Brevet FR2309675A1 — publié le 19761126

La présente invention concerne un équipement destiné à extraire et transporter des produits non cohésifs et autres produits analogues, depuis le fond de la mer. On sait que certaines régions du fond de la mer sont riches en sables qui, par leur composition et leurs propriétés intrinsèques pourraient trouver une utilisation efficace dans de nombreux domaines de l'industrie, par exemple dans l'industrie métallurgique. Dans ce sens, on peut même affirmer que le fond des mers constitue un réservoir presque inépuisable de ces sables, qui contiennent des minéraux particuliers. lais la possibilité d'utiliser ces sables se heurte à des problèmes d'ordre pratique et économique, qui sont liés aux méthodes employées Ju qu'ici pour leur extraction et transport vers les zones d'emploi. Ln effet, le sable est extrait par des dragues qui sont embarquées sur des chalands ou autres engins nottants, et, au fur et à mesure de son enlèvements il est accumulé sur l'engin flottant.Lorsque celui-ci est cogpletement chargé, il s'en va vers la rive, où le sable est de nouveau enlevé et est de1 > arqué å terre. n est évident qu'une telle façon de procéder est en premier lieu lente et compliquée, du fait qu'elle nécessites à la fin du chargement de l'engin flottant, un aller et retour de celui-ci entre la sone d'extraction et la sone de débarquements ce qui entraine une immobilisation des équipements, ainsi qu'un temps mort pendant le transbordement. Sn outre, le double transbordement du sable, entre le fond de la mer et le chaland par une drague, et entre le chaland et la terre, est parfaitement anti-économique. Un autre inconvénient consiste en ce que les équipements du type considéré ici nécessitent, pour sortir en mer, qu'elle soit calmes presque calme ou faiblement agitée, parce qu'une mer agitée ne permet pas à la drague de travailler. Si l'on tient compte du fait que les périodes de mer agitée durent souvent pendant plusieurs jours ou semaines consécutifs, on comprend que, mêoe à ce point de vue, les méthodes d'extraction du sable actuellement en usage sont tout à fait anti-économiques, et entrainent de longues périodes d'inactivité des équipements et une irrégularité des réapprovisionnements. La présente invention a pour but d'éviter tous ces inconvénients, en réalisant un équipement qui est indépendant des servitudes imposées par l'état de la mer, et peut travailler dans des conditions quelconques, pendant des périodes pratiquement illimitées. Un autre objectif de l'invention consiste à obtenir que cet équipement permette l'extraction du sable, et de plus le transport de ce sable depuis le fond de la mer jusqu'à la région de décharge, sans entraider des transbordements intermédiaires. Un autre objectif de cette invention consiste à obtenir que cet appareil nécessite des immobilisations de capitaux, pour équipentents, main-d'oeuvre, temps morts, qui sont très inférieures à ce qui est exigé par les procédés traditionnels d'extraction. Un autre objectif de cette invention consiste à obtenir que cet appareil fonctionne dans des conditions de parfaite sécurité, aussi bien en ce qui concerne le matériel que le personnel. Ces objectifs ainsi que d'autres qui ressortiront clairement par la suite, sont atteints par un équipement d'extraction et de transport de produits non cohésifs, à partir du fond de la mer, qui est caractérisé en ce qu'il comprend un groupe de pompage pour enlever et aspirer le matériau du fond de la mer et le refouler dans un conduit souple de transport qui va du refoulement du groupe de pompage jusqu'à la zone d'arrivée et de stockage du matériau, un élément en forme de cloche associé à ce groupe et comportant des organes qui peuvent introduire dans ladite cloche un gaz sous pression provenant d'au moins un réservoir å travers un premier système de soupapes, cette cloche étant également pourvue en haut d'un deuxième système de soupapes pour l'évacuation du gaz intérieur à la cloche, le poids total dé cet équipement, coiparati vement au volume de la cloche et au volume de gaz pouvant être introduit depuis ce ou ces réservoirs, étant capable de provoquer la sustentation et le relevage autonome de l'équipement à partir du fondS pour une quantité déterminée de gas introduite dans la cloche. D'autres caractéristioues et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description détaillée qui va suivre d'un exemple de réalisation préféré mais non exclusif, et en se référant aux dessine annexés donnés à titre d'exemple non limitatif sur lesquels La fig. 1 représente l'équipement flottant sur l'eau avant d'litre descendu sur le fond de la mer; La fig. 2 représente le même équipement, à plus grande échelle et en coupe partielle, dans sa position de travail0 L'équipement prévu par l'invention est constitué par une unité autonome comprenant par exemple une pompe à immersion I à axe vertical, dans lequel le groupe moteur 2 entraine en rotation une turbine 3 dont l'axe est solidaire d'un rotor de désagrégation 4. Un tambour de protection 5 entoure la partie inférieure du groupe.Quand l'équipement est posé sur le fond sablonneux 6, ce groupe, qui est d'un type connus permet d'enlever par aspiration des couches successives 7a, 7b, 7c de sable, et de refouler ce sable dans un conduit souple 9 à travers un raccord 8. Un élément 10 en forme de cloche, qui est de préférence rigide et est par exemple en scier ou autre matière analogue, est fixé i la partie supérieure du groupe 1. Des réservoirs de gaz comprimé, par exemple des simples bouteilles d'air comprimé Il qui portent en haut une soupape d'arrêt actionnée par un robinet 12, sont fixées sur la cloche 10 de préférence sur son contour extérieur. Un conduit 13 permet d'envoyer à l'intérieur de la cloche 10 le gaz qui provient de chaque bouteille. On prévoit dans le plafond de la cloche 10 une soupape d'arrêt actionnée par un robinet 16 et permettant à volonté de vider l'intérieur de la cloche ou de fermer~cet intérieur. On prévoit avantageusement au dessus de la cloche 10 une chambre étanche 14 qui constitue un compartiment de flottabilité dont le r & e sera expliqué plus loin. L'équipement est complété par un dispositif de relevage, qui peut tre par exemple une boucle supérieure 15. L'équipement qu'on vient de décrire fonctionne de la façon suivantet l'équipement est tout d'abord transporté dans la zone de travail d'une façon quelconque, par exemple sur un engin flottant. Ensuite, depuis cet engin flottant, il est suspendu par la boucle 15 à un cable et est descendu dans la mer (fig. 1). Il faut remarquer que, si la soupape 16 est fermée, 11 équipement flotte tout d'abord en surface grâce au compartiment d'air intérieur à la cloche 10 et parce que le barycentre des poids ae trouve plus bas que le centre de carène.L'équipement peut être relié directement à la terre ferme (ou & la zone dans laquelle on veut décharger le sable) > ce au conduit 9 qui, à son extrémité opposée, débouche prEcisament dans la zone de décharge. Si l'on relie le moteur 2 du groupe 1 directement à la terre par un caable électrique sous-marin, l'ensemble de l'équipement devient totalement autonome. Si, par un moyen déjà connus on ouvre la soupape 16, qui peut éventuellement être commandée depuis la terre ferme, et si l'on fait ensuite evacuer l'air contenu dans la cloche (celle-ci étant décrochée du câble qui la supporte ou bien le câble étant "laché"), la cloche descend lentement jusqu'à toucher le fond sablonneux (fig. 2), où l'on peut commencer à arracher progressivement le sable du fond, en couches successives. Ce sable, éventuellement désaghég et entrainé en suspension dans l'eau par le rotor 4, est transporté digectenent par le conduit 9 vers la terre ferme, ou vers l'extrémité du conduit la plus éloignée. Naturellement au fur et à mesure que progresse l'enlèvement du matériau l'équipement descend progressivement par son propre poids, et la poussée descendante dépend de la quantité d'air qu'on a évacuée par la soupape 16. Si pour une raison quelconques 11 équipement tend à s'incliner lat raclements la présence du compartiment d'air 14 s'oppose à cette tendance et, dans toutes les conditions de travails assure la verticalitd néces saire de l'équipement. Quand le travail est terminé en un certain point du fonds il faut déplacer l'équipement vers un point voisin. On procède comme suit pour obtenir ce résultat: par un moyen quelconques ou par télécommandew ou beaucoup plus simplement à la mains on maintient la soupape 16 fermée et on ouvre les soupapes 12. L'air comprimé introduit sous la cloche se porte progressivement vers le haut en bouillonnant à travers l'eaux il B. rassemble sous le plafond de la cloche et forme un compartiment d'air qui > quand il a atteint le volume nécessaire, produit sur l'équipement une poussée ascendante et par suite soulève l'équipement au-dessus du fond. Mais pour éviter que le soulèvement de 1' équipement se poursuive continuellement jusqu'à faire émerger cet équipementS il suffit par un moyen connus de commander l'ouverture de la soupape 16 de sortie d'airs puis de régler simultanément la sortie d'air par la soupape 16 et l'arrivée d'air par les soupapes 12 de façon à obtenir dans la cloche une compensation volumétrique permettant à l'équipement de rester suspendu en équilibre dans le liquide à une faible distance du fond. Quand cet équilibre est atteints il suffit de fermer les soupapes 12 et 16 pour que l'équipementw suspendu en équilibre à faible distance du fond, puisse outre déplacé horizontalement par une poussée latérale pouvant être produite en particulier par un opérateur sous-marin. Quand la nouvelle position est atteinte, on ouvre de nouveau la soupape 16; l'air qui se trouve en haut de la cloche sort; l'équipement se pose de nouveau sur le fond et est prêt à commencer un nouveau cycle de travail. On peut atteindre automatiquement la position d'équilibre et d'équidistance de l'équipement relativement au fond de la mer, si les soupapes 12 et 16 sont actionnées par des commandes mécaniques ou autres déjà connues qui agissent par différence sur le fond mêpe de la mer, par exemple au moyen de systèmes de leviers commandés par des tiges portant à leur extrémité inférieure des palpeurs du fond. Quand un de ces palpeurs touche le fond de la mer > il commande une soupape 12 par la tige qui le supporte et par le système de leviers de commande correspondant; cette soupape s'ouvre fait pénetrer de l'air dans la cloche > et soulève ainsi l'équipement au-dessus du fond de la mer. Quand tous les palpeurs se détachent du fondS la soupape 16 est actionnée par les commandes; elle s'ouvre et permet à l'air de s'échapper de la cloche, si bien que l'équipement redescend. 3n réglant convenablement les commandes actionnées par les palpeurs on peut obtenir que la cloche maintienne l'équipement suspendu dans une position d'équilibre et d'équidistance sur le fond de la mer, dans les limites de la course passive de ces commandes; à la limite supérieure de la course de chaque palpeurs une commande ouvre une soupape 12 et par suite le soulèvement de l'équipement > tandis qu' & la limite inférieure de la course de tous les palpeurs, un ordre ouvre la soupape 16 et par suite fait descendre l'equipement. On peut également commander les soupapes 12 et 16 par un dispositif de type connus actionné lui-même par le niveau du liquide å l'intérieur de la cloches par exemple au moyen d'une commande à flotteur. De cette façons on peut atteindre automatiquement une position d'équilibre de l'équipement relativement au fond de la mer mais de plus on peut également obtenir un réglage de la vitesse de descente et de montée sur des profondeurs importantes.OrS autrement les vitesses varieraient avec une accélération progressive fonction de la profondeur d'immersion dans le liquide, puisque la pression hrdrostatique dans la cloche agirait librement sur le volume d'air contenu dans la cloche elle-mmes donc sur la poussée de sustentation de l'équipement qui en résulte (compensation automatique des variations de la pression hydrostatique). Ce qui précède montre clairement que l'équipement, objet de l'invention fonctionne constamment sur le fond de la mer, pendant des périodes aussi longues que l'on veut, si bien que son fonctionnement n'est pratiquement pas influencé par les conditions atmosphériques et par l'état de la mer (parce que, comme on le sains les perturbations de la mer s'atténuent sensiblement à une certaine distance de la surface). Ainsi qu'on l'a vus un opérateur unique est capable de conduire cet équipement, en intervenant périodiquement sur les divers groupes de soupapes 12 et 17 et en déplaçant l'équipement à lui seul. A la fin d'une campagne d'estractionF il suffit d'envoyer dans la cloche une quantité d'air comprimé suffisante pour produire une poussée ascendante qui fait émerger l'ensemble de l'équipement en surfaces où l'on peut ensuite le hisser à bord d'un engin de navigation pour être transporté dans une nouvelle zone de travails ou bien pour recevoir des travaux périodiques d'entretien. L'invention ainsi conçue et décrite atteint tous les objectifs énoncés initialement > aussi bien au point de vue de l'économie que de la souplesse d'emploi et de la continuité du service. Naturellement, tous les détails peuvent être remplaces par d'autres équivalents. Par exemple, pour introduire le gas dans la cloche, les bouteilles il (en nombre quelconque) que l'on a indiquées à titre d'exem- pie par suite de leur faible priz et de leur facilité de rechargementS pourront être remplacées par des organes d'introduction de gaz comprimé tout à fait différents. En outres les caractéristiques du groupe de pompage pourront être différentes. Dans la pratique les matières employées et les dimensions adoptées seront quelconques suivant les nécessités de chaque cas particulier. REVENDICATIONS 1) Equipement d'extraction et de transport de produits non cohésifs, à partEr-di fond de la mer, qui est caractérisé en ce qu'il comprend Un groupe de pompage pour enlever et aspirer le matériau du fond de la mer et le refouler dans un conduit souple de transport qui va du refoulement du groupe de pompage jusqu'à la zone d'arrivée et de stockage du matériau, un élément en forme de cloche associée à ce groupe et compor tant des organes qui peuvent introduire dans ladite cloche un gaz sous pression provenant d'au moins un réservoir à travers un premier système de soupapes, cette cloche étant également pourvue en haut d'un deuxième système de soupapes pour l'évacuation du gaz intérieur à la cloches le poids total de cet équipement, comparativement au volume de la cloche et au volume de gaz pouvant être introduit depuis ce ou ces réservoirss tant capable de provoquer la sustentation et le relevage autonome de l'équipement à partir du fond pour une quantité déterminée de gas introduite dans la cloche. 2) équipement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cloche support, un ou plusieurs réservoirs de gaz comprimés qui commu- niquent avec l'intérieur de cette cloche par l'intermédiaire du premier système de soupape. 3) équipement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une commande automatique des soupapes par contact mécanique de palpeurs contre le fond de la mer. 4) équipement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il colporte une commande automatique des soupapes par un système déjà connu du type à flotteurs commandé lui-m8me par le niveau du liquide dans la cloche