Brevet FR2860809A1 — publié le 20050415

DESCRIPTION La présente invention a pour objet un dispositif de récif artificiel modulaire subaquatique destiné à résister aux phénomènes d'affouillement, à protéger efficacement la faune mobile contre les prédateurs, à constituer une obstruction s'opposant à l'utilisation des engins de pêche traînants mais permettant l'emploi d'engins de pêche fixes, à favoriser la colonisation de la faune et la flore fixée et à pouvoir être transporté en mer par flottaison. D'une manière générale, les récifs artificiels subaquatiques regroupent un ensemble de structures variées immergées délibérément pour créer un nouvel habitat destiné à favoriser l'attraction, la sédentarisation et la production d'organismes aquatiques (faune et flore). Ces structures peuvent également avoir un rôle dans la protection contre les phénomènes d'érosion littorale ou constituer un site de pratique d'activités de loisir (plongée sous-marine, pêche, surf). Un récif artificiel peut être constitué d'un élément unitaire (module) ou d'un assemblage d'éléments unitaires semblables ou différents. Ils sont généralement fabriqués en béton, plus rarement en acier ou en polymères synthétiques. Malgré le développement international croissant des projets d'immersion de récifs artificiels, la conception et les procédés de mise en oeuvre des modèles actuels comportent divers inconvénients. Tout d'abord, dans les secteurs soumis à un fort hydrodynamisme, les récifs artificiels subissent des phénomènes d'affouillement importants dans la zone de contact entre la structure et le fond meuble qui peuvent provoquer une disparition plus ou moins complète du récif sous le fond marin et limiter ainsi la durée de vie des récifs artificiels. Dans un grand nombre de cas, les récifs artificiels sont constitués à partir d'éléments neuf ou recyclés, détournés de leur utilisation originelle (assainissement, génie civil par exemple). L'utilisation de ce type d'éléments souvent préfabriqués est séduisante, notamment en raison du coût généralement réduit des éléments unitaires, mais le résultat définitif est décevant dans la plupart des cas. En effet, la préparation à l'immersion des éléments d'origine et 2860809 2 la difficulté d'obtenir des caractéristiques précises avec des éléments aux caractéristiques limitées handicapent fortement ce type de projet. Parfois, les récifs artificiels font l'objet d'une conception et d'une construction spécifique, mais dans ce cas, ce type de structures comporte au moins un des inconvénients suivants: faible variété des habitats pour les organismes aquatiques, absence de zones de protection totale pour la faune mobile et risque d'accrochage pour les engins de pêche artisanale (filets fixes par exemple). En particulier, les récifs artificiels conçus pour être utilisés comme obstructions empêchant l'emploi illégal dans certains secteurs géographiques d'engins de pêche traînants destructeurs (chaluts en particulier) présentent pour la plupart l'ensemble de ces inconvénients. Enfin, l'utilisation en mer de moyens de logistique et de manutention importants (pontons, grandes barges, grues, etc.) pour immerger de lourds récifs artificiels non flottants augmentent significativement le coût financier des projets d'immersion de récifs artificiels. La présente invention a pour objet de remédier à l'ensemble de ces inconvénients en présentant un dispositif de récif artificiel modulaire qui résiste aux phénomènes d'affouillement en limitant l'action érosive des courants de fond dans la zone de contact du récif artificiel avec le fond marin, offre une complexité structurelle importante susceptible d'offrir de nombreux habitats et zones de protection efficace pour les organismes aquatiques, constitue de par sa conception une obstruction solide à l'utilisation des engins de pêche traînants, tout en permettent l'emploi d'engins de pêche fixe à proximité du récif artificiel et permet de limiter les coûts de transport et de manutention en milieu aquatique de par ses capacités de flottaison. Le dispositif selon l'invention comporte plusieurs caractéristiques spécifiques. L'assemblage de plusieurs pièces préfabriquées permet de déterminer un module unitaire de récif artificiel (récif artificiel modulaire). Ce module unitaire présente plusieurs particularités directement liées à des principes de conception originaux. Le premier principe de conception de cette structure générale repose sur la nécessité de surélever, par un dispositif adapté, la partie complexe du récif 2860809 3 artificiel destinée à offrir une grande diversité d'habitats (compartiment flottant), par rapport au niveau du fond marin. En effet, le phénomène d'affouillement observable à la base des structures immergées sur des fonds meubles soumis à des conditions de fort hydrodynamisme est principalement du à la formation de vortex à l'interface du sédiment et des structures verticales. Ces vortex ont une action érosive plus ou moins étendue selon la force des courants de fond (hydrodynamisme) et la forme des structures verticales. En ménageant un large espace libre au-dessus de la zone de contact entre le sédiment et la structure, on limite la formation de vortex à la base de la structure. Les perturbations hydrodynamiques créées par les montants verticaux de faible largeur sont réduites et le sédiment plaqué sous la base antiaffouillement est en grande partie protégé contre les risques de remise suspension. En effet, la base antiaffouillement possède une surface qui correspond à la surface projetée au sol du module artificiel. Elle joue aussi le rôle d'assise pour l'ensemble de la structure. Son effet ventouse lui assure également une grande résistance au basculement. Le deuxième principe de conception de cette structure définit des caractéristiques de construction, de dimensionnement et de choix de matériaux telles que chaque récif artificiel modulaire unitaire puisse flotter en milieu aquatique et être tracté par une embarcation suffisamment puissante jusqu'à son site d'immersion. Le compartiment flottant est ainsi conçu pour posséder un volume extérieur suffisamment grand en comparaison de sa masse. Il présente également des perforations à cloisons temporaires (7) verticales. Les cloisons temporaires présentent une épaisseur et une résistance minimale qui assurent à la fois l'étanchéité du compartiment flottant et leur destruction rapide et aisée au moment de l'immersion. Après ouverture des perforations sur le site d'immersion, le module est déposé avec soin sur le fond à l'aide d'un câble en acier. Les dimensionnements de la structure sont également déterminés de manière à ce que la hauteur et la largeur totale du module unitaire soit compatible avec un transport routier standard, en position couchée sur le côté. Le troisième principe de conception de cette structure suppose que les modules unitaires peuvent être associés sur le fond marin pour créer, suivant diverses modalités, des structures de plus grande taille (méga structures) : de 2860809 4 manière horizontale en faisant correspondre les perforations verticales des compartiments flottants (2) et de manière verticale en faisant coïncider la disposition des couvercles à cloisons (3) et les bases anti-affouillement (1). Les différents modules peuvent être solidarisés par des chaînes, des boulonnages ou tout autre dispositif adapté. Les récifs modulaires unitaires peuvent être construits suivant divers modes de réalisation. Le module peut notamment posséder une section horizontale de forme hexagonale et 6 axes de symétrie radiale perpendiculaires aux côtés de cette section hexagonale comme le mode de réalisation présenté ici. Mais, il peut également être décliné suivant d'autres sections polygonales (octogone p. ex.), circulaires ou elliptiques. Les avantages et les caractéristiques de la présente invention ressortiront plus clairement de la description détaillée qui suit et qui se rapporte aux dessins annexés, fournis à titre de simples illustrations de l'invention, vis-à-15 vis de laquelle ils ne présentent toutefois aucun caractère limitatif: la figure 1 représente une vue en perspective d'un récif artificiel modulaire complet (module unitaire) selon l'invention et selon un mode particulier de réalisation, la figure 2 représente une vue en perspective d'un récif artificiel modulaire complet (module unitaire) selon l'invention, selon un mode particulier de réalisation et dont les 3 pièces principales ont été désolidarisées les unes des autres suivant l'axe vertical, - la figure 3 présente une vue en perspective de la base anti- affouillement (1) selon l'invention et selon un mode particulier de réalisation, la figure 4 présente une vue en perspective du compartiment flottant (2) selon l'invention et selon un mode particulier de réalisation, la figure 5 présente une vue en perspective du couvercle à cloisons (3) selon l'invention et selon un mode particulier de réalisation, la figure 6 présente une vue en perspective d'un assemblage de modules 30 unitaires selon l'invention et selon un premier mode de réalisation (disposition en pyramides), la figure 7 présente une vue en perspective d'un assemblage de modules unitaires selon l'invention et selon un deuxième mode de réalisation 2860809 5 (disposition en couronnes), Si l'on se réfère aux figures 1 et 2, on peut voir que le dispositif de récif artificiel modulaire selon l'invention possède trois éléments principaux, emboîtés les uns dans les autres, du bas vers le haut. Au contact du sol, une base anti- affouillement (1) est composée d'une plaque horizontale hexagonale (4) sur laquelle est fixée des montants verticaux (5) reliés en leurs sommets par un cadre horizontal (6). Au milieu de la structure, on trouve un compartiment flottant (2) qui peut être globalement décrit comme un pot de grande taille, de section hexagonale, comportant des perforations à cloisons temporaires (7) vouées à être dégagées à l'immersion. Ce compartiment dont la largeur augmente du bas vers le haut possède un volume intérieur important et sa face sommitale est ouverte. Au sommet de la structure, un couvercle à cloisons (3) composé d'une plaque horizontale hexagonale (8) sous laquelle sont fixées des plaques verticales (9) qui portent elles-mêmes des plaques horizontales (10), placées à différentes hauteurs, permettent de cloisonner l'espace intérieur du compartiment flottant et de créer un système de chicanes organisé. Le compartiment flottant est enserré entre la base anti-affouillement et le couvercle à cloisons Si l'on se réfère à la figure 3, on remarque que chaque montant vertical (5) de la base antiaffouillement (1) est fixé d'un côté à une extrémité de cette base (sommet de l'hexagone) et de l'autre à l'extrémité sus-jacente d'un cadre horizontal hexagonal (6). Le cadre horizontal est composé de barres pleines de faible épaisseur et dont la face supérieure est située au même niveau que celle du compartiment flottant (2). Les montants verticaux empêchent l'accrochage des engins de pêche fixes sous la structure. De plus, chaque montant vertical (5) porte horizontalement et juste sous la plus grande largeur du compartiment flottant (2) une cale (11) destinée à stopper le déplacement vers le haut du montant. Ainsi, la déformation de la base anti- affouillement (1) est également limitée vers le haut. Si l'on se réfère à la figure 4, on remarque que le compartiment flottant (2) porte des perforations rectangulaires à cloisons temporaires (7) dont la disposition permet de faire alterner du haut vers le bas et horizontalement les faces verticales perforées et les faces pleines. La forme des perforations et leur disposition peut varier suivant différents modes de réalisation. Le compartiment 2860809 6 flottant présente en coupe verticale des parois verticales en forme d'escalier d'une épaisseur minimale compatible avec la résistance mécanique de la structure. Cette forme intérieure et extérieure en escalier définit différents types de dispositions architecturales (faces verticales, surplombantes, horizontales) qui augmentent la richesse de la structure en habitats pour la faune et la flore. La forme en escalier n'est pas limitative et des formes évasées ou tronconiques sont envisageables pour d'autres modes de réalisation. Si l'on se réfère à la figure 5, on remarque que 3 plaques verticales (9) sont fixées sous le couvercle à cloisons de forme hexagonale (3). Ces plaques ont la forme de trapèzes dont un côté est fixé au couvercle, le côté adjacent est placé au niveau de l'axe central du compartiment flottant (2), le côté opposé est situé à proximité du fond du compartiment flottant et le deuxième côté adjacent est placé au plus prés des parois internes du compartiment flottant. Des plaques horizontales (10), de forme triangulaire dans le mode de réalisation présenté ici, sont fixées aux plaques verticales (9) à différents niveaux. Dans le mode réalisation présenté ici les niveaux d'insertion coïncident avec les différents niveaux verticaux des parois internes horizontales du compartiment flottant (2). Le nombre de plaques verticales et horizontales, leur forme et leur position peut être déclinée suivant divers modes de réalisation. Ce système de cloisonnement interne du compartiment flottant (2), basé sur un principe de chicanes, détermine divers modes de communication entre les différents espaces intérieurs et assure ainsi une protection efficace des poissons et des gros invertébrés mobiles. Le couvercle à cloisons (3) comporte à proximité de son périmètre des perçages verticaux pouvant accueillir des boulons ou tout mode fixation comparable. Ces éléments de liaison assurent l'assemblage du couvercle à cloisons et du cadre horizontal (6) qui comporte également des perçages verticaux dans le même alignement vertical. Ces éléments permettent de surcroît d'appliquer sous pression le couvercle sur le compartiment flottant (2). Ce dernier assemblage, associé éventuellement à l'utilisation d'un joint plat ou d'un mastic, détermine l'étanchéité du compartiment flottant (2). L'eau ne peut alors entrer à l'intérieur du compartiment flottant qu'au moment de la destruction des cloisons temporaires. Si l'on se réfère aux figures 6 et 7, on remarque que modules unitaires 2860809 7 peuvent être associés sur le fond marin pour créer, suivant diverses modalités, des structures de plus grande taille (méga structures) : de manière horizontale en faisant correspondre les perforations verticales des compartiments flottants (2) et de manière verticale en faisant coïncider la disposition des couvercles à cloisons (3) et les bases anti-affouillement (1). Les différents modules peuvent être solidarisés en plongée ou avant immersion par des chaînes, des boulonnages ou tout autre dispositif adapté. Dans le mode de réalisation non limitatif présenté dans la figure 6, 4 modules sont utilisés. 3 modules sont associés en amas compact au niveau du sol. Le module central est en contact avec chacun des 3 autres modules par l'intermédiaire d'une seule face. Au-dessus de cet amas, 1 module est disposé au-dessus du module central du niveau inférieur. Un deuxième mode de réalisation d'assemblages de modules unitaires, non limitatif, est illustré à la figure 7. 6 modules sont employés. L'assemblage, en forme de couronne, ne comporte qu'un niveau. Chaque module est en contact avec 2 autres modules par l'intermédiaire d'une seule face par module contacté. Dans le mode de réalisation présenté ici le compartiment flottant (2) est construit en béton et la base anti-affouillement (1) ainsi que le couvercle à cloisons (3) est construit en acier. Toutefois, l'emploi d'autres matériaux performants (composites, terre cuite...) ou de traitements particuliers (galvanisation, chaulage...) peut être envisagé pour d'autres modes de réalisation. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à l'aménagement des fonds marins et à la gestion des ressources exploitables marines. Il protége les fonds de l'action destructrice des engins de pêche traînants et crée un ensemble d'abris efficaces pour de nombreuses espèces. Il permet également d'établir des constructions sous- marines esthétiques et originales susceptibles d'attirer les plongeurs sous-marins. II peut enfin être employé à proximité du rivage pour constituer des structures de protection du littoral contre l'érosion ou pour contrôler la formation de vagues pour la pratique du surf. 2860809 8 REVENDICATIONS 1 Dispositif de récif artificiel modulaire destiné à résister aux phénomènes d'affouillement, à protéger efficacement la faune mobile contre les prédateurs, à constituer une obstruction s'opposant à l'utilisation des engins de pêche traînants mais permettant l'emploi d'engins de pêche fixes, à favoriser la colonisation de la faune et la flore fixée et à pouvoir être transporté en mer par flottaison, caractérisé en ce qu'il est constitué de modules unitaires utilisables en tant qu'unités isolées ou en assemblages horizontaux de modules, lesdits modules unitaires caractérisés en ce qu'ils comportent, du bas vers le haut, 3 éléments emboîtés les uns dans les autres: (i) une base anti- affouillement (1) composée d'une plaque horizontale (4) sur laquelle est fixée des montants verticaux (5) reliés en leurs sommets par un cadre horizontal (6) ; (ii) un compartiment flottant (2) qui peut être globalement décrit comme un pot de grande taille comportant des perforations à cloisons temporaires (7) vouées à être dégagées à l'immersion, un compartiment dont la largeur augmente du bas vers le haut, le volume est évidé de l'intérieur et la face sommitale est ouverte; (iii) un couvercle à cloisons (3) composé d'une plaque horizontale (8) sous laquelle sont fixées des plaques verticales (9) qui portent elles- mêmes des plaques horizontales (10), placées à différentes hauteurs, et qui permettent de cloisonner l'espace intérieur du compartiment flottant et de créer un système de chicanes organisé. 2 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le module unitaire présente une section horizontale ronde ou polygonale et en particulier hexagonale avec 6 axes de symétrie radiale perpendiculaires aux côtés de cette section hexagonale dans le mode de réalisation non limitatif présenté ici. 3 - Dispositif selon les revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que chaque montant vertical (5) de la base anti-affouillement (1) est de faible largeur pour limiter les perturbations hydrodynamiques, est fixé d'un côté à une extrémité de cette base (sommet de l'hexagone) et de l'autre à l'extrémité sus-jacente du cadre horizontal (6), porte horizontalement et juste sous la plus grande largeur du compartiment flottant (2) une cale (11) destinée à limiter le déplacement vers le 2860809 9 haut du montant. 4 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le compartiment flottant (2) porte des perforations à cloisons temporaires (7) dont la disposition permet de faire alterner du haut vers le bas et horizontalement les faces verticales perforées et les faces pleines et dont l'épaisseur ainsi que la résistance sont minimales pour assurer à la fois la flottaison du compartiment flottant et leur destruction rapide et aisée au moment de l'immersion. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le compartiment flottant (2) comporte en coupe verticale des parois verticales en forme d'escalier d'une épaisseur minimale compatible avec la résistance mécanique de la structure. 6 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le couvercle à cloisons (3) comporte à proximité de son périmètre des perçages verticaux pouvant accueillir des boulons ou tout mode fixation comparable qui permettra l'assemblage du couvercle à cloisons et du cadre horizontal (6) ainsi que l'application sous pression du couvercle sur le compartiment flottant (2) ; ce dernier assemblage, associé éventuellement à l'utilisation d'un joint ou d'un mastic, assurera l'étanchéité du compartiment flottant. 7 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les plaques verticales (9) placées sous le couvercle à cloisons (3) créent un système de cloisonnement intérieur dans les directions horizontales et verticales et dont l'organisation est présentée dans le mode de réalisation non limitatif présenté ici dans les figures jointes. 8 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le compartiment flottant (2) est construit en béton et la base antiaffouillement (1) ainsi que le couvercle à cloisons (3) est construit en acier. 9 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la hauteur totale de la structure complète est proche du gabarit de transport standard routier (2,45 m environ en France) et permet donc un transport économique de la structure, couchée sur le côté. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les modules unitaires peuvent être associés sur le fond marin pour 2860809 10 créer, suivant diverses modalités, des structures de plus grande taille (méga structures) : de manière horizontale en faisant correspondre les perforations verticales des compartiments flottants (2) et de manière verticale en faisant coïncider la disposition des couvercles à cloisons (3) et les bases antiaffouillement (1). Les différents modules peuvent être solidarisés par des chaînes, des boulonnages ou tout autre dispositif adapté.