Brevet FR2097066A1 — publié le 19720303

La présente invention concerne les dispositifs pour le prélèvement de carottes de fond. On connait déjà des dispositifs pour le prélèvement de carottes de fond. Par exemple, l'un de ces dispositifs comprend un tubage, un vibrateur fixé à son extrémité supérieure et en tramé par une commande électrique ou hydraulique, un piston incorporé dans le tubage et un système de stabilisation du tubage en position verticale jusqu'à ce qu'il atteigne le fond marin. Le système de stabilisation se compose d'une plateforme de charge se posant sur le fond de la mer et couplée au tubage par une articulation, ce qui permet de conserver la verticalité du tubage, et d'un flotteur relié à la plate-forme de charge par un système de câbles de guidage. Le piston incorporé dans le tubage est relié au flotteur par un câble. Quand le tubage s'enfonce dans le fond sous l'action du vibrateur, le piston, en demeurant au niveau du fond marin, assure le remplissage du tubage par une carotte de fond nondéformée en la serrant contre le piston sous l'effet du vide formé dans le tubage. L'inconvénient du dispositif en question, tout comme celui des autres dispositifs semblables connus, est que le vibrateur est placé sur l'extrémité supérieure du tubage, ce qui ne permet d'utiliser, pour l'enfoncement dans le sol, qu'un tubage relativement court (20 m au plus) et donc de prélever seulement de petites carottes de fond. Si 'on allonge le tubage, celui-ci perd sa stabilité verticale et fléchit sous le poids du vibrateur. C'est ainsi qu'un tubage de 60-70 mm de diamètre perd sa stabilité quand sa longueur atteint 15-20 m. La majeure partie de l'énergie du vibrateur est alors absorbée par les oscillations élastiques du tubage. La rigidité verticale du tubage peut être accrue en augmentant son diamètre. Toutefois, cela est à éviter, le poids et l'encombrement du dispositif augmentant alors brusquement. Le but de l'invention est d'éliminer les inconvénients mentionnés. L'invention est destinée à résoudre le problème sulvant: mettre au point un dispositif pour le prélèvement de carottes de fond, possédant un tubage dont la stabilité verticale est suffisante pour permettre le prélèvement de carottes de fond longues (30-60 m selon la densité du sol). Le dispositif proposé pour le prélèvement de carottes de fond est du type comprenant un tubage destiné à être enfoncé dans le sol au moyen d'un vibrateur placé sur ledit tubage, un piston se déplaçant librement dans le tubage et bloqué lors du prélèvement du 801 pour l'aspiration des carottes de fond dans le tube sous l'action du vide créé à l'intérieur du tube lors de son déplacement par rapport au piston au cours de l'enfoncement, un système de stabilisation constitué par une plate-forme de charge, un flotteur et des câbles de guidage,- selon l'invention le dispositif est équipé d'un ensemble d'organes lié au vibrateur et assurant l'accouplement périodique du vibrateur au tubage et sondiaccouplexent, et d'un mécanisme de levage fonctionnellement relié audit ensemble d'organes et assurant le déplacement périodique du vibrateur, qui se trouve initialement à la partie inférieure du tubage, vers le haut de ce tubage à mesure que ce dernier s'enfonce. Il est rationnel d'exécuter l'ensemble d'organes pour l'accouplement du vibrateur au tubage, et son désaccouplement, sous forme de grappins, liés à des leviers, qui séparent le vibrateur du tubage dès que les levers touchent le plateau de la plate-forme de charge et qui accouplent le vibrateur aux tubes dès que le vibrateur atteint l'accouplement à manchon durant son déplacement vers le haut du tubage. Il est également rationnel d'exécuter le mécanisme de levage du dispositif sous forme d'un treuil fixé sur ce dernier et d'un cadre relié à la plate-forme de charge et grâce auquel le flotteur est déchargé et le long duquel se déplace le vibrateur. Le treuil peut être rigidement fixé au vibrateur, son câble étant fixé au cadre. Il est également possible de fixer rigidement le treuil au cadre et de fixer son capable au vibrateur. L'invention permet d'obtenir un dispositif pour le prélève ment de carottes de fond, dont le tubage possède une stabilité verticale suffisante, et qui est susceptible de prélever des carottes de fond longues (30-60 m). Dans ce qui suit, l'invention est expliquée par un exemple de réalisation non limitatif et par les dessins annexés qui représentent: - la figure 1, un schéma du dispositif vibrant pour le prélèvement de carottes fond, exécuté conformément à l'invention; - la figure 2, l'ensemble d'organes pour l'accouplement du vibrateur au tubage et son désaccouplement, ledit ensemble étant représenté en position d'accouplement, et le mécanisme de levage exécutés conformément à l'invention; - la figure 3 - idem, ledit ensemble d'organes étant montré en position de désaccouplement. Le dispositif vibrant comprend une plaque de charge 1 (figure 1) et un plateau 3 lié à celle-ci par un joint à cardan 2. Un cadre 4 est fixé verticalement au plateau 3. Au cadre 4 sont fixés deux câbles de guidage Stendus verticalement par un flotteur 6 partiellement immergé. A travers le cadre 4 passe le tubage 7 suspendu au câble 8 du treuil du navire (non représenté sur le dessin) et se composant de tubes séparés 9 réunis par des manchons 10. Le vibrateur Il à déplacement périodique est suspendu au manchon 10 le plus proche du sol. Il est maintenu sur le manchon par un grappin 12. Le vibrateur 11 porte un treuil 13 avec un câble 14 dont le bout extérieur est fixé au cadre 4. A l'extrémité inférieure du tubage se prouve le piston (non représenté sur le dessin) maintenu par un câble 15 attaché au flotteur 6. Le vibrateur 11 (figures 1, 2, 3) est électromécanique (représenté conventionnellement par un rectangle sur la figure 2). Au vibrateur il sont assemblés un tube de guidage 16 et un montant 17 auquel est parune articulation un leviertasculant 18 portant le treuil 13 entraîné en rotation par un moteur électrique 19 (suivant une variante d'exécution du dispositif, le treuil 13 peut être rigidement fixé au cadre 4 et son câble 14 au vibrateur 11). Le tube de guidage 16 est percé de trois orifices verticaux par lesquels passent trois grappins pivotants 12 fixés sur les articulations 20. Ces grappins accouplent le vibrateur 1 1 au man chon 10. Les grappins 12 sont bloqués par une douille 21 articulée sur le levier 18; pour que la douille 21 ne puisse pas se soulever spontanément au cours de la vibration, elle est maintenue en po sition inférieure par une crémaillère ou analogue 22. Un poussoir 23 situé sous la crémaillère sert à désaccoupler cette dernière de la douille 21. Dans une cartouche 24 soudée au tube 16 se trouve un doigt 25 de préblocage, poussé par un reseort 26. Le doigt 25 est percé de deux orifices 27 et 28. Une tige 29 servant à dégager le doigt 25 du manchon 10 passe par un orifice 27, tandis qu'un poussoir 30 bloquant le doigt 25 et l'empêchant de s'accoupler intempestivement au manchon 10 passe par un orifice 28. Le doigt 25 est commandé par un levier 31 dont un bras (le bras gauche sur le dessin) est conçu sous forme d'une fourche 32 embrassant le tube 9. Quand le manchon se déplace de haut en bas, la fourche 32 est déviée par le manchon vers le bas et vient occuper la position indiquée sur la figure 2. Pour effectuer les travaux, le vibrateur est suspendu au manchon inférieur 10 du tubage 7 (figure 1). Au cours de la vibration, le vibrateur 11 descend en même temps que le tubage 7 formé par les tubes 9. A un certain moment, la tige 9, (figure 3) en atteignant le plateau 3, bute contre celui-ci, remonte et dégage de la rainure du manchon 10 le doigt 25. Quand le vibrateur descend d'avantage, le poussoir 23, qui lui aussi, bute contre le plateau 3, écarte la crémaillère 22 et libère la douille 21. Ensuite la tige 29, en continuant de monter, fait pivoter les leviers des interrupteurs (non représen tés sur les dessins), mettant ainsi hors circuit le vibrateur Il et appliquant simultanément le courant au moteur 19 du treuil 13. Le treuil se met en marche et enroule le câble 14 dont le bout extérieur est fixé au cadre 4. Le levier basculant 18 est tiré vers le haut et soulève la douille de blocage 21, libérant ainsi les grappins 12. Les grappins, s'ouvrent et le vibrateur se trouve suspendu au câble 14. A mesure que le câble s'enroule sur le treuil, le vibrateur s'élève le long du tubage. Dès que le manchon 10 sort du tube de guidage 16, la fourche basculante 32, ayant laissé passer le manchon 10, pivote sous l'action du ressort 33 dans le sens horaire et le bout épais du poussoir 30 s'engage dans l'orifice 2 du doigt 25. La tige 29 descend et sa partie large sort de l'orifice 27. A partir de cet instant, le doigt 25 est maintenu écarté uniquement par le poussoir 30. Quand le manchon 10 suivant passe par le tube de guidage1 16, le levier 31 est abaissé par la partie épaisse du manchon 10, le poussoir 30 sort de l'orifice 28 et le doigt 25 bute contre le manchon 10 un peu plus haut que la rainure . Le poussoir 30 fait simultanément pivoter le levier de l'un des interrupteurs dans le sens opposé, mettant ainsi hors circuit le moteur 19 du treuil 13. Le vibrateur commence à descendre par gravité le long du tubage jusqu'à ce que le doigt 25 s'engage dans la rainure du manchon 10 et bloque le vibrateur sur ce dernier. Le levier 18 descend en même temps que la douille 21 sous l'effet de son propre poids et du poids du moteur 19 et du treuil 13, libérant ainsi les grappins 12. Les grappins accrochent le manchon 10 et se ferment progressivement sous l'action de la douille qui descend. La crémaillère 22 s'accouple ensuite à la douille 21. Le levier 18, en descendant d'avantage, fait pivoter en sens inverse le levier d'un second interrupteur, mettant ainsi en circuit le vibrateur 11. Le vibrateur se met en marche et enfonce le tubage 7 dans le sol. La douille 21 descend jusqu'à son appui, en serrant ainsi définitivement les grappins 12 sur le manchon 10. Le cycle se répète quand le vibrateur atteint le plateau 3. Le tubage, une fois enfoncé dans le sol, en est extrait à l'aide du câble 8 du treuil du navire, le vibrateur étant toujours en marche. Le vibrateur est ensuite mis hors circuit et le tubage est monté sur le pont du navire. Le dispositif vibrant conforme à l'invention permet d'augmenter considérablement (de près de trois fois) la longueur des carottes prélevées (de 15 - 20 m jusqu'à 50 - 60 m), tout en assurant la stabilité verticale du tubage. Ceci est obtenu grâce à l'abaissement sensible du point de fixation du vibrateur sur le tubage lors de son enfoncement, l'énergie de vibration n'étant pas absorbée par les oscillationsélastiques improductives du tubage. La possibilité d'assembler verticalement le tubage pardessus bord permet d'utiliser le dispositif vibrant sur des vaisseaux de faible tonnage (à partir de 60 t). Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif vibrant pour le prélèvement de carottes de fond, comprenant un tubage destiné à etre enfoncé dans le sol par l'intermédiaire d'un vibrateur monté sur ledit tubage, un piston se déplaçant librement dans le tubage et bloqué lors du prélèvement du sol pour l'aspiration de la carotte de fond dans le tube sous l'action du vide créé à l'intérieur du tube lors de son déplacement par rapport au piston au cours de l'enfon- cement, et un système de stabilisation constitué par une plateforme de charge, un flotteur et des câbles de guidage, caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble d'organes lié au vibrateur et assurant l'accouplement du vibrateur au tubage et son désaccouplement de ce dernier, et un mécanisme de levage assurant le déplacement périodique du vibrateur, qui se trouve initialament à la partie inférieure du tubage, vers le haut de ce tubage à mesure que celui-ci s'enfonce, ledit mécanisme étant lié audit ensemble d'organes d'accouplement. 2. Dispositif vibrant suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que ledit ensemble d'organes assurant l'accouplement périodique du vibrateur au tubage et son désaccouplement de ce dernier est réalisé sous forme de grappins liés à des leviers, qui séparent le vibrateur du tubage dès que les leviers touchent le plateau de la plate-forme de charge et qui accouplent le vibrateur au tubage dès que le vibrateur atteint le manchon d'accouplement 10 durant son déplacement vers le haut du tubage. 3. Dispositif vibrant suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le mécanisme de levage est exécuté sous forme d'un treuil fixé sur ledit dispositif, et d'un cadre relié au plateau de la plate-forme de charge et grâce auquel le flotteur est déchargé et le long duquel se déplace le vibrateur. 4. Dispositif vibrant suivant la revendication 3, caractérisé en ce que ledit treuil est rigidement fixé audit vibrateur et son câble audit cadre. 5. Dispositif vibrant suivant la revendication 3, carac térisé en ce que ledit treuil est rigidement fixé au cadre et son câble au vibrateur.