________________Centrale Flottante Tripode Centrifuge (CFTC)_________________

_______________Centrale Flottante Tripode à Pendule Inerte (CFTPI)_____________

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Aucun des projets et prototypes actuellement testés dans le domaine de la génération d'électricité à partir de l'énergie des mers ne met à profit le CAPTAGE SYNCHRONE du TANGAGE et du ROULIS créant le ROTULAGE d'une plate-forme flottante, phénomène pourtant naturellement engendré par les ondes de HOULE .

Les centrales houlomotrices tripodes exploitent ce mouvement de rotulage et le transforment de manière simple en électricité.
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______PRINCIPE D'OBTENTION D'UN ROTULAGE A PARTIR DE LA HOULE_______

La centrale est constituée d'une plate-forme supportée par trois flotteurs disposés en un triangle équilatéral formant un tripode. Deux flotteurs sont alignés avec la direction de propagation de l'onde de houle (flotteurs de tangage A et B, côté bâbord). Le troisième flotteur (flotteur de roulis C) est à distance égale des deux premiers, du côté tribord.

Les flotteurs soumis aux mouvements des vagues oscillent verticalement avec des décalages temporels (c'est à dire des déphasages) qui dépendent de la longueur d'onde de la houle (donc de la période T) et de la distance D entre deux flotteurs.

La conséquence de ces oscillations est la création d'un mouvement de ROTULAGE (combinaison de roulis et de tangage). Ainsi la ligne de plus grande pente de la plate-forme suit, en rotation régulière, cet incessant pivotement-basculement autour de l'axe vertical, à une fréquence égale à celle de la houle, alors que la plate-forme elle-même ne subit aucune rotation. Le calcul théorique confirme le phénomène du rotulage mis en évidence en bassin de carène et révèle une forte analogie avec les équations des courants électriques d'un système triphasé.

_______________________CALCULS (Bernard GRAND)________________________

Les trois flotteurs suivent les variations de niveau de la mer sous l'effet de la houle.

___ 1) EQUATIONS du MOUVEMENT VERTICAL des FLOTTEURS

Données:
Y = h/2 (h = hauteur de la houle crête-à-crête)
D = distance entre deux flotteurs
T = période de l'onde de houle
v = vitesse de la houle (en eau profonde: v = 1,56 T)
w = pulsation de l'onde (w = 2pi/T avec pi=3,14)

La direction de propagation de la houle est parallèle à l'axe de tangage AB. Le flotteur A, qui sert de référence pour les phases, reçoit l'onde de houle en premier. Le flotteur B subit la houle avec le retard temporel D/v et le flotteur C avec le retard D/2v. Les flotteurs oscillent verticalement selon les équations ci-dessous (la houle est de profil quasi sinusoïdal).

Flotteur A à hauteur hA
Flotteur B à hauteur hB
Flotteur C à hauteur hC

hA = Y cos wt
hB = Y cos w(t + D/v)
hC = Y cos w(t + D/2v)

___ 2) PROJECTIONS sur les AXES Ox et Oy

xA = hA cos 2pi/3 = Y (cos 2pi/3) cos wt
yA = hA sin pi/3 = Y (sin pi/3) cos wt

xB = hB cos 2pi/3 = Y (cos 2pi/3) cos w(t + D / v)
yB = -hB sin pi/3 = - Y (sin pi/3) cos w(t + D / v)

xC = hC = Y cos w(t + D / 2v)
yC = 0

___ 3) SOMME des COMPOSANTES selon les AXES

Sur l'axe des abcisses Ox, on additionne les trois composantes de hauteur de houle . De même sur l'axe des ordonnées Oy:

x = - ( xA + xB + xC )
y = - ( yA + yB + yC )

Remarque: le signe moins indique que l'on s'intéresse aux coordonnées du point le plus bas du pont de la centrale (qui correspond à la ligne de plus grande pente).

Les fonctions du temps x et y s'écrivent finalement:

x = - Y{ (cos 2pi/3) cos wt + (cos 2pi/3) cos w(t + D/v) + cos w(t + D/2v)}
y = - Y{ (sin pi/3) cos wt - (sin pi/3) cos w(t + D/v)}

___ 4) FIGURES de ROTULAGE

Le point M de coordonnées (x, y) décrit une ellipse dans le plan 0xy, ellipse qui peut se réduire à un cercle ou à un segment dans certains cas particuliers. Tout se passe comme si l'on avait un champ de forces représenté par le vecteur tournant OM.

___5)FORCES AGISSANTES

Le volume d'eau contenu dans le canal circulaire tend, par le phénomène de rotulage accompagnant la gîte, à n'occuper qu'une demi-circonférence environ (goulée: voir figure ci-dessous).

On a les relations:
D = Distance entre flotteurs
OA = 0,57 D (Distance entre flotteur et centre du pont)
OP = hauteur du pont au-dessus de la ligne de flottaison
OM' = 0,66 Rcanal

Le point M' est le barycentre de la goulée d'eau qui occupe un demi-canal

a = angle de la gîte initiale créée par la houle
(Cette gîte a pour conséquence de provoquer un balourd d'eau (la "goulée") qui, par son poids s'appliquant au barycentre M', et par sa force centrifuge, induit à son tour une gîte dynamique supplémentaire)
m = masse de la goulée d'eau
g = accélération de la pesanteur
Omega = vitesse angulaire de rotulage

---a) POIDS de la GOULEE d'EAU

Poids = m g

---b) FORCE CENTRIFUGE

---c) POUSSEE d'ARCHIMEDE (FA)

L'équilibre des moments des forces permet d'écrire:

Poids.NM' + FC.NP = FA.LE
d'où:

FA = (Poids.NM' + FC.NP) / LE

avec:
NM' = QM' cos(a) = (0,66 Rcanal + OP tan(a)) cos(a)
NP = OP / cos(a) – NM' tan(a)
LE = OA cos(a) = 0,57 D cos(a)

Remarque: le poids et la force centrifuge de la goulée d'eau tendent à augmenter la gîte.

___________________________CONE de ROTULAGE_________________________

______________________SEQUENCES de ROTULAGE________________________

Remarque: A mesure que la houle avance, la centrale effectue un mouvement de rotulage (séquences 1, 2, 3, 4), mais sans tourner sur elle-même.