Brevet FR2003080A1 — publié le 19691107

i 2003080 L'invention concerne un dispositif d'ancrage destiné à relier une bouée flottante à un point déterminé fixé sous la surface de l'eau notamment en eau courante peu profonde. Le dispositif d'ancrage conforme à l'inven-5 tion rend possible l'usage de plus petites bouées qui néanmoins ne sont submergées ni par le courant ni pa.r les vagues. L'invention s'étend également à une bouée flottante ancrée par le dispositif précédent ou similaire. En eau courante peu profonde, apparaissent 10 des difficultés d'ancrage des bouées flottantes, difficultés dues au fait que lorsque la bouée est emportée par le courant, le câble d'ancrage est fortement tendu. Dans cette position, une vague d'amplitude moyenne pourra d'abord relâcher le câble puis le retendre en produisant alors une secousse. Lorsque le câble est for-15 tement tendu,une vague de grande amplitude risque de passer par dessus la bouée et ainsi de la submerger. Si l'on peut admettre une telle éventualité, bien que cela ne soit pas souhaitable, dans les cas de signalisation, on ne le peut dans d'autre cas, en particulier lorsqu'il s'a-20 git de bouées de mesure. Tout d'abord la secousse subie par la bouée pourra dérégler les instruments qu'elle contient, dont le fonctionnement peut être basé sur l'inertie, et bien plus, en second lieu, les bouées de mesure munies d'émetteurs ne pourront effectuer aucune transmission lorsqu'elles seront submergées, le 25 dernier inconvénient, et non des moindres, concerne les bouées chargées de mesurer l'amplitude des vagues. Il réside dans le fait que lorsque la bouée est submergée, elle perd contact avec la surface et les mesures sont faussées. Un autre inconvénient de la secousse réside 30 dans le fait qu'elle soumet le câble à de grands efforts et que celui-ci doit, par conséquent, être réalisé en des matériaux résistants et coûteux. Pour une petite bouée, le danger de submersion est considérablement plus grand que pour une grande. La flcfe 3 5 tabilité de la bouée est en effet proportionnelle à son volume et les forces de traction exercées par l'eau sur la bouée sont, en principe, proportionnelles à la surface de la section de celle-ci. Comparativement aux bouées de signalisation, les bouées de mesure, pour la plupart, ne nécessitent qu'un petit 40 volume. Il est, par conséquent, très important de rechercher un 69 05718 2 2003080 ancrage s'opposant efficacement à ce que les bouées relativement petites ne soient submergées. On a déjà proposé l'usage d'aussières élastiques pour l'amarrage des bateaux. Suivant une autre proposition 5 d'amarrage des bateaux, on utilise la combinaison d'une aussière quelque peu élastique avec une autre aassière non élastique. Le problème d'empêcher qu'une bouée, ancrée en un point situé sous la surface de l'eau ne soit submergée n'a rien à voir avec ce qui précède. Bien plus, il importe pour les bouées que l'ancrage 1 /■* * lu soit capable de supporter de grandes forces d'élongation, forces qui tendent énormément le câble d'ancrage, et cela sans que celui-ci ne soit flué. Ces problèmes ne jouent qu'un rôle secondaire dans les procédés d'amarrage des bateaux ayant été proposés. En ce qui concerne l'ancrage des bouées dans 15 l'eau peu profonde, ancrage auquel l'invention se réfère, il a déjà été proposé de monter un flotteur auxiliaire sous la surface de l'eau. Le flotteur auxiliaire, cependant, se meut de telle sorte que la tension extrême, ou pratiquement extrême, du lieu entre l'ancrage, le flotteur auxiliaire et la bouée flottante ne 20 peut pas toujours être évitée ; De ce fait, l'ancrage n'est pas beaucoup protégé contre les dangers de génération de secousses et de submersion de la bouée. Il a également déjà été proposé de faire flotter un ou plusieurs flotteurs auxiliaires à la surface de 25 l^eau et de la (ou les) relier à la bouée d'une part et au point d'ancrage d'autre part. Avec ce procédé, on prévient effectivement la possibilité de submersion de la bouée, mais une partie horizontale de câble près de la surface ne peut être tolérée, particulièrement au voisinage d'un trafic de bateaux. 30 Dans ce type d'ancrage, il est important de noter que la position de la bouée par rapport au point dîancrage dépend de la direction du courant, celle-ci variant dans de nombreux cas. L'invention résoud les difficultés ci-dessus 35 mentionnées et fournit un ancrage pour une bouée flottante, ancrage avec lequel il n'y a pas de danger de submersion pour cette bouée, qu'il se trouve en eau courante peu profonde ou qu'il il ait des vagues de grande amplitude. L'invention est caractérisée parce que le moyen d'ancrage, au moins pour une partie de sa longueur, 40 est constitué par un matériau élastique d'élongation relative au 69 05718 3 2003080 moins égale à 100 %. Lors de l'utilisation du lieu d'ancrage conforme à l'invention, il s'exerce continuellement une force de rappel, opposée à la composante de la force horizontale que l'eau 5 exerce sur la bouée, le lieu d'ancrage restant à tout moment suffisamment élastique pour qu'aucune secousse ne se produise. Si le mouvement des particules d'eau d'une vague se fait dans le sens du courant, de telle sorte que le mouvement relatif de ces particules par rapport au point d'ancrage soit maximum, le lieu d'an-10 crage est alors tendu. Il se contractera pendant cette période du mouvement de la vague ou le mouvement des particules d'eau se trouve être de sens opposé à celui du courant. Par ce moyen, à chaque vague, la bouée est rappelée suffisamment vite pour qu'elle suive sans difficultés les composantes verticale et horizontale du 15 mouvement de la vague suivante. Le matériau pouvant être utilisé en accord avec l'invention peut être un produit équivalent à du caoutchouc, avec une élongation relative au moins égale à 100 %, Cette élongation est celle pouvant se produire sans rupture du matériau. Cn 20 doit de plus penser au fait que lorsqu'on ouvre une bouée, 1'élongation varie constamment de telle sorte que l'élongation admissible est également celle avec laquelle ne se produit aucune avarie de fatigue. En fonction de la perturbation de la zone où la bouée doit être mouillée, une résistance à 30.000 et jusqu'à 100.000 25 élongations, alors qu'entre deux élongations persistera un effox-t, sera amplement suffisante. Pour s'opposer à une avarie de fatigue, il est important que le fluage spécifique dans le matériau soit maintenu bas. Si l'on considère à l'origine une élongation admissible 30 de 100 $, le fluage spécifique croit cependant avec le module d'élasticité. En accord avec une amélioration de l'invention, il est stipulé que le module d'élasticité du matériau sera supérieur à 25 kg/cm2. En pratique, on a trouvé des matériaux du genre caoutchouc, possédant un module d'élasticité compris entre 3 et 25 35 kg/cm2 à 100 % d*élongation et une élongation admissible d'au moins 100 % sans qu'une avarie de fatigue ne soit possible. Ces matériaux sont constitués par des caoutchouc naturels ou artificiels. Le rapport entre la longueur du moyen d'at-40 tache et l'amplitude des vagues que l'on peut attendre joue un 69 05718 k 2003080 rôle dans le mouillage des bouées. Il est évident que la longueur du moyen d'attache dépend hautement de la profondeur. L'amplitude maximale des vagues ne croît que très peu pour des profondeurs de plus de 15 m, de sorte que lorsque la profondeur croît, le rapport 5 de l'amplitude de la. vague à la longueur du moyen d'attache devient petit à petit favorable.Pour une profondeur de 1000 mètres, 1?amplitude de la vague est si petite par rapport à la longueur du câble de mouillage, qu'une élongation du câble d'ancrage de 0,5 % de sa longueur est suffisante. On connaît des matériaux, n'étant 10 pas du type caoutchouc, qui peuvent facilement donner une élongation de cet ordre sans aucune avarie de fatigue, de telle sorte que dans ce cas, l'invention apporte difficilement quelque amélioration. Cependant, l'intérêt de l'invention apparaît 15 lorsque 3a profondeur décroît au point que l'amplitude de la vague représente un pourcentage important de la longueur du moyen d'ancrage. Quand on mouille par le moyen d'une chaine, en eau peu profonde (17 m) une bouée de 10 m3 et d'un déplacement soua ancrage de 60 a/o (ce qui signifie que sous cet ancrage, 4 m3 de la 20 bouée émergent) cette bouée sera déjà submergée en cas de conditions modérées, soit par exemple une vitesse de 1,2 m/set une amplitude de vague de l'ordre de 7 mètres, amplitude mesurée entre la crête et le creux. Dans des conditions extrêmes, soit par exemple une vitesse de courant de 2 m/s et une amplitude de 25 vague de 12 mètres, une bouée de déplacement relatif de 60 % devrait avoir, pour ne pas être submergée, un volume supérieur à 250 nû „ Mais si l'on applique l'invention, et si l'on utilise l'ancrage qu'elle préconise, il est possible, dans les mêmes conditions d'envisager une bouée d'un volume dé 0,16 m3 et d'un 30 déplacement, sous ancrage, de 60 % qui ne serait pas submergée en cas de vitesse de courant de 2 m/s et de vagues de 14 mètres d'amplitude . Le matériau, du type caoutchouc, qui sera employé -ne devra pas montrer beaucoup de fluage dans le cas de 35 basses températures (en pratique 0° environ). Il apparait un grand fluage (150 et même jusqu'à 250 fa de la longueur initiale) plus particulièrement dans l'emploi de caoutchouc pur et naturel. La cristallisation, (ainsi nommée), en porte la plus grande responsabilité. Des caoutchoucs 40 de polybutadiene pur ne présentent évidemment pas de phénomène 69 05718 5 2003080 de cristallisation, mais ils ont une faible longueur de déchirement • L'addition de styrène et de noir de fumée aux caoutchoucs de polybutadiène (SBR) donnent une bien meilleure longueur de déchirement, mais les avaries de fatigue apparaîtraient relati-5 vement vite pour de faibles efforts. Utilisable pour cette invention parait être du caoutchouc naturel chargé de noir de fumée et mélangé à du polybutadiène et/ou à un plastifiant. La section de la partie élastique du moyen d'attache peut avoir à peu près n'importe quelle forme. Pour des raisons de technique de fabri-10 cation, d'une manière générale, une fabrication pleine sera préférable, mais il est clair que l'on peut donner d'autres formes aux sections, par exemple un tube à parois épaisses. Pour contrebalancer la flottabilité d'un tel tube et afin de l'empêcher de s'écraser, on peut le remplir d'un 15 liquide. Lorsque le liquide est conducteur d'électricité et que les extrémités du tube sont munies d'électrodes en contact avec le liquide, il est possible d'obtenir une liaison électrique. Un câble en matériau du genre caoutchouc formé de plusieurs torons est une autre réalisation d'un moyen 20 d'attache élastique. L'avantage est qu'une rupture par déchirement se limitera à un seul des torons du câble. Parce que la partie élastique du moyen d'ancrage a selon l'invention, une élongation possible de 100 il suffira, d'une manière générale, que la longueur donnée à cette partie soit à peu près égale à l'amplitu-25 de maximum de vague que l'on puisse espérer. Comme celle-ci ne croît pas avec la profondeur de l'eau, le reste du moyen d'ancrage pourra être construit en matériau peu ou pas élastique, par exemple en corde de polyamide ou d'acier. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée 30 aux exemples de réalisation ci-dessus décrit» et représentés. On pourra, au besoin, recourir à d'autres modes et à d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. 69 05718 6 2003080 REVENDICATIONS 1°) Dispositif d'ancrage de bouée flottante, du type comportant un moyen d'attache filiforme, flexible, qui relie la bouée à un point fixé sous la surface de l'eau, dispositif 5 caractérisé par ce que le moyen d'attache est constitué sur au moins une partie de sa longueur, en un matériau élastique possédant une élongation relative permise d'environ 100 ce qui permet de résister aux effets des vagues sans exiger de volume important de la bouée. 10 2°) Dispositif d'ancrage, conforme à la re vendication 1, caractérisé par ce que le matériau peut résister à 30.000 extensions à 100 % d'élongation relative, sans enregistrer d'avarie de fatigue. 3°) Dispositif d'ancrage, conforme aux reven-15 dications 1 et II, caractérisé par ce que le module d'élasticité du matériau est inférieur à 25 kg/cm2. 4°) Dispositif d'ancrage conforme à la revendication III, caractérisé par ce que le matériau élastique est du caoutchouc naturel auquel sont ajoutés du polybutadiène et/ou 20 un plastifiant et ne montrent qu'une faible cristallisation à 0°C pour line élongation de 100 5°) Dispositif d'ancrage conforme à l'une ou plusieurs des revendications précédentes caractérisé par ce que le moyen d'ancrage, ou une partie de celuici, est constitué par 25 un câble fait de plvisieurs torons de matériau du type caoutchouc» 6°) Dispositif d'ancrage conforme à une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisé par ce que le moyen d'ancrage, ou une partie de celui-ci, est constitué par un tube en un matériau du genre caoutchouc, lequel est rempli d' 30 un liquide• 7°) Dispositif d'ancrage conforme à la revendication 6, caractérisé par ce que le liquide situé dans le tube est conducteur électrique et avec à proximité des extrémités du tube# sê trouvent des électrodes en contact avec le liquide. 35 8°) Bouée ancrée à un point fixé sous la sur°= face de l'eau, pourvue d'un dispositif d'ancrage conforme ou similaire au précédent.