EP4577452A1 - Système houlomoteur de propulsion - Google Patents

Abstract

Système houlomoteur de propulsion (100) comprenant un volet et configuré pour être installé à l'arrière d'un bateau, le système houlomoteur pouvant placer le volet dans une configuration de travail, où le volet est immergé dans l'eau, ou dans une configuration relevée, où le volet est hors de l'eau, le système houlomoteur de propulsion comprenant une embase (110) montée à l'arrière du bateau (103) et connectée à une chape (115) agencée de manière à placer le volet dans la configuration de travail ou la configuration relevée, un ensemble articulé (120) reliant le volet (105) à la chape (110), l'ensemble articulé étant agencé de manière à permettre une oscillation du volet sous l'action des mouvements du bateau provoqués par les mouvements des vagues lorsque le volet est placé dans la configuration de travail, un moyen d'actionnement de relevage (260) permettant de passer de la configuration de travail à la configuration relevée.

Description

Description

Titre : Système houlomoteur de propulsion

Domaine technique

[0001] La présente invention se rapporte au domaine de la propulsion, et plus particulièrement à un système houlomoteur de propulsion utilisant l’énergie des vagues pour propulser un bateau.

Technique antérieure

[0002] La houle, phénomène ondulatoire généré principalement par le vent, se formant à la surface de l’eau dans les mers et les océans est capable de fournir une énergie dite renouvelable. L’énergie générée par conversion de cette énergie renouvelable peut-être une énergie mécanique, hydraulique, ou encore une énergie électrique. Dans le cas d’une conversion en énergie mécanique, l’énergie mécanique générée peut être utilisée pour propulser un bateau par exemple.

[0003] La captation et la conversion de cette énergie renouvelable peuvent être réalisées de différentes manières, par exemple via un système houlomoteur. La majorité des systèmes houlomoteurs actuels repose sur un même principe qui consiste au déplacement d’un élément mobile au gré du mouvement des vagues par rapport à un élément fixe. Ce déplacement d’un premier élément par rapport à un second est ensuite converti en énergie exploitable.

[0004] Les principaux freins actuels au développement commercial des systèmes houlomoteurs, tels que des systèmes houlomoteurs de propulsion, sont un manque de maturité et/ou d’efficacité, et/ou des coûts de fabrication et d’entretien élevés. En effet, les conditions environnementales difficiles auxquelles ils sont soumis couplées à une efficacité modérée rendent le coût de production d’énergie (électrique ou mécanique) peu concurrentielle par rapport aux autres énergies, telles que les énergies fossiles ou les autres énergies renouvelables comme le solaire ou l’éolien, dont les technologies sont maintenant à maturité avec un coût de fabrication qui ne cesse de baisser. En outre, un système houlomoteur conçu pour propulser un bateau ou/et produire de l’énergie d’un bateau doit généralement être conçu et intégré dès la conception du bateau, impliquant des coûts et des contraintes importants. En outre, les systèmes houlomoteurs existants ne sont généralement pas conçus pour être désengagés lorsque les conditions climatiques ne sont pas propices à son fonctionnement ou lors de manoeuvres délicates, telles qu’un remorquage du bateau, tel que défini dans la norme SOLAS, ou un accostage à un quai. [0005] Par conséquent, il subsiste un double besoin, un besoin de proposer une solution présentant un fort rapport efficacité/coût capable de convertir de manière efficace l’énergie renouvelable générée par le mouvement des vagues pour de la propulsion d’un bateau et/ou de la génération d’énergie électrique, et un besoin de proposer une solution permettant de s’installer sur de nombreux types de bateaux, et qui respecte, après installation, les exigences de sécurité maritimes.

Résumé

[0006] La présente divulgation vient améliorer la situation.

[0007] Il est proposé un système houlomoteur de propulsion configuré pour être installé sur un bateau, ledit système comprenant un volet, ledit système houlomoteur pouvant placer le volet dans une configuration de travail, où le volet est immergé dans l’eau, ou dans une configuration relevée, où le volet est hors de l’eau, le système houlomoteur de propulsion pouvant comprendre : une embase montée à l’arrière du bateau, l’embase étant connectée à une chape déplaçable par rapport à l’embase, la chape étant agencée de manière à placer le volet dans la configuration de travail ou la configuration relevée, un ensemble articulé reliant le volet à ladite chape, l’ensemble articulé étant agencé de manière à permettre une oscillation du volet sous l’action des mouvements du bateau provoqués par les mouvements des vagues lorsque ledit volet est dans la configuration de travail, un moyen d’actionnement de relevage permettant de passer de la configuration de travail à la configuration relevée.

[0008] Avantageusement, grâce à ces dispositions, la propulsion générée par le système houlomoteur de propulsion, lorsque le volet est placé dans la configuration de travail, peut amener à une réduction de la sollicitation des autres moyens de propulsion du bateau (e.g. navire-cargos ou navires à passagers). Par exemple, lorsque le bateau est équipé d’un moteur à hélice comme premier moyen de propulsion, l’utilisation du système houlomoteur monté à la poupe du bateau peut, avantageusement, réduire la consommation de carburant. Selon un autre avantage annexe, le système houlomoteur de propulsion, quand il est couplé en plus à une génératrice (e.g. électrique), via une chaine de conversion d’énergie par exemple, peut fournir de l’énergie électrique au bateau. En outre, de manière avantageuse, lorsque le volet est placé dans la configuration relevée, il est alors possible de dégager l’espace situé à l’arrière du bateau (à la poupe du bateau) pour faciliter des opérations diverses, comme par exemple un remorquage d’urgence ou non du navire tel qu’un méthanier, ou encore permettre de désengager le système houlomoteur de propulsion lorsque les conditions ne sont pas optimales pour son fonctionnement, comme par exemple l’absence de houle ou une houle trop forte, évitant tout risque d’endommager le système houlomoteur de propulsion ou d’endommager le navire, ou encore de permettre un accostage sans risque.

[0009] En particulier, de manière avantageuse, il est possible de dégager l’arrière du bateau en mettant l’ensemble articulé et le volet complètement hors de l’eau, et sans réduire la surface du pont (e.g. principal) à l’arrière du bateau.

[0010] En outre, de manière avantageuse, l’encombrement du système est compris (voir intégralement compris) dans la largeur du bateau. En particulier, les dimensions et/ou agencements de l’embase, et/ou de la chape, et/ou de l’ensemble articulé, et/ou du volet sont configurés pour limiter l’encombrement du système houlomoteurs, et en particulier configurés pour que l’encombrement du système soit compris (voir intégralement compris) dans la largeur du bateau. Le navire peut accoster, du côté droit ou gauche de la coque, en supprimant voire à tout le moins en limitant les risques d’interférence entre le système et le quai. La présence du système n’empêche pas la mise en place de l’amarrage du bateau au quai.

[0011] Par volet, il peut également être entendu foil ou hydrofoil.

[0012] Par passer de la configuration de travail à la configuration relevée, il peut être entendu que le volet passe de la configuration de travail à la configuration relevée, et vice versa.

[0013] Par embase montée à l’arrière du bateau, il peut être entendu que l’embase est montée sur la surface externe arrière de la coque du bateau, agencée de manière à être en-dessous du pont (e.g. le pont principal) du bateau et au-dessus de l’eau, de sorte que la chape est en permanence hors de l’eau, et de sorte qu’en configuration relevée, l’ensemble articulé et le volet sont placés complètement hors de l’eau mais sans réduire la surface du pont située à l’arrière du bateau (ou réduire la surface utile du pont à l’arrière du bateau ou limitant l’utilisation de la surface utile du pont situé à l’arrière du bateau). L’embase est donc fixée sur la poupe, au-dessus de la ligne de flottaison lorsque le navire est non chargé, et de préférence au-dessus de la ligne de flottaison du navire en charge maximale, usuellement nommée ligne de flottaison de référence.

[0014] Par mouvement du bateau, il peut être entendu des mouvements de tangage et/ou pilonnement générées par le mouvement des vagues (c’est-à-dire par la houle). L’énergie de tangage et/ou pilonnement du bateau est convertie en énergie de propulsion via le système houlomoteur de propulsion permettant de générer l’oscillation du volet. [0015] Dans une moindre mesure ou en complément, l’énergie de la houle via le mouvement des vagues peut être également transmise directement au volet de propulsion, s’additionnant aux mouvements générés par le bateau et renforçant ainsi l’oscillation du volet.

[0016] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, la chape peut être montée à rotation sur l’embase entre une position basse et une position haute.

[0017] La position haute de la chape permet de placer le volet dans la configuration relevée, et la position basse de la chape permet de placer le volet dans la configuration de travail.

[0018] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, le bateau peut comprendre une direction longitudinale X et dans lequel l’embase comprend un premier palier et un deuxième palier, les premier et deuxième paliers étant agencés de part et d'autre d'un plan médian (XM), la chape étant connectée (A1 ;A1 ’) aux premier et deuxième paliers par des tourillons respectifs.

[0019] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, l’angle de rotation entre la position basse et la position haute de la chape autour de l’axe des tourillons (A1 ,A1 ’) peut être supérieur à 70 degrés, de préférence supérieur à 105 degrés, et de manière encore plus préférentielle supérieur à 120 degrés.

[0020] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, l’ensemble articulé peut comprendre au moins un premier bras et un deuxième bras connectés à la chape et à au moins un bras de volet par des liaisons pivots respectives (A2, A2’,A3, A3’), ledit premier bras et ledit deuxième bras étant agencés de manière à se croiser et pivoter l’un par rapport à l’autre dans un plan perpendiculaire au volet et le long de la direction longitudinale du bateau X, ledit bras de volet étant connecté au volet par au moins une liaison pivot (A4) avec le volet.

[0021] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, l’ensemble articulé peut comprendre au moins un premier bras et un deuxième bras connectés à la chape et à au moins un bras de volet (230a) par des liaisons pivots respectives (A2, A2’,A3, A3’), ledit premier bras et ledit deuxième bras étant agencés de manière à se croiser et pivoter l’un par rapport à l’autre dans un plan perpendiculaire au volet et le long de la direction longitudinale du bateau X, ledit bras de volet étant connecté au volet par au moins une liaison pivot (A4) avec le volet, l’ensemble articulé étant configuré de sorte que l’oscillation du volet sous l’action du bateau résulte simultanément du travail du premier bras et du deuxième par pivotement par rapport à la chape par les liaisons pivot (A2’, A3)’ et par rapport au bras de volet par les liaisons pivot (A2, A3), ainsi que du travail du volet par rapport au bras de volet autour de la liaison pivot (A4) entre le volet et ledit au moins bras de volet. [0022] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, l’ensemble articulé peut comprendre des premiers et des deuxièmes bras connectés respectivement à un bras ou une pluralité de bras de volet et à la chape, et qui sont agencés symétriquement par rapport au plan médian (XM).

[0023] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, l’ensemble articulé peut comprendre au moins un premier ensemble d’éléments de contrôle de mouvement actifs et/ou passifs et au moins un deuxième ensemble d’éléments de contrôle de mouvement actifs et/ou passifs configurés pour contrôler respectivement le pivotement du premier bras et du deuxième bras, ledit premier ensemble d’éléments de contrôle de mouvement étant agencé entre la chape et le premier bras, et ledit deuxième ensemble d’éléments de contrôle de mouvement étant agencé entre la chape et le deuxième bras.

[0024] Ainsi de manière avantageuse, l’utilisation d’ensemble d’éléments de contrôle de mouvement passifs et/ou actifs entre les bras de l’ensemble articulé permet de renforcer l’efficacité de propulsion du système houlomoteur, par exemple en faisant apparaitre une forme de résonnance mécanique dans le mouvement du volet. Cette résonnance mécanique dans le mouvement du volet peut être dépendante de la configuration des ensembles d’éléments de contrôle de mouvement et/ou de la configuration de chaque élément de contrôle de mouvement.

[0025] Par actif, il peut être entendu que les éléments de contrôle de mouvement d’un ensemble d’éléments de contrôle de mouvement actif peuvent être pilotés par une unité de commande de sorte à adapter les caractéristiques des éléments de contrôle de mouvement aux conditions extérieures, comme par exemple par rapport à la houle rencontrée, ou des différentes phases de mouvement du volet de propulsion et/ou du premier et deuxième bras. Ce pilotage requiert une alimentation en énergie, électrique et/ou hydraulique.

[0026] Ainsi, avantageusement, lorsque les ensembles d’éléments de contrôle de mouvement sont actifs, il est possible de venir adapter leurs caractéristiques. Par leurs caractéristiques, il peut être entendu, pour chaque élément de contrôle de mouvement, leur raideur respective, leur inertie respective, et leur amortissement respectif. L’amortissement respectif de chaque élément de contrôle de mouvement actif peut être positif si on freine le mouvement, ou négatif si on vient injecter de l’énergie pour augmenter l’oscillation du volet.

[0027] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, le premier ensemble d’éléments de contrôle de mouvement et/ou le deuxième ensemble d’éléments de contrôle de mouvement peuvent être passifs, chaque ensemble d’éléments de contrôle de mouvement peut comprendre respectivement un premier ressort de rappel et un deuxième ressort de rappel. [0028] Lorsque le premier ensemble d’éléments de contrôle de mouvement et/ou le deuxième ensemble d’éléments de contrôle de mouvement sont passifs, la résonnance mécanique dans le mouvement du volet peut être dépendante de la raideur des ressorts de rappel.

[0029] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, le premier ensemble d’éléments de contrôle de mouvement et/ou le deuxième ensemble d’éléments de contrôle de mouvement sont actifs, chaque ensemble d’éléments de contrôle de mouvement peut comprendre respectivement un premier vérin et un deuxième vérin.

[0030] Le premier vérin et le deuxième vérin peuvent être des vérins linéaires.

[0031] Dans un ou plusieurs modes de réalisations, le premier ensemble d’éléments de contrôle de mouvement et/ou le deuxième ensemble d’éléments de contrôle de mouvement sont actifs, chaque ensemble d’éléments de contrôle de mouvement peut comprendre respectivement un premier système vis-écrou et un deuxième système vis-écrou.

[0032] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, l’embase peut comprendre un élément de guidage pour guider un câble de remorquage.

[0033] De préférence, le câble de remorquage est utilisé lorsque le volet est placé dans la configuration relevée.

[0034] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, l'élément de guidage peut être formé comme une ouverture traversante, et quand le volet est placé en configuration relevée, un espace est libéré et qui est défini par un cône d’ouverture partant de ladite ouverture, ledit cône d’ouverture étant défini par un angle d’ouverture d’au moins 180 degrés dans un plan perpendiculaire au plan médian XM, et au moins 30 degrés dans le plan médian XM, de préférence au moins 60 degrés dans le plan médian XM.

[0035] L’ élément de guidage peut être un orifice compris dans un chaumard respectant les contraintes définies dans la norme SOLAS visant le remorquage de très gros navires tels que des méthaniers. Le chaumard peut être défini par un diamètre minimum de 600 millimètres et une hauteur minimum de 300 millimètres.

[0036] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, le moyen d’actionnement de relevage peut être au moins un vérin hydraulique ou au moins un vérin électrique ou au moins un système vis-écrou.

[0037] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, le système houlomoteur de propulsion peut comprendre au moins un dispositif de verrouillage pour verrouiller le volet dans la configuration de travail ou la configuration relevée. [0038] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, le volet peut présenter une forme rectangulaire ou triangulaire ou trapézoïdale ou ellipsoïdale dans le plan XY, et une forme type profil NACA symétrique dans le plan XM.

[0039] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, le bras de volet peut comporter au moins un moyen d’ajustement actif d’un angle entre le volet et le bras de volet suivant un plan perpendiculaire au volet et le long de la direction transversale du volet.

[0040] La présente divulgation porte également sur un ensemble comprenant un système selon la présente divulgation et un bateau, le système étant monté à l’arrière du bateau, de préférence à la poupe du bateau.

[0041] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, le bateau peut être un navire cargo ou un navire à passagers.

[0042] Par navire cargo, il peut être entendu un porte-conteneur (comprenant des marchandises transformées), un vraquier (comprenant des minerais, céréales, gravats, sable...), ou encore un chimiquier ou encore un gazier ou encore un pétrolier ou encore un méthanier ou encore un roulier.

[0043] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, l’embase peut être montée sur la surface externe arrière de la coque du bateau au niveau de la poupe, l’embase étant positionnée de manière à être en-dessous du pont du bateau et au-dessus de l’eau, de sorte que la chape est en permanence hors de l’eau, et de sorte qu’en configuration relevée, l’ensemble articulé et le volet sont placés complètement hors de l’eau sans réduire la surface du pont du bateau.

[0044] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, l’encombrement du système est intégralement compris dans la largeur du bateau.

Brève description des dessins

[0045] D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels :

Fig. 1

[0046] [Fig. 1] illustre un système houlomoteur de propulsion monté sur un bateau tel qu’un navire cargo.

Fig. 2a

[0047] [Fig. 2a] illustre une vue en perspective du système de propulsion avec une chape montée à rotation. Fig. 2b

[0048] [Fig. 2b] illustre une vue de dessus (plan XY) de la figure 2a.

Fig. 2C

[0049] [Fig. 2c] illustre une vue en coupe et en perspective de la figure 2a suivant le plan de coupe A-A’.

Fig. 3

[0050] [Fig. 3] illustre une vue en coupe B-B’ et de côté du système houlomoteur de propulsion de la figure 2a placé dans la configuration relevée.

Fig. 4

[0051] [Fig. 4] illustre la cinématique du volet de propulsion sous l'action du tangage du navire et des vagues en configuration de travail.

Fig. 5

[0052] [Fig. 5] illustre le système houlomoteur de propulsion monté en translation sur bateau.

Description des modes de réalisation

[0053] Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires. Pour des raisons de clarté de l'exposé, certains éléments peuvent ne pas être représentés à l'échelle.

[0054] La figure 1 présente un système houlomoteur de propulsion d’énergie monté sur un bateau tel qu’un navire cargo.

[0055] Le système houlomoteur de propulsion 100 peut être monté à l’arrière du bateau, par exemple à la poupe du bateau. Dans l’exemple de la figure 1 , le système houlomoteur de propulsion peut se trouver en configuration de travail, c’est-à-dire correspondant à l’immersion, partielle ou totale, du volet 105 dans l’eau.

[0056] Le bateau 103 peut être un navire tel qu’un navire-cargo ou un navire à passagers et comprendre une direction longitudinale X et une direction transversale Y. Les navires- cargo peuvent être, par exemple, un porte-conteneur (comprenant des marchandises transformées), un vraquier (comprenant des minerais, céréales, gravats, sable...), ou encore un chimiquier, ou encore un méthanier ou pétrolier.

[0057] Les navires à passagers peuvent être, par exemple, les ferrys ou les navires de croisières. [0058] Comme décrit en figure 1 , lorsque le système houlomoteur de propulsion se trouve dans la configuration de travail, le volet de propulsion peut être immergé partiellement ou totalement, de préférence totalement immergé, de manière à permettre la propulsion du bateau via l’oscillation du volet générée par les mouvements du bateau, eux-mêmes générés par la houle, limitant ainsi l’utilisation de son moteur électrique ou son moteur à combustion par exemple. Les mouvements du bateau générés par la houle peuvent être des mouvements de tangage et/ou de pilonnement du bateau, l’énergie de tangage et/ou de pilonnement étant transmise au volet de manière à entrainer son oscillation via l’ensemble articulé et donc la propulsion du bateau.

[0059] En outre, dans une moins mesure, l’énergie de la houle peut également être directement transmise au volet, renforçant ainsi son oscillation.

[0060] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, l’énergie convertie peut aussi être utilisée, partiellement ou totalement, pour générer de l’énergie électrique via une chaine de conversion reliée à un convertisseur (e.g. générateur électrique, non représenté), la chaine de conversion étant connectée au système houlomoteur de propulsion 100, par exemple connecté à l’ensemble articulé.

[0061] Le système houlomoteur de propulsion peut comprendre une embase 110 fixée à l’arrière du bateau, e.g. à la poupe du bateau, et connectée à une chape 115, ainsi qu’un ensemble articulé 120 permettant de connecter la chape 115 au volet de propulsion 105.

[0062] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, l’embase peut être montée sur la surface externe arrière de la coque du bateau au niveau de la poupe. L’embase peut être agencée de manière à être en-dessous du pont du bateau et au-dessus de l’eau, de sorte que la chape est en permanence hors de l’eau, et de sorte qu’en configuration relevée, l’ensemble articulé et le volet sont placés complètement hors de l’eau mais sans réduire la surface du pont du bateau (ou réduire la surface utile du pont à l’arrière du bateau).

[0063] En particulier, dans un ou plusieurs modes de réalisations, l’embase est donc fixée sur la poupe, au-dessus de la ligne de flottaison lorsque le navire est non chargé, et de préférence au-dessus de la ligne de flottaison du navire en charge maximale, usuellement nommée ligne de flottaison de référence.

[0064] L’ ensemble articulé peut être agencé de manière à permettre une oscillation du volet de propulsion (ou volet) sous l’action des mouvements du bateau générés par la houle (i.e. par les mouvements des vagues), lorsque le volet est placé dans la configuration de travail et ainsi générer une propulsion du bateau. La chape peut être agencée de manière à placer le volet de propulsion dans la configuration de travail ou la configuration relevée. Plus précisément, le déplacement de la chape, entre une position basse et une position haute de la chape, permet d’entrainer le déplacement de l’ensemble articulé qui entraine à son tour le volet de propulsion afin de le placer de la configuration de travail à la configuration relevée, et vice versa (de la position haute à la position basse).

[0065] Dans ce but, la chape peut être montée à rotation ou translation sur l’embase entre la position basse et la position haute.

[0066] En outre, que ce soit en position basse ou en position haute, la chape (et l’embase) peut être en permanence hors de l’eau. En particulier, ils peuvent être en permanence au- dessus de la ligne de flottaison du bateau.

[0067] Les figures 2a à 2c illustrent le système houlomoteur de propulsion agencé dans la configuration de travail et comprenant une chape montée à rotation.

[0068] Plus précisément, la figure 2a illustre une vue en perspective du système houlomoteur de propulsion avec une chape montée à rotation, la figure 2b illustre une vue de dessus (plan XY) de la figure 2a, et la figure 2c illustre une vue en coupe et en perspective de la figure 2a suivant un plan de coupe A-A’.

[0069] L’ embase peut comprendre un premier palier 210a et un deuxième 210b, les premier et deuxième paliers étant agencés de part et d'autre d'un plan médian (XM), et la chape peut être 115 connectée A1 ;A1 ’ aux premier et deuxième paliers par des tourillons respectifs.

[0070] À titre d’exemple, le premier palier 210a et le deuxième palier 210b peuvent être respectivement définis dans une première saillie et une deuxième saillie situées respectivement à une première extrémité et deuxième extrémité de l’embase, les saillies étant agencées pour être en opposition. La chape (e.g. sous forme d’un U) peut comprendre un premier et un deuxième tourillon connectés A1 ;A1 ’ respectivement à la première et deuxième saillie via le premier et deuxième plateau.

[0071] En outre, l’embase peut comprendre un élément de guidage 210c configuré pour guider un câble de remorquage, lorsque le volet est placé dans la configuration relevée et/ou baissée. À titre d’exemple, l’élément de guidage peut être formé comme une ouverture traversante. Par exemple, l’élément de guidage 210c peut être une ouverture traversante dans une troisième saillie comprise dans l’embase 110 de sorte à former un chaumard. L’ouverture traversante peut présenter un diamètre supérieur à 600 millimètres et le chaumard peut présenter une hauteur d’au moins 300 millimètres et présentant des caractéristiques structurelles permettant de répondre aux contraintes définies dans la norme SOLAS relative au remorquage d’urgence.

[0072] Le volet peut être relié à l’ensemble articulé via un bras de volet 230a. [0073] Par exemple, le bras de volet 230a peut être relié à la chape par l’intermédiaire d’au moins un premier bras 220a et un deuxième bras 220b connectés à la chape 115 et au bras de volet 230a par des liaisons pivots respectives A2, A3, A2’, A3’. Le premier bras et le deuxième bras peuvent être agencés de manière à se croiser et pivoter l’un par rapport à l’autre dans un plan perpendiculaire au volet, par exemple un plan XM, et suivant la direction longitudinale du bateau Y.

[0074] En référence à la figure 2b, le bras de volet peut en outre être connecté au volet par au moins une liaison respective A4.

[0075] Ainsi, l’oscillation du volet sous l’action du bateau en position de travail peut résulter simultanément du travail du premier bras et du deuxième par pivotement par rapport à la chape par les liaisons pivot A2’, A3’ et par rapport au bras de volet par les liaisons pivot A2, A3, ainsi que du travail du volet par rapport au bras de volet autour de la liaison pivot A4 entre le volet 105 et ledit au moins bras de volet 230a. En d’autres termes, l’oscillation du volet peut être assurée par le travail simultané de chacun des pivots A2, A3, A2’, A3’, et A4.

[0076] Dans un ou plusieurs modes de réalisation préférentiels, l’ensemble articulé peut comprendre des premiers et des deuxièmes bras connectés respectivement à un bras ou une pluralité de bras de volet et à la chape, et qui sont agencés symétriquement par rapport au plan médian (XM).

[0077] En outre, les premiers bras peuvent séparés les uns des autres de sorte que la distance les séparant est inférieure à la largeur du bateau (ou navire). De même, les deuxièmes bras peuvent séparées les uns des autres de sorte que la distance les séparant est inférieure à la largeur du bateau (ou navire). Cela participe à la réduction de l’encombrement du système houlomoteur de sorte qu’il soit intégralement compris dans la largeur du bateau.

[0078] Par exemple, un bras ou une pluralité de bras de volet 230a, 230b peuvent être reliés à la chape par au moins deux premiers bras 220a, 220c connectés respectivement, à la chape 115 et au bras ou à la pluralité de de bras de volet 230a, 230b par des liaisons pivots A2, A2’, et peuvent être reliés à la chape par au moins deux deuxièmes bras 220b, 220d connectés respectivement à la chape et au bras ou à la pluralité de bras de volet 230a, 230b par des liaisons pivots A3, A3’.

[0079] Le volet peut être connecté à un bras ou une pluralité de bras de volet par des liaisons pivots respectives A4, A4’. [0080] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, les premiers bras ou les deuxièmes bras, ou les bras de volet peuvent constituer qu’une seule pièce respective sous forme d’un II inversé ou non. Par exemple, les premiers bras 220a, 220c peuvent être compris dans une pièce en forme de II inversé.

[0081] En outre, en référence à la figure 2c, l’ensemble articulé 120 peut comprendre au moins un premier ensemble d’éléments 240a, 240b de contrôle de mouvement et un deuxième ensemble 245a, 245b d’éléments de contrôle de mouvement respectivement configurés pour contrôler (ou piloter) le pivotement du premier et du deuxième bras. Le premier ensemble d’éléments de contrôle de mouvement peut être agencé entre la chape 115 et le premier bras 220a, et le deuxième ensemble d’éléments de contrôle de mouvement peut être agencé entre la chape 115 et le deuxième bras 220b.

[0082] En outre, chaque ensemble d’éléments de contrôle de mouvement peut être un ensemble d’éléments de contrôle de mouvement actif ou/et passif.

[0083] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, lorsque le premier ensemble d’éléments de contrôle de mouvement et/ou le deuxième ensemble d’éléments de contrôle de mouvement sont passifs, chaque ensemble d’éléments de contrôle de mouvement comprend respectivement un premier ressort de rappel 240a, 245a et un deuxième ressort de rappel 240b, 245b.

[0084] À titre d’exemple (figure 2c), le premier ensemble 240a, 240b d’éléments de contrôle de mouvement peut comprendre un premier ressort de rappel (e.g. compression ou extension) 240a connecté à la chape 115 et au premier bras 220a par des liaisons pivots respectifs, et un deuxième ressort de rappel 240b (e.g. compression ou extension) connecté à la chape 115 et au premier bras 220a par des liaisons pivots respectifs. De même, le deuxième ensemble 245a, 245b d’éléments de contrôle de mouvement peut comprendre un premier ressort de rappel (e.g. compression ou extension) 245a connecté à la chape 115 et au deuxième bras 220b par des liaisons pivots respectifs, et un deuxième ressort de rappel 245b (e.g. compression ou extension) connecté à la chape 115 et au deuxième bras 220b par des liaisons pivots respectifs.

[0085] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, le premier ensemble d’éléments de contrôle de mouvement et/ou le deuxième ensemble d’éléments de contrôle de mouvement sont actifs, chaque ensemble d’éléments de contrôle de mouvement comprend respectivement un premier vérin (e.g. vérin linéaire) 240a, 245a et un deuxième vérin (e.g. vérin linéaire) 240b, 245b.

[0086] Chaque vérin des ensembles d’éléments de contrôle de mouvement peut être relié à un moteur respectif piloté par une unité de commande de sorte à adapter les caractéristiques (e.g. raideur, amortissement, inertie) de chaque vérin par rapport aux conditions extérieures ou par rapport aux phases de mouvement de chaque bras ou par rapport au mouvement du bateau, et ainsi optimiser l’effort de propulsion du volet lors de la propulsion. Les conditions extérieures peuvent être par exemple le type de houle rencontrée.

[0087] L’unité de commande peut être disposée sur le système houlomoteur ou disposée directement sur le bateau par exemple

[0088] En outre, lorsque l’ensemble articulé comprend des premiers et des deuxièmes bras, l’ensemble articulé peut comprendre des premiers et deuxièmes ensembles d’éléments de de contrôle de mouvement disposés symétriquement par rapport au plan médian XM.

[0089] Afin de maintenir le système houlomoteur de propulsion dans la configuration de travail ou la configuration relevée, celui-ci peut comprendre au moins un dispositif de verrouillage (non représenté sur les figures 2a à 2c) pour verrouiller la position du volet dans l’une ou l’autre des configurations. À titre d’exemple le dispositif de verrouillage peut être compris entre la chape et l’embase.

[0090] Dans un ou plusieurs modes de réalisations, le dispositif de verrouillage est monté sur la chape de sorte à être solidaire de son déplacement.

[0091] Selon un exemple, le dispositif verrouillage peut être un système pignon-crémaillère couplé à une clavette (ou arbre/barre de verrouillage) venant verrouiller une position de verrouillage 280a ou 280b verrouillant respectivement la chape dans une position basse de sorte que le volet est placé dans une configuration de travail, et dans une position haute de sorte que le volet est placé dans une configuration relevée. Par exemple, chaque position de verrouillage peut être formée par deux ouvertures colinéaires, la première ouverture étant disposée sur l'embase et la deuxième ouverture étant disposée sur la chape. Lors du passage de la chape de la position basse à la position haute, les deux ouvertures de la position haute se retrouvent alignées de manière à permettre l’insertion de la clavette par le dispositif de verrouillage.

[0092] Lorsque le volet est placé dans la configuration de travail via la chape placée en position basse, le dispositif de verrouillage permet d’empêcher la rotation de la chape et garantit ainsi de la bonne transmission de l’effort de propulsion et des autres efforts hydrodynamiques appliqués sur le volet (et/ou d’une bonne efficacité de propulsion) via la liaison A1 , A1’ et la clavette insérée (non représentée) dans la position de verrouillage formant la position basse. [0093] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, le système houlomoteur de propulsion peut comprendre au moins deux dispositifs de verrouillage et des premières et deuxièmes positions de verrouillage disposés symétriquement de part et d’autre du plan XM.

[0094] Dans un ou plusieurs modes de réalisations, le système houlomoteur de propulsion peut comprendre au moins trois positions de verrouillage sur un seul côté du plan XM, ou de part et d’autre du plan XM. De telles dispositions permettent de placer le système houlomoteur de propulsion dans un ou plusieurs positions intermédiaires entre la configuration de travail (i.e. position basse de la chape) et la configuration relevée (i.e. position haute de la chape).

[0095] En référence à la figure 2b ou à la figure 3, le système houlomoteur de propulsion peut comporter un moyen d'actionnement de relevage ou une pluralité de moyen d’actionnement de relevage 260 configurés pour placer le volet de propulsion dans la configuration de travail ou la configuration relevée.

[0096] Les moyens d’actionnement de relevage peuvent être agencés entre l’embase et la chape via des liaisons pivots respectives. Par exemple, le moyen d’actionnement de relevage peut être un vérin hydraulique tel qu’un vérin linéaire à double effet ou un système vis-écrou.

[0097] Dans un ou plusieurs modes de réalisations, la pluralité de moyens d’actionnement de relevage est une pluralité de vérins hydrauliques (ou une pluralité de systèmes-vis écrou) comprenant au moins deux vérins hydrauliques (ou au moins deux systèmes vis- écrou). De manière préférentielle, la pluralité de vérins hydrauliques (ou une pluralité de systèmes-vis écrou) des moyens d’actionnement de relevage 260 comprennent au moins quatre vérins hydrauliques (au moins quatre systèmes vis-écrou).

[0098] Par exemple (figure 2b ou figure 3), les cylindres de la pluralité de vérins hydrauliques 260 peuvent être connectés à l’embase par une liaison pivot respective A6, et la tige de chaque vérin hydraulique permettant de transmettre l’effort (e.g. en poussant) pour entrainer le déplacement de l’ensemble articulé et du volet peut être connectée à la chape par une liaison respective A7, voir figure 3 ou figure 2b. Lors de l’actionnement des vérins pour passer de la configuration de travail à la configuration relevée (après déverrouillage de la position de verrouillage par le dispositif de verrouillage), ou vice versa, l’effort transmis par les tiges des vérins à la chape permet sa rotation autour de l’embase suivant les liaisons A1 ,A1 ’ formées par les plateaux et les tourillons de sorte que la chape passe de la position basse à la position haute, entraînant avec elle l’ensemble articulé et le volet de propulsion (ou volet), voir figure 3. [0099] Le volet peut se présenter comme une structure de faible épaisseur s’étendant principalement dans deux directions, une direction x longitudinale et une direction y transversale, avec une faible épaisseur selon la troisième direction (direction Z). L’épaisseur du volet peut varier entre le bord d’attaque et le bord de fuite à la manière d’un aileron aérodynamique.

[0100] Le volet peut avoir une forme rectangulaire, triangulaire ou trapézoïdale ou encore ellipsoïdale. À titre d’exemple, la forme du volet peut être similaire aux queues des mammifères marins, comme le dauphin ou la baleine par exemple. Le volet peut présenter des dimensions où la longueur selon l’axe Y est plus grande que la largeur selon l’axe X. L’épaisseur du volet est définie de façon à être cohérente avec les autres grandeurs, notamment du point de vue de la résistance à l’avancement (il s’agit de minimiser la traînée).

[0101] Les dimensions du volet de propulsion doivent être adaptées aux dimensions du système houlomoteur de propulsion, lui-même adapté aux conditions environnementales et aux contraintes du bateau. À titre d’exemple, les dimensions du volet peuvent se situer dans une gamme de 4 à 46 mètres pour les longueurs (longueur ne dépassant en général pas la largeur du navire), de 2 à 13 mètres pour les largeurs, et pour une épaisseur (ou hauteur) maximale pouvant aller jusqu’à 200 centimètres. Plus précisément, les dimensions sont de 30 mètres pour la longueur située à l’extrémité du volet, 8,75 mètres pour la largeur, et 130 centimètres pour la hauteur maximale (ou épaisseur).

[0102] Suivant un mode de réalisation, le volet peut être réalisé en acier ou en matériaux composites (type plastique à fibre de verre ou de carbone) ou une combinaison des deux. La réalisation en matériaux composites peut permettre de configurer au volet de propulsion une certaine souplesse, en contrôlant notamment l'agencement des fibres le long de la corde. Cette souplesse optimise l'aspect propulsif, à la manière d'une palme. En outre, l’utilisation de matériaux composites pour réaliser le volet permet également d’alléger le système.

[0103] Suivant un mode de réalisation, le volet peut avoir un profil d’aile d’avion ou un profil symétrique type NACA.

[0104] La figure 3 présente une vue en coupe B-B’ et de côté du système houlomoteur de propulsion de la figure 2a placé dans la configuration relevée.

[0105] Le volet 105 peut être complètement sorti de l’eau via les moyens d’actionnement de relevage 260 permettant la rotation de la chape (et donc de l’ensemble articulé) autour de la liaison pivot A1 , A1 ’ avec l’embase permettant de passer de la position basse à la position haute. [0106] Dans cette configuration relevée, l’arrière du bateau peut être totalement (ou partiellement) libéré permettant d’effectuer diverses opérations telles qu’un remorquage (e.g. remorquage d’urgence) du navire ou un accostage à un quai. En effet, les dimensions du système houlomoteur de propulsion, généralement adaptées aux dimensions du navire, peuvent être importantes au regard de l’espace restreint dans un port ou près d’un quai d’amarrage.

[0107] En outre, ce désengagement ne vient pas réduire la surface utile du pont (comme le pont principal par exemple) situé à l’arrière du bateau.

[0108] En outre, le désengagement du système houlomoteur de propulsion hors de l’eau permet d’assurer l’intégrité du système houlomoteur ou du bateau lorsque les conditions environnementales ne sont pas propices à son utilisation, ou encore de garantir d’un accostage en toute sécurité du navire et sans dégradation structurelle.

[0109] Le désengagement peut permettre en outre de libérer de l’espace dans le cas d’un remorquage du bateau par un autre bateau.

[0110] À cet effet, la troisième saillie comprenant l’ouverture traversante 210c peut être traversée par un câble de remorquage 340. Le placement du volet dans la configuration relevée peut permettre de libérer un espace défini par un cône d’ouverture partant de l’ouverture et présentant un angle d’ouverture 360 d’au moins 180 degrés dans un plan perpendiculaire au plan médian XM, et d’au moins 30 degrés dans le plan médian XM, de préférence 60 degrés dans le plan XM. Ce cône d’ouverture peut être défini suivant la norme SOLAS visant le remorquage de navire à fort tonnage tel que les méthaniers par exemple.

[0111] Cette troisième saillie comprenant une ouverture traversante peut être utilisée pour passer un câble de remorquage pour remorquer le bateau/navire que ce soit en configuration de travail ou en configuration relevée. De préférence, le remorquage et l’utilisation du câble de remorquage avec la troisième saille sont effectués en configuration relevée.

[0112] En figure 3, il est également illustré le déploiement des tiges des vérins hydrauliques 260 lorsque la chape est passée d’une position basse à une position haute.

[0113] En outre, lorsque le volet est placé dans la configuration relevée, le dispositif de verrouillage peut permettre de relâcher la contrainte exercée sur les moyens d’actionnement de relevage 260 (e.g. vérins hydrauliques ou système vis-écrou irréversible), et de prévenir toute chute du volet et de l’ensemble articulé en cas de défaillance des moyens d’actionnement de relevage. [0114] Avantageusement, lorsque les moyens d’actionnement de relevage 260 sont un ou une pluralité de systèmes vis-écrou irréversibles, la prévention contre toute chute du volet et de l’ensemble articulé en cas de défaillance des moyens d’actionnement de relevage en est nettement améliorée via l’irréversibilité du système vis-écrou irréversible.

[0115] Dans un ou plusieurs modes de réalisation, l’angle de rotation entre la position basse et la position haute de la chape autour de l’axe des tourillons (A1 ,A1 ’) est supérieur à 70 degrés, de préférence supérieur à 105 degrés, et de manière encore plus préférentielle supérieur à 120 degrés..

[0116] La figure 4 illustre la cinématique du volet de propulsion sous l'action du tangage du navire et des vagues en configuration de travail.

[0117] Lors du mouvement rotatif, généré par le mouvement des vagues, du ou des bras de volet (et donc du volet de propulsion) autour des liaisons pivots A2, A3, A2’,A3’, le ou les bras de volet et le volet de propulsion peuvent être rappelés à leur position d’origine via le ou les ensembles d’éléments de contrôle de mouvement entraînant un mouvement d’oscillation du volet propice à la propulsion du navire.

[0118] Le bras de volet peut comporter au moins un moyen d’ajustement 410 de l’angle entre le volet et le bras de volet dans un plan perpendiculaire et le long de la direction transverse du volet (ou dans le plan XM). Par exemple, le moyen d’ajustement peut être un ou plusieurs vérins hydrauliques (e.g. vérin linéaire) dont chaque cylindre est en liaison pivot A8 avec le bras de volet, et la tige de chaque cylindre est en liaison pivot A9 avec le volet. Ainsi, il est possible d’ajuster activement l’angle entre le volet et le ou les bras de volet durant les phénomènes de houle, permettant d’optimiser l’effet propulsif du système houlomoteur. L’injection d’énergie dans cette liaison volet/bras horizontal permet également de faire apparaitre plus nettement une résonance dans l’oscillation du système mécanique et donc un pic de performance propulsive.

[0119] La figure 5 illustre le système houlomoteur de propulsion monté à translation sur un bateau.

[0120] Dans ce mode de réalisation, la chape 115 peut être montée à translation sur l’embase 110 fixée sur le bateau 103.

[0121] L’ ensemble articulé et le principe de propulsion demeurent les mêmes que dans les modes de réalisations présentés précédemment, excepté que le volet peut être placé dans la configuration de travail ou la configuration relevée par un mouvement de translation le long de la direction Z ou suivant une rampe inclinée. [0122] Dans ce mode de réalisation, le dispositif de verrouillage peut être placé le long de l’embase à différents niveaux pour fixer l’ensemble articulé à différentes hauteurs correspondant à différentes hauteurs du volet de propulsion.

Claims

Revendications

[Revendication 1] Système houlomoteur de propulsion (100) configuré pour être installé sur un bateau, ledit système comprenant un volet (105), ledit système houlomoteur pouvant placer le volet dans une configuration de travail, où le volet est immergé dans l’eau, ou dans une configuration relevée, où le volet est hors de l’eau, le système houlomoteur de propulsion comprenant : une embase (110) montée à l’arrière du bateau (103), l’embase étant connectée à une chape (115) déplaçable par rapport à l’embase, la chape étant agencée de manière à placer le volet dans la configuration de travail ou la configuration relevée, un ensemble articulé (120) reliant le volet (105) à ladite chape (110), l’ensemble articulé étant agencé de manière à permettre une oscillation du volet sous l’action des mouvements du bateau provoqués par les mouvements des vagues lorsque ledit volet est dans la configuration de travail, un moyen d’actionnement (260) de relevage permettant de passer de la configuration de travail à la configuration relevée.

[Revendication 2] Système selon la revendication 1 , dans lequel la chape est montée à rotation sur l’embase entre une position basse et une position haute.

[Revendication 3] Système selon la revendication précédente, dans lequel le bateau comprend une direction longitudinale X et dans lequel l’embase comprend un premier palier (210a) et un deuxième palier (210b), les premier et deuxième paliers étant agencés de part et d'autre d'un plan médian (XM), la chape étant (115) connectée (A1 ;A1 ’) aux premier et deuxième paliers par des tourillons respectifs.

[Revendication 4] Système selon la revendication précédente, dans lequel l’angle de rotation entre la position basse et la position haute de la chape autour de l’axe des tourillons (A1 ,A1 ’) est supérieur à 70 degrés, de préférence supérieur à 105 degrés, et de manière encore plus préférentielle supérieur à 120 degrés.

[Revendication 5] Système selon l’une des revendications précédentes dans lequel l’ensemble articulé comprend au moins un premier bras (220a) et un deuxième bras (220b) connectés à la chape et à au moins un bras de volet (230a) par des liaisons pivots respectives (A2, A2’,A3, A3’), ledit premier bras et ledit deuxième bras étant agencés de manière à se croiser et pivoter l’un par rapport à l’autre dans un plan perpendiculaire au volet et le long de la direction longitudinale du bateau X, ledit bras de volet (230a) étant connecté au volet (105) par au moins une liaison pivot (A4) avec le volet, l’ensemble articulé étant configuré de sorte que l’oscillation du volet sous l’action du bateau résulte simultanément du travail du premier bras et du deuxième par pivotement par rapport à la chape par les liaisons pivot (A2’, A3)’ et par rapport au bras de volet par les liaisons pivot (A2, A3), ainsi que du travail du volet par rapport au bras de volet autour de la liaison pivot (A4) entre le volet (105) et ledit au moins bras de volet (230a).

[Revendication 6] Système selon la revendication précédente, dans lequel l’ensemble articulé comprend des premiers et des deuxièmes bras connectés respectivement à un bras ou une pluralité de bras de volet et à la chape, et qui sont agencés symétriquement par rapport au plan médian (XM).

[Revendication 7] Système selon la revendication précédente 5 ou 6, dans lequel l’ensemble articulé comprend au moins un premier (240a, 240b) ensemble d’éléments de contrôle de mouvement actifs et/ou passifs et au moins un deuxième ensemble d’éléments (245a, 245b) de contrôle de mouvement actifs et/ou passifs configurés pour contrôler respectivement le pivotement du premier bras et du deuxième bras, ledit premier ensemble d’éléments (240a, 240b) de contrôle de mouvement étant agencé entre la chape (115) et le premier bras (220a), et ledit deuxième ensemble (245a, 245b) d’éléments de contrôle de mouvement étant agencé entre la chape (115) et le deuxième bras (220b).

[Revendication 8] Système selon la revendication précédente, dans lequel le premier ensemble d’éléments de contrôle de mouvement et/ou le deuxième ensemble d’éléments de contrôle de mouvement sont passifs, chaque ensemble d’éléments de contrôle de mouvement comprend respectivement un premier ressort de rappel (240a, 245a) et un deuxième ressort de rappel (240b, 245b).

[Revendication 9] Système selon l’une des revendication 7 à 8, dans lequel le premier ensemble d’éléments de contrôle de mouvement et/ou le deuxième ensemble d’éléments de contrôle de mouvement sont actifs, chaque ensemble d’éléments de contrôle de mouvement comprend respectivement un premier vérin (240a, 245a) et un deuxième vérin (240b, 245b).

[Revendication 10] Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite embase comprend un élément de guidage pour guider un câble de remorquage (340).

[Revendication 11] Système selon la revendication précédente, dans lequel l'élément de guidage est formé comme une ouverture traversante, et quand le volet est placé en configuration relevée, un espace est libéré et qui est défini par un cône d’ouverture partant de ladite ouverture, ledit cône d’ouverture (360) étant défini par un angle d’ouverture d’au moins 180 degrés dans un plan perpendiculaire au plan médian XM, et au moins 30 degrés dans le plan médian XM, de préférence au moins 60 degrés dans le plan médian XM.

[Revendication 12] Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le moyen d’actionnement de relevage (260) est au moins un vérin hydraulique ou au moins un vérin électrique ou au moins un système vis-écrou.

[Revendication 13] Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le système houlomoteur de propulsion comprend au moins un dispositif de verrouillage pour verrouiller le volet dans la configuration de travail ou la configuration relevée.

[Revendication 14] Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le volet présente une forme rectangulaire ou triangulaire ou trapézoïdale ou ellipsoïdale dans le plan XY, et une forme type profil NACA symétrique dans le plan XM.

[Revendication 15] Système selon l’une quelconque des revendications précédentes 5 à 13, dans lequel le bras de volet comporte au moins un moyen d’ajustement (410) actif d’un angle entre le volet le bras de volet suivant un plan perpendiculaire au volet et le long de la direction transversale du volet.

[Revendication 16] Ensemble comprenant un système selon l’une quelconque des revendications précédentes et un bateau, ledit système étant monté à l’arrière du bateau, de préférence à la poupe du bateau.

[Revendication 17] Ensemble selon la revendication précédente, dans lequel l’embase est montée sur la surface externe arrière de la coque du bateau au niveau de la poupe, l’embase étant positionnée de manière à être en-dessous du pont du bateau et au-dessus de l’eau, de sorte que la chape est en permanence hors de l’eau, et de sorte qu’en configuration relevée, l’ensemble articulé et le volet sont placés complètement hors de l’eau sans réduire la surface du pont du bateau.

[Revendication 18] Ensemble selon la revendication 16 ou la revendication 17, dans lequel l’encombrement du système est intégralement compris dans la largeur du bateau.

[Revendication 19] Ensemble selon la revendication précédente dans lequel le bateau est un navire cargo ou un navire à passagers.