FR3126238A1 - Wave energy device for converting wave energy into electrical energy. - Google Patents

Abstract

Dispositif conçu pour la conversion de l’énergie des vagues en énergie électrique comprenant une structure autoportante, formée par une armature métallique (1) hors d'eau et des caissons immergés (3), les deux reliés par des montants (2), pouvant accueillir plusieurs flotteurs (4) en limitant leur degré de liberté de mouvement pour en tirer avantage. Le dispositif est constitué de modules élémentaires pour faciliter et accélérer la construction, les interventions et la maintenance. Il permet à la fois d’exploiter le mouvement de la houle (5) verticalement et horizontalement. Les flotteurs coulissent autour de certains montants qui les guident dans leur oscillations strictement verticale. Ces flotteurs, sous l’action de la houle, actionnent des générateurs électriques fixés sur l’armature métallique et abritent des turbines couplées à des générateurs électriques, pour exploiter le flux et reflux de l’eau. Figure pour l’abrégé : Fig.1Device designed for the conversion of wave energy into electrical energy comprising a self-supporting structure, formed by a metal frame (1) out of the water and submerged boxes (3), both connected by uprights (2), which can accommodate several floats (4) by limiting their degree of freedom of movement to take advantage of it. The device is made up of elementary modules to facilitate and speed up construction, interventions and maintenance. It allows both to exploit the movement of the swell (5) vertically and horizontally. The floats slide around certain uprights which guide them in their strictly vertical oscillations. These floats, under the action of the swell, activate electric generators fixed on the metal frame and house turbines coupled to electric generators, to exploit the ebb and flow of water. Figure for abstract: Fig.1

Description

Dispositif houlomoteur pour la conversion de l’énergie de la houle en énergie électrique.Wave energy device for converting wave energy into electrical energy.

La présente innovation trouve des applications de manière avantageuse dans le domaine des énergies marines renouvelables et précisément celui de la houle.The present innovation finds advantageous applications in the field of renewable marine energies and specifically that of the swell.

Ces dernières décennies, la ruée vers les énergies renouvelables s’est accrue, par nécessité de ressources énergétiques durables sans émission de gaz à effet de serre, et qui, suite à la décroissance de leurs prix, sont devenues plus accessibles et parfois compétitives que celles des énergies fossiles come c’est le cas avec le solaire photovoltaïque maintenant.In recent decades, the rush towards renewable energies has increased, due to the need for sustainable energy resources without greenhouse gas emissions, which, following the decrease in their prices, have become more accessible and sometimes competitive than those fossil fuels as is the case with photovoltaic solar power now.

Un domaine où il y a encore beaucoup à faire est celui des convertisseurs de l’énergie de la houle en énergie électrique. Ce marché est relativement jeune et n’est pas encore mature au point de devenir acceptablement rentable et concurrentiel avec les autres. Les techniques exploitées sont nombreuses et peinent à s’affirmer parce que les contraintes sont multiples et énormes et leur nombre et ordre de grandeur changent selon la technique utilisée.One area where there is still a lot to be done is that of converting wave energy into electrical energy. This market is relatively young and has not yet matured to the point of becoming acceptably profitable and competitive with others. The techniques used are numerous and struggle to assert themselves because the constraints are multiple and enormous and their number and order of magnitude change according to the technique used.

Les techniques actuelles pour l’extraction de l’énergie de la houle sont variées : systèmes d’absorption (flotteurs actionnés par la houle : absorbeurs ou bouées), d’atténuation, d’oscillation, de colonne d’eau oscillante, de déferlement, de basculement... On utilisent toujours le mouvement relatif d’un corps, de l’eau ou de l’air, actionné par l’effet de la houle, par rapport à un autre fixé au fond marin ou flottant.The current techniques for the extraction of energy from the swell are varied: systems of absorption (floats actuated by the swell: absorbers or buoys), of attenuation, of oscillation, of oscillating water column, of breaking , tilting... We always use the relative movement of a body, water or air, actuated by the effect of the swell, in relation to another fixed to the seabed or floating.

Dans l’état de l’art actuel certains types de convertisseur d’énergie de la houle exploitent la composante verticale, d’autres celle horizontale, d’autres encore cherchent à combiner les deux.In the current state of the art, some types of wave energy converter exploit the vertical component, others the horizontal component, and still others seek to combine the two.

Parmi les convertisseurs qui cherchent à exploiter la composante horizontale de la houle, on trouve les bouées avec turbinage des flux par l’utilisation de turbines ou de roues actionnées par les courants, comme certaines bouées de signalement en mer.Among the converters that seek to exploit the horizontal component of the swell, we find buoys with turbining of the flows by the use of turbines or wheels driven by the currents, such as certain signaling buoys at sea.

Parmi les convertisseurs qui cherchent à exploiter la composante verticale de la houle, flottants ou fixés aux fond marin, on trouve les bouées à action verticale comme par exemple le danois WAVESTAR.Among the converters that seek to exploit the vertical component of the swell, floating or fixed to the seabed, we find vertical action buoys such as the Danish WAVESTAR.

Parmi les convertisseurs qui cherchent à exploiter les deux composantes de la houle on trouve le français SEAREV ou l’italien PEWEC.Among the converters that seek to exploit the two components of the swell are the French SEAREV or the Italian PEWEC.

Parmi les convertisseurs qui cherchent à exploiter les deux composantes de la houle, et qui utilisent le même type de structure que la demande actuelle, on trouve le dispositif décrit dans la demande de brevet US 2009/0235660 A1 (24/09/2009) sur lequel on va revenir dans la description pour détailler les points de ressemblance et les points de différences significatives.Among the converters which seek to exploit the two components of the swell, and which use the same type of structure as the current application, one finds the device described in the patent application US 2009/0235660 A1 (24/09/2009) on which we will return to in the description to detail the points of similarity and the points of significant difference.

Malgré tous les efforts le secteur n’arrive pas à concurrencer les autres sources d’énergie renouvelables vues les contraintes que ces techniques doivent surmonter et qui sont les suivantes :
1. Les irrégularités de la fréquence et de l’amplitude de la houle, qui posent problème pour avoir un courant stabilisé. Cela amène à l’utilisation de systèmes de freinage pour la mise en phase avec la houle ou l’utilisation de systèmes hydrauliques avec accumulateurs et turbinage desdits circuits hydrauliques qui influent sur le rendement, les investissements initiaux et la maintenance,
2. les grandes quantités d’énergie en cas de mer agitée : cela suppose donc une structure résistante et un système d’ancrage, d’amarrage ou de stabilisation adéquat, ce qui nuit au fond marin et augmente les coûts initiaux pour éviter les dommages,
3. la houle inexploitable en cas de mer très calme ou très agitée, ce qui entraine l’inutilité ou l’arrêt de la production. La mise en position de sécurité du dispositif déclenché à partir d’un certain seuil entraine donc un arrêt de production d’énergie,
4. les coûts de l’installation et la maintenance, étant donné que les structures imposantes et les composants sont totalement ou partialement immergés et parfois fixés au fond marin individuellement,
5. le milieu très agressif, qui diminue la durée de vie du matériel, sans compter le dépôt d’algues,
6. les investissements qui sont souvent très importants et les niveaux de rendement qui peinent parfois à dépasser les 10% de l’énergie disponible, une rentabilité décourageante qui retarde le retour sur investissement,
7. les méthodes de transfert ou de transformation de l’énergie captée en énergie exploitée très coûteuse et/ou compliquée à réaliser : par exemple l’utilisation de circuits hydrauliques hautes pressions avec vérins/pistons et le turbinage du fluide pressurisé pour la production d’énergie électrique. On obtient le rendement du rendement.Despite all efforts, the sector is unable to compete with other renewable energy sources given the constraints that these techniques must overcome, which are as follows:
1. Irregularities in the frequency and amplitude of the swell, which pose a problem for having a stabilized current. This leads to the use of braking systems for phasing with the swell or the use of hydraulic systems with accumulators and turbining of said hydraulic circuits which influence performance, initial investments and maintenance,
2. the large amounts of energy in the event of rough seas: this therefore requires a resistant structure and an adequate anchoring, mooring or stabilization system, which harms the seabed and increases the initial costs to avoid damage ,
3. the unusable swell in the event of very calm or very rough seas, which leads to the uselessness or stoppage of production. Putting the device in the safety position triggered from a certain threshold therefore leads to a stoppage of energy production,
4. the costs of installation and maintenance, since the imposing structures and components are fully or partially submerged and sometimes fixed to the seabed individually,
5. the very aggressive environment, which reduces the life of the equipment, not to mention the deposit of algae,
6. the investments which are often very significant and the levels of performance which sometimes struggle to exceed 10% of the available energy, a discouraging profitability which delays the return on investment,
7. the methods of transferring or transforming the energy captured into exploited energy which is very costly and/or complicated to achieve: for example the use of high-pressure hydraulic circuits with cylinders/pistons and the turbining of the pressurized fluid for the production of 'electric energy. We get the yield of the yield.

Le dispositif de conversion de l’énergie de la houle en énergie électrique, concerné par la présente demande, est conçu pour apporter des solutions aux contraintes et aux problèmes qui font frein et s’opposent au développement de cette filiale énergétique renouvelable issue de la houle : rentabilité des dispositifs, coût initial, coût et temps de la maintenance, arrêts de production que celle-ci occasionne ou dû à l’état de la mer, impact sur l’environnement, optimisation de la surface marine occupée par kilowatt produit dans un champs houlomoteur et optimisation de l’extraction d’énergie par mètre de front de la houle.The device for converting wave energy into electrical energy, concerned by this application, is designed to provide solutions to the constraints and problems that hinder and oppose the development of this renewable energy subsidiary from the wave. : profitability of devices, initial cost, cost and time of maintenance, production stoppages caused by this or due to the state of the sea, impact on the environment, optimization of the marine surface occupied per kilowatt produced in a wave energy fields and optimization of energy extraction per meter of wave front.

Dans un but de rentabilité économique et pour surmonter les difficultés rencontrées qui empêchent le développement du secteur, pour le rendre plus compétitif, ce nouveau dispositif s’appuie sur une conception novatrice et apporte quelques modifications de conception : amélioration et combinaison de techniques différentes dans un seul dispositif, fabrication de ce dispositif à moindre coût d’installation et de maintenance, augmentation du rendement de quelques techniques existantes et résolution d’autres problèmes techniques,With the aim of economic profitability and to overcome the difficulties encountered which prevent the development of the sector, to make it more competitive, this new device is based on an innovative design and brings some design modifications: improvement and combination of different techniques in a single device, manufacture of this device at a lower cost of installation and maintenance, increase in the yield of some existing techniques and resolution of other technical problems,

Ces modifications et améliorations ont pour but d’avoir un système rentable, viable, et de lancer le marché de la filiale des énergie de la houle à l’aide d’un dispositif simple, de faible coût, pas totalement immergé, insensible au marées, non fixé au fond, avec entretien facile, optimisant et sans perte de rendement dans la double transformation de l’énergie, à travers les actions suivantes :
1. utilisation d’une armature, hors d’eau, métallique tubulaire (tube carré ou rond), résistante et rigide, pour rester stable sur la mer, ce qui nous permet d’utiliser le moins de matériel possible par kilowatt produit et de baisser le rapport coût/production. Des montants, reposant sur des caissons immergés qui maintiennent l’ensemble de la structure à flot, sont fixés sur l’armature métallique. Plus la structure est grande et rigide moins elle est sensible aux mouvements verticaux de la houle. Elle accueille des flotteurs,
2. utilisation d’une armature métallique tubulaire qui minimise l’effet des vent et des tempêtes pour soulager le système d’ancrage, vu que les autres forces exercées par la houle sur le dispositif se compensent partiellement. De ce fait l’ancrage devient moins nocif pour le fond marin,
3. utilisation d’une structure modulaire dans son ensemble par l’assemblage de plusieurs modules élémentaires, identiques assemblables, autonomes, remplaçables et interchangeables. La mise hors circuit avant la désolidarisation et le remplacement d’un module mobilise peu de temps et de ressources. Cela permet la réalisation d’économies en temps et des gains de production,
4. disposition des flotteurs pour exploiter, de front, l’énergie de la même vague plusieurs fois afin d’augmenter le rendement et optimiser l’occupation de l’espace marin,
5. utilisation de flotteurs conçus pour l’exploitation tant de la composante verticale que de la composante horizontale des forces de la houle. Les flotteurs actionnent des générateurs par les mouvements verticaux et sont dotés de conduits horizontaux où le flux d’eau est turbiné. Les conduits traversant le flotteur et non exploités pour le turbinage diminuent les contraintes latérales de la houle qu’il subit,
6. utilisation d’un système de freinage progressif pour ralentir les mouvements verticaux des flotteurs, d’un mécanisme de ballast pour diminuer leur quantité d’énergie, d’une protection de fins de course pour protéger la structure contre les chocs et d’un dispositif de blocage de sécurité pour l’intégrité de la structure. Cela évite les arrêts en cas de mer agitée et garantit une production minimale car le turbinage reste en fonction quel que soit l’état de la mer,
7. augmentation du rapport production/coût en combinant l’exploitation des deux composantes de l’énergie de la houle, horizontale et verticale, dans un seul dispositif, alors que les flotteurs ne peuvent osciller que verticalement. Un seul dispositif qui exploite les deux composantes de la houle est économiquement plus rentable que deux dispositifs séparés, un par type de composante. La combinaison de l’exploitation des deux composantes apporte des avantages et bénéficie d’un effet de synergie mutuelle des deux et sur lequel on reviendra après,
8. utilisation d’un système d’ancre adapté, moins couteux en installation et en démantèlement, moins invasif pour le fond marin, qui supportera la force de la houle. Du fait que les flotteurs, avec leurs conduits traversant, opposent moins de résistance latérale à l’eau et du fait de ses grandes dimensions et de sa rigidité, la structure tire avantage de la compensation, même partielle, des forces exercées sur les flotteurs. Cela soulage le système d’ancre et évite son arrachement en cas de mer agitée,
9. utilisation d’une armature métallique hors d’eau, conçue pour faciliter le déplacement des personnes à bord, qui abrite les composants pour y avoir accès plus facilement. Cela rend plus simples et rapides l’installation et la maintenance préventive et curative, tout en évitant les dépôts d’algues. Cette émersion rallonge aussi la durée de vie de certains composants,
10. dimensionnement du dispositif en fonction de la puissance souhaitée, l’ensemble étant composé de modules élémentaires identiques, assemblables, autonomes et interchangeables,
11. adaptation de la hauteur des montants à la hauteur de la houle locale, pour protéger le dispositif en cas de mer agitée et éviter des arrêts fréquents de production,
12. utilisation d’un nombre élevé de flotteurs pour tirer avantage de leur nombre pour la stabilité du dispositif, pour pallier l’irrégularité de la houle et pour la production d’énergie la plus stable et uniforme possible. Le dispositif est doté d’un circuit électrique unique, regroupant l’ensemble des générateurs,
13. augmentation du rendement en optimisant le système de transformation énergétique, avec le moins d’étapes intermédiaires possibles, combiné avec des transformations à rendements élevés, comme par exemple un générateur électrique actionné par un système de transmission mécanique direct en remplacement des vérins/pistons qui actionnent des circuits hydrauliques à hautes pressions avec leurs contraintes et leurs coûts et qui nécessitent le turbinage,
14. Conception du dispositif pour suivre automatiquement le mouvement des marées et éviter ainsi des variations de rendement comme certains dispositifs fixés au fond marin enregistrent,
15. utilisation de grues fixes à bord pour les manipulations sur le champs houlomoteur, pour optimiser les interventions, et même préalablement pendant la phase de construction, avec une prédisposition d’alimentation externe (navire, câble sous-marin…),
16. combinaison avec la production d’énergie éolienne, d’énergie solaire ou avec les deux à la fois.These modifications and enhancements are intended to have a cost effective, viable, and market launch wave energy subsidiary using a simple, low cost, not fully submerged, tidal resistant device. , not fixed to the bottom, with easy maintenance, optimizing and without loss of yield in the double transformation of energy, through the following actions:
1. use of a frame, out of the water, tubular metal (square or round tube), resistant and rigid, to remain stable on the sea, which allows us to use as little material as possible per kilowatt produced and to lower the cost/output ratio. Uprights, resting on submerged caissons which keep the entire structure afloat, are fixed to the metal frame. The larger and more rigid the structure, the less sensitive it is to the vertical movements of the swell. It accommodates floats,
2. use of a tubular metal frame that minimizes the effect of winds and storms to relieve the anchoring system, since the other forces exerted by the swell on the device partially compensate each other. As a result, anchoring becomes less harmful to the seabed,
3. use of a modular structure as a whole by assembling several elementary modules, identical, assemblable, autonomous, replaceable and interchangeable. Switching off before disconnecting and replacing a module takes up little time and resources. This allows time savings and production gains,
4. arrangement of the floats to exploit, head on, the energy of the same wave several times in order to increase the yield and optimize the occupation of the marine space,
5. use of floats designed to exploit both the vertical and horizontal component of wave forces. The floats activate generators by vertical movements and are equipped with horizontal conduits where the flow of water is turbined. The conduits crossing the float and not exploited for the turbines reduce the lateral stresses of the swell which it undergoes,
6. using a progressive braking system to slow down the vertical movements of the floats, a ballast mechanism to decrease their amount of energy, a limit switch protection to protect the structure against shocks and a safety blocking device for the integrity of the structure. This avoids stoppages in the event of rough seas and guarantees minimum production because the turbine remains in operation whatever the state of the sea,
7. increase in the production/cost ratio by combining the exploitation of the two components of wave energy, horizontal and vertical, in a single device, whereas the floats can only oscillate vertically. A single device that exploits the two wave components is economically more profitable than two separate devices, one for each type of component. The combination of the exploitation of the two components brings advantages and benefits from a mutual synergy effect of the two and on which we will come back later,
8. use of a suitable anchor system, less expensive to install and dismantle, less invasive for the seabed, which will withstand the force of the swell. Due to the fact that the floats, with their through conduits, oppose less lateral resistance to the water and due to its large dimensions and its rigidity, the structure takes advantage of the compensation, even partial, of the forces exerted on the floats. This relieves the anchor system and prevents it from being pulled out in rough seas,
9. use of a metal frame out of the water, designed to facilitate the movement of people on board, which houses the components for easier access. This makes installation and preventive and curative maintenance simpler and quicker, while avoiding algae deposits. This emersion also extends the life of certain components,
10. sizing of the device according to the desired power, the assembly being composed of identical elementary modules, which can be assembled, autonomous and interchangeable,
11. adaptation of the height of the uprights to the height of the local swell, to protect the device in the event of rough seas and to avoid frequent production stoppages,
12. use of a large number of floats to take advantage of their number for the stability of the device, to compensate for the irregularity of the swell and for the production of energy as stable and uniform as possible. The device has a single electrical circuit, grouping together all the generators,
13. increase in efficiency by optimizing the energy transformation system, with the fewest possible intermediate steps, combined with high efficiency transformations, such as an electric generator driven by a direct mechanical transmission system replacing cylinders/pistons which operate high-pressure hydraulic circuits with their constraints and costs and which require turbines,
14. Design of the device to automatically follow the movement of the tides and thus avoid variations in performance as certain devices fixed to the seabed record,
15. use of fixed cranes on board for manipulations on the wave energy field, to optimize interventions, and even beforehand during the construction phase, with a predisposition of external power supply (ship, submarine cable, etc.),
16. Combination with wind power generation, solar power generation or both.

Le résultat aboutit à la conception globale suivante :
1. une structure autoportante, formée d’une armature métallique, hors d’eau, reliée à des caissons immergés par des montants,
2. un ensemble de flotteurs, traversés par des conduits horizontaux, coulissant verticalement le long de montants qui limitent leur liberté de mouvement à la stricte verticalité,
3. des générateurs électriques, tournants ou linéaires, fixés sur l’armature métallique, actionnés par un mécanisme de transmission direct grâce aux mouvements verticaux des flotteurs,
4. des turbines, actionnées par les flux et reflux de l’eau, entrainant des générateurs électriques tournants dans les ou certains conduits traversant les flotteurs.The result leads to the following overall design:
1. a self-supporting structure, made up of a metal frame, out of the water, connected to submerged boxes by uprights,
2. a set of floats, crossed by horizontal ducts, sliding vertically along uprights which limit their freedom of movement to strict verticality,
3. electrical generators, rotating or linear, fixed to the metal frame, actuated by a direct transmission mechanism thanks to the vertical movements of the floats,
4. turbines, driven by the ebb and flow of the water, driving electric generators rotating in the or certain conduits crossing the floats.

Par conséquence chaque module élémentaire, sous forme d’un parallélépipède rectangle, capable de fonctionner en parfaite autonomie, est composé de :
1. une partie de l’armature métallique formant le haut,
2. un ou plusieurs caissons jointifs ou non formant le bas,
3. des montants fixes reliant le haut et le bas, dont certains permettent le coulissement des flotteurs et les protègent par des absorbeurs de chocs en fins de course,
4. au moins un flotteur dont les extrémités haute et basse sont coniques ou pyramidales pour maintenir une fluidité dans leurs mouvement de sortie ou de rentrée dans l’eau, chaque flotteur étant doté d’au moins un montant pour son coulissement et d’au moins un conduit traversant horizontalement pourvu ou non d’une turbine qui actionne un générateur pour l’exploitation des mouvements horizontaux de l’eau,
5. un générateur, linéaire ou tournant, fixé sur la partie de l’armature métallique pour l’exploitation des mouvements verticaux de chaque flotteur,
6. un système de freinage progressif par flotteur pour ralentir et diminuer ses mouvements verticaux, et un mécanisme de ballast pour alléger ledit flotteur,
7. les connexions des circuits électriques nécessaires pour le fonctionnement du dispositif.Consequently, each elementary module, in the form of a rectangular parallelepiped, capable of operating in perfect autonomy, is composed of:
1. part of the metal frame forming the top,
2. one or more boxes joined or not forming the bottom,
3. fixed uprights connecting the top and bottom, some of which allow the floats to slide and protect them with shock absorbers at the limit switches,
4. at least one float whose upper and lower ends are conical or pyramidal to maintain fluidity in their movement of exit or re-entry into the water, each float being equipped with at least one upright for its sliding and at least at least one horizontally crossing duct provided or not with a turbine which actuates a generator for the exploitation of the horizontal movements of the water,
5. a generator, linear or rotary, fixed on the part of the metal frame for the exploitation of the vertical movements of each float,
6. a progressive braking system by float to slow down and reduce its vertical movements, and a ballast mechanism to lighten said float,
7. the connections of the electrical circuits necessary for the operation of the device.

Les flotteurs, indépendants les uns des autres, actionnent mécaniquement et directement des générateurs électriques fixés sur l’armature métallique, pour exploiter la composante verticale des mouvements de la houle, tandis qu’ils accueillent des turbines, couplées à des générateurs électriques tournants, actionnées par les mouvements de flux et reflux de l’eau, à travers des conduits horizontaux traversant, pour exploiter la composante horizontale des mouvements de la même houle.The floats, independent of each other, mechanically and directly actuate electric generators fixed to the metal frame, to exploit the vertical component of the movements of the swell, while they accommodate turbines, coupled to rotating electric generators, actuated by the ebb and flow movements of the water, through crossing horizontal conduits, to exploit the horizontal component of the movements of the same swell.

Parmi les convertisseurs qui cherchent à exploiter les deux composantes de la houle, seules ou combinées, et qui ont des similitudes partielles avec le présent dispositif on trouve les exemples suivants :Among the converters which seek to exploit the two components of the swell, alone or combined, and which have partial similarities with the present device, we find the following examples:

Un convertisseur, décrit dans le document concernant la demande de brevet référencée : FR 2267927 A1 (14/11/1975), qui exploite la composante horizontale. Ce dispositif, avec flotteur doté d’un conduit de turbinage horizontal, est ancré au fond marin. Ledit flotteur a donc une certaine liberté de mouvement horizontalement, qui influe négativement sur le rendement même du turbinage, ce qui est diffèrent du présent dispositif où les flotteurs n’ont pas de liberté de mouvement horizontal.A converter, described in the document concerning the referenced patent application: FR 2267927 A1 (14/11/1975), which exploits the horizontal component. This device, with a float equipped with a horizontal turbine pipe, is anchored to the seabed. Said float therefore has a certain freedom of movement horizontally, which negatively influences the very efficiency of the turbine, which is different from the present device where the floats do not have freedom of horizontal movement.

De plus le dispositif décrit dans la demande FR 2267927 A1 (14/11/1975) n’exploite pas les forces verticales des vagues, ce qu’est diffèrent du présent dispositif qui de surcroît le répète plusieurs fois sur la même vague.In addition, the device described in application FR 2267927 A1 (14/11/1975) does not exploit the vertical forces of the waves, which is different from the present device which, moreover, repeats it several times on the same wave.

Un convertisseur, décrit dans le document concernant la demande de brevet référencée US 2012/0261923 A1 (18/10/2012), qui n’exploite que la composante verticale de la houle. Cette structure flottante est dotée de flotteurs qui tiennent compte des mouvements horizontaux de l’eau, pour justement minimiser leurs effets latéraux [0012], [0084], [0085], [0086] et [0087], en les dotant d’une forme bien spécifique Fig.8A, Fig.8B et Fig.8C alors que le présent dispositif cherche à tirer le maximum d’énergie de ces mouvements.A converter, described in the document concerning the patent application referenced US 2012/0261923 A1 (18/10/2012), which only exploits the vertical component of the swell. This floating structure is equipped with floats which take into account the horizontal movements of the water, precisely to minimize their lateral effects [0012], [0084], [0085], [0086] and [0087], by giving them a very specific shape Fig.8A, Fig.8B and Fig.8C while the present device seeks to extract the maximum energy from these movements.

De plus la structure, dans le document US 2012/0261923 A1 est centrée sur un flotteur central principal [0048] et [0050] alors que le présent dispositif n’a pas de caisson principal et utilise un autre mécanisme de ballast.In addition, the structure in document US 2012/0261923 A1 is centered on a main central float [0048] and [0050] whereas the present device has no main box and uses another ballast mechanism.

Un autre convertisseur, décrit dans le document concernant la demande de brevet référencée US 4622473 A (11/11/1986), qui exploite la composante verticale de la houle, avec structure flottante mais qui utilise des pistons qui actionnent un circuit hydraulique et le turbinage pour entraîner les générateurs électriques, c’est-à-dire une double transformation (rendement d’un rendement), ce qu’est diffèrent du présent dispositif où les générateurs sur l’armature métallique sont actionnés mécaniquement et directement par les flotteurs.Another converter, described in the document concerning the patent application referenced US 4622473 A (11/11/1986), which exploits the vertical component of the swell, with a floating structure but which uses pistons which actuate a hydraulic circuit and the turbine to drive the electrical generators, that is to say a double transformation (yield of a yield), which is different from the present device where the generators on the metal frame are actuated mechanically and directly by the floats.

De plus les flotteurs, décrits dans le document US 4622473 A (11/11/1986) n’exploitent pas les mouvements latéraux de l’eau alors que, dans le présent dispositif, des générateurs dans les conduits qui traversent ces flotteurs, sont actionnés par des turbines pour exploiter ces mêmes mouvements latéraux.Moreover, the floats, described in the document US 4622473 A (11/11/1986) do not exploit the lateral movements of the water whereas, in the present device, generators in the conduits which cross these floats, are actuated by turbines to exploit these same lateral movements.

Un autre convertisseur, décrit dans le document concernant la demande de brevet référencée US 2009/0235660 A1 (24/09/2009), qui exploite les deux composantes de la houle et qui utilise le même type de structure que la demande actuelle avec un mode d’extraction de la composante verticale similaire mais avec une différence significative dans le mode d’extraction de la composante horizontale de la houle.Another converter, described in the document concerning the patent application referenced US 2009/0235660 A1 (24/09/2009), which exploits the two components of the swell and which uses the same type of structure as the current application with a mode extraction of the vertical component similar but with a significant difference in the mode of extraction of the horizontal component of the wave.

Pour obtenir de l’énergie supplémentaire des flux horizontaux le document concernant la demande de brevet référencée US 2009/0235660 A1 (24/09/2009) propose deux méthodes différentes de celles adoptées par la présente demande.To obtain additional energy from the horizontal flows, the document concerning the patent application referenced US 2009/0235660 A1 (24/09/2009) proposes two different methods from those adopted by the present application.

La première utilise les fluctuations latérales des montants qui, sous l’effet des forces latérales transférées par les flotteurs, actionnent un système hydraulique pour faire tourner un générateur électrique, ces montants ayant une liberté de mouvement horizontal d’amplitude limitée à 100 mm [0020], [0031], [0032], [0033] et [0034].The first uses the lateral fluctuations of the uprights which, under the effect of the lateral forces transferred by the floats, actuate a hydraulic system to rotate an electric generator, these uprights having a horizontal freedom of movement of amplitude limited to 100 mm [0020 ], [0031], [0032], [0033] and [0034].

La seconde consiste en une roue à aubes, entrainée par l’eau, qui tourne autour d’un montant [0050], [0051] et [0052] et actionne un générateur.The second consists of a paddle wheel, driven by water, which turns around an upright [0050], [0051] and [0052] and drives a generator.

Ces deux solutions abordées dans le document US 2009/0235660 A1 (24/09/2009) pour une production supplémentaire d’énergie par la composante horizontale de la houle sont différentes de celle apportée par le dispositif concerné par la présente demande qui turbine les flux dans les conduits et dont les flotteurs ont des mouvements strictement verticaux.These two solutions discussed in the document US 2009/0235660 A1 (24/09/2009) for additional energy production by the horizontal component of the swell are different from that provided by the device concerned by the present application which turbines the flows in the conduits and whose floats have strictly vertical movements.

Tous les exemples qu’on a vus auparavant sont différents du présent dispositif dans sa spécificité. L'art antérieur en général, et aucun de ces brevets en particulier, ne révèle la présente innovation pour générer de l'énergie électrique à partir de la combinaison des actions de la vague et qui comprend une structure avec principe de fonctionnement similaire.All the examples we have seen before are different from the present device in its specificity. The prior art in general, and none of these patents in particular, discloses the present invention for generating electrical energy from the combination of wave actions and which comprises a structure with similar principle of operation.

Par rapport à l’ensemble de ces convertisseurs et pour l’homme du métier, le présent dispositif, qui combine les deux effets, coulissement du flotteur autour d’un ou plusieurs montants d’une part et turbinage dans des conduits d’écoulement horizontal d’autre part, produit quatre avantages inattendus qui vont au-delà de l’obtention d’énergie supplémentaire.Compared to all of these converters and for those skilled in the art, the present device, which combines the two effects, sliding of the float around one or more uprights on the one hand and turbining in horizontal flow ducts on the other hand, produces four unexpected benefits that go beyond obtaining extra energy.

Le premier consiste en ce que le fait d’avoir des conduits traversant horizontaux diminue les contraintes des forces horizontales que les flotteurs, leur mécanisme de coulissement individuel et la structure elle-même subissent.The first is that having horizontal through-ducts lessens the stresses from the horizontal forces that the floats, their individual sliding mechanism, and the structure itself experience.

Le deuxième découle du premier car ces mêmes forces horizontales exercées sur les flotteurs transmises à la structure se compensent partiellement les unes avec les autres, la résultante de ces forces est aussi diminuée, ce qui soulage encore plus le système d’ancrage.The second stems from the first because these same horizontal forces exerted on the floats transmitted to the structure partially compensate for each other, the resultant of these forces is also reduced, which further relieves the anchoring system.

Le troisième découle aussi du premier car la diminution des contraintes des forces latérales est avantageuse pour le système de coulissement qui devient plus performant et moins sujet à la fatigue mécanique.The third also stems from the first because the reduction in the constraints of the lateral forces is advantageous for the sliding system which becomes more efficient and less subject to mechanical fatigue.

Enfin, le quatrième est un effet de synergie mutuelle, car le système de coulissement profite des conduits horizontaux pendant que le turbinage profite du mouvement strictement vertical des flotteurs.Finally, the fourth is a mutual synergy effect, because the sliding system takes advantage of the horizontal ducts while the turbine takes advantage of the strictly vertical movement of the floats.

Ainsi, moins le flotteur est libre dans ses mouvements latéraux plus les flux qui traversent ses conduits d’écoulement sont exploitées et, plus il y a de conduits latéraux traversant les flotteurs plus le coulissement est performant et moins il est sujet à la fatigue mécanique.Thus, the less the float is free in its lateral movements, the more the flows which cross its flow ducts are exploited and, the more lateral ducts there are crossing the floats, the more the sliding is efficient and the less it is subject to mechanical fatigue.

Pour l’homme du métier, la combinaison des deux effets, coulissement du flotteur autour d’un ou plusieurs montants d’une part et le turbinage dans les conduits d’écoulement horizontal de l’autre part, ne s’arrête donc pas à l’obtention de l’énergie supplémentaire comme solution de développement ordinaire. Elle apporte des avantages inattendus par la diminution des contraintes horizontales sur les flotteurs, sur leur mécanisme de coulissement et sur la structure et par le soulagement du système d’ancrage. De plus elle apporte un effet de synergie mutuelle entre ces deux effets parce que l’un tire avantage de l’autre.For the person skilled in the art, the combination of the two effects, sliding of the float around one or more uprights on the one hand and turbine operation in the horizontal flow ducts on the other hand, therefore does not stop at obtaining extra energy as ordinary developing solution. It brings unexpected advantages by reducing the horizontal stresses on the floats, on their sliding mechanism and on the structure and by relieving the anchoring system. In addition, it brings a mutual synergy effect between these two effects because one takes advantage of the other.

En référence aux dessins en annexes, donnés à titre d’exemples non limitatifs, le dispositif est décrit par les numéros de référence suivants :With reference to the drawings in the appendices, given by way of non-limiting examples, the device is described by the following reference numbers:

Une armature métallique (1), soutenue par des montants verticaux (2), repose sur un ensemble de caissons (3) immergés qui maintiennent la totalité du système à flot, ce qui permet à l’ensemble de cette structure autoportante de suivre les mouvements de la marée et de rester bien positionnée par rapport à la houle (5).A metal frame (1), supported by vertical uprights (2), rests on a set of submerged caissons (3) which keep the entire system afloat, which allows the whole of this self-supporting structure to follow the movements of the tide and to remain well positioned in relation to the swell (5).

Lesdits montants (2) sont fixes, adaptés à la hauteur maximale de la houle (5) locale.Said amounts (2) are fixed, adapted to the maximum height of the local swell (5).

Certains montants (2) sont dotés d’un système de coulissement dont les différents seuils déclenchent un système de ralentissement (non représenté sur le dessin) progressif des flotteurs (4) et un mécanisme de ballast (non représenté sur le dessin). Uniquement en cas de danger le dispositif se bloque et se met en position de sécurité.Some uprights (2) are equipped with a sliding system whose different thresholds trigger a progressive slowing system (not shown in the drawing) of the floats (4) and a ballast mechanism (not shown in the drawing). Only in case of danger the device locks and goes into safety position.

Ces derniers montants (2) font coulisser verticalement les flotteurs (4), limitent leur degré de liberté de mouvement à la stricte verticalité et évitent leur basculement qui entrainerait des pertes d’énergie et des dommages dus aux chocs. Les flotteurs sont guidés dans leurs mouvements le long des montants par un mécanisme (non représenté sur le dessin) doté, selon les besoins en combinaisons ou seuls, d’engrenages, de roulements, de pignons, de crémaillère, d’un système anti friction comme la répulsion magnétique, de segments ou de matériaux spécifiques pour faciliter le coulissement ou le glissement.These last uprights (2) cause the floats (4) to slide vertically, limit their degree of freedom of movement to strict verticality and prevent them from tipping, which would cause energy loss and damage due to impact. The floats are guided in their movements along the uprights by a mechanism (not shown in the drawing) equipped, depending on the needs in combination or alone, with gears, bearings, pinions, rack, anti-friction system such as magnetic repulsion, segments or specific materials to facilitate sliding or sliding.

Les flotteurs (4), conçus pour coulisser le long d’un ou de plusieurs montants (2) dotés de protections (non représentées sur le dessin) de fin de course pour les protéger en cas de houle extrême, ont un degré de liberté de mouvement limité aux seules oscillations verticales. Ils actionnent des générateurs électriques (non représentés sur le dessin) fixés sur l’armature métallique (1) pour transformer la composante verticale de l’énergie de la houle (5).The floats (4), designed to slide along one or more uprights (2) fitted with end-of-travel protections (not shown in the drawing) to protect them in the event of extreme swell, have a degree of freedom of movement limited to vertical oscillations only. They activate electric generators (not shown in the drawing) fixed to the metal frame (1) to transform the vertical component of the wave energy (5).

Chaque flotteur (4) bénéficie de deux autres protections, intervenant en cas de mer agitée, constitué d’un système de freinage progressif (non représenté sur le dessin) sur l’armature métallique (1) pour ralentir ses mouvements verticaux afin de diminuer son amplitude, et d’un mécanisme de ballast (non représenté sur le dessin) pour l’alléger afin de diminuer sa quantité énergie. Le système et le mécanisme ont deux seuils d’intervention prédéterminés, ils agissent seuls ou en combinaison.Each float (4) benefits from two other protections, intervening in the event of rough seas, consisting of a progressive braking system (not shown in the drawing) on the metal frame (1) to slow down its vertical movements in order to reduce its amplitude, and a ballast mechanism (not shown in the drawing) to lighten it in order to reduce its energy quantity. The system and the mechanism have two predetermined intervention thresholds, they act alone or in combination.

La forme des flotteurs (4) et leur dimension ainsi que le nombre des montants (2) pour le coulissement, sont à définir en fonction des caractéristiques du dispositif qui est lui-même dépendant de la houle locale et des besoins d’exploitation.The shape of the floats (4) and their size as well as the number of uprights (2) for the sliding, are to be defined according to the characteristics of the device which is itself dependent on the local swell and the operating needs.

Sous l’effet de la composante verticale des mouvements de la houle (5) et de leurs masses, les flotteurs (4) actionnent les générateurs électriques (non représentées sur le dessin), tournants ou linéaires, sur l’armature métallique (1) et, sous l’effet de l’écoulement dans les conduits horizontaux (6) qui traversent lesdits flotteurs (4), des turbines (7) actionnent des générateurs tournants (non représentés sur le dessin) qui exploitent les flux et reflux de l’eau.Under the effect of the vertical component of the movements of the swell (5) and their masses, the floats (4) actuate the electrical generators (not shown in the drawing), rotating or linear, on the metal frame (1) and, under the effect of the flow in the horizontal ducts (6) which cross the said floats (4), turbines (7) actuate rotating generators (not shown in the drawing) which exploit the ebb and flow of the water.

Chaque flotteur (4) actionne directement un générateur électrique fixé sur l’armature métallique (1) de la structure soit par un engrenage, un levier, un bras, une sangle, une courroie d'entraînement, une chaîne (rigide ou semi rigide) ou des pignons (qui ne sont pas représentés sur le dessin), soit par une ou plusieurs combinaisons de ces solutions, pour transformer l’énergie des mouvements verticaux en énergie électrique.Each float (4) directly drives an electric generator fixed to the metal frame (1) of the structure either by a gear, a lever, an arm, a strap, a drive belt, a chain (rigid or semi-rigid) or pinions (which are not shown in the drawing), or by one or more combinations of these solutions, to transform the energy of the vertical movements into electrical energy.

Les caissons rigides (3), jointifs ou non, sont modulaires et adaptés pour maintenir à flot l’ensemble du dispositif et lui permettre de suivre le mouvement des marées selon le principe d’Archimède.The rigid caissons (3), joined or not, are modular and adapted to keep the entire device afloat and allow it to follow the movement of the tides according to Archimedes' principle.

Des renforts en diagonales (qui ne sont pas représentés sur le dessin) peuvent venir en aide aux montants pour consolider le dispositif, entre l’armature métallique (1) et les caissons (3), sans entraver son fonctionnement.Diagonal reinforcements (which are not shown in the drawing) can help the uprights to consolidate the device, between the metal frame (1) and the boxes (3), without hindering its operation.

Dans certains cas, la mise en place d’un système de levier (non représenté sur le dessin) est envisageable. Il sera adapté pour transmettre le mouvement vertical du flotteur (4) au générateur électrique situé sur l’armature métallique (1). Ledit levier est relié au flotteur par exemple par un bras articulé ou un piston, pivote sur l’armature métallique et actionne l’engrenage du générateur électrique tournant ou le rotor du générateur électrique linéaire.In some cases, the installation of a lever system (not shown in the drawing) is possible. It will be adapted to transmit the vertical movement of the float (4) to the electric generator located on the metal frame (1). Said lever is connected to the float for example by an articulated arm or a piston, pivots on the metal frame and actuates the gear of the rotating electric generator or the rotor of the linear electric generator.

Le dispositif est doté d’un système d’ancres (non représenté sur le dessin) adéquat pour garder toujours le même angle d’attaque par la houle (5). Les longueurs de chaînes seront adaptées aux marées locales pour empêcher la dérive.The device is equipped with a system of anchors (not shown in the drawing) suitable to always keep the same angle of attack by the swell (5). Chain lengths will be adapted to local tides to prevent drifting.

L’armature métallique (1) est tubulaire et donc plus aérodynamique que si elle avait une pareille surface pleine face au vent: l’action des vents et tempêtes est donc minimisée.The metal frame (1) is tubular and therefore more aerodynamic than if it had such a solid surface facing the wind: the action of winds and storms is therefore minimized.

De même, vue la rigidité de la structure combinée avec ses grandes dimensions, le système d’ancre ne subit ni la totalité de la composante verticale ni la totalité de celle horizontale des forces exercées sur ladite structure puisque dans chaque composante il y a une compensation partielle. La compensation augmente avec la rigidité et la grandeur de la structure.Likewise, given the rigidity of the structure combined with its large dimensions, the anchor system undergoes neither the totality of the vertical nor the totality of the horizontal component of the forces exerted on said structure since in each component there is a compensation partial. The compensation increases with the stiffness and size of the structure.

Les flotteurs (4) exploitent la composante verticale de l’énergie de la houle et leur énergie potentielle pour actionner des générateurs électriques, linéaires ou tournants, fixés sur l’armature métallique (1).The floats (4) exploit the vertical component of the energy of the swell and their potential energy to actuate electric generators, linear or rotating, fixed to the metal frame (1).

Ces mêmes flotteurs (4) sont traversés horizontalement d’un coté à l’autre par des conduits (6) adaptés pour laisser passer le flux et le reflux de la houle (5). Des turbines (7) couplées avec des générateurs électriques (non représentés sur le dessin) sont disposées dans ces conduits (6) pour produire de l’électricité.These same floats (4) are crossed horizontally from one side to the other by conduits (6) adapted to allow the ebb and flow of the swell (5) to pass. Turbines (7) coupled with electric generators (not shown in the drawing) are arranged in these ducts (6) to produce electricity.

Ce dispositif houlomoteur récupère l’énergie, tant des mouvements verticaux qu’horizontaux de la houle (5). Un rendement bien meilleur que les dispositifs qui exploitent seulement les uns ou les autres, de plus il profite d’un effet de synergie apporté par les deux types d’exploitations.This wave energy device recovers energy from both the vertical and horizontal movements of the swell (5). A much better yield than the devices that only exploit one or the other, moreover it benefits from a synergy effect brought by the two types of exploitations.

La structure supporte un seul circuit électrique (non représenté sur le dessin) et tire avantage d’un nombre important de flotteurs (4) pour augmenter la stabilité du courant électrique produit.The structure supports a single electrical circuit (not shown in the drawing) and takes advantage of a large number of floats (4) to increase the stability of the electrical current produced.

L’armature métallique (1) abrite des générateurs électriques, des circuits automatisés électriques ou électroniques (non représentés sur le dessin), nécessaires à la transformation, au regroupement, au redressement et à la stabilisation du courant électrique produit à la sortie du dispositif. L’utilisation de composants électroniques comme les super condensateurs est fortement envisagée pour la stabilité et la régularité du courant électrique.The metal frame (1) houses electric generators, automated electric or electronic circuits (not shown in the drawing), necessary for the transformation, grouping, rectification and stabilization of the electric current produced at the output of the device. The use of electronic components such as super capacitors is strongly considered for the stability and regularity of the electric current.

Cette même armature métallique (1) est adaptée pour la fixation sur sa structure de génératrices éoliennes (non représentées sur le dessin), pour une combinaison de production d’électricité, et d’accumulateurs si nécessaire.This same metal frame (1) is suitable for fixing on its structure wind generators (not shown in the drawing), for a combination of electricity production, and accumulators if necessary.

Cette même armature métallique (1) est adaptée pour la fixation d’un système de transformation d’énergie solaire en énergie électrique (non représenté sur le dessin), pour une combinaison de production d’électricité, et d’accumulateurs si nécessaire.This same metal frame (1) is suitable for fixing a system for converting solar energy into electrical energy (not shown in the drawing), for a combination of electricity production, and accumulators if necessary.

Dans le but d’optimiser encore plus le dispositif, la combinaison de ces trois types de production d’énergie, houle, vent et soleil, est souhaitable. L’ajout d’accumulateurs est envisageable pour des utilisations de sécurité.In order to further optimize the device, the combination of these three types of energy production, swell, wind and sun, is desirable. The addition of accumulators is possible for safety uses.

l’armature métallique (1) est adaptée pour permettre le déplacement à bord afin d’accomplir les taches nécessaires au bon fonctionnement du dispositif.the metal frame (1) is adapted to allow movement on board in order to perform the tasks necessary for the proper functioning of the device.

L’implantation, sur la structure, d’une ou plusieurs grues fixes (non représentées sur le dessin), apporte un autre avantage pour la manipulation des charges sur un champs houlomoteur. De plus, la prédisposition d’une alimentation externe des grues facilitera la phase de construction et les phases de maintenance d’un champ houlomoteur de grandes dimensions surtout en cas de pannes de courant.The installation, on the structure, of one or more fixed cranes (not shown in the drawing), provides another advantage for the handling of loads on a wave energy field. In addition, the predisposition of an external power supply to the cranes will facilitate the construction phase and the maintenance phases of a large wave energy field, especially in the event of power failures.

Tout le système de fixation est modulaire pour faciliter la maintenance et l’échange des composants.The entire fastening system is modular to facilitate maintenance and exchange of components.

Le dispositif houlomoteur a ses propres moyens de signalisation (non représentés sur le dessin) selon les normes en vigueur des domaines maritimes locaux ainsi que des systèmes de transmission pour permettre les échanges entre la structure et le poste de pilotage.The wave energy device has its own signaling means (not shown in the drawing) according to the standards in force in the local maritime domains as well as transmission systems to allow exchanges between the structure and the cockpit.

Ces actions prises dans leur ensemble rendent le dispositif économiquement plus rentable par rapport à d’autres systèmes qui amarrent séparément chacun des flotteurs, qui exploitent uniquement une des deux composantes de la houle, verticalement ou horizontalement, qui transforment l’énergie de chaque flotteur individuellement, qui exploitent un mode de transfert de mouvement à moindre rendement, qui exploitent un mode coûteux de transformation énergétique avec pertes dans les nombreuses étapes (pistons/vérins, circuits hautes pressions pour turbiner) ou dont des parties essentielles sont immergées ou celées au fond marin.These actions taken as a whole make the device economically more profitable compared to other systems which moor each of the floats separately, which exploit only one of the two components of the swell, vertically or horizontally, which transform the energy of each float individually , which use a mode of motion transfer with less efficiency, which use a costly mode of energy transformation with losses in the many stages (pistons/cylinders, high-pressure circuits for turbines) or whose essential parts are submerged or concealed at the seabed .

Le dispositif est aussi modifiable et adaptable afin d’élargir le champs de ses applications pour produire de l’énergie électrique sur des plateformes offshore fixe existantes ou futures.The device is also modifiable and adaptable in order to broaden the scope of its applications to produce electrical energy on existing or future fixed offshore platforms.

Dans cette utilisation on greffe, selon les besoins et la place disponible, les seuls montants utilisés pour le coulissement, avec leurs flotteurs ( ), à la plateforme offshore devenue support. Ainsi cette plateforme offshore, conçue pour d’autres utilisations comme l’extraction des hydrocarbures, remplace et joue le rôle d’une partie de l’armature métallique, des montants non nécessaires aux coulissement des flotteurs et des caissons ( ). Lesdits flotteurs restent guidés par leurs montants dans leurs coulissements et actionnent des générateurs, pour l’exploitation de la composante verticale de l’énergie de la houle, pendant que des générateurs sont actionnés par l’écoulement dans les conduits traversant, pour exploiter la composante horizontale.In this use, depending on the needs and the space available, the only uprights used for sliding are grafted, with their floats ( ), to the offshore platform that has become a support. Thus this offshore platform, designed for other uses such as the extraction of hydrocarbons, replaces and plays the role of part of the metal frame, uprights not necessary for the sliding of the floats and the caissons ( ). Said floats remain guided by their uprights in their slides and actuate generators, for the exploitation of the vertical component of the energy of the swell, while generators are actuated by the flow in the crossing conduits, to exploit the component horizontal.

Ce dispositif et son adaptation à une plateforme offshore ont des modes de fonctionnement identiques :This device and its adaptation to an offshore platform have identical operating modes:

A partir d’un certain degré de houle, il y a nécessité de protéger le dispositif car les mouvements plus énergétiques et importants en amplitudes des flotteurs risquent de causer des dommages. Par contre les turbines dans les conduits des flotteurs ne sont pas concernées par l’état de la mer. Il n’y a donc pas de risque qu’elles soient endommagées.From a certain degree of swell, it is necessary to protect the device because the more energetic movements and important in amplitudes of the floats risk causing damage. On the other hand, the turbines in the ducts of the floats are not affected by the state of the sea. There is therefore no risk that they will be damaged.

Chaque flotteur bénéficie donc de trois protections, constituées d’un système de freinage progressif sur l’armature métallique pour ralentir ses mouvements verticaux afin de diminuer leurs amplitudes et retarder sa phase par rapport à celle de la houle, puis d’un mécanisme de ballast pour l’alléger afin de diminuer sa quantité d’énergie et enfin d’une protection de fins de course. Ces protections interviennent successivement en fonction de seuils préalablement définis.Each float therefore benefits from three protections, consisting of a progressive braking system on the metal frame to slow down its vertical movements in order to reduce their amplitudes and delay its phase in relation to that of the swell, then a ballast mechanism to lighten it in order to reduce its amount of energy and finally a limit switch protection. These protections intervene successively according to previously defined thresholds.

Chaque générateur, linéaire ou tournant, sur l’armature métallique est conçu en deux parties.Each generator, linear or rotating, on the metal frame is designed in two parts.

En cas de nécessité, pour ralentir les mouvements verticaux de chaque flotteur, une des deux parties dudit générateur change de fonction pour freiner le rotor en créant un champs magnétique induit.If necessary, to slow down the vertical movements of each float, one of the two parts of said generator changes function to brake the rotor by creating an induced magnetic field.

Le freinage du rotor applique un retard dans la phase du flotteur par rapport à celle de la houle et diminue son amplitude maximale pendant chaque phase de ladite houle. L’action du système freinant est proportionnelle à l’amplitude atteinte. De ce fait on lui évite de subir des chocs en fins de course. Ceci permet au dispositif de continuer à fonctionner même dans des conditions où il devrait être à l’arrêt.The braking of the rotor applies a delay in the phase of the float compared to that of the swell and decreases its maximum amplitude during each phase of said swell. The action of the braking system is proportional to the amplitude reached. As a result, it is prevented from suffering shocks at the end of its travel. This allows the device to continue operating even in conditions where it should be shut down.

Selon les degrés de la houle, le dispositif dispose donc d’un surplus d’énergie qu’il va utiliser au profit du système freinant pour trouver l’équilibre entre l’énergie fournie par les mouvements verticaux et celle induite dans le système de freinage.Depending on the degree of the swell, the device therefore has a surplus of energy that it will use for the benefit of the braking system to find the balance between the energy supplied by the vertical movements and that induced in the braking system. .

Le dispositif continue à produire de l’énergie même en cas de mer agitée en utilisant le surplus d’énergie disponible à son avantage, d’abord pour diminuer l’amplitude des mouvements verticaux des flotteurs par des freins progressifs, puis pour déclencher le mécanisme de ballast, pour alléger lesdits flotteurs et éviter d’endommager la structure.The device continues to generate energy even in rough seas, using the excess energy available to its advantage, first to reduce the amplitude of the vertical movements of the floats by progressive brakes, then to trigger the mechanism of ballast, to lighten said floats and avoid damaging the structure.

Enfin, les montants, qui permettent le coulissement des flotteurs, sont dotés d’un système mécanique d’absorption des chocs au cas où le système de freinage ne suffit pas et que les flotteurs arrivent malgré tout en fin de course. Cela est envisageable avec un matériel déformable à mémoire, un ressort, une protection hydraulique ou une de leurs combinaisons.Finally, the uprights, which allow the floats to slide, are equipped with a mechanical shock absorption system in the event that the braking system is not sufficient and the floats nevertheless reach the end of their travel. This is possible with a deformable material with memory, a spring, a hydraulic protection or one of their combinations.

Quand les protections précédentes ne suffisent plus pour garantir l’intégrité de la structure, un ultime mécanisme automatique bloque les flotteurs en position de sécurité, mais le dispositif continue à produire de l’électricité grâce au turbinage dans les conduits horizontaux.When the previous protections are no longer sufficient to guarantee the integrity of the structure, a final automatic mechanism blocks the floats in the safety position, but the device continues to produce electricity thanks to the turbines in the horizontal ducts.

Le seuil qui déclenche la position de sécurité est défini au préalable par le concepteur au moment de déterminer la hauteur des montants du dispositif qui sera personnalisée en fonction des caractéristiques la houle locale.The threshold which triggers the safety position is defined beforehand by the designer when determining the height of the uprights of the device which will be personalized according to the characteristics of the local swell.

Cela apporte un avantage en terme de production du dispositif qui ne doit donc pas s’arrêter. Cet avantage vient s’ajouter à celui déjà apporté par l’utilisation de modules élémentaires identiques qui sont remplaçables, par substitution, sans arrêt de production du dispositif, pour raison de panne ou de maintenance.This brings an advantage in terms of production of the device, which therefore does not have to stop. This advantage is added to that already provided by the use of identical elementary modules which are replaceable, by substitution, without stopping production of the device, for reasons of breakdown or maintenance.

Dans un premier exemple de réalisation les flotteurs coulissent le long des montants d’une structure autoportante, formée par une armature métallique hors d'eau et des caissons immergés, les deux reliés par des montants, certains pouvant accueillir des flotteurs. On utilise des générateurs électriques linéaires fixés sur l’armature métallique de ladite structure, actionnés directement par des bras verticaux fixée sur lesdits flotteurs, pour l’exploitation de la composante verticale des forces de la houle, et des générateurs électriques tournants, couplés avec des turbines placées dans des conduits traversant ces mêmes flotteurs, pour l’exploitation de la composante horizontale. Les courants électriques sont regroupés, adaptés, avec l’aide de composants et circuits électroniques, sur l’armature métallique, pour la consommation.In a first embodiment, the floats slide along the uprights of a self-supporting structure, formed by a metal frame out of the water and submerged boxes, the two connected by uprights, some of which can accommodate floats. Linear electric generators fixed on the metal frame of said structure, actuated directly by vertical arms fixed on said floats, are used for the exploitation of the vertical component of the forces of the swell, and rotating electric generators, coupled with turbines placed in ducts crossing these same floats, for the exploitation of the horizontal component. Electric currents are grouped together, adapted, with the help of electronic components and circuits, on the metal frame, for consumption.

Dans un deuxième exemple de réalisation les flotteurs coulissent le long des montants d’une structure autoportante, formée par une armature métallique hors d'eau et des caissons immergés, les deux reliés par des montants, certains pouvant accueillir des flotteurs. On utilise des générateurs électriques tournants, fixés sur l’armature métallique de ladite structure, que lesdits flotteurs actionnent directement par des chaines d'entraînement, pour l’exploitation de la composante verticale des forces de la houle, et des générateurs électriques tournants, couplés avec des turbines placées dans des conduits traversant ces mêmes flotteurs, pour l’exploitation de la composante horizontale. Les courants électriques sont regroupés, adaptés, avec l’aide de composants et circuits électroniques, sur l’armature métallique, pour la consommation.In a second embodiment, the floats slide along the uprights of a self-supporting structure, formed by a metal frame out of the water and submerged boxes, the two connected by uprights, some of which can accommodate floats. Rotating electric generators are used, fixed to the metal frame of said structure, which said floats actuate directly by drive chains, for the exploitation of the vertical component of the forces of the swell, and rotating electric generators, coupled with turbines placed in ducts crossing these same floats, for the exploitation of the horizontal component. Electric currents are grouped together, adapted, with the help of electronic components and circuits, on the metal frame, for consumption.

Dans un troisième exemple de réalisation, on fixe les seuls montants utilisés pour le coulissement, avec leur flotteur ( ), sur une plateforme offshore, fixe ou mobile déjà existante, devenue support. Ainsi on utilise cette plateforme offshore, conçue pour d’autres utilisations comme l’extraction offshore des hydrocarbures, pour remplacer et jouer le rôle d’une partie de l’armature métallique, des montants non nécessaires aux coulissement des flotteurs et des caissons. Seuls les montants nécessaires pour le coulissement sont adaptés et greffés sur la plateforme offshore ( ). Les flotteurs, guidés par leurs montants dans leurs coulissements, actionnent des générateurs, pour l’exploitation de la composante verticale de l’énergie de la houle, pendant que des générateurs, entrainés par leurs turbines actionnées par le flux et le reflux dans les conduits traversant ces flotteurs, exploitent la composante horizontale. Cette adaptation permet à ces plateformes de produire de l’énergie électrique, en rentabilisant encore plus le dispositif houlomoteur pour la conversion de l’énergie de la houle.In a third exemplary embodiment, the only uprights used for sliding are fixed, with their float ( ), on an existing offshore, fixed or mobile platform, which has become a support. Thus, this offshore platform, designed for other uses such as the offshore extraction of hydrocarbons, is used to replace and play the role of part of the metal frame, amounts not necessary for the sliding of the floats and the caissons. Only the uprights necessary for sliding are adapted and grafted onto the offshore platform ( ). The floats, guided by their uprights in their slides, activate generators, for the exploitation of the vertical component of the energy of the swell, while generators, driven by their turbines activated by the ebb and flow in the ducts crossing these floats, exploit the horizontal component. This adaptation allows these platforms to produce electrical energy, making the wave energy device even more profitable for converting wave energy.

Ce qui suit est une brève description des figures et de la numérotation pour une meilleur compréhension :The following is a brief description of the figures and numbering for better understanding:

: représente une vue de profil simplifiée du dispositif houlomoteur, : represents a simplified profile view of the wave energy device,

et : représentent deux configurations simplifiées de face du dispositif houlomoteur, And : represent two simplified face configurations of the wave energy device,

: représentent une vue simplifiée d’un module élémentaire avec un seul flotteur, : represent a simplified view of an elementary module with a single float,

: représentent une vue simplifiée d’un module élémentaire avec deux flotteurs, : represent a simplified view of an elementary module with two floats,

: représentent une autre configuration simplifiée d’un module élémentaire avec deux flotteurs, : represent another simplified configuration of an elementary module with two floats,

: représentent une autre configuration de montants et flotteur : represent another configuration of uprights and float

et : représentent deux vues simplifiées de profil d’un flotteur, And : represent two simplified profile views of a float,

et : représentent deux vues simplifiées de face d’un flotteur, And : represent two simplified front views of a float,

et : représentent deux vues simplifiées d’un module adapté pour l’utilisation sur une plateforme offshore. And : represent two simplified views of a module suitable for use on an offshore platform.

1 : Armature métallique1: Metal frame

2 : montant2: amount

3 : Caisson3: Box

4 : Flotteur4: Float

5 : Houle5: Swell

6 : Conduit horizontal6: Horizontal duct

7 : Hélice7: Propeller

Claims (9)

Dispositif houlomoteur exploitant l’énergie de la houle, sous ses deux formes, verticale et horizontale, pour la transformer en énergie électrique; il comprend :

• une structure autoportante, formée d’une armature métallique (1), hors d’eau, reliée à des caissons immergés (3) par des montants (2),
• un ensemble de flotteurs (4) traversés de conduits horizontaux (6) dotés de turbines (7), ces flotteurs suivent les mouvements verticaux de la houle (5) en utilisant un mécanisme de coulissement vertical, le long de montants qui limitent leur liberté de mouvement et les protègent en fins de course par un système d’absorption de chocs,
• un générateur électrique pour chaque flotteur, linéaire ou tournant, fixé sur l’armature métallique pour l’exploitation des mouvements verticaux de la houle,

• des turbines, actionnées par les flux et reflux de l’eau, entrainant des générateurs électriques tournants, dans certains conduits traversant les flotteurs,
• un système de freinage progressif pour ralentir et diminuer les mouvements verticaux de chaque flotteur,
• un mécanisme de ballast pour alléger chaque flotteur et diminuer sa quantité d’énergie,

• des composants et circuits électriques et électroniques pour la stabilisation et l’adaptation du courant électrique.

l’ensemble de la structure est formé de modules élémentaires identiques et autonomes.
Ledit dispositif houlomoteur est caractérisé par le fait que: sous l’effet de la composante verticale des mouvements de la houle et de leurs masses, les flotteurs actionnent les générateurs électriques, tournants ou linéaires, sur l’armature métallique et, sous l’effet de l’écoulement dans les conduits horizontaux qui traversent les flotteurs, les turbines actionnent des générateurs tournants, exploitant les flux et reflux de l’eau.Wave energy device exploiting the energy of the swell, in its two forms, vertical and horizontal, to transform it into electrical energy; He understands :

• a self-supporting structure, formed of a metal frame (1), out of the water, connected to submerged boxes (3) by uprights (2),
• a set of floats (4) traversed by horizontal ducts (6) equipped with turbines (7), these floats follow the vertical movements of the swell (5) using a vertical sliding mechanism, along uprights which limit their freedom of movement and protect them at the end of their travels with a shock absorption system,
• an electric generator for each float, linear or rotating, fixed on the metal frame for the exploitation of the vertical movements of the swell,

• turbines, driven by the ebb and flow of water, driving rotating electric generators, in certain conduits crossing the floats,
• a progressive braking system to slow down and reduce the vertical movements of each float,
• a ballast mechanism to lighten each float and reduce its amount of energy,

• electric and electronic components and circuits for stabilizing and adapting electric current.

the entire structure is made up of identical and autonomous elementary modules.
Said wave-power device is characterized in that: under the effect of the vertical component of the movements of the swell and their masses, the floats actuate the electrical generators, rotating or linear, on the metal frame and, under the effect of the flow in the horizontal ducts which cross the floats, the turbines drive rotating generators, exploiting the ebb and flow of the water. Le dispositif selon la revendication (1) est caractérisé par le fait que :Le mécanisme, qui permet le coulissement, est constitué selon les besoins, en combinaisons ou seuls, d’engrenages, de roulements, de chaines, de pignons, de crémaillère, d’un système anti friction comme la répulsion magnétique, de segments ou de matériaux spécifiques pour faciliter le mouvement. En coulissant autour d’au moins un montant, le flotteur a une liberté de mouvement limitée aux seules oscillations verticales. The device according to claim (1) is characterized in that : The mechanism, which allows the sliding, is constituted according to the needs, in combinations or alone, of gears, bearings, chains, pinions, rack, an anti-friction system such as magnetic repulsion, segments or specific materials to facilitate movement. By sliding around at least one upright, the float has a freedom of movement limited to vertical oscillations only. Le dispositif selon l’une quelconque des revendications (1) et (2) est caractérisé paravoir au moins un flotteur qui actionne directement et mécaniquement un générateur électrique fixé sur l’armature métallique de la structure. Les mouvements verticaux du flotteur actionnent un générateur électrique linéaire ou tournant, soit par un engrenage, un levier, un bras, une sangle, une courroie d'entraînement, une chaine (rigide ou semi rigide) ou des pignons, soit par une ou plusieurs combinaisons de ces solutions, pour transformer l’énergie des mouvements verticaux en énergie électrique. The device according to any one of claims (1) and (2) is characterized by having at least one float which directly and mechanically actuates an electric generator fixed to the metal frame of the structure. The vertical movements of the float activate a linear or rotating electric generator, either by a gear, a lever, an arm, a strap, a drive belt, a chain (rigid or semi-rigid) or sprockets, or by one or more combinations of these solutions, to transform the energy of vertical movements into electrical energy. Le dispositif selon l’une quelco nque des revendications (1) à (3 ) est caractérisé parl’implantation d’une ou plusieurs grues sur la structure pour manipuler les charges. The device according to any one of claims (1) to (3 ) is characterized by the installation of one or more cranes on the structure to handle the loads. Le dispositif selon l’une quelco nque des revendications (1) à (4 ) est caractérisé en ce qu'il comprend une ou plusieurs éoliennes, ou un système de transformation d’énergie solaire, ou les deux ensemble, pour une production supplémentaire d’énergie électrique. The device according to any one of claims (1) to (4 ) is characterized in that it comprises one or more wind turbines, or a solar energy transformation system, or both together, for additional production of 'electric energy. Le dispositif selon l’une quelco nque des revendications (1) à (3 ) est caractérisé en ce queles modules élémentaires, autonomes sous forme d’un parallélépipède rectangle, composant le dispositif, comprennent chacun :

• une partie de l’armature métallique formant le haut,
• un ou plusieurs caissons jointifs ou non formant le bas,
• des montants, reliant le haut et le bas, dont certains permettent le coulissement des flotteurs,
• au moins un flotteur dont les extrémités haute et basse sont coniques ou pyramidales pour maintenir une fluidité dans leurs mouvement de sortie ou de rentrée dans l’eau, chaque flotteur étant doté d’au moins un montant pour son coulissement et d’au moins un conduit traversant horizontalement pourvu ou non d’une turbine qui actionne un générateur pour l’exploitation des mouvements horizontaux de l’eau, et d’un système de ballast,
• un générateur par flotteur, linéaire ou tournant, sur sa partie de l’armature métallique, pour l’exploitation des mouvements verticaux de la houle, conçu en deux parties dont l’une change de fonction pour freiner le rotor en créant un champs magnétique induit,
• des composants et des connexions des circuits électriques nécessaires pour le fonctionnement du dispositif.

The device according to any nth of claims (1) to (3 ) is characterized in this thatthe elementary modules, autonomous in the form of a rectangular parallelepiped, making up the device, each include:

• part of the metal frame forming the top,
• one or more boxes joined or not forming the bottom,
• uprights, connecting the top and bottom, some of which allow the floats to slide,
• at least one float, the upper and lower ends of which are conical or pyramidal to maintain fluidity in their movement of exit or re-entry into the water, each float being provided with at least one upright for its sliding and at least one horizontally crossing duct, whether or not provided with a turbine which actuates a generator for the exploitation of the horizontal movements of the water, and with a ballast system,
• a generator by float, linear or rotating, on its part of the metal frame, for the exploitation of the vertical movements of the swell, designed in two parts, one of which changes function to brake the rotor by creating an induced magnetic field ,
• components and connections of the electrical circuits necessary for the operation of the device.

Le dispositif selon les revendications (1) à (3) est caractérisé en ce que le système de freinage pour le ralentissement des mouvements verticaux des flotteurs intervient à partir d’un seuil préalablement défini. Le système freinant agit par induction sur le rotor du générateur fixé sur l’armature métallique, proportionnellement à l’amplitude des mouvements verticaux des flotteurs pour la diminuer. Le ralentissement du flotteur se traduit par la diminution de l’amplitude maximale de son mouvement pendant chaque phase de la houle.The device according to claims (1) to (3) is characterized in that the braking system for slowing down the vertical movements of the floats intervenes from a previously defined threshold. The braking system acts by induction on the rotor of the generator fixed on the metal frame, in proportion to the amplitude of the vertical movements of the floats to reduce it. The slowing down of the float results in the reduction of the maximum amplitude of its movement during each phase of the swell. Le dispositif selon les revendications (1) à (3) est caractérisé en ce quele mécanisme de ballast déclenché à partir d’un seuil préalablement défini, intervient pour alléger les flotteurs et diminuer leur quantité d’énergie. The device according to claims (1) to (3) is characterized in that the ballast mechanism triggered from a previously defined threshold intervenes to lighten the floats and reduce their quantity of energy. Utilisation du dispositif selon la revendication (6) caractérisée parla fixation des seuls montants utilisés pour le coulissement, avec leur flotteur, sur une plateforme offshore fixe ou mobile déjà existante, devenue support. Ainsi on utilise cette plateforme offshore, conçue pour d’autres utilisations comme l’extraction offshore des hydrocarbures, pour remplacer et jouer le rôle d’une partie de l’armature métallique, des montants non nécessaires aux coulissement des flotteurs et des caissons. Seuls les montants nécessaires pour le coulissement sont adaptés et greffés sur la plateforme offshore. Lesdits flotteurs, guidés par leurs montants dans leurs coulissements, actionnent des générateurs pour l’exploitation de la composante verticale de l’énergie de la houle, pendant que des générateurs, entrainés par leurs turbines actionnées par le flux et le reflux dans les conduits traversant ces flotteurs, exploitent la composante horizontale. Use of the device according to claim (6) characterized by fixing only the uprights used for sliding, with their float, on an already existing fixed or mobile offshore platform, which has become a support. Thus, this offshore platform, designed for other uses such as the offshore extraction of hydrocarbons, is used to replace and play the role of part of the metal frame, amounts not necessary for the sliding of the floats and the caissons. Only the uprights necessary for the sliding are adapted and grafted onto the offshore platform. Said floats, guided by their uprights in their slides, actuate generators for the exploitation of the vertical component of the energy of the swell, while generators, driven by their turbines actuated by the ebb and flow in the conduits crossing these floats exploit the horizontal component.