Brevet FR2009774A1 — publié le 19700206

Cette invention se rapporte à un dispositif d'exploitation minière snus-marine et particulièrement à un appareil et à tin procédé d'assemblage et de mise en place des éléments de conduit utilisés dans les opérations minières» 5 Four divers types d'exploitations minières à des profon deurs de plusieurs milliers de mètres, on a déjà décrit des dispositifs utilisant un collecteur de fond qui se déplace sur le fond de la mer ou qui 1* drague et prélève les agrégats désirés, tels que 1 les nodules de manganèse* Le collecteur est relié au navire de sur-10 face au moyen d'éléments de conduit assemblés entre eux, formant ainsi un conduit de plusieurs kilomètres de longueur. Un système élévateur tel qu'un élévateur à air ou une pompe est connecté au condit pour faire monter les agrégats recueillis par le collecteur jusqu'au navire de surface* 15 Au début des opérations minières, le collecteur peut être fixé à. un conduit flexible et descendu à traversin puits de travail situé au centre du navire*» Le navire étant immobile, des éléments additionnels sous la forme d'éléments de conduits métalliques sont mis en position verticale au-dessus des éléments de conduits déjà 20 mif en place qui sont maintenus et suspendus à la station d'assemblage* Le nouvel élément de conduit est rapporté à la section déjà fixée et emsuite descendu jusqu'au point où il devient l'élément d'amarrage* Le processus se poursuit jusqu'à ce qu'une longueur suffisante soit mise en place, grâce à laquelle le collecteur se 25 trairre placé sur le fond des eaux. Ses joints à rotule ou à pivot,-combinés avec un mou suffisant dans le conduit flexible, contribuent à maintenir le collecteur sur le fond des eaux lorsque le navice commence à se déplacer dans l'eau au-dessus de la zone d'exploitation minière* 30 Le collecteur étant juste au-dessus dus fond des eaux, les conditions de surface peuvent provoquer le soulèvement du navire, c'est-à-dire un.^mouvement vertical du navire dû à l'action des vagues 11 est alors possible que, même avec un conduit flexible, le collecteur subisse des dommages importants, le mouvement vertical du bateau 35 pouvant briser le collecteur sur le fond des eaux0 En conséquence, le principal objet de la présente invention est de fournir une méthode pour assembler et mettre en place des éléments de conduit pour exploitation minière sous-marine qui éliminent 69 17874 2 2009774 le danger que présentent pour le collecteur les mouvements verticaux du navisv, lorsque ce collecteur est en place sur le fond des eaux. Pour réaliser cet objectif, la présente invention consiste à assembler et mettre en place des éléments dé conduit pour exploi~ 5 tation minière sous-marine, dans lesquels un collecteur de produits miniers est descendu grâce à des éléments de conduit à partir d'un navire de surface, caractérisé par le fait que le navire est propulsé pendant l'assemblage des éléments successifs du conduitvassurant la descente du collecteur, le conduit étant maintenu à un angle pré-10 déterminé pendant la descente du collecteur* Quand le navire est en route, le conduit sfécarte du navire en formant un certain angle* Ses structures sont prévues sur le navire pour maintenir et positionner un élément de conduit avec le même angle, afin de pouvoir l'assembler à un élément déjà en place* 15 Quand une longueur pré-déterminée de conduit a été mise en place, le navire peut ralentir jusqu'à une vitesse pré-déterminée pour laquelle le collecteur situé à l'extrémité du conduit se posera sur le fond des eaux et sera traîné pour assurer les opérations de prélèvement» 20 L'invention deviendra plus claire à la lecture de la description suivante d'une forme préférentielle, indiquée à titre d'exemple seulement, sur les dessins annexés et dans lesquels : La Fig# À est un schéma illustrant le navire de surface, le -c»nduit et le collecteur d'un dispositif d'exploitation 25 minière» Les Fig. 2 à 5 sont des vues de coté, en élévation, du navire de la Fig. 1 avec des parties en coupe, illustrant les différentes étapes de la mise en place du conduit. La Fig.~6 est une vue en plan du joint à cardans qui peut 30 être utilisé icio La Fig. 7 est une vue le long de la;ligne VII-YII de la Fig. 6. La Fig. 1 montre unnnavire de surface 10 se déplaçant sur l'eau dans le sens de la flètrhe. En s*écartant du navire de surface 35 10 avec un certain angle, le conduit Ï2 à l'extrémité duquel est fixé un collecteur 14 se déplace sur le fond des eaux 15 pour collecter les agrégats désirés. Pour compenser les variations d'altitude du fènd de l'eau, 69 17874 2009774 la section inférieure 17 du conduit 12 peut être constituée d'un conduit flexible relié au conduit métallique au moyen d'un joint à retule 18. On voit que le navire 10 comprend un derrick incliné 20t 5 instrument fondamental pour la mise en place du conduit 12. Des assemblages et des mises en place typiques dtëléments de conduit sont illustrés sur les Fig» 2 à 5, auxquelles on va maintenant se référer Dans les Fig. 2 à 5, la partie centrale du navire 10 est représentée en élévation latérale, avec une coupe partielle, afin de 10 montrer le puits de travail central 24, à travers lequel le collec* teur, le conduit et les autres appareillages sont descendus vers le fond de l'eau. Des navires à pjiits central sont communément utilisés dans les opérations de forage et dans les opérations minières comme il est bien vonnu des spécialistes. 15 Située au niveau du pont principal 26 et juste au-dessus du puits de travail 24, on tromve une station d'amarrage et d'assemblage 28 qui comprend des moyens pour maintenir un élément de conduit suivant différentes inclinaisons, ces moyens se présentant par exemple sous la forme d'une suspension à cardans 30 représenté 20 plus en détail sur les Fig. 6 et 7. La Fig. 6 est une vue en plan d'une suspension typique qui comprend un châssis extérieur 32 qui peut toutner autour de l'axe XX grâce aux roulements 33 et 34, montrés également en coupe sur la Fig. 7. Fixés au châssis 32, les deux roulements 36 et 37 25 sont également fixés à un châssis intérieur 39 qui est orientable autour de l'axe T,Y. L'ouverture centrale 41 du châssis intérieur 39 comprend une partie à paroi inclinée 42 figurant également sur la Fig» 7. La Fig. 7 illustre l'ouverture centrale du support à 30 cardans, permettant la fixation d'un élément de conduit 45 gÉâce à des coins amovibles tels que 47 et 48, chacun de ces coins possédant un bord extérieur incliné, épousant la forme de la paroi inclinée 42, et un bord intérieur denté ou strié permettant l'accrochage du conduit 45» 35 Un tel montage avec joint à cardans èst couramment utilisé sur les narires d'exploitation minière afinude pouvoir supporter de les mouvements de roulis et de tangage du navire et/réduire ainsi les contraintes dans le conduit lorsque le collecteur se déplace 69 17874 4 2009774 fur le fond des eaux pendant les opérations de prélèvement* Dans la présente invention, le montage avec cardans est utilisé non seulement pour pouvoir supporter les mouvements de roulis et de tangage du navire pendant les opérations minièresy mais de plus 5 pour maintenir le conduit ou un élément de conduit suivant un angle pré-déterminé avec la verticale pendant l'assemblage du conduit et sa mise en place hors du navire» En se référant à la Fig»2, le navire 10 comprend des structures destinées à fixer et à positionner un élément de conduit 10 avec un angle pré-déterminé avec la verticale, manière à permettre l'assemblage d'un nouvel élément avec l'élément déjà fixé sur le cardan 30» Cette structure est représentée^ur les Fig«2 à 5 sous la forme d'un derrick 20, dont l'axe général est centré sur une ligne C formant le dit angle avec la verticale» 15 En se référant à nouveau à la Fig. 2, on voit que le der rick comprend un dispositif à poulies 50, fixé à la partie supérieure et un palan 52 relié aux poulies par les câbles 53, susceptible d'être déplacé de façon importante le long de la ligne C grâce à des moyens de guidage 54. 20 Le palan 52 comprend des moyens d'amarrage pour le conduit 62» Le mouvement des poulies est réalisé grâce à des treuils de manoeuvre convenables (non représentés)» Le navire 10 comprend des possibilités de stockage des conduits (non représentées) et chççue élément de conduit peut être 25 amené jusqu'au derrick, grâce a* convoyeur 57 représenté ici à un niveau supérieur à celui du pont principal 26. Dans la Fig. 2 on a illustré la phase pendant laquelle, le-navire étant sans erre, le collecteur 14 a été relié au conduit flexible 17 et a été descendu à travers le puits central 24, la partie supérieure du conduit 30 flexible étant maintenue par le support à cardans 30 situé à l'intérieur de la station d'amarrage et d'assemblage 28. Grâce à la flexibilité du conduit 17, la partie située au-dessous du support 30 est suspendue verticalement alors que la partie supérieure 30, reliée aux moyens d'ancrage 65, est inclinée. 35 Si on désire ne pas courber le conduit, le derrick doit être conçu de manière à pouvoir prendre une position verticale» Ceci peut être réalisé grâce à la présence d'un pied à charnière 67, qui permet aux jambages 69 du derrick de pivoter» 69 17874 5 2009774 Le segment inférieur 70 du jambage 71 du derrick, relié au! pied 73, peut être rendu amovible ou escamotable de façon que lorsque le derrick 20 est amené dans sa position verticale, le point A du jambage 71 puisse s'engager dans le pied 74. § Dans la structure du derrick, on trouve une plate-forme de travail 77 et un butoir 80, mobile dans la direction indiquée par la flèche à double pointe. Le but et le fonctiomeraent du butoir 80 seront indiqués sur les figuras ultérieures. Le derrick 20 est situé de préférence entre une superstruc-10 ture 83 et la poupe du navire 10. Le navire peut être orienté dans la direction de mer la plus favorable, de manière à éliminer ou réduire les mouvements parasites dûs à des conditions maritimes défavorables pendant l'assemblage et la mise en place du conduit hors du navire. 15 Après ia descente du collecteur, à travers le puits, le navire 10 est mis en route en arrière. Ce mouvement en arrière est employé couramment afin d'obtenir un pilotage plus précis lors du remorquage du conduit. Quand le navire a atteint une certaine vitesse, le conduit maintenu par le support à cardans 30, se place dans 20 l*eau dans le prolongement de la ligne C, comme indiqué par la Fig.3 On voit sur la Fig. 3 que le convoyeur 57 vient d'amener jusqu'au derrick un élément de conduit 86 qui a été amarré aux moyens d'accrochage 65 du palan 52. Le pilan 52 est alors levé jusqu'à la position illustrée 25 sur la Fig. 4 et le butoir 80 est déplacé de manière à s*engager dans l'extrémité inférieure de l'élément de conduit 86 lorsque ce dernier quitte le convoyeur 57. Après sôfi arrimage avec i3 extrémité inférieure de l'élément de conduit 86, le butoir 80 est reculé jusqufà une position pour laquelle"1*élément de conduit 86 se place 30 sensiblement le long de la ligne C, formant ainsi lfangle 6. Le palan 52 est alors descendu de manière à permettre l'assemblage de l'élément de conduit 86 avec l'élément fixé au support à cardans 30, comme indiqué sur la Fig. 5. Après assemblage, les coins 47 et 48 sont retirés et le palan 52 est descendu jusqu'à 35 la position indiquée en pointillé; pendant cette descente,, le butoir 80 est retiré de sa position de travail. Le navire en route, le processus illustré sur les Fig. 3 àt-5 est répété jusqu'à ce qu'une longueur pré-déterminée d© BAD ORIGINAL 69 17874 6 2009774 conduit soit mise en place; à ce moment, une pompe au un dispositif"! élévateur convenable est connecté auc-conduit, de manière à faire monter les agrégats collectés, et le navire talentit de façon à poser le collecteur sur le fond de la mer. 5 Si un certain nombre d1élémënts supplémentaires de conduit sont nécessaires, pour l'exploitation en eau plus profonde, il n'est pas nécessaire de stopper complètement le navire 10, mais on peut au contraire augmenter sa vitesse de manière à soulever le collecteur du fond de la mer. Les éléments supplémentaires de conduit peuvent 10 être ajoutés de la manière décrite précédemment et le navire ralentit ensuite de façon à reprendre les opérations d'exploitation minière. 69 17874 ? 2009774 f REVENDICATIONS 1 1. Une méthode pour assembler et mettre en place des élé ments de conduit pour les exploitations minières sous-marines, dans laquelle un collecteur de minerai est descendu grâce à des éléments de conduit à partir d'un navire de surface, caractérisé par le fait 5 que le navire est propulsé pendant l'assemblage des éléments successifs de conduit assurant la descente du collecteur, ce qui maintient le conduit à un angle pré-déterminé pendant la descente du collecteur 2. Une méthode conforme à la revendication 1, caractérisée par le fait que le navire est ralenti après la sortie d'une longueur 10 pré-déterminée de conduit, permettant ainsi au collecteur d'entrer en contact avec le fond de la mer, 3* Une disposition permettant l'application de la méthode conforme aux revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait que le navire de surface possède une partie centrale avec puits, et une 15 station d'amarrage et d'assemblage en relation avec le dit puits, de tellemnière qu'un élément de conduit sort vers le bas, à travers le puits* 4. Une disposition conforme à la revendication 3, caractérisée par le fait que la station d'amarrage et d'assemblage comprend 20 un derrick placé au-dessus du puits et possédant des moyens de levage munis de moyens d'accrochage pour le conduit* 5* Une disposition conforme k la revendication 4, caractérisée par le fait que le derrick est inclinable* 6* Une disposition conforme aux revendications 3,4 ou 5, 25 caractérisée par le fait qu'un convoyeur pour éléments de conduit est associé à la dite station d'amarrage et d'assemblage pour lui délivrer les éléments de conduit* 7* Une disposition conforme k la revendication 6, dans laquelle le navire de surface comprend un pont principal caractéri— 30 sé par le fait que la stationud'amarrage et d'assemblage des conduits est située au niveau du dit pont principal et que le convoyeur de conduits est situé à un niveau supérieur à celui du dit pont principal. 8* Une disposition conforme k une quelconque des reven— 35 dications 3 k 7, caractérisée par le fait que la station d'amarrage et d'assemblage de conduits est disposée entre les superstructures et la partie arrière du dit navire.