Brevet FR2265610A1 — publié le 19751024

L'invention concerne un dispositif d'ancrage sous-marir permettant d'ancrer, sur un sol soya marin meuble, un objet Dot- tant ou immergé de nature quelconque. Il existe, à itheure actuelle, deux techniques essentielles d'ancrage sous-marin, l'une consistant -e utiliser une ancre appelées s'accrocher par ses tec8 sur le sol, l'autre consistant à amarrer l'objet à un corps mot de poids important, reposant sur le sol. Toutefois les ancres ont tendance à "chasser" sur les sols meubles et leur efficacité est limitée ; quant aux corps morts, leur poids et leur encombrement réduisent leurs possibilités d'ap- plication et sont à l'origine des difficultés pratiques de mise en oeuvre. La présente invention vise à pallier les défauts sus-évo- qués et à fournir un dispositif d'ancrage pour sols sous-marins meubles bénéficiant dune excellente efficacité et susceptibles d'entre aisément mis en oeuvre dans de très nombreuses applications0 Â cet effet, un dispositif d'ancrage sous-marin se compose, selon l'invention, d 'au moins un corps creux, ouvert sur une face et comprenant une jupe périphérique bordant cette face ouver- te ; ce corps creux est percé d'au moins un passage dont le pour tour est adapté pour jouer le rôle de siège de clapet ; un clapet mobile est associé à chacun desdits passages et agencé pour pouvoir adopter soit une position où il obture le passage, soit une posi- tion où il le dégage, ce clapet étant pourvu de moyens de guidage adaptés pour guider son mouvement. Lorsqu'il est immergé, le dispositif d'ancrage ci-dessus décrit est soumis à un mouvement de descente sous }'effet de son poids et la pression provoquée par cette descente soulève le ou les clapets de sorte q'une équipression s 'établit sensiblement entre l'intérieur et l'extérieur du ou des corps creux. te dispositif atteint ainsi le sol meuble et sa jupe s'enfonce dans celui-ci ; les clapets sont soulevés de leur siège et l'eau s'échappe par les passages de sorte que se trouve neutralisée la surpression qui aux rait tendance à s'établir dans le corps creux et à contrarier l'enfoncement de la jupe.Dès que la jupe atteint le fond, le dis- positif est soumis aux lois rhéologiques et après stabilisation de l'enfoncement, toute traction exercée sur celui-ci vers le haut a pour effet de plaquer les clapets sur leur siège : il se crée alors un effet de ventouse extrêmement puissant qui s'oppose au soulèvement du corps creux ; la force à exercer pour arracher le disposi tif doit compenser cet effet de ventouse dont l'influence croit au fur et à mesure que le dispositif se soulève en raison de l'augment tation de la dépression à l1inte'reur du ou des corps creux Notons accessoirement que cette force doit également compenser les forces de frottement de la jupe dans le sol. Des essais ont montré que, malgré sa légèreté et sa ma niabilité, un tel dispositif est d'une efficacité inattendue et permet un ancrage très ferme corme le mettent en lumière les per formances précisées plus loin dans le cadre d'un exemple particu- lier. L'objet à ancrer peut dtre lié par tout moyen au disposi- tif d'ancrage. Selon un mode de réalisation particulier ce dispositif comporte des moyens d'accrochage adaptés pour permettre 1 'ao- crochage d'une ligne de mouillage à laquelle sera fizé l'objet à ancrer qui peut notamment ttre un objet flottant tel que bateaux, bouées, balises ... . Selon un autre mode de réalisation, le corps creux du dispositif (ou un des corps creux) comprend une enceinte appropriée pour permettre de loger et retenir l'objet à ancrer ; ce mode de réalisation peut, en particulier, être appliqué pour l'ancrage d'ob- jets immergés tels que instruments de mesure capteurs, etc... Par ailleurs, selon un mode de réalisation avantageux, au moins, un clapet du dispositif est équipé de moyens de manoeuvre adaptés pour permettre, à la commande, d'citer celui-ci de son singe pour dégager le passage correspondant ; cette disposition facilite la manoeuvre de remontée dL1 dispositif en permettant de neutraliser l'effet de ventouse par ouverture préalable d'un clapet. Les moyens de manoeuvre sus-évoqués peuvent très simplement comprendre des moyens d'amarrage permettant d'amarrer, sur le clapet à manoeuvrer, un filin sur lequel l'opérateur exercera une traction au début de la phase de remontée. Dans une version plus élaborée, ces moyens de manoeuvre comprennent un organe d'entrainaent adapté pour pouvoir déplacer le clapet considéré, une réserve d'énergie associée à cet organe et des moyens de commande permettant de déclencher la mise en action dudit organe. D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'inven- tion se dégageront de la description qui suit en regard des dessins annexés, lesquels description et dessins présentent à titre d'exemples non limitatifs plusieurs modes de réalisation de l'invention. Sur ces dessins qui font partie intégrante de la description : - les figures 1 et 2 sont des vues, respectivement en coupe axiale et en vue en plan, d'un premier mode de réalisation de l'invention ; - les figures 3a, 3b, 3c et 3d sont des schémas illus- trant le fonctionnement du mode de réalisation sue-évoqué - les figures 4 et 5 sont des vues, respectivement en plan et en élévation de face, d'un deuxième mode de réalisation ; - les figures 6 et 7 sont des vues, respectivement en coupe axiale et en plan, d'un troisième mode de réalisation ; - les figures 8 et 9 sont des vues schématiques d'un qua trième mode de réalisation ; - les figures 10 et 11 sont des vues schématiques d'un cinquième mode de réalisation. le dispositif représenté à titre d'exemple aux figures 1 et 2 est composé d'un corps creux I constitué par une jupe périphé- rique 2 et par une plaque circulaire 3 fermant la jupe à sa partie haute. La jupe 2 présente une forme cylindrique et est, en l'exem- pleut fabriquée en titre de quelques ms mètres-d'épaisseur. La plaque circulaire 3 est percée de trois passages 4, 5 et 6, chacun doté d'une collerette, telle que 7, adaptée pour jouer le rôle de siège de clapet. À chaque passage 4, 5 et 6 est associé un clapet mobile, respectivement 8, 9 et 10, constitué par un dis- que muni d'un joint torique d'étanchéité tel que 11. Sur chacun des clapets 8, 9 ou 10 sont fixés deux man, chons tels que 12 et 13, diamétralement opposés et, en l'exemple, réunis par une entretoise 14. Chaque manchon 12 ou 13 coulisse sur des colonnes de guidage 15 ou 16, de sorte que le mouvement de sou- lèvement ou d'abaissement du clapet correspondant se trouve guidé convenablement ; une butée supérieure 17 est assujettie sur chaque colonne pour éviter que les manchons ne puissent se dégager à la partie supérieure desdites colonnes0 En outre, une pièce tubulaire 18 munie d'un anneau d'aocrochage 19 est soudée au centre de la plaque circulaire 3, afin de permettre l'accrochage d'une ligne de mouillage, notamment par l'en- tremise d'un émerillon, La figure 3a schématise un dispositif tel que ci-dessus décrit au cours de sa descente en milieu marin. La pression provo quée par la descente engendre le soulèvement des clapets et le dis- positif suit de façon stable une traJeci4ire à peu près verticale. Lorsqu'elle touche le sol meuble (figure 3b), la jupe 2 du dispositif s 'enfonce dans celui-ci avec une vitesse d'enfonce- ment dépendant de la nature du sol ; l'eau contenue dans le corps creux s'échappe par les passages 4, 5 et 6 en engendrant le soulè- vement des clapets correspodants. A la figure 3c, le dispositif s'est stabilisé en fin d' enfoncement, sa jupe 2 étant entièrement ou presque entièrement enfouie dans le sol ; les clapets reposent sur leur siège. Une traction vers le haut exercée sur ie dispositif (fi- gure 3d) a pour effet de plaquer les clapets contre leur siège, clapets qui assurent ainsi une parfaite étanchéité entre I 'inté- rieur du corps creux et 1 'exté rieur ; le corps creux fait alors office de ventouse et l'effort nécessaire pour arracher le disposi- tif est très important eu égard au poids de celui-ci. Des essais ont été notamment effectués à l'aide d'un dia- positif pesant environ soixante kilogrammes dont la jupe présentait un diamètre de soixante centimètres et une épaisseur de quatre mil limètres, chacun des passages 4, 5 et 6 ayant un diamètre de vingt centimètres environ. Ces essais ont permis de constater que, pour un sol meuble du type sol vaseux, sol sableux ou sol formé de petits graviers, la jupe pénétrait entièrement dans celui-ci, le temps de pénétration variant entre deux et quinze minutes. Pour remonter le dispositif, l'effort nécessaire dépend de la vitesse d'enroulement du cale de relevage, de la profondeur d'immersion et de la nature du sol.A titre d'exemple, pour une profondeur de seize mètres, en sol sableux, cet effort est de mille kilogrammes environ lorsque la vitesse du câble de traction est de trente centimètres par seconde. Lorsque la vitesse d'enroulement du cible de traction tend vers 0, cet effort diminue, mais demeure très supérieur (de l'ordre de qua, tre à cinq fois) à l'effort qui serait nécessaire pour soulever un poids égal à celui du dispositif. Les figures 4 et 5 présentent une variante comprenant trois corps creux 20 21 et 22, chacun, analogues au corps creux ci-dessus décrit et dotés de clapets de mye type. Ces corps creux sont disposés selon les eomasts d'un triangle équilatéral et réunis à une pièce centrale 23 par des bras 24, 25 et 26 convergeant vers cette pièce et soudés à celle-ci ; cette pièce centrale porte un anneau d'accrochage 27 permettant d'accrocher une ligne de mouilla- ge. Chaque bras est articule sur le corps creux correspondant par une articulation, telle que 28, montée en bout d'une tige, telle que 29, soudée sur le corps creux. ne mode de réalisation est, en particulier, applicable lorsque la ligne de mouillage accrochée à l'anneau 27 est susceptible d'engendrer une traction oblique sur l'anneau ou risque d'erre détendue à certains instants. tes bras articulés répartissent la traction vers les trois corps creux et, par l'entremise des articuv lattions, sollicitent chaque corps selon un effort à peu près vertical, ce qui leur permet de remplir leur raIe avec elcacttéO Notons que l'effet de ventouse obtenu est égal à la somme des effets de ventouse de chacun des corps creux qui seront donc dimensionnés en conséquence. Les figures 6 et 7 représentent un autre mode de rénlisa- tion conforme à l'invention. Ce dispositif comprend un corps creux composé d'une jupe cylindrique 30 et d'une plaque circulaire 31 pe cée d'un passage concentrique entouré d'une collerette 32 appelée à faire office de siège de clapet ; ce passage présente un diamètre important, supérieur par exemple à la moitié du diamètre de la jupe 30. Un clapet mobile 33 est associé au passage sus-évoqu et guidé par deux colonnes telles que 34 assujetties sur la plaque 31 ; ce clapet, guidé par lesdites colonnes par l'entremise de manchons tels que 35, peut soit obturer le passage en venant reposer sur la collerette 32 dotée d'un joint d'étanchéité 36 sot libérer celui-ci en s'écartant de cette coll erette. Le clapet 33 est à son tour percé d'un passage de diamètre réduit, entouré d'une collerette 37 appelée à faire office de siège pour un autre clapet 38 ; ce passage de diamètre réduit peut, par exemple, présenter un diamètre de l'ordre de sept à huit fois inférieur au diamètre du passage précédent. Des colonnes de > xuidage 39 associées à des manchons 40 guident le mouvement du clapet 38 qui peut ainsi soit obturer le petit passage en venant s'appliquer sur la collerette 37 contre un joint 41 soit libdrer ce petit passage. Le clapet 38 est, en outre, équipé d'un moyen de manoeuvre, constitué par une anse 42 à laquelle est accroché un filin de manoeuvre (non représenté). Par ailleurs, dans ce mode de réalisation, le corps creux est surmonté d'une coupelle de protection constituée : - par plusieurs croisillons tels que 43, fixés à leur base sur la plaque 31 et à leur extrémité supérieure sur Une pièce de forme annulaire 44, - par un grillage hémisphérique 45 assujetti sur les croi sillons sus-évoqués et sur la pièce annulaire 44. Enfin, sur cette pièce annulaire 44 est soudée une anse dtaccrochage 46 à laquelle est appelée à étire accrochée une ligne de mouillage. Ce mode de réalisation pressente un fonctionnement analo- gue aux dispositifs sus-évoqués, à l'exception de la phase de ro monte qui est précédée dans ce dispositif d'une opération de manoeuvre du petit clapet 38 par traction sur le filin amarré à se 42. Cette manoeuvre permet de soulever ce petit clapet 38 et ain- si de pratiquer une voie d'eau vers l'intérieur du corps creux, voie d'eau qui neutralise l'effet de ventouse (ou tout au moins le réduit considérablement) : le relevage du corps creux est ainsi grandement facilité puisqu'il suffît pratiquement de fournir un effort de traction compensant son poids apparent. On sait que la force nécessaire pour soulever un clapet entre les faces duquel s'exerce une différence de pression, est proportionnelle à la surface utile dudit clapet ; on conçoit donc l'in, cérat des dispositions ci-dessus décrites : le clapet de petite surface permet de neutraliser l'effet de ventouse par une manoeuvre n'exigeant qu'un effort limité, cependant que, en s *ouvrant, le clapet de grande surface assure pendant la descente et l'enfoncement des jupes l'établissement d'une équipression entre l'extérieur et l'intérieur du corps creux. L'invention peut également revêtir d'autres formes de rëa- lisation ; ainsi a-t-il été schématisé, à titre d'exemples complémentaires, deux variantes respectivement aux figures 8 et 9 et aux figures 10 et 11. La première variante comprend un clapet 47 assujetti sur son corps creux 48 par une double articulation, articulation symbo- lisée en 49 permettant au clapet 47 de pivoter autour d'un axe vertical pour glisser dans son plan (figure 9) et articulation symbolisée en 50 permettant au clapet de pivoter autour d'un axe horizontal pour se soulever dans le sens vertical (figure 8). Les moyens de manoeuvre du clapet 47 sont conçus pour amener celui-ci à glisser dans son plan par pivotement autour de l'ar- articulation 49 ; ces moyens sont constitués par des moyens élastiques propres à engendrer le glissement du clapet et par des moyens de verrouillage manoeuvrables, agencés pour stopposer à ce mouvement de glissement et immobiliser le.clapet sur son siège en lui laissant l'unique liberté de pivoter autour de l'autre articulation. En l'esemple, les moyens élastiques sont constitués par un ressort 51 dont une extrémité est assuJettie sur un levier fixe 52 et l'autre extrémité solidaire d'un levier mobile 53 auquel est lié le clapet. Les moyens de verrouillage sont constitués par une barrette amovible 54 qui immobilise 1 'extrémité du levier 53, par exemple, en la solidarisant à une patte 55 que comporte le levier fixe 52. La bar rette 54 peut entre retirée par une action de traction engendrée par tout moyen approprié : filin accroché 8 cette barrette, moyens d'action télécommandés, moyens d'action commandés par un organe de temporisation, etc... Ainsi, avant le relevage du dispositif, la barrette est retirée et le clapet 47 découvre son passage en glissant dans eon plan ; il est à remarquer que ce glissement peut entre engendré par un ressort 51 générant une force de rappel modeste, puisque seules les forces de frottement sont à vaincrez les forces de pression ne s'opposant pas directement au glissement. Pendant la descente de l'engins la barrette 34 est en place et le clapet est soulevé par la pression de l'eau et pivote autour de son articulation 50. La variante schématisée aux figures 10 et Il comprend un petit clapet symbolisé en 56 et un grand clapet symbolisé en 57 et est équipée d'une réserve de gaz comprimé (symbolisée en 58) et de deux vannes électro-magnétiques (symbolisées en 59 et 60) associées à des tubulures de distribution du gaz ; des moyens de commande symbolisés en 612 sont reliés aux vannes électro-magnétiques pour titre aptes à en déclencher l'ouverture ; ces moyens peuvent comprend dre un système de télécommande par ultra-sons ou un système de tem porisation. De plus, un organe d'entraanement est associé au petit clapet 56 et agencé pour pouvoir déplacer ce clapet sous l'action de l'air comprimé distribué à travers la vanne 59 ; cet organe peut strie constitué par un petit vérin ou bien par une baudruche qui, en se gonflant, actionne le clapet. Par ailleurs, le dispositif est pourvu d'une coupelle de protection 62 et d'un ballon de remontée symbolisé à l'état replié en 63a à la figure 10 et en l'état gonflé en 63tus à la figure il ce ballon relié à la vanne 60 se gonfle d'air lorsque cette vanne est ouverte et engendre une force ascensionneile apte à déterminer la remontée du dispositif. Ce mode de réalisation peut titre notamment appliqué pour l'ancrage sur un sol marin meuble d'un objet immergé, tel que ins trument de mesure, capteur, etc. e ; cet objet est, de préférence, logé et retenu dans une enceinte 64 assujettie à la coupelle de protection 62. L'excitation des moyens de commande 61 détermine l'ouverture des vannes 59 et 60 et, par voie de conséquence; d'une part, le déplacement du clapet 56 qui neutralise l'effet de ventouse se, d'autre part, le gonflage du ballon 63 qui engendre la remontée du dispositif0 L'invention ayant été décrite et son intértt justifié sur des exemples détslllés, les demandeurs s'en réservent l'exclusivité pendant toute la durée du brevet sans limitation autre que celle des termes des revendications ci-après. REVvSNDICADIONS 1 - Dispositif d'ancrage sous marin permettant d'ancrer un objet sur un sol sous-marin meuble, caractérisé en ce qu'il se compose d'au moins, un corps creux, ouvert sur une face et comprenant une jupe périphérique bordant cette face ouverte, chaque corps creux étant percé d'au moins un passage dont le pourtour est adapté pour jouer le rtle de siège de clapet, un clapet mobile étant associé à chaque passage et agencé pour pouvoir adopter une position où il obture ledit passage et une position où il le dégage, chaque clapet mobile étant pourvu de moyens de guidage adaptés pour guider son mouvement 2 - Dispositif d'ancrage selon la revendication 1, permettant, en particulier, d'ancrer un objet flottant tel que bateau, bouées balise..., ledit dispositif étant caractérisé en ce qu*il comporte des moyens d'accrochage adaptés pour permettre l'accrochage d'une ligne de mouillage. 3 - Dispositif d'ancrage selon l'une des revendications 1 ou 2, ca ractérisé en ce que chaque corps creux est de forme sensiblement cylindrique et comprend plusieurs passages munis de clapets répartis autour de son axe. 4 - Dispositif d'ancrage selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs corps creux reliés les uns aux autres par des bras sur lesquels ils sont articulés 5 - Dispositif d'ancrage selon les revendications 2 et 4 prises ensemble, càractérisé en ce que les bras précités convergent vers une pièce de réunion centrale à laquelle ces bras sont solidarisés, les corps creux étant régulièrement répartis autour de cette pièce cen trale, laquelle comporte les moyens d'accrochage précités s - Dispositif d'ancrage selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que, au moins, un clapet est équipé de moyens de manoeuvre adaptés pour permettre à la commande de 1 1'8ter de son siège pour dégager le passage correspondant. 7 - Dispositif d'ancrage selon la revendication 6 caractérisé en ce qu'il comporte, au moins, deux clapets dont ltun équipé de moyens de manoeuvre, présente une surface très inférieure à celle de l'autre0 8 - Dispositif d'ancrage selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'il comprend un grand clapet central et un petit clapet de surface très inèrieure disposé au-dessus de ce grand clapet9 le passage correspondant à ee petit clapet étant percé dans le grand clapet. 9 - Dispositif C 1ancrage selon l'une des revendications 6, 7 ou 8-, caractérisé en ce que les moyens de manoeuvre d'un clapet compren nent des moyens d'amarrage d'un filin. sur ledit clapet0 10 - Dispositif d'ancrage selon l'une des revendications 6, 7 ou 8, caractérisé en ce que les moyens de manoeuvre d'un clapet comprennent un organe d'entranement adapté pour pouvoir déplacer ledit clapet, une réserve d'énergie associée à cet organe et des moyens de commande permettant de déclencher la mise en action dudit organe. 11 - Dispositif d'ancrage selon la revendication 10 caractérisé en ce que, sa réserve d'énergie étant constituée par une réserve de gaz comprimé, il comprend un ballon de remontée relié à ladite r & serve par des moyens de canalisation, ces moyens étant équipés d'une vanne associée à des moyens de commande permettant de déclen-. cher l'ouverture de ladite vanne. 12 - Dispositif d'ancrage selon la revendication 11 pour l'ancrage d'un objet immergé, tel que, instrument de mesure, capteur, etc.0., caractérisé en ce qu'un corps creux comprend une enceinte appropriée pour permettre de loger et retenir l'objet à ancrer. 13 - Dispositif d'ancrage selon l'une des revendications 6, 7 ou 8, caractérisé en ce que, au moins, un clapet est assujetti sur son corps creux par une double articulation lui conférant la double fa- cuIté, pour dégager le passage correspondant, soit de glisser dans son plan, soit de pivoter autour d'un axe parallèle à son plan, les moyens de manoeuvre dudit clapet étant aptes à engendrer le glissement de celui-ci dans son plan. 14 - Dispositif d'ancrage selon la revendication 13 caractérisé en ce que les moyens de manoeuvre du clapet précité comprennent, d'une part, des moyens élastiques propres à engendrer le glissement du clapet dans son plan, d'autre part, des moyens de verrouillage ma noeuvrables, agencés pour s'opposer à ce mouvement de glissement et immobiliser le clapet sur son siège, en lui laissant l'unique liberté de pivoter autour de l'axe parallèle à son plan. 15 - Dispositif d'ancrage selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5s 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 ou 14, caractérisé en ce que chaque corps creux est surmonté d'une coupelle de protection ajourée, protégeant les clapets, leurs noyons de guidage et, le cas échéant, les autres organes prévus. 16 - Dispositif d'ancrage selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 14 ou 15, caractérisé en ce que la jupe périphérique d'un corps creux est de forme cylindrique, chaque clapet comprenant un disque de forme circulaire associé à des moyens d'étanchéité. 17 - Dispositif d'ancrage selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, Il ou 12 caractérisé en ce que les moyens de guidage d'un clapet comprennent, d'une part des colonnes de guidage assujetties au corps creux, d'autre part, des manchons assujettis au clapet considéré et montés coulissants sur ces colon, nes.