Brevet FR2784734A1 — publié le 20000421

L'invention concerne un ensemble pour la construction d'un réseau de transport subaquatique de fluide, d'énergie, ou de signaux. Par"fluide", on entend tout corps ou substance à l'état liquide ou gazeux, sous pression, susceptible d'tre transporté dans tout conduit approprié, séparant de manière étanche ledit fluide par à l'extérieur, par exemple un tuyau ou une canalisation. Par"énergie", on entend principalement mais non exclusivement une énergie électrique, par exemple un courant électrique basse ou haute tension, faible ou fort, circulant selon tout moyen approprié, isolé par rapport à l'extérieur, par exemple un câble électrique mono-fil ou multi-fils. Par"signaux", on entend tous signaux numériques ou analogiques supportés par une grandeur physique, par exemple optique, circulant de manière isolée par rapport à t'extérieur, par exemple dans un câble à fibres optiques. Différentes circonstances requièrent de franchir tout obstacle aquatique, tels que rivière, canal, lac, bras de mer ou océan, voire mme une canalisation à ciel ouvert ou réseau d'égouts, pour acheminer un fluide, une énergie, ou des signaux, d'un point à un autre. Pour ce faire, différentes techniques sont mises en oeuvre pour mettre en place ou implanter de manière submergée un ou des conduits composites d'installation, dans lesquels sont poussés, soufflés, ou tirés les câbles ou tuyaux proprement dits, par exemple câbles électriques ou tuyaux. S'agissant d'obstacles de faible largeur, le conduit d'installation est mis en place par fonçage, c'est-à-dire en réalisant un forage dirigé, passant sous l'obstacle, le conduit d'installation étant accroché à la tte de forage, en contournant l'obstacle. S'agissant d'obstacles relativement longs, on préfère actuellement la technique d'ensouillage. Cette solution consiste à enfouir le conduit d'installation dans le sous-sol de l'obstacle aquatique à I'aide d'une ensouilleuse, qui est une sorte de charrue tractée de la surface par tous moyens appropriés. S'agissant de réseaux de transport terrestre, le ou les conduits d'installation sont traditionnellement mis en place avec des travaux de génie civil, consistant pour l'essentiel à creuser une tranchée, à y installer le conduit, puis à reboucher la tranchée. Mme si le génie civil peut tre plus ou moins mécanisé, cette mise en place est aujourd'hui particulièrement coûteuse. Au départ de la présente invention, la Demanderesse a eu l'idée d'utiliser les réseaux aquatiques existant sur terre, naturels ou artificiels, pour y disposer un ou des conduits d'installation, au lieu de procéder par génie civil traditionnel. A partir de cette idée, conformément à l'invention, il fallait disposer d'un ensemble pour constituer un réseau de transport subaquatique, résolvant cinq problèmes différents, à savoir : -disposer de conduits d'installation susceptibles de descendre par gravité au fond de l'eau, -avoir des moyens de connexion ou raccordement étanche entre éléments de conduit d'installation, résistants en particulier à l'eau douce ou à l'eau salée, -pouvoir fixer, le cas échéant, sur le fond submergé, le ou les conduits d'installation, -pouvoir tracter le conduit d'installation, au moment de sa pose, en déroulant le touret, soit à partir de la rive, soit d'un bateau. Tel est l'objet de la présente invention. Conformément à cette dernière, un ensemble pour la construction d'un réseau de transport subaquatique comprend, de manière séparée ou en combinaison : -un conduit d'installation comportant une gaine intérieure, et un lest périphérique solidaire à t'extérieur et avec ladite gaine, s'étendant autour et selon la longueur de cette dernière, dont le poids par unité de longueur dudit conduit est déterminé pour contrecarrer au moins en partie la poussée générée par le déplacement du volume liquide dudit conduit, -un dispositif de connexion comportant un connecteur pour assembler de manière étanche deux éléments de conduit composite d'installation, ledit connecteur comprenant un manchon comportant deux embouts opposés pour l'emmanchement étanche des deux extrémités des deux gaines intérieures et deux conduits respectivement, chaque embout comportant si nécessaire un joint d'étanchéité, -éventuellement un dispositif d'immobilisation sur le fond subaquatique, ce dispositif comprenant un socle pesant dont la face inférieure est concave, et des moyens de fixation du conduit d'installation, -et un dispositif de traction comportant un noyau agencé pour tre emmanché de manière étanche dans la gaine intérieure, à l'extrémité d'un conduit d'installation à tirer. La présente invention est maintenant décrite par référence au dessin annexé, dans lequel : -la figure 1 représente de manière schématique un réseau subaquatique étanche pour le transport de fluide, d'énergie, ou de signaux, obtenu par I'assemblage des éléments ou composants de l'ensemble selon l'invention précédemment définie, -la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un mode d'exécution du conduit composite, -les figures 3 à 5 représentent, en coupe transversale, quatre modes d'exécution différents d'un conduit composite d'installation conforme à l'invention, -la figure 6 représente, en coupe axiale ou longitudinale, un dispositif de connexion conforme à l'invention mis en place sur deux extrémités adjacentes de deux éléments de conduit d'installation, ce dernier étant également conforme à l'invention, -les figures 7 et 8 représentent, respectivement, une coupe longitudinale et axiale et une coupe transversale par son milieu d'un connecteur appartenant au dispositif de connexion représenté à la figure 6, -les figures 9 et 10 représentent, respectivement en coupe axiale verticale et en vue de dessus, un dispositif d'immobilisation sur le fond subaquatique, d'un élément de conduit conforme à la présente invention, -la figure 11 représente un dispositif de traction selon l'invention, mis en place dans l'extrémité libre d'un conduit d'installation selon l'invention, -les figures 12 et 13 représentent respectivement en coupe axiale et de face, la bague antifluage du dispositif de figure 11, -la figure 14 est une vue partielle en coupe et à échelle agrandie du détail A de figure 12, -la figure 15 est une vue en coupe transversale d'une autre forme d'exécution du conduit composite. Conformément à la figure 1, on a représenté une structure terrestre 50 comportant une partie immergée par une étendue aqueuse, dont le fond 17 est submergé par cette dernière. C'est sur ce fond 17 de manière submergée qu'est mis en place le réseau de transport subaquatique conforme à l'invention, obtenu par assemblage des éléments ou composants précédemment définis. Conformément aux figures 2 à 4, ce réseau est obtenu principalement avec des éléments de conduit 1 composite d'installation. Chaque conduit 1 composite d'installation comprend : -une gaine intérieure 2 obtenue par exemple par extrusion d'une matière plastique appropriée, -et un lest périphérique 3, solidaire à l'extérieur de et avec la gaine 2, s'étendant autour et selon la longueur de cette dernière, dont le poids par unité de longueur dudit conduit est déterminé pour contrecarrer au moins en partie la poussée générée par le déplacement du volume liquide dudit conduit. Conformément au mode d'exécution représenté à la figure 2, le lest périphérique 3 est réalisé par enroulement hélicoldal autour de la gaine intérieure 2 de deux feuillards métalliques 4 et 5, relativement lourds. Chaque feuillard 4 et 5 est enroulé en formant un déjoint 4a ou 5a c'est-à-dire en formant des spires 4b, 5b espacées et dont les bords juxtaposés délimitent des espaces. Cet enroulement est réalisé avec recouvrement des déjoints intérieurs 4a par les spires extérieures 5b du feuillard externe 5. Les déjoints 4a et 5a sont remplis par un matériau d'étanchéité 30, tel que gel de pétrole, poudre ou matériau équivalent de remplissage s'opposant au passage de t'eau ou autre fluide, tant longitudinalement que transversalement. Conformément au mode d'exécution représenté à la figure 3, le lest périphérique 3 est une armure métallique, formée par un ruban métallique 6, relativement lourd, enveloppant entièrement la gaine 2 et dont les bords longitudinaux sont soit jointifs, et par exemple soudés, soit à recouvrement et jointoyés par une couche 6a de matière synthétique, faisant partie du ruban ou faisant l'objet d'un apport spécifique. Le ruban 6 est ondulé en 6b pour donner au tube armé, ainsi constitué, la souplesse nécessaire à sa mise en place. Bien entendu, le métal du lest périphérique peut ou non résister à la corrosion, et tre par exemple un acier inoxydable. Conformément aux modes d'exécution des figures 4 et 5, le lest périphérique 3 est une garniture tubulaire entourant la gaine intérieure 2. Cette garniture comprend une matrice en matière plastique 7, dans laquelle sont distribués et noyés des grains métalliques 8, eux-mmes revtus d'une matière plastique 9, différente de celle de la matrice et ayant un point de fusion supérieur à celui de la matière plastique de la matrice. Cette caractéristique permet en particulier de coextruder, avec les grains métalliques 8, et la gaine intérieure 2, et la garniture tubulaire. Conformément aux modes d'exécution des figures 2,3, et 4, le lest périphérique 3 est recouvert par une gaine extérieure 10 obtenue également par extrusion d'une matière plastique, par exemple solidaire et liée au lest. Dans les formes d'exécution des figures 4 et 5, t'étanchéité transversale dans chaque conduite 1 est assurée par un ruban métallique 31, par exemple en aluminium qui, de faible épaisseur et poids, est indépendant des moyens constituant le lest 3. Ce ruban est enduit sur une face d'une matière plastique dont le point de fusion est au plus égal à celui de la matière plastique composant les couches ultérieures du conduit et par exemple de la gaine extérieure 10 à la figure 4 et de la garniture 7 à la figure 5. II est disposé longitudinalement sur ladite garniture 7 ou sur la gaine intérieure 2, et de manière que ses bords longitudinaux recouvrants soient jointoyés par fusion de la matière plastique d'enduction lors de 1'extrusion de la couche externe, à savoir, gaine 10 et garniture 7, respectivement pour les figures 4 et 5. A la figure 15, représentant une variante de réalisation du lest périphérique 3, celui-ci est composé d'éléments métalliques, tels que fils ou lames 32, de section transversale circulaire, méptate, trapézoïdale ou losangique, enroulés héticoïdatement autour de la gaine 2, ou autour d'une gaine intermédiaire 2a, permettant de fixer et maintenir en contact d'étanchéité les bords longitudinaux d'un ruban métallique 31, ayant la mme structure et la mme fonction que celui 31 de la forme d'exécution donnée en référence aux figures 4 et 5. Les intervalles entre lames ou fils 31 sont garnis par un matériau d'étanchéité 30. L'ensemble est protégé par une gaine extérieure 10 en matière synthétique. Par conséquent, selon l'invention le conduit d'installation 1 est composite, et permet d'y disposer, par tirage, soufflage, ou poussage, tout tube ou câble, représenté par la référence numérique 29 aux figures 2 à 5 et 15. Conformément aux figures 6 et 7, le dispositif de connexion 11 comprend un connecteur 12 pour assembler de manière étanche deux éléments 1a et 1b de conduit 1. Selon l'environnement, salin ou non, ce connecteur est réalisé en métal, ou en matière synthétique. II comprend un manchon cylindrique 13, comportant deux embouts opposés 14a et 14b pour l'emmanchement étanche des deux extrémités 2a, 2b des deux gaines intérieures 2 des deux éléments de conduit 1 a et 1 b adjacents, respectivement. Chaque embout 14a et 14b comprend, intérieurement et allant de son extrémité libre jusqu'à mi longueur du manchon 13, un chanfrein d'entrée 13a, un alésage cylindrique 13b avec une gorge pour un joint torique 33, une partie filetée 13c, avec un pas identique mais de sens inverse de celui de l'autre manchon, et une face de butée 13d. Le joint 33 et le filetage 13c coopèrent avec la gaine intérieure 2 du conduit 1, gaine préalablement dénudée sur une courte longueur, comme montré à la figure 6. Comme représenté aux figures 7 et 8, le connecteur 12 comporte une zone médiane 12a dans laquelle des méplats 12b lui donnent une forme transversale polygonale, par exemple hexagonale, permettant le serrage du connecteur sur deux gaines intérieures 2, disposées dans le prolongement l'une de I'autre. Le dispositif de connexion 11 comporte également deux gaines 15 en matière plastique thermo-rétractable. Chaque gaine 15 est thermo-rétractée sur l'extrémité de chacun des éléments de 1 pour assurer la protection mécanique du lest périphérique 3 et éventuellement de la gaine extérieure 10 et éviter, lors des tractions exercées sur ce conduit pour le déplacer, que des corps étrangers s'insèrent entre l'armure ou lest 3 et l'une ou l'autre des gaines 2 et 10. Chaque gaine 15 assure également, au moins aux faibles pressions d'immersion, la protection étanche des composants du conduit 1. Conformément aux figures 9 et 10, un dispositif 16 d'immobilisation sur le fond subaquatique est obtenu, pour l'essentiel, par moulage de béton dont la qualité est adaptée à une immersion en milieu aqueux. Ce dispositif comprend un socle 18 pesant, dont la face inférieure 18a est concave et surmontée par une partie 18F en forme de téton, traversée par un trou débouchant 18g, permettant sa suspension. Différents moyens 19a, 19b, 19c, sous forme de crochets, sont prévus pour la fixation d'un conduit 1 d'installation sur le socle 18. Des orifices 18b à 18e traversent le socle 18, de sa face inférieure à sa face supérieure, pour le passage de !'eau lors de l'immersion du dispositif 16 d'immobilisation. Des pics d'ancrage 20 sont répartis sur le pourtour du socle 18. Un tel dispositif d'immobilisation permet de maintenir les conduits 1 sur le fond 17 du milieu subaquatique, en particulier par ancrage sur le fond. Le dispositif de traction 21 représenté à la figure 11 est composé d'un noyau 22, et d'une bague extérieure 23. Le noyau, de forme générale cylindrique, comprend une partie tronconique filetée 22a et, dans le prolongement de la partie de petit diamètre du cône, une partie cylindrique 22b munie d'une gorge pour un joint d'étanchéité torique 25. Le noyau se prolonge, au-delà de la partie de grand diamètre du cône, par une queue de traction 24 munie d'un oeil d'accrochage 24a. Ce noyau a des dimensions diamétrales lui permettant d'tre vissé à l'intérieur de la gaine intérieure 2. Comme montré plus en défaits aux figures 12 et 13, la bague 23, de forme générale extérieure cylindrique, est munie, à l'une de ses extrémités, d'un collet hexagonal 26 d'assurer son calage en rotation au moyen d'une clé. Intérieurement, et en partant de ce collet, elle comprend un chanfrein d'entrée 23a, un alésage cylindrique lisse 23b, un alésage fileté 23c, une gorge de dégagement 23d et un épaulement interne 23e, formant butée d'engagement. La figure 14 montre que le filetage de la bague a une section en triangle rectangle et forme donc des crans hélicoïdaux 27 s'opposant à tous déplacements dans le sens de la flèche 28 du lest périphérique 3 ou de la gaine extérieure 10 du conduit 1 autour duquel la bague est disposée. Lors du montage du dispositif sur l'extrémité d'un conduit 1, la bague 23 est d'abord mise en place autour de cette extrémité, éventuellement jusqu'à la butée de son épaulement 23e sur la face en bout du conduit 1, puis le noyau 22 est engagé, et vissé dans le conduit 1. Cela a pour conséquence de comprimer la ou les parois des éléments composant le conduit entre les deux filetages, respectivement 22a du noyau 22 et 23a de la bague 23, et d'assurer, par incrustation de ces filetages dans lesdites parois, la liaison mécanique positive entre ledit conduit 1 et le dispositif de traction 21. L'étanchéité ainsi obtenue est doublée par le joint 25. Ce montage, très simple, est réalisé sur le chantier d'installation et procure une excellente liaison mécanique, mais aussi l'étanchéité souhaitée en milieu subaquatique. Lors du déplacement du conduit par tirage sur le dispositif 21, les composants de ce conduit ne peuvent pas s'échapper par fluage puisque, d'un côté, ils en sont empchés par les dents 27 et, de l'autre côté, par l'épaulement 23e de la bague. REVENDICATIONS 1/Ensemble pour la construction d'un réseau de transport subaquatique de fluide, d'énergie, ou de signaux, comprenant un conduit (1) composite d'installation, caractérisé en ce que ce dernier comporte une gaine intérieure (2) et un lest périphérique (3), solidaire à l'extérieur avec ladite gaine, s'étendant autour et selon la longueur de cette dernière, dont le poids par unité de longueur dudit conduit est déterminé pour contrecarrer au moins en partie la poussée générée par le déplacement du volume liquide dudit conduit. 2/Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le lest périphérique (3) est une armure métallique, susceptible d'tre obtenue selon l'une quelconque des solution suivantes : a) enroulement hélicoïdal autour de la gaine (2) de deux feuillards métalliques (4 et 5), relativement lourds, dont les spires (4b, 5b) forment des déjoints (4a, 5a) et sont décalées de manière que les spires extérieures (5b) recouvrent les déjoints 4a entre spires intérieures 4b, lesdits déjoints (4a, 5a) étant remplis par un matériau d'étanchéité (30), b) enveloppement de la gaine (2) par un ruban métallique (6), ondulé ou non, relativement lourd, disposé longitudinalement et dont les bords longitudinaux, jointifs ou à recouvrement, sont liés, c) enroulement hélicoïdal sur la gaine (2) d'éléments métalliques (32), ayant une section transversale choisie parmi les sections suivantes, circulaire, méplate, trapézoïdate, losangique, avec garnissage dans les intervalles par un matériau d'étanchéité (30). 3/Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le lest périphérique (3) est une garniture tubulaire entourant et liée à la gaine intérieure (2), comprenant une matrice (7) en matière plastique dans laquelle sont distribués et noyés des grains métalliques (8), eux-mmes revtus d'une matière plastique (9), différente de celle de la matrice et ayant un point de fusion supérieur à celui de la matière plastique de ladite matrice (7). 4/Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le lest périphérique (3) est recouvert par une gaine extérieure (10) en matière plastique, solidaire et liée au lest. 5/Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit (1) comprend, autour de la gaine intérieure (2), un ruban métallique (31) qui, de faible épaisseur et enduit sur une face par une matière plastique, est disposé longitudinalement avec recouvrement de ses bords longitudinaux et jointoyage de ceux-ci par fusion de la matière plastique d'enduction. 6/Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de connexion (11) comportant un connecteur (12) pour assembler de manière étanche deux éléments (1a, 1b) de conduit composite d'installation, ledit connecteur comprenant un manchon (13) comportant deux embouts filetés opposés (14a, 14b) pour l'emmanchement étanche des deux extrémités (2a, 2b) des deux gaines (2) intérieures des deux conduits (1) respectivement, chaque embout comportant si nécessaire un joint d'étanchéité (33). 7/Ensemble selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif de connexion (11) comporte deux gaines (15) thermo-rétractables aptes chacune à protéger mécaniquement et relier de manière étanche, le lest périphérique (3) et, éventuellement, une gaine extérieure (10), avec la gaine intérieure (2) de chaque élément de conduit à assembler, de manibre adjacente au connecteur (12). 8/Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif (16) d'immobilisation sur le fond subaquatique (17), ledit dispositif comprenant un socle pesant (18), dont la face inférieure (18a) est concave, et des moyens (19a, 19b, 19c) de fixation du conduit d'installation (1) sur ce socle. 9/Ensemble selon la revendication 8, caractérisé en ce que le socle pesant (18) comprend des orifices (18b, 18c, 18d, 18e) le traversant de sa face inférieure à sa face supérieure. 10/Ensemble selon la revendication 8, caractérisé en ce que le socle pesant (18) comprend des pics d'ancrage (20) répartis selon son pourtour. 11/Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de traction (21) comportant, d'une part, un noyau (22) muni d'une portée tronconique filetée (22a) vissable dans l'extrémité d'un conduit (1), d'une portée cylindrique (22b) portant un joint d'étanchéité (25) apte à pénétrer dans ladite extrémité et d'une queue de traction (24), et, d'autre part, une bague cylindrique extérieure (23) munie d'un collet hexagonal extérieur (26) pour son calage en rotation et d'un alésage intérieur fileté (23c), dont le filetage forme des crans (27), aptes à s'incruster dans la paroi du conduit (1) lors du vissage du noyau (22) dans celui-ci. 12/Réseau subaquatique étanche pour le transport de fluide, d'énergie, ou de signaux, obtenu par I'assemblage de conduits (1) d'installation, tels que définis par l'une quelconque des revendications 1 à 5, de dispositifs de connexion (11), tels que définis par l'une quelconque des revendications 6 à 7, avec éventuellement des dispositifs d'immobilisation (16) tels que définis par l'une quelconque des revendications 8 à 10.