Brevet FR2417594A1 — publié le 19790914

L'invention concerne un appareil pour realiser le creusage progressif de tranchée pour la pose enterrée de canalisations à tuyaux ou de câbles. Divers types d'appareils de creusage de tranchée sont déjà connus en usage pour la pose enterre de canalisations, à terre ou sous liteau, par exemple dans le fond de la mer. Sous 11 eau, on utilise des dispositifs, à projections de jets et/ou à couteaux pour creuser une tranchée dans laquelle les tuyaux ou le câble sont déposés. Les dispositifs de creusage par jets sont déplacés le long de la canalisation et utilisent des jets pour rendre liquide la matière du sol qui est aspirée et déchargée sur le côté ou derrière la machine. Le fonctionnement est parfaitement satisfaisant avec un fond marin en matériau granuleux. Cependant, avecdes matériaux plus compacts, 7 des organes à couteaux peuvent être prévus pour compléter ou pour remplacer les dispositifs à jets. Un inconvénient, dans l'utilisation de couteaux est que, tandis qu'un couteau particulier peut opérer de manière satisfaisante dans un type de matériau, un léger changement peut rendre l'outil émoussé ou coincé et inutilisable ce qui est un grave inconvénient lorsque l'appareil est utilisé â de grandes profondeurs. L'appareil peut titre prévu pour etre tiré le long de la canalisation par une barge naviguant en surface. Mais il peut également être pourvu d'un dispositif d'entraînement qui est agrippé sur la canalisation et déplacé le long de celle-ci. Lorsqu'il est mis en service sur la terre ferme, l'appareil de creusage peut utiliser des outils coupants et être tiré ou entraSné le long de la canalisation selon la nature du terrain. La présente invention a pour but de réaliser un appareil de creusage qui puisse être utilisé pour creuser une tranchée dans n'importe quel type de matériau de sol, en surface ou sous l'eau. Dans ce but l'appareil de ltinvention est caractérisé en ce qu'il comprend une série d'écopes ou auges analogues disposées sous la forme d'un outil sans fin, et des moyens d'entraînement pour déplacer ces écopes de manière à creuser une tranchée lorsque l'appareil est déplacé. Suivant un mode de réalisation de l'invention, le dispositif d'outil sans fin est formé par une roue circulaire avec une série d'auges fixées autour de sa circonfé- rence ayant leurs faces ouvertes dirigees dans la même direction circonférentielle. La roue à auges est disposée avec son axe de rotation central horizontal et transversal à la direction de déplacement de l'appareil et est montée dans un châssis pourvu de sabots ou patins qui reposent sur le terrain environnant. La roue à auges est placée essentiellement sur l'axe longitudinal médian du châssis, et des organes de guidage sont prévus sur un côté de cet axe pour guider l'appareil par exemple le long d'une canalisation à tuyaux. Lorsque l'appareil se déplace le long de la canalisation la roue à auges tourne sous l'action de moyens d'entraînement intérieurs ou extérieurs à la roue et creuse ainsi une tranchée sur un côté du pipe-line. Les matériaux produits par l'excavation sont alors convoyés par des moyens appropriés vers un endroit éloigné de la tranchée. Lorsque l'appareil est passé, la canalisation peut être descendue dans la tranchée à l'air libre ou sous l'eau. Le poids des tuyaux sur le fond de la mer provoque un resserrement des parois de la tranchée au-dessus du tuyau, et, dans la suite, les mouvements de la mer assurent l'enfoncement de la canalisation. Dans une variante de réalisation, la roue à auges peut être inclinée sur la verticale de telle sorte qu'elle réalise une excavation le long de la canalisation lorsqu'elle se déplace vers l'avant, L'appareil de l'invention peut, dans le cas de travail immergé, être tiré le long de la canalisation par une barge flottant sur la surface ou par des moyens de traction alignés avec les organes de guidage. Conformément à une autre caractéristique de l'invention, l'appareil de creusement de tranchée pour canalisation ou câble enterrés comprend au moins deux appareils sans fin, comportant chacun une série d'écopes analogues à des auges disposés pour se déplacer chacun dans un plan, les plans respectifs d'au moins deux dispositifs sans fin étant orientés pour former un angle entre eux, et s'étendant en direction générale de déplacement de l'appareil, des moyens d'entrainement étant prévus pour déplacer les écopes dans leurs plans respectifs pour creuser la tranchée. Suivant un mode de réalisation de l'invention, chaque dispositif sans fin est forme par une roue circulaire portant une série d'auges fixées autour de sa circonférence, avec leurs ouvertures orientées dans la m8me direction cir conférentielle-. Les roues à auges sont montées dans un châssis et sont entratnées en rotation par exemple par des moteurs hydrauliques montés à l'intérieur ou à l'extérieur des roues. Dans le sens longitudinal du châssis, c'est-à-dire du déplacement de l'appareil en service, les roues à auges sont espacées l'une de l'autre, une de chaque côté de l'axe longitudinal de l'appareil. En outre, dans la direction de déplacement de l'appareil, les roues sont disposées en-V avec leurs axes de rotation respectifs inclinés sur l'horizontale. En variante, les axes de rotation de l'un ou de plusieurs dispositifs sans fin peuvent être horizontaux. Des moyens de guidage pour guider l'appareil, parsexemple le long d'un pipe-line sont prévus sous la forme de rouleaux montés sur le chassies de manière à guider la canalisation ou le cible entre les roues à auges, c'est-à-dire entre les branches de la disposition en V. Pour permettre la mise en place de l'appareil sur une canalisation ou un cabale, les roues à auges sont pivotables, de préférence dans une direction à 90 degrés par rapport à leurs axes de rotation. En outre, lorsque l'appareil est utilisé sous l'eau, des moyens de succion sont prévus derrière chaque roue pour évacuer les matériaux abandonnés. Les auges de chaque roue sont ouvertes vers le cSte'de chaque roue éloigné de l'axe médian du chassis, de telle manière qu'une auge remplie élève les matériaux et les renverse sur le caté de la tranchée. Des organes à jets sont prévus près du sommet de chaque roue pour nettoyer chaque auge par décharge doleau à partir de pompes de dragues ou autres moyens. Les auges peuvent etre chacune de forme conique avec un bord coupant ou des dents pour faciliter 1 'excavation. Pour entraîner l'appareil le long de la canalisation ou du c ble, le chassis est de préférence monté sur au moins deux dispositifs en contact avec le fond de la mer, tels qu'entraînements à vis sans fin, qui sont entraînés d'une manière connue par des moteurs intérieurs. Avec un tel entraînement, l'appareil peut fonctionner de manière satisfaisante soit sur le fond de la mer, soir sur la terre ferme. D'autre manière, l'appareil peut reposer sur des sabots ou patins et être tiré le long de la canalisation ou du câble, ou encore utiliser des moyens d'entrainement propres en forme de deux courroies sans fin entre lesquelles la canalisation ou le câble sont placés en sandwich. D'autre manière, au lieu de roues à auges, les dispositifs de creusage sans fin peuvent avoir la forme d'une série d'écopes en forme d'auges interconnectées qui passent, de manière analogue à une chaine ou à un convoyeur atuour de roues ou de rouleaux entraînés et/ou à rotation folle. L'invention est expliquée ci-après à titre d'exemples avec référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en plan d'un exemple de réalisation d'un appareil de creusage de tranchée conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue en élévation latérale de la figure 1, - la figure 3 est une vue en coupe par A-A de la figure 1, - la figure 4 est une vue analogue à la figure 3 avec des moyens de succion modifiés, -la figure 5 est une vue en élévation frontale de l'appareil de la figure 1, - la figure 6 est une vue en coupe par B-B de la figure 1, - la figure 7 est une vue analogue à la figure 6 avec les roues à auges pivotées à éloignement de la canalisation, - la figure 8 est une vue par l'arrière de l'appareil de la figure 1, - la figure 9 est une vue en coupe par C-C de la figure 1, - la figure 10 montre la configuration extérieure d'une roue à auges de la figure 1, - la figure 10A est une vue de détail d'une variante de forme de la roue, - la figure 11 est une vue en plan d'une autre réalisation d'appareil à creuser les tranchées conforme à l'invention. - la figure 12 est une vue en élévation latérale de l'appareil de la figure 11, - la figure 13 est une vue en plan d'un autre exemple de réalisation, - la figure 14 est une vue en élévation latérale de l'appareil de la figure 13, - la figure 15 est une vue en coupe par D-D de la figure 13, - la figure 16 est une vue en coupe par E-E de la figure 13. L'appareil représenté dans les figures 1 et 2 est particulièrement adapté à une utilisation sous l'eau, par exemple sur le fond de la mer. I1 comprend essentiellement un chassis 1, des dispositifs sans fin en forme de roues à auges 2 et 3, des moyens de succion 4 et 5, des moyens de guidage de canalisation en forme de groupes de rouleaux 6 et 7 et des moyens d'entraînement en forme de vis d2Archimède 8 et 9. Chaque roue à auges 2, 3 est montée à rotation sur l'extrémité libre d'un bras allongé 10 dont l'autre extrémité est pivotée sur le châssis. La position de chaque bras est réglable et maintenue au moyen de vérins hydrauliques à double effet 11 qui sont montés à pivotement sur les bras 10 et sur le châssis 1. Les roues à auges 2, 3 sont disposées de telle manière que, vues en direction du déplacement de l'appareil, comme indiqué par la flèche A, la roue à auges 2 est en avant de la roue 3, leurs axes de rotation respectifs s'étendant transversalement à l'axe du châssis 1 et étant inclinés sur l'horizontale, de telle sorte que, vues dans la figure 6, les roues 2, 3 présentent une disposition en forme de V lorsque les vérins 11 sont à l'état d'extension. Chaque roue à auges (figure 10) comprend un moyeu central 12 à l'intérieur duquel sont logés des moyens d'entrainement, par exemple des moteurs hydrauliques (non représentés) fournissant la puissance motrice pour la rotation de la roue. D'autre manière, ces moyens deentratnement pourraient être extérieurs à la roue. Autour du pourtour du moyeu 12 sont fixées une série d'écopes 13 analogues à des auges ouvertes sur un côté. La figure 10 A montre un détail d'une variante de forme de roue, dans laquelle chaque 8cope en forme d'auge, tout en étant ouverte vers un côte, est également de forme conique en vue de favoriser la sortie des matières, et pre- sente un bord coupant 17' avec des dents 13" pour aider à 1 'excavation. Derrière la roue à auges 2 sont disposés des moyens de succion sous la forme dgun tuyau 4 et un tuyau analogue 5 est monté à l'arrière de la roue 3. Ces tuyaux de succion sont connectes à des portions creuses intérieures du châssis 1. Au moyen de pompes (non représentées) ils aspirent les matériaux liquéfiés à partir du bord de la tranchée excavée par les roues à auges et qui ont été laissés en arrière par les roues. A chaque extrémité du châssis 1 sont prévus des groupes de rouleaux de guidage 6, 7 pour positionner l'appareil autour de la canalisation 14. Les rouleaux 6 à l'avant de l'appareil (figure 5) sont pivotables au moyen de vérins hydrauliques 15, tandis que les rouleaux 7 à l'arrière de l'appareil (figure 8) peuvent être pivotés au moyen de vérins hydrauliques 16 et également déplacés axialement comme représentés en lignes pointillées. Des rouleaux de guidage pour la canalisation sont également prévus dans la zone centrale du châssis comme le montre la figure 9. Pour entraîner l'appareil, les longerons latéraux 17 et 18 du châssis 1 sont montés sur la vis d'entraînements à vis sans fin 8 et 9 respectivement. En faisant varier la vitesse de rotation de l'une des vis par rapport à l'autre, l'appareil peut être tourné Ainsi, par des variations seulement faibles dans les vitesses d'entratnement des vis, l'appareil peut suivre la canalisation ou le câble sans leur imposer de sollicitations défavorables. Lorsque l'appareil doit être placé, par exemple, autour d'une canalisation de pipe-line, les vérins hydrauliques il sont rétractés -et font ainsi pivoter les roues à auges dans leurs plans respectifs vers la position représentée dans la figure 7. L'appareil peut alors chevaucher la canalisation et en rétractant les vérins 15 et 16, il peut être fixé sur la canalisation et guidé le long d'elle. Lorsqu'on amène les vérins hydrauliques 11 à l'extension, les roues à auges sont déplaces en contact avec le fond de la mer et, en actionnant le mécanisme d'entraînement par chaque roue à auges, les roues peuvent creuser le début de la tranchée et continer à se mouvoir jUsqUbà ce que soit atteinte la position représentée dans la figure 6.Lorsque le creusage de la tranchée a été commencé, les tuyaux de succion 4 et 5 peuvent alors être amenes en position juste derrière les roues 2 et 3 (figure 3). La figure 4 montre une variante de réalisation dans laquelle le tuyau de succion comprend deux sections 5A et 5B pivotantes. En actionnant les entratnements à vis sans fin 8 et 9, l'appareil est déplacé le long de la canalisation en étant guidé par les reouleaux 6 et 7. On peut réaliser une gouverne de l'appareil avec une disposition de transmission variable contrôlant les vitesses respectives des entraînements à vis sans fin, en dépendance de pressions relatives appliquées par la canalisation aux rouleaux sur chaque côté de la canalisation. A mesure que l'appareil progresse le long de la canalisation, les roues à auges 2, 3 creusent une tranchée T directement au-dessous de la canalisation 14 (figures 6 et 8).Les écopes ou auges 13 creusent la tranchée et lorsqu'elles parviennent au-dessus du niveau de la mer elles deterrent le matériau pour former un remblai sur le cté de la tranchée, cette action étant favorisée par l'inclinaison des roues 2, 3 et par le côté ouvert des auges. Pour assurer que les auges 13 sont vides avant leur réemploi, des tuyaux injecteurs 19 (figures 1 et 2) sont prévus au sommet du parcours de chaque roue et ils dirignent des jets de vapeur à travers les auges. Les matériaux laissés derrière chaque roue à auges sont, comm-e mentionné plus haut récupérés par les tuyaux de succion 4 et 5, et sont éloignés de la tranchée T. A mesure que l'appareil progresse le long de la canalisation en creusant une tranchée, les tuyaux de la canalisation descendent naturellement à l'intérieur de la tranchée. Bien que l'appareil décrit convienne particulièrement pour des opérations sous-marines, il peut, avec quelques modifications astre utilisé sur la terre ferme. Dans l'exemple décrit plus haut, ltentralnement de l'appareil est assuré par des entrainements à vis sans fin mais l'appareil peut également être tiré ou entraîné par d'autres moyens appropriés. Un tel exemple d'entra9nement est représenté dans les figures 11 à 13. Cet appareil est fondamentalement identique à l'appareil représenté dans les figures 1 à 10. La différence réside en ce que des longerons latéraux 17 et 18 agissent comme patins de support de l'appareil sur chaque coté de la tranchée et l'entraI- nement est assuré par une paire de courroies sans fin 20 et 21. Ces courroies sont entraînées par des moteurs (non représentés) et la canalisation 14 est placée en sandwich entre les courroies qui l'agrippent.La courroie d'entraînement est disposée à l'avant du châssis 1 et propulse ainsi l'appareil sur le terrain. Des rouleaux de guidage 22 à l'extrémité arrière du châssis coopèrent avec les courroies 20 et 21 pour aligner l'appareil sur la canalisation. La caractéristique principale des exemples de réalisation décrits ci-dessus réside dans la prévision des roues & auges 2 et 3 qui permettent à l'appareil de réaliser l'excavation d'une tranchée de manière continue. I1 est possible, dans le cadre de l'invention, d'utiliser plus de deux dispositifs de creusage sans fin, ctest-à-dir-e de roues à auges, ou bien un seul dispositif comme représenté dans les figures 3 à 16. En outre, dans le cas od plus de deux roues sont prévues, l'axe de rotation de l'une ou de plusieurs roues peut être horizontal. L'appareil représenté dans les figures 13 à 16 comprend un châssis 23 avec deux longerons extérieurs 24 qui agissent comme des patins de support sur chaque côté de la tranchée. Un dispositif sans fin de creusage en forme de roue à auges 25 est supporté à rotation sur une extrémité d'un bras 26 qui est monté à pivotement sur le châssis, l'axe de rotation de la roue à auges s'étendant horizontalement et transversalement à l'appareil, de telle sorte que, en fonctionnement, la roue à auges 25 est en position verticale sur le terrain sur l'axe longitudinal médian de l'appareil. Des organes d'entraînement 24 et des groupes de rouleaux de guidage 28 et 29 sont prévus en position décalée vers un caté de l'axe longitudinal. Les moyens d'entraînement 27 comprennent une paroi de courroies sans fin 30 et 31 entrat- nées par des moteurs (non représentés), la canalisation étant serrée entre les courroies 30 et 31 de telle sorte que l'appareil peut être tracté sur le terrain. Les rouleaux de guidage 28 et 29 sont disposés à lavant et à l'arrière du châssis 23 en alignement avec les courroies 30 et 31. En fonctionnement la roue à auges 25 creuse une tranchée verticale, et, à mesure que l'appareil progresse, la canalisation se trouve sur un c3té de la tranchée (figures 15 et 16). Au lieu de courroies d'entralnement 30 et 31 représentées dans les figures 13 à 16, l'appareil pourrait utiliser des entraînements par vis sans fin tels que ceux représentés dans la figure 7, REVENDICATIONS 10) Appareil de creusage de tranchée pour la pose de canalisations à tuyaux, ou de cibles enterrés, caractérisé en ce qu'il comprend une série d'écopes du type auges excavatrices (13) montées en forme d'un dispositif excavateur sans fin (2, 3, 25), et des moyens d'entraînement (M) actionnant ces auges (13) pour creuser une tranchée lorsque l'appareil est déplacé sur le terrain. 20) Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif excavateur sans fin est formé par une roue circulaire (2, 3, 25) portant une série d'auges (13) fixées le long de sa circonférence avec leurs ouvertures orientées dans la même direction circonférentielle. 3 ) Appareil suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la roue à auges (25) est montée avec son axe de rotation horizontal et transversal au déplacement de l'appareil. t 4 ) Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la roue à auges (25) est montée sur un chassies (23) pourvu de patins (24) qui supportent l'appareil sur le terrain dans lequel une tranchée doit etre creusée. 50) Appareil suivant la revendication 4, caractérisé en ce que des moyens (27) pour agripper un tuyau ou un câble (14) et pour déplacer l'appareil le long de cette canalisation sont prévus sur le chassis (23) sur un coté de la roue excavatrice (25). 60) Appareil suivant la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens (27) pour agripper la canalisation et entraîner l'appareil comprennent une paire de courroies sans fin (30, 31) entraînées par moteur entre lesquelles la canalisation ou le cible sont serrés en sandwich. 70) Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux dispositifs excavateurs sans fin (2, 3) comprenant chacun une série d'écopes en forme d'auges (13) déplacées dans un seul plan, les plans respectifs d'au moins deux de ces dispositifs sans fin formant entre eux un angle en direction de déplacement de l'appareil, des moyens d'entraînement (M) étant prévus pour déplacer les auges dans leurs plans respectifs pour creuser la tranchée. 80) Appareil suivant la revendication 7, caractérisé en ce que chaque dispositif excavateur sans fin (2, 3) est formé par une roue circulaire avec une série d'auges excavatrices (13) fixées le long de sa circonférence, ces auges étant montées avec leurs ouvertures orientées dans la même direction circonférentielle. 90) Appareil suivant la revendication 8, caractérisé par deux roues à auges (2, 3) montées sur un châssis (1) de telle manière ue, vues en direction longitudinale du châssis (1) parallèle à la direction de déplacement de lsap- pareil, les roues soient espacées entre elles sur chaque côté de l'appareil, dans une disposition en V en direction de l'axe longitudinal du châssis. 100) Appareil suivant la revendication 9, caractérisé en ce que les axes de rotation respectifs des roues excavatrices (2, 3) sont inclinés sur l'horizontale. 11 ) Appareil suivant l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que les moyens d'entratnements sont des moteurs hydrauliques (M). 120) Appareil suivant l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que chaque roue excavatrice (2, 3) est montée sur un bras pivotant dans le plan de la roue. 13 ) Appareil suivant l'une quelconque des revendications 8 à 12, caractérisé par des moyens de succion (4, 5) à l'arrière de chaque roue (2, 3) dans la direction de déplacement de l'appareil. 14 ) Appareil suivant la revendication 13, caractérisé en ce que les moyens de succion sont des tuyaux d'aspiration télescopiques (4, 5). 150) Appareil suivant la revendication 13, caractérisé en ce que chaque moyen de succion (4, 5) comprend deux tronçons de tuyaux (5A, fB) pivotant l'un sur l'autre. 160) Appareil suivant l'une quelconque des revendications 7 à 15, caractérisé par des rouleaux de guidage (6, 7) pour guider l'appareil le long d'une canalisation ou d'un râble. 170) Appareil suivant l'une quelconque des revendications 7 à 16, caractérisé en ce que les dispositifs excavateurs sans fin (2, 3) sont montés sur un châssis (1) qui est supporté sur des entraînements à vis sans fin (8, 9) assurant l'entraînement de l'appareil. 180) Appareil suivant l'une quelconque des revendications 7 à 16, caractérisé en ce que les dispositifs excavateurs sans fin (2, 3) sont montés sur un chassis (1) dont les longerons forment des patins (17, 18) pour supporter l'appareil. 190) Appareil suivant la revendication 18, caractérisé par une paire de courroies sans fin (20, 21) entraînées par moteur montées sur le ch ssis (1) pour agripper entre elles une canalisation ou un cble.â poser dans la tranchée creusée par l'appareil.