FR2467769A2 - Engin de prelevement selectif d'une couche de liquide leger a la surface d'une nappe d'eau - Google Patents

Abstract

Engin de prélèvement d'une couche de liquide léger sur une nappe d'eau, comprenant une coque ayant deux parties latérales 11 à une extrémité. Le fond d'un bassin limité par les parties latérales et par un fond communique par un conduit en charge avec l'autre extrémité de la coque. Une partie centrale verticale 42 est placée entre les parties latérales 11, fait saillie vers l'avant par rapport à celles-ci et porte des ailes déflectrices 22, 24 de création de tourbillons qui diminuent la divergence en surface. Application à la dépollution de nappes d'eau.

Description

La présente invention a pour objet un engin de prélèvement sélectif d'une couche de liquide léger, tel qu'un hydrocarbure, flottant à la surface d'une nappe d'eau susceptible d'être soumise à la houle, engin comprenant une coque comportant, à une extrémité, deux parties latérales délimitant, avec une partie transversale de liaison, un bassin, des moyens de propulsion permettant de maintenir l'engin en allure de fuite devant la houle, avec l'autre extrémité face à la houle, le fond du bassin communiquant, par un conduit en charge dans lequel est placé un organe d'entrainement de l'eau et dont la paroi supérieure est munie d'une fente de prélèvement de la partie supérieure de l'écoulement en charge dans le conduit, avec ladite autre extrémité de la coque.

Les modes particuliers de réalisation d'un tel engin décrits à titre d'exemples dans le brevet principal comportent des parties latérales relativement éloignées l'une de l'autre, ce qui réduit la résistance mécanique de l'ensemble de l'engin, même lorsque ces deux parties sont reliées en bas par une structure immergée en permanence, telle que des ailes.

L'invention vise à fournir un engin répondant encore mieux aux exigences de la pratique que ceux donnés à titre d'exemples dans le brevet principal, notamment en ce que sa résistance et sa rigidité sont plus importantes.

L'invention vise également à diminuer encore la divergence de l'écoulement en surface, due au contournement de l'engin par l'eau, contournement déjà diminué par l'effet déflecteur des ailes.

Dans ce but, l'invention propose notamment un engin du genre ci-dessus défini qui comprend une partie centrale verticale, placée entre les parties latérales, faisant saillie vers l'avant par rapport à celles-ci et portant des ailes déflectrices de création de tourbillons dont l'orientation tend à diminuer la divergence de l'écoulement en surface.

Celles des ailes portées par la partie centrale qui sont situées le plus à l'avant pourront être à extrémités libres. Les ailes arrière, qui relient la partie centrale verticale aux parties latérales, verront leur tenue à la flexion améliorée par la présence de la partie centrale. La forme de la partie centrale et des parties latérales et celle des ailes déflectrices seront prévues pour défléchir vers le bas les couches profondes de la nappe d'eau, diminuer la divergence de l'écoulement en surface que tend à provoquer le contournement et augmenter la largeur de captation de polluant qui se présentera sous forme d'une couche plus épaisse à l'entrée des moyens de prélèvement.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de modes particuliers d'exécution donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels
- les figures la et lb sont respectivement une vue de dessus et une vue en coupe suivant la ligne I-I de la figure la montrant un mode particulier de réalisation de la partie avant de l'engin, le sens d'écoulement général de l'eau par rapport à l'engin étant indiqué par la flèche
F,
- la figure 2, similaire à la figure la, montre une variante de réalisation,
- les figures 3, 4 et 5 sont des schémas de principe montrant une autre variante encore de réalisation de la partie avant de l'engin, respectivement en vue de dessus, en coupe suivant la ligne IV-IV et en coupe suivant la ligne V-V, le sens d'écoulement étant encore schématisé par la flèche F,
- les figures 6, 7 et 9 sont des schémas représentatifs d'une autre variante encore de réalisation, respectivement en vue de dessus à partir de la ligne'VI-VI de la figure 7, en élévation, et en coupe suivant la ligne VIII-VlII
(le sens d'écoulement général étant toujours indiqué par la flèche F et le niveau de l'eau par N),
- les figures 9 et 10 sont des schémas montrant une autre variante encore, respectivement en coupe suivant les lignes IX-IX et X-X,
- les figures 11 et 12 sont des schémas montrant une autre variante encore.

Etant donné que la présente invention porte essentiellement sur la constitution de la partie avant de l'engin, seule celle-ci sera décrite. La partie arrière, qui incorpore un conduit en charge et des moyens de séparation, peut être identique à l'une de celles définies dans le brevet principal, auquel on pourra se reporter.

Le mode d'exécution schématisé en figures la et lb comporte encore deux parties latérales Il, dont une seule est visible. Ces parties latérales 11 sont reliées à l'arrière par un plancher 29, placé à une profondeur suffisante pour être immergé en permanence. Pour aCcroitre la résistance mécanique de l'engin, une partie centrale verticale 42 est placée entre une plate-forme émergée et la structure immergée constituant plancher. Vers arrière, cette partie centrale s'étend sur une fraction seulement de la longueur des parties latérales et elle déborde sur l'avant de ces parties.Elle est reliée aux parties latérales par des ailes déflectrices 22 et 24 et coopère avec elles pour défléchir vers le bas les couches profondes, diminuer la divergence de l'écoulement en surface que tend à provoquer le mouvement de contournement de l'engin par l'eau dans cette région, augmenter la largeur de captation de polluant et en conséquence épaissir la couche de polluant qui se présentera à l'entrée des moyens de prélèvement, non représentés.

Dans le mode de réalisation montré en figures la et lb, les carènes des parties latérales 11 avancent à partir du point où la proue de ces parties coupe la ligne de flottaison, comme indiqué en tirets sur la figure lb. La partie centrale 42 étant elle-même en saillie vers l'avant à partir de ces carènes, elle permet d'utiliser une aile avant en flèche 22. Dans le mode de réalisation montré en figures la et lb, chacune des ailes est maintenue aussi bien dans sa partie centrale que dans ses parties latérales, ce qui lui donne une rigidité très accrue. La circulation ainsi obtenue autour des carènes et des ailes, schématisée par des flèches sur la figure la, augmente la largeur de captation.

Le même effet peut aussi être obtenu en utili sant la propriété des ailes à extrémité libre de générer un tube tourbillon libre qui fait apparaitre, dans le sillage de l'aile, sur une grande distance, une vitesse induite qui se compose avec le vecteur vitesse relative de ltécoulement non perturbé.

Cet effet est mis en oeuvre dans le mode d'exécution schématisé en figure 2, où l'aile avant 43 donne naissance, dans la masse liquide, à un tourbillon libre 44 se raccordant à un tourbillon virtuel 45 lié à l'aile, de même circulation, partant de la partie centrale 42.

Il faut noter que, si on utilise des ailes droites, les tourbillons liés sont à peu près perpendiculaires au plan de symétrie et n'induisent que des composantes transversales de vitesse négligeable. Il y a donc intérêt à utiliser des ailes à forte flèche, qui créent des tourbillons liés 45 ayant une flèche voisine de celle du bord d'attaque de aile, donc des composantes longitudinales importantes dont l'effet utile s'ajoute à celui des tourbillons libres 44.

Il est important de noter que l'effet utile recherché n'est pas un effet de portance, mais la création de tourbillons dont l'axe a une composante longitudinale. Il n'est donc pas nécessaire que les efforts de portance soient dirigés verticalement : les plans des ailes peuvent donc être obliques ou même verticaux si on dispose d'un support convenable pour fixer l'emplanture de l'aile.

Cette solution est utilisée dans le mode de réalisation des figures 3 à 5 qui montrent une partie centrale 42 munie dans ce but d'un renflement inférieur 46 d'où font saillie, vers le haut, une série d'ailes pratiquement verticales 47, 48,..., 49. Le renflement 46 constitue un plancher avant des parties latérales telles que 12.

Dans ce cas, l'écoulement au-dessus du renflement 46 formant plancher présente une composante de vitesse latérale dirigée vers l'extérieur. Si la composante de vitesse latérale sous le renflement 46 est plus faible, un tourbillon antagoniste apparait à la jonction des deux écoulements, soit sous forme d'un tourbillon virtuel à l'intérieur du bord du renflement, soit sous forme d'une nappe tourbillonnaire réelle s'échappant de ce bord.

On peut éviter cet effet en inclinant ltensemble du renflement 46 vers le haut et vers l'avant. Le renflement se comporte alors comme une aile à incidence positive et l'écoulement diverge sous la face inférieure.

On peut également provoquer la divergence latérale de l'écoulement sous le renflement 46 au moyen d'ailes orientées sensiblement verticalement, placées sous le renflement (non représentées). De telles ailes ont pour effet de remplacer tout ou partie du tourbillon antagoniste de bord par des tourbillons antagonistes partant de la pointe des ailes. Le déplacement vers le bas de tout ou partie des tourbillons antagonistes a un effet favorable au niveau de la surface libre.

Une partie de l'intensité du tourbillon lié correspondant à chacune des ailes 47, 48,..., 49 se propage à l'intérieur de la zone limitée par le renflement 46 et vient compenser l'intensité des tourbillons antagonistes éventuels. L'intensité résiduelle se propage jusqu'à l'amie de la partie centrale 42, d'où une accélération générale de l'écoulement au-dessus du renflement 46, accélération qui a un autre effet favorable : elle diminue la vague d'étrave de la partie centrale 42.

Pour éviter des mouvements excessifs de l'eau par rapport aux ailes déflectrices immergées sous l'effet du tangage, il sera généralement nécessaire de donner, au moins au tronçon avant de la partie centrale 42, une largeur notable au niveau de la flottaison, typiquement du même ordre que celle des parties latérales.

On peut également créer des tourbillons marginaux utiles au moyen d'ailes fixées sur une quille centrale étroite placée sous le renflement 46 ou placées verticale ment sous le fond. L'influence en surface de ces tourbillons est toutefois limitée par leur grande profondeur d'immersion.et par les tourbillons liés antagonistes qu'ils développent à l'intérieur de la zone limitée par le renflement 46.

Une telle disposition est montrée schématiquement en figures 6 à 8. Le renflement inférieur de la coque centrale 42 est prolongé par une quille 50 portant des ailes déflectrices en flèche 51, 52 et 53.

On peut également diminuer la divergence de l'écoulement en surface due au contournement de l'engin par l'eau en favorisant le contournement vers le bas près du plan de symétrie, aux dépens du contournement latéral.

Pour cela, il suffit de creuser la face inférieure du renflement 46. Cette disposition peut être combinée à l'emploi d'ailes déflectrices, du type déjà montré en figures 16 à 18. On arrive ainsi à la forme montrée schématiquement en figures 9 et 10, où les organes correspondant à ceux des figures 6 à 8 sont désignés par le même numéro de référence. On voit que le renflement 54 tend à favoriser le contournement de la partie centrale par le dessous, aux dépens du contournement latéral.

Enfin, dans le cas où le renflement 46 formant un plancher porte une série d'ailes approximativement verticales faisant saillie vers le haut, les extrémités de certaines de ces ailes peuvent être reliées mécaniquement entre elles par une plaque immergée, horizontale ou légèrement inclinée,qui recouvre tout ou partie d'une extrémité de ces ailes et peut déborder du côté du bord d'attaque. L'ensemble constitué par le renflement formant plancher, les ailes et la plaque constitue un caisson.

L'inclinaison des bords de fuite des ailes par rapport au plan de symétrie de l'engin engendre un écoulement à forte composante transversale entre ces ailes. Cet écoulement subsiste si le caisson se prolonge vers l'arrière sous la partie avant d'une partie latérale.

Ainsi, l'écoulement prélevé entre la partie centrale et cette partie latérale est soumis à un soutirage progressif au niveau des couches inférieures, ce qui enrichit encore en polluant le débit finalement prélevé.

Une telle disposition est montrée schématiquement en figures 11 et 12. On retrouve sur ces figures les parties latérales 11 et la partie centrale 42. Les ailes verticales 47, 48 49 sont portées par un renflement inférieur 55 de la partie centrale. Les trois ailes placées les plus à l'arrière sont reliées par une plaque 56.

Il va sans dire que le présent certificat d'addition ne se limite pas aux modes de réalisation qui ont été représentés ou décrits, mais s'détend à toute variante restant dans le cadre des équivalences.

Claims (9)

REVENDICATIONS

1. Engin de prélèvement sélectif d'une couche de liquide léger, tel qu'un hydrocarbure, flottant à la surface d'une nappe d'eau susceptible d'être soumise à la houle, engin comprenant une coque comportant, à une extrémité, deux parties latérales délimitant, avec une partie transversale de liaison, un bassin, des moyens de propulsion permettant de maintenir l'engin en allure de fuite devant la houle, avec l'autre extrémité face à la houle, le fond du bassin communiquant, par un conduit en charge dans lequel est placé un organe d'entrainement de l'eau et dont la paroi supérieure est munie d'une fente de prélèvement de la partie supérieure de l'écoulement en charge dans le conduit, avec ladite autre extrémité de la coque, caractérisé en ce qu'il comprend une partie centrale verticale, placée entre les parties latérales, faisant saillie vers l'avant par rapport à celles-ci et portant des ailes déflectrices de création de tourbillons dont l'orientation tend à diminuer la divergence de ltécoulement en surface.

2. Engin suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les carènes des parties latérales font saillie à partir du point où ces parties latérales coupent la ligne de flottaison.

3. Engin suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'une au moins des ailes, placée le plues à l'avant, est à extrémités libres.

4. Engin suivant la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que ladite partie centrale présente un renflement inférieur formant plancher, portant des ailes déflectrices en saillie vers le haut.

5. Engin suivant la revendication 4, caractérisé en ce que celles des ailes déflectrices qui sont situées le plus à l'arrière sont reliées par une plaque supérieure.

6. Engin suivant la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que ledit renflement inférieur est prolongé vers le bas par une quille centrale portant également des ailes déflectrices.

7. Engin suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la face inférieure de la partie centrale est creusée de façon à favoriser le contournement vers le bas.

8. Engin suivant la revendication 7, caractérisé en ce que ladite face inférieure est également munie d'ailes déflectrices.

9. Engin suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les ailes présentent une flèche importante.