Brevet FR2077633A1 — publié le 19711029

L'invention a pour objet des perfectionnements apportés aux dispositifs de levage et/ou d'enfoncement qui agissent par 1*effet de leur flottabilité. Le soulèvement d'objets lourds à partir du fond de la 5 mer peut se faire, dans les eaux calmes, au moyen d'une grue flottante ou d'un derrick, comme sur la terre ferme. Toutefois, quand lrétat de la mer n'est pas satisfaisant, le tangage et le roulis du navire imposent des déplacements au crochet de la grue et, par conséquent, rendent difficile et dangereuse la fixation d'une 10 charge à ce crochet. Des difficultés supplémentaires proviennent de ce que la chaïge ne se trouve pas dans le champ de vision de l'opérateur de la grue et de ce que la communication entre les plongeurs au fond de la mer et 1*opérateur est habituellement peu satisfaisante. D'autres difficultés sont dues à la marée sous 15 l'effet de laquelle le navire a tendance à se déplacer par rapport à son ancrage, particulièrement en eau profonde. Beaucoup de ces difficultés peuvent être éliminées si on exécute la phase initiale de soulèvement, du fond de la mer juste en dessous de la surface de l'eau, à l'aide d'un ou de plusieurs 20 dispositifs flottants qui ne sont pas affectés par les mouvements du navire et qui peuvent être contrôlés par les plongeurs. Toutefois, les dispositifs de flottabilité connus jusqu'à présent ont ce défaut que, quand on les gonfle au fond de la mer, comme il est habituel, jusqu'à un point tel que la charge commence 25 juste à être soulevée, lorsque le dispositif s'élève, la pression hydrostatique extérieure diminue et la flottabilité diminue également, en conséquence. De cette façon, la charge est soulevée d'une manière non contrôlée. Un but de l'invention est d'apporter un dispositif de 30 levage par flottabilité qui ne souffre pas de ce défaut. Un dispositif de levage et/ou d'enfoncement opérant par flottabilité, conforme à l'invention, comprend un corps creux ou ballon, des moyens de remplissage d'eau de ce corps creux ou ballon, des moyens laissant s'échapper un gaz sous pression s'éten-35 dant vers le bas de la partie supérieure contenant du gaz du corps creux ou ballon. Selon une autre caractéristique de l'invention, un dispositif de levage et/ou d'enfoncement opérant par flottabilité comprend un corps creux ou ballon, des moyens de remplissage d'eau Ifi de ce corps creux ou ballon et d'évacuation de l'eau qu'il con 71 03220 2 2077633 tient, des moyens d'admission d'un gaz dans le corps creux ou ballon et d'échappement sous pression de ce gaz, le niveau de l'eau dans le ballon dépendant de la pression du gaz qu'il contient et les moyens d'échappement du gaz sous pression faisant diminuer 5 celle-ci dans le ballon quand ce dernier s'élève et que la pression du milieu ambiant à laquelle il est soumis diminue, de sorte que la flottabilité du dispositif de levage est maintenue substantiellement constante pendant son ascension. Selon plusieurs modes préférés de réalisation de l'inven-10 tion, l'admission de gaz dans le ballon est placée sous la dépendance de la pression du milieu ambiant à laquelle ce ballon est soumis de sorte que la flottabilité du dispositif est maintenue substantiellement constante pendant sa descente aussi bien que pendant son ascension. 15 Une source appropriée de gaz d'alimentation du corps creux est constituée par une ou plusieurs bouteilles de gaz ou d'air comprimé montées sur ce corps. Le réglage de la pression du gaz dans le ballon et l'échappement de ce gaz s'effectuent avantageusement au moyen d'un 20 ou de plusieurs tubes d'évacuation du gaz sous pression qui s'étendent de la partie supérieure contenant du gaz du ballon jusqu'à un endroit situé plus bas que ce dernier. L'admission du gaz dans le corps creux est avantageusement commandée par une vanne de réglage de débit (par exemple une 25 vanne à membrane repoussée par un ressort} réglable ou apte à fournir du gaz à une pression déterminée supérieure à la pression du milieu ambiant à travers une vanne à une voie, le gaz fourni à la vanne de réglage de débit provenant des bouteilles à haute pression par l'intermédiaire d'un détendeur sensible à la pression 30 de l'eau de mer, c'est-à-dire un détendeur agissant, ou apte à être réglé, en fonction de la pression de l'eau de mer ambiante. La vanne, de réglage de débit peut, elle aussi, étire sensible à-la pression de l'eau de mer ambiante. On donnera maintenant, uniquement à .titre d'exemple, la 35 description d'un mode de réalisation de l'invention. .On se référera aux dessins, annexés dans, lesquels,:. ~ la figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif conforme à,- l'invention ., ; . : i .-i la.: figeai g^ontre-Is? même , dispositif pendant un mouvement W d'ascension , 71 03220 3 2077633 - la figure 3 montre le môme dispositif pendant un mouvement de descente* Le dispositif de levage par flottabilité comprend un ballon 10 de construction légère et dont les dimensions peuvent 5 être, par exemple, de 560 mm de diamètre et de Ô90 mm de hauteur* Une vanne d'arrêt à grande ouverture 11 est disposée au sommet du ballon ou corps creux 10» Une Tanne d*arrêt semblable 11& est placée au fond du ballon. De l'air est fourni au sommet du corps creux 10 par 10 1*intermédiaire d'une Tanne 12 à membrane repoussée par un ressort réglée pour fournir de l'air à une pression supérieure, par exemple de 0,090 kg/cm , à la pression du milieu ambiant, à travers une Tanne à une voie. L'air fourni à la vanne 12 à membrane provient de bouteilles d*emmagasinage 13 sous haute "pression par l'intermé-15 diaire d'un détendeur 14- assujetti à la pression de l'eau de mer, c'est-à-dire un détendeur de pression qui peut être réglé en fonction de la pression de l'eau de mer ambiante. La vanne 12 peut être une vanne de réglage de débit différentielle de type connu que l'on peut régler pour maintenir dans 20 le ballon 10 une pression différentielle déterminée appropriée à la flottabilité requise du dispositif, particulièrement pendant un mouvement de descente contrôlé. La membrane de la Tanne 12 peut, par exemple, être soumise, sur une face, à la pression de l'eau de mer ambiante. 25 Les bouteilles d'emmagasinage 13 sont logées de manière détachable ou sont fixées autrement au ballon 10 de façon à pouvoir descendre et monter avec lui. Des tubes 15 de détente et d'échappement de l'air sou3 pression, ouverts à leurs extrémités inférieures, réunissent le som-30 met du ballon 10 à un point qui se trouve à plusieurs dizaines de millimètres en dessous de la vanne d'arrêt inférieure 11â, du ballon. Pour faire couler le dispositif jusquau fond de la mer, on le remplit complètement en ouvrant les vannes d'arrêt supérieure et inférieure 11 et 11& pendant que l'alimentation en air est cou-35 pée. Le dispositif a alors, après immersion, un poids approximatif de 15 kg. Avant de le faire couler jusque sur le fond de la mer, on l'attache, par exemple, au câble de la grue d'un navire afin de le faire descendre sous le contrôle de cette dernière, le câble Ifû ayant la possibilité de prendre du mou une fois que le dispositif 71 Ô322Ô 4 2077633 est arrivé sur le fond. Un plongeur fixe alors une extrémité d'un long cordage au dispositif et attache l'autre extrémité du cordage à tout objet approprié susceptible de servir de moyen d'amarrage. Le plongeur attache ensuite la charge, par exemple au moyen d'élin-5 gues, au dispositif de levage. Pour donner à ce dernier la flottabilité nette requise, on ferme la-vanne d'arrêt 11 et on ouvre la vanne d'alimentation en air. L'air passe à travers le détendeur de pression 14, la vanne à membrane 12 et pénètre dans la partie supérieure' du ballon 10 10 em forçant l'eau à sortir par la vanne d'arrêt inférieure 11â« Quand on a obtenu la flottabilité désirée, on ferme la vanne drar-rêt inférieure 11^* L'air continue à arriver à l'intérieur du ballon 10 jusqurà ee que le niveau de 1*eau dans les tubes d'évacuation 15 soit inférieur au niveau de la vanne à membrane 12 15 (par exemple se trouve à 0,90 m en dessous) quand la pression de l'air atteint, par exemple, une pression supérieure de 0,090 kg/ca? à la pression de l'eau de la mer au niveau de la vanne à membrane. L'écoulement de l'air cesse alors et le dispositif commence à monter en entraînant-la charge. L'ascension de celle-ci peut être 20 contrôlée par un plongeur qui laisse filer le cordage jusqu'à ce que le dispositif atteigne la surface, l'opérateur de la grue du navire reprenant pendant ee temps le mou du câble de la grue. Après l'arrivée à la surface, le plongeur détache son cordage et l'opérateur soulève la charge sur le navire. Pendant l'ascension 25 du dispositif (figure 2) et de la charge qu'il entraîne, l'air, dans la partie A, au-dèssus de l'eau contenue dans la partie Y du ballon 10, se détend et s'échappe à travers les tubes de détente 15, sans' modifier le niveau L de l'eau dans le ballon et, par conséquent, sans altérer la flottabilité du dispositif. Il n'y a 30 par conséquent aucune possibilité que le dispositif échappe au contrôle pendant son ascension en raison d'un accroissement de sa flottabilité. Fendant la descente du dispositif (figure 3), le gaz, dans la partie A, au-dessus de l'eau contenue dans la partie Y du 35 ballon 10, tend à diminuer de volume et il en résulte que l'eau commencé à s'élever dans les tubes 15. Quand ceci se produit, l'équilibre de la vanne à membrane 12 est modifié et l'écoulement de gax qui en résulte rétablit l'équilibre de la pression interne. Par conséquent, la flottabilité du dispositif ne change pas pendant 40 sa descente. 71 03220 5 2077633 Si un accroissement de la flottabilité est nécessaire à un moment quelconque, l'ouverture de la vanne d'arrêt inférieure 11& permet au gaz sous pression de chasser l'eau et d'augnenter la flottabilité. 5 Pour que la. stabilité du dispositif soit maintenue, 1*égalisation de la pression du gaz doit se faire avec un minimum de perte de temps. Pour cette raison, trois tubes d*échappement 15 et trois canalisations d*alimentation en air et trois vannes à membrane 12 (l'une seulement est visible sur la figure 1) ont été 10 prévus dans la réalisation décrite et représentée. La capacité de la bouteille de gaz est, de préférence, suffisante pour remplir complètement deux fois le dispositif à 1Ô0 m de profondeur. Le dispositif peut recevoir son alimentation en gaz par l'intermédiaire d'un cordon ombilical réuni à un réser-15 voir d*emmagasinage de gaz plus important. Un raccord de type rapide peut être prévu sur le cordon ombilical afin que le dispositif flottant puisse être rendu autonome quand c,est nécessaire. Un dispositif tel que celui décrit fournit un effort de levage constant et contrôlable dans toute la gamme de profondeur 20 à laquelle il peut opérer. Le ballon 10 peut être remplacé par un sac ou une enveloppe en tissu caoutchouté enfermée de préférence dans une cage ou dans un châssis puisqu'une telle enveloppe ne doit supporter 2 qu'une pression interne de quelques centaines de grammes par cm . 25 Les tubes 15 peuvent être remplacés par des tuyaux souples. Oh peut prévoir sur chaque tube 15 une soupape de sûreté à faible pression (par .exemple une membrane repoussée par un ressort) t particulièrement quand le dispositif n'est destiné qu'à soulever des charges. 30 On remarquera que grâce à sa capacité à soulever et à descendre des charges d'une manière contrôlée, le dispositif de l'invention peut être utilisé comme grue sous-marine pour le déplacement de charges d'une place à une autrè sur le fond de la mer. 71 Ô 3220 6 2077633 REVENDICATIONS 1V Dispositif de levage et/ou d*enfoncement opérant par flottabilité comprenant un corps creux ou ballon, caractérisé en ce qu'il est pourvu de moyens de remplissage à l'eau du ballon et 5 de moyens d'échappement d'un gaz sous pression s*étendant vers le bas à partir de la partie supérieure du ballon contenant du gaz. 2®/ Dispositif de levage et/ou d1enfoncement opérant par flottabilité caractérisé en ce qu'il comprend un corps creux ou ballon, des moyens de remplissage à l'eau du ballon et d'évacua-10 tion de l'eau hors de ce' dernier, des moyens d'admission de gaz et d'échappement de gaz sous pression hors du ballon, le niveau de l'eau dans ce dernier étant en fonction de là pression du gaz à l'intérieur et les moyens d'évacuation du gaz sous pression agissant pour diminuer la pression dans le ballon à mesure que ce 15 dernier s'élève et que diminue la pression du milieu ambiant à laquelle il est soumis, de sorte que sa flottabilité est maintenue substantiellement constante pendant son ascension. 3°/ Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1,2 caractérisé en ce que l'admission du gaz dans le ballon est 20 assujettie à la pression du milieu ambiant à laquelle le ballon est soumis de sorte que la flottabilité du dispositif est maintenue substantiellement constante pendant sa descente. 4°/ Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3» caractérisé en ce qu'il porte une ou plusieurs bouteilles 25 de gaz servant à l'alimentation en gaz du ballon. 5®/ Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'il comprend un ou plusieurs tubes d'échappement du gaz sous pression qui s'étendent de la partie supérieure du corps contenant du gaz jusqu'à un endroit situé en 30 dessous de ce dernier. 6°/ Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'il comprend une vanne de réglage de débit à membrane repoussée par un ressort, réglable, apte à fournir du gaz à une pression déterminée au-dessus de la pression du mi-35 lieu ambiant et réglant l'admission du gaz à l'intérieur du ballon. 7°/ Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que le circuit d'alimentation en gaz du ballon comprend une vanne à une voie et un détendeur de pression sensible à la pression du milieu ambiant constitué par de l'eau 40 de mer. 71 03220 7 2077633 Ô°/ Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'il comprend une vanne d'arrêt à sa partie supérieure et une vanne d*arrêt à sa partie inférieure servant à faire pénétrer l'eau dans le ballon et à l'en laisser 5 sortir, un orifiee d'admission de gaz étant prévu à sa partie supérieure* 9®/ Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à â caractérisé en ce que la vanne de réglage de débit est une vanne du type différentiel qui peut être réglée pour maintenir 10 une pression différentielle dans.le ballon en fonction de la flottabilité requise du dispositif, cette vanne ayant une membrane qui est soumise, sur une faee, à la pression de l'eau ambiante* 10*/ Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé en ce qu'une soupape de sûreté fait partie des 15 moyens d'évacuation contrôlée du gaz sous pression*