WO2014162096A1 - Centrale houlomotrice équipée d'un système d'équilibrage des efforts - Google Patents

Centrale houlomotrice équipée d'un système d'équilibrage des efforts Download PDF

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WO2014162096A1
WO2014162096A1 PCT/FR2014/050783 FR2014050783W WO2014162096A1 WO 2014162096 A1 WO2014162096 A1 WO 2014162096A1 FR 2014050783 W FR2014050783 W FR 2014050783W WO 2014162096 A1 WO2014162096 A1 WO 2014162096A1
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power plant
platform
wave
floats
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PCT/FR2014/050783
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José Antonio RUIZ DIEZ
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Waves Ruiz
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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Definitions

  • the invention relates to the field of energy production, and more specifically to the field of producing electrical energy from wave energy.
  • the invention relates to a wave power plant equipped with a platform and a wave machine mounted on this platform and equipped with floats whose upward movement or descent following the swell is converted into hydraulic energy, this hydraulic energy being at its tower converted into electrical energy by means of a hydroelectric turbine.
  • the floats are animated by parasitic movements due to horizontal forces induced by the lateral pressure of the water on the stem of the floats. These parasitic movements generate in the wave machine strong torques which, on the one hand, reduce the efficiency of the machine, and, on the other hand, impose on the platform rocking movements (in the case of a semi-automatic platform). submersible of the type described in the aforementioned Sea Power document) or bending (in the case of a fixed platform of the type described in Hon above), making the platform unstable and accelerating its aging by mechanical fatigue.
  • a first objective is to propose a wave power plant with increased energy efficiency.
  • a second objective is to propose a wave power plant with increased stability.
  • a third objective is to propose a wave power plant with good reliability, so as to minimize maintenance operations.
  • a fourth objective is to propose a wave power plant with simplicity of operation and increased manufacturing, especially for the benefit of its manufacturing and maintenance costs.
  • a wave power plant which comprises: a semi-submersible platform provided with at least two longitudinal boxes delimiting a central channel which extends from a bow to a stern of the platform;
  • this machine comprising:
  • a gantry mounted transversely between the caissons, o a transverse row of floats arranged side by side in the channel to allow the transformation of wave energy into mechanical energy, each float being mounted on an articulated arm each including a lever solidarity float, and a rod mounted in rotation on an axis integral with the gantry and common to all the rods, o for each float, a mechanical energy converter in hydraulic energy, comprising at least one jack provided with a piston coupled to the connecting rod, this piston being biased alternately in tension and in compression according to the upward or downward movement of the float, o for half of the floats, a torque converter interposed between the energy converter and the connecting rod.
  • the torque reverser comprises a pinion in gear engagement with a wheel secured to the axis of rotation of the rod,
  • each converter comprises a pair of cylinders operating in opposition, whose pistons are coupled to connecting rod.
  • each float comprises a hydrodynamic appendage including a deflector projecting from a bow of the float
  • the hydrodynamic appendage is in the form of a gutter fixed under a hull of the float.
  • the gutter comprises a bottom plate, through which the gutter is fixed to the hull, and two side edges bent to the square on either side of the bottom plate.
  • the deflector forms, with a hull of the float, an obtuse angle
  • the deflector forms, with a hull of the float, an acute angle
  • the rod is provided with a stop which limits the angular travel of the lever.
  • Each float is provided with projections on its side walls.
  • each lever is connected to each connecting rod by a disengageable joint to allow lifting of the floats in a predetermined position out of water.
  • Figure 1 is a perspective view of a wave power plant
  • Figure 2 is a top view of the wave power plant of Figure 1;
  • Figure 3 is a sectional view of the central of Figure 2, along the sectional plane III-III;
  • Figure 4 is a schematic view showing a power converter equipping the power plant
  • FIG. 5 is a schematic view showing a power converter with the interposition of a torque reverser
  • Figure 6 is a detail view showing a float equipped hydrodynamic appendix, according to a first embodiment
  • Figure 7 is a perspective view, partially broken away, of the central unit of Figure 2;
  • Figures 8a, 8b, 8c, 8d are side views illustrating various embodiments of a float equipped with a hydrodynamic appendage.
  • FIG. 1 a central 1 wave.
  • This plant intended to be installed offshore, comprises a semi-submersible platform 2 and a wave machine 3 mounted on the platform 2.
  • the semi-submersible platform 2 is equipped with a plurality of elongated floating caissons 4 arranged substantially parallel in a longitudinal direction which, when the central unit 1 is at sea, corresponds to the main direction of wave propagation (represented by the arrow in Figures 1 and 2).
  • the boxes 4 are two in number and have a parallelepipedal shape, square section or (as illustrated) rectangular, a height preferably greater than their thickness.
  • the caissons 4 have solid or perforated lateral walls 5 which jointly delimit a central channel 6 extending from a bow 7 to a stern 8 of the platform 2.
  • the seawater is channeled in the channel 6 along the main direction of propagation of the swell, which limits the roll movements of the platform 2.
  • Each box 4 has an opposite upper longitudinal edge 9 and an opposite lower longitudinal edge 10 which are respectively emerged and immersed in calm (although hearable) sea to moderately agitated.
  • Each box 4 is preferably hollow, and made by assembling metal plates (for example anti-corrosion treated steel), composite material or any other material sufficiently rigid and resistant to bending forces as corrosion.
  • Each box 4 can be stiffened by means of internal ribs, in order to better withstand the bending stresses both in the longitudinal plane (especially when the box extends cantilevered at the top of a ridge, or when is carried at both ends by two successive ridges) only in the transverse plane (especially in case of local vortex).
  • Each box 4 may further be compartmentalized to form ballasts that can be at least partially filled with seawater or drained so as to adjust the waterline.
  • the filling and emptying of the ballasts can be carried out by means of pumps, preferably actuated automatically.
  • the platform 2 comprises beams 11 which transversely couple the boxes 4 to maintain the spacing between them and stiffen the structure.
  • These beams 11 are in particular sized to withstand the bending stresses generated by the transverse forces exerted by the pressure of the water on the side walls of the caissons 4, this pressure being different on the outer wall and on the inner wall, due to a difference in the water level between the channel 6 and the outside of the platform 2.
  • the platform 2 further comprises at least one stabilizing fin 12 which, at sea, is normally immersed permanently, this fin 12 extending preferably transversely below the lower edges of the caissons 4.
  • the platform 2 comprises at least two stabilizing fins 12, namely a bow 12 located at the bow end 7, and a stern fin 12 disposed at the stern 8.
  • each fin 12 is integrated with a transverse coupling beam 14 of the caissons 4 and thus extends transversely from one caisson 4 to the other.
  • each fin 12 has a substantially planar upper or extrados face 13 parallel to and facing the lower longitudinal edges of the caissons 4.
  • the fins 12 of bow and stern arranged at the ends of the platform 2, provide between them an empty space 14 which puts the channel 6 in permanent communication with the sea.
  • each beam 11 incorporating a fin 12 has a U-shape in cross-section and comprises two lateral sides which extend from the lower edges of the caissons 4, in the vertical extension. of these, so that the upper surface 13 extends away from the lower edges of the caissons 4 so that the fin 12, located below the caissons 4, is always immersed.
  • the platform 2 can be anchored to the seabed by means of a catenary 16 integral with the platform 2 (preferably being fixed thereto substantially at its center, for example on the intermediate fin 12).
  • the platform 2 can also be equipped with a propulsion turbine, mounted at the stern, which thus ensures that the catenary 16.
  • Several anchor points of the catenary can be provided. The anchoring of the catenary 16 on the intermediate fin 12, located immediately upstream of the floats 18, automatically orientates the platform 2 against the swell, the forces being applied in the axis thereof and ensuring a continuous voltage of the catenary 16.
  • the semi-submersible platform 2 offers excellent stability for the wave power station 1, thanks in particular to the solid side walls 5 of the caissons 4 and the presence of the fins 12, which act in the manner of dampers.
  • the rigidity of the platform 2 is also important, the caissons 4 acting as a spar and the beams 11 acting as reinforcing sleepers.
  • the wave machine 3 mounted on the platform 2 comprises, in the first place, a gantry 17 mounted transversely between the caissons 4, and which couples them on the side of their upper edges 9.
  • the wave machine 3 comprises, secondly, a transverse row of floats 18 arranged side by side in the channel 6 to allow the transformation of the wave energy into mechanical energy.
  • the floats 18 are four in number, namely a pair of side floats 18 adjacent the boxes 4 on the edges of the channel 6, and a pair of central floats 18 mounted between the lateral floats 18 in the center of the channel 6.
  • the number of floats 18 could be greater (while remaining even - or odd equivalent displacement volume).
  • Each float 18 is preferably shaped and has for this purpose a bow 19 oriented towards the bow 7 of the platform 2.
  • Each float 18 is mounted on an articulated arm 20 including a lever 21 integral with the float 18, and a rod 22 rotatably mounted on a shaft 23 secured to the gantry 17 and common to all the rods 22.
  • the lever 21 is articulated relative to the connecting rod 22 around a pivot 24.
  • the junction between the lever 21 and the float 18 can be supported by means of brackets 25.
  • the gantry 17 is preferably dimensioned sufficiently generously to form a technical room welcoming and housing the equipment of the plant 1, in particular for the conversion of the mechanical energy of the swell into hydraulic energy, and then the hydraulic energy into energy electric.
  • the machine 3 comprises for this purpose, thirdly, for each float, a converter 26 of mechanical energy in hydraulic energy.
  • This converter 26 comprises at least one jack 27 provided with a cylinder 28 defining a chamber 29 filled with a hydraulic fluid and a piston 30 slidably mounted in the chamber 29 and coupled to the connecting rod 22.
  • the piston 30 is coupled to a wheel 31 integral with the axis 23 of rotation of the connecting rod 22, so that the rotation thereof, caused by an upward movement or of descent of the float 18 accompanying the swell, alternately biases the piston 30 in traction (in the direction of the large right arrow in FIG. 4) and in compression by spring effect (in the direction of the small right arrow in FIG. 4) .
  • the jack 27 is preferably a simple effect, being arranged so that the fluid is compressed (and injected into an external fluid circuit connected to generators of electricity, possibly stored in accumulators) only when the piston 30 is stressed in tension.
  • each converter 26 comprises a pair of jacks 27 operating in opposition (and both in tension), the pistons 30 of which are coupled to the wheel 31, so that each oscillation of the connecting rod 22 alternately exerts a traction on each of the pistons 30, the wave energy being thus recovered both during the ascent and descent movements of the float 18.
  • the wave machine 3 is equipped with a system 32 for balancing efforts.
  • This balancing system 32 comprises, for half of the floats, an inverter 33 of torque interposed between the energy converter 26 and the connecting rod 22.
  • this inverter 33 of torque comprises a pinion 34 which is coupled to the piston 30 of the converter 26, this pinion 34 being mounted in rotation about an axis 35 parallel to the axis 23 of rotation of the wheel 31 (that is to say of the rod 22), and geared with it to reverse, with respect to a power converter 26 not coupled to a torque inverter 33, the direction of movement of the piston 30 according to the ascent or descent of the float 18.
  • the torque resulting from the forces applied to the infrastructure 2 by the rotation of the rods 22, via the set of pistons 30, is zero.
  • the balancing of the platform 2 is further improved by the positioning of the axis 23 common rotation rods 22 relative to the gantry 17 substantially in the center of the platform 2 (in this case in line with the intermediate wing 12).
  • FIGS. 6 to 8 show various embodiments of the float 18, equipped with a hydrodynamic appendix 36 for increasing the amplitude of displacement of the float 18 and the value of the driving torque exerted by the connecting rod 22 on its axis 23 of rotation.
  • the hydrodynamic appendix 36 is in the form of a gutter fixed under a hull 37 of the float 18 via spacers 38 (in the embodiment of FIG. Figures 6 and 7) or directly (in the variant of Figure 8a).
  • This gutter 36 comprises a bottom plate 39, through which the gutter 36 is fixed to the hull 37, and two lateral flanges 40 folded to square on either side of the bottom plate 39.
  • the bottom plate 39 extends, on the side of the stem 19 of the float 18, by a deflector 41 which forms with the hull 37 (or the bottom plate 39) an obtuse angle.
  • the width of the gutter 36 is greater than the width of the float 18, the side flanges 40 being spaced from the side walls of the float 18. It follows from this configuration:
  • each float 18 makes it possible to recover the sum of the buoyancy forces due to the swell, and the forces resulting from the frontal thrust of the waves.
  • the hydrodynamic appendix 36 comprises a deflector 41 which extends vertically below the bow 19 and projects from the hull 37 forming with the an acute angle.
  • This deflector 41 may be integrated with a bottom plate 39 fixed under the hull 37. The function is similar to that described above.
  • the hydrodynamic appendix 36 comprises a deflector 41 which extends vertically above the bow 19 and extends from the careen 37 forming with it a right or substantially right angle.
  • the function is similar to that described above.
  • the bow 19 is beveled from top to bottom towards the rear, the hydrodynamic appendage 36 comprising a deflector 41 which matches the beveled shape of the bow 19 and projects from the hull 37 forming with it an acute angle.
  • the function is similar to the one described above.
  • the rod 22 is provided with a stop 42 which limits the angular travel of the lever 21, so as to maintain a constant angle between the rod 22 and the lever 21 in normal operation, the articulation between the lever 21 and the connecting rod 22 is thus blocked.
  • the stop 42 is arranged so that the angle between the rod 22 and the lever 21 is, at the end of the race, about 90 °. This results in a greater angular amplitude of the rod 22, and therefore a better performance of the machine 1 wave.
  • the articulation between the lever 21 and the connecting rod 22 is disengageable, so as to allow a safety of the plant 1 by lifting the floats 18 to a prescribed predetermined height sufficient for the floats 18 to be out of position. 'water.
  • the abutment 42 is for example formed by a return of which is provided a free end of the rod 22, and against which the lever 21 is applied, either directly (as in the example shown), or via a protruding lug (not shown).
  • each float 18 is provided on each of its side walls, a row of projections 43 which extend over its entire height.

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Abstract

Centrale (1) houlomotrice, qui comprend: • - une plateforme (2) semi-submersible munie d'au moins deux caissons (4) longitudinaux délimitant un chenal (6) central qui s'étend d'une proue (7) à une poupe (8) de la plateforme (2); • - une machine (3) houlomotrice montée sur la plateforme (2), cette machine comportant: • un portique (17) monté transversalement entre les caissons (4), • une rangée transversale de flotteurs (18) disposés côte à côte dans le chenal (6) pour permettre la transformation de l'énergie de la houle en énergie mécanique, • pour chaque flotteur (18), un convertisseur (26) d'énergie mécanique en énergie hydraulique, • pour la moitié des flotteurs (18), un inverseur (33) de couple.

Description

Centrale houlomotrice équipée d'un système d'équilibrage des efforts
L'invention a trait au domaine de la production d'énergie, et plus précisément au domaine de la production d'énergie électrique à partir de l'énergie de la houle.
L'invention concerne une centrale houlomotrice équipée d'une plateforme et d'une machine houlomotrice montée sur cette plateforme et équipée de flotteurs dont le mouvement d'ascension ou de descente suivant la houle est converti en énergie hydraulique, cette énergie hydraulique étant à son tour convertie en énergie électrique au moyen d'une turbine hydroélectrique.
Dans une centrale houlomotrice de ce type, connue notamment des documents US 2013/067903 (Sea Power Ltd) et US 2013/008158 (Hon), les flotteurs sont conçus pour suivre les mouvements verticaux de la houle et transmettre leur énergie mécanique soit par rotation (cf. le document Sea Power), soit par translation (cf. le document Hon).
Cependant on constate que les flotteurs sont animés de mouvements parasites dus aux efforts horizontaux induits par la pression latérale de l'eau sur l'étrave des flotteurs. Ces mouvements parasites engendrent dans la machine houlomotrice des couples résistants qui, d'une part, grèvent le rendement de la machine, et, d'autre part, imposent à la plateforme des mouvements de bascule (dans le cas d'une plateforme semi-submersible du type décrit dans le document Sea Power précité) ou de flexion (dans le cas d'une plateforme fixe du type décrit dans le document Hon précité), rendant la plateforme instable et accélérant son vieillissement par fatigue mécanique.
Un premier objectif est de proposer une centrale houlomotrice présentant un rendement énergétique accru.
Un deuxième objectif est de proposer une centrale houlomotrice présentant une stabilité accrue.
Un troisième objectif est de proposer une centrale houlomotrice présentant une bonne fiabilité, de sorte à minimiser les opérations de maintenance.
Un quatrième objectif est de proposer une centrale houlomotrice ayant une simplicité de fonctionnement et de fabrication accrue, notamment au bénéfice de ses coûts de fabrication et de maintenance. A cet effet, il est proposé une centrale houlomotrice qui comprend : une plateforme semi-submersible munie d'au moins deux caissons longitudinaux délimitant un chenal central qui s'étend d'une proue à une poupe de la plateforme ;
- une machine houlomotrice montée sur la plateforme, cette machine comportant :
o un portique monté transversalement entre les caissons, o une rangée transversale de flotteurs disposés côte à côte dans le chenal pour permettre la transformation de l'énergie de la houle en énergie mécanique, chaque flotteur étant monté sur un bras articulé incluant chacun un levier solidaire du flotteur, et une bielle montée en rotation sur un axe solidaire du portique et commun à toutes les bielles, o pour chaque flotteur, un convertisseur d'énergie mécanique en énergie hydraulique, comprenant au moins un vérin muni d'un piston couplé à la bielle, ce piston étant sollicité alternativement en traction et en compression selon le mouvement d'ascension ou de descente du flotteur, o pour la moitié des flotteurs, un inverseur de couple interposé entre le convertisseur d'énergie et la bielle.
De la sorte, un équilibrage des efforts exercés par les flotteurs via les bielles sur le portique (et donc sur la plateforme) sont équilibrés, au bénéfice de la stabilité de la plateforme et du rendement de la centrale.
Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaison :
l'inverseur de couple comprend un pignon en prise d'engrenage avec une roue solidaire de l'axe de rotation de la bielle,
chaque convertisseur comprend une paire de vérins fonctionnant en opposition, dont les pistons sont accouplés à bielle.
- chaque flotteur comprend un appendice hydrodynamique incluant un déflecteur en saillie au droit d'une étrave du flotteur,
l'appendice hydrodynamique se présente sous forme d'un chéneau fixé sous une carène du flotteur.
le chéneau comprend une plaque de fond, par laquelle le chéneau est fixé à la carène, et deux rebords latéraux repliés à l'équerre de part et d'autre de la plaque de fond. le déflecteur forme, avec une carène du flotteur, un angle obtus, le déflecteur forme, avec une carène du flotteur, un angle aigu, la bielle est munie d'une butée qui limite la course angulaire du levier.
- chaque flotteur est muni de saillies sur ses parois latérales.
chaque levier est relié à chaque bielle par une articulation débrayable pour permettre un relevage des flotteurs dans une position prédéterminée hors d'eau.
D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description d'un mode de réalisation, faite ci-après en référence aux dessins annexés dans lesquels :
la figure 1 est une vue en perspective d'une centrale houlomotrice ;
la figure 2 est une vue de dessus de la centrale houlomotrice de la figure 1 ;
la figure 3 est une vue en coupe de la centrale de la figure 2, suivant le plan de coupe lll-lll ;
la figure 4 est une vue schématique montrant un convertisseur d'énergie équipant la centrale ;
- la figure 5 est une vue schématique montrant un convertisseur d'énergie avec interposition d'un inverseur de couple ;
la figure 6 est une vue de détail montrant un flotteur équipé appendice hydrodynamique, selon un premier mode de réalisation ; la figure 7 est une vue en perspective, en arraché partiel, de la centrale de la figure 2 ;
les figures 8a, 8b, 8c, 8d sont des vues de côté illustrant diverses variantes de réalisation d'un flotteur équipé d'un appendice hydrodynamique.
Sur la figure 1 est représentée une centrale 1 houlomotrice. Cette centrale 1, destinée à être installée offshore, comprend une plateforme 2 semi-submersible et une machine 3 houlomotrice montée sur la plateforme 2.
La plateforme 2 semi-submersible est équipée d'une pluralité de caissons 4 flottants allongés, disposés sensiblement parallèlement suivant une direction longitudinale qui, lorsque la centrale 1 est en mer, correspond à la direction principale de propagation de la houle (représentée par la flèche sur les figures 1 et 2).
Dans l'exemple illustré, les caissons 4 sont au nombre de deux et présentent une forme parallélépipédique, à section carrée ou (comme illustré) rectangulaire, d'une hauteur de préférence supérieure à leur épaisseur. Les caissons 4 présentent des parois 5 latérales pleines ou ajourées qui délimitent conjointement un chenal 6 central qui s'étend d'une proue 7 à une poupe 8 de la plateforme 2.
Grâce aux parois 5 latérales des caissons 4, l'eau de mer est canalisée dans le chenal 6 suivant la direction principale de propagation de la houle, ce qui limite les mouvements de roulis de la plateforme 2.
Chaque caisson 4 présente un bord 9 longitudinal supérieur et un bord 10 longitudinal inférieur opposés qui, par mer calme (bien qu'houleuse) à modérément agitée, sont respectivement émergé et immergé.
Chaque caisson 4 est de préférence creux, et réalisé par assemblage de plaques métalliques (par exemple en acier traité anticorrosion), en matériau composite ou dans tout autre matériau suffisamment rigide et résistant aux efforts de flexion comme à la corrosion. Chaque caisson 4 peut être raidi au moyen de nervures intérieures, afin de mieux résister aux contraintes de flexion tant dans le plan longitudinal (notamment lorsque le caisson s'étend en porte-à- faux au sommet d'une crête, ou lorsqu'il est porté à ses deux extrémités par deux crêtes successives) que dans le plan transversal (notamment en cas de vortex local).
Chaque caisson 4 peut en outre être compartimenté pour former des ballasts pouvant être au moins partiellement remplis d'eau de mer ou vidangés de sorte à ajuster la ligne de flottaison. Le remplissage et la vidange des ballasts peuvent être réalisés au moyen de pompes, de préférence actionnées de manière automatique.
La plateforme 2 comprend des poutres 11 qui accouplent transversalement les caissons 4 pour maintenir constant l'écartement entre eux et rigidifier la structure. Ces poutres 11 sont en particulier dimensionnées pour résister aux contraintes de flexion engendrées par les efforts transversaux exercés par la pression de l'eau sur les parois 5 latérales des caissons 4, cette pression pouvant être différente sur la paroi externe et sur la paroi interne, en raison d'une différence du niveau d'eau entre le chenal 6 et l'extérieur de la plateforme 2.
La plateforme 2 comprend en outre au moins un aileron 12 stabilisateur qui, en mer, est normalement immergé en permanence, cet aileron 12 s'étendant de préférence transversalement en deçà des bords 10 inférieurs des caissons 4.
Selon un mode préféré de réalisation illustré sur les figures, la plateforme 2 comprend au moins deux ailerons 12 stabilisateurs, à savoir un aileron 12 de proue disposé à la proue 7, et un aileron 12 de poupe disposé à la poupe 8.
Comme cela est visible sur les figures, et plus précisément sur la figure 1, chaque aileron 12 est intégré à une poutre 11 transversale d'accouplement des caissons 4 et s'étend ainsi transversalement d'un caisson 4 à l'autre.
Comme on le voit bien sur la figure 1, chaque aileron 12 présente une face 13 supérieure ou extrados sensiblement plane, parallèle à et en regard des bords 10 longitudinaux inférieurs des caissons 4.
Les ailerons 12 de proue et de poupe, disposés aux extrémités de la plateforme 2, ménagent entre eux un espace 14 vide qui met le chenal 6 en communication permanente avec la mer.
Il est également envisageable d'équiper la plateforme 2 d'une poutre 11 intermédiaire, pouvant former un aileron 12 intermédiaire, similaire aux ailerons 12 de proue et de poupe mais situé sensiblement au centre de la plateforme 2, afin d'accroître encore la stabilité et la rigidité de celle-ci.
Comme illustré sur les figures 1 et 2, chaque poutre 11 intégrant un aileron 12 présente, en section transversale, une forme en U et comprend deux côtés 15 latéraux qui s'étendent à partir des bords 10 inférieurs des caissons 4, dans le prolongement vertical de ceux-ci, de sorte que l'extrados 13 s'étend à distance des bords 10 inférieurs des caissons 4 afin que l'aileron 12, situé en contrebas des caissons 4, soit toujours immergé.
Il en résulte un maintien stable de l'assiette de la plateforme 2 grâce au poids de la colonne d'eau qui surmonte l'aileron 12, et qui fait office d'amortisseur des mouvements de la plateforme 2, notamment de tangage. Il va de soi que la présence de deux ailerons 12, de proue et de poupe, accroît encore la stabilité de la plateforme 2 et notamment sa résistance au tangage.
Comme on le voit sur la figure 3, la plateforme 2 peut être ancrée sur le fond marin au moyen d'une caténaire 16 solidaire de la plateforme 2 (en étant de préférence fixée sur celle-ci sensiblement en son centre, par exemple sur l'aileron 12 intermédiaire). Afin de maintenir sensiblement constante l'orientation de la plateforme 2 par rapport à la direction de la houle, la plateforme 2 peut en outre être équipée d'une turbine de propulsion, montée à la poupe, qui assure ainsi la mise sous tension de la caténaire 16. Plusieurs points d'ancrage de la caténaire peuvent être prévus. L'ancrage de la caténaire 16 sur l'aileron 12 intermédiaire, localisé immédiatement en amont des flotteurs 18, permet d'orienter de manière automatique la plateforme 2 face à la houle, les efforts étant appliqués dans l'axe de celle-ci et assurant une tension continue de la caténaire 16.
Ainsi structurée, la plateforme 2 semi-submersible offre une excellente stabilité pour la centrale 1 houlomotrice, grâce notamment aux parois 5 latérales pleines des caissons 4 et à la présence des ailerons 12, qui agissent à la manière d'amortisseurs.
La rigidité de la plateforme 2 est également importante, les caissons 4 jouant un rôle de longeron et les poutres 11 jouant le rôle de traverses de renfort.
La machine 3 houlomotrice montée sur la plateforme 2 comprend, en premier lieu, un portique 17 monté transversalement entre les caissons 4, et qui accouple ceux-ci du côté de leurs bords 9 supérieurs.
La machine 3 houlomotrice comprend, en deuxième lieu, une rangée transversale de flotteurs 18 disposés côte à côte dans le chenal 6 pour permettre la transformation de l'énergie de la houle en énergie mécanique.
Dans l'exemple illustré, les flotteurs 18 sont au nombre de quatre, à savoir une paire de flotteurs 18 latéraux jouxtant les caissons 4 sur les bords du chenal 6, et une paire de flotteurs 18 centraux montés entre les flotteurs 18 latéraux au centre du chenal 6. En variante, le nombre de flotteurs 18 pourrait être supérieur (tout en demeurant pair - ou impair à volume de déplacement équivalent).
Chaque flotteur 18 est de préférence profilé et présente à cet effet une étrave 19 orientée vers la proue 7 de la plateforme 2. Chaque flotteur 18 est monté sur un bras 20 articulé incluant un levier 21 solidaire du flotteur 18, et une bielle 22 montée en rotation sur un axe 23 solidaire du portique 17 et commun à toutes les bielles 22. Dans l'exemple illustré, le levier 21 est monté articulé par rapport à la bielle 22 autour d'un pivot 24. Aux fins de rigidité, la jonction entre le levier 21 et le flotteur 18 peut être étayée au moyen d'équerres 25.
Le portique 17 est de préférence dimensionné de façon suffisamment généreuse pour former un local technique accueillant et abritant les équipements de la centrale 1, notamment pour la conversion de l'énergie mécanique de la houle en énergie hydraulique, puis de l'énergie hydraulique en énergie électrique.
La machine 3 comprend à cet effet, en troisième lieu, pour chaque flotteur, un convertisseur 26 d'énergie mécanique en énergie hydraulique. Ce convertisseur 26 comprend au moins un vérin 27 muni d'un cylindre 28 définissant une chambre 29 remplie d'un fluide hydraulique et d'un piston 30 monté coulissant dans la chambre 29 et couplé à la bielle 22.
Plus précisément, comme illustré sur la figure 4, le piston 30 est accouplé à une roue 31 solidaire de l'axe 23 de rotation de la bielle 22, de sorte que la rotation de celle-ci, provoquée par un mouvement d'ascension ou de descente du flotteur 18 accompagnant la houle, sollicite alternativement le piston 30 en traction (dans le sens de la grosse flèche droite sur la figure 4) et en compression par effet ressort (dans le sens de la petite flèche droite sur la figue 4).
Afin de limiter la fatigue des pièces mécaniques, le vérin 27 est de préférence simple effet, étant agencé pour que le fluide ne soit compressé (et injecté dans un circuit fluidique externe relié à des turbines génératrice d'électricité, éventuelle stockée dans des accumulateurs) que lorsque le piston 30 est sollicité en traction.
Dans l'exemple illustré, chaque convertisseur 26 comprend une paire de vérins 27 fonctionnant en opposition (et tous deux en traction), dont les pistons 30 sont accouplés à la roue 31, de sorte que chaque oscillation de la bielle 22 exerce alternativement une traction sur chacun des pistons 30, l'énergie de la houle étant ainsi récupérée tant lors des mouvements d'ascension que de descente du flotteur 18.
Afin d'éviter que les efforts de traction exercés simultanément sur les pistons 30 de l'ensemble des flotteurs 18 ne se traduise par un couple global appliqué à la plateforme 2, tendant à faire basculer celle- ci autour de l'axe 23 des bielles, la machine 3 houlomotrice est équipée d'un système 32 d'équilibrage des efforts.
Ce système 32 d'équilibrage comprend, pour la moitié des flotteurs, un inverseur 33 de couple interposé entre le convertisseur 26 d'énergie et la bielle 22.
Dans l'exemple illustré, cet inverseur 33 de couple comprend un pignon 34 auquel est couplé le piston 30 du convertisseur 26, ce pignon 34 étant monté en rotation autour d'un axe 35 parallèle à l'axe 23 de rotation de la roue 31 (c'est-à-dire de la bielle 22), et en prise d'engrenage avec celle-ci pour inverser, par rapport à un convertisseur d'énergie 26 non accouplé à un inverseur 33 de couple, le sens de déplacement du piston 30 selon l'ascension ou la descente du flotteur 18.
De la sorte, le couple résultant des efforts appliqués à l'infrastructure 2 par la rotation des bielles 22, via l'ensemble des pistons 30, est nul. Il en découle une meilleure stabilité, ainsi qu'une plus grande durabilité, de la plateforme 2, soumise à une moindre fatigue mécanique. Cela permet en outre d'améliorer le rendement de la centrale 1 houlomotrice, grâce à un meilleur positionnement de la plateforme 2 par rapport à la houle. L'équilibrage de la plateforme 2 est en outre amélioré par le positionnement de l'axe 23 de rotation commun des bielles 22 par rapport au portique 17, sensiblement au centre de la plateforme 2 (en l'espèce à l'aplomb de l'aileron 12 intermédiaire).
On a représenté sur les figures 6 à 8 diverses formes de réalisation du flotteur 18, équipé d'un appendice 36 hydrodynamique visant à accroître l'amplitude du déplacement du flotteur 18 et la valeur du couple moteur exercé par la bielle 22 sur son axe 23 de rotation.
Selon un premier mode de réalisation, illustré sur les figures 6 et 7, l'appendice 36 hydrodynamique se présente sous forme d'un chéneau fixé sous une carène 37 du flotteur 18 par l'intermédiaire d'entretoises 38 (dans le mode de réalisation des figures 6 et 7) ou directement (dans la variante de la figure 8a). Ce chéneau 36 comprend une plaque 39 de fond, par laquelle le chéneau 36 est fixé à la carène 37, et deux rebords 40 latéraux repliés à l'équerre de part et d'autre de la plaque 39 de fond. Comme cela est visible sur les figures 6 et 8, la plaque 39 de fond se prolonge, du côté de l'étrave 19 du flotteur 18, par un déflecteur 41 qui forme avec la carène 37 (ou la plaque 39 de fond) un angle obtus. Comme on le voit en outre sur la figure 7, la largeur du chéneau 36 est supérieure à la largeur du flotteur 18, les rebords 40 latéraux étant espacés des parois latérales du flotteur 18. Il résulte de cette configuration :
d'une part, une restriction locale de la section de passage de la houle au niveau des flotteurs 18, ce qui surélève le niveau d'eau et accroît ainsi l'amplitude de la houle (et donc du mouvement des flotteurs)
- d'autre part, une augmentation, du côté de l'étrave 19, de la surface frontale apparente (et donc du coefficient de traînée) des flotteurs 18, ce qui accroît la pression frontale exercée par l'eau, et donc le couple moteur exercé par chaque flotteur 18 sur l'axe 23 de rotation de sa bielle 22.
De la sorte, chaque flotteur 18 permet de récupérer la somme des efforts de flottaison dus à la houle, et des efforts résultant de la poussée frontale des vagues.
Selon un deuxième mode de réalisation, illustré sur la figure 8b, l'appendice 36 hydrodynamique comprend un déflecteur 41 qui s'étend à l'aplomb de l'étrave 19 vers le bas, et fait saillie de la carène 37 en formant avec celle-ci un angle aigu. Ce déflecteur 41 peut être intégré à une plaque 39 de fond fixée sous la carène 37. La fonction est similaire à celle décrite ci-dessus.
Selon un troisième mode de réalisation illustré sur la figure 8c, l'appendice 36 hydrodynamique comprend un déflecteur 41 qui s'étend à l'aplomb de l'étrave 19 dans le prolongement de celle-ci vers le bas, et fait saillie de la carène 37 en formant avec celle-ci un angle droit ou sensiblement droit. La fonction est similaire à celle décrite ci-dessus.
Selon un quatrième mode de réalisation illustré sur la figure 8d, l'étrave 19 est biseautée de haut en bas vers l'arrière, l'appendice 36 hydrodynamique comprenant un déflecteur 41 qui épouse la forme biseautée de l'étrave 19 et fait saillie de la carène 37 en formant avec celle-ci un angle aigu. La fonction est similaire à celle décrite ci- dessus.
Selon un mode de réalisation préféré, illustré sur la figure 6, la bielle 22 est munie d'une butée 42 qui limite la course angulaire du levier 21, de sorte à maintenir un angle constant entre la bielle 22 et le levier 21 en fonctionnement normal, l'articulation entre le levier 21 et la bielle 22 étant ainsi bloquée. Dans l'exemple illustré sur la figure 6, la butée 42 est agencée pour que l'angle entre la bielle 22 et le levier 21 soit, en fin de course, de 90° environ. Il en résulte une plus grande amplitude angulaire de la bielle 22, et donc un meilleur rendement de la machine 1 houlomotrice. Il est toutefois préférable que l'articulation entre le levier 21 et la bielle 22 soit débrayable, de sorte à permettre une mise en sécurité de la centrale 1 par relevage des flotteurs 18 à une hauteur prédéterminée décrétée suffisante pour que les flotteurs 18 soient hors d'eau.
La butée 42 est par exemple formée par un retour dont est pourvue une extrémité libre de la bielle 22, et contre lequel vient s'appliquer le levier 21, soit directement (comme dans l'exemple illustré), soit par l'intermédiaire d'un ergot en saillie (non représenté).
II est possible d'améliorer encore le rendement de la machine 3 en adjoignant aux flotteurs 18, sur leurs parois latérales, et éventuellement sur la carène 37, des saillies 43 ayant pour fonction de freiner le flux entre les flotteurs 18 en restreignant la section de passage de celui-ci, ce qui, en surélevant le niveau d'eau, accroît l'amplitude de la houle. Dans l'exemple illustré sur la figure 7, chaque flotteur 18 est muni, sur chacune de ses parois latérales, d'une rangée de saillies 43 qui s'étendent sur toute sa hauteur.
Il est à noter qu'il est envisageable de coupler plusieurs centrales 1, soit en les alignant sur une même ligne de vagues, soit en les décalant.

Claims

REVENDICATIONS
1. Centrale (1) houlomotrice, qui comprend :
une plateforme (2) semi-submersible munie d'au moins deux caissons (4) longitudinaux délimitant un chenal (6) central qui s'étend d'une proue (7) à une poupe (8) de la plateforme (2) ;
une machine (3) houlomotrice montée sur la plateforme (2), cette machine (3) comportant :
o un portique (17) monté transversalement entre les caissons (4),
o une rangée transversale de flotteurs (18) disposés côte à côte dans le chenal (6) pour permettre la transformation de l'énergie de la houle en énergie mécanique, chaque flotteur (18) étant monté sur un bras (20) articulé incluant chacun un levier (21) solidaire du flotteur (18), et une bielle (22) montée en rotation sur un axe (23) solidaire du portique (17) et commun à toutes les bielles (22),
o pour chaque flotteur (18), un convertisseur (26) d'énergie mécanique en énergie hydraulique, comprenant au moins un vérin (27) muni d'un piston (30) couplé à la bielle (22), ce piston (30) étant sollicité alternativement en traction et en compression selon le mouvement d'ascension ou de descente du flotteur,
o pour la moitié des flotteurs (18), un inverseur (33) de couple interposé entre le convertisseur (26) d'énergie et la bielle
(22).
2. Centrale (1) houlomotrice selon la revendication 1, dans laquelle l'inverseur (33) de couple comprend un pignon (34) en prise d'engrenage avec une roue (31) solidaire de l'axe (23) de rotation de la bielle (22).
3. Centrale (1) houlomotrice selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle chaque convertisseur (26) comprend une paire de vérins (27) fonctionnant en opposition, dont les pistons (30) sont accouplés à bielle (22).
4. Centrale (1) houlomotrice selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle chaque flotteur (18) comprend un appendice (36) hydrodynamique incluant un déflecteur (41) en saillie au droit d'une étrave du flotteur (18).
5. Centrale (1) houlomotrice selon la revendication 4, dans laquelle l'appendice (36) hydrodynamique se présente sous forme d'un chéneau fixé sous une carène (37) du flotteur (18).
6. Centrale (1) houlomotrice selon la revendication 5, dans laquelle le chéneau (36) comprend une plaque (39) de fond, par laquelle le chéneau (36) est fixé à la carène (37), et deux rebords (40) latéraux repliés à l'équerre de part et d'autre de la plaque (39) de fond.
7. Centrale (1) houlomotrice selon l'une des revendications 4 à 6, dans laquelle le déflecteur (41) forme, avec une carène (37) du flotteur, un angle obtus.
8. Centrale (1) houlomotrice selon l'une des revendications 4 à 6, dans laquelle le déflecteur (41) forme, avec une carène (37) du flotteur, un angle aigu.
9. Centrale (1) houlomotrice selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle la bielle (22) est munie d'une butée (42) qui limite la course angulaire du levier (21).
10. Centrale (1) houlomotrice selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle chaque flotteur (18) est muni de saillies (43) sur ses parois latérales.
11. Centrale (1) houlomotrice selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle chaque levier (21) est relié à chaque bielle (22) par une articulation débrayable pour permettre un relevage des flotteurs (18) dans une position prédéterminée hors d'eau.
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