Brevet FR2460367A1 — publié le 19810123

-1 - La présente invention concerne les dispositifs permettant de faire écran ou d'encercler une nappe d'hydrocarbure se répandant sur l'eau. Parmi les causes de pollution accidentelles des eaux, mers, fleuves ou rivières, les hydrocarbures entrent dans la plupart des cas. Le trafic de plus en plus intensif des tankers multiplie les risques. D'autres incidents tels que les avaries survenant aux pipes lines, la destruction de plates-formes de forage et surtout le ballastage des navires pétroliers à proximité de cotes contribuent également à la pollution des eaux. Le pétrole, ainsi déversé vers les rivages, constitue une véritable marée noire qui s'étale en surface au fur et à mesure que son épaisseur décroit avec l'accélération d'une progression géométrique pour ne cesser que lorsque l'épaisseur est réduite à une fraction de millimètre. Les moyens d'intervention doivent donc être mis en oeuvre avec le maximum de célérité. Les méthodes utilisées consistent soit dans l'emploi de produits dis- persants qui coulent l'hydrocarbure, soit dans l'emploi de procédés liants permettant de le rassembler pour ensuite essayer de le récupérer. La méthode actuellement retenue comme devant être la plus efficace est celle qui consiste à intercepter la nappe de mazout au moyen de barrages et à séparer immédiatement les deux éléments mazout et eau. Les barrages sont généralement constitués d'une jupe lestée maintenue voisine de la verticale en conjugaison avec une réserve de flottabilité constituée: soit d'une série de blocs en matériau de faible densité tel que le polystyrène expansé logés dans des poches ou alvéoles de la jupe, soit d'une ceinture gonflable en matériau souple, soit d'une ceinture de caissons en matériau rigide aluminium par exemple. Ces diverses réalisations présentent de nombreux inconvénients entre autres celui de détermi- ner un volume encombrant en position de stockage limitant la longueur de chaque portion de barrage et rendant son transport et sa manuten- tion difficiles au moment de la mise à flot. Dans le cas d'une réserve de flottabilité gonflable cette mise à flot doit être accom- pagnée d'une opération de gonflage automatique, donc onéreuse. En outre, la mise en oeuvre est difficile et délicate surtout par temps moyen, et, enfin, l'opération terminée la récupération est les longue et les recharges de gaz sont onéreuses. Mais/ inconvénients majeursque présentent ces différents procédés sont les suivants trop grande flottabilité du barrage, risques de destruction par mauvaise mer, et importante prise au vent et au courant. Ces bar- -2- rages sont très sensibles aux vagues, ils suivent avec la même amplitude les mouvementsde la mer. Le dispositif, ou barrage, suivant l'invention permet d'évi- ter ces inconvénients. A l'aide de celui-ci il est en effet possible d'intervenir très rapidement dès la détection d'une pollution et de larguer par mer ou par air des longueurs importantes d'éléments de barrage, lesquels sitôt en contact avec les flots prennent la position verticale, sans aucun risque d'emmêlement en cours de largage, les dits éléments de barrage présentant une parfaite stabilité verticale, due à une grande inertie aux déplacements verticaux sous l'action des vagues. L'invention vise également à éviter le débordement de la nappe de mazout par dessus le barrage sous l'action d'une houle importante sur la dite nappe. Le barrage, objet de l'invention, est constitué d'une jupe en toile disposée sur des tubes verticaux lestés à la partie inférieure et régulièrement espacés. Ces tubes sont reliés entre eux en partie haute et basse au moyen_ de liaisonssouples, câbles, filins ou tous autres moyens de ce genre. La jupe est positionnée en hauteur de façon que la partie immergée ou tirant d'eau soit supérieure à la partie en surface ou tirant d'air. Ceci afin de limiter au maximum la prise au vent. Le tirant d'air n'a nullement besoin d'être impor- tant l'eau passant éventuellement par dessus le barrage crève ou déferle sur la nappe de mazout.-Le principe de fonctionnement du barrage est basé essentiellement sur l'inertie de la masse des tubes lestés à une extrémité et plongés verticalement donc avec peu de surface portante; chaque tube ne réagit de façon appréciable à la mer, à la poussée verticale que si cette poussée-se prolonge or, au moment o le tube va commencer à réagir l'eau se dérobe sur une partie de sa hauteur et dans le sens contraire au mouvement amorcé par le tube. Il en résulte une bonne stabilité verticale. Plus la longueur du tube et sa masse sont importantes moindre est sa réaction et meilleure est son inertie. Le corps flottant, mazout, gas-oil ou tout autre hydrocarbure contenu dans l'enceinte que constitue le barrage présente une surface calme par rapport à l'élé- ment extérieur. Sa viscosité présente l'avantage d'une adhérence sur la paroi interne de la jupe ce qui contribue encore à obtenir une meilleure stabilité et à une plus grande souplesse dans un mouvement ondulatoire sur la longueur du barrage. Dans le cas o une poussée trop importante de l'eau sous la nappe de mazout se faisait sentir chaque tube possède en sa partie supérieure un volet situé dans le tirant d'air et s'ouvrant sousia montée du flot, son ouverture étant limitée à un angle de 900; sa fermeture automatique de par son simple poids, vers le bas est également limitée à un angle d'environ 150 avec la verticale et ce afin de pouvoir réagir immédiatement à chaque remontée du mazout. Cette disposition annule l'inertie du tube évitant ainsi un débordement du mazout par dessus la jupe. Les dessins annexés illustrent, à titre d'exemple, un mode de réalisation du dispositif conforme à la présente invention. Ceux-ci représentent: - en figure 1, une vue partielle en élévation d'une portion de barrage, - en figure 2, une vue du détail d'un volet équipant la partie supérieure de chaque tube. Tel que représenté, le dispositif se compose d'une bande de toile ou jupe 1 disposée à la partie supérieure d'une série de tubes 2 répartis à intervalles réguliers sur un organe de liaison souple 3 tel que câble, filin, chaine ou autre disposé en partie haute, lequel organe de liaison, au moment de sa mise en tension sous l'effet d'une traction au cours d'un remorquage ou par le sim- ple effet des courants ne doit agir que sur les tubes et non sur la jupe. Une seconde liaison 4 disposée en partie basse assure le parallélisme des tubes en conjugaison avec la liaison supérieure 3. Chaque tube 2, foncé d'une façon étanche en partie supérieure et inférieure, reçoit en partie basse un lest 5 rendu solidaire du tube afin d'éviter tout déplacement à l'intérieur de celui-ci, la masse duquel lest est déterminée de façon à ce que la partie du tube en surface ou tirant d'air soit limitée au maximum afin de réduire la prise au vent, une telle disposition donnant au tube le minimum de flottabilité engendre chez celui-ci une grande inertie à réagir au mouvement ondulant de la mer, le tube restant sensi- blement indifférent au mouvement ascendant et descendant de l'eau sur ses parois. Cette inertie est d'autant plus accentuée que le rapport diamètre/longueur du tube est d'autant plus petit. L'inté- rieur des tubes peut être garni d'un produit de faible densité tel que le polystyrène expansé par exemple, afin d'éviter le remplissa- ge des tubes en eau à la suite d'une avarie. La fixation de la toile constituant la jupe 1 sur les tubes 2 doit être telle que la partie immergée ou tirant d'eau soit nettement supérieure à la partie située en surface ou tirant d'air, ceci pour diminuer la prise au vent et assurer une bonne verticalité du barrage ainsi constitué. La toile ne doit pas être tendue entre les tubes; seules les liaisons 3 et 4 doivent se tendre. La stabilité verticale du barrage est également obtenue par l'adhérence du mazout sur la face interne de la jupe en vertu de sa viscosité cette dernière détermi- nant d'autre part une surface calme à l'intérieur du barrage. La figure 1 illustre approximativement les proportions des tirants d'air et d'eau des tubes et de la jupe en référence à la ligne de flottaison matérialisée en xy. Les points de fixation des moyens de liaison 3 et 4 sur les tubes 2 doivent se situer par rapport aux extrémités des tubes à une distance au moins égale à la distance séparant les dits tubes. Les distances de fixation peuvent être réduites à condition de compléter la liaison entre les tubes au moyen d'un croisillon 6 en filin souple. Celui-ci a pour but de maintenir les tubes au mieux sur un même niveau: il permet égale- ment d'éviter l'emmêlement des liaisons 3 et 4 avec les extrémités des tubes. Sous une poussée trop importante de la mer sous la nappe de mazout et pour éviter un débordement de celui-ci par-dessus la jupe, il est prévu l'ouverture en partie haute du tube d'un volet 7 sous lequel s'appuie le mazout de façon à entrainer la jupe dans son soulèvement afin de conserver la même position relative du barrage et de la nappe. Ce volet situé dans le tirant d'air de la jupe doit être prévu escamotable soit par encastrement, soit en épousant la forme extérieure du tube. La figure 2 illustre à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation de ce volet réalisé à partir d'une portion de tube dont le diamètre- intérieur est légèrement supérieur au diamètre extérieur du tube lesté 2 et monté pivotant autour d'un axe horizontal 8 traversant le dit tube. En position repos, le volet est maintenu préalablement décollé du tube 2 d'en- viron 150 grâce à un ressort de compression 9 interposé entre le volet et le tube en partie basse de la zone de recouvrement: cette position de préouverture facilite l'amorce de rotation du volet dès la remontée du mazout, laquelle rotation est toutefois limitée à la mise en position horizontale du volet; à cet effet, celui-ci comporte une découpe 10 permettant cette rotation et sa mise en butée sur le tube 2 en position relevée maximum. La surface totale présentée par l'ensemble des volets frontalement à l'action de soulèvement de la nappe de mazout sous l'effet d'une houle impor- tante crée ainsi une liaison par obstacle de la nappe et des tubes et par conséquent du barrage tout entier en annulant l'effet -5 - d'inertie des tubes. Un élément de barrage tel que décrit se plie sous un volume restreint, soit par pliage en accordéon, soit en fagot, soit par enroulement. A titre indicatif, pour un élément de barrage compor- tant 400 tubes de 150 mm de diamètre, le volume relativement léger réalisé par pliage présente une section de base d'environ 3 mètres sur 3 mètres. Si les tubes composant ce barrage sont espacés par exemple de 2, 50 mètres, le barrage obtenu atteint la longueur de 1000 mètres. Le largage du barrage peut s'effectuer par tous moyens à partir d'un navire, par simple basculement. Les extrémités de chaque élément de barrage comportent un dispositif de verrouillage de tout type habituellement utilisé pour réaliser la jonction des deux extrémités d'un même élément pour encercler une nappe par exemple, ou la mise bout à bout de plusieurs éléments pour faire écran au déplacement d'une nappe sous la poussée des vents ou des courants. Chaque élément doit comporter à chaque extrémité un pan de jupe afin d'assurer un recouvrement dans la zone de jonction. L'invention ne se limite aucunement au mode de réalisation de ses différentes parties spécialement décrites, mais elle admet toutes les variantes possibles à condition que celles-ci ne soient pas en contradiction avec l'objet de chacune des revendications annexées à la présente description. C'est ainsi qu'il peut être adjoint -en partie basse une seconde toile dite d'équilibrage. D'autre part la longueur et la section des tubes, l'importance du tirant d'air et du tirant d'eau peuvent être différents selon que le barrage est affecté aux interventions en mer ou en eau douce sur les lacs ou les fleuves. De même, les volets prévus sur la partie supérieure des tubes peuvent être remplacés ou doublés par des poches situées sur la toile dans le tirant d'air de celle-ci, lesquelles poches sont disposées, l'ouverture dirigée vers le bas. Le dispositif, objet de l'invention, peut être utilisé pour toutes les interventions rapides à effectuer pour combattre l'extension de nappes de produits polluants se répandant à la surface des mers, estuaires de fleuves, rivières, et plus particu- lièrement les nappes de mazout provenant d'avaries de navires pétroliers ou d'opérations de ballastage de ces navires. - REVENDICATIONS - 1.- Dispositif d'intervention rapide destiné à faire écran ou à encercler une nappe d'huile ou d'hydrocarbure répandue à la sur- face de l'eau et constituant à cet effet un barrage vertical, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une jupe de toile maintenue verticale et partiellement immergée au moyen d'une série de tubes flottants verticalement et présentant une grande inertie aux mouve- ments ondulants de l'eau, lesquels tubes disposés à intervalles réguliers sont reliés entre eux par des moyens de liaison permettant leur maintien sur un même niveau et un pliage du barrage sans risque d'emmêlement, les dits tubes et/ou la jupe étant équipés en partie haute de moyens annulant leur inertie afin d'éviter le débordement de la nappe de produit par dessus la jupe du barrage sous l'action d'une forte houle s'exerçant sous la nappe. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque tube constituant le barrage est foncé d'une façon étanche en partie supérieure et inférieure, la dite partie inférieure recevant préalablement un lest dont la masse est déterminée de façon à assurer au tube le minimum de flottabilité verticale la partie du tube émergeante ou tirant d'air étant réduite au maximum afin de réduire la prise au vent du barrage. 3.- Dispositif selon la revendication 2,caractérisé en ce que le rapport diamètre/longueur du tube est réduit le plus possible pour obtenir une plus grande inertie du tube aux mouvements ondulants de l'eau. 4.- Dispositif selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le volume intérieur du tube est garni d'un matériau de faible densité afin d'éviter son remplissage en eau en cas de perforation du tube. 5.- Dispositif selon les revendications 1, 2, 3 et 4, prises ensemble, caractérisé en ce que la partie supérieure de chaque tube comporte dans la zone émergeante de la jupe ou tirant d'air un volet escamotable soit par encastrement, soit en épousant la forme exté- rieure du tube, lequel volet maintenu préalablement décollé du tube en position de pré-ouverture pivote autour d'un axe horizontal tra- versant le tube pour se placer horizontalement en position relevée maximum, sous la poussée du produit contenu par le barrage, la surface totale présentée par l'ensemble des volets frontalement à l'action de soulèvement de la nappe de produit sous l'effet d'une houle importante créant une liaison par obstacle de la nappe et -7- des tubes annulant l'inertie des tubes, et maintenant constante la position relative àea/face supérieure de la nappe et de la lisière supérieure de la jupe. 6.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les tubes sont réunis entre eux en partie haute et basse au moyen d'un organe de liaison souple tel que câble ou filin en des points de liaison situés à une distance des extrémités de chaque tube au moins égale à l'intervalle séparant les tubes, afin d'éviter tout risque d'emmêlement au cours du pliage du barrage. 7.- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la liaison des tubes entre eux est complétée au moyen d'un croisillon réalisé au moyen d'un filin souple maintenant les tubes sur un même niveau. 8.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur de la jupe séparant deux tubes consécutifs est supérieure à la longueur de chaque organe de liaison souple reliant les dits tubes, de façon à assurer à la dite jupe une souplesse à la mise en tension de ces organes de liaison. 9.- Dispositif selon les revendications 1 et 5, caractérisé en ce que la jupe peut comporter dans sa partie émergeante complémen- tairement aux voletssitués sur les tubes, des poches disposées, l'ouverture dirigée vers le bas permettant l'entrainement de la jupe en cas de soulèvement de la nappe du produit sous l'effet d'une houle importante.