Brevet FR2723974A1 — publié le 19960301

DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention conceme un système transportable et autopropulsé destiné à la lutte contre les pollutions maritimes d'hydrocarbure. ART ANTERIEUR I1 est bien connu que le risque de pollution maritime notamment par les hydrocarbures est constamment présent, non seulement du fait des accidents pétroliers mais aussi des conflits militaires pouvant survenir à tout instant. L'exploitation pétrolière sous-marine n'est pas non plus exempte de tels risques. La lutte contre les pollutions maritimes d'origine pétrolière se pratique aujourd'hui essentiellement par la dispersion par voie aérienne, sur les nappes d'hydrocarbure flottant à la surface des océans, de produits chimiques destinés à absorber les résidus d'huile lourde non évaporés. Toutefois, cette solution, si elle s'avère efficace, présente l'inconvénient de provoquer parfois une pollution chimique qui peut s'avérer plus nocive pour le milieu marin que la pollution initiale composée avant tout d'éléments naturels. Aussi, il s'est développé différentes méthodes assurant un traitement local de la nappe d'hydrocarbure grâce à l'emploi d'engins marins, plate-forme ou véhicule équivalent, qui sont mis en contact direct avec la nappe et se déplacent sur toute l'étendue de celle-ci. Par exemple, le brevet GB 1 258 894 montre un incinérateur flottant comportant une chambre de combustion destinée à brûler directement, au contact de l'air, les huiles recueillies par le dispositif. L'entrée de ces huiles est assurée par des moyens d'aspiration commandés par les gaz de combustion. Ce dispositif est de préférence porté par un hélicoptère. De même, dans la demande de brevet GB 2 033 786, il est montré une plate-forme flottante comportant une turbine centrale injectant de l'air sous celle-ci, à la manière d'un aéroglisseur.La séparation de l'huile et de l'eau est réalisée par des centrifugeuses placées de part et d'autre de cette turbine centrale et au centre desquelles sont disposées des lignes de soutirage de cette huile. L'huile ainsi recueillie est stockée dans des réservoirs qui peuvent être ramenés à terre pour une exploitation ultérieure de leur contenu. Ces dispositifs présentent encore toutefois de nombreuses imperfections. Notamment, dans le premier, I'alimentation de la chambre de combustion directement avec l'air atmosphérique et le combustible flottant au dessus de l'eau ne permet pas d'assurer une combustion complète, ce qui réduit considérablement les possibilités du dispositif. En outre, la nécessité pour un fonctionnement correct de maintenir constamment le dispositif en contact avec la nappe à traiter n'est pas sans danger pour le pilote de l'aéronef qui est chargé de garantir ce contact. Le second dispositif, de par son dimensionnement (le personnage de la figure 1 du document GB-A-2 033 786 en donne un aperçu), interdit toute intervention sur un site sinistré si celui-ci n'est pas situé à proximité du lieu d'attache de ce dispositif. Ces quelques inconvénients expliquent en grande partie les raisons pour lesquelles ces dispositifs n'ont pas été utilisés lors des différentes catastrophes maritimes survenues jusqu'à présent, malgré le besoin à chaque fois exprimé d'un dispositif à même de combattre efficacement de telles pollutions. OBJET ET DESCRIPTION SUCCINCTE DE L'INVENTION La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients en proposant un dispositif de lutte contre les pollutions maritimes d'hydrocarbure qui puisse agir efficacement et rapidement en tout lieu de survenance d'un sinistre. Un autre but de l'invention est de réaliser un dispositif qui ne demande pas une consommation d'énergie considérable et ne soit pas lui même polluant. Ces buts sont atteints par un dispositif de lutte contre les pollutions maritimes d'hydrocarbure pouvant être monté sur une structure flottante et comportant une chambre de combustion alimentée à partir de l'air atmosphérique et d'un liquide combustible présent à la surface d'un liquide non-combustible, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens d'aspiration de l'air atmosphérique destinés à élever sa pression avant son introduction dans la chambre de combustion à l'intérieur de laquelle il est chauffé, des premiers moyens de pompage destinés à transférer le mélange liquide combustible / liquide noncombustible prélevé par des moyens de collectage vers des moyens de séparation dans lesquels le liquide combustible est extrait du mélange ainsi prélevé pour alimenter la chambre de combustion, et des moyens d'éjection à grande vitesse des gaz chauds présents en sortie de la chambre de combustion, ces gaz assurant d'une part la propulsion du dispositif et d'autre part l'alimentation d'échangeurs destinés au réchauffage du liquide combustible prélevé. Par cette structure particulière, le combustible est brûlé entièrement dans la chambre de combustion et les gaz à haute pression et haute température s'en échappant participent à la propulsion de la structure flottante et assurent le réchauffage du combustible prélevé nécessaire à l'obtention d'une bonne combustion. De préférence, les premiers moyens de pompage comportent une première turbopompe dont une première turbine peut alors être entraînée très simplement par une partie des gaz chauds sortant de la chambre de combustion. Dans une réalisation préférentielle, les moyens d'aspiration de l'air atmosphérique comportent un turbocompresseur dont une turbine est entraînée directement par les gaz chauds sortant de la chambre de combustion. Bien évidemment, pour démarrer le dispositif, celui-ci devra comporter des moyens d'initiation de la combustion pouvant comprendre des sources auxiliaires de comburant et de combustible. Avantageusement, des seconds moyens de pompage sont destinés à assurer un refroidissement de la chambre de combustion. Ce refroidissement est effectué de préférence par injection d'eau. Selon un premier mode de réalisation, les moyens de séparation comportent un réservoir muni de moyens d'injection périphérique du mélange liquide combustible / liquide non-combustible prélevé par les moyens de collectage pour en séparer les constituants. Selon un second mode de réalisation, il peut comporter des moyens de mise en rotation de ce mélange. Les moyens de collectage sont réalisés sous la forme d'une pelle retournée à flottabilité légèrement positive et articulée à une extrémité de telle sorte qu'elle puisse suivre le profil de la surface de l'eau. Cette pelle est montée sur une structure porteuse qui permet son relevage par pivotement autour d'un axe d'articulation horizontal. La pelle de collectage comporte une section décroissante d'une première extrémité à une seconde extrémité qui est prolongée par une canalisation reliée aux moyens de pompage du mélange liquide combustible I liquide non-combustible. Elle comporte également une double paroi constituée par des surfaces supérieure et intermédiaire de la pelle et dans laquelle circulent les gaz chauds amenés par un conduit depuis les moyens d'éjection de ces gaz. La paroi intermédiaire constitue une paroi de séparation entre le mélange eau-hydrocarbure et les gaz chauds dont l'évacuation est effectuée par des orifices disposés dans le plan de la première extrémité de la pelle. Dans un mode de réalisation préférentiel du dispositif selon l'invention, la structure flottante est munie de deux pelles de collectage disposées de part et d'autre de son axe de symétrie longitudinal. Ces deux pelles sont reliées à une turbopompe double alimentant deux réservoirs séparateurs. Le dispositif antipollution selon l'invention comporte en outre des organes de contrôle destinés à assurer un contrôle du fonctionnement de la chambre de combustion et un ensemble de calcul pour la commande de ces différents organes de contrôle. Avantageusement, une commande à distance de l'ensemble de calcul est effectuée à partir de moyens de réception radio, ce qui évite l'emploi d'un équipage. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux de la description suivante, faite à titre indicatif et non limitatif, en regard des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 montre un schéma synoptique d'ensemble du dispositif de lutte contre les pollutions maritimes selon l'invention, - les figures 2, 3 et 4 sont un exemple d'installation du dispositif de la figure sur une embarcation transportable de type connu, et - la figure 5 représente le dispositif collecteur des résidus polluants. DESCRIPIION D'UN MODE PREFERENTWL DE REALISATION Le dispositif de lutte contre les pollutions maritimes d'hydrocarbure selon la présente invention est illustré en figure 1. Un moyen collecteur de résidus polluants 10 recueille, grâce à sa vitesse d'avancement Va, un mélange de liquide non-combustible (de l'eau) et de liquide combustible (un hydrocarbure comme une huile brute) destiné à l'alimentation de premiers moyens de pompage pouvant avantageusement comprendre une première turbopompe 12 composée d'une première pompe 120 et d'une première turbine 122. Ce moyen collecteur est équipé sur sa surface supérieure d'un premier échangeur 100 destiné à réchauffer la couche d'hydrocarbure prélevée et ainsi en favoriser l'écoulement vers l'entrée de la première pompe 120.En sortie de pompe, le mélange eau-hydrocarbure est transféré vers des moyens de séparation comportant un réservoir sous pression 14 muni classiquement d'un dispositif de séparation 140 des deux phases existantes (eau et hydrocarbure). Ce dispositif de séparation qui peut être statique, par la réalisation d'une injection périphérique du mélange, ou dynamique, par le recours à un ensemble de mise en rotation du mélange, permet avantageusement de concentrer l'eau dans la partie basse du réservoir et l'hydrocarbure dans sa partie haute. Après avoir traversé un second échangeur 16 (pour assurer une température d'injection suffisante), l'hydrocarbure (le carburant) réchauffé (et contenant alors pas ou très peu d'eau) provenant du réservoir séparateur 14 est injecté dans une chambre de combustion 18. L'eau recueillie dans la partie basse du réservoir est éjectée, après une éventuelle régulation par une vanne de contrôle 20, vers l'extérieur du dispositif au travers d'une bouche de sortie 22. La chambre de combustion 18 est par ailleurs alimentée en comburant, de préférence l'air atmosphérique, par des moyens d'aspiration comportant avantageusement un turbocompresseur 24 comprenant un compresseur, avantageusement multi-étages 240, 242 et une turbine 244. Une vanne de régulation 26 placée en sortie de ce turbocompresseur permet d'ajuster la puissance fournie par le dispositif et de régler le débit du comburant en fonction du niveau de combustible prélevé et disponible en sortie du réservoir séparateur, de telle sorte que la combustion soit complète. La température de combustion régnant dans la chambre 15 étant élevée, il est en principe nécessaire de procéder à son refroidissement.A cet effet, une injection d'eau peut avantageusement être réalisée au moyen de seconds moyens de pompage comprenant une seconde turbopompe 28 comportant une seconde pompe 280 et une seconde turbine 282, cette pompe étant alimentée en eau à partir d'une prise d'eau 30 située en amont de la bouche de sortie 22. Une vanne de contrôle 32 placée en sortie de la pompe permet un réglage de son débit. Les gaz de combustion en sortie de la chambre de combustion 18 alimentent la turbine du turbocompresseur 24 et, par l'intermédiaire d'un conduit de gaz chauds 34, les turbines des première et seconde turbopompes 12, 28, la tubine du turbocompresseur recevant l'essentiel du flux de sortie de la chambre 18. Des moyens d'éjection à grande vitesse 21 placés en sortie de la turbine 244 du turbocompresseur assurent la mise en vitesse des gaz éjectés et permettent une propulsion autonome du dispositif à la vitesse d'avancement Va, une partie des gaz chauds étant dirigée à la fois vers l'échangeur 100 du moyen collecteur et vers l'échangeur 16 placé en sortie du réservoir séparateur 14, pour assurer un réchauffage de l'hydrocarbure suffisant pour l'obtention d'un bon rendement de combustion. Le dispositif est classiquement régulé et contrôlé à partir de différentes sondes de niveaux 142, ou tout autre système équivalent, disposées dans le réservoir séparateur 14 et dont les informations sont converties pour être interprétées par un ensemble de calcul 36 qui pourra alors délivrer les paramètres nécessaires à la commande des différentes vannes de contrôle composant le dispositif. Par exemple, une de ces sondes pourra détecter la présence d'air dans la partie haute du réservoir et constituer l'élément déclenchant pour l'action d'une vanne de purge 38 destinée à l'évacuation de cet air en excès. La réalisation préférentielle décrite précédemment, avec le recours à un turbocompresseur nécessite bien évidemment l'emploi de moyens d'initialisation de la combustion pour le démarrage du dispositif. Ceux-ci peuvent être réalisés très simplement à partir d'une source auxiliaire de carburant, présente dans un réservoir 40, associée à une source de comburant auxiliaire stockée sous pression dans un autre réservoir 42. Des vannes de contrôle 44, 46 placées en sortie de ces réservoirs associées à un régulateur de pression 48 permettent un contrôle de l'injection dans la chambre de combustion 18. Cette solution n'est toutefois pas obligatoire, puisque ces moyens d'initialisation peuvent être omis avec l'utilisation de moyens d'aspiration formés par exemple d'un compresseur actionné par un moteur à piston. Le dispositif ainsi réalisé est intégré dans une enbarcation transportable 50 du type de celui qui sera décrit en regard de la figure 2. Le fonctionnement de ce dispositif se déduit simplement de sa structure. L'ouverture des vannes de contrôle 44 et 46 permet l'introduction dans la chambre de combustion 18 des carburant et comburant stockés respectivement dans les réservoirs auxiliaires 40 et 42, la pression d'injection étant contrôlée par le régulateur 48. La combustion initiée, les gaz de combustion entraînent la turbine du turbocompresseur 24 et les turbines des turbopompes 12, 28 au travers du conduit 34, lesquelles turbines entraînent par leur rotation le compresseur multiétages 240, 242 et respectivement les pompes 120, 280. La pompe 120 aspire l'eau à partir de la prise d'eau 30 et la refoule vers la chambre de combustion pour assurer son refroidissement, le contrôle de celui-ci étant réglé par la vanne 32.La pompe 120 de la première turbopompe recueille le mélange eau-hydrocarbure prélevé par les moyens de collectage 10 et le dirige vers le réservoir séparateur 14 à l'intérieur duquel eau et hydrocarbure sont séparés, l'eau étant évacuée par l'orifice 22 et l'hydrocarbure, après réchauffage dans l'échangeur 16, étant injecté dans la chambre de combustion. Parallèlement, le compresseur du turbocompresseur aspire l'air extérieur, le comprime et le refoule également dans la chambre de combustion où il entre en réaction avec l'hydrocarbure réchauffé et prolonge ainsi la réaction initiale. Le contrôle du débit d'air est assuré par la vanne 26. Bien entendu, l'alimentation initiale par les réservoirs auxiliaires est alors suspendue. La réaction va se poursuivre tant que le dispositif pourra être alimenté en hydrocarbure, le calculateur adaptant automatiquement le débit d'air dans la chambre au niveau d'hydrocarbure disponible en sortie du réservoir séparateur 14. La combustion est facilitée par le chauffage de l'hydrocarbure au moyen des échangeurs 16 et 100 qui sont alimentés par une partie des gaz chauds disponibles en sortie du turbocompresseur 24, la propulsion du dispositif étant réalisée par la partie principale de ces gaz éjectés par le canal d'éjection 21. Un exemple de réalisation du dispositif de la figure 1 est illustré aux figures 2 à 4 qui représentent respectivement des vues de coté, dessus et face de ce dispositif installé dans une embarcation quelconque 50, par exemple un canot pneumatique transportable. Cette embarcation comporte classiquement une structure flottante, par exemple gonflable 52, sur laquelle sont montés le turbocompresseur 24, la chambre de combustion 18 et le canal d'éjection 21 (l'ensemble formant un turboréacteur).Les moyens de collectage 10 sont réalisés sous la forme de deux pelles 10a, 10b, placées en avant de l'embarcation de part et d'autre de son axe de symétrie longitudinal, et dont une structure porteuse 54, 56, 58 permet d'assurer par pivotement le long d'un axe d'articulation horizontal 60 (par exemple par des câbles) leur relevage lors de l'accès maritime vers les zones polluées mais également lors des transports aériens vers ces zones. En position relevée, comme le montre la figure 4, l'encombrement de l'embarcation intégrant le dispositif selon l'invention est alors particulièrement réduit et il devient ainsi possible de garantir une intervention en tout lieu et en un minimum de temps puisque cette embarcation peut être transportable sans difficultés particulières et notamment être placée en entier dans un conteneur standard et être déplacée, par exemple, par avion cargo.Les deux pelles de collectage alimentent deux réservoirs séparateurs 14a, 14b par l'intermédiaire d'une turbopompe double 62. Un poste de commande et d'équipage 64 regroupe les différents autres éléments du dispositif selon l'invention comme les moyens de démarrage 40-48, la turbopompe de refroidissement 28 et les divers organes de contrôle et peut recevoir les personnels d'équipage. Toutefois, une commande à distance par exemple par des moyens de réception radio 66 peut également être envisagée, évitant ainsi l'emploi de ces personnels, le poste d'équipage ne recevant plus que les équipements techniques. La figure 5 représente un exemple de réalisation avantageuse des moyens collecteurs 10. Ces moyens se présentent sous la forme d'une pelle retournée, à flottabilité légèrement positive et articulée de telle sorte qu'elle puisse suivre au mieux le profil de la surface de l'eau. La section de cette pelle est décroissante d'une extrémité libre 102 au niveau de laquelle est introduit le mélange eauhydrocarbure à une extrémité d'entrée 104 qui débouche dans une canalisation 106 transportant ledit mélange vers la turbopompe d'aspiration 12, 62. Parallèlement, un conduit 108 amène les gaz chauds recueillis dans le canal d'éjection 21 au niveau de la surface supérieure du mélange dans une double paroi de cette pelle constituée par une surface supérieure 110 de la pelle et une surface intermédiaire 112, l'évacuation de ces gaz étant réalisée par des orifices disposés de préférence dans le plan de l'extrémité libre de la pelle 102. Des calculs et bilans énergétiques menés sur la base de la structure définie ci-dessus montrent que des débits d'hydrocarbure de 20 à 40 l/s (pour des débits globaux de mélange de 50 à 125 lIs) peuvent être collectés avec deux pelles respectivement de 4 à 6 m de large dont la vitesse d'avancement est comprise entre 2 et 5 m/s (4 à 10 noeuds). Ainsi, le dispositif selon l'invention serait en mesure de permettre l'élimination de 65 à 130 tonnes/ heure de brut. REVENDICATIONS 1. Dispositif de lutte contre les pollutions maritimes d'hydrocarbure pouvant être monté sur une structure flottante (52) et comportant une chambre de combustion (18) alimentée à partir de l'air atmosphérique et d'un liquide combustible présent à la surface d'un liquide non-combustible, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens d'aspiration de l'air atmosphérique (24) destinés à élever sa pression avant son introduction dans la chambre de combustion à l'intérieur de laquelle il est chauffé, des premiers moyens de pompage (12) destinés à transférer le mélange liquide combustiblelliquide non-combustible prélevé par des moyens de collectage (10) vers des moyens de séparation (14) dans lesquels le liquide combustible est extrait du mélange ainsi prélevé pour alimenter la chambre de combustion, et des moyens d'éjection à grande vitesse (21) des gaz chauds présents en sortie de la chambre de combustion, ces gaz assurant d'une part la propulsion du dispositif et d'autre part l'alimentation d'échangeurs (100, 16) destinés au réchauffage du liquide combustible prélevé. 2. Dispositif antipollution selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premiers moyens de pompage comportent une première turbopompe (12) dont une première turbine (122) est entraînée par une partie des gaz chauds sortant de la chambre de combustion. 3. Dispositif antipollution selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'aspiration de l'air atmosphérique comportent un turbocompresseur (24) dont une turbine (244) est entraînée directement par les gaz chauds sortant de la chambre de combustion. 4. Dispositif antipollution selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens d'initiation de la combustion comprenant des sources auxiliaires de comburant (42) et de combustible (40). 5. Dispositif antipollution selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des seconds moyens de pompage (28) destinés à assurer un refroidissement de la chambre de combustion. 6. Dispositif antipollution selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit refroidissement de la chambre de combustion est effectué par injection d'eau. 7. Dispositif antipollution selon la revendication 5 ou la revendication 6, caractérisé en ce que les seconds moyens de pompage comportent une turbopompe (28) dont une seconde turbine (282) est entraînée par une partie des gaz chauds sortant de la chambre de combustion. 8. Dispositif antipollution selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de séparation comportent un réservoir (14) muni de moyens d'injection périphérique du mélange liquide combustiblel liquide non-combustible prélevé par les moyens de collectage(10) pour en séparer les constituants. 9. Dispositif antipollution selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de séparation comportent un réservoir (14) muni de moyens (140) de mise en rotation du mélange liquide combustiblel liquide non-combustible prélevé par les moyens de collectage(10) pour en séparer les constituants. 10. Dispositif antipollution selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de collectage (10) sont réalisés sous la forme d'une pelle retournée à flottabilité légèrement positive et articulée à une extrémité de telle sorte qu'elle puisse suivre le profil de la surface de l'eau 11. Dispositif antipollution selon la revendication 10, caractérisé en ce que la pelle de collectage (10) est montée sur une structure porteuse (54, 56, 58) qui permet leur relevage par pivotement autour d'un axe d'articulation horizontal (60). 12. Dispositif antipollution selon la revendication 10 ou la revendication 11, caractérisé en ce que la pelle de collectage (10) comporte une section décroissante d'une première extrémité (102) à une seconde extrémité (104) qui est prolongée par une canalisation (106) reliée aux premiers moyens de pompage (12, 62) du mélange liquide combustible/ liquide non-combustible. 13. Dispositif antipollution selon la revendication 10 ou la revendication 11, caractérisé en ce que la pelle de collectage (10) comporte une double paroi constituée par des surfaces supérieure (110) et intermédiaire (112) de la pelle et dans laquelle circulent les gaz chauds amenés par un conduit (108) depuis les moyens d'éjection (21) de ces gaz. 14. Dispositif antipollution selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'évacuation de ces gaz est effectuée par des orifices (114) disposés dans le plan de la première extrémité (102). 15. Dispositif antipollution selon l'une quelconque des revendications 10 à 14, caractérisé en ce qu'il comporte deux pelles de collectage (10a, 10b) disposées de part et d'autre d'un axe de symétrie longitudinal de la structure flottante. 16. Dispositif antipollution selon la revendication 15, caractérisé en ce que ces deux pelles sont reliées à une turbopompe double (62) alimentant deux réservoirs séparateurs (14a, 14b). 17. Dispositif antipollution selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des organes de contrôle (26, 32, 38, 44, 46, 48) destinés à assurer un contrôle du fonctionnement de la chambre de combustion(1 8). 18. Dispositif antipollution selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un ensemble de calcul (36) pour la commande de ces différents organes de contrôle. 19. Dispositif antipollution selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'une commande à distance de l'ensemble de calcul est effectuée à partir de moyens de réception radio (66). 20. Embarcation caractérisée en ce qu'elle comprend une structure flottante (52) et un dispositif antipollution selon l'une quelconque des revendications 1 à 19 monté sur ladite structure flottante. 21. Embarcation selon la revendication 20, caractérisée en ce qu'elle présente un encombrement réduit permettant son transport dans un conteneur standard.