Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
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Centrale houlomotrice à flotteurs décalés
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 (qui exerce également sur les flotteurs une poussée
horizontale) est converti en énergie hydraulique, cette énergie
hydraulique étant à son tour convertie en énergie électrique au moyen
d'un transformateur : système mécanique, moteur hydraulique associé à
un générateur, ou encore turbine hydroélectrique.
Plus précisément, on connaît de la demande de brevet français
FR 2 992 626 ou de son équivalent international WO 2014/001717 une
centrale houlomotrice comprenant :
¨ une plateforme semi-submersible munie d'au moins un caisson
longitudinal 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 sur le caisson à la proue
de la plateforme,
o des flotteurs agencés pour permettre la transformation de
l'énergie de la houle en énergie mécanique, chaque flotteur
comprenant une proue tournée vers la proue de la plateforme
et une poupe tournée vers la poupe de la plateforme, chaque
flotteur étant monté en rotation par rapport au portique sur un
arbre solidaire de celui-ci, situé du côté de la proue du
flotteur,
o un transformateur.
Une telle centrale présente des dimensions assez imposantes. Sa
longueur est généralement de l'ordre de 100 m, et sa largeur de l'ordre
de 25 m. Grâce à son architecture, et en particulier grâce aux
dimensions de la plateforme, la centrale présente une bonne stabilité
dans la houle, ce qui permet de maximiser l'amplitude des mouvements
des flotteurs et par conséquent d'optimiser la récupération d'énergie.
Dans la centrale houlomotrice décrite dans le document précité, les
flotteurs sont montés par paires entre deux portiques, sur deux arbres
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séparés, les flotteurs des deux paires étant animés de mouvements
oscillatoires de sens opposés (contrarotatifs). Ces mouvements
contrarotatifs permettent de stabiliser la plateforme face à la gîte en
limitant (voire annulant) les effets de couple.
Cependant cette architecture nécessite la réalisation de deux
portiques abritant chacun un local technique. Il en résulte un
alourdissement de la centrale et une maintenance relativement
fastidieuse qui nécessite des interventions dans chaque local
technique. La solution consistant à monter les flotteurs sur un arbre
unique allégerait la structure et simplifierait la maintenance mais
entraînerait une diminution du rendement de la plateforme en raison
des effets de couple générés sur l'arbre. Ces effets de couple induisent
en effet des oscillations de la plateforme elle-même et diminuent
l'amplitude des mouvements des flotteurs.
Un objectif est de proposer une centrale houlomotrice offrant l'un
au moins (et de préférence l'ensemble) des avantages suivants : bon
rendement énergétique, maintenance relativement aisée, bonne stabilité
de la plateforme, en particulier face à la gîte.
A cet effet, il est proposé une centrale houlomotrice, qui
comprend :
¨ une plateforme semi-submersible munie d'au moins un caisson
longitudinal 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 sur le caisson à la proue
de la plateforme,
o au moins un flotteur primaire et au moins un flotteur
secondaire agencés pour permettre la transformation de
l'énergie de la houle en énergie mécanique, chaque flotteur
comprenant une proue tournée vers la proue de la plateforme
et une poupe tournée vers la poupe de la plateforme, les
flotteurs étant montés en rotation par rapport au portique sur
un arbre solidaire de celui-ci, le flotteur secondaire étant
décalé du flotteur primaire vers la proue de la plateforme ;
o un transformateur.
Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues,
seules ou en combinaison :
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¨ le flotteur primaire est monté en rotation par rapport au portique
sur un arbre primaire solidaire de celui-ci, et le flotteur secondaire
est monté en rotation par rapport au portique sur un arbre
secondaire solidaire de celui-ci et décalé longitudinalement par
rapport à l'arbre primaire vers la proue de la plateforme ;
¨ la plateforme comprend au moins deux caissons longitudinaux
délimitant un chenal central dans lequel est disposé au moins un
flotteur primaire, le portique est monté transversalement entre les
caissons, et au moins un flotteur secondaire est monté à l'extérieur
du chenal central ;
¨ la machine houlomotrice comprend au moins deux flotteurs
secondaires disposés de part et d'autre du chenal central ;
¨ la plateforme comprend, à sa proue, un aileron stabilisateur qui
s'étend transversalement en-deçà d'un bord inférieur du caisson ;
¨ la plateforme comprend, à sa poupe, une poutre de flottaison
transversale solidaire du caisson ;
¨ chaque flotteur comprend un fond et des flancs, est monté en
rotation par rapport au portique autour d'une position d'équilibre à
laquelle correspond une ligne de flottaison du flotteur, et le flotteur
est pourvu d'une paire d'ailerons qui font saillie des flancs au
voisinage de sa poupe, chaque aileron ayant un intrados incliné,
par rapport à la ligne de flottaison, vers le bas en direction de sa
poupe.
¨ le transformateur comprend au moins une roue à cliquet ;
¨ le transformateur comprend une roue dentée principale solidaire de
l'arbre, en prise directe d'engrenage avec la roue à cliquet ;
¨ le transformateur comprend une roue dentée secondaire solidaire
de l'arbre, en prise d'engrenage avec une roue à cliquet par
l'intermédiaire d'un pignon inverseur ;
¨ le transformateur comprend au moins un volant d'inertie ;
¨ la machine houlomotrice comprend au moins un flotteur
supplémentaire, monté en rotation par rapport au portique sur
l'arbre, du côté de la poupe du flotteur supplémentaire.
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 :
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¨ la figure 1 est une vue en perspective d'une centrale
hou lomotrice ;
¨ la figure 2 est une vue partielle de dessus de la centrale de la
figure 1 ;
¨ la figure 3 est une vue en coupe de la centrale de la figure 2, selon
le plan de coupe III-Ill ;
¨ la figure 4 est une vue en perspective d'un flotteur équipant la
centrale, selon un premier mode de réalisation ;
¨ la figure 5 est une vue partielle de côté du flotteur de la figure 4 ;
¨ la figure 6 est une vue partielle de face du flotteur des figures 4 et
5;
¨ la figure 7 est une vue en perspective d'un flotteur équipant la
centrale, selon un deuxième mode de réalisation ;
¨ la figure 8 est une vue de côté du flotteur de la figure 7 ;
¨ la figure 9 est une vue partielle de face du flotteur des figures 7 et
8;
¨ la figure 10 est une vue en perspective d'un flotteur équipant la
centrale, selon un troisième mode de réalisation ;
¨ la figure 11 est une vue de côté du flotteur de la figure 10 ;
¨ la figure 12 est une vue partielle de face du flotteur des figures 10
et 11 ;
¨ la figure 13 est une vue schématique partielle montrant un
convertisseur d'énergie équipant la centrale, incluant une roue à
cliquet et une roue dentée en prise directe d'engrenage avec la
roue à cliquet ;
¨ la figure 14 est une vue de détail du convertisseur d'énergie de la
figure 13, selon l'encart XIV ;
¨ la figure 15 est une vue similaire à la figure 13, montrant un
convertisseur d'énergie incluant une roue à cliquet et une roue
dentée en prise indirecte d'engrenage avec la roue à cliquet, par
l'intermédiaire d'un pignon inverseur ;
¨ la figure 16 est une vue similaire à la figure 2, montrant une
centrale selon une variante de réalisation ;
¨ la figure 17 est une vue en coupe de la centrale de la figure 16,
selon le plan de coupe XVII-XVII ;
¨ la figure 18 est une vue similaire aux figures 2 et 16, montrant une
centrale selon une autre variante de réalisation.
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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.
5 La
plateforme 2 semi-submersible est équipée d'au moins un
caisson 4 flottant allongé. Dans l'exemple illustré, la plateforme 2 est
équipée de plusieurs 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 les flèches situées à gauche
sur la figure 2).
Dans l'exemple illustré, les caissons 4 sont au nombre de deux et
présentent une forme parallélépipédique, à section rectangulaire, d'une
hauteur de préférence supérieure à leur largeur. 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 gauche
sur les figures 1, 2 et 3) à une poupe 8 (à droite sur les figures 1, 2 et
3) 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 (ou
gîte) 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
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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. Cet ajustement est de
préférence réalisé de sorte que la ligne de flottaison soit sensiblement
médiane sur les caissons 4 ¨ en d'autres termes pour que le tirant
d'eau et le franc bord des caissons 4 soient sensiblement identiques.
Selon un mode de réalisation illustré sur les figures 1 et 3, chaque
caisson 4 présente, à la poupe 8, une extrémité élargie et/ou surélevée
(comme cela est plus particulièrement visible sur la figure 3). De la
sorte, le volume d'air emprisonné dans les caissons 4 y est supérieur,
et la flottabilité de la plateforme 2 est localement accrue à sa poupe 8.
Comme on le voit sur les figures 1, 2 et 3, la plateforme 2
comprend, à sa poupe 8, une poutre 11 de flottaison solidaire des
caissons 4, et qui s'étend transversalement en les reliant. Outre une
fonction d'accouplement et d'entretoisement des caissons 4, et de
rigidification de la plateforme 2, la poutre 11 remplit une fonction de
flotteur pour maintenir en permanence la poupe 8 au niveau de la mer.
En d'autres termes, comme on le voit biens sur la figure 3, la poupe 8
suit la houle (représentée en trait mixte sur cette figure).
La poutre 11 peut présenter, en section longitudinale (figure 3) une
forme quelconque, mais il est préférable, pour optimiser sa fonction de
flotteur, qu'elle présente une forme circulaire. Ainsi, dans l'exemple
illustré, la poutre 11 est-elle tubulaire, creuse, à section circulaire. Le
positionnement vertical de la poutre 11 est adapté à l'architecture de la
plateforme 2 et en particulier à la forme des caissons 4 ; dans
l'exemple illustré, la poutre 11 s'étend à environ mi-hauteur des
caissons 4.
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 transversalement en deçà des bords 10 inférieurs
des caissons 4, à la proue 7 de la plateforme 2.
L'aileron 12 de proue s'étend sur une partie seulement de la
longueur de la plateforme 2 (typiquement entre 1/5 et 1/10 de cette
longueur).
L'aileron 12 présente une face 13 supérieure ou extrados
sensiblement plane, parallèle à et en regard des bords 10 longitudinaux
inférieurs des caissons 4, et une face inférieure ou intrados 14 par
laquelle la plateforme 2 peut être ancrée sur le fond marin au moyen
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d'une caténaire 15 solidaire de la plateforme 2. L'ancrage de la
caténaire 15 sur l'aileron 12 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 15.
L'aileron 12 présente, en section transversale, une forme en U et
comprend deux côtés 16 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 à une profondeur suffisante pour être à l'abri des
effets de la houle.
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
roulis (ou gîte). Les effets combinés de la fonction d'amortisseur de
l'aileron 12 et de l'ancrage de la plateforme 2 au moyen de la caténaire
15 font que la proue 7 de la plateforme 2 est peu sensible à la houle et
se maintient à une assiette sensiblement constante.
A contrario, la poupe 8 suit la houle grâce à la flottaison des
extrémités de poupe des caissons 4 combinée à celle de la poutre 11.
Ainsi, la houle induit sur la plateforme 2 un mouvement d'oscillation de
la poupe 8, centrée sur un axe sensiblement confondu avec une ligne
transversale médiane à l'aileron 12.
La machine 3 houlomotrice est montée sur la plateforme 2 à sa
proue 7. La machine 3 comprend, en premier lieu, un portique 17 monté
sur les caissons 4 en s'étendant transversalement entre eux à l'aplomb
de l'aileron 12, et qui les accouple du côté de leurs bords 9 supérieurs.
La machine 3 houlomotrice comprend, en deuxième lieu, des
flotteurs 18, 19 mobiles en rotation par rapport à la plateforme 2,
agencés pour permettre la transformation de l'énergie de la houle en
énergie mécanique, à savoir :
¨ au moins un flotteur 18 primaire monté en rotation par rapport au
portique 17 sur un arbre 20 primaire solidaire du portique 17,
¨ au moins un flotteur 19 secondaire monté en rotation par rapport
au portique 17 sur un arbre 21 secondaire, également solidaire du
portique.
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Chaque flotteur 18, 19 comprend une proue 22 tournée vers la
proue 7 de la plateforme 2, et une poupe 23 tournée vers la poupe 8 de
la plateforme 2.
L'arbre 20 primaire est situé du côté de la proue 22 (c'est-à-dire en
amont) du flotteur 18 primaire. De même, l'arbre 21 secondaire est
situé du côté de la proue 22 (c'est-à-dire en amont) du flotteur 19
secondaire. Ainsi les flotteurs 18, 19 sont animés, en fonctionnement,
de mouvements rotatifs oscillants dans le même sens de rotation.
Cependant, comme on le voit bien sur les figures 2 et 3, le flotteur
19 secondaire est décalé longitudinalement par rapport au flotteur 18
primaire, vers la proue 7 de la plateforme 2. On note D1 le décalage,
mesuré longitudinalement, entre les flotteurs 18, 19. Ce décalage D1
peut être mesuré entre les proues 22 des flotteurs 18, 19, entre leurs
poupes 23, ou encore entre leurs centres de gravité respectifs.
Selon un mode particulier de réalisation, illustré notamment sur les
figures 1 à 3, l'arbre 21 secondaire est décalé longitudinalement par
rapport à l'arbre 20 primaire. On note D2 le décalage, mesuré
longitudinalement, entre les arbres 20, 21.
Les décalages D1 et D2 peuvent être identiques, notamment
lorsque les flotteurs 18, 19 sont identiques. Mais les décalages D1 et
D2 peuvent être différents. Selon un mode de réalisation, les décalages
D1 et D2 sont compris entre 5 m et 20 m.
Comme illustré sur les figures, la machine 3 houlomotrice
comprend au moins un flotteur 18 primaire disposé dans le chenal 6, et
au moins un flotteur 19 secondaire monté à l'extérieur du chenal 6.
Comme on le voit bien sur les figures 1 et 2, l'arbre 21 secondaire
s'étend transversalement en saillie de la paroi 5 latérale pour permettre
le montage articulé du flotteur 19 secondaire.
Dans l'exemple illustré, la machine 3 houlomotrice comprend au
moins deux flotteurs 19 secondaires, disposés de part et d'autre du
chenal 6. Chaque flotteur 19 secondaire est ainsi monté articulé sur
une portion en saillie de l'arbre 21 secondaire.
Comme on le voit également, dans l'exemple illustré, la machine 3
houlomotrice comprend deux flotteurs 18 primaires disposés dans le
chenal 6. En variante, le nombre de flotteurs 18 ou 19 pourrait être
supérieur.
Le décalage longitudinal du (des) flotteur(s) 19 secondaire(s) par
rapport au(x) flotteur(s) 18 primaire(s) permet de minimiser la gîte prise
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par la plateforme 2 et donc de la stabiliser. En effet, comme illustré sur
la figure 3, où un flotteur 19 secondaire est représenté en pointillés, par
transparence à travers le caisson 4, les oscillations du (des) flotteur(s)
18 primaire(s) et du de(s) flotteur(s) 19 secondaire(s) ne sont pas
synchrones, chaque crête atteignant d'abord le(s) flotteur(s)
secondaire(s) 19. Un tel asynchronisme permet de répartir l'effet de
couple généré par les flotteurs 18, 19, et donc de diminuer à chaque
instant les efforts de flexion appliqués à la plateforme 2 (et plus
précisément aux caissons 4). Cela permet de minimiser la section utile
des caissons 4 et donc d'alléger la plateforme 2.
Les flotteurs 18 primaires et les flotteurs 19 secondaires peuvent
être similaires ou identiques (comme dans l'exemple illustré), ou
différents.
Chaque flotteur 18, 19 comprend un fond 24 et des flancs 25 qui
s'étendent à la fois verticalement à partir du fond 24, et
longitudinalement depuis la proue 22 jusqu'à la poupe 23.
Chaque flotteur 18 (respectivement 19) est solidaire d'un bras 26
rigide, monté en rotation sur l'arbre 20 primaire (respectivement l'arbre
21 secondaire) et qui s'étend en direction de la poupe 8 à partir de
l'arbre 20, 21.
Chaque flotteur 18, 19 est monté en rotation oscillante sur son
arbre 20, 21 autour d'une position d'équilibre (en l'absence de houle) à
laquelle correspond une ligne 27 de flottaison du flotteur 18, 19 (en trait
mixte sur les figures 5, 8 et 11).
Chaque flotteur 18, 19 est de préférence pourvu d'une paire
d'ailerons 28 qui font saillie des flancs 25 au voisinage de la poupe 23.
Chaque aileron 28 présente un intrados 29 incliné, par rapport à la
ligne 26 de flottaison, vers le bas en direction de la poupe 23 du
flotteur 18, 19. On note A l'angle d'inclinaison entre l'intrados 29 de
l'aileron 28 et la ligne 27 de flottaison. Cet angle A est de préférence
compris entre 10 et 450
.
Les ailerons 28 accroissent la force de portance exercée par la
houle sur le flotteur 18, 19 et de récupérer de l'énergie à partir des
efforts horizontaux exercés sur les flotteurs 18, 19 en cas de houle de
faible ou moyenne amplitude, ce qui améliore le rendement énergétique
de la centrale. En cas de forte houle, les ailerons 28 adopteront sur la
crête une orientation sensiblement horizontale, annulant ainsi la
portance (et donc les efforts générés sur l'arbre 20, 21, au bénéfice de
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la sécurité de la centrale 1. L'inclinaison du flotteur 18, 19 variant au
gré de la houle, on comprend que la portance générée sur les ailerons
28 n'est pas constante. En pratique, plus la houle est forte, moins les
ailerons 28 sont utiles. Au contraire, les ailerons 28 offrent leur action
5 maximale en cas de houle faible à moyenne. .
Plusieurs modes de réalisation sont envisageables pour chaque
flotteur 18, 19.
Selon un premier mode de réalisation, illustré sur les figures 4 à 6,
l'aileron 28 est formé par une plaque 30 inclinée montée à la poupe 23,
10 et qui dépasse transversalement des flancs 25, de part et d'autre.
Comme on le voit bien sur la figure 6, le fond 24 est sensiblement plat
et parallèle à la ligne 27 de flottaison, jusqu'à la plaque 30 qui forme un
déflecteur 31 incliné s'étendant dans le prolongement des ailerons 28.
Selon un deuxième mode de réalisation, illustré sur les figures 7 à
9, le bras 26 s'étend à partir de la proue 22 du flotteur 18, 19 ; le fond
24 est incliné par rapport à la ligne 27 de flottaison, depuis un
voisinage du bras 26 jusqu'à la poupe 8. Comme on le voit sur les
figures 7 à 9, le flotteur 18, 19 comprend deux rebords 32 qui
s'étendent longitudinalement en saillie de part et d'autre du fond 24,
dans le prolongement des flancs 25. Ces rebords 32 servent à canaliser
partiellement l'eau qui s'écoule sous le flotteur 18, 19. Il en résulte une
minimisation des risques de turbulence de l'écoulement au niveau du
fond 24 et des ailerons 28, et donc un meilleur rendement du flotteur
18, 19.
Selon un troisième exemple de réalisation, illustré sur les figures
10 à 12, le flotteur 18, 19 est davantage profilé que dans le deuxième
mode de réalisation. Les ailerons 28 s'étendent dans le prolongement
d'une face 33 supérieure (qui peut être légèrement bombée) du flotteur
18, 19, opposée au fond 24. Comme on le voit sur la figure 11,
l'intrados 29 peut être concave (à concavité tournée vers la proue du
flotteur 18, 19). En outre, le flotteur 18, 19 peut comprendre un
déflecteur 31 qui s'étend à la poupe 23, dans le prolongement de la
face 33 supérieure et de manière inclinée par rapport à la ligne 27 de
flottaison, tandis que le fond 24 est sensiblement plat et parallèle à
celle-ci.
Le portique 17 est de préférence dimensionné de façon
suffisamment généreuse pour former un local technique accueillant et
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abritant les équipements de la centrale 1, notamment pour la
conversion de l'énergie mécanique de la houle en énergie électrique.
La machine 3 comprend à cet effet, en troisième lieu, pour chaque
arbre 20, 21, au moins un transformateur 34 permettant de transformer
les mouvements d'oscillation des flotteurs 18, 19 en mouvement de
rotation continue, ce dernier permettant de produire de l'électricité via
un générateur (non représenté). Ce transformateur 34 comprend, pour
chaque arbre 20, 21, une paire de roues 35 à cliquets montées sur un
arbre 36 moteur parallèle à l'arbre 20, 21.
Selon un mode de réalisation illustré sur les figures, chaque roue
35 comprend une couronne 37 munie d'une denture 38 interne
unidirectionnelle et d'une denture externe (non représentée)
bidirectionnelle. La roue 35 comprend une roue 39 menée solidaire de
l'arbre 36 moteur et sur laquelle est monté en rotation un cliquet 40 en
prise unidirectionnelle avec la denture 38. Le cliquet 40 est sollicité
vers la denture 38 par un ressort 41.
Le transformateur 34 comprend par ailleurs, pour chaque arbre 20,
21, une roue 42 dentée principale solidaire en rotation de l'arbre 20, 21
et en prise directe d'engrenage avec une première roue 35 à cliquet, et
plus précisément avec la denture externe de la couronne 37, comme
illustré sur les figures 13 et 14.
Le transformateur 34 comprend en outre, pour chaque arbre 20, 21,
une roue 43 dentée secondaire solidaire en rotation de l'arbre 20, 21 et
en prise d'engrenage avec la deuxième roue 35 à cliquet (et plus
précisément avec la denture externe de la couronne 37) par
l'intermédiaire d'un pignon 44 inverseur.
De la sorte, lorsque le flotteur 18, 19, via le bras 26, entraîne,
avec l'arbre 20, 21, la roue 42 dentée principale dans un premier sens
de rotation (sens horaire sur les figures, cf. flèche F1, figures 13 et 14),
celle-ci entraîne la couronne 37 de la première roue 35 à cliquet dans
le sens inverse (antihoraire, flèche F2, figure 14). Le cliquet 40, en
prise avec la denture 38 interne, entraîne alors la roue 39 menée (et
donc l'arbre 36 moteur) dans le même sens que la couronne 37
(antihoraire, flèche F3, figure 14).
Dans le même temps, la roue 43 dentée secondaire entraîne, via le
pignon 44 inverseur, la couronne 37 de la deuxième roue 35 à cliquet
dans le sens horaire, la couronne 37 tournant alors librement autour de
l'arbre 36 moteur.
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Inversement, lorsque le flotteur 18, 19, via le bras 26, entraîne,
avec l'arbre 20, 21, la roue 42 dentée principale dans le sens
antihoraire, celle-ci entraîne la couronne 37 de la première roue 35 à
cliquet dans le sens horaire, la couronne 37 tournant alors librement
autour de l'arbre moteur 36.
Dans le même temps, la roue 43 dentée secondaire entraîne (sens
antihoraire sur les figures, cf. flèche F4, figure 15), via le pignon 44
inverseur (sens horaire, flèche F5), la couronne 37 de la deuxième roue
35 à cliquet dans le sens antihoraire (flèche F6). Le cliquet 40, en prise
avec la denture 38 interne, entraîne alors la roue 39 menée (et donc
l'arbre 36 moteur) dans le même sens (antihoraire) que la denture.
Il résulte de l'architecture décrite ci-dessus que, quel que soit le
sens de rotation du bras 26, l'une ou l'autre des roues 42, 43 dentées
entraîne l'arbre 36 moteur via l'une ou l'autre des roues 35 à cliquet.
En d'autres termes, la conversion d'énergie est permanente, que le
mouvement du flotteur 18, 19 soit ascendant ou descendant.
On notera que le transformateur 34 peut inclure un (ou plusieurs)
volant(s) 45 d'inertie monté(s) par exemple sur chaque arbre 20, 21 (ou
sur l'arbre 36 moteur), de sorte à limiter les à-coups et ainsi réguler la
vitesse de rotation de l'arbre 36 moteur (et donc le régime de
fonctionnement de la centrale 1). Il en résulte un lissage de la
production de courant électrique.
Il résulte de l'architecture de la centrale 1 plusieurs avantages.
Premièrement, comme nous l'avons vu, le décalage longitudinal
des flotteurs 19 secondaires par rapport aux flotteurs 18 primaires
permet de limiter la gîte de la plateforme 2 et donc de stabiliser celle-
ci, au bénéfice du rendement énergétique de la centrale 1.
Deuxièmement, l'unicité du portique 17 facilite la maintenance de
la centrale 1, les opérations de maintenance pouvant toutes être
réalisées depuis ce seul local technique.
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 longitudinalement (i.e. dans le sens de la houle).
Diverses variantes de réalisation peuvent être prévues.
Selon une variante de réalisation illustrée sur les figures 16 et 17,
la centrale comprend un (ou plusieurs) flotteur(s) 46 supplémentaires,
disposés en amont du portique 17 et montés sur l'arbre 21 secondaire.
Comme les flotteurs 18 et 19, chaque flotteur 46 présente une proue 22
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et une poupe 23 et est monté sur l'arbre 21 du côté de la poupe 23 par
un ou plusieurs bras 26 (deux dans l'exemple illustré, qui encadrent le
flotteur 46 à la manière de flasques).
Comme on le voit bien sur la figure 17, chaque flotteur 46 présente
en section longitudinale une forme profilée de sorte à offrir un faible
coefficient de traînée et ainsi n'opposer qu'une faible résistance
frontale à la houle. Dans l'exemple illustré, le flotteur 46 présente un
profil elliptique. Le(s) flotteur(s) 46 est (sont) libre(s) en rotation par
rapport au(x) flotteur(s) 19 secondaire(s) et est (sont) accouplés à un
transformateur 34 de la manière décrite ci-dessus.
Ce(s) flotteur(s) 46 améliorent le rendement de la centrale 1 en
contribuant à la production d'énergie électrique. Compte tenu de son
(leur) orientation, opposée à celle des flotteurs 18, 19, les) flotteur(s)
46 oscille en sens opposé à ceux-ci et procure par conséquent un effet
contrarotatif qui tend à stabiliser la plateforme 2.
Selon une autre variante illustrée sur la figure 18, l'arbre primaire
et l'arbre 21 secondaire sont coaxiaux, l'arbre 21 secondaire
s'étendant en saillie à partir d'une paroi 5 latérale. Dans l'exemple
illustré, où la machine 3 plusieurs flotteurs 21 secondaires situés de
20 part et d'autre du chenal 6, l'arbre 21 comprend deux portions coaxiales
qui s'étendent de part et d'autre des caissons 4. Les flotteurs 18
primaires et les flotteurs 19 secondaires ne s'étendent toutefois pas à
la même distance de leur arbre 20, 21, de sorte que le décalage D1
persiste entre eux. En pratique, ce décalage peut être procuré par une
différence de longueur des bras 26. Les oscillations des flotteurs 18
primaires et des flotteurs 19 secondaires n'étant pas synchrones, on
comprend que les flotteurs 18, 19 ne sont pas solidaires en rotation et
entraînent séparément des transformateurs 34 dédiés.
