WO2021079065A1 - Dispositif pour l'atténuation d'une onde de gravité océanique - Google Patents

Dispositif pour l'atténuation d'une onde de gravité océanique Download PDF

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rotation
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porous
gravity wave
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Philippe MAGALDI
Jean-Luc LONGEROCHE
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    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Definitions

  • TITLE Device for the attenuation of an oceanic gravity wave
  • the invention relates to a device for the attenuation of an oceanic gravity wave, installed in a marine environment.
  • gravity wave In fluid mechanics, by gravity wave is meant a wave moving on the free surface of a fluid subjected to gravity. In the marine environment, waves or swells are examples of gravity waves.
  • the coastal strip is a highly urbanized area and has many facilities to meet the needs of socio-economic activities linked to urbanization.
  • global warming implies an amplification and multiplication of extreme weather phenomena that erode the coastline and damage the facilities there, especially in port areas.
  • a device comprising a movable shutter rotating about an axis and at least partially submerged, the shutter being moved by the movement of the swell.
  • the kinetic energy transmitted to the shutter is transformed into electrical energy via a generator.
  • Such energy conversion devices are known in particular from documents EP 3 175 111, EP 1 861 618, EP 2 817 509, US 9 902 467 and US 10 132 289.
  • the invention aims to propose a device making it possible to attenuate an oceanic gravity wave with increased efficiency compared to the devices of the prior art and which can be installed in a marine environment, in particular in a port area, or more generally. from the coast, in a simple and inexpensive way.
  • the invention relates to a device for the attenuation of an oceanic gravity wave, installed in a marine environment and comprising,
  • the means of attenuation make it possible to attenuate the wave of gravity, in particular the swell, in contact with the moving part.
  • the damping member further improves the attenuation downstream of the movable member. It has in particular been observed that the presence of a damping member makes it possible, in certain cases which depend in particular on the shape and dimensions of said damping member, to reduce by a factor greater than 2, the amplitude of the oceanic gravity wave downstream of the device, by comparison with the same device without the damping member.
  • the means of attenuation of the gravity wave can be controlled by an adapted and adjustable energy withdrawal.
  • the effectiveness of the movable member is increased tenfold by the downstream positioning of a damper member, by the generation of a resonant water column between these two members.
  • This column of water creates a very large dispersion due to its resonant operation, which allows much more energy to be transmitted to the moving organ.
  • the damping member may be in the form of at least one wall.
  • the wall can be a porous wall. Said wall can also be referred to as the damping range.
  • the device may be designed to allow the passage of water from upstream to downstream through at least part of the device, in particular through the area of the device comprising the movable member and / or through the zone of the device comprising the damping member.
  • the device is not necessarily arranged in the form of a box comprising an internal volume delimited by a bottom wall placed upstream or downstream of the movable member or of the damping member, and side walls sealed or preventing the passage of water, as is generally the case in the prior art.
  • Such a wall can extend along a first dimension forming its length, along a second dimension forming its width and a third dimension forming its thickness.
  • the length of the wall is greater than or equal to the width of the wall.
  • the thickness of the wall is less than the length of the wall and the width of the wall, for example at least 20 times less than said length or said width.
  • the wall may have a general planar, concave, convex, general J-shaped or generally S-shaped shape, that is to say having an inflection point. In the case where the wall is not planar, the length and the width of the wall are the greatest dimensions of said wall when it is developed on a plane.
  • the wall thickness is the dimension perpendicular to said plane.
  • the damping member may be porous and may allow the circulation of sea water through said damping member.
  • the pores can be formed by openings or holes, or by any other type of pore allowing the circulation of sea water through the damping member.
  • the size of the pores is for example between 10 cm and 50 cm.
  • Each opening may have a circular or oval section, or a polygonal section, for example rectangular. Of course, any type of shape can be considered.
  • the porous damping member may include a set of openings distributed evenly or irregularly along the wall, said openings allowing the passage of water through the wall.
  • the damping member may be non-porous and thus be devoid of openings passing through said damping memberipi].
  • the movable member can be a shutter.
  • the shutter may extend in a plane oscillating around a substantially vertical mid-plane.
  • the axis of rotation can be horizontal.
  • the axis of rotation may be located at the upper end of the movable member.
  • the axis of rotation can be located at the lower end of the movable member.
  • the axis of rotation can be vertical.
  • the axis of rotation may be located at or at a lateral end of the movable member.
  • the upper end of the movable member may be located above a determined maximum level of the water surface.
  • the maximum level can be calculated according to the level of the highest tide in the geographical area where the device is installed and a determined level of swell amplitude. In other words, said maximum level can be determined so that, in the event of high tide and heavy swell, the upper end of the movable member is located above the surface of the water. Of course, in an exceptional storm, water can pass over the upper end of the movable member.
  • the upper end of the damping member may be located above said determined maximum level of the water surface.
  • the lower end of the movable member can be located at a distance of between 0.5 and 2 meters from a seabed or an artificial surface.
  • a marine flow can circulate under the movable member, so as to drive in particular the sediments and / or the sand and thus avoid their accumulation on the seabed or on the artificial surface.
  • Such an accumulation can in particular cause a blockage or a malfunction of the movable member and necessitate expensive dredging operations.
  • the marine flow can be a natural flow and / or be caused by the reciprocating movement of the mobile member creating local disturbances causing a hunting effect.
  • the artificial surface can be formed, for example, by a frame on which the movable member is mounted.
  • the damping member can be attached to the frame.
  • the lower end of the damping member may be located at a distance of less than 5 meters, for example between 0.2 and 5 meters from a seabed or an artificial surface.
  • the device may have several adjacent walls.
  • the walls can be located one above the other and / or offset from each other with respect to the direction of propagation of the gravity wave.
  • the damping member may have a lower end located near the movable member and an upper end located opposite the movable member.
  • the axis of rotation of the movable member may be integral with a frame fixed to a natural ground or seabed, or a floating or submerged frame anchored to said natural ground.
  • the frame may include a raft fixed to the natural ground or seabed, and poles or uprights extend upward from the raft, the axis of rotation being integral with the uprights or poles.
  • the floating or submerged frame can be formed by a ship or a barge fitted out to receive the device.
  • the attenuation means may include a generator, for example electric or hydraulic, capable of transforming the rotational movement of the movable member around its axis into energy, for example electric or hydraulic.
  • a generator for example electric or hydraulic, capable of transforming the rotational movement of the movable member around its axis into energy, for example electric or hydraulic.
  • the generator is thus able to generate a resistive torque tending to slow down the rotational movement of the movable member, regardless of the direction of rotation of the movable member.
  • the mobile organ thus participates both in the function of attenuating the gravity wave and in the function of energy conversion.
  • the generator can be of the hydraulic and / or electric type.
  • the rotation of the movable member causes the translational movement of at least one piston connected to a regulating valve which regulates the flow of hydraulic fluid moved by the piston to reservoirs. high pressure and low pressure, generating a flow driving a generator by pressure difference.
  • a hydroelectric generator is known in particular from document US Pat. No. 4,490,621.
  • the device may be devoid of a generator, the attenuation means comprising at least one elastic member capable of exerting a resistive torque tending to oppose the movement of the movable member, regardless of the direction of rotation of the 'movable organ.
  • the device may include regulation means capable of regulating the electric power or the voltage generated by the generator, when the latter is an electric generator, as a function of the kinetic energy transmitted to the moving member by the wave of gravity. .
  • the regulating means may be able to regulate the resistive torque opposing the movement of the movable member.
  • the device may include means for adjusting the vertical position of the upper end of the movable member.
  • Said adjustment means may be able to adjust the vertical position of the axis of rotation.
  • the device may include several movable members whose axes of rotation are parallel and vertically offset with respect to each other.
  • FIG. 1 is a schematic view of a device according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a front view of the device
  • FIG. 3 is a top view of the device
  • FIG. 4 is a schematic view of the device illustrating in particular the means allowing the conversion of energy
  • FIG. 5 is a front view of a device according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 6 is a top view of the device
  • FIG. 7 is a side view of the device
  • FIG. 8 is a schematic view of a device according to a third embodiment
  • FIG. 19 illustrate different embodiments of the porous wall
  • FIG. 20 is a schematic perspective view of a set of adjacent devices
  • FIG. 21 is a detail and top view of part of the assembly of figure 20
  • FIG. 22 is a schematic view of a set of devices according to the invention, mounted on a submerged frame and anchored to the ground,
  • FIG. 23 is a top view of the installation shown in Figure 22.
  • Figures 1 to 4 illustrate a device 1 for attenuating an oceanic gravity wave, for example swell, according to one embodiment of the invention.
  • the device 1 is installed in a marine environment, near the coast, for example in a port area.
  • the device comprises a frame 2 comprising a base 3 formed for example by a raft, and uprights 4 extending vertically from the base 3.
  • the base 3 is fixed to a natural ground formed by a seabed.
  • the uprights 4 support a flap 6 movable in rotation around a shaft 7, the ends of which are connected to the uprights 4.
  • the shaft 7 extends along a horizontal axis A.
  • the shaft 7 is located at the level of the upper end of the shutter 6. The shutter 6 can thus be moved in rotation under the effect of the swell, on either side of a vertical median plane.
  • the shutter 6 is positioned vertically so that the upper end of the shutter 6 is located above a determined maximum level of the water surface.
  • the maximum level can be calculated according to the level of the highest tide in the geographical area where device 1 is installed and a determined amplitude level of the swell. In other words, said maximum level can be determined so that, in the event of high tide and heavy swell, the upper end of flap 6 is located above the surface of the water. Of course, in an exceptional storm, water and spray can pass over the upper end of shutter 6.
  • the lower end 8 of the flap 6 is located at a distance d ( Figure 2) of between 0.5 and 2 meters from the seabed or from the base 3.
  • the device 1 also comprises means 20 for attenuating the swell capable of slowing down the rotation of the shutter 6 around its axis A.
  • the attenuation means 20 comprise at least one piston 9 driven in rotation by the rotation of the shutter 6, for example by means of a connecting rod 10, the piston 9 being associated with a control valve.
  • regulation 10 which regulates the flow of hydraulic fluid displaced by the piston towards high pressure and low pressure reservoirs 11, 12, generating a flow driving a hydroelectric generator 13 by pressure difference.
  • the electric current produced by the generator is then sent to an electrical network 14.
  • the actuation of the piston 9 and of the generator 13 drives a resistive torque at the level of the shaft 7 so as to slow down the rotational movement of the shutter 6.
  • the device 1 further comprises regulating means 15 capable of regulating the electric power or the voltage generated by the generator 13 as a function of the kinetic energy transmitted to the shutter 6 by the gravity wave.
  • the regulating means 15 may be able to regulate the resistive torque opposing the movement of the shutter, through the valve 10, so as to brake the shutter, regardless of the direction of rotation of the shutter 6.
  • Component 6 thus participates in both the gravity wave attenuation function and the energy conversion function.
  • the device 1 also comprises a member, which is here porous, in the form of a porous wall 16 and located downstream of the shutter 6 with respect to the general direction of propagation of the gravity wave, illustrated in the figures. by the arrow D.
  • the porous wall 16 has openings 17 allowing the circulation of sea water through said porous wall 16.
  • Each opening 17 may have a circular or oval section, or a polygonal section, for example rectangular. Of course, any type of shape can be considered.
  • the porous wall 16 is fixed to the frame 2 and here has a general S-shape with an inflection zone.
  • the wall 16 has a lower end 18 located near the shutter 6 and an upper end 19 located opposite the shutter 6.
  • the upper end 19 of the porous wall 16 is located above said determined maximum level of the water surface.
  • the lower end 18 of the porous wall 16 is located at a distance of between 0.2 and 5 meters from the seabed or from the base 3.
  • FIGS. 5 to 7 illustrate an embodiment which differs from that explained above in that the device 1 comprises several movable shutters 6 offset vertically. with respect to each other, the axes of rotation of which are parallel and offset vertically with respect to each other. The axes A of rotation are here located on the same vertical plane.
  • Each flap 6 can be associated with attenuation means 20 of the aforementioned type.
  • FIG. 8 illustrates a third embodiment, which differs from that exposed with reference to FIGS. 1 to 4 in that the device 1 comprises several porous walls 16 adjacent. The walls 16 are here located one above the other. The lower upstream ends 18 of the porous walls 16 are located at the same zone while the upper downstream ends 19 of the walls 16 are vertically offset and are here located on the same vertical plane.
  • Such an embodiment makes it possible to further improve the attenuation of the swell downstream of the porous walls 16.
  • FIGS 9 to 16 illustrate different embodiments of the porous walls 16.
  • FIG. 9 illustrates a porous wall 16 of general S shape, similar to that of the preceding figures.
  • FIG. 10 illustrates an oblique flat porous wall 16, having a lower upstream end 18 and an upper downstream end 19.
  • FIG. 11 illustrates a convex porous wall 16, the convexity of which faces upwards.
  • FIG. 12 illustrates a concave porous wall 16, the concavity of which faces upwards.
  • Figure 13 illustrates a concave porous wall 16, the concavity of which faces upstream.
  • FIG. 14 illustrates an embodiment comprising several superimposed porous convex walls 16, spaced vertically from one another.
  • the convexities of the walls 16 face upwards.
  • FIG. 15 illustrates an embodiment comprising several porous walls 16 superimposed concave, vertically spaced from each other.
  • the concavities of the walls 16 face upwards.
  • FIG. 16 illustrates an embodiment comprising several porous vertical walls 16 spaced apart from each other in the direction of propagation of the swell.
  • FIG. 17 illustrates an embodiment comprising a convex upper porous wall 16, the convexity of which faces upwards and a concave lower porous wall 16, the concavity of which faces upwards, said walls being connected by their lower upstream edges 18 , on the one hand, and by their upper downstream edges 19, on the other hand.
  • FIG. 18 illustrates a wall, of the non-porous type 16, in the general shape of J. Said wall thus does not allow the flow of water through it.
  • said J-shaped wall can also be porous.
  • FIG. 19 illustrates an embodiment comprising at least two sets of porous walls 16, namely an upper assembly 25 and a lower assembly 26.
  • the upper assembly 25 comprises a convex upper porous wall 16, the convexity of which faces upwards and a concave lower porous wall 16, the concavity of which faces upwards, said walls being connected by their lower upstream edges18, with a hand, and by their upper downstream edges 19, on the other hand.
  • the lower assembly 26 comprises a convex upper porous wall 16, the convexity of which faces upwards and a concave lower porous wall 16, the concavity of which faces upwards, said walls being connected by their upper upstream edges, with a on the one hand, and by their lower downstream edges 19, on the other hand.
  • Figures 20 and 21 illustrate an embodiment in which several devices 1 are arranged adjacent and on the same row. Of course, several devices 1 can also be arranged in several different rows, for example staggered.
  • the upstream edges 21 of the uprights 4 are profiled so as to reduce the force exerted by the swell or the currents on said uprights 4.
  • FIGs 22 and 23 illustrate an embodiment in which the frame 2 is floating and is kept submerged by anchoring 22 to the seabed 23 so that the upper end of the flap 6 of each device 1 is held above the maximum determined water level.
  • the anchorage 22 can be achieved by means of cables, for example.
  • the frame 2 can be formed by a ship or a barge fitted out to receive at least device 1.
  • the porous walls 16 are formed by vertical walls, the openings 17 of which are formed in the lower part of said vertical walls 16.
  • the vertical walls 16 can be pre-existing on the ship or the barge 3, the openings 17 being made during the operation. fitting out of the ship or barge 3.
  • a distance d of between 0.5 and 2 meters is maintained between the base surface 24 and the lower end 8 of each shutter 6.
  • flaps 6 can be mounted in line and adjacent to the same floating frame 3, the axes A of rotation of the flaps 6 being coaxial.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif (1) pour l'atténuation d'une onde de gravité océanique, installé en milieu marin et comprenant, - au moins un organe mobile (6) en rotation autour d'un axe (A), apte à être déplacé en rotation et de façon alternative dans deux sens de rotation opposés, sous l'effet de ladite onde de gravité, des moyens d'atténuation (20) aptes à freiner la rotation de l'organe mobile (6) autour de son axe (A), au moins un organe poreux (16) située en aval dudit organe mobile (6) par rapport à la direction générale de propagation (D) de l'onde de gravité, ledit organe poreux (16) autorisant la circulation d'eau de mer au travers dudit organe poreux (16).

Description

DESCRIPTION
TITRE : Dispositif pour l’atténuation d’une onde de gravité océanique Domaine technique de l’invention
L’invention concerne un dispositif pour l’atténuation d’une onde de gravité océanique, installé en milieu marin.
Etat de la technique antérieure
En mécanique des fluides, on désigne par onde de gravité une onde se déplaçant sur la surface libre d'un fluide soumis à la gravité. En milieu marin, les vagues ou la houle constituent des exemples d'ondes de gravité.
La bande littoral est un espace fortement urbanisé et présente de nombreux aménagements pour satisfaire aux besoins des activités socio-économiques liées à l’urbanisation. En parallèle, le réchauffement climatique implique une amplification et une multiplication des phénomènes météo extrêmes qui érodent le littoral et endommagent les aménagements s’y trouvant, notamment au niveau des zones portuaires.
De nombreux ouvrages sont conçus pour assurer une protection contre la houle, tels que les brise-lames et les digues. La réalisation de tels ouvrages massifs est coûteuse. Elle nécessite en outre la neutralisation des zones portuaires concernées pour de longues durées et modifie l’aspect paysager du littoral.
Les documents FR 2 731 725 et GB 992 216 divulguent des structures poreuses en caisson permettant de dissiper ou d’atténuer la houle.
Il est par ailleurs connu d’utiliser un dispositif comportant un volet mobile en rotation autour d’un axe et immergé au moins en partie, le volet étant déplacé par le mouvement de la houle. L’énergie cinétique transmise au volet est transformée en énergie électrique par l’intermédiaire d’un générateur.
De tels dispositifs de conversion d’énergie sont notamment connus des documents EP 3 175 111 , EP 1 861 618, EP 2 817 509, US 9 902 467 et US 10 132 289.
L’invention vise à proposer un dispositif permettant d’atténuer une onde de gravité océanique avec une efficacité accrue par rapport aux dispositifs de l’art antérieur et pouvant être installé en milieu marin, notamment au niveau d’une zone portuaire, ou plus généralement du littoral, de façon simple et peu onéreuse.
Présentation de l’invention A cet effet l’invention concerne un dispositif pour l’atténuation d’une onde de gravité océanique, installé en milieu marin et comprenant,
- au moins un organe mobile en rotation autour d’un axe, apte à être déplacé en rotation et de façon alternative dans deux sens de rotation opposés, sous l’effet de ladite onde de gravité,
- des moyens d’atténuation aptes à freiner la rotation de l’organe mobile autour de son axe,
- au moins un organe d’amortissement situé en aval dudit organe mobile par rapport à la direction générale de propagation de l’onde de gravité.
Les moyens d’atténuation permettent d’atténuer l’onde de gravité, en particulier la houle, au contact de l’organe mobile. L’organe d’amortissement permet encore d’améliorer l’atténuation en aval de l’organe mobile. Il a en particulier été constaté que la présence d’un organe d’amortissement permet, dans certains cas qui sont notamment fonction de la forme et des dimensions dudit organe d’amortissement, de réduire par un facteur supérieur à 2, l’amplitude de l’onde de gravité océanique en aval du dispositif, par comparaison à un même dispositif dépourvu de l’organe d’amortissement.
Les moyens d’atténuation de l’onde de gravité peuvent être pilotés par un prélèvement d’énergie adapté et ajustable.
L’efficacité de l’organe mobile est décuplée par le positionnement en aval d’un organe amortisseur, par la génération d’une colonne d’eau résonnante entre ces deux organes. Cette colonne d’eau crée une dispersion très importante du fait de son fonctionnement en résonnance, qui permet de transmettre beaucoup plus d’énergie à l’organe mobile. Plus l’organe mobile reçoit d’énergie et peut en récupérer, meilleur est l’amortissement de l’onde de gravité et donc plus faible est la houle résiduelle après l’organe d’amortissement. L’organe d’amortissement peut se présenter sous la forme d’au moins une paroi.
La paroi peut être une paroi poreuse. Ladite paroi peut également être appelée plage d’amortissement.
Le dispositif peut être conçu pour permettre le passage de l’eau d’amont en aval au travers d’au moins une partie du dispositif, en particulier au travers de la zone du dispositif comportant l’organe mobile et/ou au travers de la zone du dispositif comportant l’organe d’amortissement. En particulier, le dispositif n’est pas nécessairement agencé sous la forme d’un caisson comportant un volume interne délimité par une paroi de fond placée en amont ou en aval de l’organe mobile ou de l’organe d’amortissement, et des parois latérales étanches ou empêchant le passage de l’eau, comme cela est généralement le cas dans l’art antérieur.
Une telle paroi peut s’étendre selon une première dimension formant sa longueur, selon une seconde dimension formant sa largeur et une troisième dimension formant son épaisseur. La longueur de la paroi est supérieure ou égale à la largeur de la paroi. L’épaisseur de la paroi est inférieure à la longueur de la paroi et à la largeur de la paroi, par exemple au moins 20 fois inférieure à ladite longueur ou à ladite largeur. La paroi peut présenter une forme générale plane, concave, convexe, en forme générale de J ou en forme générale de S, c’est-à-dire présentant un point d’inflexion. Dans le cas où la paroi n’est pas plane, la longueur et la largeur de la paroi sont les plus grandes dimensions de ladite paroi lorsqu’elle est développée sur un plan. L’épaisseur de la paroi est la dimension perpendiculaire audit plan.
L’organe d’amortissement peut être poreux et peut autoriser la circulation d’eau de mer au travers dudit organe d’amortissement.
Les pores peuvent être formés par des ouvertures ou des trous, ou par tout autre type de pores permettant la circulation d’eau de mer au travers de l’organe d’amortissement. La dimension des pores est par exemple comprise entre 10 cm et 50 cm.
Chaque ouverture peut présenter une section circulaire ou ovale, ou une section polygonale, par exemple rectangulaire. Bien entendu, tout type de forme peut être envisagé.
L’organe d’amortissement poreux peut comporter un ensemble d’ouvertures réparties de façon régulière ou irrégulière le long de la paroi, lesdites ouvertures permettant le passage de l’eau au travers de la paroi.
L’organe d’amortissement peut être non poreux et être ainsi dépourvu d’ouvertures traversant ledit organe d’amortissementipi].
L’organe mobile peut être un volet.
Le volet peut s’étendre dans un plan oscillant autour d’un plan médian sensiblement vertical. L’axe de rotation peut être horizontal.
L’axe de rotation peut être situé au niveau de l’extrémité supérieure de l’organe mobile.
En variante, l’axe de rotation peut être situé au niveau de l’extrémité inférieure de l’organe mobile.
Selon encore une autre variante, l’axe de rotation peut être vertical. Dans ce cas, l’axe de rotation peut être situé ou au niveau d’une extrémité latérale de l’organe mobile.
L’extrémité supérieure de l’organe mobile peut être située au-dessus d’un niveau maximal déterminé de la surface de l’eau.
Le niveau maximal peut être calculé en fonction du niveau de la plus haute marée dans la zone géographique où est installé le dispositif et d’un niveau d’amplitude déterminé de la houle. En d’autres termes, ledit niveau maximal peut être déterminé de façon à ce que, en cas de marée haute et de houle importante, l’extrémité supérieure de l’organe mobile soit située au-dessus de la surface de l’eau. Bien entendu, en cas de tempête exceptionnelle, l’eau peut passer au-dessus de l’extrémité supérieure de l’organe mobile.
L’extrémité supérieure de l’organe d’amortissement peut être située au-dessus dudit niveau maximal déterminé de la surface de l’eau.
L’extrémité inférieure de l’organe mobile peut être située à une distance comprise entre 0,5 et 2 mètres d’un fond marin ou d’une surface artificielle. De cette manière, un flux marin peut circuler sous l’organe mobile, de façon à chasser notamment les sédiments et/ou le sable et éviter ainsi leur accumulation sur le fond marin ou sur la surface artificielle. Une telle accumulation peut notamment provoquer un blocage ou un disfonctionnement de l’organe mobile et nécessiter des opérations de dragage coûteuses.
Le flux marin peut être un flux naturel et/ou être provoqué par le mouvement alternatif de l’organe mobile venant créer des perturbations locales provoquant un effet de chasse.
La surface artificielle peut être formée par exemple par un bâti sur lequel est monté l’organe mobile. L’organe d’amortissement peut être fixé au bâti.
L’extrémité inférieure de l’organe d’amortissement peut être située à une distance inférieure à 5 mètres, par exemple comprise entre 0,2 et 5 mètres d’un fond marin ou d’une surface artificielle.
Le dispositif peut comporter plusieurs parois adjacentes. Les parois peuvent être situées l’une au-dessus de l’autre et/ou décalées les unes des autres par rapport à la direction de propagation de l’onde de gravité.
L’organe d’amortissement peut présenter une extrémité inférieure située à proximité de l’organe mobile et une extrémité supérieure située à l’opposé de l’organe mobile.
L’axe de rotation de l’organe mobile peut être solidaire d’un bâti fixé à un sol naturel ou fond marin, ou d’un bâti flottant ou immergé ancré audit sol naturel.
Le bâti peut comporter un radier fixé au sol naturel ou fond marin, et des mats ou montants s’étendent vers le haut depuis le radier, l’axe de rotation étant solidaire des montants ou des mats.
Le bâti flottant ou immergé peut être formé par un navire ou une barge aménagée pour recevoir le dispositif.
Les moyens d’atténuation peuvent comporter un générateur, par exemple électrique ou hydraulique, apte à transformer le mouvement de rotation de l’organe mobile autour de son axe en énergie, par exemple électrique ou hydraulique.
Le générateur est ainsi apte à générer un couple résistant tendant à freiner le déplacement en rotation de l’organe mobile, quel que soit le sens de rotation de l’organe mobile.
L’organe mobile participe ainsi à la fois à la fonction d’atténuation de l’onde de gravité et à la fonction de conversion d’énergie.
Il a été constaté que la présence d’un organe d’amortissement en aval de l’organe mobile peut, en fonction notamment de la forme dudit organe d’amortissement et du couple résistant créée, générer un phénomène plus ou moins important de résonance favorisant la récupération d’énergie à l’aide du générateur.
Le générateur peut être du type hydraulique et/ou électrique. Dans ce cas, la rotation de l’organe mobile entraîne le déplacement en translation d’au moins un piston relié à une vanne de régulation qui régule le flux de fluide hydraulique déplacé par le piston vers des réservoirs haute pression et basse pression, générant un flux entraînant une génératrice par différence de pression.
Un générateur hydroélectrique est notamment connu du document US 4 490 621 .
En variante, le dispositif peut être dépourvu de générateur, les moyens d’atténuation comportant au moins un organe élastique apte à exercer un couple résistant tendant à s’opposer au déplacement de l’organe mobile, quel que soit le sens de rotation de l’organe mobile.
Le dispositif peut comporter des moyens de régulation aptes à réguler la puissance électrique ou la tension générée par le générateur, lorsque celui-ci est un générateur électrique, en fonction de l’énergie cinétique transmise à l’organe mobile par l’onde de gravité. Les moyens de régulation peuvent être apte à réguler le couple résistant s’opposant au déplacement de l’organe mobile.
Le dispositif peut comporter des moyens de réglage de la position verticale de l’extrémité supérieure de l’organe mobile.
Lesdits moyens de réglage peuvent être aptes à régler la position verticale de l’axe de rotation. Le dispositif peut comporter plusieurs organes mobiles dont les axes de rotation sont parallèles et décalés verticalement les uns par rapport aux autres.
Brève description des figures
[Fig. 1] est une vue schématique d’un dispositif selon une première forme de réalisation de l’invention,
[Fig. 2] est une vue de face du dispositif,
[Fig. 3] est une vue de dessus du dispositif,
[Fig. 4] est une vue schématique du dispositif illustrant en particulier les moyens permettant la conversion d’énergie,
[Fig. 5] est une vue de face d’un dispositif selon une deuxième forme de réalisation de l’invention,
[Fig. 6] est une vue de dessus du dispositif,
[Fig. 7] est une vue de côté du dispositif,
[Fig. 8] est une vue schématique d’un dispositif selon une troisième forme de réalisation,
[Fig. 9],
[Fig. 10],
[Fig. 11],
[Fig. 12],
[Fig. 13],
[Fig. 14], [Fig. 15],
[Fig. 16],
[Fig. 17],
[Fig. 18], et
[Fig. 19] illustrent différentes variantes de réalisation de la paroi poreuse,
[Fig. 20] est une vue schématique en perspective d’un ensemble de dispositifs adjacents,
[Fig. 21] est une vue est une de détail et de dessus d’une partie de l’ensemble de la figure 20, [Fig. 22] est une vue schématique d’un ensemble de dispositifs selon l’invention, montés sur un bâti immergé et ancré au sol,
[Fig. 23] est une vue de dessus de l’installation illustrée à la figure 22.
Description détaillée de l’invention
Les figures 1 à 4 illustrent un dispositif 1 pour l’atténuation d’une onde de gravité océanique, par exemple la houle, selon une forme de réalisation de l’invention. Le dispositif 1 est installé en milieu marin, près du littoral, par exemple au niveau d’une zone portuaire.
Le dispositif comporte un bâti 2 comportant une base 3 formée par exemple par un radier, et des montants 4 s’étendant verticalement depuis la base 3. La base 3 est fixée à un sol naturel formé par un fond marin.
Les montants 4 supportent un volet 6 mobile en rotation autour d’un arbre 7 dont les extrémités sont reliées aux montants 4. L’arbre 7 s’étend suivant un axe A horizontal. L’arbre 7 est situé au niveau de l’extrémité supérieure du volet 6. Le volet 6 peut ainsi être déplacé en rotation sous l’effet de la houle, de part et d’autre d’un plan médian vertical.
Le volet 6 est positionné verticalement de sorte que l’extrémité supérieure du volet 6 est située au-dessus d’un niveau maximal déterminé de la surface de l’eau.
Le niveau maximal peut être calculé en fonction du niveau de la plus haute marée dans la zone géographique où est installé le dispositif 1 et d’un niveau d’amplitude déterminé de la houle. En d’autres termes, ledit niveau maximal peut être déterminé de façon à ce que, en cas de marée haute et de houle importante, l’extrémité supérieure du volet 6 soit située au-dessus de la surface de l’eau. Bien entendu, en cas de tempête exceptionnelle, l’eau et les embruns peuvent passer au-dessus de l’extrémité supérieure du volet 6.
Par ailleurs, l’extrémité inférieure 8 du volet 6 est située à une distance d (figure 2) comprise entre 0,5 et 2 mètres du fond marin ou de la base 3.
De cette manière, un flux marin peut circuler sous le volet 6, de façon à chasser notamment les sédiments et/ou le sable et éviter ainsi leur accumulation sur le fond marin ou sur la base 3. Le flux marin peut être un flux naturel et/ou être provoqué par le mouvement alternatif du volet 6 venant créer des perturbations locales provoquant un effet de chasse. Le dispositif 1 comporte par ailleurs des moyens 20 d’atténuation de la houle aptes à freiner la rotation du volet 6 autour de son axe A.
Comme illustré à la figure 4, les moyens d’atténuation 20 comportent au moins un piston 9 entraîné en rotation par la rotation du volet 6, par exemple par l’intermédiaire d’une bielle 10, le piston 9 étant associé à une vanne de régulation 10 qui régule le flux de fluide hydraulique déplacé par le piston vers des réservoirs haute pression et basse pression 11 , 12, générant un flux entraînant une génératrice hydroélectrique 13 par différence de pression. Le courant électrique produit par la génératrice est ensuite envoyé vers un réseau électrique 14. L’actionnement du piston 9 et de la génératrice 13 entraîne un couple résistant au niveau de l’arbre 7 de manière à freiner le déplacement en rotation du volet 6.
Le dispositif 1 comporte en outre des moyens de régulation 15 aptes à réguler la puissance électrique ou la tension générée par la génératrice 13 en fonction de l’énergie cinétique transmise au volet 6 par l’onde de gravité. Les moyens de régulation 15 peuvent être aptes à réguler le couple résistant s’opposant au déplacement du volet, par l’intermédiaire de la vanne 10, de façon à freiner le volet, quel que soit le sens de rotation du volet 6.
Le volet 6 participe ainsi à la fois à la fonction d’atténuation de l’onde de gravité et à la fonction de conversion d’énergie.
Le dispositif 1 comporte par ailleurs un organe, qui est ici poreux, se présentant sous la forme d’une paroi poreuse 16 et situé en aval du volet 6 par rapport à la direction générale de propagation de l’onde de gravité, illustrée aux figures par la flèche D. La paroi poreuse 16 comporte des ouvertures 17 autorisant la circulation d’eau de mer au travers de ladite paroi poreuse 16.
Chaque ouverture 17 peut présenter une section circulaire ou ovale, ou une section polygonale, par exemple rectangulaire. Bien entendu, tout type de forme peut être envisagée. La paroi poreuse 16 est fixée au bâti 2 et présente ici une forme générale en S présentant une zone d’inflexion. La paroi 16 comporte une extrémité inférieure 18 située à proximité du volet 6 et une extrémité supérieure 19 située à l’opposé du volet 6.
L’extrémité supérieure 19 de la paroi poreuse 16 est située au-dessus dudit niveau maximal déterminé de la surface de l’eau.
L’extrémité inférieure 18 de la paroi poreuse 16 est située à une distance comprise entre 0,2 et 5 mètres du fond marin ou de la base 3.
La paroi poreuse 16 permet encore d’améliorer l’atténuation de la houle en aval du volet 6. Les figures 5 à 7 illustrent une forme de réalisation qui diffère de celle exposée précédemment en ce que le dispositif 1 comporte plusieurs volets mobiles 6 décalés verticalement les uns par rapport aux autres, dont les axes A de rotation sont parallèles et décalés verticalement les uns par rapport aux autres. Les axes A de rotation sont ici situés sur un même plan vertical. Chaque volet 6 peut être associé à des moyens d’atténuation 20 du type précité. La figure 8 illustre une troisième forme de réalisation, qui diffère de celle exposée en référence aux figures 1 à 4 en ce que le dispositif 1 comporte plusieurs parois poreuses 16 adjacentes. Les parois 16 sont ici situées l’une au-dessus de l’autre. Les extrémités amont inférieures 18 des parois poreuses 16 sont situées au niveau d’une même zone tandis les extrémités aval supérieures 19 des parois 16 sont décalées verticalement et sont ici situées sur un même plan vertical.
Une telle forme de réalisation permet d’améliorer encore l’atténuation de la houle en aval des parois poreuses 16.
Les figures 9 à 16 illustrent différentes formes de réalisation des parois poreuses 16.
La figure 9 illustre une paroi poreuse 16 de forme générale en S, similaire à celle des figures précédentes.
La figure 10 illustre une paroi poreuse 16 plane oblique, présentant une extrémité amont inférieure 18 et une extrémité aval supérieure 19.
La figure 11 illustre une paroi poreuse 16 convexe dont la convexité est tournée vers le haut.
La figure 12 illustre une paroi poreuse 16 concave dont la concavité est tournée vers le haut.
La figure 13 illustre une paroi poreuse 16 concave dont la concavité est tournée vers l’amont.
La figure 14 illustre une forme de réalisation comportant plusieurs parois poreuses 16 convexes superposées, écartés verticalement l’une de l’autre. Les convexités des parois 16 sont tournées vers le haut.
La figure 15 illustre une forme de réalisation comportant plusieurs parois poreuses 16 concaves superposées, écartés verticalement l’une de l’autre. Les concavités des parois 16 sont tournées vers le haut.
La figure 16 illustre une forme de réalisation comportant plusieurs paroi poreuses 16 verticales écartées les unes des autres dans la direction de propagation de la houle.
La figure 17 illustre une forme de réalisation comportant une paroi poreuse 16 supérieure convexe dont la convexité est tournée vers le haut et une paroi poreuse 16 inférieure concave, dont la concavité est tournée vers le haut, lesdites parois étant reliées par leurs bords amonts inférieurs 18, d’une part, et par leurs bords aval supérieurs 19, d’autre part.
La figure 18 illustre une paroi, de type non poreuse 16, en forme générale de J. Ladite paroi n’autorise ainsi pas l’écoulement d’eau à travers elle. Dans une variante non illustrée, ladite paroi en forme de J peut également être poreuse.
La figure 19 illustre une forme de réalisation comportant au moins deux ensembles de parois poreuses 16, à savoir un ensemble supérieur 25 et un ensemble inférieur 26.
L’ensemble supérieur 25 comporte une paroi poreuse 16 supérieure convexe dont la convexité est tournée vers le haut et une paroi poreuse 16 inférieure concave, dont la concavité est tournée vers le haut, lesdites parois étant reliées par leurs bords amonts inférieurs18, d’une part, et par leurs bords aval supérieurs 19, d’autre part. L’ensemble inférieur 26 comporte une paroi poreuse 16 supérieure convexe dont la convexité est tournée vers le haut et une paroi poreuse 16 inférieure concave, dont la concavité est tournée vers le haut, lesdites parois étant reliées par leurs bords amonts supérieurs, d’une part, et par leurs bords aval inférieurs 19, d’autre part.
Bien entendu, le nombre d’ensemble 25, 26 peut varier en fonction des besoins.
Les figures 20 et 21 illustrent une forme de réalisation dans laquelle plusieurs dispositifs 1 sont disposés de façon adjacente et sur une même rangée. Bien entendu, plusieurs dispositifs 1 peuvent également être agencés sur plusieurs rangées différentes, par exemple en quinconce. Dans la forme de réalisation, les bords amont 21 des montants 4 sont profilés de manière à réduire l’effort exercé par la houle ou les courants sur lesdits montants 4.
Les figures 22 et 23 illustrent une forme de réalisation dans laquelle le bâti 2 est flottant et est maintenu immergé par ancrage 22 au fond marin 23 de façon à ce que l’extrémité supérieure du volet 6 de chaque dispositif 1 soit maintenu au-dessus du niveau maximal déterminé de l’eau.
L’ancrage 22 peut être réalisé par l’intermédiaire de câbles par exemple. Le bâti 2 peut être formé par un navire ou une barge aménagée pour recevoir au moins dispositif 1.
Celui-ci comporte alors une surface de base 24 à partir de laquelle des montants 4 s’étendent verticalement vers le haut. Les parois poreuses 16 sont formées par des parois verticales dont les ouvertures 17 sont ménagées en partie basse desdites parois verticales 16. Les parois verticales 16 peuvent être pré-existantes sur le navire ou la barge 3, les ouvertures 17 étant réalisées lors de l’aménagement du navire ou de la barge 3.
Comme précédemment, une distance d comprise entre 0,5 et 2 mètres est maintenue entre la surface de base 24 et l’extrémité inférieure 8 de chaque volet 6.
Comme illustré à la figure 22, plusieurs volets 6 peuvent être montés en ligne et de façon adjacente sur un même bâti 3 flottant, les axes A de rotation des volets 6 étant coaxiaux.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif (1 ) pour l’atténuation d’une onde de gravité océanique, installé en milieu marin et comprenant :
- au moins un organe mobile (6) en rotation autour d’un axe (A), apte à être déplacé en rotation et de façon alternative dans deux sens de rotation opposés, sous l’effet de ladite onde de gravité,
- des moyens d’atténuation (20) aptes à freiner la rotation de l’organe mobile (6) autour de son axe (A),
- au moins un organe d’amortissement (16) situé en aval dudit organe mobile (6) par rapport à la direction générale de propagation (D) de l’onde de gravité.
2. Dispositif (1 ) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l’organe d’amortissement (16) se présente sous la forme d’au moins une paroi, par exemple une paroi poreuse.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l’organe d’amortissement est non poreux et n’autorise la circulation d’eau de mer au travers dudit organe d’amortissement (16).
4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l’organe d’amortissement est poreux et autorise la circulation d’eau de mer au travers dudit organe d’amortissement (16).
5. Dispositif (1 ) selon l’une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l’organe mobile (6) est un volet.
6. Dispositif (1 ) selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l’axe (A) de rotation est horizontal.
7. Dispositif (1 ) selon la revendication 6, caractérisé en ce que l’axe (A) de rotation est situé au niveau de l’extrémité supérieure de l’organe mobile (6).
8. Dispositif (1 ) selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l’extrémité supérieure de l’organe mobile (6) est située au-dessus d’un niveau maximal déterminé de la surface de l’eau.
9. Dispositif (1 ) selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l’extrémité inférieure (8) de l’organe mobile (6) est située à une distance inférieure à 5 m d’un fond marin (23) ou d’une surface artificielle (3).
10. Dispositif (1) selon l’une des revendication 1 à 9, caractérisé en ce que l’axe (A) de rotation de l’organe mobile (6) est solidaire d’un bâti (3) fixé à un sol naturel ou fond marin, ou d’un bâti (3) flottant ou immergé ancré audit sol naturel (23).
11 . Dispositif (1 ) selon l’une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les moyens d’atténuation (20) comportent un générateur (13) apte à transformer le mouvement de rotation de l’organe mobile (6) autour de son axe (A) en énergie.
12. Dispositif (1) selon la revendication 10 ou 11 , caractérisé en ce qu’il comporte des moyens de réglage de la position verticale de l’extrémité supérieure de l’organe mobile (6).
13. Dispositif (1) selon l’une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu’il comporte plusieurs organes mobiles (6) dont les axes (A) de rotation sont parallèles et décalés verticalement les uns par rapport aux autres.
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