WO2017191019A1 - Flotteur d'éolienne offshore - Google Patents

Flotteur d'éolienne offshore Download PDF

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WO2017191019A1
WO2017191019A1 PCT/EP2017/059978 EP2017059978W WO2017191019A1 WO 2017191019 A1 WO2017191019 A1 WO 2017191019A1 EP 2017059978 W EP2017059978 W EP 2017059978W WO 2017191019 A1 WO2017191019 A1 WO 2017191019A1
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Cyrille Moiret
Bruno RADIGUET
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Dcns
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    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/30—Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/34—Wind motors specially adapted for installation in particular locations on stationary objects or on stationary man-made structures
    • F03D9/35—Wind motors specially adapted for installation in particular locations on stationary objects or on stationary man-made structures within towers, e.g. using chimney effects
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B5/00—Hulls characterised by their construction of non-metallic material
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    • B63B5/20—Hulls characterised by their construction of non-metallic material made predominantly of concrete, e.g. reinforced built-up from elements in combination with elements of other materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
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    • B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
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    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/727—Offshore wind turbines

Definitions

  • the present invention relates to a hybrid float, in particular an offshore wind turbine.
  • a float which comprises at least four columns, for example steel, including a central column, and three outer columns, connected to the central column by concrete pontoon-shaped branches.
  • the outer columns are connected to the central column in a star configuration.
  • the outer columns and the pontoon-shaped legs of this float then also include ballasts, to adjust the buoyancy level of the float.
  • Floats of this nature are called hybrid because they use a mixed structure for example steel for columns and concrete for pontoon-shaped branches, between them.
  • ballasts means for pumping out these ballasts are also provided.
  • the present invention aims to advance the definition of this type of floats.
  • the invention relates to a hybrid float including offshore wind, comprising at least four columns, including a central column and three outer columns connected to the central column by concrete pontoon-shaped branches, characterized in that it comprises, associated with each pontoon-shaped branch, a ring of projecting elements for fixing the corresponding column comprising post-stress cable ends embedded in the concrete pontoon-shaped branches.
  • the fastening elements comprise post-prestressing bars
  • the fastening elements are adapted to extend in holes of means in the form of a flange for fixing the column and to cooperate with support and clamping means in position of the column on the pontoon-shaped branch;
  • the collar-shaped means of the column comprise at least two parallel diaphragms in which are formed the through holes of the projecting projecting elements, and between which reinforcing webs are provided;
  • the fixing elements are housed in protective sheaths.
  • FIG. 1 represents a perspective view of an exemplary embodiment of a hybrid offshore wind turbine float according to the invention
  • FIG. 2 illustrates the different parts of this float
  • This offshore wind turbine is designated by the general reference 1 in this figure 1, and the float thereof is designated by the general reference 2.
  • hybrid is used to describe a float using two different materials to make parts thereof.
  • such a float 2 comprises at least four columns, for example made of steel, including a central column, designated by the general reference 3, and three outer columns designated by the references 4, 5 and 6.
  • the central column and the outer columns may be columns for example steel or other and have a cylindrical section while the pontoon-shaped branches may be made of concrete and have a polygonal section as per rectangular or square example.
  • the outer columns and the pontoon-shaped branches comprise ballasts.
  • the pontoon-shaped branch 7 then comprises a ballast designated by the reference 9.
  • FIGS. 3, 4 and 5 the pontoon-shaped branch 7, the column 4 and a ring of elements in projecting projection of the corresponding column are recognized, this ring of projecting elements being designated by FIG. general reference 10 in these figures.
  • this crown of projecting elements is formed during the production of the branch, by inserting and embedding in it, for example fastening members such as post-stressing cables.
  • One of these cables is designated by the general reference 1 1 in these figures. It is conceivable that it is embedded in the concrete branch during its implementation and that the two ends of this cable can be adapted to project above this branch.
  • the cable is additionally placed in a protective sheath designated by the reference 12 in these figures.
  • the post-stress makes it possible to remove the studs (Nelson type for example), because it ensures a resumption of pure friction shears. If necessary, to improve friction, shear keys could be introduced on the underside of the column.
  • FIGS 6 and 7 show details of such fasteners.
  • column 4 is recognized, the lower end of which, for example, comprises means in the form of a fixing collar designated by the general reference 13.
  • fastening flange 13 comprise for example at least two annular diaphragms, spaced and parallel, designated by the references 14 and 15, and in which are formed the through holes of the fastening projecting elements.
  • Veils or reinforcing fins are provided between the diaphragms to reinforce the means in the form of a fastening flange.
  • These collar-shaped means are for example welded to the rest of the column or to a cylinder of reduced size which can accommodate a column of another material and assembled for example by bolting.
  • these means are then adapted to cooperate with the ends of the projecting elements and in particular with the ends of the post-stressing cables for example, to maintain the column in position by cooperating with the means in the form of mounting flange.
  • a stop member and a support plate may for example be used for this purpose, these members being placed at the end of the post-stressing cable and blocking the shaped means. fastening flange on this cable end to block the column in position on the branch.

Abstract

Ce flotteur hybride notamment d'éolienne offshore, comportant au moins quatre colonnes par exemple en acier, dont une colonne centrale et trois colonnes extérieures (4) raccordées à la colonne centrale par des branches en forme de ponton en béton (7), est caractérisé en ce qu'il comporte, associée à chaque branche en forme de ponton (7), une couronne (10) d'éléments en saillie (11) de fixation de la colonne correspondante (4) comprenant des extrémités de câbles de post-contrainte (11) noyés dans le béton des branches en forme de ponton (7).

Description

FLOTTEUR D'EOLIENNE OFFSHORE
La présente invention concerne un flotteur hybride, 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 qui comporte au moins quatre colonnes par exemple en acier, dont une colonne centrale, et trois colonnes extérieures, raccordées à la colonne centrale par des branches en forme de ponton 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 alors 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, entre celles-ci.
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.
La présente invention a pour but de faire progresser la définition de ce type de flotteurs.
A cet effet l'invention a pour objet un flotteur hybride 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 en béton, caractérisé en ce qu'il comporte, associée à chaque branche en forme de ponton, une couronne d'éléments en saillie de fixation de la colonne correspondante comprenant des extrémités de câbles de post-contrainte noyés dans le béton des branches en forme de ponton.
Suivant d'autres caractéristiques du flotteur selon l'invention, prises seules ou en combinaison : - les éléments de fixation comprennent des barres de post-précontrainte;
- les éléments de fixation sont adaptés pour s'étendre dans des trous de moyens en forme de collerette de fixation de la colonne et pour coopérer avec des moyens d'appui et de serrage en position de la colonne sur la branche en forme de ponton ;
les moyens en forme de collerette de la colonne sont formés à l'intérieur de celle-ci ;
les moyens en forme de collerette de la colonne comprennent au moins deux diaphragmes parallèles dans lesquels sont ménagés les trous de passage des éléments en saillie de fixation, et entre lesquels sont prévus des voiles de renfort ;
- les moyens en forme de collerette sont soudés sur la colonne ;
- les éléments de fixation sont logés dans des gaines de protection.
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 d'un exemple de réalisation d'un flotteur hybride d'éolienne offshore selon l'invention ;
- la figure 2 illustre les différentes parties de ce flotteur ;
- les figures 3, 4 et 5 représentent différentes vues avec des portions arrachées et en transparence illustrant la fixation d'une colonne sur une branche de ce flotteur ; et
- les figures 6 et 7 représentent des vues de détail montrant les organes de fixation de la colonne.
On a en effet illustré sur la figure 1 , un flotteur hybride notamment d'éolienne offshore.
Cette éolienne offshore est désignée par la référence générale 1 sur cette figure 1 , 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 deux matériaux différents pour réaliser des parties de celle-ci.
Ainsi et comme cela a été indiqué dans le document antérieur mentionné précédemment, un tel flotteur 2 comporte au moins quatre colonnes 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.
Ces colonnes extérieures sont raccordées à la colonne centrale, par des branches en forme de ponton en béton, dont deux, par exemple 7 et 8, sont illustrées plus clairement sur les figures 1 et 2. Bien entendu d'autres matériaux comme par exemple des matériaux composites peuvent être utilisés.
Comme cela a été indiqué précédemment également, la colonne centrale et les colonnes extérieures 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 polygonale comme par exemple rectangulaire ou carrée.
De façon classique également, dans ce type de flotteur, les colonnes extérieures et les branches en forme de ponton comportent des ballasts.
Ceci est visible en particulier sur les figures 3 et 4, où l'on reconnaît la colonne extérieure 4 et la branche en forme de ponton 7.
La branche en forme de ponton 7 comporte alors un ballast désigné par la référence 9.
On voit également apparaître sur ces figures, la différence de nature de matériau de réalisation de ces éléments à savoir les colonnes par exemple en acier ou autre et les branches en forme de ponton en béton.
Pour assurer la liaison entre les colonnes et les branches, on utilise des couronnes d'éléments en saillie de fixation de la couronne correspondante sur chaque branche en forme de ponton.
Ces éléments sont par exemple en saillie sur la face supérieure de la branche en forme de ponton comme cela est illustré.
Ainsi et comme cela est illustré sur les figures 3, 4 et 5, on utilise par exemple des câbles de post-contrainte, qui sont noyés dans le béton des branches en forme de ponton lors de la réalisation de celles-ci.
Les extrémités de ces câbles font alors saillie au-dessus de la branche en forme de ponton afin de permettre de fixer la colonne correspondante.
Sur ces figures 3, 4 et 5, on reconnaît en effet la branche 7 en forme de ponton, la colonne 4 et une couronne d'éléments en saillie de fixation de la colonne correspondante, cette couronne d'éléments en saillie étant désignée par la référence générale 10 sur ces figures.
En fait cette couronne d'éléments en saillie est formée lors de la réalisation de la branche, en insérant et en noyant dans celle-ci, par exemple des organes de fixation tels que des câbles de post-contrainte.
L'un de ces câbles est désigné par la référence générale 1 1 sur ces figures. On conçoit alors que celui-ci est noyé dans la branche en béton lors de sa réalisation et que les deux extrémités de ce câble peuvent être adaptées pour faire saillie au-dessus de cette branche.
Dans l'exemple illustré, le câble est en plus placé dans une gaine de protection désignée par la référence 12 sur ces figures.
En plaçant plusieurs câbles de cette façon en cercle dans la branche, on obtient alors une couronne d'éléments en saillie sur la branche, permettant de fixer la colonne correspondante.
Bien entendu d'autres éléments de fixation tels que par exemple des barres de post-précontrainte peuvent être utilisés.
La post-contrainte permet en effet de supprimer les goujons (de type Nelson par exemple), car elle assure une reprise des cisaillements en frottement pur. Si cela était nécessaire, pour améliorer les frottements, des clés de cisaillement pourraient être introduites en sous-face de la colonne.
Ces éléments de fixation en saillie sont alors adaptés pour s'étendre dans des trous de moyens en forme de collerette de fixation de la colonne et pour coopérer avec des moyens d'appui et de serrage en position de la colonne sur la branche en forme de ponton.
On a illustré sur les figures 6 et 7, des détails de réalisation de tels organes de fixation.
Ainsi on reconnaît sur ces figures et en particulier sur la figure 6, la colonne 4 dont l'extrémité inférieure par exemple comporte des moyens en forme de collerette de fixation désignés par la référence générale 13.
Ces moyens en forme de collerette 13 de la colonne sont formés à l'intérieur de celle-ci.
Ces moyens en forme de collerette de fixation 13 comprennent par exemple au moins deux diaphragmes annulaire, espacés et parallèles, désignés par les références 14 et 15, et dans lesquels sont ménagés les trous de passage des éléments en saillie de fixation.
Des trous de passage en regard l'un de l'autre et ménagés dans les diaphragme
14 et 15, sont désignés par les références 16 et 17 par exemple.
Des voiles ou ailettes de renfort, dont l'un est par exemple désigné par la référence générale 18 sur cette figure 6, sont prévus entre les diaphragmes pour renforcer les moyens en forme de collerette de fixation. Ces moyens en forme de collerette sont par exemple soudés sur le reste de la colonne ou sur un cylindre de taille réduite qui permet d'accueillir une colonne d'un autre matériau et assemblée par exemple par boulonnage.
On conçoit alors que la colonne étant mise en position sur la branche en forme de ponton, les éléments en saillie de fixation traversent les trous correspondants des moyens en forme de collerette de fixation.
Il est alors possible de bloquer la colonne en position en utilisant des moyens d'appui et de serrage en position de la colonne sur la branche, comme ceux illustrés sur la figure 7.
En effet, ces moyens sont alors adaptés pour coopérer avec les extrémités des éléments en saillie et en particulier avec les extrémités des câbles de post-contrainte par exemple, pour maintenir la colonne en position en coopérant avec les moyens en forme de collerette de fixation.
Un organe d'arrêt et une plaque d'appui, désignés respectivement par les références 19 et 20, peuvent par exemple être utilisés à cet effet, ces organes étant placés à l'extrémité du câble de post-contrainte et bloquant les moyens en forme de collerette de fixation sur cette extrémité de câble pour bloquer la colonne en position sur la branche.
Il va de soi bien entendu que d'autres modes de réalisation encore peuvent être envisagés.

Claims

REVENDICATIONS
1 . - Flotteur hybride (2) notamment d'éolienne offshore (1 ), comportant au moins quatre colonnes, dont une colonne centrale (3) et trois colonnes extérieures (4, 5, 6) raccordées à la colonne centrale par des branches en forme de ponton en béton (7, 8), caractérisé en ce qu'il comporte, associée à chaque branche en forme de ponton (7), une couronne (10) d'éléments (1 1 ) en saillie de fixation de la colonne correspondante comprenant des extrémités de câbles de post-contrainte (1 1 ) noyés dans le béton des branches en forme de ponton (7).
2. - Flotteur hybride notamment d'éolienne offshore selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les éléments de fixation comprennent des barres de postprécontrainte.
3.- Flotteur hybride notamment d'éolienne offshore selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments de fixation sont adaptés pour s'étendre dans des trous (16, 17) de moyens (13) en forme de collerette de fixation de la colonne et pour coopérer avec des moyens (19, 20) d'appui et de serrage en position de la colonne sur la branche en forme de ponton.
4.- Flotteur hybride notamment d'éolienne offshore selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens (13) en forme de collerette de la colonne sont formés à l'intérieur de celle-ci.
5.- Flotteur hybride notamment d'éolienne offshore selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les moyens (13) en forme de collerette de la colonne comprennent au moins deux diaphragmes parallèles (14, 15) dans lesquels sont ménagés les trous de passage (16, 17) des éléments en saillie de fixation, et entre lesquels sont prévus des voiles de renfort (18).
6.- Flotteur hybride notamment d'éolienne offshore selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les moyens en forme de collerette (13) sont soudés sur la colonne.
7.- Flotteur hybride notamment d'éolienne offshore selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments de fixation (1 1 ) sont logés dans des gaines de protection (12).
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