en creux entre chaque raidisseur, et est soumise à une flexion élevée au droit de chaque raidisseur.

Les corps de section circulaire de la plate-forme flottante tels que les parties cylindriques des corps (2) flottants ou les bras (1) radiaux sont soumis à plusieurs actions mécaniques. Leur section circulaire offre une résistance optimale à l'effet d'une pression extérieure uniforme, et au flambement causé par les moments de flexion. Mais ces corps (2) flottants peuvent être soumis à des pressions extérieures non uniformes, notamment à cause de l'effet dynamique des vagues, et de l'effet hydrostatique de la distance variable entre la paroi et la surface de l'eau. Ces pressions extérieures non uniformes créent des efforts non axisymétriques qui ovalisent et déforment les parois des corps de révolution.

Le système de raidissage pour corps de révolution peut comprendre plusieurs séries de barres (21) de raidissage qui peuvent être fixées par leurs extrémités (22) sur la paroi du corps (1,2a) de révolution. Pour chaque série de barres (21) de raidissage, les barres (21) de raidissage sont sensiblement parallèles entre elles et disposées sur un plan de raidissement. Les plans de raidissement sont sensiblement parallèles à l’axe de révolution du corps de révolution. Les plans de raidissement sont disposés entre eux en zigzag ou en accordéon. Les arêtes de jonction entre les plans de raidissement coïncident avec les génératrices du corps de révolution.

Cet agencement en zigzag ou en accordéon ainsi fixé sur les parois du corps (1, 2a) de révolution forme une structure triangulée qui limite l'ovalisation du corps dans toutes les directions, tout en autorisant sans contrainte la contraction ou la dilation du corps de révolution.

Dans une configuration représentée sur la figure 9, le nombre de barres (21) de raidissage par série est de trois barres au minimum. Le nombre de barres (21) de raidissage par série est adapté en fonction de la portée libre admissible pour la paroi entre deux soutènements. De même, l’écartement entre les barres (21) de raidissage au sein d’une série est adapté aux efforts et à la résistance propre de la paroi. Les barres de raidissage sont réparties sur deux plans parallèles à l’axe de symétrie du bras (1) ou de la partie (2a) flottante du corps (2) flottant et un plan qui passe par l’axe de symétrie et qui joint les deux plans parallèles.

La fixation (22) des barres (21) de raidissage aux parois du corps (1, 2a) de révolution est suffisamment flexible et évite les concentrations de contrainte. Selon une configuration, la fixation peut être réalisée par une tôle terminée par des congés de raccordement.

Les barres (21) de raidissage peuvent avantageusement être réalisées avec des profilés standards utilisés dans la construction métallique, par exemple des cornières ou des poutres en I à profil normal (IPN).

Certaines de ces barres (21) de raidissage peuvent être alternativement complétées ou remplacées par des parois planes, qui pourraient servir par exemple au compartimentage des corps (2) flottants en cas d'avarie.

Contrairement aux nervurages des parois utilisés en construction navale par exemple, le système de raidissage décrit ici ne participe pas à la résistance des corps à l'effet de la pression. La résistance à la pression reste confiée à la compression pure de la paroi du corps. Ils n'ont donc pas à subir les efforts importants générés par la pression. De ce fait, ils peuvent être de section réduite, et de fabrication économique.

Contrairement aux nervurages utilisés en construction navale par exemple, le système de raidissage décrit ici laisse le corps totalement libre de se contracter sous l'effet d'une pression axisymétrique. Le système de raidissage ne modifie pas la raideur opposée par le corps à l'effet d'une pression axisymétrique, et ne génèrent aucune flexion locale de la paroi, et aucune concentration de contrainte.

Contrairement aux nervurages utilisés en construction navale par exemple, le système de raidissage décrit ici peut être réalisé avec des profilés standards et fixés avec des longueurs de soudure réduites.

Il doit être évident pour les personnes versées dans l'art que la présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans l'éloigner du domaine d'application de l'invention comme revendiqué. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, mais peuvent être modifiés dans le domaine défini par la portée des revendications jointes, et l'invention ne doit pas être limitée aux détails donnés ci-dessus.

REVENDICATIONS 1. Plate-forme (0) flottante destinée à supporter une tour (5) d’éolienne, la plate-forme (0) comprenant : - un ensemble d’au moins trois bras (1) radiaux disposés en étoile fixés autour d’une base, chaque bras (1) radial formant un angle β constant avec une direction (5a) verticale destinée à constituer l’axe de la tour (5) d’éolienne qui est destinée à être reçue au centre de l’étoile, les bras (1) radiaux étant formés de troncs de cône ou de cylindre, - un ensemble de corps (2) flottants fixés à l’extrémité des bras (1) radiaux opposée au centre de l’étoile, la plate-forme (0) étant caractérisée en ce que chaque bras (1) radial a une entretoise (8) radiale disposée selon l’axe (1a) de symétrie du bras et selon la direction (5a) verticale, une extrémité (8c) d’une entretoise (8) radiale étant reliée à une extrémité (8c) d’une entretoise (8) radiale adjacente par une entretoise (6b) rectangulaire, les entretoises (6b) rectangulaires étant fixées entre elles selon une direction parallèle à la direction (5a) verticale, une entretoise (7) circulaire étant fixée perpendiculairement à l’axe (1a) de symétrie de chaque bras radial et à l’extrémité du bras (1) radial la plus proche du centre de l’étoile, des parois (6a) de section semi-elliptique étant fixées aux bras (1) radiaux de façon que l’arête (6aa) de jonction entre une paroi (6a) de section semi-elliptique et un bras (1) radial soit semi-circulaire, chaque paroi (6a) de section semi-elliptique étant fixée à une entretoise (6b) rectangulaire de façon à former un tube (6) de section semi-elliptique, 2. Plate-forme (0) selon la revendication 1, caractérisée en ce que les entretoîses (6b) rectangulaires délimitent un évidement au centre de la base. 3. Plate-forme (0) selon au moins des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les entretoises (7) circulaires sont formées soit d’une plaque circulaire sur laquelle se fixent une entretoise (8) radiale et deux entretoises (6b) rectangulaires, soit de deux plaques semi-circulaires fixées fî»ete part et d’autre de la liaison entre une entretoise (8) radiale et deux entretoises (6b) rectangulaires. 4. Plate-forme (0) selon au moins une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que chaque entretoise (8) radiale part du plan de l’entretoise (7) circulaire et s'étend selon l’axe de symétrie de chaque bras (1 ) radial. 5. Plate-forme (0) selon une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le bord (8b) de l’extrémité de l’entretoise (8) radiale opposée au centre de l’étoile a une forme de U de façon que i’entretoise (8) radiale se termine en biseau à l’endroit où elle est fixée sur la surface interne des bras (1 ) radiaux. 6. Plate-forme (0) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le centre de l’étoile comprend une jupe (4) destinée à assembler la tour (5) d’éolienne à la plate-forme (0) flottante, la jupe (4) comprenant au moins trois panneaux (9) incurvés, chaque panneau (9) incurvé comprenant une partie plane et une partie courbée, la partie courbée ayant un bord (9b) opposé à la partie plane ayant un rayon de courbure apte à s’adapter au rayon de courbure de la tour (5) d’éolienne, la partie plane comprenant une découpure (9a) en forme de portion de cercle de même rayon de courbure que le rayon de courbure des entretoises (7) circulaires, un panneau (9) incurvé étant fixé à une entretoise (7) circulaire selon la découpure (9a) de façon que le plan de l’entretoise (7) circulaire soit confondu avec le bord de découpure (9a) de la partie plane du panneau (9) incurvé, la forme de la partie courbée étant réglée par des génératrices (11 ) parallèles aux efforts de torsion ou de compression aptes à s’exercer sur le bord (9b) opposé à la partie plane. 7. Plate-forme (0) selon la revendication 6, caractérisée en ce que la jupe (4) comprend en outre au moins trois panneaux (10) trapézoïdaux, chaque panneau (10) trapézoïdal ayant un bord (10a) rectiligne à la base du trapèze et un bord (10b) courbé au niveau du sommet du trapèze de façon que le rayon de courbure soit apte à s’adapter au rayon de coarbare dè 1a tour (5) d’éolienne, la base du trapèze de chaque panneau trapézoïdal étant fixée sur chaque paroi (6a) de section semi-elliptique au niveau d’une génératrice (12) de chaque paroi (6a) semi-elliptique, les panneaux (10) trapézoïdaux étant fixés aux entretoises (7) circulaires par l’intermédiaire de goussets (14), la forme du panneau (10) trapézoïdal étant réglée par des génératrices (13) parallèles aux efforts de torsion ou de compression aptes à s’exercer sur le bord (10b) courbé au niveau du sommet du trapèze, 8. Plate-forme (0) selon la revendication 1, caractérisée en ce que les corps (2) flottants comprennent au moins une partie (2a) flottante et des moyens (2b) de connexion aptes à fixer la partie (2a) flottante à une extrémité de bras (1), la partie (2a) flottante comprenant au moins un segment (15) intermédiaire superposé de forme cylindrique et/ou tronconique qui partage un même axe (16) de révolution, les extrémités (17) inférieure et supérieure de la partie (2a) flottante possédant une forme tronconique ayant un axe de révolution confondu avec l’axe (16) de révolution du ou des segments intermédiaires, les moyens (2b) de connexion comprenant une série de segments (18a, 18b) cylindriques biseautés à au moins une de leurs extrémités pour former un coude, chaque arête de jonction entre deux segments (18a, 18b) consécutifs des moyens (2b) de connexion étant renforcée par une entretoise (19) elliptique en obturant le passage entre deux segments (18a, 18b) adjacents, 9. Plate-forme (0) selon l’une des revendications 1 ou 8, caractérisée en ce que les corps (2) flottants et les bras (1) radiaux comprennent un système de raidissage comprenant des barres (21) de raidissage disposées selon plusieurs plans sensiblement parallèles à l’axe de symétrie du bras (1) ou de la partie (2a) flottante du corps (2) flottant et disposés en zigzag ou en accordéon, 10. Plate-forme (0) selon une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que les parois et/ou les entretoises sont fabriquées en tôle d’acier soudée, ou en voile de béton armé, ou en matériau composite ou une combinaison de l’acier soudé, du voile de béton armé ou de matériau composite. 11. Plate-forme (0) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bras (1) radiaux sont remplis partiellement ou complètement d’un matériau plus dense que l’eau pour servir de lest ou moins dense que l’eau pour participer à la flottabilité et la stabilité de la plate-forme (0). 12. Éolienne caractérisée en ce qu’elle comprend une tour (5) sensiblement verticale portant à sa partie supérieure une génératrice (6) électrique apte à être mue directement ou indirectement par une hélice (7), la tour (5) étant assemblée à une plate-forme (0) flottante selon une des revendications 1 à 11.