Brevet FR2650859A1 — publié le 19910215

La présente invention est dsstinde à utiliser les effets multiples que peut produire, à très basse température, la con gélation dans les eaux marines, soit pour capturer à l'aide de la préhension que peut produire le gel, les nodules polymétal- liques reposant à de très grandes profondeurs dans les eaux océaniques, soit pour permettre de retirer des épaves de masse peu importante comme des aéronefs accidentés, soit encore pour conge leur, sélectivement, des hydrocarbures répandus accidentellement à la surface de l'océan. Le meme procédé pouvant permettre, grâce à une congélation quasi-immddiate, l'arrêt de ltécoulement accidentel d'hydrocarbure par une déchirure dans la coque d'un pétrolier. L'utilisation d'un ballon gonflé d'air pour parvenir remonter depuis le fond de l'océan un objet qui s'y est abîmé est bien connue. Dans ce dispositif, objet de l'invention, il est également proposé un moyen proche d'un ballon de levage mais cependant différent en raison des effets multiples agissant lors du levage. Parce que ce n'est pas uniquement la force ascentionnelle de gaz introduits dans une montgolfière sous-marine qui agiront seuls pour faire élever la charge capture par la préhension due à la congélation, mais le cas échéant, l'effet également de liquides de densité moins forte que celle de l'eau salée et surtout, l'action découlant du principe d'Archimède qui agira également sur la glace rendue plus ldgère grâce au dispositif de ce premier certificat d'addition à l'invention. L'inclusion dans cette glace, gracie au dispositif de l'invention, d'une multitude de bulles de gaz auxquelles s'ajoutera une multitude de particules de pétrole peu compressible et de faible densité, donnera à cette glace, malgré lténorme pression régnant au fond de I'océan et qui devrait provoquer le contraire, une glace beaucoup plus légère que l'eau environnante et susceptible de élever d'elle-même jusqu'à la surface de l'océ- an entrainant avec elle une charge. Enfin le dispositif objet de la demande de brevet d'invention agit de concert avec le moyen de préhension auquel il est étroitement lié et il contribue aux effets de la congélation en circonscrivant la convection sur l'objectif choisi, Le dessin annexé présente, succinctement, un mode de réalisation du dispositif. Tel qu'il est représenté dans les figures 1 et 2, le dispositif apparat comme une sorte de bombe 1 composée principalement d'un mélange de produits à fort pouvoir réfrigérant mou 1BS sous une forme aérodynamique devant permettre à la bombe d'atteindre une vitesse suffisante lors de sa chute vers le fond de ltocéan pour que la collision qui va en résulter, désagrège et répande les produits réfrigérants sur la zone à conge I(. Les produits réfrigérants dont est constituée la bombe sont de l'acide carbonique solide sous une forme pulvérulente et du pétrole solidifié sous l'effet d'une très basse température et également rendu pulvérulent, ces deux produits étant parfaitement mélangés. Pour renforcer le moulage il est recouvert d'une paroi de glace 2 à partir d'eau salée à laquelle il pourra être ajouté un produit renforçant les qualités mécaniques de la glace. A l'avant de cette bombe 1 cryogène qui est représentée en partie dans la figure 1, est fixée, à l'aide du gel, une tige 3 terminée en pointe à chacune de ses extrémitésO Cette tige 3 traverse la bombe et l'une des pointes par v à proximité d'un réservoir 4 contenant de l'air compri Me Visible dans la figure 2. Dans une cavité annulaire entourant la pointe de la bombe cryogène est deposée, enfermée dans une enveloppe en céramique fragile, une charge 5 composée de carbure de calcium. La figure 2 présente une partie de l'arrière de la bombe 1 cryogène où on peut distinguer la pointe de l'extrémité de la tige 3 placée près du réservoir 4 contenant de l'air comprimé laquelle tige est reliée par un cible à un anneau 6 lui-mdme relié par plusieurs filins à ce qui constitue le harnais 7 du moyen de levage. Moyen de levage qui, dans un premier temps, celui de la chute de la bombe cryogène vers le fond de ltocéan, va servir dtempennage R à celle-ci, puis dans un second temps, après la collision sur le fond de ltocean, va se transformer en montgolfière sous-marine et participer ainsi au levage du dispositif. Le harnais 7 est constitué d'un tuyau souple, résistant, en forme de tore, dans lequel a été fortement comprimé de l'air ce qui aura comme conséquence de lui faire adopter la forme d'une couronne circulaire parfaite une fois qu'il aura été libéré de la cavité ou il aura été préalablement introduit sous contrainte, cette libération intervenant lorsXde la désagrégation de la bombe cryogène sous le choc produit par sa collision avec le fond sous-marin et sous l'effet de la liaison moléculaire explosive produit par le carbure de calcium 5 mis brutalement en contact avec l'eau salée. Ce harnais 7 de forme circulaire est plié en plusieurs anneaux plus petits qui sont enroulés sur un support circulaire faisant partie de la bombe 1 cryogénie. Le harnais 7 qui est déjà relié à l'anneau 6 relié lui mdme à la tige 3 qui va s'enfoncer dans le fond sous-marin, est également relié par de courts filins, à intervalles réguliers, à une toile souple et imperméable de forme conique tronquée fixée à un second tuyau 9, circulaire, de diamètre bien infé- rieur au premier 7 et qui contient également de l'air fortement comprimé. Ce tuyau 9 une fois libéré de la bombe 1 cryogène - - laquelle il aura été également enroulé sous contraint; support 10 va reprendre sa forme circulaire initial aintenant ouvert l'orifice d'une montgolfière sous-marine qui, malgré sa base cylindrique, se continue sous une forme pyramidale renversée permettant un pliage plus aisé, pour servir lors de la chute d'empennage à la bombe 1 cryogène0 Une partie de ce qui sert d'empennage 8 lors de la chute de la bombe 1 cryogène et qui deviendra ensuite la montgolfière sous-marine participant activement au levage de lsensemble du dispositif est insérée dans l'arrière de la bombe cryogène et soudée à celle-ci par un produit se désagrégeant lentement au contact de l'eau salée, empOchant l'eau de l'océan de pénétrer à l'intérieur de empennage 8 tant que durera la chute de la bombe vers le fond de l'océan. Ce produit qui pourra Outre une saumure solidifiée pourra également servir à maintenir les plis de l'empennage 8 de la bombe 1 cryogène lors de sa chute vers le fond de l'océan. Selon une variante très simplifiée du dispositif, fai sant l'objet de cette demande de brevet dwinvention, la bombe 1 cryogène sera constituée des produits réfrigérants déjà mentionnés, c'est-à-dire de l'acide carbonique solide et du pétrole solide présentés tous les deux sous une forme pulvérulente auxquels sera ajouté un troisième produit non réfrigérant, du polystyrène expansé réduit également à l'état pulvérulent. Dans cette bombe cryogène simplifiée aucun des éléments concourant à l'explosion comme le carbure de calcium ou au relevage comme la montgolfière sous-marine ne sera conservé. Dans cette variante la montgolfière sous-marine servant d'abord d'empennage est remplacée par une simple toile circulaire, imperméable, attachée par son centre à l'arrière de la bombe. Le pourtour de cette toile est fortement lesté par des poids constitués par un produit se dissolvant progressivement au contact de liteau salée. Lors de la chute de cett-e bombe dans l'océan, la toile servira d'empennage et au moment de la collision de la bombe avec le fond sous-marin, cette toile, sous l'effet des poids attachés à sa circonférence, se rabattra tout autour du point "e chute de la bombe désagrégée. En recouvrant les produits rafrigérants la toile va limiter fortement les pertes en frigories en entravant la circulation de courants convectifs avec l'eau environnante. Une congélation rapide va s'ensuivre emprisonnant par le gel les nodules polymétalliques, et la glace produits, allégée par l'inclusion de bulles de gaz carbonique, de particules de pétrole et de polystyrène expansé, va s'éléver avec les nodules jusqu'à la surface de l'océan. Lorsque, à l'aide-d'un filet, la bombe 1 cryogène faisant l'objet de cette demande de brevet d'invention, sera immergée lentement au-dessus de son objectif puis lâchée, elle descendra presque verticalement gracie à sa sorte d'empennage 8 qui va ensuite se transformer en moyen de levage. Lestée en conséquence, elle va prendre une vitesse suffisante pour que, lors de la collision avec le fond sous-marin, le choc puisse briser lrenveloppe de glace 2. Le choc va également briser l'enveloppe en céramique protégeant le carbure-de calcium 5 qui, mit brutalement sous une forme pulvérulente, en contact avec l'eau salée, va, sous l'efw fet de la liaison moléculaire accéléré qui va en découler, produire une explosion. Lors du contact avec le fond sous-marin, la tige 3 pointue à ses deux extrémités va se ficher dans le fond mais va entre arrosée dans sa pénétration par une plaque de retenue. Le réservoir 4contenant de l'air comprimé, sous l'effet du choc dd à la collision désagrégeant le corps de la bombe va continuer sa course et se faire perforer par l'autre pointe de la tige 3 ce qui va provoquer la libération de l'air comprimé dans ce réservoir. Lors de la désagrégation de la bombe 1 cryogène, les tuyaux 7 et 9 enroulés à l'intérieur de la bombe vont réagir comme des ressorts comprimés pour reprendre leur forme circulaire initiale. L'empennage 8 enserré dans l'arrière de la bombe 1 va entre également expulsé sous l'effet du choc en même temps que va se déplier la toile avec laquelle il avait été réalisé. La toile en forme de cône tronquéreliée au harnais 7 va recueillir tous les gaz résultant de la désagrégation de la bombe cryogène et les diriger vers l'orifice de la montn iè- re sous-marine remplaçant l'empennage 8. Au moment de l'explosion provoquée par le carbure de c cium 5 produisant une surpression dans un milieu déjà soumis à une très forte pression, une partie de l'acide carbonique solide sous une forme pulvérulente va se sublimer provoquant un intense échange thermique qui va congeler presque instantanément lleau salée soumise à cet échange. Cette congélation, qui va agir presque immédiatement, à partir du point d'impact de la bombe 1 cryogène et sur toute la surface où vont se répandre les produits réfrigérants, va emprisonner les nodules polymétalliques tapissant le fond et les retenir par l'effet du gel. Elle sera fortement favorisée par le fait que le harnais 7, sous l'effet de son propre poids, va se rabattre avec la toileude forme conique tronquée recouvrant presque entièrement le lieu où sont répandus les produits réfrigérants. Cette toile de forme conique tronquée va, en quelque sorte, isoler le lieu où se produira la congélation, empOchant l'apparition de courants convectifs avec l'eau environnante, diminuant donc les pertes en frigories. Elle favorisera donc la conduction qui va amener à la congélation rapide de l'eau salée dans la zone ainsi protégée. Cette toile de forme conique tronquée va également récupérer à la limite de la zone de congélation les bulles de gaz 'carbonique qui vont s'élever et rejoindre, dans la montgolfière sous-marine, l'air qui s'est échappé du réservoir 4 où il était comprimé. Des particules de pétrole vont également s'élever et se répandre à la surface de l'eau salée qui a pénétré en partie dans la montgolfière. Lz conjugaison des diverses forces ascentionnelles agissant tant dans la montgolfière sous-marine que dans la glace produite par la congélation suivant le dispositif, glace liée à la montgolfière par la tige 3 reliée à l'anneau 6 lui-meme relié au harnais 7 dont il occupe le centre, vont faire s'éIe- ver l'ensemble jusqu'à la surface de l'océan selon le principe d'Archimède. En effet, malgré l'énorme pression, la glace'produite par le dispositif aura une densité plus faible que celle de l'eau salée environnante puisque dans sa masse seront incluesune multitude de bulles de gaz carbonique ainsi que des particules d'hydrocarbure de densité plus faible que celle de l'eau salée. Cette glace sera suffisamment légère pour entrainer les nodules polymétalliques emprisonnés par le gel jusqu'à la surface de l'océan. L'utilisation d'un produit réfrigérant constitué par des matières pulvérulentes mélangées parfaitement entre elles répond à plusieurs préoccupations dont voici l'essentiel: L'acide carbonique solide lorsqu'il est en bloc est un mauvais conducteur thermique alors que s'il se présente spus une forme pulvérulente et mis en contact avec un liquide comme liteau ltéchange thermique sera très rapide et permettra la congélation soudaine recherchée. En le moulant seul sous une certaine pression, il s'agglomérerait et ce serait des blocs et non pas de la poudre qui sortiraient de la bombe. Mais en le mélangeant intimement avec un autre produit réfrigérant cela interdit la formation de blocs et le choix d'un hydrocarbure solidifié et pulvérulent a tenu compte d'une part que le pétrole, par exemple, possède une densité moindre que celle de l'eau salée et d'autre part, qu'unie partie de ce pétrole resterait dans la glace produite allégeant d'autant celle-ci malgré la très forte pression. De mOrne qu'en employant de l'acide carbonique solide on obtiendrait lors de sa sublimation de la glace ren-fermant une multitude de bulles de gaz carbonique. On sait que sous l'effet d'une très forte pression la glace produite dans ces conditions possède une densité plus forte que celle de l'eau avec laquelle elle a été fabriquée. Mais si cette glace est réalisée avec des produits qui sont retenus dans sa masse et si ces produits sont peu compressibles et de faible densité, malgré l'énorme pression régnant au fond des océans, il semble possible selon l'idée de l'invention de produire de la glace à une densité plus faible que celle de l'eau environnante. Et donc pouvoir se passer des intermédiaires de levage mécanique qui sont d'ailleurs, à partir d'une certaine profondeur et dans l'état actuel de la technique, presque inopérants. Et éviter ainsi les risques qu'encourent les moyens de levage classiques du fait de la houle, des tempêtes, des marées et des courants sous-marins actifs jusqu'à une profondeur d'environ 150 mètres. L'utilisation du pétrole sous une forme solide, à l'état pulvérulent et à très basse température peut permettre une autre application intéressante selon cette demande de brevet d'invention laquelle est de lutter contre la pollution des eaux par les hydrocarbures. Pour parvenir à obtenir du pétrole sous une forme puivérulente il existe plusieurs moyens dont le plus simple semble outre celui de déverser le pétrole à l'état liquide au-dessus de buses terminées par un gicleur laissant stechapper un jet d'air à faible vitesse. Ceci afin que les gouttelettes de pétrole provenant de cette pulvérisation puissent continuer de descendre vers une enceinte réfrigérée à une très basse température0 Ce qui aura pour effet de congeler les minuscules gouttelettes en les transformant en matière pulvérulente solide. Pour abaisser fortement la température de l'enceinte réfrigérante, celle-ci pourra outre constituée d'un cylindre métallique qui sera traversé en diagonale par des tubes métalliques dont les orifices, à la partie la plus haute, seront ouverts à l'air libre. Dans ces tubes métalliques sera versé de l'acétone préalablement refroidi puis de la neige carbonique. Il s'ensuivra une évaporation de l'acétone abaissant encore plus sa température. Une ventilation accèlera cette évaporation ce qui abais-sera très fortement la température permettant de refroidir les particules d'hydrocarbure solidifié jusqu'à moins 1000cl Lorsqu'une voie d'eau s'ouvre accidentellement sous la ligne de flottaison d'un navire, l'eau salée pénètre aussitôt dans la cale du navire ayant subi cette avarie. Mais dans le cas d'un pétrolier, c'est généralement le contraire qui s'opère, c'est le pétrole qui se répand dans l'océans et du fait de sa moindre densité, remonte à sa surface causant de gros dégats écologiques. Or le pétrole est très sensible à la température qui agit sur sa viscosité laquelle détermine la vitesse de son écoulement par une déchirure de la cale du pétrolier. Il semble qu'en utilisant la bombe cryogénique du dispositif, objet de ce dépit de demande de brevet,en retirant la charge explosive constitué par le carbure de calcium, on puisse lutter avec efficacité contre la pollution des hydrocarbures. Le procédé peut augmenter la viscosité du pétrole qui s'échappe accidentellement de la cale d'un pétrolier et réduire par ce moyen cet écoulement dans l'attente d'autres mesures. Il peut permettre, par un dispositif réduisant les pertes de frigories par les courants convectifs, parvenir à provoquer la congélation du pétrole près de la déchirure dans la coque, ceci afin d'obstruer cette voie. Le produit réfrigérant proposé dans l'invention peut outre utilisé également contre le pétrole répandu sur les eaux fluviales et marines permettant grâce à la congélation de l'enlever entièrement de manière aisée ainsi que pour tous les produits toxiques surnageant au-dessus des eaux. L'intérêt de ce procédé réside en outre au-fait qu'il ne dénature pas le pétrole traité dans la cale du pétrolier., Non seulement il permet d'éviter les dispensieux dégâts écologiques mais il offre aussi la possibilité de sauver la cargaison de pétrole du moins dans certains cas. Le dispositif de la présente invention peut permettre de retirer des épaves du fond des océans et des mers. Il permet une exploitation économiques des nodules polymétalliques du fond des océans y compris dans des zones moins riches en nodules. REVENDICATIONS 1. Dispositif de préhension, de levage, de renflouage, de colmatage par la congélation, caractérisé par l'emploi d'un produit réfrigérant utilisé sous la forme d'une bombe (1) cryogène liée à une montgolfière (8) sous-marine. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le réfrigérant est composé d'acide carbonique solide, d'hydrocarbure solide et de polystyrène expansé le tout sous forme pulvérulente et à très basse température. 3. Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé par l'emploi d'une charge de dispersion du mélange réfrigérant constituée par du carbure de calcium mis en présence de l'eau salée. 4. Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé par l'inclusion de bulles de gaz carbonique et la présence d'hydrocarbure dans la glace formée par la congélation. 5. Dispositif selon les revendications 1, 2 et 4, caractérisé par l'emploi de polystyrène expansé rédu-it à l'état pulvérulent dans la glace formée par la congélation. 6. Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé par l'emploi d'hydrocarbure solide pulvérulent à température cryogénique pour provoquer la solidification d'un hydrocarbure liquide. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la montgolfière sous-marine sert d'empennage (8) à la bombe (1) cryogène. 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le gonflement de la montgolfière sous-marine au fond de l'océan par de l'air comprimé s'échappant d'un réservoir (4) lors de la collision avec le fond de l'océan. 9. Dispositif selon les revendications I et 2, caractérisé par le fait que la montgolfiére sous-marine recueille des gaz et des liquides de faible densité participant à sa force ascentionnelle.