Brevet FR2383797A1 — publié le 19781013

Laprésente invention concerne les machines à déplacement pas à pas et a notamment pour objet un engin destiné à se déplacer sur le fond des bassins et des mers pour transporter des moyens d'extraction, de prospection et de transport lors de la mise en valeur du fond de la mer. L'invention peut être appliquée avec le maximum d'effet à l'exploitation des gisements maritimes et océaniques de matières premières. L'engin peut être utilisé tant pour déplacer les cons -tructions lourdes, pour réaliser les travaux de montage, qu'en qualité de fondation de forage sous-marin. On connait un procédé et un engin pour mouvement sur le fond des bassins et des mers, à déplacement pas à pas (voir la demande de brevet d'invention nO 7504990 déposée en France, avec priorité au 18 Février1975). L'engin est réalisé sous forme d'un corps à deux appuis, le corps étant doté de réservoirs installés dans la zone des appuis et reliés par des conduites d'admission et d'évacuation à une source du fluide de remplissage pour créer une flottabilité positive et négative dans la zone des appuis. L'engin comporte un mécanisme pour sa rotation par rapport à l'appui ayant une flottabilité négative. Sur le corps sont ménagés des guides sur lesquels se déplace un chariot portant des organes de travail (par exemple des moyens d'extraction : pompe suceuse de sol véhiculant les minéraux utiles sous forme d'un mélange hydraulique vers des dispositifs d'enrichissement, organe de prise du sol pour ameublir et recueillir les minéraux utiles, etc.). Le principe du mouvement de cet engin consiste en ce qu'après avoir mis ltengin, ayant une flottabilité négative, en position de travail sur le fond, pour son déplacement dans une direction donnée, dans la zone de l'un des appuis on crée une flottabilité positive en amenant àu réservoir se trouvant dans la zone de cet appui un fluide dont la densité est inférieure à celle du milieu ambiant. Grâce à sa flottabilité positive, l'appui s'élève au-dessus de la surface du fond, tandis que le deuxième appui, à flottabilité négative, reste immobile sur le fond. L'appui levé ensemble avec le corps tourne dans un sens donné par rapport au deuxième appui immobile, La rotation étant terminée, on communique au premier appui une flottabilité négative pour assurer la pose des deux appuis sur la surface du fond.Ensuite on communique au deuxième appui une flottabilité positive, le premier appui restant immobile, et le cycle avec le deuxième appui se répète d'une façon analogue à celui du premier appui. En levant et en descendant les deux appuis et en faisant tourner l'engin par rapport à l'appui se trouvant sur le fond, en peut obtenir différentes trajectoires de mouvement de l'engin- sur le fond. L'engin décrit ci-dessus, doué d'une haute manoeuvrabilité de déplacement, peut être appliqué au transport sur le fond de divers organes opératoires qui n'exigent pas une haute stabilité pendant leur travail pour la réalisation de diverses opérati--s sous l'eau (prélèvement d'échantillons du sol, observation téléphoto, etc.), On s'est donc proposé de mettre au point un engin stable et facilement manoeuvrable pour les déplacements sur le fond des bassins et des mers. Ce problème est résolu du fait que dans un engin destiné à se déplacer sur le fond des bassins et des mers, comprenant un corps avec des appuis retenant l'engin au-dessus du fond, des réservoirs installés sur le corps indiqué et reliAs par res conduites d'admission et d'évacuation à une source de fluide de remplissage pour créer une flottabilité positive ou négative d'une partie du dit corps dans la zone des dits appuis, et un -mécanisme effectuant la rotation du dit corps par rapport aux appuis se trouvant sur le fond, suivant l'invention le dit corps est réalisé sous forme d'un polygone à côtés raccordés au moyen d'articulations, les réservoirs étant installés sur au moins deux côtés du dit corps, les dits appuis étant disposés près de l'endroit d'articulation des côtés du dit corps, tandis que le mécanisme effectuant la rotation du dit corps est conçu de façon à assurer la variation des angles entre les dits côtés du corps. Pendant le déplacement et en position statique pendant le travail sur le fond de la mer l'engin proposé possède une haute stabilité. Grâce à la variation des angles entre les côtés du corps lors du déplacement de l'engin, on obtient une hauts manoeuvrabilité. En position immobilisée sur le fond, un tel engin permet de traiter une grande superficie du fond lors des opérations d'extraction, de prospection géologique et autres, ce qui est particulièrement important lors de la commande à distance ou Indépendante pour son fonctionnement d'après un programme donné. Suivant un mode de réalisation de l'engin, le corps précité est réalisé sous forme d'un parallélogramme articulé et les réservoirs sont installés au moins sur deux denses côtés parallèles. Une telle organisation de l'engin est la plus simple et assure la stabilité-et la manoeuvrabilité nécessaires de l'engin tant en position fixe sur le fond que pendant son déplacement. Il est avantageux de monter sur deux côtés parallèles du dit corps des chariots articulés l'un à l'autre par une traverse sur laq Aleon monte l'organe opératoire, les dits chariots étant montés sur les dits côtés du parallélogramme de façon à permettre leur déplacement rectiligne et alternatif le long de ces côtés. Une telle organisation permet de traiter à l'aide de l'or- gane opératoire une grande superficie du fond quelle que soit la position dans laquelle l'engin est fixé sur le fond. Conformément à une variante de réalisation de l'invention, le mécanisme de rotation du corps est réalisé sos forme de vérins de commande raccordés au moyen de charnières aux côtés adjacents dans la zone de leur jonction. L'emploi de ces vérins de commande assure une haute précision de variation des angles entre les côtés du corps et par conséquent une haute précision de déplacement de l'engin suivant une trajectoire donnée. Il est avantageux que lés appuis soient réglables en hauteur. Une telle construction des appuis rend possible le travail de l'engin sur une surface de fond irrégulière. On peut utiliser des appuis télescopiques, ce qui permet de compenser de la fanon la plus simple la différence des hauteurs sur la surface du fond sur lequel se déplace l'engin. Une- description détaillée est donnée ci-après de plusieurs exemples concrets mais non limitatifs de réalisation de l'invention, illustrés par les dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente le schéma de principe de l'en- gin conforme à l'invention, - les figures 2,3 montrent un des côtés du corps de l'en- gin avec des réservoirs et des tuyauteries de transvasement du fluide moteur au moment où l'on crée une flottabilité négative pour les deux appuis et au moment où l':on crée une flottabilité positive pour l'un des appuis, respectivement (vues en coupe longitudinale ), - les figures 4, 5 représentent des trajectoires différentes de déplacement de l'engin sur le fond, - la figure 6 représente un mode de réalisation des appuis. L'engin 1 (figure 1) proposé comprend un corps 2 en forme d'un polygone-parallélogramme à côtés 3, 4, 5, 6 reliés entre eux à l'aide d'articulations 7. Le corps 2 repose sur des appuis 8 installés dans les zones de jonction des côtés 3, 4, 5, 6. Pour créer une flottabilité positive ou négative dans les zones des appuis 8, les côtés parallèles 3, 5 sont dotés de réservoirs 9, à raison de deux réservoirs dans chacun des côtés 3, 5. Toutefois, suivant un autre mode possible de réalisation de l'engin 1 chacun des côtés 3, 4, 5, 6 du corps 2 peut ne comporter qu'un seul réservoir 9. Les réservoirs 9 sont remplis d'un fluide de remplissage, par exemple d'eau 10 (figures2, 3). Entre les réservoirs 9 dans chacun des côtés 3, 5 du corps 2, on a prévu soit deux pompes 11, 12 par exemple du type centrifuge, soit une seule pompe à effet réversible. Les pompes 11j 12 sont reliées par des conduites d'admission 13, 14 et des conduites d'évacuation 15, 16 aux deux réservoirs 9. De plus, dans chaque paire de réservoirs 9, ceux-ci sont mis en communication l'un avec l'autre à l'aide d'une canalisation 17 munie d'une soupape de transvasement 18. Sur les côtés parallèles 3, 5 du corps 2 sont montés des chariots 19 (figure 1) qui ont la possibilité de se déplacer en mouvement rectiligne alternatif le long de ces côtés. Les chariots 19 sont articulés entre eux par une traverse 20. La traverse 20 porte l'organe opératoire 21 de l'engin, avec possibilité de dépla- ceient du dit organe le long de la dite traverse. En tant qu'organe opératoire 21 on peut utiliser par exemple une pompe suceuse de sol avec une commande pour transvaser des linéraux-utiles sous forme d'un mélange hydraulique vers les dispositifs d'enrichissement, ainsi qu'un doyen de prise du sol pour ameublir et aspirer les minéraux utiles. L'organe opératoire 21 est relié par un ctble- tuyau 22 i un bateau de service 23. Pour varier les angles entre les côtés 3, 4, 5, 6 du corps 2, on a prévu des vérins de commande 24 articulés aux côtés 3, 4, 5, 6 adjacents dans les zones de jonction de ces derniers Pour le travail de l'engin 1 sur une surface de fond irrégulière, les appuis 8 sont réglables en hauteur, par exemple, télescopiques sous forme de vérins 25 (figure 6) dont les cavités de refoulement 26 sont reliées à 11 aide de conduites 27 à un accu ulateur hydropneumatique 28, en forsant ainsi un circuit fermé rempli d'huile. L'engin fonctionne de la façon suivante. L'acheminement de l'engin 1 vers la zone d'exploitation peut Outre effectué à bord du bateau de service 23 ou bien à flot; à cet effet, la traverse 20 et l'organe opératoire 21 sont fixés sur le corps 2 dans une position déterminée de lanière à assurer la stabilité et la différence de l'engin 1. Il convient de noter que le niveau de l'eau 10 dans les réservoirs 9 est déterminée de façon à assurer la flottabilité positive nécessaire. Une fois l'engin 1 parvenu au site de travail, on purge une partie de l'air des réservoirs 9 en le remplaçant par de l'eau de mer. Ayant ainsi créé une flottabilité négative et ayant équilibré (lesté) l'engin 1 par un procédé-connu en soi, on descend doucement l'engin 1 sur le fond.Après avoir installé l'organe 1 en position initiale sur le fond, on procède au déplacement des chariots 19 avec la traverse 20 le long des côtés 3, 5 du corps-2, et à celui de l'organe op6- ratoire 21 le long de la traverse 20 de manière à traiter toute la superficie comprise entre les côtés 3, 5 du corps 2. L'alimentation énergétique nécessaire et la commande à distance des méca- nismes sont réalisées par les communications énergétiques du cSble- tuyau 22, par la cavité intérieure duquel on achemine les matériaux extraits, soit vers les dispositifs de réception et d'enrichissse- ment (non représentés) du bateau-service 23, soit vers la côte si l'engin 1 travaille près d'une côte. Pour le déplacement de l'engin 1 vers un autre secteur du fond, on crée une flottabilité positive près de deux appuis 8 disposés l'un à côté de l'autre. On ouvre simultanexent, sur chacun des côtés 3, 5, la soupape 18 et, par la pompe 11 > à travers les conduites 13 et 16, on transfère l'eau 10 depuis le réservoir 9 de droit vers le réservoir 9 de gauche (figures 2, 3).L'air chassé du réservoir 9 de gauche arrive par la canalisation 18 dans le réservoir 9 de droite, L'évacuation de l'eau 10 des rdservoffrss 9 de droite installés dans les côtés 3, 5 dure jusqu'à ce que les appuis 8 se trouvant dans les zones de ces réservoirs 9 s'élèvent à une certaine hauteur au-dessus du fond (figure 3). Le transvasement de l'eau 10 dtun réservoir 9 à l'autre peut être effectué à l'aide d'une source indépendante de gaz com- primé montée à bord du bateau 23, ainsi que depuis des bouteilles d'air comprimé (non représentées) fixées directement sur le corps 2 de l'engin l. Les réservoirs 9 peuvent être ouverts d'en bas. Dans ce casoéée la flottabilité positive dans la zone du réservoir 9 en chassant l'eau 10 de la partie supérieure du réservoir 9 à l'aide de gaz comprimé. Le transfert des appuis 8 levés au-dessus de la surface du fond se fait à l'aide des vérins 24 variant les angles entre les côtés 3, 4, 5, 6 adjacents du corps 2. Après la rotation des appuis levés 8 d'un angle donné, on crée dans la zone de ces appuis 8 une flottabilité négative. A cet effet, à l'aide des pompes 12, on amène de l'eau par les conduites 14, 15 aux réservoirs 9 situés dans la zone des appuis 8 lévês. De l'eau 10 est envoyée dans ces réservoirs 9 jusqu'à ce que tous les appuis 8 soient posés sur le fond. En crdant une flottabilité positive et négative pour les différentes paires d'appuis 8 et en faisant tourner les paires d'appuis 8 levés au-dessus de la surface du fond, on peut obtenir différentes trajectoires de-mouvement de l'engin 1 sur le fond (figures 4, 5). Vu que le corps 2 est réalisé sous forme d'un parallélogramme dont les cotés 3, 4, 5, 6 sont reliés entre eux au moyen d'articulations, on obtient la possibilité de varier les angles entre lesdits côtés lors du déplacement de l'engin sans compromettre sa stabilité. La compensation des inclinaisons et de certaines irrégularités du fond se fait, comme indiqué ci-dessus, au moyen d'appuis 8 télescopiques réglables en hauteur, réalisés sous forme de vérins 25 (figure 6) dont les cavités de refoulement 26 sont reliées entre elles par les conduites 27 à travers l'accumulateur hydropneumatique 28. Lors de la création d'une-flottabilité positive dans la zone de deux appuis 8 quelconques, il se produit un accroissement de la charge sur l'autre paire d'appuis 8 avec un accroissement de la pression dans les cavités de refoulement 26 des vérins 25 de ces appuis. Par suite de la pression élevée dans les appuis 8, l'huile est di-rigee-dans les vérins 25 dei appuis 8. levés au-dessus du fond. L'arrivée de l'huile dans les vérins 25 continue Jusqu' ce que les tiges de ces vérins soient sorties aumaxi-ii. Après l'achèvement de la rotation des appuis 8 levés Jusqu' un nouveau secteur du fond, on crée dans la zone de ces appuis 8 une flottabilité négative et les appuis 8 descendent et se posent sur le sol du fond, après quoi les tiges des vérins 25 des appuis 8 qui ont été précédemment levés rentrent dans les vérins, toute la construction "s'asseoit" sur le sol jusqu'à ce que tous les appuis 8 se trouvent posés sur le fond et que la pression dans les cavités de refoulement 26 des vérins de tous les appuis s'égalise. L'accumu- lateur hydropneumatique 28 lisse les pulsations de pression dans la tuyauterie. Une telle régulation automatique de la hauteur de levée des appuis 8 et de la pression dans leurs vérins 25 permet d'éviter une déformation du corps 2 de l'engin 1. Pour la commande de tous les mécanismes de l'engin 1 on a prévu un bloc de commande (non représenté) qui peut être sont soit à bord du bateau 23, soit directement sur le corps 2 de l'engin l. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son sprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Engin destiné à se déplacer sur le fond d'un bassin ou de la mer, du type comprenant un corps rugis d'appuis mainte- nant l'engin au-dessus de la surface du fond, des réservoirs mé- nagés dans le dit corps et reliés par des conduites d'admission et d'évacuation à une source de fluide de remplissage pour créer soit une flottabilité positive, soit une flottabilité négative d'une partie du dit corps dans les zones des dits appuis, et un mécaniste de rotation du dit corps par rapport aux appuis posés sur le fond, caractérisé en ce que le corps de l'engin est réalisé sous forme d'un polygone dont les côtés sont articulés entre eux, que les réservoirs sont ménagés sur au moins deux côtés du dit corps, et que les appuis sont situés respectivement au voisinage de chacun des endroits d'articulation des côtés du dit corps entre eux, le mécanisme de rotation du dit corps étant réalisé de façon à permettre de varier les angles entre les côtés de ce dernier. 2. Engin conforne à. la revendication l, caractérisé en ce que le corps précité est réalisé sous forme d'un parallèlogra-ue articulé et que les réservoirs sont ménagés sur au moins deux de ses côtés mutuellement parallèles. 3. Engin conforme à l'une des revendications 1 et 2, ca ractérisé en ce que sur chacun de deux côtés mutuellement parallèles du corps de l'engin est monté un chariot, les dits chariots étant articulés l'un avec l'autre par une traverse porteuse sur laquelle sont montés des éléments en position suspendue, les chariots précités étant montés sur les côtés; respectifs du dit corps de façon à permettre leur déplacement rectiligne alternatif le long des dits côtés. 4. Engin conforme à l'une-des-revendications 1 à 3 carac taris en ce que le mécanisme précité de rotation du corps de l'engin est réalisé sous forme de vérins articulés chacun à deux cotés Jutuellesent adjacents du dit corps, dans la zone d'articulation de ceux-ci entre eux. 5. Engin conforme à ltune des revendications 1 à 4, carac térisé en ce que les appuis précités sont réglables en hauteur. 6. Engin conforme à la revendication 5 caractérisé en ce que les dits appuis sont de construction télescopique.