Brevet FR2523613A1 — publié le 19830923

La présente invention concerne un dispositif de prélèvement de sédiments meubles superficiels, utilisable pour la reconnaissance des fonds subaquatiques. Un objet de l'invention est de réaliser un dispositif permettant de prélever des sédiments meubles sans les perturber, avec l'eau intersticielle imprégnant ces sédiments et s'il y a lieu, l'eau immédia-- tement susjacente, la section de sédiments prélevés étant assez large (par 2 exemple de l'ordre de 400 cm , ou plus). Un objet essentiel de l'invention est de fournir un engin peu encombrant susceptible de pénétrer dans des fonds subaquatiques inclinés et ne comportant donc pas un chassis devant reposer sur un fond horizontal. L'engin de prélèvement selon l'invention peut être ainsi mis en oeuvre à partir de bateaux plus petits que ceux nécessités pour la mise en oeuvre des engins antérieurement proposés pour ce type de prélèvements. Le dispositif selon l'invention permettant d'atteindreces objectifs comporte un tube carottier s'ouvrant à sa partie inférieure, ce tube étant adapté à etresuspendu à une ligne support et à s'enfoncer dans les sédiments sous l'action de la gravité sur l'ensemble du carottier qui peut être lesté. Le dispositif comporte en outre un système d'obturation du fond du tube carottierJcomprenant au moins un bras articulé dont la partie inférieure est terminée par un organe de cisaillement du sol, ledit bras ayant une première position dans laquelle il est écarté de l'axe du tube, permettant l'enfoncement de ce dernier dans les sédiments, et une seconde position dans laquelle ce bras est rapproché de l'axe du tube, ledit bras articulé et ledit organe de cisaillement étant agencés de ma-nière que l'organe de cisaillement obture le tube carottier à son extrémité inférieure, dans ladite seconde position dudit bras articulé. Un exemple de réalisation de l'invention est illustré par les figures annexées, o : la figure 1 est une vue schématique d'ensembleJen coupe axiale, du dis positif prêt à être mis en oeuvre, - la figure 1A est une vue de détail montrant le système de verrouillage, - la figure 1B représente un mode avantageux de réalisation de la chemise entourant l'échantillon de sédiment prélevé, - la figure 2 illustre la phase de descente du dispositif, - les figures 2A et 2B sont des vues schématiques de détail du dispositif au cours de cette phase, la figure 3 représente le dispositif à l'instant où il atteint sa posi tion d'enfoncement maximum dans les sédiments meubles recouvrant le fond de l'eau et où la goupille de verrouillage est éjectée de son lo gement, - les figures 3A et 3D sont des vues de détail correspondant à cette po sition, - la figure 4 montre la fermeture des bras articulés à la suite d'une traction sur le câble et l'obturation de la base du tube du carottier par les organes de cisaillement équipant ces bras articulés à leur par tie inférieure, - la figure 4A est une vue de détail montrant la position correspondante prise par les axes d'articulation des bras dans leurs logements, - la figure 5 illustre l'étape de remontée du carottier contenant les sédiments prélevés, - la figure 5A est une vue de détail analogue à la figure 4A et la figure 6 est une vue en perspective du dispositif dans sa position initiale. Un exemple de réalisation de l'invention est illustré parles figures 1, 1A et 1B et 6. Sur ces figures, la référence 1 désigne le tube du carottier qui est surmonté d'une tête plus large 2couverte à sa partie supérieure, de façon à délimiter des capacités 2a et 2b pouvant recevoir un lest. Le tube 1 et la tête de carottier 2 sont réunis par tout moyen appropriéJpar par exemple par des boulons 3 permettant d'assembler et de sé- parer à volonté ces éléments. Le tube 1 contient une chemise tubulaire de prélèvement des sédiments 4 pouvant être constituée en matériau léger (aluminium, matière plastique) et qui peut être retenue par tout moyen approprié à l'intérieur du tube 1, par exemple par des vis s'engageant dans des orifices d'accrochage 5 à sa partie supérieure. La chemise tubulaire 4 destinée à contenir les sédiments a avantageusement une paroi latérale constituée d'éléments 4a, 4b démontables pouvant être réunis par tout moyen approprié, tel que les vis 6. Le lest du dispositif pourra être constitué, comme représenté, de plaques en plomb 7 empilées dans les deux capacités 2a et 2b(Fig. 1). Des tiges 8a et 8b traversent les plaques 7 pour les maintenir en place, des écrous se vissant à l'extrémité de ces tiges pour assurer le blocage des plaques 7. Des cales 9 également traversées par les tiges 8 pourront être placées sous les deux capacités 2a et 2b pour régler la profondeur X d'enfoncement du tube 1 dans les sédiments, ces cales venant prendre appui sur le fond de l'eau 10. Ceci permet d'ajuster le rapport des hauteurs X et Y (Fig. 4). Des volets 11 articulés autour d'axes horizontaux sur la paroi interne du tube 1 viennent en se rabattant refermer l',)rifice supérieur de la chemise 4 lorsque celle-ci est en place dans le tube 1. Un revete ment approprié 12 (par exemple en mousse de polyuréthane) recouvre la paroi inférieure de chacun des volets 9. Des orifices 13 sont ménagés dans la paroi du tube 1 au-dessus de la chemise 4 pour permettre l'écoulement de l'eau vers l'extérieur lorsque le carottier est remonté à bord. La tête 2 du carottier supporte deux bras articulés 14a, 14b ayant à une extrémité des contre-poids 15a, 15b maintenant naturellement les bras 14a, 14b dans la position sensiblement horizontale illustrée par les figures 1 , 2 et 6. Ces bras sont articulés par l'intermédiaire d'axes 16 insérées dans des orifices oblongs 16a de la tête de carottier 2 qui permettent un jeu vertical relatif de ces axes et orifices. La longueur et la configuration des bras 14a, 14b sont telles que dans une position de rapprochement, leurs extrémités inférieures munies d'organes de cisaillement 17a, 17b en forme de pioches ou pelles viennent obturer l'orifice inférieur du tube 1, après avoir cisaillé les sédiments meubles dans lesquels ce tube est enfoncé. I1 serait bien entendu possible de remplacer les deux bras 14a, 14b par un seul bras articulé terminé par un organe de cisaillement venant obturer la base du tube 1 dans une position de rapprochement de l'axe de ce tube, mais la configuration illustrée comportant deux bras de cisaillement symétriques semble préférable pour des raisons d'équilibrage du dispositif. Ce rapprochement des bras articulés 14a, 14b est assuré en exerçant une traction verticale au moyen d'un câble 18 sur un organe de suspension tel que l'anneau 19 solidaire d'un organe de traction ou étrier 20 qui est relié aux contrepoids 15a, 15b par des chaines 21a, 21b, ou par tout autre moyen de transmission de forces (câbles, barres articulées ... etc ...). Dans la position de descente du dispositif, illustrée par les figures 1 et 2, l'étrier 20 est verrouillé sur une bride 22 solidaire d'une plaque 23 fixée au sommet de la tête 2 du carottier, ce verrouillage étant assuré par une goupille de verrouillage 24 qui comporte un axe 25 traversant à la fois l'étrier 20 et la bride 22. La tête 26 de la goupille 24 est attachée à l'anneau de traction 18 par un fil de retenue 27. La goupille 24 est munie d'un système de déclenchement adapté à provoquer automatiquement le désaccouplement des pièces 20 et 22 lorsque le tube 1 vient reposer sur le fond de l'eau. Dans l'exemple illustré par la figure 1A, ce système comporte des moyens de rappelltels qu'un ressort 281que la tête 26 de la goupille 24 comprime contre une butée annulaire 29 montée coulissante le long de la goupille 24, cette butée 29 étant munie d'une vis de blocage 30 terminée par un ergot 31 qui peut coulisser dans une rainure longitudinale 32 de la goupille 24 entre une position de verrouillage (Figs. 1A et 2A) où la goupille 24 solidarise les pièces 20, 22, le ressort 28 étant comprimé, et une position de déverrouillage (Fig. 3A) (ergot 31 en butée à l'autre extrémité de la rainure 32), où la goupille 24 est dégagée de la bride 22 et le ressort 28 est au repos. Le fonctionnement du dispositif est illustré par les figures 2 à 5 en partant de l'état initial illustré par la figure l)où le tube 1 renfermant la chemise 4 est placé verticalement sur le pont d'un navire, les bras 14a et 14b se plaçant en position horizontale sous l'effet des contre-poids 15a et 15b. L'étrier 20 relié à ces bras par les chaînes 21a, 2lb et surmonté de l'anneau 19 est placé sur la bride 22 et on engage la goupille 24 de façon à solidariser ces deux pièces en comprimant à la mai le ressort 28. Ce ressort tend à faire ressortir la goupille 24 que l'on doit maintenir en place tandis qu'un engin de levage met en tension le câble 18. L'étrier 20 étant alors légèrement soulevé par rapport à la bride 22 (Fig. 1A), ces deux pièces exercent sur la goupille 24, par leurs surfaces d'appui 20a et 22a respectivement, des forces de frottement et la goupille 24 reste d'elle-même dans sa position illustrée par les figures 1A et 2A pendant toute la période où le dispositif est soulevé du pont du navire et descendu dans l'eau vers le fond (Figure 2). Les axes 16 reposent alors sur le fond des orifices allongés 16a. (Fig. 3) Lorsque les cales 9 viennent reposer sur le fond 10 de l'eau le tube 1 ayant ainsi été enfoncé dans les sédiments meubles jusqu'8 la profondeur souhaitée, le câble 18 n'est plus sous tension et l'étrier 20 descend légèrement par rapport à la bride 22 (Figure 3A). Les forces de frottement le long des surfaces 20a et 22a disparaissent alors et la goupille 24 est automatiquement éjectée de son logement, ce qui désolidarise les pièces 20 et 22 (Figs. 3 et 3A). Les axes 16 reposent toujours sur le fond des orifices allongés 16a. I1 suffit alors d'une traction exercée sur le câble 18 pour que les bras articulés 14a et 14b soient rapprochés et pour que les organes de cisaillement 17a et 17b viennent obturer le fond du tube carottier 1 en cisaillant les sédiments meubles (Fig. 4). Les axes 16 sont à ce moment légèrement relevés par rapport au fond des orifices 16a (Figure 4A). En continuant à tirer sur le câble 18, on peut ensuite remonter le dispositif à la surface de l'eau. Les volets articulés 11 garnis du reyptement d'étanchéité 12 par gravite sur leur paroi inférieure sont rabattus' au sommet de la colonne de sédi mentsJ protégeant alors celle-ci contre les retombées d'eau. qui risque raient de désagréger ces sédiments au cours de leur remontée. Par ailleurs, au cours de cette remontée, les axes 16 n'étant pas en butée contre l'extrémité des orifices allongés 16a (Figure 5A, le poids du tube carottier 1 rempli de sédiment n'est pas supporté par ces axes, mais repose sur les organes de cisaillement 17a, 17b à l'extrémité inférieure des bras 14a, 14b (Fig. 5). En surface, la récupération des sédiments recueillis est facilitée par le fait que le tube carottier peut être facilement détaché (en 3) de la tête de carottier 2. La chemise 4 peut être dégagée du tube 1. L'une au moins des parois latérales de cette chemise étant démontable, ceci permet d'examiner par tranches successives la colonne de sédiments prélevés. REVENDICATIONS 1. - Dispositif pour prélever des sédiments meubles superficiels, comportant un tube carottier s'ouvrant à sa partie inférieure, ce tube étant adapté à être suspendu à une ligne-support et à s'enfoncer dans les sédiments sous l'action de la gravité, caractérisé en ce qu'il comporte un système d'obturation du fond du tube carottier comprenant au moins un bras articulé (14a) dont la partie inférieure est terminée par un organe de cisaillement du sol (17a), ledit bras (14a) ayant une première position dans laquelle il est écarté de l'axe du tube (1), permettant l'enfoncement de ce dernier dans les sédiments et une seconde position dans laquelle ce bras est rapproché de l'axe du tube (1), ledit bras articulé (14a) et ledit organe de cisaillement (17a) étant agencés de manière que l'organe de cisaillement (17a) obture le tube carottier (1) à son extrémité inférieure dans ladite seconde position dudit bras articulé (14a). 2. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte deux bras articulés (14a, 14b) terminés par des organes de cisaillement (17a, 17b) qui coopèrent pour obturer le fond du tube carottier (1) lorsque ces bras sont rapprochés l'un de l'autre dans ladite seconde position de ces bras. 3. - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits bras articulés (14a, 14b) sont lestés (15a, 15b) de façon à se placer d'eux-mêmes dans une position d'écartement correspondant à ladite première position de ces bras. 4. - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tube carottier (1) est surmonté d'une tête de carottier (2) plus large pouvant recevoir des moyens de lestage (7) et adaptée à prendre appui sur le fond de l' 5. - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que des cales (9) peuvent s'adapter sous la tête du carottier (2) pour permettre de régler la profondeur d'enfoncement du tube (1) dans les sédiments. 6. - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le tube carottier (1) est connecté de façon amovible (3) à la tête du carottier (2). 7. - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une chemise (4) de prélèvement des sédiments est logée dans le tube carottier (1) et suspendue de façon amovible (5) dans celui-ci. 8. - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que des volets articulés (12) sont adaptés à obturer ladite chemise de prélèvement (4) à son extrémité supérieure, en se rabattant sous l'effet de la gravité. 9. - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'une au moins (4b) des parois latérales de ladite chemise (4) de prélèvement des sédiments est démontable. 10. - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (21a, 21b) de commande du rapprochement des bras articulés (14a, 14b), ces moyens de commande étant reliés à un organe de traction (20) fixé à la partie supérieure du tube carottier (1) par un organe de verrouillage (24) à déclenchement commandé. 11. - Dispositif selon la revendication 10 caractérisé en ce que lesdits moyens de commande du rapprochement des bras articulés (14a, 14b) comportent des moyens (21a, 21b) de transmission de forces reliés audit organe de traction (20) et en ce que ledit système de verrouillage à déclenchement commandé comporte une goupille de verrouillage (24) dudit organe de traction (20) à la partie supérieure du tube carottier (1). 12. - Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit organe de traction (20) est fixé à un organe de suspension du dispositif (19) et en ce que ladite goupille (24) relie ledit orgare de t action/ à une pièce (21) solidaire du tube carottier (1), cette goupille (24) étant maintenue par frottement en position de verrouillage, contre l'action de moyens de rappel (28), tant que le dispositif reste supporté par ledit organe de suspension (19). 13. - Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'articulation des bras (14a, 14b) comporte des axes (16) engagés dans des orifices oblongs (16a) permettant un jeu vertical relatif desdits axes et orifices, tel que le tube carottier (1) repose sur lesdits organes de cisaillement (17a, 17b) lorsqu'on relève le dispositif par l'intermédiaire dudit organe de suspension (19) dans ladite seconde position des bras articulés (14a, 14b).