FR2925129A1 - Dispositif pour convertir l'energie des vagues en une energie recuperable - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif (1) pour convertir l'énergie des vagues en énergie récupérable, ledit dispositif comprenant une structure flottante formant coque (2) qui renferme des moyens (3) formant masse, la coque (2) et les moyens (3) formant masse étant aptes à être animés d'un mouvement relatif.Selon l'invention, lesdits moyens (3) formant masse comprennent, en position hors d'eau dudit dispositif, au moins un élément (5) monté rotatif par rapport à la coque (2) et, en position partiellement immergée dudit dispositif, au moins ledit élément (5) monté rotatif par rapport à la coque (2) et un volume de liquide (4) de remplissage au moins partiel de la coque (2), dans au moins une partie duquel ledit élément (5) monté rotatif est au moins partiellement immergé, ledit élément (5) monté rotatif entraînant, au cours de sa rotation, un déplacement d'au moins une partie (4A) du liquide de remplissage.

Description

La présente invention concerne de manière générale les dispositifs pour convertir l'énergie des vagues en énergie électrique.

L'invention concerne plus particulièrement un dispositif pour convertir l'énergie des vagues en énergie récupérable, ledit dispositif comprenant une structure flottante formant coque qui renferme des moyens formant masse, la coque et les moyens formant masse étant aptes à être animés d'un mouvement relatif.

Ces appareils, dits appareils "houlomoteurs", sont particulièrement intéressants, car ils permettent de produire de l'électricité à partir d'une source d'énergie renouvelable (l'énergie potentielle et cinétique des vagues) sans émission de gaz à effet de serre. L'intérêt de l'énergie houlomotrice est encore plus important dans le cadre de la fourniture d'électricité à des sites insulaires isolés.

On connaît de l'état de la technique et notamment du document WO 2006/040341 des dispositifs de conversion tels que décrits ci-dessus. Dans de tels dispositifs de conversion, les moyens formant masse comportent des éléments solides pesants montés rotatifs par rapport à la coque. De tels éléments solides pesants nécessitent un volume de matériau important qui augmente le coût du dispositif de conversion. En outre, ces éléments solides pesants exercent, du fait de leur poids, des efforts importants sur les organes de roulement et sur la structure porteuse desdits éléments. Il est ainsi nécessaire de dimensionner le dispositif de conversion de telle sorte que les organes de roulement et la structure porteuse soient suffisamment robustes pour supporter le poids de ces éléments de masse. Un tel dimensionnement est coûteux en matériau.

En outre, dans de tels dispositifs de conversion, la paroi de la structure flottante formant coque doit être dimensionnée de telle sorte qu'elle supporte les efforts de pression exercés par les vagues. Il en résulte que l'épaisseur de la paroi de la structure flottante est souvent importante, ce qui augmente le coût de fabrication d'un tel dispositif de conversion. 10 La présente invention a pour but de proposer un dispositif de conversion d'énergie dont le coût est réduit, tout en conservant un dispositif de conversion robuste et dont le taux de restitution d'énergie est suffisant. En particulier, l'invention a pour but de réduire le coût en matériau des moyens formant masse.

Un autre but de l'invention est de concevoir un dispositif de conversion d'énergie dans lequel la mise en place des moyens formant masse est facilitée. Un autre but de la présente invention est de réduire les efforts de pression apparents que subit la paroi de la structure flottante.

Un autre but de la présente invention est de réduire les efforts que subissent la 15 structure porteuse des moyens formant masse et les organes, tels que roulements ou paliers lisses assurant la rotation entre la coque et les moyens formant masse.

A cet effet, l'invention concerne un dispositif pour convertir l'énergie des 20 vagues en une énergie récupérable, ledit dispositif comprenant une structure flottante formant coque qui renferme des moyens formant masse, la coque et les moyens formant masse étant aptes à être animés d'un mouvement relatif, caractérisé en ce que lesdits moyens formant masse comprennent, en position hors d'eau dudit dispositif, au moins un élément monté rotatif par rapport à la 25 coque et, en position partiellement immergée dudit dispositif, au moins ledit élément monté rotatif par rapport à la coque et un volume de liquide de remplissage au moins partiel de la coque, dans au moins une partie duquel ledit élément monté rotatif est au moins partiellement immergé, ledit élément monté rotatif entraînant, au cours de sa rotation, un déplacement d'au moins 30 une partie du liquide de remplissage.

L'énergie est récupérée par un système de récupération entraîné par le mouvement relatif entre la coque et l'élément formant masse. Cette énergie récupérée est soit de type électrique, soit de type mécanique. Par exemple, l'énergie récupérée sous forme mécanique peut être utilisée pour actionner un dispositif de dessalement de l'eau de mer ou être convertie en énergie hydraulique.

Grâce au dispositif de conversion selon l'invention, une partie des moyens formant masse est formée par le liquide de remplissage, ce qui permet de réduire le coût en matériau des moyens formant masse tout en conservant un poids suffisant desdits moyens. Une telle conception des moyens formant masse facilite également leur mise en place dans le dispositif puisque, dans le cas où la partie liquide est de l'eau de mer, celle-ci peut n'être introduite qu'une fois le dispositif installé en mer.

L'utilisation du liquide de remplissage permet également de répartir une partie du poids des moyens formant masse sur la paroi intérieure de la coque, ce qui permet de soulager les organes assurant la mobilité entre l'élément monté rotatif et la coque, ainsi que la structure porteuse de l'élément monté rotatif.

De préférence, le liquide de remplissage est contenu dans un compartiment dont au moins une partie des parois est commune avec la paroi de la coque.

Ainsi, le liquide de remplissage génère sur au moins une partie du côté intérieur de la paroi de la coque une pression hydrostatique sensiblement égale et opposée à la pression hydrostatique que subit le côté extérieur de la paroi correspondante de la coque. La résultante des efforts de pression hydrostatique s'exerçant sur ladite paroi de la coque est donc réduite de manière importante. En outre, les efforts hydrodynamiques exercés sur la coque par les vagues, notamment sur la face avant de la coque, sont répartis sur une grande partie de la coque via le liquide de remplissage présent dans ladite coque, le liquide de remplissage étant bien entendu de préférence incompressible. Ces deux effets permettent de limiter le dimensionnement de la coque, c'est-à-dire de réduire l'épaisseur de la coque et des raidisseurs associés et ainsi de limiter la quantité de matériau utilisée.

En outre, l'utilisation d'un élément rotatif permet de s'exempter de moyens de limitation de la course des moyens formant masse en cas de fortes vagues.

Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, ledit ou chaque élément monté rotatif est une roue à aubes comportant, de préférence, au moins six aubes.

Ainsi, lors de la rotation relative entre la coque et la roue à aubes, le liquide de remplissage qui s'étend entre deux aubes est entraîné par les aubes dans un mouvement de rotation sensiblement identique à celui de la roue à aubes. Le coût en matériau des moyens formant masse est ainsi réduit de manière lo importante puisque ledit liquide, par exemple de l'eau de mer, forme une partie de ces moyens. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, les flancs de la roue à aubes sont équipés de flasques de manière à contenir au moins une 15 partie du liquide de remplissage entre les aubes de la roue et à favoriser l'entraînement en rotation par les aubes de ladite partie du liquide de remplissage.

Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, ledit ou chaque 20 élément monté rotatif comporte des moyens de lestage dont le centre de gravité est situé hors de l'axe de rotation de l'élément monté rotatif.

L'utilisation de moyens de lestage associés à l'élément monté rotatif permet aux moyens formant masse de se comporter comme un pendule oscillant, dont 25 on choisira, de préférence, la fréquence de résonance en fonction de l'excitation des vagues afin d'amplifier le mouvement de rotation relatif des moyens formant masse par rapport à la coque et donc la production d'énergie récupérable. 30 Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, ledit ou chaque élément monté rotatif reposant sur une structure porteuse, ledit ou chaque élément monté rotatif comporte au moins un flotteur, de préférence diamétralement opposé aux moyens de lestage lorsque lesdits moyens de lestage sont présents, ledit flotteur compensant au moins une partie de l'effort 35 dû au poids du ou de chaque élément monté rotatif sur ladite structure porteuse.

De préférence, le flotteur est immergé au moins partiellement dans le liquide de remplissage. Ainsi, l'effort résultant du poids de l'élément monté rotatif et des s moyens de lestage sur la structure qui porte ledit élément est réduit, voire annulé. En outre, l'ajout de flotteur permet d'ajuster les caractéristiques physiques du pendule formé par les moyens formant masse, telles que la fréquence de résonance dudit pendule.

io Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, il est prévu un dispositif de récupération de l'énergie issue du déplacement relatif de la coque et des moyens formant masse, le dispositif de récupération étant monté à l'intérieur de la coque.

15 Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le dispositif de récupération de l'énergie est une génératrice électrique comprenant au moins deux organes formant respectivement le stator et le rotor de la génératrice électrique, l'un des deux organes étant monté solidaire en rotation de la coque, l'autre organe étant monté solidaire en rotation dudit ou de chaque élément 20 monté rotatif des moyens formant masse.

Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, du type dans lequel ledit dispositif comporte des moyens de limitation de la rotation d'une partie dudit liquide de remplissage par rapport à la coque, la génératrice électrique est au 25 moins partiellement immergée dans la partie du liquide de remplissage dont la rotation est limitée par rapport à la coque par lesdits moyens de limitation de la rotation.

Selon un autre mode de réalisation particulier de l'invention, du type dans 30 lequel la structure flottante comporte au moins deux compartiments distincts dont l'un, de préférence ballastable, loge lesdits moyens formant masse, la génératrice électrique est montée dans l'autre compartiment, sensiblement sec, de la coque.5 Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, il est prévu, en outre, au moins des moyens de blocage aptes à immobiliser, par rapport à la coque, ledit ou chaque élément monté rotatif des moyens formant masse et des moyens de commande des moyens de blocage pour sélectivement bloquer ou libérer ledit ou chaque élément monté rotatif, de manière à amplifier le mouvement des moyens formant masse par adaptation continuelle de la dynamique du dispositif aux vagues. De préférence, le blocage des moyens formant masse s'effectue lorsque la vitesse relative de l'élément monté rotatif par rapport à la coque est sensiblement nulle.

Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, les moyens formant masse et la coque sont agencés de telle sorte que le dispositif, à l'état partiellement immergé en mer, s'oriente naturellement dans une position selon laquelle l'axe de rotation de l'élément monté rotatif est sensiblement horizontal et perpendiculaire à la direction principale de propagation des vagues.

Selon un mode particulier de l'invention, la coque comporte une partie de forme cylindrique, partiellement ou totalement immergée en position opérationnelle, dont l'axe horizontal est orienté, naturellement ou du fait de la conception de l'amarrage du dispositif de conversion, sensiblement perpendiculairement à la direction de propagation de la houle. Les moyens formant masse sont logés dans cette partie cylindrique et l'axe de rotation de l'élément rotatif des moyens formant masse est parallèle et de préférence confondu avec l'axe dudit cylindre.

Selon un autre un mode particulier de l'invention, ledit dispositif comporte des moyens de limitation de la rotation d'une partie dudit liquide de remplissage par rapport à la coque. Lesdits moyens de limitation de la rotation peuvent être formés par des ailettes solidaires en déplacement de la coque et qui s'étendent, de préférence, radialement par rapport à l'axe de rotation du ou de chaque élément monté rotatif.

Avantageusement, la structure formant coque est compartimentée et délimite, d'une part, un compartiment dit principal, de préférence cylindrique et ballastable, et, d'autre part, au moins un compartiment dit auxiliaire pourvu desdits moyens de limitation de la rotation et rempli au moins partiellement, en position partiellement immergée dudit dispositif, d'une partie du liquide de remplissage, ledit compartiment auxiliaire étant de préférence cylindrique et d'axe confondu avec le compartiment principal lorsque celui-ci est cylindrique.

Préférentiellement, ladite partie cylindrique de la coque est divisée en trois compartiments, un compartiment dit central et deux compartiments dit latéraux, centrés chacun sur l'axe dudit cylindre. Les moyens formant masse sont situés io dans le compartiment central dudit cylindre. Le dispositif de récupération d'énergie associé aux moyens formant masse peut être situé soit dans le compartiment central, soit dans un compartiment latéral. De préférence, les compartiments latéraux sont au moins partiellement remplis ls de liquide, tel que de l'eau de mer, de manière à ce que les efforts, hydrostatiques et hydrodynamiques, exercés sur le côté extérieur de la coque par les vagues soient compensés par les efforts exercés sur le côté intérieur de la coque par le liquide contenu dans lesdits compartiments latéraux. 20 Ainsi, les parois du cylindre qui forment également les parois du compartiment central et des compartiments latéraux, sont soumises à une pression hydrostatique sensiblement identique du côté extérieur et du côté intérieur de chacune desdites parois du cylindre, et à une différence de pression hydrodynamique sensiblement réduite lorsque les compartiments sont remplis 25 avec un liquide sensiblement incompressible. De préférence, les compartiments latéraux sont eux-mêmes sous-compartimentés de manière à ce que la coque soit apte à entraîner en rotation le liquide présent dans lesdits compartiments latéraux. Les compartiments 30 latéraux forment alors les compartiments dits auxiliaires qui sont pourvus des moyens de limitation de la rotation d'une partie du liquide de remplissage par rapport à la coque. Les compartiments latéraux peuvent de plus comprendre un sous-3s compartiment dit de flottabilité, rempli d'air, de manière à ajuster l'état de flottaison du dispositif de conversion. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective du dispositif de conversion d'énergie s conforme à l'invention, en position partiellement immergée ; - la figure 2 est une vue en coupe selon un plan transversal à l'axe de rotation du dispositif de conversion d'énergie conforme à un mode de réalisation particulier de l'invention ; - la figure 3 est une vue en coupe selon un plan transversal à l'axe de rotation io du dispositif de conversion d'énergie conforme à un autre mode de réalisation de l'invention ; - la figure 4 est une vue en coupe axiale du dispositif de conversion d'énergie conforme à l'invention, la génératrice étant disposée dans le même compartiment que les moyens formant masse et immergée dans le liquide de 15 remplissage ; - la figure 5 est une vue en coupe axiale du dispositif de conversion d'énergie conforme à l'invention, la génératrice étant disposée dans un compartiment sec distinct du compartiment logeant la roue à aubes ; - la figure 6 est une vue du dispositif de la figure 5 selon une variante de 20 réalisation, le compartiment logeant la génératrice étant rempli de liquide ; - la figure 7 est une vue en section transversale A-A d'un compartiment, rempli de liquide, du dispositif de la figure 6, ladite figure mettant en évidence les moyens d'immobilisation dudit liquide par rapport à la coque du dispositif.

25 Aux figures 1 et 2, on a représenté un dispositif 1 pour convertir l'énergie des vagues en énergie récupérable, comprenant une structure flottante formant coque 2 qui renferme des moyens 3 formant masse. La coque 2 et les moyens 3 formant masse sont aptes à être animés d'un mouvement relatif sous l'action des vagues sur la coque 2. 30 L'énergie récupérée est soit de type électrique pour alimenter un moteur électrique, soit de type mécanique pour actionner directement un organe mécanique ou actionner, via un circuit hydraulique, un moteur hydraulique. Dans l'exemple illustré aux figures et comme détaillé ci-après, l'énergie récupérée est de type électrique.

Comme illustré aux figures 4 à 6, le dispositif de conversion d'énergie comprend également un dispositif de récupération 8 de l'énergie issue du s déplacement relatif de la coque 2 et des moyens 3 formant masse.

De manière caractéristique à l'invention, lesdits moyens 3 formant masse comprennent, en position hors d'eau dudit dispositif, au moins un élément 5 monté rotatif par rapport à la coque 2 et, en position partiellement immergée 10 dudit dispositif, au moins ledit élément 5 monté rotatif par rapport à la coque 2 et un volume de liquide 4 de remplissage au moins partiel de la coque 2, dans au moins une partie duquel ledit élément 5 monté rotatif est au moins partiellement immergé. Ledit élément 5 monté rotatif entraîne, au cours de sa rotation, un déplacement d'au moins une partie 4A du liquide de remplissage 15 autour de l'axe de rotation Al dudit élément 5 monté rotatif.

Dans l'exemple illustré aux figures, ledit élément 5 monté rotatif est une roue à aubes 5 comportant six aubes. La roue à aubes est montée solidaire d'un arbre 11 qui est monté rotatif par rapport à la coque 2. La roue à aubes 5 forme, en 20 coopération avec le liquide 4A de remplissage, un pendule lorsque le centre de gravité des moyens formant masse est décentré par rapport à l'axe de rotation Al de la roue à aubes 5 ou un volant d'inertie lorsque ledit centre de gravité est centré sur ledit axe de rotation Al de la roue à aubes 5.

25 Dans l'exemple illustré aux figures, ledit élément 5 monté rotatif entraîne, au cours de sa rotation, un déplacement d'une partie 4A du liquide 4 de remplissage. Ledit dispositif 1 comporte également des moyens 18 de limitation de la rotation de l'autre partie 4B dudit liquide 4 de remplissage par rapport à la coque 2. 30 Comme illustré à la figure 7, lesdits moyens 18 de limitation de la rotation de l'autre partie 4B dudit liquide 4 de remplissage par rapport à la coque 2 sont formés par des ailettes 18 solidaires en déplacement de la coque 2. 9 Comme illustré aux figures 2 à 6, chaque aube s'étend radialement jusqu'au voisinage de la paroi intérieure de la coque 2. Une telle conception des aubes force le liquide 4A de remplissage à se mouvoir en même temps que les aubes et inversement. En outre, comme illustré à la figure 4, les flancs de la roue à aubes 5 peuvent être équipés de flasques 19 de manière à contenir au moins une partie 4A du liquide de remplissage entre les aubes de la roue 5 et à favoriser l'entraînement en rotation par les aubes de ladite partie 4A du liquide 4 de remplissage.

Comme illustré aux figures 2 à 7, la coque 2 comporte une partie supérieure 2A remplie partiellement d'air, pour permettre la flottaison du dispositif de conversion, et une partie inférieure 2B qui loge les moyens formant masse 3 et le dispositif de récupération 8 d'énergie. La partie 2A peut être compartimentée pour recevoir des ballasts en eau de mer ou du lest, qui pourront être placés sur la face, dite avant, de la coque, formant proue, notamment pour renforcer cette partie 2A par rapport aux forces hydrostatiques et hydrodynamiques qu'elle subit.

Ladite coque 2 est fermée, mais il est prévu, de préférence, un ou plusieurs orifices pour le remplissage au moins partiel de la coque par ledit liquide 4 de remplissage dans lequel baigne la roue à aubes 5. Chaque orifice de remplissage est bien entendu obturable.

La partie inférieure 2B de la coque est préférentiellement de forme cylindrique.

En position opérationnelle du dispositif en mer, l'axe dudit cylindre est horizontal et orienté, naturellement ou du fait de la conception de l'amarrage du dispositif de conversion, sensiblement perpendiculairement à la direction de propagation de la houle. L'axe Al de l'élément rotatif 5 des moyens formant masse 3 est parallèle et de préférence confondu avec l'axe dudit cylindre.

Dans l'exemple illustré à la figure 5, la partie inférieure 2B cylindrique est divisée en trois compartiments, un compartiment 12 dit central et deux compartiments 13A, 13B dit latéraux, centrés chacun sur l'axe dudit cylindre. Les moyens formant masse sont situés dans le compartiment 12 central dudit 5 cylindre. Le dispositif de récupération 8 d'énergie associé aux moyens formant masse est ici situé dans le compartiment latéral 13A. En variante, comme détaillé ci-après et illustré à la figure 4, le dispositif de récupération 8 d'énergie et les moyens formant masse peuvent être logés dans le même compartiment. De préférence, le liquide 4 de remplissage utilisé est de l'eau de mer. Le dispositif de conversion peut ainsi être transporté aisément, "à sec", puis amené jusqu'à son site d'implantation en mer, avant d'être rempli au moins partiellement d'eau de mer en position partiellement immergée. 10 Selon un mode de réalisation particulier illustré à la figure 3, la roue à aubes 5 comporte également des moyens 6 de lestage dont le centre de gravité est situé hors de l'axe de rotation Al de la roue à aubes 5. L'ajout des moyens 6 de lestage permet de décentrer le centre de gravité des moyens formant masse 15 3 par rapport à l'axe de rotation Al de la roue à aubes 5, de manière à conférer aux moyens formant masse 3 les caractéristiques d'un pendule.

La roue à aubes 5 comporte également au moins un flotteur 7, de préférence diamétralement opposé aux moyens 6 de lestage, de manière à compenser au 20 moins en partie les efforts de poids des moyens 6 de lestage sur ladite roue à aubes 5. Les efforts exercés sur les organes, tels que roulements ou paliers lisses, assurant la rotation relative de la coque 2 et de la roue à aubes 5 sont donc également réduits. De même, les efforts exercés sur la structure porteuse de la roue à aubes 5 sont réduits. 25 De préférence, le flotteur 7 est dimensionné de manière à compenser le poids de la roue à aubes 5 et des moyens de lestage 6.

Dans l'exemple illustré à la figure 3, le flotteur 7 forme un volume qui relie deux 30 aubes entre elles et dont la face orientée vers la paroi intérieure de la coque 2 s'étend sensiblement jusqu'à proximité de ladite paroi intérieure. De manière similaire, les moyens de lestage 6 relient deux aubes entre elles et lesdits moyens de lestage s'étendent également sensiblement jusqu'à proximité de la paroi intérieure de la coque 2. 30 Ainsi, en position de repos, la roue à aubes 5 est munie, en partie basse, de moyens de lestage et, en partie haute, de moyens de flottaison ce qui permet de générer un couple de rappel de la roue à aubes 5 en position de repos. Un tel couple de rappel favorise le déplacement relatif de la coque 2 et de la roue à aubes 5. En effet, l'ensemble comprenant la roue à aubes 5, le liquide 4A de remplissage et les moyens de lestage 6 et de flottaison 7 forme un pendule, dont les mouvements sont amplifiés lorsque la fréquence d'excitation des vagues est proche de la fréquence de résonance de ce pendule.

Les moyens de lestage et de flottaison peuvent aussi prendre la forme de tubes, parallèles à l'axe Al de rotation, remplis respectivement de matériaux denses et de matériau ou fluide léger, tel que de l'air ou de l'azote.

En variante, on peut prévoir que la roue à aubes 5 soit dépourvue de moyens de lestage. Le pendule est dans ce cas formé par le flotteur 7 en coopération avec le liquide 4 et la roue à aubes 5.

Dans l'exemple illustré aux figures 4 à 6, le dispositif de récupération 8 est 20 formé par une génératrice 8 électrique montée à l'intérieur de la coque 2.

La génératrice 8 électrique comprend au moins deux organes 9, 10 formant respectivement le stator 9 et le rotor 10 de la génératrice 8 électrique. L'un des deux organes est monté solidaire en rotation de la coque 2 et l'autre organe est 25 monté solidaire en rotation de la roue à aubes 5.

Bien entendu l'appellation de rotor et de stator dépend du référentiel fixe choisi, puisque le mouvement de rotation de la coque et des moyens formant masse est relatif. Dans la suite de la description, le référentiel fixe choisi est la coque 2. Il en résulte que le rotor de la génératrice est l'organe monté solidaire en rotation de la roue à aubes 5 et que le stator 9 est l'organe monté solidaire en rotation de la coque 2. En variante on pourrait considérer comme référentiel fixe la roue à aubes, l'organe de la génératrice monté solidaire en rotation de la coque 2, serait alors le rotor et l'organe monté solidaire en rotation de la roue à aubes 5 serait le stator.

s On peut prévoir que la génératrice 8 électrique est au moins partiellement immergée, dans le liquide 4 de remplissage. Dans l'exemple illustré à la figure 4, la génératrice 8 électrique est logée dans le même compartiment 12 que la roue à aubes 5. En variante, comme illustré à la figure 6, on peut prévoir d'isoler la génératrice 8 électrique dans un compartiment 13A distinct du 10 compartiment 12 logeant la roue à aubes 5, tout en maintenant ladite génératrice immergée. Dans l'exemple illustré à la figure 6, la partie inférieure 2A de la coque comporte alors au moins trois compartiments 12, 13A et 13B distincts. Le compartiment central 12 loge la roue à aubes qui est immergée au moins partiellement dans le liquide 4 de remplissage. 15 L'immersion au moins partielle de la génératrice électrique permet un refroidissement naturel et économique de ladite génératrice. Cette caractéristique est particulièrement avantageuse dans le cas où le champ magnétique inducteur de la génératrice électrique est généré à l'aide d'aimants, 20 qui, s'ils sont soumis à une température supérieure à une température critique de fonctionnement, risquent d'être démagnétisés. L'immersion au moins partielle de la génératrice électrique permet également de s'affranchir de groupes de ventilation par air forcé et d'accroître ainsi la fiabilité de fonctionnement de la génératrice électrique. En outre, une telle conception 25 permet de limiter l'encombrement dudit dispositif.

La génératrice peut être complètement immergée, y compris son entrefer. Les parties sensibles au stator sont alors préservées des attaques de l'eau de mer, à l'aide, par exemple, d'un bain d'huile. Comme illustré à la figure 4, la rotation 30 entre le rotor 10 et le stator 9 de la génératrice 8, de même que la rotation entre l'arbre 11 et la coque 2, sont assurées par des paliers lisses 14, de préférence rendus insensibles aux attaques de l'eau de mer, qui sont lubrifiés par l'eau de mer formant le liquide de remplissage. Ainsi, il n'est pas nécessaire d'assurer l'étanchéité au niveau des organes de roulement montés sur l'arbre de rotation de l'élément monté rotatif.

On peut prévoir également que la génératrice électrique comporte un système 5 d'évacuation du liquide 4 de remplissage infiltré dans ladite génératrice.

On obtient ainsi un dispositif particulièrement simple et nécessitant très peu de maintenance. Le cylindre pourra également être réalisé en matériau composite peu sensible aux effets de l'eau de mer. Il est également possible de prévoir un 10 système de protection cathodique des éléments du dispositif de conversion contre l'eau de mer et/ou de traiter l'eau de mer formant liquide de remplissage pour réduire son pouvoir corrosif.

Dans l'exemple illustré aux figures, le rotor de la génératrice électrique est en 15 prise directe avec l'arbre de la roue à aubes. Le rotor de la génératrice électrique est ainsi entraîné directement en rotation par rapport au stator, par la rotation des moyens formant masse par rapport à la coque, ce qui permet de s'affranchir d'un circuit de récupération hydraulique.

20 Dans l'exemple illustré aux figures 6 et 7, le compartiment 13B est pourvu des ailettes 18 dont la configuration permet de limiter la rotation du liquide 4B par rapport à la coque 2. Les ailettes 18 s'étendent radialement par rapport à l'axe Al et sur toute la longueur du compartiment 13B cylindrique. Le liquide pris entre deux ailettes 18 est ainsi forcé à se mouvoir en même temps que la 25 coque 2 lorsque celle-ci est entraînée en rotation sous l'action des vagues. L'immobilisation d'une partie 4B du liquide de remplissage par rapport à la coque permet d'augmenter l'inertie en rotation de la coque 2. On peut également prévoir que le compartiment 13A dans lequel loge la génératrice soit pourvu de tels moyens de limitation de la rotation du liquide par rapport à la 30 coque. Les ailettes s'étendent par exemple dans ce cas, radialement, de la paroi intérieure du compartiment jusqu'à la génératrice.

En variante de l'exemple illustré à la figure 6, on peut prévoir, comme illustré à la figure 5 que le compartiment 13A logeant la génératrice 8 électrique soit sensiblement sec et étanche par rapport au compartiment central 12 qui loge la roue à aubes 5. Ledit compartiment 13A étant étanche, il est possible d'utiliser de simples roulements 15, entre le rotor et le stator de la génératrice. On peut prévoir en variante d'utiliser une couronne d'orientation entre le rotor et le stator, ce qui permet de n'utiliser qu'un seul organe de roulement entre le rotor et le stator de la génératrice.

II est prévu de disposer les moyens de blocages de l'élément formant masse dans l'autre compartiment 13B latéral, soit au sec, soit immergés.

Comme illustré à la figure 5, des joints d'étanchéité 17, montés sur l'arbre de rotation de la roue à aubes 5, peuvent être utilisés pour assurer l'étanchéité des compartiments 13A et 13B par rapport au compartiment central 12. Il est alors possible d'utiliser des roulements 16 à la place des paliers lisses pour assurer la rotation entre la roue à aubes et la coque.

Tous les compartiments du dispositif de conversion susceptibles d'être au moins partiellement immergés sont ballastables et déballastables avec un liquide tel de l'eau de mer.

En outre, le dispositif de conversion est équipé d'appendices qui confèrent au dispositif de conversion la flottabilité souhaitée. La coque du dispositif est également conformée pour présenter des surfaces sensibles à l'excitation des vagues de manière à optimiser le mouvement de rotation entre la coque et les moyens formant masse.

Préférentiellement, comme illustré aux figures 4 à 6, la génératrice 8 électrique et la roue à aubes 5 étant décalées axialement le long de l'axe de rotation A1, il est prévu des moyens de récupération 11A du jeu angulaire et/ou radial entre l'axe de la génératrice 8 et l'axe Al de l'élément monté rotatif. En outre, lorsque l'axe de la génératrice 8 et l'axe Al de l'élément monté rotatif sont désaxés, les moyens de récupération 11A servent de moyens d'accouplement pour l'entraînement du rotor 9 de la génératrice par l'élément monté rotatif.

La génératrice électrique peut être constituée, d'une part, d'une pluralité d'enroulements électriques disposés sur une couronne formant stator, solidaire en rotation de la coque, et, d'autre part, d'un rotor, solidaire en rotation de la roue à aubes, générant un champ magnétique d'excitation qui peut être produit s par des aimants permanents ou des enroulements électriques, ou qui peut être induit par une cage.

La génératrice électrique peut également être une génératrice à réluctance magnétique variable formée, d'une part, d'une pluralité d'enroulements 10 électriques disposés sur le stator, solidaire en rotation de la coque, et, d'autre part, d'un assemblage de tôles magnétiques de diamètre variable formant un rotor denté, solidaire en rotation de la roue à aubes, ledit assemblage de tôles magnétiques générant une réluctance magnétique variable en face desdits enroulements. 15 En variante, on peut prévoir que le rotor ou le stator de la génératrice ne soit pas en prise directement avec l'axe de rotation de la roue à aubes. Il est alors prévu un système d'engrenages démultiplicateur de vitesse entre l'axe de rotation de la génératrice et l'axe de rotation de la roue à aubes. 20 Le dispositif de conversion peut comprendre, en outre, au moins des moyens de blocage aptes à immobiliser, par rapport à la coque 2, la roue à aubes 5 et des moyens de commande des moyens de blocage pour sélectivement bloquer ou libérer la roue à aubes 5, de manière à amplifier le mouvement des moyens 25 3 formant masse.

L'amplification du mouvement des moyens 3 formant masse est obtenue par l'immobilisation de la roue à aubes 5 dans des périodes non favorables de son cycle d'oscillation et sa libération lorsque les conditions initiales pour son 30 mouvement ultérieur sont plus favorables et permettent d'amplifier celui-ci. En particulier, les moyens de commande sont aptes à commander les moyens de blocage pour qu'ils bloquent la roue à aubes 5 lorsque celle-ci atteint une vitesse relative sensiblement nulle par rapport à la coque. Des moyens de traitement déterminent un délai optimal de blocage de la roue à aubes 5, en s fonction des valeurs de la fréquence dominante d'excitation des vagues. Les moyens de commande commandent alors les moyens de blocage pour débloquer la roue à aubes 5 lorsque le compteur de temps a atteint le délai optimal. Un tel procédé de blocage et de déblocage est décrit plus en détail dans le document WO 2006/040341 et peut être appliqué ici pour le blocage et le déblocage de la roue à aubes par rapport à la coque.

10 Ainsi, le blocage de la roue à aubes 5 pendant une durée prédéterminée a pour effet de modifier la dynamique globale du dispositif 1 de conversion en l'adaptant continuellement à la forme de l'excitation générée par le mouvement des vagues. Un tel procédé de blocage et de déblocage des moyens formant masse par rapport à la coque permet d'augmenter le taux de récupération 15 d'énergie des vagues incidentes.

L'énergie électrique fournie par la génératrice 8 électrique peut être transmise classiquement vers la terre au moyen d'un câble sous-marin relié au dispositif de conversion. La présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit.

25 En variante, le dispositif de récupération de l'énergie peut être formé par un système hydraulique classique comprenant des pompes hydrauliques couplées à la roue à aubes et alimentant en huile hydraulique sous pression, via un accumulateur hydraulique, un groupe moto-alternateur.

30 En variante, on peut prévoir que les moyens formant masse comprennent une pluralité d'éléments rotatifs, tels que des roues à aubes, qui baignent dans un même volume de liquide ou dans des volumes de liquides distincts, chaque roue à aubes étant alors logée dans un compartiment distinct des autres roues à aubes. 20 L'appareil proposé ne nécessite pas de référence externe fixe, contrairement à certains dispositifs de l'art antérieur qui nécessitent l'installation d'un ancrage tendu ou de superstructures fixées au fond de la mer. L'ancrage du dispositif, s peut ainsi s'apparenter à l'amarrage d'un bateau au mouillage ou d'une structure flottante.

On peut également prévoir que la coque du dispositif présente les mêmes caractéristiques que celles du dispositif de conversion décrit dans le document 10 WO 2006/040341. En particulier, on peut prévoir que la coque soit profilée de telle sorte que, lorsque le dispositif est immergé dans l'eau, il s'oriente naturellement par rapport à la direction principale V de propagation des vagues (voir figures 1 à 3) afin d'obtenir une sollicitation maximale des moyens formant masse. 15

Claims (14)

REVENDICATIONS

1. Dispositif (1) pour convertir l'énergie des vagues en une énergie récupérable, ledit dispositif comprenant une structure flottante formant coque (2) qui renferme des moyens (3) formant masse, la coque (2) et les moyens (3) formant masse étant aptes à être animés d'un mouvement relatif, caractérisé en ce que lesdits moyens (3) formant masse comprennent, en position hors d'eau dudit dispositif, au moins un élément (5) monté rotatif par rapport à la coque (2) et, en position partiellement immergée dudit dispositif, au moins ledit élément (5) monté rotatif par rapport à la coque (2) et un volume de liquide (4) de remplissage au moins partiel de la coque (2), dans au moins une partie duquel ledit élément (5) monté rotatif est au moins partiellement immergé, ledit élément (5) monté rotatif entraînant, au cours de sa rotation, un déplacement d'au moins une partie (4A) du liquide (4) de remplissage.

2. Dispositif (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit ou chaque élément (5) monté rotatif est une roue à aubes (5) comportant, de préférence, au moins six aubes.

3. Dispositif (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que les flancs de la roue à aubes (5) sont équipés de flasques (19) de manière à contenir au moins une partie (4A) du liquide de remplissage entre les aubes de la roue (5) et à favoriser l'entraînement en rotation par les aubes de ladite partie (4A) du liquide (4) de remplissage.

4. Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit ou chaque élément (5) monté rotatif comporte des moyens (6) de lestage dont le centre de gravité est situé hors de l'axe de rotation (Al) de l'élément (5) monté rotatif.

5. Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 4, du type dans lequel ledit ou chaque élément (5) monté rotatif repose sur une structure porteuse, caractérisé en ce que, ledit ou chaque élément (5) monté rotatif comporte au 19 5 30moins un flotteur (7), de préférence diamétralement opposé aux moyens (6) de lestage lorsque lesdits moyens de lestage sont présents, ledit flotteur (7) compensant au moins une partie de l'effort dû au poids du ou de chaque élément (5) monté rotatif sur ladite structure porteuse.

6. Dispositif (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit dispositif (1) comporte des moyens (18) de limitation de la rotation d'une partie (4B) dudit liquide (4) de remplissage par rapport à la coque (2). 10

7. Dispositif (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que lesdits moyens (18) de limitation de la rotation sont formés par des ailettes (18) solidaires en déplacement de la coque (2) et qui s'étendent, de préférence, radialement par rapport à l'axe de rotation du ou de chaque élément (5) monté rotatif. 15

8. Dispositif (1) selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que la structure formant coque est compartimentée et délimite d'une part un compartiment (12) dit principal, de préférence cylindrique et ballastable, et, d'autre part, au moins un compartiment (13A, 13B) dit auxiliaire pourvu desdits 20 moyens (18) de limitation de la rotation et rempli au moins partiellement, en position partiellement immergée dudit dispositif, d'une partie du liquide (4) de remplissage, ledit compartiment (13A, 13B) auxiliaire étant de préférence cylindrique et d'axe confondu avec le compartiment (12) principal lorsque celui-ci est cylindrique. 25

9. Dispositif (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de récupération (8) de l'énergie issue du déplacement relatif de la coque (2) et des moyens (3) formant masse, le dispositif de récupération (8) étant monté à l'intérieur de la coque (2).

10. Dispositif (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif de récupération (8) de l'énergie est une génératrice (8) électrique comprenant au moins deux organes (9, 10) formant respectivement le stator (9) et le rotor (10) de la génératrice (8) électrique, l'un (9) des deux organes étantmonté solidaire en rotation de la coque (2), l'autre organe (10) étant monté solidaire en rotation dudit ou de chaque élément (5) monté rotatif des moyens (3) formant masse. s

11. Dispositif (1) selon la revendication précédente, du type dans lequel ledit dispositif (1) comporte des moyens (18) de limitation de la rotation d'une partie (4B) dudit liquide (4) de remplissage par rapport à la coque (2), caractérisé en ce que la génératrice (8) électrique est au moins partiellement immergée dans la partie (4B) du liquide (4) de remplissage dont la rotation est limitée par 10 rapport à la coque (2) par lesdits moyens (18) de limitation de la rotation.

12. Dispositif (1) selon la revendication 10, du type dans lequel la structure flottante comporte au moins deux compartiments (12, 13A) distincts dont l'un dit principal (12), de préférence ballastable, loge lesdits moyens (3) formant 15 masse, caractérisé en ce que la génératrice (8) électrique est montée dans l'autre compartiment (13A), sensiblement sec, de la coque (2).

13. Dispositif (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, au moins des moyens de blocage aptes à 20 immobiliser, par rapport à la coque (2), ledit ou chaque élément (5) monté rotatif des moyens (3) formant masse et des moyens de commande des moyens de blocage pour sélectivement bloquer ou libérer ledit ou chaque élément (5) monté rotatif, de manière à amplifier le mouvement des moyens (3) formant masse. 25

14. Dispositif (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens formant masse et la coque sont agencés de telle sorte que le dispositif, à l'état partiellement immergé en mer, s'oriente naturellement dans une position selon laquelle l'axe de rotation de l'élément monté rotatif est 30 sensiblement horizontal et perpendiculaire à la direction principale de propagation des vagues.