Brevet FR2412664A1 — publié le 19790720

ta présente invention a pour objet des procédés et des dispositifs pour creuser des tranchéesau fond de l'eau et pour enfouir dans celles-ci des câbles ou des canalisations. Le secteur technique de l'invention est celui des travaux de pose de câbles ou canalisations immergés. On connaît déjà des outils destinés à creuser des tranchées sous l'eau pour yenfouir un câble ou une canalisation. On connaît par exemple des véhicules automoteurs se déplaçant sur le fond de la mer en tirant un outilypar exemple un soc de charrue ou une chaîne excavatrice qui creuse une tranchée. De tels véhicules sont utilisés pour enfouir un câble ou un tube flexible déjà posé sur le fond de la mer car ils permettent de suivre celui-ci avec une grande précision. On connaît également des outils tractés au moyen de câbles ou de chaînes par un navire de surface. Les brevets U.S.A. No. 3.898.852 (EZOE et Al) et U.S.A. No. 3.423.946 (J,C. MACLAY) décrivent de telles charrues remorquées par un navire de surface. Ces outils connus,tractés par l'intermédiaire d'un câble ou d'une chaîneRpresentent des difficultés d'utilisation. La vitesse d'avancement,de l'outil de creusement ne peut pas être contr8lée avec précision. En effet, le câble qui relie l'outil au navire de surface présente la forme d'une chaînette qui varie avec l'effort de traction Ces outils tractés sont utilisés généralement pour enfouir un câble qui est déroulé depuis le navire à mesure que celuinci avance. La vitesse de déroulement du câble correspond à la vitesse d'avancement du navire. Mais la vitesse d'avancement de l'outil de creusement varie avec les déformations de la chaînette. Il en résultedes risques de pliage du câble et de détérioration de celui-ci. Un autre inconvénient des outils de creusement tractés par câble ou chaîne réside dans le fait qu'il n'est pas possible de contrôler la position relative de l'outil de creusement par rapport au navire de surface qui le tire. Cette position relative varie avec la profondeur du fond et avec l'effort de traction. Or il est nécessaire que des plongeurs surveillent l'opération d'enfouissement et ceux-ci sont généralement reliés à un ascen- seur à plongeurs par un tube ombilical au moyen duquel ils respirent et qui ne leur permet pas de s'éloigner de la tourelle de plus de 10 à 20 mètres. Il en résulte que l'on doit utiliser un deuxième navire de surface supportant la tourelle de plongée qui se maintient à la verticale de l'outil de creusement. Un autre inconvénient des outils de creusement tractés par chalnes ou par eâbles, réside dans les risques de basculement latéral ou dans le sens longitudinal qui peut entraîner la rupture d'un câble ou d'une canalisations en cours d'enfouissement. L'objectif de la présente invention est de permettre de creuser des tranchées dans le fond de la mer et d'enfouir dans celles-ci des câbles ou des conduites en remédiant aux inconvénients des outils de creusement tractés par l'intermédiaire d'un câble ou d'une chaîne Cet objectif est atteint au moyen d'un procédé selon lequel - on dispose lesdits outils de creusement à une première extrémité d'un bras rigide ayant une longueur supérieure à la profondeur du fond, lequel bras est relié audit navire de surface par une articulation à axe horizontal située à proximité de la deuxieme extrémité dudit bras; - on relie la première extrémité dudit bras articulé à un appareil de levage porté par ledit navire; - pendant les déplacements du navire, on relève ledit bras dans une position sensiblement horizontale au moyen dudit appareil de levage;; - lorsqu'on désire effectuer des travaux de creusement, on laisse pivoter ledit bras autour de ladite articulation, de sorte que la première extrémité dudit bras portant les outils de creusement descendu sur le fond puis on déplace les outils de creusement en faisant avancer le navire. Lorsque la profondeur du fond varie en cours de creusement, on fait varier l'orientation et/ou la longueur dudit bras, etlou la position dudit axe d'articulation horizontal de sorte que ladite extrémité portant les outils de creusement reste constamment à la verticale du même point dudit navire, notamment à la verticale d'une tourelle porte plongeurs. Pour enfouir dans une tranchée creusée au fond de l'eau par un procédé selon l'invention, un ou plusieurs cables ou canalisations flexibles qui sont stockés à bord d'un navire de surfacez on fait défiler lesdits câbles ou canalisations à mesure que le navire progresse et on guide ceux-ci tout le long dudit bras rigide jusqu'auxdites tranchées immédiatement à l'arrière des outils de creusement. Un dispositif selon l'invention pour creuser des tranchées au fond de l'eau comporte - un navire de surface; - un bras rigide qui pivote autour d'un axe horizontal porté par ledit navire; - un ou plusieurs outils de creusement portés par un support muni de surfaces d'appui sur le sol, lequel support est articulé à une extrémité dudit bras rigide; - et un appareil de levage porté par ledit navire, qui est relié à l'extrémité dudit bras rigide portant lesdits outils de creusement. De préférence, l'appareil de levage est un treuil à tension constante qui est relié par un câble ou une chaîne à l'extrémité du bras rigide qui porte les outils de creusement. Dans un mode de réalisation préférentiel, le bras rigide comporte des ballasts qui permettent de faire varier l'effort vertical sur les outils de creusement, L'invention a pour résultat l'enfouissement des câbles ou des canalisations sous-marines dans des tranchées creusées au fond de la mer. Un avantage des procédés selon l'invention est que le bras rigide qui relie l'outil ou les outils de creusement au navire de surface reste pratiquement indeformable quel que soit l'effort de traction exercé sur l'outil de creusement. La position relative des outils par rapport au navire est donc parfaitement déterminée dès lors que l'orientation et/ou la longueur du bras sont fixéesainsi que la position de l'articulation reliant le bras au navire. En particulier dans le cas fréquent ou les opérations de creusement et d'enfouissement sont contrôlées visuellement par un plongeur qui qui est relié a un ascenseur (tourelle de plongée) suspendu à un câble qui le relie au navire, il est possible de maintenir les outils de creusement sensiblement à la verticale de la tourelle même lorsque la profondeur du fond varie ce qui permet aux plongeurs de contrôler les opérations sans s'éloigner de la tourelle au delà de la distance de sécurité qui est de l'ordre de 10 a 20 mètres. Le bras rigide qui porte les outils peut avoir une longueur de plusieurs,centaines de-mètres, car il travaille principalement en traction. On peut donc creuser des tranchées par le procédé selon l'invention à des profondeurs de plusieurs centaines de mètres qui sont celles où l'enfouis-se- ment est imposé. Les bras rigides ayant des longueurs de l'ordre de quelques centaines de mètres, peuvent être relevés à l'horizontale le long des flancs du navire lorsque le navire se déplace, l'outils ou les outils de creusement restant fixés a l'extrémité du bras. Ainsi lorsque le navire se trouve à la verticale du chantier d'enfouissement, le bras portant les outils de creusement peut être mis très rapidement en position de travail, simplement en laissant descendre au fond l'extrémité qui porte les outils, par pivotement autour de l'articulation. Les outils de creusement peuvent être, par exemple, un ou plusieurs socs de charrue portes par le même support. Etant donné que le bras peut supporter des efforts de traction élevés sans se déformer, on peut creuser simultanément plusieurs tranchées au moyen de plusieurs socs. Les câbles sont guidés le long du bras chacun vers une tranchée. Ils ne risquent pas de se mélanger entre eux ni de former des boucles, ni d'être mis en surtension, ce qui évite les risques de détérioration. Bien entendu, on peut utiliser d'autres outils de creusement tels que par exemple, des chaînes sans fin ou des roues excavatrices munies de godets ou de pics. Un autre avantage des dispositifs selon l'invention par rapport aux outils de creusement tractés par des cules ou des chaînes réside dans le fait que l'on peut faire varier l'effort de traction en fonction de la nature du fond sans entraîner de déformation sensible du bras. En même temps, on peut faire varier l'effort vertical qui s exerce sur les outils de creusement pour que les outils ne risquent pas de sortir de la tranchée. Ce résultat est atteint grâce à des réservoirs de ballastage portés par le bras rigide que l'on remplit plus ou moins d'eau, Les réservoirs de ballastage sont situés de préférence à proximité des outils, de sorte que la plus grande partie du poids du ballast se reporte sur les outils. Un autre avantage de l'invention réside dans le fait que lton peut enfouir simultanément des câbles ou des canalisations flexibles de diamètre et de composition différents car on n'a pas à tenir compte de chaînettes de forme différente. Un autre avantage réside dans le fait que les outils de creusement sont bien maintenus par le bras rigide et ne risquent pas de se renverser. Le bras rigide permet d'amener aux outils de l'énergie (par exemple dans le-cas de chaînes ou d'excavatricesentrainées en rotation) ou des informations. La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent, sans aucun caractère limitatif, des exemples de réalisation et d'utilisation de dispositifs selon l'invention. La figure I représente un dispositif selon l'invention pour creu-ser une tranchée au fond de l'eau. La figure 2 représente un dispositif pour creuser une tranchée au fond de l'eau et y enfouir simultanement un câble. La figure 3 représente un autre mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention. La figure 4 représente un autre mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention. La figure 5 représente l'utilisation d'un dispositif selon l'invention à bord d'un navire de pose de canalisations. La figure 1 représente un navire de surface 1 de tout type connu, utilisé couramment dans les travaux sous marins. Ce navire comporte un dispositif 2 permettant de descendre en mer une tourelle 3 suspendue à I'extrémité'd'un câble 4. Le navire 1 est équipé d'un bras rigide 5, par exemple un bras rectiligne, qui peut être tubulaire, multitubulaire, ou présenter une structure en treillis. Le bras 5 a une longueur supérieure à la profondeur maxima du fond dans la zône de travail. Ce bras est relié au navire par une articulation autour d'un axe horizontal 6 qui est situé à proximité d'une extrémité du bras, de telle sorte qu'il est orientable et peut passer d'une position sensiblement horizontale dans laquelle il est allongé le long d'un flanc du navire, à une position inclinée comme celle qui est représentée sur la figure. L'articulation 6 est placée vers l'avant du navire. La liaison entre le bras 5 et le navire comporte, de préférence, des moyens qui permettent de faire varier la longueur du bras 5 comprise entre l'articulation 6 et le fond. Par exemple, le bras 5 est prolongé par un mât lisse et coulissant 5a qui est enserré dans des mâchoires 7, de sorte que l'on peut faire varier la longueur 5b du mât 5a située au-dessus de l'articulation 6. Le mât 5a-5b est composé d'éléments assemblables bout à bout. Le dispositif 7 peut comporter une crémaillère solidaire du mât 5a et un pignon denté permettant de déplacer la crémaillère. Ce pignon denté peut comporter un dispositif de tension constante évitant de transmettre les effets de la houle aux outils 14, en position de creusement. De plus, ltarticulation 6 et les mâchoires 7 peuvent être portées par la tige 8 d'un vérin 9 placé longitudinalement. Ainsi, on peut faire varier à la fois la longueur et l'orientation angulaire du bras 5 ainsi que la position longitudinale de l'articulation 6 par rapport au navire. Le bras 5 porte à son extrémité 5c, opposée à l'articulation 6, dite première extrémité, un support d'outil 10 qui comporte des surfaces d'appui au sol, par exemple des patins 11 ou touteautre surface équivalente telle que skis, glissières, roues etc..., qui prennent appui sur le fond 19. Le support 10 est articulé à 1' extrémité 5c autour d'un axe horizontal 12. Un vérin 13 permet de régler l'angle des patins 11 par rapport au bras 5 - de telle sorte que les patins 11 soient parallèles au sol. Le support 10 porte un ou plusieurs outils de creusement, par exemple des socs de charrue 14. Ceux-ci sont montés sur un support 15 qui peut coulisser verticalement, ce qui permet de régler la profondeur de pénétration des socs 14 dans le sol, Le support 10 porte également à l'arrière de chaque soc, une paire de plaques verticales 16 dont l'écar- tement est sensiblement égal à la largeur du soc et dont la fonction est d'éviter l'éboulement des parois de la tranchée. Le support 10 peut porter également en avant de chaque outil de creusement 14, un ou deux disques 14a destinés à soulever l'outil pour franchir un obstacle éventuel. Ces disques peuvent être remplacés par des couteaux. t' extrémité 5c est reliée par un câble 17 à un appareil de relevage 18, par exemple à un treuil, qui est porté par le navire et qui est placé à l'arrière de celui-ci. Le treuil 18 sert à relever le bras 5 lorsque les opérations de creusement sont terminées. Il sert également à faire varier l'orientation du bras 5 par pivotement autour de l'axe d'articulation 6. De préférence, le treuil 18 est un treuil à tension constante et la composante verticale de cette tension est inférieure au poids apparent qui est appliqué par l'extrémité du bras 5 sur les outils de creusement de telle sorte que l'on ne risque pas d'atteindre par forte houle des surtensions dans le câble 17 dont la composante verticale risquerait de soulever les outils 14 hors du sol. Le bras 5 comporte des réservoirs de ballastage. Par exemple, le bras 5 est composé de plusieurs tubes réunis entre eux par des entretoises et le navire comporte des moyens tels que des pompes ou des dispositifs à air comprimé, qui permettent de contrôler le remplissage de ces tubes qui font fonction de ballast ce qui permet de régler l'effort vertical que le bras exerce sur les outils de creusement. il est précisé que les socs de charrue 14 peuvent être remplacés par d'autres outils de creusement par exemple par des chaînes sans fin ou par des roues excavatrices entraînées en rotation et munies de godets ou des pics. Dans le cas de la figure 1, le navire 1, qui comporte un dispositif de positionnement dynamique, avance par exemple à faible vitesse absolue en étant mû par ses hélices. il peut être aidé par un remorqueur qui le tire suivant la flèche T. Dans les deux cas, comme le bras 5 est rigide et peu déformable, la vitesse de déplacement des outils de creusement 14 est égale à la vitesse d'avancement du navire 1, Si la nature du sol exige un effort de traction plus élevé, il est possible de fournir celui-ci sans que le bras 5 se déforme et le bras 5 qui travaille en traction peut supporter des efforts élevés. On peut donc monter plusieurs outils sur le même support 10 et creuser simultanément plusieurs tranchées pour enfouir plusieurs câbles. La tourelle de plongée 3 est immobilisée au-dessus des outils de creusement 14 ce qui permet aux plongeurs de surveiller les opérations sans s'éloigner de cette tourelle. Si la profondeur du fond varie, on maintient les outils 14 sensiblement à la verticale de Ia tourelle 3 en faisant varier l'orientation et/ou la longueur du bras 5 et/ou en déplaçant l'articulation 6 au moyen du vérin 9. La figure 2 représente un exemple d'utilisation d'un dispositif analogue à celui de la figure 1. Les parties homologues sont représentées par les mêmes repères. La forme 1 du bras 5 est légèrement différente car il ne comporte pas le mât lisse 5a et est constitué par une structure en treillis sur toute sa longueur. La figure 2 représente un navire 1 qui est ancré au moyen de câbles ou de chaînes 20 et 21 attachés à des ancres non représentées. Dans ce cas, le navire 1 peut avancer en se halant sur ses ancres. La figure 2 représente l'utilisation d'un dispositif selon l'invention pour enfouir,dans des tranchées, des cables 22 ou des tuyauteries flexibles à mesure que ceux-ci sont déroulés. Les câbles ou les tuyauteries flexibles sont stockés sur le navire. Ils défilent à mesure que le navire avance en passant sur des poulies 23 situées à proximité de l'articulation 6. Les câbles ou tuyauteries 22, représentés en pointillés, sont maintenus tout le long du bras: 5 par des moyens de guidage 24 qui sont par exemple des rouleaux, des galets, des poulies, des goulottes etc.,.. Al'extrémité inférieure du bras 5 les câbles 22 pas-sent par dessus les outils 14 et sont infléchis à l'intérieur des tranchées 25 creusées par les outils. La courbure des câbles est obtenue par exemple au moyen d'un conduit de guidage situé entre les paires de plaques 16. La figure 3 représente un autre mode de réalisation. Les parties homologues sont reprêsentees par les mêmes repères. Ce mode de réalisation differe des précédents par la structure du bras 5 et par la liaison de celui-ci au navire 1. Les mâchoires 7 supportant l'extrémité supérieure du bras sont -articulées autour d'un axe horizontal 6 qui est porté par un support 26 fixé à l'avant du navire. Les mâchoires 7 peuvent pivoter autour d'un axe vertical par rapport au support 26. La figure 4 représente un autre mode de réalisation qui diffère des précédents parla forme du bras rigide. Dans ce mode de réalisation, le bras rigide comporte un premier bras vertical 27 qui est relié au navire par des moyens de fixation 7 dans lesquels il peut coulisser verticalement, par exemple par des mâchoires ou par une crémaillère. Ces moyens 7 sont fixés à l'extrémité de la tige 8 d'un verin 9, de sorte que le bras 27 peut être déplacé longitudinalement par rapport au navire 1, Le bras 27 porte à son extrémité inférieure un axe horizontal 6 autour duquel le bras 5 est articulé, Tous les autres éléments constitutifs sont identiques. La figure 5 représente schématiquement l'utilisation d'un dispositif selon l'invention pour enfouir des canalisations 28. Dans cette application les canalisations 28 peuvent être des tubes en acier de grand diamètre. Ces tubes sont soudés bout à bout sur un navire de surface 29. A mesure que le navire avance, chaque canalisation 28 partant de l'arrière du navire, dessine une courbe et rejoittle fond. Ce procédé de pose de canalisations immergées est connu et il est inutile de le décrire plus en détail. L'inventionpermet d'enfouir les canalisations 28 à partir d'un dispositif qui est porté par le navire 29 lui-mème, sans nécessiter aucun autre navire. A cet effet, le navire 29 comporte un bras rigide 5 articulé autour d'un axe horizontal porté par 11 extrémité avant du navire et le bras 5 porte à son extrémité inférieure des outils de creusement 14. A mesure que le navire 29 avance, les outils 14 creusent des tranchées dans le fond de chacune desquelles une des canalisations 28 est posée. Etant donné la rigidité du bras 5, la position latérale des tranchées est bien déterminée et il est possible d'arriver à ce que les canalisations 28 restent dans l'alignement des tranchées. Bien entendu, sans sortir du cadre de l'invention, les divers éléments constitutifs des dispositifs qui viennent d'être décrits à titre d'exemple, pourront être remplacés par des dispositifs équivalents remplissant les mêmes fonctions. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour creuser des tranchées au fond de l'eau au moyen d'outils de creusement qui sont tirés par un navire de surface, caractérisé en ce que - on dispose lesdits outils de creusement à une première extrémité d'un bras rigide ayant une longueur supérieure à la profondeur du fond, le quel bras est relie audit navire de surface par une articulation à axe horizontal située à proximité de la deuxième extrémité dudit bras; - on relie la première extrémité dudit bras articulé à un appareil de levage porté par ledit navire; - pendant les déplacements du navire, on relève ledit bras dans une position sensiblement horizontale au moyen dudit appareil de levage;; - etlorsqdondesire effectuer des travaux de creusement, on laisse pivo ter ledit bras autour de ladite articulation, de sorte que la premiè re extrméité dudit bras portant les outils de creusement descend sur le fond puis on déplace les outils de creusement en faisant avancer le navire. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lorsque la pro fondeur du fond varie en cours de creusement, on fait varier ltorienta- tion et/ou la longueur dudit bras et/ou la position dudit axe d'articula tion horizontal de sorte que ladite extrémité portant les outils de creu sement reste constamment à la verticale du même point dudit navire, no tamment à la verticale d'une tourelle porte-plongeur8. 3 - Procédé pour enfouir dans une tranchée creusée au fond de l'eau suivant un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, un ou plusieurs câbles ou canalisations flexibles qui sont stockés à bord dudit navire, caractérisé en ce que l'on fait défiler lesdits câbles ou canalisations à mesure que le navire progresse et on guide ceux-ci tout le long dudit bras rigide jusqu'auxdites tranchées immédiatement à l'arrière des outils de creusement. 4 - Dispositif pour creuser des tranchées au fond de l'eau par un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte - un navire de surface; - un bras rigide qui pivote autour d'un axe horizontal porté par ledit navire; - un ou plusieurs outils de creusement portés par un support muni de surfaces d'appui sur le sol, lequel support est articulé à une extré mité dudit bras rigide; - et un appareil de levage porté par ledit navire, qui est relié à l'extrémité dudit bras rigide portant lesdits outils de creusement. 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit appa reil de levage est un treuil à tension constante qui est relié par un câble ou une chaîne à l'extrémité du bras rigide portant les outils de creusement. 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérise en ce que ledit bras rigide comporte des ballasts qui permettent de fai re varier le poids apparent dudit bras et donc l'effort vertical sur les outils de creusement. 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caracteri sé en ce que ladite articulation à axe horizontal est située, de pré férence, dans la partie avant dudit navire tandis que ledit appareil de levage est situé dans la partie arrieredudît navire. 8 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite articulation est déplaçable -longitudinalement le long dudit navire. 9 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite arti culation est placée à l'extrémité inférieure d'un bras vertical de hau teur variable porté par ledit navire. 10 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, pour poser des câbles ou des canalisations flexibles par un procédé selon la reven dication 3, caractérisé en ce que ledit bras rigide comporte, sur toute sa longueur, des moyens de guidage desdits câbles ou desdites canalisa tions flexibles, par exemple des rouleaux, des galets, des poulies, des goulottes. 11 - Dispositif pour enfouir dans une tranchee creusee au fond de l'eau une ou plusieurs canalisations dont les tronçons successifs sont assemblés bout à bout sur un navire de surface de sorte que les canalisations rejoignent le fond de l'eau à partir de l'arrière dudit navire, carac térisé en ce que ce même navire porte un dispositif selon l'une quelcon que des revendications 4 à 9 et lesdites canalisations sont posées dans les tranchées qui sont creusées par les outils de creusement placé à l'extrémité du bras rigide dudit dispositif.