FR3026148A1 - Dispositif et procede de controle des oscillations d'un navire soumis a la houle. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif anti basculement d'un navire adapté à basculer d'un premier bord sur un deuxième bord opposé. Le dispositif comprend un liquide de travail pouvant circuler sur le navire suivant un chemin, en générant un couple de rappel afin de compenser un effet de vagues ou de houle, au moins une turbine (11b) placée sur le chemin de circulation du liquide, et au moins un alternateur (13b) lié fonctionnellement à la turbine. Sont aussi prévus des moyens électrotechniques (41) de pilotage de l'énergie mécanique générée par la turbine ou de l'énergie électrique produite par l'alternateur, de façon à pouvoir favoriser la stabilité du navire, au moins vis-à-vis dudit basculement, par rapport à la production électrique de l'alternateur ou mécanique de la turbine.

Description

DISPOSITIF ET PROCEDE DE CONTROLE DES OSCILLATIONS D'UN NAVIRE SOUMIS A LA HOULE L'invention se rapporte à un dispositif et un procédé de production d'énergie sur une structure a priori flottante, adaptée à subir au moins un mouvement alternatif d'inclinaison d'un premier bord sur un deuxième bord opposé. Dans ce domaine, et sur un navire de surface, il a déjà été proposé des dispositifs anti-basculement d'un navire adapté à basculer d'un premier 10 bord sur un deuxième bord opposé. Dans GB-1 165 605, le dispositif de ce type comprend : - un liquide de travail pouvant circuler sur le navire suivant un chemin, en générant un couple de rappel afin de compenser un effet de vagues ou de houle sur ledit navire, 15 - au moins une turbine placée sur le chemin de circulation du liquide. Dans FR 2 969 718 ou FR 2 876 751, il s'agit davantage de dispositifs houlo-moteurs qui, outre au moins une turbine et le chemin où circule le liquide de travail, comprennent au moins un alternateur lié fonctionnellement à la turbine. 20 Si l'on souhaite pouvoir optimiser la limitation du basculement du navire ou la production d'énergie électrique, il convient toutefois de prendre assez finement en compte le déphasage entre le mouvement de basculement que suit le navire et les oscillations du liquide de travail du dispositif. 25 Or, les solutions proposées à cette fin sont assez complexes à mettre en oeuvre et/ou onéreuses et/ou d'une efficacité insuffisante surtout si l'on souhaite pouvoir aisément passer d'une considération à l'autre. C'est afin de pallier cette situation que l'invention propose que le dispositif comprenne des moyens électrotechniques de pilotage de 30 l'énergie mécanique générée par la turbine ou de l'énergie électrique produite par l'alternateur, de façon à pouvoir favoriser la stabilité du navire, au moins vis-à-vis dudit basculement, par rapport à la production électrique de l'alternateur ou mécanique de la turbine. Autrement dit, il est conseillé: - pendant que le navire bascule sous l'action de vagues ou d'une houle, de faire circuler dans ledit navire un liquide qui va générer un couple de rappel créant un amortissement de l'effet des vagues ou de la houle, - et, pour la production d'électricité, de disposer dans le navire au moins une turbine placée sur le chemin de circulation du liquide et reliée à au moins un alternateur, - avec pour particularité, par rapport à l'énergie potentielle disponible à un moment donné, de piloter ou contrôler électro-techniquement l'énergie mécanique générée par la turbine ou l'énergie électrique tirée de l'alternateur. Ainsi, a priori sans agir sur une limitation du débit, ou de la quantité disponible, de liquide de travail, donc à débit, ou quantité disponible, de liquide sensiblement constant(e), on va pouvoir favoriser la stabilité du navire, comme attendu, ou inversement, pouvoir disposer d'une réponse anti basculement appropriée, avec une quantité d'eau variable dans le temps, à partir par exemple d'un réservoir de liquide consommable.

La solution du générateur oscillant de FR 2 969 718, qui prévoit des chambres pourvues de pistons ou masses en mouvement, adjoint un effet d'inertie à celui déjà provoqué par la masse de liquide en circulation. Ceci est ici considéré comme non souhaitable. Prévoir une masse mobile blocable comme dans FR 2 876 751 25 n'apporte pas une efficacité notablement meilleure, eu égard aux considérations ici exprimées. C'est pourquoi, il est proposé que les moyens électrotechniques de pilotage de l'énergie mécanique générée par la turbine comprennent l'un au moins parmi : 30 - des moyens pour faire varier la vitesse de rotation de la turbine (et/ou celle de l'arbre de liaison entre la turbine et l'alternateur), - des moyens pour faire varier la puissance produite par l'alternateur, ou l'un des paramètres électriques (telle la tension) qui la détermine. Ainsi, on évitera certaines pièces en mouvement (pistons, galets rotatifs... ).

A noter en outre que : - la seconde solution possible, qui est uniquement électronique et consiste à appliquer une charge plus ou moins importante à la génératrice, n'utilise que très peu d'énergie électrique, - tandis que la première, qui consiste à freiner mécaniquement l'arbre de la turbine, consomme notablement plus d'énergie. Il est par ailleurs conseillé que la turbine soit montée tournante suivant un axe vertical, navire au repos, comprenne une roue à aubes et soit disposée de sorte que le liquide de travail l'atteigne essentiellement tangentiellement et en périphérie desdites aubes et en ressorte vers le centre, par dessous. On optimisera ainsi le rendement et l'encombrement, avec création d'un vortex auto-entretenu. Des turbines à réaction sont conseillées. En effet, avec une telle turbine de type Francis, le fluide rentre sous une grande pression et transmet son énergie aux pales ou aubes solidaires du rotor. A cet égard, il est d'ailleurs considéré comme avantageux que chaque paroi prévue pour délimiter extérieurement le bassin latéral correspondant soit enroulée sensiblement en spirale autour de la turbine correspondante. De la même manière, il est conseillé que, sur le chemin du liquide dans le dispositif, on fasse passer ce liquide dans au moins une chambre intermédiaire présentant une direction d'allongement, pour amener ledit liquide alternativement vers un premier et un deuxième bassins latéraux contenant respectivement une première et une seconde turbines et où ledit liquide entrera sensiblement dans l'alignement de la direction d'allongement de la chambre intermédiaire pour atteindre la turbine correspondante essentiellement tangentiellement et en périphérie desdites aubes. Concernant le procédé anti basculement de navire qui permet aussi de produire de l'électricité en liaison avec ledit basculement, le procédé ici imaginé est tel que, pour prendre en considération l'objectif d'efficacité visé: - pendant que le navire basculera sous l'effet de vagues ou d'une houle, on fera circuler dans ledit navire un liquide qui suivra un chemin en générant un couple de rappel, et, - pour la production d'électricité, on disposera dans le navire au moins une turbine placée sur le chemin de circulation du liquide et qui sera liée fonctionnellement à au moins un alternateur, avec comme autres particularités que, par rapport à l'énergie potentielle disponible à un moment donné, on limitera électro-techniquement l'énergie mécanique générée par la turbine ou l'énergie électrique tirée de l'alternateur, pour favoriser ainsi la stabilité du navire par rapport à la production électrique de l'alternateur ou mécanique de la turbine. Et, pour limiter électro-techniquement l'énergie mécanique générée par la turbine ou l'énergie électrique tirée de l'alternateur, on réduira de préférence, par rapport à une valeur de référence : - la vitesse de rotation de la turbine (arbre de liaison entre la turbine et l'alternateur), et/ou - la puissance produite par l'alternateur, et/ou - l'un des paramètres électriques de l'alternateur, telle la puissance produite par l'alternateur, et/ou l'intensité du courant, voire éventuellement la tension, qui la détermine. Quant au liquide de travail, il est recommandé que, sur le chemin de circulation, on le fasse passer dans au moins une chambre intermédiaire présentant une direction d'allongement, afin d'amener ainsi ce liquide alternativement vers un premier et un deuxième bassins latéraux contenant respectivement une première et une seconde turbines et où ledit liquide entrera sensiblement dans l'alignement de la direction d'allongement de la chambre intermédiaire et atteindra la turbine correspondante essentiellement tangentiellement et en périphérie de ses aubes. Est aussi concerné un navire comprenant le dispositif de production d'énergie ci-avant présenté, dans tout ou partie de ses caractéristiques, ou sur lequel est mis en oeuvre le procédé ci-dessus. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue schématique partielle en perspective avec arrachement d'une partie de poupe d'un navire équipé du dispositif de production d'énergie imaginé; la figure 2 est une vue sensiblement de dessous, basculée, d'une des bassins latéraux de la figure 1, avec sa turbine ; les figures 3 (côté) et 4,5 (dessus) schématisent une variante à paroi intermédiaire axiale (figure 4) ou inclinée angulairement (figure 5), étant précisé que le principe de fonctionnement schématisé figure 3 peut s'appliquer à la solution de la figurel , et la figure 6 schématise une solution particulière de communication entre les passages des bassins latéraux et les premier et deuxième conduits.

La figure 1 schématise donc (une zone de la partie arrière d'un navire de surface 1 équipé d'un dispositif 3 de production d'énergie électrique et d'équilibrage du navire. Ce navire, adapté pour avancer ici dans la direction 5, est un exemple de structure flottante adaptée à subir au moins un mouvement oscillant d'un premier bord 7a sur un deuxième bord opposé 7b, typiquement sous l'effet des vagues et/ou de la houle. Une forme autre de structure pourrait convenir. Le navire 1 comprend une coque 9 et un pont 11. Sur cette structure, le dispositif 3 comprend une première et une deuxième turbines 11 a,11 b disposées respectivement vers les premier et deuxième bords. Chaque turbine est couplée à un alternateur 13a,13b propre à fonctionner en génératrice. Figure 2, un arbre 111 assure le couplage. De préférence, les turbines seront montées pour tourner toujours dans un sens et le même sens. Le dispositif 3 comprend également un premier et un deuxième bassins latéraux 15a,15b contenant chacun l'une des première et deuxième turbines et communiquant avec une chambre intermédiaire 17. Ces bassins latéraux sont situés vers deux extrémités de la chambre intermédiaire, respectivement vers les premier et deuxième bords 7a,7b. Ils comprennent chacun une paroi périphérique 19 qui les délimitent extérieurement. La chambre intermédiaire 17 est partiellement remplie d'un liquide 18 à surface libre, qui peut être de l'eau, du carburant tel fuel ou gas-oil ou un liquide plus dense, pour profiter d'un effet d'inertie. La chambre intermédiaire 17 est allongée dans une direction 17a, sensiblement horizontale sur les illustrations, structure au repos, entre les première et deuxième turbines. Dans ce cas, les bassins latéraux sont aussi à surface libre, de préférence. Pour favoriser rendement, praticité de construction et compacité, chaque bassin latéral comprend (voir figures 1,3 notamment): - une partie supérieure 150a,150b dans laquelle est disposée l'une des première et deuxième turbines lia, 11b, - et une partie inférieure 152a,152b qui communique, en 21a,21b, avec la partie supérieure, chacune des parties supérieure et inférieure communiquant, respectivement en 23a,23b et 25a,25b avec la chambre intermédiairel 7, pour les entrées et sorties de liquide. Chacune des première et deuxième turbines 11 a,11 b est disposée dans la partie supérieure 150a,150b (qui lui correspond) de telle sorte qu'elle reçoive le liquide 18 (voir niveau indiqué figure 3 en traits mixtes) sensiblement dans l'alignement de la direction d'allongement 17a de la chambre intermédiaire ; voir figures 1,3; flèche 20). Ainsi, on évitera les coudes et autres changement de direction imposés au flux de liquide entre la chambre intermédiaire et la turbine qui reçoit ce flux, limitant ainsi les pertes de charge, voire les à-coups. En pratique, il est conseillé comme figure 1 que les canaux d'entrée 23a,23b soient respectivement situés sensiblement dans l'alignement, ou prolongement axial, de la direction (axe) d'allongement 17a de la chambre intermédiaire. Avec une telle disposition des turbines et/ou canaux d'entrée, on pourra favoriser, comme cela est illustré, que chaque communication entre la partie supérieure 150a ou 150b du bassin latéral correspondant et la chambre intermédiaire 17 concernée soit située de sorte que le liquide canalisé par la chambre intermédiaire vers l'une des première et deuxième turbines 11a,11b pénètre essentiellement tangentiellement et en périphérie dans ledit bassin latéral (flèche 27 figure 1 pour l'un des bassins) et atteigne ainsi la turbine correspondante. De la sorte, le flux atteindra la turbine sensiblement tangentiellement, dans son sens de rotation.

Les communications 23a,23b et 25a,25b entre les parties supérieure et inférieure des bassins latéraux et la chambre intermédiaire 17, à ses extrémités suivant la direction 17a seront définies de préférence par des ouvertures ou passages (identiquement numérotés) dans chaque paroi 19, au niveau des turbines pour les parties supérieures et sous le niveau de ces turbines (la structure 1 étant supposée alors à l'horizontale), pour les parties inférieures. Comme illustré, on pourra préférer, pour le rendement, que les communications hautes 23a,23b soient décalées latéralement vers l'extérieur et donc situées plus près de la paroi latérale considérée de la chambre intermédiaire 17, telle celle 191a que borde presque l'ouverture ou communication haute 23a sur la figure 4, tandis que les communications basses 25a,25b seraient décalées latéralement vers l'intérieur et donc situées plus près de l'axe 17a, pour se rapprocher latéralement de la position ici axiale/centrée de la communication concernée (21b sur la figure 3) entre les parties supérieure et inférieure en cause, ici 150b et 152b.

Les communications 21a,21b seront chacune définies dans une paroi pleine 28 séparant les parties supérieure et inférieure en cause, respectivement 150a, 150b, 152a,152b. En liaison avec cette alimentation par le haut, de préférence tangentielle, de chaque turbine, couplée à une évacuation par en-dessous, chaque première et deuxième turbines 11a,11b sera favorablement une turbine à aubes présentant un axe vertical, respectivement 110a,110b, structure 1 au repos. En pratique, il est par ailleurs conseillé que les communications 21a,21b définissent chacune un goulot entre les parties supérieure et inférieure de chaque bassin latéral. Certes chaque goulot 21a,21b pourra présenter une section prédéterminée, arrêtée pour une condition de fonctionnement moyenne. On peut toutefois prévoir qu'il comprenne un diaphragme déformable, tel celui 210a du goulot 21a figure 3. Ainsi, chaque goulot pourra être défini par une membrane ou plaque dont on utilisera la déformation élastique ou commandé par un mécanisme pour connaître ou adapter à cet endroit le mouvement du fluide s'écoulant de la turbine concernée. En faisant ainsi varier la section de passage du goulot concerné, on favorisera une régulation de l'alimentation en liquide de la partie supérieure de chaque bassin latéral 15a,15b. Utiliser une poche annulaire gonflable, par un fluide gazeux, et dégonflable, ou pouvant être plus ou moins remplie sous pression d'un fluide est envisageable. Pour là encore limiter les pertes de charge, les premier et deuxième bassins latéraux 15a,15b pourront être cylindriques ou hémicylindriques, ou encore plus favorable enroulé en escargot (figures 1,2), d'axe vertical, structure porteuse 1 au repos. Si la présence des clapets anti-retour 29a,29b à l'endroit des communications entre les parties supérieures des bassins latéraux et la chambre intermédiaire 17 sera de préférence optionnelle, il sera a priori utile d'en disposer (voir 31a,31b) à l'endroit des communications basses 25a,25b entre les parties inférieures des bassins latéraux et la chambre intermédiaire. On aura compris que, de préférence, tout clapet anti-retour amont s'ouvrira dans le sens du flux de liquide principal (quand la structure s'incline dans un sens) et se fermera en sens inverse les clapets aval fonctionnant en opposition du flux principal : ils se fermeront quand la chambre intermédiaire remplira le bassin latéral, pour éviter, ou limiter, le reflux si tout le liquide ne s'est pas écoulé à l'écart de cette zone entre temps. En pratique il s'agira de préférence de volets à basculement libre. Surtout pour réduire les pertes de charge et donc améliorer la vidange, on pourra par ailleurs prévoir que la partie inférieure 152a,152b de chaque bassin latéral comprenne un diffuseur 33 situé sensiblement sous le goulot et qui orientera le liquide vers la communication correspondante, 25a ou 25b, de sortie de liquide depuis cette partie inférieure vers la chambre intermédiaire 17.

Assurer un évasement progressif vers la communication 25a ou 25b, sans rupture brusque de section, afin de limiter significativement la perte d'énergie en faisant diminuer la vitesse de manière très progressive favorisera à nouveau une limitation des pertes de charge. A cet effet, on pourra en particulier donner une forme incurvée, notamment arrondie, au diffuseur 33, avec une concavité dirigée vers la communication 25a ou 25b, et un changement progressif de direction, depuis la verticale vers l'horizontale. Dans ce qui précède la chambre intermédiaire 17 est un caisson fermé (hormis ses communications 23,23b,25a,25b avec les parties supérieure et inférieure 150a,150b,152a,152b des bassins latéraux) non subdivisé intérieurement. En outre, on conseille de n'y placer aucun obstacle transversal à la libre circulation du liquide de travail, à la différence de ce que prévoit la solution « FLUME ». On pourra toutefois considérer comme utile, pour canaliser les flux de liquide dans un sens et en sens inverse, lors des basculements de la structure 1, de prévoir une cloison 35 intermédiaire dressée entre les première et deuxième turbines 11 a,11 b, dans la chambre intermédiaire 17. La cloison 35, séparera alors la chambre intermédiaire en un premier et un deuxième conduits 37a,37b de circulation du liquide entre les turbines ; voir figures 4,5.

Chaque bassin latéral communiquera alors avec les deux conduits 37a,37b: - pour une entrée de liquide dans le bassin latéral considéré, tel 15a, par un premier passage 23a (ou 23b pour l'autre bassin, 15b) à travers la paroi transversale 19 du bassin, dans sa partie supérieure, et - pour la sortie dudit liquide du bassin, par un second passage et 25a ou 25b à travers la même paroi transversale du bassin, dans sa partie inférieure. Longitudinale, la cloison intermédiaire 35 pourra être (comme illustré figure 4) ou ne pas être (figure 5) parallèle à l'axe 17a, ici médian, de la chambre intermédiaire, de façon à ne favoriser les flux ni dans un sens ni dans l'autre, ni les accélérer ou ralentir. Dans certaines circonstances, ceci pourrait toutefois s'avérer utile. Figure 5, la cloison intermédiaire 35, qui se dresse de biais, est orientée de façon à former, dans les deux sens, un goulet vers l'entrée dans les parties supérieures 150a,150b. On a ainsi un convergent depuis les sorties inférieures 25a,25b vers les entrées supérieures 23a,23b. Et pour guider encore davantage les flux de fluide, au fur et à mesure des oscillations de la structure flottante 1, on recommandera même alors que : - le premier passage 23a à travers la paroi du premier bassin latéral 15a communique avec le premier conduit 37a uniquement, tandis que le second passage 25a à travers la paroi de ce même premier bassin latéral communique avec le deuxième conduit 37b, uniquement, et - le premier passage à travers la paroi 23b du deuxième bassin latéral 15b 30 communique avec le deuxième conduit 37b uniquement, tandis que le second passage 25b à travers la paroi de ce même deuxième bassin latéral communique avec le premier conduit 37a, uniquement, comme illustré figure 6. Quelle que soit la solution retenue, avec ou sans cloison séparatrice, on pourra prévoir que la chambre intermédiaire 17 soit allongée dans une direction générale transversale à l'axe longitudinal d'avance, ici la direction 5, de la structure ou du navire considéré. L'encombrement sera plus limité que perpendiculairement et on pourra alors contrôler le roulis et donc les oscillations selon l'axe bâbord / tribord, sans risque pour la conduite du navire si la fréquence de circulation du fluide dans le dispositif précité s'avérait momentanément perturber le tangage. Comme déjà mentionné, tout ou partie des caractéristiques qui précèdent permettront, sur donc une structure flottante 1 subissant au moins un mouvement alternatif d'inclinaison d'un bord sur le bord opposé, de produire de l'énergie électrique, en faisant circuler, dans une chambre intermédiaire 17 (ou une chambre en plusieurs parties telles 37a,37b, voire plusieurs chambres), un liquide, afin de l'amener alternativement vers une première et une seconde turbines 11a,11b situées respectivement de préférence vers l'un et l'autre desdits bords 7a,7b, ces turbines 11a,11b étant donc alimentées par des canaux d'entrée 23a,23b respectivement situés de préférence sensiblement dans l'alignement de (donc sensiblement centrée sur) la direction d'allongement (axe unique ou multiples, parallèles) de la chambre intermédiaire (celle considérée s'il y en a plusieurs). Dans cet espace 17, le liquide pourra circuler en décalage de phase avec le mouvement à contrôler de la structure. Toutefois, par exemple dans le cas du M-SIRE, on pourrait prévoir un mouvement en phase par exemple avec le roulis du navire. Figures 1,2, on voit encore, dans cet exemple, que chaque paroi 19 qui délimite extérieurement le bassin latéral 15a,15b correspondant est 30 enroulée sensiblement en spirale autour de la turbine 11a,11b correspondante. L'entrée tangentielle 23a,23b dans les parties supérieures 150a,150b va donc en se rétrécissant au moins jusqu'à ce qu'on atteigne une partie de paroi 19 en secteur de cylindre de section circulaire. Comme précédemment, le fluide de travail arrive tangentiellement, est ensuite entraîné vers le centre, radialement à l'axe 151a,151b de la turbine concernée et en ressort sensiblement axialement, par en dessous, dans la partie inférieure 152a ou 152b. Sans cloison intermédiaire, ni double chambres (figures 5,6), les deux spirales sont disposées suivant une symétrie axiale (dans l'exemple l'axe longitudinal du navire, figures 1,2,3). Les parties supérieure 150a,150b et inférieure 152a,152b de chaque 10 bassin latéral communiquent entre elles par un goulot 21a,21b sensiblement sous lequel est situé un diffuseur 33b. Ce diffuseur 33b comprend, dans ladite partie inférieure 152a ou 152b, une paroi latérale 330 (figure 2) de guidage du flux dont l'ouverture correspond à la communication correspondante, telle 25b figure 2, de sortie de liquide 15 depuis cette partie inférieure vers la chambre intermédiaire 17. La paroi latérale 330 sera de préférence en U, avec son ouverture comme ci-dessus, comme illustré. Dans le mode de réalisation préféré retenu, l'ouverture de la communication 25a,25b peut être obturée en tout ou partie par un clapet anti-retour 31a,31b, à ouverture/fermeture de préférence 20 libre. Dans la solution des figures 1,2 il n'y a pas de séparation dans la chambre intermédiaire entre les communications avec les parties inférieures 152a ou 152b et celles avec les parties supérieures 150a,150b. A l'entrée des enroulements en spirale, on note juste les rampes de biais 39a,39b qui élèvent l'admission de liquide jusqu'au niveau des parties 25 supérieures 150a,150b. Les clapets anti-retour 31a,31b sont à peu près au niveau de ces rampes. L'effet du dispositif 1 sur le comportement en rotation du navire (parallèlement à l'axe 17a, et donc perpendiculairement à l'axe longitudinal 5 sur la figure 1), sera piloté, de préférence en déphasage, par le 30 prélèvement plus ou moins important d'énergie à travers les turbines 11 a,11 b, via l'(les) alternateur(s) 13a,13b et leur système de régulation, et ce quel que soit le niveau de fluide dans la chambre intermédiaire. Si par exemple la houle fait osciller le navire, le dispositif 1 sera excité avec une réponse déphasée d'environ 1/4 de période, la circulation du fluide 18 étant freinée par un prélèvement de charge (d'énergie) via les turbines 11 a,11 b. L'effet sur l'oscillation du navire variera en fonction de l'importance de la charge prélevée. Pour favoriser le contrôle de l'oscillation du navire, voire son amortissement, on limitera volontairement la production d'énergie par les turbines et/ou alternateur(s), via le pilotage commandé de ces turbines et/ou alternateur(s). Ainsi, on pourra tendre vers une situation où, au moment où la vague atteint son amplitude maximale sur le côté tribord du navire par exemple, le navire sera à plat (amplitude nulle) et le fluide 18 entièrement sur tribord ; côté 7a sur les figures (amplitude maximum négative). Comme schématisé figure 2, le pilotage de l'énergie mécanique générée par la turbine ou de l'énergie électrique produite par l'alternateur sera assuré (au moins principalement) non pas en régulant le débit du liquide de travail et/ou par pilotage des clapets (...29b...31b), mais par des moyens 41 électrotechniques de pilotage permettant de favoriser la stabilité du navire, quant à son basculement, par rapport à la production électrique de l'alternateur ou mécanique de la turbine considérée. Par souci de performance et d'efficacité, il est proposé que ces moyens électrotechniques de pilotage de l'énergie mécanique générée par la turbine comprennent l'un au moins parmi : - des moyens 45 pour faire varier la vitesse de rotation de la turbine, - des moyens 47 pour faire varier la puissance produite par l'alternateur, ou l'un des paramètres électriques (telle la tension) qui la détermine.

Comme schématisé figure 2, les moyens 45 seront favorablement couplés avec l'arbre de liaison entre la turbine et l'alternateur (111 figure 2).

Ces moyens 45/47 de pilotage pourront par exemple inclure des batteries de stockage d'électricité et/ou des moyens de basculement automatique (de l'alternateur sur le réseau électrique général du navire pour créer une augmentation brutale de la demande, si une régulation de l'équilibre du navire est requise (typiquement un décalage de phase dans le dispositif 1 par rapport à la période de rotation imposée au navire par la houle). Ainsi, très rapidement, l'énergie correspondante va être prélevée sur l'énergie cinétique stockée dans les masses tournantes. Ceci va entrainer une diminution de la vitesse de rotation de ces unités, au bénéfice d'une variation possible du débit d'écoulement du fluide de travail. Une mise en rotation plus ou moins libre de l'arbre 111 est aussi possible, par un freinage plus ou moins effectif. Le pilotage, ou contrôle, de la « charge » ou puissance prélevée par la génératrice (turbine) pourra aussi être réalisé par un automate qui pilotera à haute fréquence l'ouverture et la fermeture du circuit électrique de la turbine. Le rapport « Temps de fermeture/Temps écoulé » se nomme rapport cyclique et est très utilisé par les concepteurs de gestion de puissance. Ce rapport est compris entre 0 et 1. Quand il est voisin de 1 : beaucoup de courant passe et donc beaucoup de puissance, ce qui a pour effet de freiner la turbine. On peut passer électroniquement de 0 à 1, par des bascules, l'effet étant quasi immédiat sur la vitesse de rotation de la turbine. Même si agir directement sur l'arbre 111 de la turbine, via une boite de vitesse électronique, ou tout autre moyen électromécanique appartenant aux moyens 45, est donc possible, cette dernière solution est moins complexe que ce qui précède et donc d'une fiabilité supérieure, a priori. Si la turbine, telle 11b, est couplée au générateur électrique, tel 13b, via un multiplicateur de vitesse, on pourra aussi typiquement agir par un circuit électronique sur le jeu d'engrenages, voire le système poulies/courroies définissant ce multiplicateur de vitesse.

Concernant les générateurs 13a,13b, il est possible que ce soient des machines asynchrones, de manière que la vitesse de rotation de leur rotor soit variable, par action sur eux des moyens de pilotage 47. On pourra en particulier piloter la vitesse de rotation en intervenant: - sur le nombre de paire de pôle (moteur à deux vitesses par exemple), - le glissement du moteur (moteur à bague), - la fréquence du réseau électrique général du navire auquel le générateur sera couplé ; voire liaison 49 figure 2.

Pour la première solution, le rotor pourrait être composé de deux nombres différents de paires de pôles. Les différents couplages par paire de pôles permettraient d'obtenir différentes vitesses. Par exemple, un moteur bipolaire a typiquement une vitesse de rotation de 3000 [tr/min], tandis qu'un quadripolaire tourne typiquement à 1500 ou 3000 [tr/min].

Avec des couplages différents sur des moteurs à deux nombres différents de paires de pôles, on obtiendra des vitesses différentes. Pour une régulation de fréquence, on pourra recourir à une solution électronique, par variateur(s) de vitesse. Il sera ainsi, possible par exemple de contrôler la fréquence. En effet, sans perte de puissance, on peut piloter la vitesse de rotation du moteur en faisant varier la fréquence, puisque la vitesse de rotation du champ tournant au niveau du stator change. Par exemple pour conserver le couple moteur, il faudra que la tension du moteur se modifie avec la fréquence dans un rapport constant, en liaison avec la formule suivante : C (U/f) x I Avec, C = couple moteur [N m]. U = tension du réseau [V]. = courant absorbé par le moteur. Quant à l'utilisation de machines synchrones, notamment à aimants permanents, elle permettrait de faire varier la vitesse de rotation en jouant sur la tension, le nombre de paires de pôles jouant sur la fréquence. Alimenter les alternateurs/générateurs 13a,13b par des onduleurs à fréquence variable permettrait aussi de faire fonctionner la machine avec une vitesse réglable dans une large plage. Autre possibilité : utiliser un variateur de vitesse qui est donc un équipement électrotechnique alimentant un moteur électrique de façon à pouvoir faire varier sa vitesse de manière continue, de l'arrêt jusqu'à sa vitesse nominale. La vitesse peut être proportionnelle à une valeur analogique fournie par un potentiomètre, ou par une commande externe : un signal de commande analogique ou numérique, issue d'une unité de contrôle. Typiquement, un variateur de vitesse comprend un redresseur combiné à un onduleur. Le redresseur peut permettre d'obtenir un courant quasi continu. À partir de ce courant continu, l'onduleur peut permettre de créer un système triphasé de tensions alternatives dont on pourra faire varier la valeur efficace et la fréquence. Ainsi, pour favoriser la stabilité du navire et en agissant sur (ou en ayant préréglés) ces moyens 41, on pourra, par rapport à l'énergie potentielle disponible à un moment donné, limiter électro-techniquement l'énergie mécanique générée par la turbine ou l'énergie électrique tirée de l'alternateur. En particulier, il sera donc possible de réduire, par rapport à une valeur de référence : - la vitesse de rotation de la turbine (typiquement celle de l'arbre de liaison tel 111), et/ou - la puissance produite par l'alternateur, et/ou - l'un des paramètres électriques de l'alternateur, telle la puissance produite par l'alternateur, l'intensité de courant, voire la tension qui la détermine.

Claims (12)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif anti-basculement d'un navire adapté à basculer d'un premier bord sur un deuxième bord opposé, le dispositif comprenant : - un liquide de travail pouvant circuler sur le navire suivant un chemin, en générant un couple de rappel afin de compenser un effet de vagues ou de houle sur ledit navire, - au moins une turbine (11a,11b) placée sur le chemin de circulation du liquide, - au moins un alternateur (13a,13b) lié fonctionnellement à la turbine, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens électrotechniques (41) de pilotage de l'énergie mécanique générée par la turbine ou de l'énergie électrique produite par l'alternateur, de façon à pouvoir favoriser la stabilité du navire, au moins vis-à-vis dudit basculement, par rapport à la production électrique de l'alternateur ou mécanique de la turbine.
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les moyens (41) électrotechniques de pilotage de l'énergie mécanique générée par la 20 turbine comprennent des moyens (45) pour faire varier la vitesse de rotation de la turbine.
3. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les moyens (41) électrotechniques de pilotage de l'énergie mécanique générée par la turbine comprennent des moyens (47) pour faire varier la puissance 25 produite par l'alternateur, ou l'un des paramètres électriques, telle la tension, qui la détermine.
4. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la turbine est montée tournante suivant un axe vertical (110a,110b), navire au repos, comprend une roue à aubes et est disposée de sorte que le liquide 30 de travail l'atteigne essentiellement tangentiellement et en périphérie desdites aubes et en ressorte vers le centre, par dessous.
5. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, qui comprend, sur le chemin : - en tant que ladite au moins une turbine, au moins une première et une deuxième turbines (11a,11b) disposées respectivement vers les premier et deuxième bords (7a,7b), - au moins une chambre intermédiaire (17,170a,170b) qui est allongée entre les première et deuxième turbines, - un premier et un deuxième bassins latéraux (15a,15b) contenant chacun l'une des première et deuxième turbines et communiquant avec la (les) chambre(s) intermédiaire(s) pour assurer des entrées et sorties de liquide (18), les bassins latéraux comprenant chacun une paroi (19) qui les délimitent extérieurement et étant situés vers deux extrémités de la chambre intermédiaire.
6. 6. Dispositif selon la revendication 5, où chaque bassin latéral comprend: - une partie supérieure (150a,150b) dans laquelle est disposée l'une des première et deuxième turbines, de manière qu'elle reçoive le liquide sensiblement dans l'alignement de la direction (17,17a1,17b1) d'allongement de la chambre intermédiaire qui l'alimente, - et une partie inférieure (152a,152b) qui communique avec la partie supérieure, chacune des parties supérieure et inférieure communiquant avec la (les) chambre(s) intermédiaire(s) pour les entrées et sorties de liquide.
7. 7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, où la chambre intermédiaire est partiellement remplie d'un liquide (18) à surface libre.
8. 8. Dispositif selon la revendication 5 seule ou en combinaison avec l'une des revendications 6,7, dans lequel chaque paroi (19) qui délimite extérieurement le bassin latéral correspondant est enroulée sensiblement en spirale autour de la turbine correspondante.
9. 9. Procédé anti-basculement d'un navire adapté à basculer d'un premier 30 bord sur un deuxième bord opposé, tout en permettant de produire del'électricité en liaison avec ledit basculement, le procédé comprenant des étapes où: - pendant que le navire (1) bascule sous l'effet de vagues ou d'une houle, on fait circuler dans ledit navire un liquide (18) qui suit un chemin en générant un couple de rappel, et, - pour la production d'électricité, on dispose dans le navire au moins une turbine (11a,11b) placée sur le chemin de circulation du liquide et qui est liée à au moins un alternateur (13a,13b), caractérisé en ce qu'il comprend en outre des étapes où, par rapport à l'énergie potentielle disponible à un moment donné, on contrôle électro- techniquement l'énergie mécanique générée par la turbine ou l'énergie électrique tirée de l'alternateur, pour favoriser la stabilité du navire par rapport à la production électrique de l'alternateur ou mécanique de la turbine.
10. 10. Procédé selon la revendication 9, où on contrôle électro-techniquement ladite énergie en limitant électro-techniquement l'énergie mécanique générée par la turbine ou l'énergie électrique tirée de l'alternateur, voire en faisant fonctionner l'alternateur en moteur.
11. 11. Procédé selon la revendication 9 ou 10, où on contrôle électro- techniquement l'énergie mécanique générée par la turbine (11a,11b) ou l'énergie électrique tirée de l'alternateur (13a,13b) en réduisant, par rapport à une valeur de référence : - la vitesse de rotation de la turbine (arbre de liaison entre la turbine et l'alternateur), et/ou - la puissance produite par l'alternateur, et/ou - l'un des paramètres électriques de l'alternateur, telle la puissance produite par l'alternateur, et/ou la tension qui la détermine.
12. 12. Procédé selon l'une des revendications 9 à 11, où, sur le chemin de circulation, on fait passer le liquide dans au moins une chambre intermédiaire présentant une direction d'allongement (17a,17a1,17b1), pour amener ledit liquide alternativement vers un premier et un deuxièmebassins latéraux (15a,15b) contenant respectivement une première et une seconde turbines et où ledit liquide entre sensiblement dans l'alignement de la direction d'allongement de la chambre intermédiaire et atteint la turbine correspondante essentiellement tangentiellement et en périphérie desdites aubes.