FR3065038B1 - Flotteur par exemple d'eolienne offshore - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un flotteur (2) notamment d'éolienne offshore (1), comportant au moins quatre colonnes (3, 4, 5, 6), dont une colonne centrale (3) et trois colonnes extérieures (4, 5, 6), raccordées à la colonne centrale par des branches en forme de ponton (8, 9, 10) réalisées en béton et munies de nappes de câbles de post-contrainte (11, 12, 13, 14, 15, 16), caractérisé en ce que les câbles des nappes (11, 12, 13, 14, 15, 16) présentent des extrémités d'ancrage munies de moyens d'ancrage noyés dans des parties en saillie correspondantes de ces branches.

Description

FLOTTEUR PAR EXEMPLE D’EOLIENNE OFFSHORE
La présente invention concerne un flotteur notamment d’éolienne offshore.
De tels flotteurs sont déjà connus dans l’état de la technique, comme par exemple par le document WO 2014/031009.
Ce document décrit un tel flotteur semi-submersible d’éolienne, qui comporte au moins quatre colonnes par exemple en acier, dont une colonne centrale, et au moins trois colonnes extérieures, raccordées à la colonne centrale par des branches en forme de ponton par exemple en béton.
Dans ce document, les colonnes extérieures sont reliées à la colonne centrale selon une configuration en étoile.
Les colonnes extérieures et les branches en forme de ponton de ce flotteur comportent également des ballasts, permettant de régler le niveau de flottabilité de ce flotteur.
Ceci permet par exemple le transport et l’installation de cette éolienne sur un site de production d’électricité.
Les flotteurs de cette nature sont dits hybrides, car ils utilisent une structure mixte par exemple en acier pour les colonnes et en béton pour les branches en forme de ponton qui relient les colonnes entre elles.
Dans le document antérieur mentionné précédemment, des moyens de vidange par pompage de ces ballasts sont également prévus.
Ces moyens de pompage permettent en effet de pomper de l’eau hors de ces ballasts pour modifier la flottabilité de l’ensemble.
Ce document antérieur décrit donc de façon générale le concept de flotteur hybride.
Pour une architecture de flotteur semi-submersible de type hybride, les éléments en béton armé en forme de ponton reliant chaque colonne extérieure à la colonne centrale, nécessitent d’être précontraints pour assurer un certain monolithisme d’ensemble de la structure du flotteur.
La problématique principale qui se pose est l’intégration et l’ancrage des différentes nappes de câbles de post-contrainte qui cheminent dans les pontons et se croisent dans le nœud central de connexion des branches du flotteur. L’agencement des câbles des nappes de câbles et les dispositifs techniques mis en œuvre pour leur ancrage font partie des clés pour l’utilisation de flotteurs semi- submersibles de technologie hybride, notamment afin de leur assurer une bonne tenue mécanique.
Enfin, ces flotteurs doivent être facilement réalisables industriellement et à un coût réduit.
La présente invention a pour but de faire progresser l’architecture de ce type de flotteurs. A cet effet, l’invention a pour objet un flotteur notamment d’éolienne offshore, comportant au moins quatre colonnes, dont une colonne centrale et trois colonnes extérieures, raccordées à la colonne centrale par des branches en forme de ponton réalisées en béton et munies de réseaux de câbles de post-contrainte, caractérisé en ce que les câbles des nappes présentent des extrémités d’ancrage munies de moyens d’ancrage noyés dans des parties en saillie correspondantes de ces branches.
Suivant d’autres caractéristiques du flotteur selon l’invention, prises seules ou en combinaison : - chaque branche en forme de ponton comporte une nappe de câbles de postcontrainte dans sa partie supérieure et dans sa partie inférieure ; - les nappes de câbles sont superposées au niveau de la partie centrale du flotteur ; - les colonnes sont en acier ; - au moins les colonnes extérieures du flotteur sont fixées sur des branches en forme de ponton par des brides ; - la ou chaque colonne est soudée sur la bride correspondante ; - la ou chaque colonne est boulonnée sur la bride correspondante. L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 représente une vue en perspective schématique illustrant un exemple de réalisation d’un flotteur d’éolienne offshore selon l’invention ; - la figure 2 illustre des nappes de câbles de post-contrainte intégrées dans des branches en forme de ponton d’un tel flotteur ; - les figures 3, 4 et 5 illustrent des détails de ces nappes de câbles respectivement dans la structure générale du flotteur, au niveau d’une extrémité d’une branche en forme de ponton destinée à recevoir une colonne et au niveau de la partie centrale de ce flotteur ; - les figures 6 et 7 illustrent de façon plus détaillée des parties en saillie de réception de moyens d’ancrage des câbles de post-contrainte, respectivement au niveau d’une colonne extérieure et d’une colonne centrale ; - la figure 8 représente une vue en coupe illustrant ces moyens d’ancrage des câbles ; et - les figures 9 et 10 représentent des vues en perspective illustrant une variante de réalisation d’un tel flotteur.
On a en effet illustré sur ces figures, et en particulier sur la figure 1, un flotteur hybride notamment d’éolienne offshore.
Cette éolienne offshore est désignée par la référence générale 1 sur ces figures, et le flotteur de celle-ci est désigné par la référence générale 2.
Dans la présente demande, le terme hybride est utilisé pour décrire un flotteur utilisant au moins deux matériaux différents pour réaliser des parties différentes de celui-ci.
Ainsi et comme cela a été indiqué dans le document antérieur mentionné précédemment, un tel flotteur 2 peut comporter au moins quatre colonnes, réalisées par exemple en acier, dont une colonne centrale, désignée par la référence générale 3, et trois colonnes extérieures, désignées par les références 4, 5 et 6 respectivement sur ces figures.
Ces colonnes extérieures 4, 5 et 6 sont raccordées à la colonne centrale 3 par des branches en forme de ponton en béton, désignées par les références 8, 9 et 10 respectivement.
Bien entendu d’autres matériaux comme par exemple des matériaux composites peuvent être utilisés.
Comme cela a été indiqué précédemment également, la colonne centrale 3 et les colonnes extérieures 4, 5 et 6 peuvent être des colonnes par exemple en acier ou autre et présenter une section cylindrique, tandis que les branches en forme de ponton peuvent être réalisées en béton et présenter une section en caisson polygonale, comme par exemple rectangulaire ou carrée.
De façon classique également, dans ce type de flotteurs, les colonnes extérieures et les branches en forme de ponton peuvent comporter des ballasts qui ne font pas l’objet de la présente demande et qui ne sont donc pas représentés.
Comme cela a été indiqué précédemment également, ces branches en forme de ponton sont réalisées en béton dans lequel sont intégrées des nappes de câbles de postcontrainte.
Ceux-ci sont par exemple illustrés sur la figure 2, où l’on reconnaît de façon générale, l’éolienne 1 et les colonnes 3, 4, 5 et 6.
Chaque colonne extérieure 4, 5 et 6 est alors raccordée à la colonne centrale 3, par une branche en forme de ponton, munie comme cela est illustré, de nappes de câbles de post-contrainte.
En fait, dans l’exemple décrit, chaque branche en forme de ponton 8, 9 et 10 comporte une nappe de câbles de post-contrainte dans sa partie supérieure et dans sa partie inférieure.
Ainsi, par exemple, si l’on prend le cas de la branche en forme de ponton 8, on peut constater sur la figure 2 en particulier, que celle-ci comporte une nappe de câbles de post-contrainte dans sa partie supérieure, désignée par la référence générale 11 et dans sa partie inférieure, désignée par la référence générale 12.
Les nappes de câbles correspondants pour les branches 9 et 10, sont désignées respectivement par les références 13 et 14 et 15 et 16, pour leurs nappes inférieures et supérieures respectivement.
Ces branches en forme de ponton comportent également au droit de chaque colonne, les nappes de câbles d’ancrage des colonnes, respectivement 17, 18, 19 et 20.
Ces nappes de câbles d’ancrage servent par exemple à fixer des brides de fixation correspondantes des colonnes, brides sur lesquelles ces colonnes peuvent être fixées par boulonnage, soudage ou autres.
Le détail de la disposition de ces nappes de câbles de post-contrainte et d’ancrage est illustré sur les figures 3, 4 et 5.
On reconnaît en effet sur ces figures et notamment sur la figure 3, les nappes de câbles de post-contrainte désignés par 11, 12, 13, 14, 15 et 16, des branches en forme de ponton et les nappes de câbles d’ancrage 17, 18, 19 et 20, de fixation des brides des colonnes.
La figure 4 est une vue de détail et à échelle agrandie, illustrant la disposition de ces nappes de câbles au niveau d’une extrémité d’une branche en forme de ponton, de fixation d’une colonne.
En fait, dans ce cas, les nappes de câbles de post-contrainte, par exemple 11 et 12, destinées à entrer dans la constitution de la branche en forme de ponton correspondante, par exemple 8, présentent des extrémités d’ancrage munies de moyens d’ancrage destinés à être noyés dans des parties en saillie correspondantes de ces branches.
Ces extrémités sont désignées par les références générales 11a et 12a respectivement.
Sur la figure 5, on a illustré un exemple de croisement des nappes de câbles de post-contrainte des différentes branches en forme de ponton, au niveau de la colonne centrale.
Comme cela est illustré, ces nappes de câbles sont alors par exemple superposées les uns sur les autres et peuvent alors se croiser.
Comme cela a été indiqué précédemment, les câbles des nappes présentent des extrémités d’ancrage munies de moyens d’ancrage, noyés dans des parties en saillie correspondantes des branches en forme de ponton, après les opérations de mise en tension et d’injection des conduits.
Ceci est par exemple illustré sur les figures 6, 7 et 8.
On a par exemple représenté sur la figure 6, une extrémité libre de la branche 8 en forme de ponton.
Celle-ci comporte alors des parties en saillie correspondantes, par exemple 21 et 22, destinées à recevoir les moyens d’ancrage des extrémités d’ancrage des nappes de câbles de post-contrainte notamment.
La figure 7 illustre quant à elle, les parties en saillie correspondantes par exemple 23, au niveau de la partie centrale du flotteur où se rejoignent par exemple les branches 8, 9 et 10 de celui-ci.
Les moyens d’ancrage sont par exemple formés par tout organe d’ancrage ou dispositif d’ancrage approprié, tel que celui désigné par la référence générale 24 sur la figure 8. Ils peuvent être protégés par un capot destinés à l’injection des conduits (gaines) des câbles de post-contrainte.
Ce dispositif d’ancrage est par exemple placé sur chaque extrémité d’un câble d’une nappe et est noyé dans une partie en saillie correspondante par exemple 21 d’une branche en forme de ponton par exemple 8 du flotteur.
Bien entendu d’autres modes de réalisation peuvent être envisagés.
Ainsi par exemple, on a illustré sur les figures 9 et 10 une variante de réalisation d’un tel flotteur.
Dans cette variante, l’éolienne 101 comporte un flotteur 102, muni de cinq colonnes, à savoir une colonne centrale 103 et quatre colonnes extérieures 104, 105, 106 et 107 respectivement, raccordées par des branches en forme de ponton respectivement 108, 109, 110 et 111.
Dans cet exemple de réalisation, le nombre de nappes de câbles de postcontrainte est réduit, dans la mesure où ceux-ci s’étendent entre les zones correspondantes de deux colonnes diamétralement opposées.
Il n’y a alors dans ce cas que deux nappes de câbles se superposant et non pas trois, comme dans l’exemple décrit précédemment.
On conçoit alors que l’invention permet de faciliter la réalisation de ce type de flotteurs, tout en améliorant la liaison entre les colonnes notamment en supprimant l’effort de fatigue et donc en limitant la fissuration du béton.
Ceci permet également de réduire la masse de l’ouvrage tout en augmentant sa durabilité.
Bien entendu d’autres modes de réalisation encore peuvent être envisagés.

Claims (7)

  1. REVENDICATIONS
  2. 1. - Flotteur (2) notamment d’éolienne offshore (1), comportant au moins quatre colonnes (3, 4, 5, 6), dont une colonne centrale (3) et trois colonnes extérieures (4, 5, 6), raccordées à la colonne centrale par des branches en forme de ponton (8, 9, 10) réalisées en béton et munies de nappes de câbles de post-contrainte (11, 12, 13, 14, 15, 16), caractérisé en ce que les câbles des nappes (11, 12, 13, 14, 15, 16) présentent des extrémités d’ancrage munies de moyens d’ancrage (24) noyés dans des parties en saillie correspondantes (21,22, 23) de ces branches. 2. -Flotteur (2) notamment d’éolienne offshore (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque branche (8, 9, 10) en forme de ponton comporte une nappe de câbles de post-contrainte dans sa partie supérieure (11, 14, 16) et dans sa partie inférieure (12, 13, 15).
  3. 3. -Flotteur (2) notamment d’éolienne offshore (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les nappes de câbles (11, 12, 13, 14, 15, 16) sont superposées au niveau de la partie centrale du flotteur (2).
  4. 4. -Flotteur (2) notamment d’éolienne offshore (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les colonnes (3, 4, 5, 6) sont en acier.
  5. 5. -Flotteur (2) notamment d’éolienne offshore (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’au moins les colonnes extérieures (4, 5, 6) du flotteur (2) sont fixées sur des branches en forme de ponton (8, 9, 10) par des brides.
  6. 6. -Flotteur (2) notamment d’éolienne offshore (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la ou chaque colonne (3, 4, 5, 6) est soudée sur la bride correspondante.
  7. 7. - Flotteur (2) hybride notamment d’éolienne offshore selon la revendication 5, caractérisé en ce que la ou chaque colonne (3, 4, 5, 6) est boulonnée sur la bride correspondante.
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