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Conception, modélisation et contrôle d'un tube anti-roulis multidirectionnel pour une barge offshore portant une éolienne
| Content Provider | Semantic Scholar |
|---|---|
| Author | Coudurier, Christophe |
| Copyright Year | 2017 |
| Abstract | Suite a la mise en place de politiques publiques favorisant les energies renouvelables, la construction de fermes eoliennes offshore est en plein essor aux quatre coins du monde. Or, la technique de l'eolienne offshore posee, la seule utilisee actuellement, n'est pas viable economiquement dans des eaux trop profondes. Ceci represente un serieux frein au developpement de l'energie eolienne. Pour cette raison, la communaute scientifique s'interesse depuis plusieurs annees aux eoliennes sur plates-formes flottantes. En eau profonde, cette technologie est interessante. Mais le fait que l'eolienne ne soit pas encastree au fond de la mer augmente tres significativement les sollicitations mecaniques induites par les vagues.Pour reduire ces sollicitations qui ont de nombreux effets nefastes, differentes approches sont possibles. Essayer de compenser les oscillations « avant-arriere » du mât de l'eolienne en pilotant la force de poussee exercee au niveau du rotor a deja ete ecarte dans la litterature. Nous nous sommes concentres sur l'ajout d'un dispositif de stabilisation interne a la plate-forme, de type Tuned Liquid Column Damper (un tube en U contenant un liquide, TLCD, encore appele tube anti-roulis), utilise dans d'autres contextes. Le dispositif que nous proposons est un dispositif actif ou les parametres du TLCD sont ajustes en temps reel, au cours du mouvement induit par les vagues. La mise a jour des parametres suit une strategie reposant sur une analyse des interactions entre le TLCD et la plate-forme (appelee ici barge) sur laquelle est installee l'eolienne. Nous avons modelise le mouvement de la barge seul et son couplage avec le TLCD dans le plan grâce a une approche Lagrangienne. Nous avons etudie les effets des interactions du TLCD avec la barge dans le cas ou le coefficient de perte de charge dans le tube etait constant. Les limites de cette approche ont ete detaillees grâce aux resultats classiques de la litterature sur les oscillateurs mecaniques couples. Nous nous sommes ensuite concentres sur une approche active consistant a modifier les caracteristiques du systeme en temps reel. Nous avons propose des strategies de type Linear Quadratic Regulator et de type Model Predictive Control agissant sur le coefficient de perte de charge. Dans un deuxieme temps, les simulations nous ont ensuite permis d'ecarter la commande MPC dont le rapport performance / complexite n'est pas favorable par rapport a la commande LQR dans ce cas precis.Une etude plus generale du systeme, en trois dimensions, nous a permis de verifier que le TLCD classique dans sa version passive ou dans la version active que nous proposions n'est pas du tout robuste a l'incidence de la houle. Nous avons donc imagine et modelise des dispositifs inspires du TLCD mais permettant d'amortir les oscillations de la houle de maniere efficace, independamment de l'incidence de la houle. Nous avons nomme ces dispositifs TLMCD, pour Tuned Liquid Multiple Columns Damper.Les dispositif que nous proposons sont des systemes TLMCD actifs. Ils sont concus d'apres les modelisations 3D que nous avons developpees et une etude des couts. Pour ces dispositifs, nous avons aussi detaille les specificites de la synthese des strategies LQR pour amortir les oscillations de la barge independamment de l'incidence de la houle.La performance de ces solutions d'amortissement a finalement ete evaluee par simulation pour un large eventail de conditions de houle, couvrant les specifications d'un “ cahier des charges ” que nous presentons. On observe une reduction des oscillations en roulis de la barge qui peut atteindre un facteur 4 par rapport a l'eolienne flottante sans TLCD. Ces resultats nous montrent que le dispositif TLMCD que nous proposons est un dispositif interessant pour amortir de maniere significative, robuste et economiquement abordable notre systeme. |
| File Format | PDF HTM / HTML |
| Alternate Webpage(s) | https://pastel.archives-ouvertes.fr/tel-01822625/document |
| Language | English |
| Access Restriction | Open |
| Content Type | Text |
| Resource Type | Article |
