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Georges Beauregard : Premier responsable du brevet
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Granby, Oc, Ca, J2G 8N8
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Nom: Centrale flottante hydroélectrique pour courant marin et vagues
But: Produire de l'énergie propre et renouvelable
Domaine : Mécanique
Description sommaire : Sur une barge on installe des chaincs à aubes de chaque
coté. Pour activer les
mécanismes de production d'électricité, nous abaissons les chaines à aubes
dans l'eau pour récupérer l'énergie
cinétique des vagues ou du courants marins ou fluvial qui entraine les chaînes
avec aubes dans un mouvement
linéaire et entrainent un mouvement circulaire des engrenages relié à l'axe
principal traversant les transmissions
pour produire une énergie mécanique dans les transmissions. Ceci provoque
ainsi la rotation des hélices
turbopompes pour produire une énergie contrôlée et décuplée dans la conduite
forcée munie de robinet à boisseau
sphérique pour contrôler le débit à la turbine colimaçon du générateur pour
maintenir une vitesse approprié. Cette
barge est retenue en place par un système d'ancrage munie d'un dôme et des
colonnes retenu sur une base de béton.
Deux modes d'opération possible pour la centrale.
La première : Une girouette placé sur le dôme indique la direction du vent
pour l'arriver des vagues et positionne la
barge grâce à son anneau prise entre quatre colonnes munies de glissière et de
moteur électrique qui permet le
déplacement de la barge sur un mouvement circulaire la positionnant face aux
vagues.
La deuxième : Une girouette placée sur la base de béton au fond de l'eau
oriente la barge face au courant marin.
L'anneau prise entre quatre colonnes munies de glissière et de moteur
électrique qui permet le déplacement de la
barge sur un mouvement circulaire la positionnant face au courant marin.
L'anneau permet une plus grande stabilité
dans les pires intempéries sans interrompre la production d'électricité grâce
à l'intervention du freinage des glissières
sur les colonnes. Car les courants fluctuent et oscillent. Cet anneau et ces
freins permettent une montée et une
descente linéaire sans subir les turbulences et l'houlement des fortes vagues.
La barge gardera son niveau sans
aucune inclinaison. Cela lui permet de se figer durant le passage d'une
tornade ou un tsunami pour limiter les dégâts.
Dans les descriptions et les figures, s'il y avait une erreur de numéro ou de
mot on doit respecter le
sens général de la description et du fonctionnement décrite dans le
paragraphe.
La girouette installée sur la base de béton pointe toujours face au courant
marin ou fluvial. Ceci indique que
le courant arrive face à la pointe de la flèche pour se diriger vers l'arrière
de la barge. Le même
principe s'applique pour la girouette des vagues et du vent.
Le 1 montre le niveau de l'eau. Le niveau de l'eau qui doit se situer entre 16
et 39 mètres
pour une efficacité maximum de production d'électricité.
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Description :
Figure 1 : Vue Isométrique de l'ensemble. Le 1 montre le niveau d'eau idéal
dans l'océan ou les Fleuves et
rivières à grand débit. Le 2 est la barge à trois niveaux qui est retenue au
centre de l'anneau 3 qui est retenue
par des glissières 4 glissant sur les guides 5 de quatre colonnes 6 servant à
son ancrage sur une base de béton 7 au
fond de l'eau. Un dôme 8 surplombe les colonnes pour stabiliser la structure
d'encrage et pour loger une cabane 9 de
protection renfermant le générateur de l'éolienne 10 (le dix représente une
éolienne de un MW) et un tendeur de files
électrique 30. Sur la toiture de la barge des panneaux solaires 11 y seront
installés pour une capacité de cinq MW. Les
girouettes pour le vent 12 sur le toit du dôme et la girouette 13 sur la base
de béton au fond de l'eau pour les courants
marins. Deux turbopompes 14 propulsent l'eau dans les conduites forcées 15 et
les chaines à aubes 16.
Figure 2 : Vue éclatée isométrique de la barge montrant les trois niveaux : Le
niveau un 27 : Le niveau deux 28 : Le
niveau trois 29.
Figure 3 ; Vue du niveau un 27 et ces composantes : La turbopompe 14 propulse
l'eau de mer dans la conduite forcée 15
munie d'un robinet à boisseau sphérique 17 qui contrôle le débit à la turbine
colimaçon 18 qui active le générateur 19
de cinquante mégawatts. Pour atteindre une production maximum de cinquante MW,
le courant marin minimum
requis est de 1,6 mètre/s minimum à 7 mètre s/s maximum. Des grillages 31 de
sécurité aux extrémités avant et arrière
des conduites forcées empêchent l'intrusion de corps étrangers. Les
turbopompes sont rétractable à l'intérieure de la
barge grâce à ces cylindres hydrauliques 32 pour rendre l'entretient des
turbines plus accessible et facile. Une sortie
centrale montée sur roulement à billes 33 pour l'évacuation d'eau du système
de filtration à osmose inverse, Axe
hexagone 34 traversant un engrenage et reliant la turbopompe à la
transmission.
Figure 4 ; Vue du niveau deux 28 et ces composantes : Une salle de
transformateurs 35 pour convertir le courant DC en
AC pour l'acheminer à la station de distribution du réseau le plus proche sur
la berge. Une salle de contrôle 36, une
salle électrique 37, Aire de repos (cafétéria) 38, salles de toilettes 39. Des
escaliers 40 pour accéder à tous les niveaux
et un monte-charge 41 pour faciliter le transfert des équipements lourds s'il
y a nécessité de réparation extérieure.
Des unités de traitement d'eau 21 à osmose inverse produisant de l'eau douce
et propre à la consommation, capacité
de trois milles m3/jour, deux stations en attente pour les besoins de relais
et entretien. Deux transmissions 23 de dix-
huit vitesses contrôlées par ordinateur. L'Axe central 42 est relié par ses
extrémités aux chaînes avec aubes à
bascules 16, recevant l'énergie cinétique du courant pour la transformer en
énergie mécanique. Câble électrique 43 de
sotie par la toiture au dôme.
Figure 5 : Vue coupée du niveau trois 29 et ces composantes : Cheminement de
sortie pour l'électricité 43 par la toiture
centrale 26. Du fait des mouvements constants de rotation des courants et des
marées, l'utilisation d'un disque 44 fixé
à l'intérieure de la barge lui permettant de tourné avec celle-ci et un
l'autre disque 45 est fixé au tube télescopique du
dôme, ces disques sont nécessaire pour le transfert de l'électricité au dôme.
Dans cette vue nous voyons les panneaux
solaires 11.
Figure 6, 7 et 8 : La figure 7 : Affichera une vue plus détaillé du tendeur 48
de files électrique 43. La figure 8 : Affichera
une vue détaillé de la glissière 4 sur les colonnes 6.
Le système d'ancrage 46 et ces composantes : Le système d'ancrage 46 est
nécessaire pour la centrale, car il la guide
dans les courants par la girouette 13 et les vents avec la girouette 12, il la
protégera la centrale dans les pires
intempéries avec le système de freins 53 incorporer dans la glissière 4
freinant sur le guide 5 de la colonne 6.
Éolienne 10 de un MW surmonte chaque colonne 6 et une sur le toit de la cabane
9 de protection du tendeur 48 de
files électrique 43. Des supports 47 de chaque coté supporte l'axe central,
glissières 4 munie de roulement a billes 49,
moteur électrique 50 relié à une transmission 51 munie d'engrenage 52
permettant le déplacement grâce aux
crémaillères 108 posé sur l'anneau 3, une base de béton 7, un dôme 8, un tuyau
54 pour acheminer l'eau potable à un
réseau d'aqueduc le plus proche de la rive, un câble sous marin 55 achemine le
courant électrique sur la rive au réseau
de distribution.
La figure 7 : Vue du tendeur 48 des files électrique 43 muni d'un ressort
intérieur qui maintient une tension pour les
empêcher de s'endommager durant la montée et la descente de marée. Le courant
est acheminé a un réseau de
distribution sur la berge par câble sous marin 55.
La figure 8 : Vue détaillée de la glissière 4 et ces composantes : colonne 6
équipé de glissière 4 avec nacelle 56 à deux
étage qui permet l'accès pour la maintenance des roulements a billes 49 (ces
mêmes roulement supporte l'anneau), du
moteur électrique 50 relié à une transmission 51 qui active un engrenage 52
permettant un mouvement circulaire de
l'anneau et la barge centrale ainsi que des freins 53 incorporer dans la
glissière freinant sur le guide 5.
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La figure 9 : Vue éclatée de la turbopompe 14 et ces composantes : Les
cylindres hydrauliques 32 servent à remonter la
turbopompe 14 à l'intérieure pour l'entretient. Des hélices 60 retenue entre
des plaques de centrage 58 à chaque extrémité des
boitiers 59 de protection et d'espacement servant à créer une chambre de
compression entre les hélices relié par un axe aux
bout hexagone 63. Le long axe hexagone 34 sert à l'activation de la turbopompe
par l'entremise des engrenages conique 61
dans le coude de protection 62 servant de connexion. Toutes les roulements à
billes 49 sont isolées pour nc pas être expo sées
à la corrosion par le sel, l'usure prématurée et l'intrusion de corps
étrangers.
La figure 10 : Vue éclatée du Robinet à boisseau sphérique 17 : L'utilisation
de Robinet à boisseau sphérique sert à
contrôler la vitesse de la turbine colimaçon en réduisant ou augmentant le
débit pour régulariser la vitesse du
générateur si nécessaire. Les composantes : Moteur 64 électrique avec axe
fileté, bride de support 65 moteur,
couvercle 66 muni d'une bride de support, bague ajustable 67 scellant,
boisseau 68 muni d'un axe dentelé.
La figure 11 : Vue éclatée : Assemblage de la turbine colimaçon 18 et du
générateur 19 de (50 MW): L'eau qui pénètre la
turbine colimaçon 18 se comprime dans la turbine Francis 70 pour activer la
rotation du générateur 19 et ressortir par
le coude d'évacuation. Les composantes : Corps du colimaçon 72, coude 71
d'évacuation de l'eau, turbine Francis 70,
couvercle 73 soutenant l'assemblage sous de la barge, adaptateur 74 reliant
générateur à la turbine Francis, Rotor 75,
Stator 76, roulement a billes 77 du générateur, couvercle 78 du générateur.
La figure 12 : Vue de l'axe principal 42 et ces composantes. L'Axe principal
42 est relié par ses extrémités aux chaînes
à aubes (voir figure 4), recevant l'énergie cinétique du courant pour la
transformer en énergie mécanique dans les
transmissions 23 (figure 13) de dix-huit vitesses contrôlées par ordinateur et
transférant cette énergie mécanique par
des engrenages coniques 79 activant la rotation des axes hexagones 34
perpendiculaires reliés aux turbopompes 14.
Des systèmes d'embrayages 80 (figure 14) installés à la réception des
transmissions et entre les transmissions
permettant ainsi de synchronisé leur opération ou de travailler
individuellement. La désactivation de la transmission
sélectionnée ou en défaut, permet un entretient en toute sécurité.
La figure 13 : Vue de la transmission 23 et ces composantes : L'axe principal
42 entraine l'engrenage primaire 86 et
transmet l'énergie à un ensemble d'engrenages multiplicateur 109 de vitesse.
Les cerveaux moteurs 81 (encodeurs
linéaires) contrôlés par ordinateur de chaque côté de la structure qui retient
l'engrenage moteur 82 entre les bras 83 du
changeur 110 à bascule qui permet le déplacement de cette engrenage sur
l'engrenage de transfère 87 pour effectuer la
sélection de vitesse sur l'axe de révolution de sortie 88 aux hélices de
turbopompe. Les cylindres hydrauliques 85
servent à la désactivation des turbopompes et au changement de vitesse.
La transmission et ces paramètres :
Note : Entre les changements d'engrenage nous utilisons le robinet à boisseau
sphérique pour gérer la progression de
la pression sur le colimaçon. Il faut prendre en considération que c'est le
générateur qui contrôle la variation du débit
au robinet pour une production stable. Voir les cases ci-dessous pour
visualiser les variations de 1,6 à 7 mètres /s
Vitesse RPM RPM Générateur Robinet
Mètres/sec Engrenage Colimaçon turbopompe Mégawatts HP ouverture %
de 1,6687 1 141 260 50,00 67 990,33
100,00%
à 1,9479 1 141 304 50,00 67 990,33
=73,38%
de 1,9480 2 141 260 50,00 67 990,33
100,00%
2,2166 2 141 - 296 50,00 67 990,33 I
de 2,2167 3 141 260 50,00 67 990,33
100,00%
à 2,4914 3 141 [ 293 50,00 67 990,33
79,16% ,1
de 2,4915 4 141 260 50,00 67 990,33
100,00%
à 2,7657 4 141 289 50,00 67 990,33
de 2,7658 5 141 260 50,00 67 990,33
100,00%
à 3,0407 5 141 ET.26 50,00
67 990,33 82,74% I
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de 3,0408 6 141 260 50,00 67 990,33
100,00%
. _
à 3,3144 6 141 M 284: I 50,00 67 990,33 I
84;17%- à
,
de 3,3145 7 141 260 50,00 67 990,33
100,00%
à 3,5887 7 141 282 i 50,00 67 990,33
de 3,5888 8 141 260 50,00 67 990,33
100,00%
à 3,8624 8 141 280 50,00 67 990,33 g ,c,r6734%.
de 3,8625 9 141 260 50,00 67 990,33
100,00%
à 4,1377 9 141 279 50,00 67 990,33 :i:,e, .W'
eitteirl
de 4,1378 10 141 260 50,00 67 990,33
100,00%
à 4,4119 10 141 1-273-- 50,00 67 990,33 E 3 7,9, 6
.er oeA
de 4,4120 11 141 260 50,00 67 990,33
100,00%
- _
à 4,6858 11 141gi '277- I 50,00 67 990,33
. . .
de 4,6859 12 141 260 50,00 67 990,33
100,00%
à 4,9613 12 141 2 76 50,00 67 990,33
. .,,,.
de 4,9614 13 141 260 50,00 67 990,33
100,00%
à 5,2322 13 141 H 25 H 50,00 67 990,33 g 39,
'92%0..,4
de 5,2323 14 141 260 50,00 67 990,33
100,00%
à 5,5096 14 141 E 'j74"-- -7 50,00 67 990,33 1 9.0
18%
de 5,5097 15 141 260 50,00 67 990,33
100,00%
à 5,7817 15 141 ! 2 73' - 50,00 67 990 33 1 50-
0/
,
, ,,82 O. 1
de 5,7818 16 141 260 50,00 67 990,33
100,00%
,,,
à 6,0581 16 141 : 273 50,00 67 990,33 i
91,08% a
de 6,0582 17 141 260 50,00 67 990,33
100,00%
à 6,3311 17 141 2'2 50,00 67 990,33
91,57 4'
de 6,3312 18 141 260 50,00 67 990,33
100,00%
à 7,0000 18 141 1 288 : ": 50,00 67 990,33F
318.7 1
, .
La figure 14 : Système d'embrayage 80 entre les chaînes à aubes et les
transmissions, servant aussi à la synchronisation
entre les transmissions pour une meilleure performance. Si l'ordinateur de
bord détecte des failles dans le mécanisme
comme (générateur en surchauffe, force excessive sur un axe, bris de chaîne à
aube etc.), la section défaillante sera
désactiver par ce système qui protège la machine et qui offre de multiples
solution de secourt car il pourra changer
sont mode opérationnel en analysant les possibilités d'utiliser d'autre mode
opérationnels. Grâce au mécanisme du
système d'ancrage et son anneau mû par des moteurs électriques reliés à des
transmissions et à ces systèmes
d'embrayages nous augmentons les possibilités d'une production constante des
générateurs d'électricité en cas de
certain type de panne ou vilain tour de la nature.
Possibilité de désembrayer un axe principale, soit du coté droit ou du coté
gauche de la barge et de connecter les
transmissions entre elle par le système d'embrayage central e pour opérer les
2 transmissions en synchronismes, il y a
suffisamment de puissance avec les chaînes à aubes d'un seul cote de la barge
pour continuer la production
temporairement.
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Possibilité d'opérer chaque transmission individuellement en désactivant le
système d'embrayage central e entre les
transmissions.
Possibilité en cas de baisse radical du courant marin ou de vent et de vagues.
Grâce à motricité de l'anneau nous
avons la possibilité de la faire tourné sur son axe. Pour ce faire : Il suffit
de remonter le coté des chaînes à aubes qui
ne seront point utile et de garder le coté utile dans l'eau, désactiver le
système d'embrayage du coté inutile. Activer
les systèmes d'embrayages au centre des transmissions et du coté des chaînes a
aubes submergé pour généré une
énergie cinétique sur l'arbre principale et activer les turbopompes.
Possibilité de récupérer l'énergie des vagues. La girouette sur le dôme
indique la direction du vent et des vagues. Si le
programme est en mode vagues, l'anneau oriente la barge face aux vagues et ne
tiendra pas compte du courant marin.
Description du système d'embrayage : L'axe primaire 98 reçoit l'énergie, et
entraine dans sa rotation grâce à ses
chemins de clefs un demi-cylindre qui roule sur des billes 92 entre le
poussoir et un adaptateur 93 et qui est relié au
disque d'embrayage 94 avec ces tiges coniques 99. Le poussoir 91 retenu entre
quatre tubes 90 et retenu par des
cylindres hydrauliques 95 qui eux sont retenu par le couvercle 89 qui est fixé
en générale à l'une des structures de la
barge, si les cylindres pousse sur le poussoir il force l'engagement de
l'adaptateur 96 qui est relié à l'axe secondaire
de sorti 97 à tourner avec lui.
Figure 15 : Vue d'une chaîne à aubes 16 modulaire et ces composantes :
quarante-huit ressorts 100 au centre de la
structure pour maintenir une tension sur la chaîne, vingt-huit aubes courbé
101 muni pentures 105 lui permettant une
ouverture en douceur à l'aide de roulettes en delrin 106 s'appuyant contre le
garde de protection 107 au dessus de la
chaine à aubes , six engrenages 102 pour chaîne permettant la rotation de
l'axe principal, deux axes 103 relier par
des chemins de clef, des adaptateurs permettant de relier les modules
ensembles.
