FLEXIBLE DEVICE FOR SUCKING UP LARGE QUANTITIES OF FLUIDS, ESPECIALLY FOR PUMPING SEAWATER FROM THE DEPTH

Abstract: 1. Flexible device for sucking in heavy flows of fluid (3) comprising a flexible pipe (7, 53) held in generally cylindrical shape by rigid reinforcing means (8, 8a, 8b, 30) associated to the supple wall of said pipe (7, 53) and stretched by exerting a pulling force parallely to the axis of the pipe, the pressure being exerted on the inside of the supple wall is less with respect to the ambient medium, characterized in that the rigid reinforcing means are constituted by rings (8, 8a, 8b, 30) spaced out one from the other and fixed in sections normal to the axis and inside the supple wall, in that the stretching is evenly distributed over all the generatrices and in that under the naturally conjugated effects of the differential pressure exerted on the supple wall resting on the rigid rings (8, 8a, 8b, 30) and of the tension applied in the direction of the generatrices, the geometry of said flexible pipe (7, 53) is thus balanced and perfectly stabilized as a succession of concave sections, between the rigid rings.

Description: Dispositif souple d'aspiration de fluide à grand débit notamment pour le pompage de l'eau de mer en profondeur La présente invention concerne un dispositif souple d'aspiration de fluide à grand débit et faible perte de charge. Par exemple, le fluide peut être de l'eau de mer aspirée à grande profondeur depuis la surface pour constituer la source froide d'une centrale de conversion de l'énergie thermique de la mer dont la source chaude est l'eau de surface. Une centrale flottante ou côtière fonctionnant sur ce principe suggéré par d'Arsonval en 188-1 et expérimentée par Georges Claude requiert pour délivrer une puissance de 100 Bf actuellement envisagée un débit d'eau froide d'environ 400 m/s puisée A 1000 m de profondeur. La puissance nécessaire au pompage est en raison directe de la perte de charge subie par le fluide, -elle-mème proportionnelle au coefficient de frottement de la paroi et à la longueur de la conduite et, pour un débit donné, inversement proportionnelle à la cinquième puissance du diamètre de la conduite d'aspiration. Ainsi, la limitation de cette puissance impose l'installation d'une conduite de très grand diamètre. Dans ce cas, pour une vitesse d'aspiration voisine de 1 m/s, le diamètre atteint 20 m. Pour une centrale de 5 MZ actuellement projetée et un débit de 20 m /s, le diamètre de la conduite atteint encore 5 m. On connatt la possibilité de réaliser en matériaux rigide: - métal, béton armé résines armées, produits organiques tels que le polyéthylène, etc. - des conduites d'aspiration lisses dans les quelle la vitesse de l'écoulement du fluide induit une dépression par rapport au milieu ambiant à laquelle la paroi constitutive doit: résister pour conserver sa géométrie et ne pas s'aplatir. De telles réalisaticfs se rencontrent couramment pour des conduites de diamètre usuel. Lorsque le diamètre devient important et que des sollicitations extérieures sont appliquées à la paroi, maints inconvénients se présentent, notamment pour les exemples d'application précités du point de vue du rendement constructif, du cott de fabrication et d'instalb lation, de la fiabilité, de l'endurance, des difficultés de fabrication et d'installation et de relevage éventuel. Du point de vue du rendement constructif, la masse minimale de la conduite cylindrique qui doit résister h l'implosion sous l'action de la pression différentielle np sur sa paroi externe dépend de la valeur minimale admissible du rapport de l'épaisseur (e) de la paroi au diamètre (D) de la conduite. D'après A.E.H. LOVE, le &alpha; P critique d'instabilité de la paroi des tubes minces (e/D < 0,025) est donné par la formule &alpha;Pcr= - 2).(e/D) dans laquelle : E est le module d'élasticité du matériau constitutif kg/cm2 C est le facteur de correction de défaut de circularité et de tolérance sur l'épaisseur e C = CD min/D max)3.(e min/e max)3 est le coefficient de POISSON Les facteurs d'environnement marin, tel qu'un courant de 0,5 à 0,7 noeud, placent la conduite dans un champ de pression hétérogène et instationnaire lorsque le nombre de Reynolds R est supérieur à 106, ce qui est le cas. Il convient d'affecter &alpha; P cr d'un coefficient de sécurité a de l'ordre de 4 au minimum pour évaluer la pression différentielle admissible P a = P cr/a. Pour une conduite en acier 2 de 5 mde diamètre caractérisée par E = 2.106 kg/cm , /u = 0,295 et soumise b une dépression interne en service de 50 mb (¯J 0,050 kg/cm2), la valeur minimale admissible pour e/D calculée comme précédemment avoisine 0,002, soit e > 10 mm. La masse minimale d'une telle conduite de 1000 m de long, indépendamment du lest nécessaire à son extrémité inférieure pour réduire sa déformation en flexion due à l'action du courant, atteindrait 1225 t et un poids apparent d'environ 1050 t. quant à l'emploi d'autres matériaux rigides tels que béton armé ou résines armées, leur module d'élasticité beaucoup plus faible conduirait à une masse bien supérieure, même en considérant leur plus faible densité. L'emploi d'alliages d'aluminium ou de titane parait exclu en regard de leur prix. Restent certains matériaux organiques tel le polyéthylène. Mais les difficultés de fabrication, d'acheminement et d'installation d'éléments très volumineux pour des conduites rigides d'un diamètre de plusieurs mbtres-ne les rend pas compétitifs avec les matériaux souples. L'objet principal de l'invention est de réaliser un nouveau dispositif souple permettant l'aspiration de grands débits d'eau de mer à grande profondeur et sous faible perte de charge à partir d'une installation de pompage sur plate-forme flottante ou cÏtière, de façon plus économique, plus fiable plus endurante, de rendement constructif beaucoup plus élevé et présentant une plus grande facilité d'acheminement et d'installation sur le site choisi que les dispositifs actuellement connus et pouvant astre mis en oeuvre quelles que soient les dimensions des installations. Conformément à l'invention, on utilise un dispositif souple d'aspiration de fluide comportant au moins une manche souple dans laquelle circule le fluide mis en dépression par rapport au milieu ambiant par son aspiration, caractérisé en ce que cette manche est maintenue en forme g#néralement cylindrique par des moyens d'armature associés à ladite paroi et en ce que des moyens maintiennent la paroi souple de ladite manche en tension pour une traction exercée parallèlement à l'axe de la manche de façon à imposer naturellement à ladite manche souple de conserver une forme d'équilibre parfaitement stable sous l'effet de la tension tangentielle uniforme qui en résulte pour la paroi de ladite manche. Les caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs #exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 situe schématiquement le dispositif selon l'invention dans le cadre d'une installation de conversion de l'énergie thermique des mers, la figure 2 est une vue en élévation d'un exemple de réalisation de ltinvention, - la figure 2A est une vue en coupe selon la ligne III de la figure 2, - la figure 2B représente un détail dgun exemple de la réalisation du fourreau, - la figure 2C est une vue en élévation d'un autre mode de réalisation, - la figure 3 illustre à titre d'exemple la procédure d'installation du dispositif selon l'invention sur une plate-forme flottante, - la figure 4 représente en coupe selon la ligne III de la figure 2 une variante de la réalisation du fourreau du dispositif selon l'invention - la figure 5 est un second mode de réalisation de l'équi- librage hydrostatique du dispositif souple installé dans les conditions illustrées par la figure 2, - la figure 6 illustre, à titre d'exemple, l'insertion du dispositif selon l'invention dans un circuit d'aspiration d'air vicié de puits de mine. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement une installation flottante de conversion d'énergie thermique des mers dans laquelle une plate-forme 1 ancrée par la ligne de mouillage 2 et éventuellement assistée d'un système de positionnement dynamique non figuré supporte un dispositif souple d'aspiration 3 selon l'invention et dont l'extrémité inférieure est équipée d'un lest 4 qui est agencé en pavillon d'entrée. Sur les figures 2, 2A, 2B et 3, on a représenté un premier exemple de réalisation et d'installation du dispositif souple d'aspiration 3 équipé de son lest 4 selon l'invention, au moyen duque#l une installation flottante 1 puise l'eau froide des profondeurs par une pompe 5 située au voisinage de la surface symbolisée par la ligne 6, Le dispositif comporte un fourreau souple 7 dont la forme généralement cylindrique est imposée à sa paroi par des cerceaux circulaires rigides 8, 8a, 8b ... régulièrement très espacés et disposés de pré férence à l'intérieur dudit fourreau selon des plans normaux à ses génératrices. Ce fourreau est fixé à sa partie supérieure par des moyens connus sur le pourtour d'une embase circulaire 9 ménagée à la partie inférieure d'un carter annulaire 10 dont la paroi interne cylindrique 11 est prolongée vers le haut par un conduit 12 d'aspiration de la pompe 5. Le carter 10 est assujetti par une fixation étanche démontable sur le fond du puits 13 ménagé dans la plate-forme 1. L'extrémité inférieure du fourreau 7 supporte un lest annulaire 4 par l'embase 14 sur laquelle elle est assujettie de façon étanche par des moyens connus. Le lest 4 constitue le pavillon d'entrée de l'eau aspirée par la pompe 5 et peut être avantageusement déballas té pour annuler pratiquement son poids apparent en immersion. IL comporte à cet effet une cavité 15 reliée par au moins une tuyauterie 15a à une source d'air comprimé 16 munie d'une mise à l'air libre 16a installde sur la plate-forme 1 et au moins un orifice de ballastage 17 situé à sa partie inférieure. A l'intérieur du fourreau 7 est disposée une manche souple 18 fixée de façon étanche par des moyens connus à sa partie supérieure sur l'extrémité inférieure 19 de la paroi interne il du carter 10 et à sa partie inférieure sur l'embase circulaire 19a du lest 4. La paroi souple du fourreau 7 est confectionnée selon des procédés connus par assemblage de laizes de cibles textiles enduits et disposés parallèlement aux génératrices pour former au moins une nappe étanche refermée autour des cerceaux circulaires 8, Ba, 9b qui constituent son armature au moyen par exemple d'au moins une fermeture à glissière 20, 20a, 20b qu'il est avantageux de verrouiller de proche en proche par des clips 21. Les cerceaux 8, 8a, 8b sont maintenus en place par rapport à la paroi par un système de cales profilées 22, 22a, 22b ... réalisées en matériau élastique et préalablement assujetties au pas choisi sur la paroi du fourrea#u 7 par collage, vulcanisation ou tout autre procédé d'attache mécanique. L'espace interparois#24 compris entre le fourreau souple 7 et la manche souple 18 est rempli d'eau de mer, ainsi que le carter annulaire 10 par l'adduction 25, l'air résiduel étant purgE-par le robinet 25a. Pour que la nanche souple 18 prenne une forme parfaitement circulaire en toutes ses sections et ne s'aplatisse pas sous l'effet de la dépression créée par l'aspiration de la pompe 5, il faut et il suffit que, dans toutes les sections, la pression (P i) régnant dans llinterparois 24 soit sensiblement inférieure à la pression (P m) régnant dans la manche 18. Ce résultat est obtenu par le fonctionnement d'au moins une pompe 26 qui est branchue sur le clapet taré 27 monté sur la paroi du conduit 12 d'aspiration de la pompe 5 et qui alimente une trompe 28 aspirant dans l'espace annulaire 29 du carter 10 et refoulant à travers le clapet de non retour 30 monté également sur la paroi du conduit 11 d'aspiration de la pompe 5. Ainsi, la pression P i qui règne en toutes les sections de ltespace interparois 24 est réglage par la pression statique (P t) au col de la trompe 28, P t étant déterminé par le régime (N t/min) de la pompe 26. En l'absence de fuites d'eau de mer vers l'intèrparois 24, la pompe 26 peut être stoppée dès que le réglage de la pression P i a été stabilisé. De préférence, un pressostat différentiel non représenté disposé entre l'intérieur du carter 10 et une prise de pression statique sur la paroi du conduit d'aspiration 11 commande la mise en marche ou l'arrêt de la pompe 26. L'installation et le fonctionnement du système décrit sont faciles à comprendre et sont illustrés par la figure 3 dans le cas où la paroi du fourreau souple 7 est constituée de deux nappes 7a et 7b bordées de fermetures à glissière. La manche souple 18, les deux demi-parois 7a et 7b du fourreau et la tuyauterie 15a de contrôle du ballastage du lest 4 stockées sur des tourets T1, T2, T3 et T4 vont etre déroulées au fur et à mesure de l'immersion du lest, renvoyées à la verticale par des rouleaux R1, R2, R3 et R4 disposés à l'aplomb du puits 13 de la plateforme 1 à proximité duquel sont empilés les cerceaux d'armature 8e, 8b, 8c ... Les extrémités de la manche 18, puis des deux nappes 7a et 7b devant constituer la paroi du fourreau ainsi que l'extrémité de la tuyauterie 15e sont d'abord fixées sur le lest 4 qui flotte débal- lasté dans le puits 13 grâce à sa cavité 15 remplie d'air au préalable. Le lest 4 est ensuite légèrement ballasté par la manoeuvre de la mise à l'air libre 16a et s'immerge en mettant sous légère tension la manche 18. Au fur et à mesure de se descente, les cerceaux 8, 8a, 8b sont entrouverts en jouant sur leur élasticité en flexion pour permettre de les circonscrire à la manche souple 18 cependant qu'ils sont aussitOt après refermés et verrouillés par leurs embouts 23 et 23a puis enchassés entre les nappes 7a et 7b dont les lisières sont progressivement rapprochées bord à bord et solidarisées au moyen des fermetures à glissière 20a et 20b et que sont mis en place les clips de verrouillage 21. Simultanément, l'espace interparois 24 est rempli d'eau de façon à maintenir son niveau à celui de la surface de la mer et le poids apparent du lest 4 est maintenu à peu près constant par injection d'air comprimé dans se cavité 15 par manoeuvre de la source 16. Lorsque la longueur prévue de manche souple a été filée, la traction qu'exerce sur elle 8On poids apparent est reprise par un -moyen de serrage au-dessous de la base du carter 10 pour permettre la fixation étanche de son extrémité supérieure comme prévu sur l'embase 19 du conduit Il. Les nappes 7a et 7b du fourreau qui ne sont pas sous tension peuvent continuer à être filées sur une longueur supplémentaire préalablement définie par le calcul pour des raisons exposées plus loin, armaturées comme ci-dessus et finalement assujetties de façon étanche sur l'embase 9 du carter 10. Le carter 10 est alors affalé dans le puits 13 pour être fixé de façon étanche sur le fond de la plate-forme 1. Le dispositif est alors prêt pour le réglage qui consiste à ballaster le lest 4 par dépressurisation progressive de sa cavité 15 au moyen de la mise à l'air libre 16a et à déprimer progressivement l'espace interparois 24 au moyen de la trompe 28. Sous les effets conjoints de la tension due à la traction exercée par le lest et de la pression différentielle qui s'établit entre le milieu marin. ambiant et l'espace interparois 24, la paroi du fourreau 7 festonne entre les cerceaux 8, ssa, 8b ... pour former une série d'éléments de surfaces toriques. La flèche prise par les ciblés de la paroi du fourreau 7 s'appuyant alors sur les cerceaux dépend du rapport entre la traction exercée par le lest sur le fourreau et les effor#ts résultant de la pression différentielle qui charge normalement sa paroi externe. Le rétreint du fourreau, qui atteint son maximum dans le plan équatorial des surfaces toriques successives, est rendu possible par la compression de l'élastomère d'enrobage des cflblés- constitutifs > sans plissement de sa paroi. Corrélativement > la surlongueur du fourreau 7 par rapport à la manche souple d'aspiration 18 est résorbée par le festonnage de la paroi du fourreau cependant qu'une charge croissante lui est appliquée par le lest. En fin de réglage, la manche 18.est complètement délestée de la charge du lest et n'est contrainte en tension que par son seul poids apparent relativement faible. Le relevage du dispositif souple peut être effectué depuis la plate-forme support en inversant la séquence des opérations décrites ci-dessus. La figure 4 représente l'exemple d'un autre mode de réalisation du fourreau 7. Dans ce cas, la forme en plan effilée des armatures tubulaires 30, 30a, 30b ... impose à la paroi souple du fourreau 7 un profil de section hydrodynamique, ce qui réduit considérablement la traînée du dispositif souple au sein d'un milieu marin animé d'un courant significatif. Les armatures tubulaires 30, 30a, 30b qui ne sont soumises dans leur plan qu'à des charges de compression appliquées par les câblés constitutifs de la paroi du fourreau sous la pression relative exercée par le milieu ambiant sont avantageusement entretoisées par exemple par des tubes 31. La figure 5 représente l'exemple d'un autre mode d'obtention de la dépression entretenue dans l'espace interparois 24 du dispositif selon l'invention. Dans ce cas, le carter 10 est en communication avec l'atmosphère à sa partie supérieure par l'orifice 40, et le niveau libre 41 de l'eau dans l'espace interparois est maintenu à une cote négative (h) par rapport à la surface de la mer 6 au moyen d'une pompe aspirante 42 munie d'un clapet de pied 43 qui refoule à la mer par sa tuyauterie 44. Le réglage de la dépression dans l'interparois peut s'effectuer par modification du niveau libre 41 dans le carter 10 prévu à cet effet. La figure 6 représente l'exemple d'un autre mode d'lnstal- lation du dispositif selon l'invention pour réaliser le circuit d'aspiration à faible perte de charge et grand débit d'air vicié d'un puits de mine. Dans ce cas, des tronçons rectilignes 3a, 3b ... du dispositif souple sont insérés entre des carters rigides 50a, 50b, 50c ... scellés sur fondations. Les tronçons de manche souple d'aspiration 18a, 18b ... sont tendus initialement par leurs extrémités fixées sur les carters rigides correspondants. De même les tronçons de fourreau 7a, 7b ..., de longueur sensiblement égale à l'intervalle des carters correspondants > sont mis en place autour des tronçons de manche souple d'aspiration correspondants 18a, 18b ... La libre communication des espaces interparois 24a, 24b ... est assurée par les passages 51a, Slb ... ménagés au droit des carters rigides 50a, 50b La dépression des espaces interparois 24a, 24b ... ainsi interconnectés est obtenue par au moins un éjectair ou pompe à vide 52 dont le réglage est assuré au moyen d'un senseur manométrique différentiel non figuré branché entre l'espace interparois et l'atmosphère Les avantages d'un tel dispositif souple d'aspiration de fluide à grand débit et faible perte de charge résultent de l'art rangement des divers constituants qui concourent A l'obtention d'un rendement constructif élevé et d'un coût de réalisation et d'installation réduit. Les armatures tubulaires du fourreau peuvent être aisément optimisées en regard de contraintes de simple compression auxquelles elles sont soumises pour conférer par leur flottabilité positive un poids linéaire apparent nul au fourreau en immersion. La paroi souple du fourreau travaillant en tension pure, sa réalisation à partir de ciblés textiles permet de tirer le meilleur parti du matériau. La paroi de la manche souple à laquelle la pression relative interne confère une forme stable rigoureusement cylindrique est le siège de deux types de contraintes : une tension tangentielle du fait de la pression et une tension selon ses génératrices qui résulte uniquement du faible poids apparent dulmatériau constitutif une fois la manche en service. La nature des matériaux souples utilisés facilite considérablement la fabrication, le transport; le stockage sur la plateforme ou sur le site à équiper ainsi que 11 installation du dispositif qu'ils constituent. Ces caractéristiques sont de première importance sous le rapport du coût et des délais de mise en oeuvre et de relevage d'un tel dispositif. Les éléments souples peuvent être réalisés de façon économique sans tolérances précises ni investissements onéreux en outillages spécifiques. l'ensemble du dispositif est rigoureusement insensible à la corrosion marine. L'enduction par calandrage d'un film organique judicieusement choisi sur la face interne de la manche souple permet de conférer à sa surface un poli spéculaire durable à faible coefficient de frottement et qui, dans le cas d'une utillsation en mer, dissuade la fixation des salissures biologiques en maintenant durablement les conditions d'une aspiration d'eau de mer à faible perte de charge. Par ailleurs, les efforts alternés et aléatoires que la plate-forme flottante sur mer houleuse applique sur une conduite immergée suspendue furent notamment à l'origine de l'échec des essais effectués par Georges Claude près des cotes cubaines en 1929-1930 et poursuivis au large de Rio de Janeiro de 1934 à 1935. Des causes semblables firent abandonner le projet de l'ingénieur Nizery près d'Abidjan dans l'immédiat apres-guerre. Or, le dispositif souple décrit selon l'invention présente l'immense avantage de s'accommoder de ces efforts dont les effets seront considérablement réduits par la très faible inertie des composants, leur très grande résilience et l'amortissement visqueux induit par le déplacement vertical du fourreau dont la forme générale se manifeste comme un "empilage" de diabolos à paroi souple et élastique remplis d'eau de mer. A ce titre, la liaison dispositif souple-plate-forme est considérablement simplifiée et ne nécessite pas de montage à la cardan ou à rotule étanche comme c'est le cas pour une conduite rigide dont la déformation sous l'effet conjoint du courant et de la traction du lest impose une telle articulation mécanique onéreuse et vulnérable. Si besoin est, la plate-forme équipée du dispositif souple d'aspiration muni d'un fourreau à section profilée et hydrodynamique peut naviguer à faible vitesse sans perturber la bonne tenue ni le fonctionnement du dispositif selon l'invention. Une telle possibilité permet le déplacement saisonnier à faible vitesse d'une centrale flottante vers les sites favorisés par une température de surface plus élevée. Enfin, en cas de menace de conditions météo-océanologiques extrêmes d'une telle ampleur que l'installation dans sa totalité ne puisse les affronter sans dommages, il est possible de déballaster le lest et de remonter rapidement le dispositif afin de préserver l'intégrité de l'ensemble. Des modifications pourront être apportées sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. Par exemple, on a représenté sur les figures la liaison du dispositif à une plate-forme flottante, mais il n'est pas exclu de mettre en oeuvre tout autre type d'installation côtière pourvu que ces installations présentent un tronçon de conduite rigide ou de tunnel cylindrique pour permettre le raccordement du dispositif souple d'aspiration, Il est également possible de remplacer la plate-forme flottante portant une centrale de conversion del'énerge thermique de la mer par une plate-forme naviguant à #faible vitesse pour aspirer des nodules polymétalliques sur les fonds océaniques en utillsant le dispositif selon l'invention comme conduit d'une suceuse actionnée par insufflation d'air comprimé dans la manche s#ouple, le dispositif étant d'autant plus Economique h réaliser et à mettre en oeuvre que le diamètre de la conduite requis pour cet usage est nettement réduit. Les fermetures à glissière du fourreau ou tout autre type de fermeture et les paro#is souples du fourreau et de la manche pourront être réalisées de façon connue-en soi. Par exemple, elles pourront être constituées d'un matériau plastique ou élastique armé par des couches de fils ou par des nappes de fils -tissés. L'armature de la paroi du fourreau pourra être réalisée à partir de fils d'aciers ou fibres de verre, ou fibres polyester#, ou fibres polyamides aromatiques commercialisées sous le nom de KEVLAR, etc. Dans certains cas, et notamment pour l'aspiration d'air, les parois souples et plus particulièrement celle de la manche d'aspiration pourront autre tout simplement confectionnées à partir de films plastiques dotés #de bonnes caractéristiques mécaniques. Les cerceaux circulaires ou les armatures profilées qui, suivant le cas retenu, constituent l'armature rigide du fourreau pourront être confectionnés à partir de tubes métalliques extrudés ou étirés résistant à la corrosion ou convenablement protégés contre celle-ci ou bien, pour les plus petites dimensions, obtenus par moulage de résines renforcées de fibres. Le mode de réalisation représenté à la figure 2C concerne une solution économique pour l'obtention d'une conduite souple pour l'aspiration à grand débit d'eau de mer profonde spécifiquement adaptée à l'alimentation en eau froide d'une centrale thermodynamique de l'énergie thermique des mers ainsi qu'il a été mentionné ci-dessus, ladite conduite étant installée à la verticale sous une plate-forme flottante directement ou par l'intermédiaire d'une structure annexe voisine de la surface, Cette disposition permet, toutes choses gales par ailleurs, l'accroissement de l'espacement des moyens rigides associés à la paroi souple de la conduite avec lesquels elle coopère et, par conséquent, d'en réduire le diamètre dans le cas où une manche souple cylindrique lisse n'est pas installée comme mentionné ci-dessus à l'intérieur du fourreau souple armé de la conduite, ce qui supprime ipso-facto la dépression additionnelle prévue dans l'espace annulaire interparois et, par conséquent, diminue la charge desdits moyens rigides, l'accroissement de la perte de charge résultant du profil annelé de la conduite simplifiée étant alors compensé par l'augmentation de son diametre pour un même débit considéré. La figure 2C représente un autre mode de réalisation du dispositif souple d'aspiration 3 équipé de son lest 4 selon l'invention au moyen duquel une installation flottante 1 puise l'eau froide des profondeurs par une pompe 5 située au voisinage de la surface symbolisée par la ligne 6. Le dispositif comporte seulement dans ce cas une manche 53 dont la forme généralement cylindrique est imposée à sa paroi par des anneaux circulaires tubulaires 8, 8a, 8b disposés dans des plans successifs perpendiculairement à l'axe de la conduite, l'espacement desdits anneaux étant défini de telle. sorte que les efforts de compression qui leur sont appliqués par la paroi souple et qui les sollicitent au flambement général sensiblement dans leur plan équatorial soient approximativement de même intensité pour chacun d'eux, lesdits efforts procédant-aux différents niveaux d'immersion des anneaux de la différence de pression entre le milieu marin et la colonne d'eau froide aspirée par la conduite, différence qui résulte notamment de l'intégration aux niveaux considérés de la perte de charge subie par la veine aspirée et de l'intégration de la différence de densité entre l'eau de mer froide aspirée et celle de l'eau du milieu marin. Cette manche 53 est fixée à sa partie supérieure par des moyens connus sur le pourtour d'une embase circulaire 54 ménagée à la partie inférieure d'un conduit 55 d'aspiration de la pompe 5. L'extrémité inférieure de la manche 53 supporte un lest annulaire 4 par une embase 14 sur laquelle elle est assujettie par des moyens connus. Le lest 4 constitue le pavillon d'entrée de l'eau aspirée par la pompe 5 et peut être avantageusement déballasté pour annuler pratiquement son poids apparent en immersion. Il comporte à cet effet une cavité 15 reliée à au moins une tuyauterie 15a à une source d'air comprimé munie d'une mise à ltair libre comme il a été mentionné ci-dessus et au moins un orifice de ballastage 17 situé à sa partie inférieure, Dans le mode de réalisation précédent les anneaux circulaires tubulaires associés à la paroi souple sont pressurisés intérieurement par un fluide moins dense #que l'eau (air ou azote par exemple). Cette disposition permet, d'une part, de réduire leur poids apparent dans l'eau et, d'autre part, de précontraindre leur paroi en tension et réduire de ce fait les contraintes de compression dues à la sollicitation au flambement général desdits anneaux sous L'effet des efforts de compression collectés par la paroi souple de la conduite et appliqués sensiblement dans le plan équatorial des anneaux rigides et des sollicitations au flambement de leur section droite sous l'effet de la pression hydrostatique du milieu. Toutes les installations décrites ci-dessus ne sont que des exemples de réalisation de l'invention. Ces diverses solutions technologiques adoptées peuvent être combinées entre elles de diverses façons pour résoudre un problème d'ensemble posé par une application particulière à un cas donné. Le dispositif souple d'aspiration de fluide à grand débit et faible perte de charge s'applique particulièrement à la réalisation des installations de pompage des centrales flottantes ou costières de conversion de l'énergie thermique de la mer, à la jéali- sation d'installations navigantes pour la récolte des nodules polymétalliques ou des saumures marines métallifères profondes, ou des agrégats sous-marins, ou d'espèces abondantes de la faune benthique ou abyssale. Ce dispositif s'applique également à la réalisation d'émissaires côtiers de grand diamètre. Enfin, le dispositif selon l'invention peut s'inttrgreu dans des systèmes économiques d'aspiration de très grands débits d'air chargé de gaz nocifs ou de poussières dans les puits de mines, ainsi que dans des systèmes de transport à très grand débit de pulvérulents par fluidisation pneumatique.

Claims: REVENDICATIONS 1. Dispositif souple d'aspiration de fluide comportant au moins une manche souple dans laquelle circule le fluide mis en dépression par rapport au milieu ambiant par son aspiration, caractérisé en ce que cette manche est maintenue en forme généralement cylindrique par des moyens d'armature associés à ladite paroi et en ce que des moyens maintiennent la paroi souple de ladite manche en tension par une traction exercée parallèlement à l'axe de la manche de façon à imposer naturellement à ladite manche souple de conserver une forme d'équilibre parfaitement stable sous l'effet de la tension tangentielle uniforme qui en résulte pour la paroi de ladite manche. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la manche est entièrement souple et dépourvue de moyens rigides et est placée à l'intérieur d'un fourreau dont la paroi souple est maintenue en forme généralement cylindrique par des moyens rigides associés à ladite paroi et en ce que des moyens maintiennent la paroi# souple dudit fourreau en tension par une traction exercée parallèlement à l'axe du fourreau, tandis que d'autres moyens entretiennent dans le volume délimité par le fourreau et la manche souple une pression statique en toutes sections du dispositif, inférieure à la pression qui règne dans la manche souple. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, relié à une plate-forme flottante et immergé verticalement, caractérisé en ce que les moyens de mise en tension de la paroi de la manche souple armaturée ou du fourreau sont un lest dont le poids apparent exerce une traction qui coopère avec la pression appliquée par le milieu ambiant sur l'extérieur de ladite paroi pour assurer, selon un profil déterminé, la stabilité des formes concaves qu'épouse ladite paroi entre les moyens rigides associés à ladite paroi 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens qui entretiennent, au sein du fluide qui remplit complètement le volume délimité par le fourreau et la manche souple d'aspiration, une pression statique inférieure à celle qui règne dans ladite manche souple, comportent au moins une trompe à eau dont le col de venturi est en communication permanente avec ledit volume entièrement clos, ladite trompe étant alimentée par une pompe auxiliaire dont les conditions de débit affichées ou commandées par un senseur manométrique différentiel branché-entre ledit volume et la veine du fluide aspiré par la manche souple permettent de régler ladite pression statique à la valeur choisie. 5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le liquide qui occupe l'espace compris entre le fourreau et la manche soup#le d'aspiration présente un niveau à l'air libre et en ce que les moyens qui entretiennent au sein dudit liquide une pression statique inférieure à celle qui règne dans ladite manche souple comportent au moins une pompe auxiliaire branchée sur ledit espace occupé par le liquide pour maintenir le niveau libre dudit liquide à une cote déterminée au-dessous du niveau de la surface libre du liquide ambiant et pour régler cette cote. 6. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le lest comporte une cavité ballas table en communication à sa partie inférieure avec le milieu ambiant et à sa partie supérieure avec au moins une tuyauterie reliant ladite cavité, d'une part, à une source d'air comprimé et, d'autre part, à une vanne de mise à l'air libre installées sur la plate-forme supportant le dispos-itif, l'iniection ou la décharge d'air comprimé dans la cavité du lest permettant de chasser ou de laisser pénétrer le liquide ambiant dans ladite cavité pour régler depuis la plate-forme la valeur #de la traction qu'exerce le lest sur la paroi de la manche armaturée ou du fourreau. 7. Dispositif selon la revendication 3 ou 6, caractéris en ce que le lest constitue le pavillon annulaire d'entrée de la manche d'aspiration à la partie inférieure de laquelle, ledit pavillon est assujetti. 8. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens rigides associés à la paroi souple de la manche armaturée ou à celle du fourreau sont des cerceaux circulaires disposés dans des plans successifs et perpendiculaires à l'axe de ladite manche ou dudit fourreau pour leur conférer une forme généralcment cylindrique de révolution. 9. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens rigides associés à la paroi souple armaturée ou à la paroi du fourreau sont des cadres formés en plan selon un profil hydrodynamique, lesdits cadres coopérant avec la paroi souple de la manche armaturée ou du fourreau pour leur conférer une forme dont la traînée hydrodynamique est réduite dans un courant fluide quasiment normal A leur axe. 10. Dispositif selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que les moyens rigides associés a la paroi souple de la manche armaturée ou du fourreau sont tubulaires et étanches, et en ce que la flottabilité desdits moyens rigides dans l'eau équilibre sensiblement le poids apparent de la paroi souple de la manche armaturée ou du fourreau. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens rigides tubulaires associés à la paroi souple de la manche armaturée ou du fourreau sont remplis d'un fluide sous pression 12. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la paroi souple de la manche armaturée ou du fourreau est constituée par au moins une nappe de structure textile enduite d'un matériau plastique ou élastique dont les deux lisières parallèles à l'axe du fourreau sont maintenues bord à bord au fur et à mesure de l'association des moyens rigides à ladite paroi et sont ensuite solidarisées pour assurer la continuité de ladite paroi souple au moyen d'une fermeture étanche. 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2, 4, 8, 9, 12, intégré à une installation d'aspiration d'air à grand débit, constitué de tronçons rectilignes successifs, de longueur quelconque et faisant entre eux un angle quelconque, caractérisé en ce que la paroi souple du fourreau de chacun des tronçons est montée en faible tension entre des carters rigides annulaires scellés sur des fondations faisant partie de l'installation, et en ce que le volume d'air délimité par la paroi souple des tronçons de fourreaux rectilignes et la paroi des tronçons de manche souple que contiennent lesdites fourreaux est mis en dépression par rapport à la pression régnant dans la manche au moyen d'une trompe à air ou d'une aspiration auxiliaire

Inventors: GRIHANGNE, ANDRE EMILE, Grihangne, André Emile
Applicants: GRIHANGNE, ANDRE EMILE
Application year: 1980
Main classification: F16L11
IPC codes: F04D29, E21B43, F16L11, F16L1, F04B53, F04D13, F03G7