Brevet FR2504954A1 — publié le 19821105

Dis-posit if pour enterrer et déterrer des canalisations sous-marines Les canalisations sous-marines posées à de fortes profondeurs sur des fonds marins inconsistants peuvent se trouver enterrées à des degrés qui sont plus ou moins prononcés et qui sont souvent fonction de la nature vaseuse du sol mais aussi des sédiments qui s'accumulent au cours du temps par suite des conditions variables de la masse d'eau. Pendant la durée de service normal, l'état enterré est une mesure de sécurité évidente à la fois en ce qui concerne la stabilité de la canalisation et la protection contre les endom- magements accidentels tels que les chocs et les éraflures par des ancres, des filets de pêche et similaire ou aussi contre des phémmènes naturels, tels que la poussée des courants sous-marins. Pour ces raisons, on a souvent eu recours, dans quelques cas, à un enfouissement ou enterrement artificiel des canalisa- tions, avec la formation de remblais. La matière du remblai est une matière présentant une taille de particules assez grande, comme par exemple le type composite que l'on trouve dans les carrières. Par contre, du point de vue d'une action de réparation éventuelle, l'enfouissement constitue une difficulté sérieuse. La difficulté réside à la fois dans la détermination de la position de la canalisation et dans son déterrement juste pour effectuer les opérations de réparation. des profondeurs qui ne sont pas exceptionnelles, la recherche et les interventions peuvent être exécutées par des hommes-grenouilles mais, à des profondeurs plus grandes, on ne peut utiliser que des appareils sous-marins comportant intérieu- rement un équipage et munis d'outils extérieurs De tels moyens ont pour défaut que leur mise en oeuvre est très coûteuse, tandis que leur champ d'action possible est assez réduit. Il existe des cas o il est même plus judicieux d'aban- donner la section de canalisation endommagée et d'en poser sous terre une nouvelle. L'utilisation de canalisations sous-marines à, de fortes profondeurs, spécialement en mer profonde, se généralise de plus en plus et le problème de pouvoir agir sur de telles canalisations devient de plus en plus important. Le dispositif d'intervention selon la présente inven- tion permet à la fois d'enterrer une canalisation et de la déterrer de manière telle que la canalisation concernée se présente dans les meilleures conditions possibles pour toute intervention sur cette canalisation. Le dispositif en question est caractérisé par une capacité d'intervention élevée, ne comporte pas d'équipage et ne rencontre, dans la pratique, aucune limite en ce qui concerne la profondeur à laquelle il peut opérer. Dans cette caractéristique essentielle, le dispositif selon la présente invention consiste en une structure de support sur laquelle sont logées et sont fixées les parties constitu-. tives qui sont nécessaires pour les diverses opérations d'inter- vention et qui consistent en i des organes actifs, des organes de déplacement, un dispositif de direction, des organes d'actionnement. La structure de support consiste en un bâti composé de sections profilées, une plaque de base et des caissons métalli- ques, de préférence de forme cylindrique, qui constituent le système pour l'immersion et pour la flottabilité. On peut remplir et/ou vider les caissons avec de l'eau à l'aide d'air comprimé, ce qui assure pour l'ensemble du dispositif assemblé la flottabilité positive (ou négative, suivant le cas) nécessaire. L'air comprimé est envoyé autcaissons soit directement à partir du navire de surface, soit au moyen de bouteilles d'air comprimé sous haute pression porté par le dispositif lui-mêmeo Suivant une autre possibilité, les opérations de vidage et de remplissage peuvent être effectuées à l'aide de pompes. Les cylindres assurant la flottabilité sont assujettis à la structure du dispositif à l'aide d'oreilles de levage ou de moyens équivalents pour une fixation rapide, de manière que l'on puisse les monter et les démonter rapidement En fait, on peut immerger le dispositif à la fois avec l'aide de caissons à air et sans leur aide en ayant recours au poids agissant par l'intermédiaire d'un câble de traction que l'on fixe au dispo- sitif et que l'on déroule de la péniche desservant le dispositif. Dans la partie avant, qui fait saillie du corps cen- tral, on peut placer l'ensemble des organes actifs qui sont constitués par le système d'excavation et par les buses de désagrégation, alimentés en eau sous une pression élevée. Le système excavateur est composé de plusieurs tuyaux de grand diamètre, de préférence appariés, disposés verticalement et comportant une section terminale télescopique. Dans la partie inférieure des buses d'excavation se trouvent les buses de désagrégation à jet d'eau qui ont pour tache de foaier la suspension "eausédiments* qui est aspirée par le système d'excavation. Le dispositif télescopique permet de placer les blocs excavateurs individuellement au niveau voulu au-dessus du fond de la mer, ce qui permet de régler le débit de la suspension à toute valeur voulue On peut réaliser les blocs excavateurs sur le principe de l'aspiration et avec l'aide des ajutages formant les jets de désagrégation Le fonctionnement du dispositif est représenté schématiquement sur la figure 1 des dessins annexés et est basé sur l'effet Venturi créé par l'écoulement d'un courant d'eau t à travers le cône Venturi 2, qui a une surface et une forme de section droite appropriées Par suite de l'effet Venturi, une pression négative prend naissance dans la zone 3 et aspire du fond de la mer la suspension 4 obtenue par l'action des buses de désagrégation 5 sur le fond 6 de la mer Le dispo- sitif excavateur est alimenté par une pompe centrifuge 11 basse pression ayant un débit élevée Les ajutages 5 de désagré- gation sont alimentés par une pompe 10 haute pression La sus- pension ainsi obtenue est déchargée à travers 7 Le dispositif excavateur est alimenté avec de l'eau par l'intermédiaire de 8. On peut régler la distance,par rapport au fond de la mersde l'extrémité du dispositif d'excavation et des buses de désagré- gation fixées à ce dernier à l'aide des dispositifs télescopiques 9. Comme variante au principe précité, on peut réaliser également la machine de manière que les blocs d'aspiration soient raccordés directement au c 8 té aspiration d'une pompe centrifuge dont les rotors se trouvent dans une position en retrait Ce type de pompe empêche l'effet nuisible résultant de l'écoulement de la matière entre les pales du rotor Les organes de déplacement de la machine permettent le mouvement sur le fond de la mer et la navigation pendant l'immersion. Les déplacements sur le fond sont assurés par un système de chenilles entralné par des moteurs hydraulique fixé directement à ces dernières La machine est également munie d'un système de propulsion comprenant plusieurs hélices de propulsion qui permettent à la machine de se déplacer dans n'importe quelle direction lorsqu'elle ne repose pas sur le sol. Cette propulsion est très utile pour la navigation et pour la recherche des canalisations enterrées Tous les moteurs, instru- ments et moyens de la machine sont commandés électriquement La transmission de l'énergie nécessaire a lieu à partir de la sur- face de la mer au moyen d'un câble d'alimentation électrique logé à l'intérieur d'un tube souple du type n Coflexip" ou flot- tant directement dans l'eau. Le dispositif est en outre raccordé au navire de base également par le câble de traction pouvant être utilisé pour descendre les canalisations et pour les haler à bord. La conduite du dispositif et la commande des opérations sont effectuées au moyen d'instruments appropriés en liaison avec la surface par l'intermédiaire de câbles électriques. Les signaux fournis par les dispositifs de commande ainsi que les images envoyées par les caméras de télévision atteignent la surface à l'endroit d'un panneau de commande. La conduite de la machine complète peut être manuelle et/ou mécanique. Le véhicule est guidé par des instruments tels qu'un dispositif de détection de canalisation, un magnétomètre, une balise, un dispositif de mesure de profondeur, un dispositif de sondage ultrasonore, un sonar, un dispositif de position- nement acoustique avec transpondeurs et caméras de télévision. Le navire de base doit de préférence être équipé en vue c' tune positionnement dynamique. Des organes d'actionnement du dispositif sont de préférence des moteurs électriques dans un bain d'huile de manière à ne pas 8 tre influencés par la profondeur de la mer. On va maintenant décrire à titre purement illustratif et non limitatif le dispositif selon la présente invention, en se référant aux figures 2, 3, 4 qui montrent plusieurs vues du dispositif. Dans la vue en élévation latérale de la figure 2, la référence 10 désigne la pompe à haute pression qui alimente les buses 5 de désagrégation, la référence il la pompe basse pres- sion qui alimente les dispositifs d'excavation, la référence 12 le conduit souple flottant raccordant le navire de base à la machine, la référence 13 les hélices de propulsion pour la navigation, la référence 14 les caissons à air, la référence les chaînes de suspension, la référence 16 les moteurs électriques pour actionner les pompes et la référence 17 les moteurs hydrauliques qui actionnent les chenilles 18 e Dans la vue frontale en élévation de la figure 3, la référence 19 désigne les galets de guidage pour les opérations d'excavation, la référence 20 la canalisation concernée, la référence 21 le bâti qui supporte les pompes, les moteurs et les autres parties constitutives de la machine. Dans la vue en plan de dessus de la figure 4, les r Jférences 21 et 22 désignent les positions o se trouvent les systèmes de recherche et de positionnement* La machine peut effectuer à la fois le déterrement de la canalisationse trouvant sous une couche de sédiments sableux ou d'une autre matière inconsistante, et l'excavation d'une tranchée en étant à cheval sur la canalisation placée au- dessus du sol et posée normalement sur un lit consistant en du sable ou en une autre matière inconsistante. Pour l'opération de déterrement, la machine, une fois qu'elle a localisé la canalisation, est placée à cheval sur cette dernière et commence à excaver en avançant lentement à une vitesse qui lui permet de s'enfoncer et de trouver la canalisation A la fin de ce stade initial, la vitesse d'avance est augmentée jusqu'à la valeur qui, sur la base du débit d'aspiration, permet que la machine puisse laisser derrière elle-même le conduit au-dessus du sol reposant normalement sur le sol et prêt pour une vérification et pour des opérations éventuelles. Le réglage de la hauteur des deux dispositifs d'exca- vation par rapport au fond permet un réglage individuel du débit d'aspiration Ceci permet à la machine d'adapter le débit aux différentes conditions morphologiques du sol et/ou aux différentes sortes de matières se trouvant en amont et en aval de la canalisation. La machine peut creuser une tranchée sous une canali- sation posée sur le fond et sur un lit consistant en du sable ou en une autre matière meuble. La machine est placée au-dessus du conduit posé et aspire ensuite sur chacun de ses côtés une quantité de matière telle qu'elle crée un espace creux à l'intérieur duquel la canalisation vient se placer sous l'action de son propre poids. La vitesse des dispositifs d'excavation et leur dis- tance par rapport au fond règle le débit de la suspension aspirée et, de ce fait, la profondeur de la tranchée* En effectuant plusieurs passes, on peut augmenter à volonté la profondeur d'excavation. Il est évident que la machine peut aussi être utilisée pour remplir la tranchée de nouveau en y introduisant la matière en suspension aspirée de différents points du sol. titre d'exemple, une machine réalisée selon les descriptions des figures 2, 3, 4, lorsqu'elle est utilisée pour réenterrer une canalisation d'un diamètre de 50 cm et comportant des jonctions, peut aspirer une masse fluide comprenant en sus- pension même une matière non homogène comportant des agrégats d'une taille de 10 à 12 cm et, avec des dispositifs d'excavation placés par exemple à une distance de 150 mm du fond, peut avancer à une vitesse d'environ 60 mètres par heure en effec- tuant une excavation d'environ 30 cm de profondeur. Les dimensions de la machine sont d'environ 4,40 mètres en ce qui concerne la longueur, 2,60 mètres en ce qui concerne la largeur et 3,30 mètres en ce qui concerne la hauteur* La machine comporte deux dispositifs d'excavation présentant un débit d'environ 6 mètres cubes par minute, la puissance de chaque dispositif étant de 45 CV Le diamètre intérieur des dispositifs d'excavation est de 400 mm. La puissance indiquée ci-dessus est fournie par des moteurs électriques (dans un bain d'huile) à la fois en ce qui concerne la pompe haute pression et la pompe basse pression. La largeur du sillon est d'environ 60 cm sur chaque côté En ce qui concerne les buses de désintégration, les débits sont modérés et les pressions d'alimentation sont élevées La puissance installée est telle qu'elle permet de désagréger des fonds marins qui sont tassés à un degré moyen Au total, la puissance installée par la machine est d'environ 200 CV. REVENDICATIONS 1 Dispositif auto-propulsé pour enterrer et pour déterrer des canalisations sous-marines posées sur des lits marins en une matière inconsistante, caractérisé par le fait qu'il comprend: des organes de désagrégation ( 5) produisant des jets d'eau sous haute pression qui forment dans l'eau une suspension avec la matière du fond marin; des organes de creusement ( 11) consistant en des organes d'excavation qui aspirent la suspension formée par les organes de désagrégation ( 5) en laissant ainsi derrière eux une tranchée; et des organes de déplacement ( 17) destinés à déplacer le dispositif sur le fond marin et consistant en des chenilles ( 18) qui assurent le déplacement du dispositif à cheval sur la canalisation. 2 Dispositif auto-propulsé pour enterrer et déterrer des canalisations sous-marines déposées sur des lits marins en une matière inconsistante suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que les organes de désagrégation sont constitués par des buses ( 5) placées autour des organes d'excavation. 3 Dispositif auto-propulsé pour enterrer et déterrer des canalisations sous-marines posées sur des lits marins en une matière inconsistante suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que les organes de creusement sont constitués par un ou plusieurs couples de dispositifs d'aspi- ration actionnés par de l'eau sous pression. 4 Dispositif auto-propulsé pour enterrer et déterrer des canalisations sous-marines posées sur des lits marins en une matière inconsistante suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que les organes de creusement sont constitués par des organes d'aspiration actionnés directement par des pompes dont les rotors sont montés dans une position en retrait. Dispositif auto-propulsé pour enterrer et déterrer des canalisations sousmarines posées sur des lits marins en une matière inconsistante suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les organes d'aspiration sont munis d'une partie terminale télescopique ( 9) qui permet de régler la distance de l'organe de creusement par rapport au lit marin. 6 Dispositif auto-propulsé pour enterrer et déterrer des canalisations sous-marines posées sur des lits Io marins en une matière inconsistante suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que des caissons à air ( 14) fournissent la flottabilité nécessaire, soit positive soit négative, qui est exigée pour les opérations d'immersion ou de récupération. 7 Dispositif auto-propulsé pour enterrer et déterrer des canalisations sous-marines posées sur des fonds marins en une matière inconsistante suivant la revendication b, caractérisé par le fait que les caissons à air sont amovibles et qu'ils sont installés à l'aide de moyens de raccordement rapide. 8 Dispositif auto-propulsé pour enterrer et déterrer des canalisations sous-marines posées sur des fonds marins en une matière inconsistante suivant la revendication 6, caractérisé par le fait que le remplissage et le vidage des caissons à air est assuré par de l'air comprimé et/ou des pompes. 9 Dispositif auto-propulsé pour enterrer et déterrer des canalisations sous-marines posées sur un fond marin en une matière inconsistante suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que des organes de navigation consistant en des hélices placées suivant des directions de poussée différentes permettent au dispositif d'être déplacé dans n'importe quelle direction quand il ne se trouve pas sur le sol. Dispositif auto-propulsé pour enterrer et déterrer des canalisations sousmarines posées sur des fonds marins en une matière inconsistante suivant une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les organes actifs de la machine sont actionnés hydrauliquement à l'aide de pompes entrainées par des moteurs électriques immergés dans un bain d'huile* 11 Dispositif auto-propulsé pour enterrer et déterrer des canalisations sous-marines posées sur des fonds marins en une matière inconsistante suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend des dispositifs pour rechercher la canalisation, comme par exemple un radar, un magnétomètre, un sonar panora- mique et des caméras de télévision. 12 Dispositif auto-propulsé pour enterrer et déterrer des canalisations sous-marines posées sur des fonds marins en une matière inconsistante suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend des organes de positionnement tels qu'un radar, un dispositif de mesure de profondeur, des dispositifs de posi- tionnement acoustiques à ondes radio. 13 Dispositif auto-propulsé pour enterrer et déterrer des canalisations sous-marines posées sur des fonds marins en une matière inconsistante suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le raccordement à un navire de base est assuré par un câble souple flottant qui contient les câbles d'alimentation électrique, les liaisons de commande et d'entraînement ainsi que les tubulures pour l'alimentation en air comprimé si besoin est.