Brevet FR2313547A1 — publié le 19761231

La présente invention a trait à un dispositif pour la récupération de matières solides venant des fonds sous-marins et plus particulièrement de nodules métallifères sous-marins. Toutefois, le dispositif selon l'invention peut également être utilisé pour la récupération d'autres matières solides en provenance du fond de la mer, et notamment des sables, des graviers, etc... On sait qu'il existe dans les fonds sous-marins des gisements de nodules métallifères constitués essentiellement d'oxydes de manganèse et de fer et contenant parfois des quantités appréciables de nickel, de cuivre et de cobalt. Ces gisements se présentent sous forme de champs de nodules éparpillés à la surface du fond marin constitué de vase, en mono-couches de densité plus ou moins importante. Ces nodules sous-marins sont situés à des profondeurs variant généralement entre 3.000 et 6.000 mètres et la plupart sont localisés à des profondeurs de l'ordre de 5.000 mètres. Divers dispositifs ont déjà été proposés pour la récupération de ces nodules. En particulier, on a déjà proposé de récupérer ces nodules en déployant une conduite tubulaire rigide depuis un navire ou une plateforme flottante jusqu'au fond sous-marin luimême, la conduite portant à sa partie inférieure une articulation autour de laquelle tourne un bras radial muni de moyens de ramassage mobiles radialement sur ledit bras, de sorte qu'il est possible, pour une position donnée de la conduite rigide verticale, de récu- pérer les nodules situés sur une surface circulaire centrée sur l'extrémité inférieure de la conduite. Les nodules collectés sont envoyés dans la conduite rigide dans laquelle ils montent vers la surface grâce à des moyens de pompage ou de flottation par exemple à air. Un autre dispositif également déjà proposé comprend aussi une conduite rigide verticale s'étendant depuis un navire ou une plateforme jusqu'à une distance de quelques dizaines de mètres au-dessus du fond, l'extrémité inférieure de la conduite étant reliée, par une articulation, à un bras rigide contenant également une conduite raccordée à la conduite verticale, l'extrémité de ce bras rigide étant articulée à un moyen de ramassage tel qu'un chariot collecteur. Dans ce dispositif, la remontée des nodules s'effectue également par pompage ou par flottation à l'air comprimé dans les différentes conduites. Ces dispositifs présentent un certain nombre d'incon vénients. En particulier, le trajet de l'organe de ramassage ou de collecte est étroitement dépendant de la position de l'extrémité de la conduite rigide de sorte que le ramassage ne peut s'effectuer pour une position donnée de la conduite que dans une zone réduite. Pour assurer une bonne exploitation du gisement, une corrélation extrêmement étroite doit donc être établie entre le fonctionnement de l'organe de ramassage et la marche du navire. Ceci présente également des inconvénients dans les cas où la marche des navires se trouve perturbée, soit par avarie, soit par l'état de la mer et des sollicitations importantes sont alors à craindre au niveau de la conduite rigide verticale qui peut subir des efforts, notamment de flexion, susceptibles de conduire à sa rupture. Des dispositifs com pliqués de suspension et d'amortissement sont alors nécessaires sans qu'une garantie suffisante puisse être obtenue contre de tels dangers. En outre, la mise en place de ces conduites rigides, en fait constituées d'un train de tubes assemblés les uns à la suite des autres, nécessite la présence sur le navire d'un derrick analogue aux derricks de forage pétrolier, ce qui constitue un inves tissement important. Par ailleurs, la descente de la. conduite par assemblage des tubes, ou sa remontée, exige un temps important peu compatible avec des nécessités de déplacement rapide de la plateforme ou du navire par exemple en cas de très gros temps. L'invention se propose de remédier à certains et de préférence à tous ces inconvénients et de fournir un dispositif de recupération de inatériaux solides sous-marins et notamment de nodules qui soit de construction et de mise en place simples et rapides, d'un poids immergé moins important à capacité égale,d'une plus grande flexibilité et rapidité de manoeuvre et ne nécessitant pas d'amortissement. L'invention se propose en outre de fournir des procédés pour la mise en oeuvre de ce dispositif qui permettent notamment une exploitation intensive de. la quasi-totalité du contenu des gisements de nodules. La présente invention a pour objet un dispositif de récupération de matières solides sous-marines, et notamment de nodules, comprenant une conduite s'étendant entre un navire ou une plateforme et le fond et, relié à l'extrémité de cette conduite, un chariot de ramassage avec des moyens pour intro.duire les matières ramassées dans l'extrémité de la conduite et faire remonter lesdites matières jusqu'd la surface, caractérisé par le fait que ladite conduitecomporte, au moins à son extrémité, une portion de conduite flexible aboutissant audit chariot. Ladite portion de conduite flexible s'étend de préférence sur une longueur au moins égale à 50 mètres. Par portion de conduite flexible, on entend une portion constituée d'un corps creux tubulaire flexible comportant principalement une voûte constituée d'un enrouement hélicoldal à spires adjacentes, de préférence agrafées, d'un ou plusieurs profilés métalliques, notamment d'acier, ledit tube présentant de préférence un gainage interne en matière plastique et/ou une ou plusieurs armatures formées de nappes d'enroulements hélicoldaux de fils ayant une forte résistance à la traction.De préférence, le corps tubulaire comporte une gaine extérieure également en matière plastique, de sorte que la totalité des parties métalliques de l'intérieur du corps creux se trouve protégée de la corrosion De façon avantageuse, la structure du corps flexible et l'assemblage de ces constituants sont prévus pour obtenir un corps creux ayant une densité moyenne réduite et donc un poids immergé faible. Bien entendu, le dispositif peut comprendre deux ou plus sieurs conduites flexibles ou rigides puis flexibles parallèles. Dans une forme de réalisation particulière de l'invention, le dispositif peut comporter une conduite rigide, montée par exemple à partir d'un derrick, s'étendant depuis le navire ou la plateforme jusqu'à une certaine distance au-dessus du fond, ladite conduite rigide se poursuivant à son extrémité par ladite portion de conduite flexible reliée au chariot. Cependant, dans une forme de réalisation préférée, la conduite flexible s'étend depuis le chariot jusqu'au navire ou à la plate forme et forme ainsi la totalité de la conduite. Ceci permet notamment de supprimer le derrick, les différents tronçons de tubes flexibles, supportés par des bobines, étant simplempnt ajustés les uns à la suite des autres. Le navire supporte un équipement de stockage, manutention et mise en oeuvre de la conduite, comprenant des tambours, des enrouloirs ou paniers de stockage de corps flexibles ainsi que des chenilles ou autres moyens de traction et de relevage. Le dispositif selon l'invention peut comporter des moyens de pompage pour assurer la remontée de la matière et dans une variante avantageuse ces moyens de pompage peuvent être situés sur la conduite à une certaine profondeur par exemple de l'ordre de 600 mètres pour pouvoir aspirer le mélange eau-matière solide à partir du fond ou l'entralner par éjecteur. En variante, on peut également doubler le tube d'un conduit d'air comprimé aboutissant au fond pour délivrer de l'air comprimé et permettre la remontée de la matière par flottation, des moyens de pompage pouvant également être prévus dans ce cas. Conformément à un mode de réalisation avantageux de l'invention, le chariot qui peut être tracté ou de préférence automoteur, est constitué par un véhicule chenillé comportant des moyens de ramassage ramassant la matière, par exemple les nodules, des moyens étant prévus pour amener la matière ramassée à l'intérieur du tube flexible qui s'étend à partir du chariot. De façon avantageuse, ces moyens de ramassage peuvent comporter un pick-up rotatif pourvu de moyens racleurs assurant une préhension des nodules. De préférence, le chariot peut également présenter des moyens de concassage ou de broyage des nodules pour diminuer la taille des matières à faire remonter et/ou de conditionnement, de -triage ou lavage pour éliminer la vase. Dans une variante particulièrement avantageuse dans laquelle le chariot est automoteur et téléguidé ou programmé depuis le navire par l'intermédiaire d'un câble ombilical de commande convenable : le chariot peut comporter un tube rigide s'étendant vers le haut sur une distance de préférence au moins égale à 10 m, l'extrémité de la conduite flexible étant reliée à l'extrémité supérieure de ce tube rigide pour former un brin mou d'abord orienté vers le bas puis remontant vers le haut, ce qui forme ainsi une réserve de conduite flexible permettant des déplacements importants du chariot sans nécessiter de modifications de la position du navire. I1 est clair que, cependant, même en l'absence d'une telle disposition, il suffit de donner à la conduite flexible une longueur suffisante pour que le chariot puisse jouir d'une autonomie importante dans ses déplacements par rapport au navire. Dans la variante avantageuse dans laquelle le chariot est automoteur, on peut avantageusement prévoir des moyens permettant de matérialiser sur le fond le trajet du chariot et permettant de guider-ledit chariot pour un second trajet parallèle au premier. Dans une forme de réalisation particulière, le chariot peut comporter un organe tel qu'un soc permettant de creuser un fossé dans le fond marin, le chariot étant en outre muni de moyens, tels qu'un bras muni à son extrémité d'un dispositif suiveur guidé dans le fossé du trajet précédent. En variante, le chariot peut comporter un dispositif permettant de poser sur le fond, derrière le chariot, un câble matérialisant le trajet du chariot ainsi qu'un dispositif porté par le chariot et courant le long du câble du trajet précédent pour guider le chariot. De façon particulièrement avantageuse, un seul et unique câble peut être utilisé, le chariot portant en avant un premier dispositif suiveur de câble pour guider le chariot et, en arrière, un second dispositif décalant le câble pour matérialiser la nouvelle trajectoire du chariot. De préférence, afin de permettre la localisation du chariot celui-ci peut comporter des moyens de localisation tels qu'un sonar coopérant avec une unité de réception sur le navire ou la plateforme. L'invention a également pour objet un procédé pour la mise en oeuvre du dispositif selon l'invention, caractérisé par le fait que l'on utilise, dans le dispositif, un chariot automoteur et que le chariot, lors de son avance, applique sur le fond sous-marin une trace matérialisant son trajet, et simulta nément, se guide sur la trace du trajet précédent. La trace peut par exemple consister en un fossé creusé dans le fond marin par le chariot. De façon avantageuse, elle peut consister en variante en un câble sur lequel le chariot se guide lors de son avance, ledit câble étant translaté à l'arrière du chariot pour matérialiser la nouvelle trajectoire. Le chariot peut avantageusement parcourir, pour une position déterminée du navire, une surface rectangulaire par des trajets aller et retour parallèles à un côté du rectangle. D'autres trajets sont également possibles tels que les trajets curvilignes ou en spirale. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaltront à la lecture de la description suivante, faite à titre d'exemple non limitatif, et se référant au dessin annexé dans lequel - la figure 1 représente une vue schématique d'un dispositif selon l'invention, - la figure 2 représente une vue schématique d'un chariot de ce dispositif, - la figure 3 représente une vue schématique d'une autre forme de réalisation de l'invention, - la figure 4 représente une vue d'un trajet de chariot, - la figure 5 représente une vue schématique en coupe d'un corps creux de canalisation. On se réfère à la figure 1 dans laquelle pour des raisons de simplicité, les différentes proportions dimensionnelles n'ont pas été respectées. Le dispositif est supporté par un navire 1, à partir duquel s'étend vers le bas une conduite 2, constituée. de tronçons 2a ayant par exemple une longueur de l'ordre d'un kilomètre. Ces tron çons sont constitués d'un corps tubulaire flexible ayant un diamètre de préférence compris entre 20 cm et 60 cm et une résistance à la traction de plusieurs centaines de tonnes. Afin d'assurer la pose de ces tronçons, le navire 1 transporte des bobines 3 supportant ces tronçons, les bobines étant déroulées les unes après les autres et les tronçons étant raccordés les uns à la suite des autres par des joints de raccordement d'un type en soi connu. On voit que la canalisation flexible 2 s'étend jusqu'au voisinage du fond sous-marin 4 situé par exemple à une profondeur de 5.000 m, une portion 2b de la conduite 2 présentant une courbure à la façon d'une chaînette, l'extrémité de ce tronçon recourbé aboutissant à l'extrémité supérieure d'un tube rigide 5 présenté verticalement par un chariot chenillé 6. De cette façon, le chariot 6, conçu de façon automotrice, est susceptible de se déplacer sans être gêné par la présence sur le fond de la canalisation 2. La hauteur du tube 5 peut être de l'ordre de 10 m. On voit par ailleurs que la canalisation.2 supporte à son extérieur une canalisation d'air comprimé 3, aboutissant jusqu'au chariot 6 et possédant un certain nombre de dérivations 8 pénétrant à l'intérieur de la canalisation 2. L'air comprimé qui est envoyé ainsi jusqu'au chariot, ainsi qu'en différents points de la canalisation, permet la remontée par flottation des matières solides et notamment des nodules ramassés par le chariot. Bien entendu, le navire comporte les installations nécessaires pour fournir de l'air comprimé ainsi que les moyens de manipulation des bobines 3 et de pose des tronçons 2a decanalisation. Le navire peut comporter des tronçons de corps flexibles de longueurs plus courtes et différentes pour s'adapter à la profondeur immergée et éviter de pomper à travers la partie éventuellement enroulée d'un dernier tronçon de grande longueur. La présence de la canalisation flexible permet d'ailleurs une adaptation facile n'exigeant pas une précision de longueur comme dans le cas d'une conduite rigide. Les canalisations électriques non représentées courent également le long de la canalisation flexible 2 pour alimenter le chariot 6 en énergie électrique pour le déplacement et le fonctionnement des chariots. Pendant que le chariot 6 parcourt une zone de ramassage, comme çela sera vu par la suite, le navire 1 peut soit être immobile, soit se déplacer lentement du fait que la portion recourbée 2b de la canalisation offre au chariot un débattement suffisant par rapport au navire. En se référant à la figure 2, on voit que le chariot 6 comporte des chenilles et, à l'avant, un tambour rotatif ou pickup 10 muni de tiges radiales flexibles, par exemple en acier 11, afin d'entralner vers une surface 12 les nodules reposant sur le fond. La surface 12 est prolongée par un moyen de transport tel qu'un convoyeur 13 qui aboutit à un dispositif de lavage puis de concassage (non représenté) auquel fait suite une chambre recevant une arrivée d'air sous pression pour créer une émulsion qui se dirige vers le tuyau vertical 5 auquel est raccordée, par exemple par un joint tournant 14,-l'extremité 15 de la canalisation flexible 2. Bien entendu, le chariot peut être conçu de façon très différente, les moyens de préhension pouvant notamment être différents. De préférence, le chariot présente une largeur de plusieurs mètres, par exemple 10 mètres. Le chariot peut être réalisé de façon symétrique, c'està-dire présenter les mêmes moyens de préhension à l'arrière de fa çon à faire successivement des marches avant et arrière tout en reprenant les nodules dans les deux sens du trajet. On se réfère à la figure 3. Dans cette forme de réalisation de l'invention, le chariot 16, du type tracté, est relié par une canalisation flexible 17 ayant une longueur de l'ordre de 50 mètres à l'extrémité infé rieure 18 d'une canalisation rigide 19, composée d'un certain nombre de tubes d'acier 20 assemblés les uns à la suite des autres grâce à un derrick 21' se trouvant sur le pont du navire. A une profondeur de 60t mètres environ, la canalisation rigide 19 porte une unité de pompage 21, alimentée par un conducteur d'énergie 22, cette unité de pompage établissant dans l'ensemble de la canalisation 19 et 17, un débit permettant la remontée des nodules. Le cas échéant, une canalisation d'air comprimé 23, avec des raccords aboutissant dans les canalisations 19 et 17, peut être prévue pour aider le pompage par flottation. L'extrémité supérieure du tube rigide 19 peut être reliée à une portion de canalisation flexible 24, permettant le déchargement des nodules récupérés. On comprend que, dans cette forme de réalisation également, la canalisation flexible 17 forme une certaine réserve permettant un débattement relativement important du chariot 16 par rapport au navire 20. On se réfère à la figure 4. On a représenté sur cette figure le fonctionnement schématique-d'un chariot automoteur 6 destiné à ramasser les nodules suivant des bandes de ramassage parallèles 25. Acet effet, le chariot est associé à un câble lourd 26 qui s'étend parallèlement à la trajectoire du chariot 6. Un bras 27 coulisse le long du câble 26 et un dispositif d'asservissement sensible au moùvement du bras 27 permet de contrôler la direction du chariot 6 pour que le trajet de celui-ci s' étende parallèlement audit câble. A l'arrière du chariot 6 un second bras 28 amène la partie de câble dépassée à l'arrière du chariot afin de matérialiser une nouvelle ligne de guidage pour le prochain passage. En se référant à la figure 5, on voit un exemple d'un corps tubulaire flexible comprenant une première gaine interne 29 en RILSAN, une voûte 30 résistante à l'écrasement faite de deux profils d'acier en S alternativement enroulés hélicoldalement, ces profils, à inertie importante, présentant entre eux des vides favorables à la diminution du poids immergé, une première nappe 31 de fils enroulés hélicoidalement, une deuxième nappe 32 de fils enroulés en sens contraire et une gaine de RILSAN extérieure 33. De préférence, une gaine plastique intermédiaire est prévue entre la voûte 30 et la nappe 31. REVENDICATIONS 1. Dispositif de récupération de matièressolides sous-marines, notamment de nodules, comprenant une conduite s'étendant entre un navire ou une plateforme et le fond et, relié à l'extrémité de cette conduite, un chariot de ramassage avec des moyens pour introduire les matières ramassées dans l'extrémité de la conduite et les faire remonter jusqu'à la surface, caractérisé par le fait que ladite conduite comporte, au moins à son extrémité, une portion de conduite flexible aboutissant audit chariot. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que sensiblement la totalité de la longueur de la conduite entre le navire et le chariot est du type flexible. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte une première partie de conduite rigide s 'étendant à partir du navire jusqu'à une certaine distance au-dessus du fond puis une seconde partie de conduite flexible s'étendant entre l'extrémité de ladite conduite rigide et le chariot. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la conduite flexible est constituée d'un corps creux tubulaire flexible comportant principalement une voûte constituée par un enroulement hélicoïdal à spires adjacentes agrafées d'un ou plusieurs profilés métalliques à forte résistance à l'écrasement. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le corps tubulaire comporte un gainage interne en matière plastique. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé par le fait que le corps tubulaire comporte une gaine extérieure en matière plastique. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé par le fait qu'il comporte une ou plusieurs armatures formées de nappes d'enroulements hélicoidaux de fils ayant une forte résistance à la traction. 8. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la longueur de conduite flexible est au moins égale à 50 m. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait qu'il comporte une conduite pour amener de l'air sous pression au chariot pour une remontée de la matière par flottation. lO.Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens permettant d'introduire de l'air comprimé par endroit dans la conduite. 11.Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de pompage permettant d'établir un débit dans la conduite. 12.Dispositif selon la revendication 11, caractérisé par le fait que lesdits moyens de pompage sont immergés à une grande profondeur. 13.Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le chariot porte un tube rigide sensiblement vertical à l'extrémité supérieure duquel est fixée l'extrémité de la conduite flexible. 14.Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le chariot est un véhicule chenillé. 15.Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le chariot comporte au moins sur sa partie antérieure des moyens racleurs permettant une préhension des nodules et amenant lesdits nodules sur un organe convoyeur. 16.Dispositif selon les revendications précédentes, caractérisé par le fait que le chariot comporte des moyens de lavage et de concassage pour diminuer la taille des matières à faire remonter. 17.Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le chariot.comporte des moyens pour matérialiser sur le fond son trajet et des moyens coopérant avec la matérialisation du trajet pour guider le chariot pour un trajet parallèle au trajet immédiatement précéaent. 18.Procedé pour la mise en oeuvre du dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on utilise dans le dispositif un chariot automoteur et que le chariot, lors de son avance, applique sur le fond sous-marin une trace matérialisant son trajet et simultanément, se guide sur la trace du trajet immédiatement précédent.