Brevet FR2467917A1 — publié le 19810430

Procédé pour l'extraction de sédiments marins au moyen d'un tube d'aspiration pendant librement et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. La présente invention concerne un procédé pour l'extraction de sédiments marins au moyen d'un tube d'extraction pendant librement qui comporte à son extrémité une embouchure d'aspi- ration qui est descenduelentement dans le sédiment, des moyens d'ameublissement se trouvant sur la tête d'aspiration étant déplacés pour détacher le sédiment. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé qui comporte un corps flottant à partir duquel pend le tube d'aspiration à l'extrémité inférieure duquel se trouve la tête d'aspiration sur laquelle sont prévus des moyens de désagrégation mobiles pour la séparation du sédiment. On connaît, par la demande publiée allemande N0 2.707.899, un dispositif d'extraction qui comporte un tube d'extraction dont l'extrémité inférieure s'engage de façon mobile et, à son entrée de façon étanche, dans un cylindre. Entre le cylin- dre et l'extrémité du tube d'extraction est monté un disposi- tif d'entraînement par lequel les deux parties peuvent être déplacées de façon alternative l'une dans l'autre et l'une par rapport à l'autre. Ce mouvement de rapprochement et d'écartement est assuré non seulement dans le but d'obtenir un effet de pompage mais aussi pour l'obtention d'un mouve- ment oscillant vibrant à haute fréquence. Un tel mouvement oscillant vibrant doit faciliter la pénétration dans le limon à extraire et empêcher la formation de canaux. Ce but n'est cependant pas atteint ou ne l'est pas complètement. Cet inconvénient existe également avec le dispositif d'extrac- tion selon la demande de brevet allemande antérieure No P 28 41 203.5 dans laquelle, de même que dans le dispositif connu ci-dessus décrit, on crée des mouvements oscillants vibra- toires pour désagréger le matériau du fond. Les mouvements oscillants vibratoires sont, dans ce cas, assurés par un cri- ble vibrant qui peut avoir une forme conique avec la pointe dirigée vers le bas, la direction des vibrations étant verti- cale. Un tel dispositif ne donne pas un résultat satisfaisant dans le cas o il s'agit de désagréger et d'extraire des sédiments marins relativement durs et en forme de limon comme on en rencontre par exemple dans la Mer Rouge sous de grandes épaisseurs, en tout cas pas suffisamment pour les très grandes épaisseurs du sédiment mais tout au plus seulement pour l'essentiel le long de la surface o le sédiment à une flui- dité suffisante. La présente invention a pour but de proposer un procédé pour l'extraction des sédiments marins au moyen d'un tube d'aspi- ration pendant librement avec lequel on peut exploiter d'une manière simple et efficace des' sédiments marins sous forme de limon solide jusqu'à une très grande épaisseur de couche de sédiment. La solution de ce problème réside dans un procédé selon lequel le déplacement du moyen d'ameublissement est obtenu par un déplacement du tube d'aspiration. Ceci a le gros avan- tage que le tube d'aspiration pendant librement est utilisé lui-même directement pour le transport de l'énergie de dépla- cement pour l'avancement du moyen d'ameublissement et, de ce fait, aucun transport d'énergie sous la forme de conduites d'eau sous pression ou de câbles électriques n'est nécessaire. De même sont évités de ce fait les moteurs d'entraînement compliqués sur la tête d'aspiration. L'invention est réalisable en pratique de deux manières dif- férentes, à savoir, d'une part, une réalisation dans laquelle le tube d'aspiration est entraîné en rotation à son extrémi- té supérieure et, d'autre part, une réalisation dans laquelle il est continuellement déplacé vers le haut et vers le bas. Le cas échéant ces deux modes d'entraînement peuvent être aussi combinés. En raison du poids important du tube d'aspi- ration qui pend librement, de grandes vitesses ne sont pas possibles mais toutefois les forces qui peuvent être trans- férées sur l'extrémité inférieure du tube d'aspiration sont considérables. Lors de la descente du tube d'aspiration, le poids du tube d'aspiration et des éléments suspendus à celui- ci comme la tête d'aspiration ou similaire peut être utilisé pour faire descendre en glissant des moyens d'ameublissement, par exemple sous forme de racloirs ou similaires, le long d'un talus d'abattage raide, ce par quoi le sédiment est ameubli. D'une manière analogue on peut utiliser des forces importantes lors du relèvement du tube d'aspiration. Pour donner une force de maintien en position latérale du moyen d'ameublissement contre le talus d'abattage, il est avantageux que l'extrémité supérieure du tube d'aspiration soit déplacée latéralement en continu de manière que la ligne de tube elle-même pende quelque peu obliquement et que son poids, plus spécialement celui de la tête d'aspiration, fournisse la force avec laquelle les moyens d'ameublissement sont mis en pression contre le talus d'abattage et ainsi mordent dans le sédiment le long de la face d'abattage. Dans le cas d'une rotation du tube d'aspiration des conditions analogues sont valables mais il se produit, du fait de la rotation, également des forces perpendiculaires à la direction d'avancement souhaitée correspondant à la direction de l'avancement en continu du tube d'aspiration, de sorte qu'il apparaît également une flèche latérale. Un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention est caractérisé en ce que les moyens d'ameublis- sement sont solidarisés avec la tête d'aspiration et/ou l'extrémité inférieure du tube d'aspiration et en ce que l'extrémité supérieure du tube d'aspiration est susoendu de manière mobile à partir du corps flottant, des moyens étant prévus pour assurer un déplacement en continu du tube d'aspiration. Le moyen de suspension mobile sur le. corps flottant peut être constitué par un palier de rotation avec un mécanisme d'entraînement en rotation assurant la rotation du tube. Une autre possibilité de suspension mobile est constituée par un dispositif hydraulique agissant verticalement, avec un accu- mulateur à gaz sous pression pour la compensation du poids du tube d'aspiration, de sorte que le dispositif d'actionne- ment a uniquement à fournir la force pour le déplacement du moven d'ameublissement. Dans le cas du déplacement alternatif vers le haut et vers le bas, les moyens d'ameublissement consistent, selon un mode de réalisation préférentiel, en des couteaux, grattoirs ou similaires s'étendant perpendiculairement au mouvement de montée et de descente, ce par quoi les forces à mettre en oeuvre sont limitées et, de même, il est assuré que les par- ties découpées du sédiment ont des dimensions favorables toujours égales pour un procédé d'aspiration et de trans- port. Les arêtes de coupe peuvent se trouver sur des clapets qui viennent seulement en saillie pour une direction de déplace- ment et agissent comme couteaux et dans l'autre direction se referment au contraire et ainsi présentent une résistance faible. Toutefois, selon la nature du sédiment, il est égale- ment aussi avantageux d'utiliser des clapets doubles qui agissent dans les deux directions de déplacement. Les clapets peuvent de plus être munis à l'intérieur de cribles qui font saillie à partir des clapets à l'intérieur de la tête d'aspi- ration et qui suivent le déplacement des clapets. On peut ainsi amener à tomber en avant du crible les pierres ou les blocs qui sont ramassés. Comme déjà expliqué les forces de mise en position peuvent être obtenues par une flèche latérale de la ligne du tube d'aspiration. Il est cependant aussi avantageux de prévoir une tuyère sur le tube d'aspiration au-dessus de la tête d'aspiration et/ou sur la tête d'aspiration, laquelle est reliée avec une source d'eau sous pression et est dirigée perpendiculairement à la direction du tube d'aspiration en s'écartant de celui-ci de sorte qu'elle crée par réaction les forces de mise en position adéquates. La direction de la propulsion peut être déterminée par une rotation du tube. Avec de grandes longueurs de tube d'aspiration pendant librement, ceci peut entraîner des difficultés. Pour ce motif, il est avantageux de prévoir un moyen de guidage mécanique sous la forme de tôles de guidage qui conduisent la tête d'aspiration dans la tranchée d'extraction. L'invention sera décrite plus en détail ci-après avec réfé- rence aux dessins ci-annexés dans lesquels: La figure l est une représentation schématique de principe du procédé conforme à l'invention et d'une installation correspondante; la figure 2 correspond pour l'essentiel à la partie inférieure de la figu- re l avec en plus une tôle de guidage et une tuyère; la figure 3 est une vue en perspective et à plus grande échelle de la tête d'aspiration utilisée dans les figures i et 2; la figure 4 est une vue en coupe d'environ la moitié de la tête d'aspiration selon la figure 3. Dans la représentation schématique de la figure 1 est repré- senté un navire 1 qui flotte à la surface 2 de la mer 3 et à partir duquel plonge un tube d'extraction 4 dans la zone inférieure duquel se trouve une pompe d'extraction 5 à partir de laquelle le tube d'aspiration 6 conduit à une tête d'aspiration 7 sur laquelle se trouve une embouchure d'aspi- ration 8. Le tube d'extraction 4 est suspendu au bateau 1 dans un dis- positif de suspension 9 qui est supporté par deux vérins hydrauliques 10 avec lesquels le tube d'extraction 4, ensem- ble avec les éléments qui y sont suspendus en particulier la tête d'aspiration 7, peut être animé d'un mouvement vers le haut et vers le bas selon la direction des flèches 11 et 12, ces vérins étant mis en précontreinte par un accumulateur à pression gazeuse 10'. A la proue du bateau se trouve un moyen de propulsion 13 qui, ensemble avec un moyen de propulsion 14 à la coupe, sert à assurer l'alignement du navire selon l'axe vertical. De même se trouve à la poupe une hélice de propulsion 15 avec la- quelle le navire 1 peut être manoeuvré lentement et en con- tinu selon la direction de la flèche 16. Dans la position représentée dans la figure 1, la tête d'aspiration 7 se trouve dans l'étendue d'un sédiment consti- tué par deux couches 17 et 18. La couche 17 a une viscosité telle que la tête d'aspiration 7 peut se déplacer librement latéralement dans celle-ci. En ce qui concerne cette couche on doit également supposer qu'elle présente une fluidité con- venable et que, de ce fait, elle coule dans la tranchée 19 formée dans la couche 18 par l'extraction par la tête d'aspi- ration 7, de sorte qu'il n'est absolument pas nécessaire que la tête d'aspiration 7 soit,lors de l'extraction,retirée jus- qu'à la hauteur de la couche 17, La tête d'aspiration 7 fait progresser le talus d'abattage 20 vers la droite dans le dessin, ce par quoi dans la position représentée, c'est pour l'essentiel seulement le double cla- pet de droite qui est actif et sa moitié inférieure 21,lors de la descente,coupe une couche superficielle dans le talus d'abattage 10. Cette couche est mélangée avec le courant aspiré et arrive par le tube d'aspiration 6 à la pompe d'extraction 5 et, de là, par le tube d'extraction 4, dans le navire 1. La représentation dans la figure 1 n'est pas à une échelle exacte. En réalité le fossé 19 est notablement plus profond de sorte que le processus de coupe par la moitié 21 du double volet 28 s'étend sur une course de longueur importante le long du talus d'abattage 20. On doit de plus signaler que lors du déplacement vers le haut correspondant, la moitié 21 du double clapet 8 se rentre vers l'intérieur et la moi- tié supérieure 22 de celui-ci se déplace vers l'extérieur de sorte qu'il se produit à nouveau un processus de découpage. Si les bords de coupe sont suffisamment aigus, les forces de mise en position sont également très faibles pour réaliser une coupe avec sécurité. Ces forces de mise en position sont obtenues par le fait que le navire 1 progresse lentement en fonction de la vitesse d'extraction selon la direction de la flèche 16 et, dans ce cas, on doit prendre soin que le navire 1 précède quelque peu la tête d'aspiration 7. De cette manière il se forme une flèche latérale par laquelle sont créées les forces de mise en oeuvre recherchées. Une autre possibilité pour l'obtention des forces de mise en oeuvre est obtenue par la forme de réalisation selon la figu- re 2. Cette figure représente la partie inférieure de la figure 1. Les parties correspondantes sont désignées par les mêmes chiffres de référence. Sur le tube d'aspiration 2 est montée en plus une tuyère 23 qui est reliée par une canalisa- tion sous pression 24 avec une pompe de pression 25 disposée en dessous de la pompe d'extraction 5. L'eau s'écoule à partir de la tuyère 23 avec une vitesse élevée. dans la direction des flèches 27', de sorte qu'il en résulte une propulsion dans la direction de la flèche 27 et une force d'appui correspon- dante pour la tête d'aspiration 7 contre le talus d'abattage 20. De plus, dans le cas de la forme de réalisation selon la figure 2, il est prévu une tôle-de guidage 26 qui doit assu- rer un guidage aussi précis que possible dans le fossé 19. Aussi bien avec la forme de réalisation selon la figure 1 qu'avec celle selon la figure 2, le déplacement vers le haut selon la direction de la flèche 11 est insuffisant pour soulever la tête d'aspiration 7 hors de la tranchée 19, de sorte que celle-ci reste dans cette tranchée et, de ce fait, également en appui contre le talus d'abattage 20. On évite ainsi que la tête d'aspiration parvienne dans la couche 17 et que du fait de la traction latérale selon la direction de la flèche 27 aussi bien que du fait de la flèche latérale ou de la réaction, elle émigre rapidement et qu'une extraction de la manière souhaitée seulement sur le talus d'abattage 20 ne soit plus réalisée. La tête d'aspiration utilisée dans la disposition selon les figures 1 et 2 est représentée à plus grande échelle et en perspective depuis le haut dans la figure 3 et également pour environ la moitié en coupe et encore à nouveau agrandie dans la figure 4. On se réfèrera en même temps aux deux figures dans la description qui suit. La tête d'aspiration 7 est constituée dans son ensemble par un carter 28-en forme de caisson qui en gros est parallélipi- pédique et qui présente sur ses faces externes 29 des décou- pes rectangulaires 30 sur les bords latéraux desquelles se trouvent des selles d'appui 31 dans lesquelles est monté à rotation un axe 32 qui porte un double clapet 33 dont les deux moitiés 21 et 22 présentent des bords de coupe tran- chants 34 et 35. Sur le côté s'écartant du carter 28 à savoir de la découpe 30 sont montés sur les moitiés 21 et 22 du double clapet 33 des cribles 36 et 37 qui sont constitués de la même façon et en gros à partir de barres courbées en arc de cercle 38 et 39 qui sont fixées à l'intérieur sur des barres 40 et 41 pour leur donner une meilleure tenue. Les cribles 36 et 37 recouvrent également les ouvertures formées lors de l'ouverture des moitiés 21 ou 22 du double clapet 33 de sorte qu'aucune grosse pierre ou bloc ne puisse entrer. Selon la représentation de la figure 4 seule unique- ment la moitié inférieure 21 du double clapet est ouverte de sorte que le crible 36 est actif. Si des pierres ou des blocs s'accumulent dans cette position devant les barres 38, ceux- ci seront éjectés lorsque la moitié 21 se déplacera vers l'intérieur et lorsque simultanément le courant d'aspiration en cet emplacement est arrêté. Avec la tête d'aspiration selon les figures 3 et 4 des cla- pets doubles sont prévus sur chaque face du carter paralléli- pipédique 28. De ce fait, il pourrait arriver qu'une action de coupe soit également obtenue aussi sur les parois latéra- les de la tranchée 19. Dans le cas o l'on prévoit quatre doubles clapets, les cribles 36 ou 39 ne doivent pas se gêner mutuellement et ils sont à chaque fois décalés vertica- lement sur les faces voisines. Revendications 1. Un procédé pour l'extraction de sédiments marins au moyen d'un tube d'extraction pendant librement qui comporte à son extrémité une embouchure d'aspiration qui est descendue lentement dans le sédiment, des moyens d'ameublissement se trouvant sur la tête d'aspiration étant déplacés pour déta- cher le sédiment, caractérisé en ce que le déplacement des moyens d'ameublisse- ment est obtenu par un déplacement du tube d'aspiration. 2. Un procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube d'aspiration est entraîné en rotation à son extrémité supérieure. 3. Un procédé selon la revendication 1, caractérisé en-ce que le tube d'aspiration est continuelle- ment déplacé vers le haut et vers le bas à son extrémité supérieure. 4. Un procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'amplitude du mouvement vers le haut et vers le bas est telle que la tête reste toujours en dessous du bord supérieur du sédiment. 5. Un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 ci-dessus, caractérisé en ce que l'extrémité supérieure du tube d'aspi- ration est déplacée latéralement en continu. 6. Un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 comportant un corps flottant à partir duquel pend librement un tube d'extraction qui comporte à son extré- mité une embouchure d'aspiration qui est descendu lentement dans le sédiment, des moyens d'ameublissement se trouvant sur la tête d'aspiration étant déplacés pour détacher le sédiment, caractérisé en ce que les moyens d'ameublissement sont soli- darisés avec la tête d'aspiration (7Y et/ou l'extrémité in- férieure du tube d'aspiration (6) et en ce que l'extrémité supérieure du tube d'aspiration (6-4) est suspenduede manière mobile à partir du corps flottant (1), des moyens étant prévus pour assurer un déplacement en continu du tube d'aspiration. 7. Un dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la suspension mobile du tube d'aspira- tion est réalisée par un palier de rotation et le moyen pour le déplacement du tube d'aspiration par un mécanisme d'en- trainement en rotation. 8. Un dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la suspension mobile est constituée par un dispositif hydraulique (10) agissant verticalement avec un accumulateur à gaz (10') pour la compensation du poids du tube d'aspiration (4,5,6) et de la tête d'aspiration (7) et en ce que lesmoyerspour déplacer vers le haut et vers le bas le tube d'aspiration sont constitués par un dispositif d'entraînement hydraulique, pneumatique ou mécanique. 9. Un dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la tête d'aspiration comporte des arêtes de coupe, des grattoirs, des vis ou similaires agis- sant selon la direction de rotation. 10. Un dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la tête d'aspiration (7) comporte des couteaux (34,35), des grattoirs ou similaires s'étendant perpendiculairement au mouvement de montée et de descente. 11. Un dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que les couteaux (34,35) se trouvent sur des clapets qui, lors du déplacement de la tête d'aspiration (7) dans l'une des directions,basculent vers l'extérieur contre des butées dans une position de travail et qui lors du déplacement dans l'autre direction basculent vers l'inté- rieur dans une position de repos. 12. Un dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que les clapets sont des double clapets (8, 33) qui se composent de deux moitiés (21,22) formant un angle l'une par rapport à l'autre, le palier de rotation (31,32) se trouvant au sommet de l'angle et l'angle le plus petit inclus entre les deux moitiés (21,22) étant dirigé vers l'extérieur. 13. Un dispositif selon l'une quelconque des revendications 11 et 12, caractérisé en ce que les clapets (8,33) présentent sur leurs côtés faisant face à la tête d'aspiration (7) des cribles 36 qui recouvrent l'orifice d'entrée dans la tête d'aspiration lorsque le clapet est basculé vers l'extérieur. 14. Un dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé en ce qu'une tuyère (23) est montée sur le tube d'aspiration (6) au-dessus de la tête d'aspiration (7) et/ou sur la tête d'aspiration (7), cette tuyère étant dirigée perpendiculairement à la direction du tube d'aspiration et en s'écartant de ce dernier. 15. Un dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que sur la tête d'aspiration (7) ou au - voisinage de celle-ci est montée sur le tube d'aspiration (6) une tôle de guidage verticale (26).