WO2013061006A1 - Dispositif de remontée de sédiments situés dans les fonds marins - Google Patents

Dispositif de remontée de sédiments situés dans les fonds marins Download PDF

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WO2013061006A1
WO2013061006A1 PCT/FR2012/052480 FR2012052480W WO2013061006A1 WO 2013061006 A1 WO2013061006 A1 WO 2013061006A1 FR 2012052480 W FR2012052480 W FR 2012052480W WO 2013061006 A1 WO2013061006 A1 WO 2013061006A1
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lift
lift device
tube
marine
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PCT/FR2012/052480
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Jean-Paul TURCAUD
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Eltrova
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    • E02F3/905—Manipulating or supporting suction pipes or ladders; Mechanical supports or floaters therefor; pipe joints for suction pipes
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21C—MINING OR QUARRYING
    • E21C50/00—Obtaining minerals from underwater, not otherwise provided for

Definitions

  • the invention relates to a device for raising marine sediments located at the bottom of the seas or oceans.
  • An object of the invention is to provide a device that is able to effectively ascend inconsolidated marine sediments from great depths.
  • a device for ascending sea sediments of a seabed comprising, arranged so as to be fully immersed in a fluid during use: a lift tube comprising at a first end a suction head, the suction head being arranged to be maintained at a predetermined distance from the seabed during use;
  • a separator cyclone comprising a tangential inlet in fluid communication with a second end of the lift tube, and a low outlet of the marine sediments, as well as a high outlet of the fluid;
  • fluid propulsion means mounted at the high output of the cyclone and arranged to establish a fluid flow having a Reynolds number greater than 3000 at least in the lift tube, thereby creating a vortex within and along the the lift tube;
  • a transfer system to marine sediment transport means comprising input means connected to the low output of the separator cyclone, the transfer system further comprising means forming airlock and buffer storage means of marine sediments.
  • the entire device operating completely immersed in the fluid, does not require pumping up the marine sediments located on a seabed, but only the establishment of a fluid flow within the device from the head of the fluid. suction to the cyclone, a flow which has a Reynolds number greater than 3000, thus tourbi 11 onnai re, and which therefore causes the marine sediments with him, and the fluid propulsion means being placed at the top outlet of the cyclone are not damaged by the sediments that do not pass through said means for propelling the fluid.
  • the device according to the invention comprises at least one of the following characteristics:
  • the input means of the transfer system comprises an inlet valve
  • the inlet valve comprises a diaphragm without covering
  • the diaphragm comprises at least two planes articulated on one side;
  • edges of the planes in contact comprise reinforcing beads
  • the inlet valve comprises means for actuating an opening and closing of the inlet valve
  • the buffer storage means comprise a tank, means for fluidizing a content of the tank and means for evacuating the contents of the tank;
  • the fluidization means comprise a series of fluid injection nozzles disposed in a bottom wall of the vessel;
  • the transfer system comprising an outlet valve
  • the discharge means comprises means for generating a flow of fluid directed towards the outlet valve
  • the lift tube is a flexible hose to be stored in accordion and deployed on site;
  • the lift tube has on an inner surface means for maintaining a helical movement of the fluid loaded with marine sediments;
  • the lift tube has a pig near the first end
  • the suction head comprises means for filtering marine sediments; the filtering means are selectively retractable as a function of a fluid flow in the lift tube; and
  • the first end of the lift tube comprises means for moving the suction head.
  • FIG. 1 is a global diagram of a device for raising marine sediments according to the invention installed aboard a ship;
  • FIG. 2 is a diagrammatic view of a first step of deployment of the device for raising marine sediments according to the invention installed on a ship;
  • Figure 3 is a diagram illustrating the device according to the invention of Figure 2 deployed
  • Figure 4 is a diagram of the device according to the invention of Figure 3 during operation
  • FIG. 5 is a diagram of one of the buffer storage means used in the device of FIG. 2;
  • FIG. 6 is a detail diagram of an inlet valve element of FIG. 5.
  • the marine sediment lift device 1 is shown here installed on a ship N.
  • a set of so-called buffer vessels 2 makes it possible to recover, store and evacuate the marine sediments brought up by the marine sediment lift device 1 according to The invention.
  • the device for raising marine sediments 1 according to the invention comprises a rising tube 10 which, once deployed, will extend from the ship N below the level of a waterline S to a neighborhood of a bottom.
  • This up tube 10 comprises, here, a hose 11 having, regularly spaced along a length of the hose 11, reinforcing collars 12.
  • the lift pipe 10 is stacked accordion on the ship N at a derrick 13 located vertically up the lift pipe.
  • the lift pipe 10 is formed from a set of rigid tubes assembled, by screwing for example, to each other depending on the depth of the seabed F to achieve.
  • internal bulges are arranged at the level of the reinforcing collars 12 of the flexible pipe 11 of the return tube 10, or along the internal surfaces of the rigid tubes.
  • bulges may be in the form of blades fixed rigidly (by welding, for example, on an inner surface of the reinforcing or rigid tubes .
  • These internal bulges are of helical shape forming a screw pitch arranged so as to generate, or to reinforce, and to maintain a helical movement of an upward flow, so as to obtain an ascending fluid flow forming a vortex by a centripetal rotation effect
  • the bulges are replaced by a rigid helicoidal tube. Such a helical movement of the flow in the form of a vortex will allow
  • the lightest elements will then circulate on the periphery while the heavier elements will remain in the center of the riser thus formed within the lift tube 10; and, limiting at the periphery of the flow as a vortex, that is to say at the inner surface of the riser tube, the resistance due to the presence of a laminar flow at this level.
  • the screw pitch of the internal bulges is chosen according to the hemisphere in which the device for raising the marine sediments 1 according to the invention is implemented, in order to exploit the naturally occurring Coriolis forces.
  • the helical shaped internal bulges are arranged on an inner surface of the rigid tubes.
  • the riser tube has a suction head 30.
  • the suction head 30 is preferably rigid, made of a metallic material.
  • the latter comprises, according to a first embodiment, lights whose dimensions correspond to the type of material to be sucked included in the marine sediments to be reassembled by the device. recovery of marine sediments 1 according to the invention.
  • various suction heads 30 may be available depending, on the one hand, on the depth of the seabed F comprising the marine sediments to be reassembled and, secondly, the type of materials to be reassembled.
  • the suction head 30 consists of a fixed cone stiffened to a lower orifice by radial bars welded and reinforced with each other by transverse bars, intended to block the materials of larger size than the grids thus formed by the different radial and transverse bars.
  • the suction head 30 comprises a grid thus arranged that can open under the effect of a possible reverse circulation of a flow flowing within the lift tube 10 (The flow is then leaving the cyclone to the suction head 30), for the purpose of scouring the target zone of the seabed F to release surface sedimentations that are of no interest, such as sludge on the sea floor , and it is useless to go back to the surface to separate them from interesting marine sediments.
  • the suction head 30 comprises a grid formed of three elements or valves articulated along three axes arranged at 120 ° from each other and overlapping in the case of a flow leaving the suction head. 30 to the vessel N.
  • An abutment zone is a circular portion of the lift tube 10 on which rest the three hinged elements, which can be brought back into the closed position by spring means.
  • the marine sediment lift device 1 In the vicinity of the first end of the lift tube 10, at a distance from the suction head 30, the marine sediment lift device 1 according to the invention comprises a pig 20, said stabilization.
  • This pig 20 makes it possible to damp any parasitic movements of the suction head 30 during use of the device for raising sea sediments 1 according to the invention.
  • the pig 20 can be moved by displacement means 31 of the suction head 30 in order to allow a scan of an area of interest of the seabed F by the suction head 30.
  • the device for the recovery of marine sediments 1 comprises a separator cyclone 40 comprising an inlet tangential in fluid communication with a second end of the riser tube 10. This fluid communication is provided by a flexible or rigid connection pipe 41.
  • the separator cyclone 40 has an upper outlet located at a cover of the cyclone separator 40, exit at which are connected in fluid communication propulsion means 42 of the fluid.
  • the propulsion means 42 are, here, propellants arranged so as to establish a flow of fluid within the device for raising marine sediments 1 according to the invention, and in particular to establish a flow of fluid in the lift tube 10 connected in fluid communication with the tangential inlet of the separator cyclone 40, fluid flow having a Reynolds number greater than 3000 in the lift tube 10, so that the fluid flow vortex and thus forms a vortex.
  • the generation of such a vortex by will facilitate the rise of sediments by a centripetal rotation effect.
  • An output of the thrusters forming the propulsion means 42 is situated below the waterline S.
  • the high outlet of the cyclone comprises means forming a safety grid making it possible to maintain any sedimentary particles. which would be sucked at said upper outlet of the separator cyclone 40.
  • Such an arrangement of the propulsion means 42 allows that during operation of the device for the recovery of marine sediments 1 according to the invention, no sedimentary particle passes through said means. propulsion 42 and, therefore, does not destroy or endanger the integrity of the latter.
  • the propulsion means 42 comprise a fluid drive device comprising a frustoconical turbine of revolution or of a hyperboloidal shape of revolution comprising an Archimedean screw for driving a fluid having a varying pitch.
  • the turbine and the Archimedean screw are made of common and resistant materials, such as steel, in order to be able to cause any marine sediments that have passed through the safety grid means.
  • a drive device makes it possible not to have cavitation in operation, cavitation detrimental to the proper functioning of the device for raising marine sediments 1 according to the invention.
  • such a drive device is described in more detail in the French application filed under the number 11 62 547 belonging to the Applicant, and to which it is possible to refer for further information.
  • the separator cyclone 40 furthermore comprises a low outlet of the marine sediments located at the bottom of the separator cyclone 40. This low outlet makes it possible to evacuate the marine sediments collected in the cyclone separator 40.
  • the recovery device of marine sediment 1 comprises a transfer system to the means of transport 2 of marine sediments which will now be described in connection with Figures 5 and 6.
  • the transfer system 50 comprises input means 51 connected to the low output of the cyclone separator 40. These inlet means 51 make it possible to bring the marine sediments collected by the separator cyclone 40 into buffer storage means 52 of the transfer system 50.
  • the input means 51 consist of an inlet valve enabling transition between the low output of the separator cyclone 40 and the buffer storage means 52. This inlet valve forms a diaphragm without overlap because said inlet valve closes and opens on a continuous flow of sediment seamen saturated with fluid. It is formed here of three triangular planes 511 articulated at axes 514 located radially outwardly. Each articulated plane is manipulated by an articulated jack 512.
  • the continuity at the low output of the separator cyclone 40 is provided in pressure by a cylindrical casing 515 called cover in which the entire inlet valve is housed.
  • the casing 515 closes at the level of the lower part of the cyclone in the vicinity of the lower outlet of the separator cyclone 40.
  • the articulated planes 511 present, at the level of the their contact edges, protective beads which may be metallic or soft rubber. These beads are replaceable according to their degree of wear. Alternatively, deformable flexible surfaces can be placed on internal surfaces of joint between the various articulated planes.
  • the buffer storage means 52 of the transfer system 50 of the marine sediment lift device 1 according to the invention are here a storage tank whose capacity is greater than a storage volume of the separator cyclone 40.
  • the means of buffer storage 52 here in the form of a storage tank, allow evacuation of marine sediments to the buffer vessels 2.
  • the storage tank allows a discharge rate substantially greater than a flow rate filling the cyclone separator 40 whose contents in marine sediments is transferred into the storage tank through the inlet means 51.
  • the transfer system 50 comprises a series of fluid injection nozzles 56 arranged in a bottom of the storage tank forming the buffer storage means 52.
  • the injection nozzles 56 are fluidly connected to fluid injection means 54 which will inject, here, the seawater into the injection nozzles 56.
  • the role of the series of injection nozzles 56 is to fluidize the sediment mass stored in the storage tank forming the buffer storage means 52.
  • a flow of the series of injection nozzles 56 is controlled by sensor systems placed in the bottom of the storage tank forming the buffer storage means 52.
  • the transfer system 50 comprises means for evacuating the contents of the storage tank forming the buffer storage means 52 which themselves comprise means for generating a fluid stream 55, here in the form of a propellant drawing seawater that the propellant injects directly into the storage tank in order to generate the evacuation flow C within the storage tank 52 forming the buffer storage means 52.
  • the buffer storage means 52 include output means located here at a opposite side of the buffer storage means 52 to one side comprising the input means 51.
  • These output means comprise an outlet valve 57, here of the single valve type actuated by a jack and positioned on a seat consisting of a cylindrical bulb. A closing movement of the outlet valve 57 is effected in the direction of the evacuation flow C.
  • the seal is perfect on the reception seat because no interference with the sediments thus evacuated can occur. establish. Therefore, the exhaust flow C is directed to the buffer vessel 2 by means of a conduit 53 connecting the outlet valve 57 to the buffer vessel 2.
  • valves at the inlet means 51 and output of the buffer storage means 52 allows these buffer storage means 52 to fulfill an additional role of means forming a lock for the transfer system 50 of the marine sediment lift device 1 according to the invention.
  • One of the inlet and outlet valves of the means forming an airlock opens only if the other inlet and outlet valves of the means forming an airlock is closed.
  • Such means forming an airlock enable the cyclone 40 to be discharged while protecting the cyclonic medium within the cyclone 40 from the ambient environment surrounding the cyclone 40.
  • the latter comprises an airlock whose volume is sufficient to receive the contents of the cyclone 40.
  • the inlet valve described above forms the inlet valve of the means forming a lock and a valve of similar output to this inlet valve is arranged at the output of the means forming lock.
  • the transfer system 50 of the device for raising marine sediments 1 When the separator cyclone 40 is filled by the marine sediments reassembled, the outlet valve 57 of the transfer system 50 closes, the means for generating a fluid flow 55 are stopped and the injection of fluid through the nozzles. injection 56. Then, the inlet valve of the inlet means 51 of the transfer system 50 is open, which allows to empty the cyclone separator 40 of its load of marine sediment reassembled. Once this is done, the inlet valve of the inlet means 52 is closed, the outlet valve 57 is opened, the flow generated by the injection nozzles 56 is reinstalled and the means for generating a flow 55 restarted. This makes it possible to resume the loading of a buffer vessel 2 by evacuation of a part of the sedimentary mass then stored in the buffer storage means 52 of the transfer system 50. In an alternative embodiment, the transfer system
  • the bin 50 comprises a noria transport bins able to move along a rail inclined to the horizontal, for example 30 or 40 °.
  • the rail bottom would bring the bins at the low output of the cyclone separator 40 on the one hand, and on the other hand, to bring the same bins once loaded above the buffer vessels to transfer the contents of the tank in said buffer vessel 2.
  • the bins can be arranged in the manner of a funicular, or in the manner of the seats of a lift.
  • the marine sediment lift device 1 according to the invention is connected to the vessel by slider means (not shown).
  • Slide means (not shown).
  • These means forming a slide allow compensation of the swell that the ship N undergoes.
  • the distance between the suction head and the bottom is not disturbed by the swell existing on the surface where the ship N is positioned.
  • Such means forming slideway are known per se on deep-sea drilling platforms and do not require any particular additional installation for connecting the marine sediment lift device 1 according to the invention and the vessel N.
  • the marine sediment lift device 1 is installed here on a vessel N.
  • this installation is carried out on a floating platform.
  • the ship N is brought vertically from an area of interest of the seabed F, an area of interest comprising marine sediments to rise to the surface. Therefore, the lift tube is deployed in a direction Dl, the suction head 30 being brought to the level of the area of interest of the seabed F. This deployment is carried out until the opening of the suction head 30 comes opposite the area of interest of the seabed F, without coming into contact with the seabed F being located at a predetermined distance from the seabed F.
  • the tangential inlet of the cyclone separator 40 is connected to the second end of the lift tube by means of the flexible connecting tube 41.
  • the transfer system 50 is installed under the cyclone separator 40, itself connected to a first buffer vessel 2. Therefore, the propulsion means of a fluid 42 are implemented, which allows to establish an upward flow R 10.
  • the upward flow R thus generated causes at the suction head a flow sufficient to cause the marine sediments inconsolidated from the seabed area of interest F.
  • the device for ascending marine sediments 1 makes it possible to carry out the recovery of unconsolidated marine sediments not through a pumping logic but through a kinetic drive logic by the establishment within the device and in particular at the level of the suction head 30 of a flow of fluid, here the seawater, sufficient to carry with it said unconsolidated marine sediments.
  • a swirling fluid flow within the lift tube 1 that is to say a flow of fluid whose Reynolds number is greater than 3000, and on the other hand, a speed of the fluid flow sufficient to ensure buoyancy of marine sediments that are thus reassembled.
  • the starting point is located in high pressure areas and the point of arrival below the waterline S is located in a zone of low pressure, constant density of water. seawater.
  • the very high pressure at the seabed causes a suction phenomenon, now the sediment at the bottom, a suction phenomenon which is then largely compensated by the establishment of the rising flow R at the level of the suction head. .
  • the upward flow R accelerated in the low-pressure zones by the means for propelling the fluid 42, can reach upward speeds in the ascent tube 10 of the order of ten or even several tens of meters per second.
  • the device for raising marine sediments 1 according to the invention allows this upstream by a continuous upstream process performed by the suction head assembly 30, return tube 10, flexible connection tube 41, cyclone separator 40 and propulsion means 42 of the fluid.
  • the limited capacity of the separator cyclone 40 and the need to evacuate the sediments thus returned to the buffer vessel 2 imposes a discontinuous downstream process.
  • the transfer system 50 of the marine sediment lift device 1 according to the invention makes it possible to prevent any interference between the continuous rising flow R coming from the ascent tube 10 and the low pressure zone under the ship N and the buffer vessel 2.
  • the transfer system 50 can play the role of a large airlock volume between the separator cyclone 40 and the buffer vessel 2.
  • the suction head assembly 30, return tube 10, flexible connecting tube 41, cyclone separator 40 and propulsion means 42 of the fluid is completely immersed in the fluid.
  • the fluid flow is made in a single and homogeneous medium that forms said fluid.
  • the fluid In the context of marine sediments, the fluid is seawater and there is thus no connection between the seawater fluid and the atmosphere above the sea (an atmosphere formed by another fluid that is air forming another medium different from that of seawater).
  • the energy expended at the level of the propulsion means 42 to obtain this speed is constant and independent of the depth of the zone of interest of the seabed.
  • a guillotine hatch can be placed above the inlet valve forming input means 52 of the transfer system 50, to counteract the case where an incident of the type of blocking of said inlet valve or stuffing due to mismanagement of the evacuation of the sedimentary mass contained in the buffer storage means 52.
  • the lift tube 10 is raised about two to three meters using the derrick 13 of the ship N. This freedom of movement is provided by the flexibility of the connection between the second end of the lift tube 10 and the tangential entry of the cyclone separator 40 made using the connecting hose 41.
  • the device for raising marine sediments 1 according to the invention has been described in the context of use in the open sea, the latter can be quite used as a bottom dragging device located more than 10.33 m deep, like retention lakes of hydraulic dams to reduce their siltation.

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Abstract

Le dispositif de remontée de sédiments marins (1) comporte, agencés de sorte à être immergés dans un fluide lors d'une utilisation; un tube de remontée (10) comprenant à une première extrémité une tête d'aspiration (30); un cyclone séparateur (40) comprenant une entrée tangentielle en communication fluidique avec une deuxième extrémité du tube de remontée, et une sortie basse des sédiments marins, ainsi qu'une sortie haute du fluide; des moyens de propulsion (42) du fluide montés au niveau de la sortie haute du cyclone; et, un système de transfert (50) vers des moyens de transport (2) des sédiments marins comprenant des moyens d'entrée (51) reliés à la sortie basse du cyclone séparateur, le système de transfert comportant en outre des moyens de stockage tampon (52) des sédiments marins.

Description

"Dispositif de remontée de sédiments situés dans les fonds marins"
L'invention concerne un dispositif de remontée de sédiments marins situés au fond des mers ou des océans.
A ce jour, il est connu que les fonds marins contiennent des éléments de grande valeur économique. Ces éléments sont contenus dans des sédiments dits inconsolidés qui recouvrent le fond des océans. Parmi ces éléments, il y a l'étain, le titane, le platine, des métaux rares, du zircon ainsi que des lanthanides. Il est aussi possible de trouver de l'or ou des diamants dans ces fonds marins. A ce jour, il n'est pas possible de remonter de tels sédiments dans de grandes profondeurs à l'aide de pompes classiques qui sont de deux types :
celles fonctionnant par dépression et amorçage avec un maximum de pompage d'une profondeur de 10,33 mètres, et,
- celles fonctionnant à partir du fond, mais qui ne peuvent pas remonter de matériaux, car ces derniers les endommageraient .
Un but de l'invention est de fournir un dispositif qui soit capable effectivement de remonter des sédiments marins de type inconsolidés depuis de grandes profondeurs .
A cette fin, il est proposé, selon l'invention, un dispositif de remontée de sédiments marins d'un fond marin comportant, agencés de sorte à être entièrement immergés dans un fluide lors d'une utilisation : un tube de remontée comprenant à une première extrémité une tête d'aspiration, la tête d'aspiration étant agencée de sorte à être maintenue à une distance prédéterminée du fond marin, lors d'une utilisation ;
- un cyclone séparateur comprenant une entrée tangentielle en communication fluidique avec une deuxième extrémité du tube de remontée, et une sortie basse des sédiments marins, ainsi qu'une sortie haute du fluide ;
des moyens de propulsion du fluide montés au niveau de la sortie haute du cyclone et agencés de sorte à établir un flux de fluide présentant un nombre de Reynolds supérieur à 3000 au moins dans le tube de remontée, créant ainsi un vortex au sein et le long du tube de remontée ; et,
- un système de transfert vers des moyens de transport des sédiments marins comprenant des moyens d'entrée reliés à la sortie basse du cyclone séparateur, le système de transfert comportant en outre des moyens formant sas et des moyens de stockage tampon des sédiments marins.
Ainsi, l'ensemble du dispositif, fonctionnant complètement immergé dans le fluide, ne nécessite pas de pompage pour remonter les sédiments marins situés sur un fond marin, mais seulement l'établissement d'un flux de fluide au sein du dispositif depuis la tête d'aspiration jusqu'au cyclone, flux qui présente un nombre de Reynolds supérieur 3000, donc tourbi 11 onnai re , et qui entraîne donc les sédiments marins avec lui, et les moyens de propulsion du fluide étant placés en sortie haute du cyclone ne sont pas endommagés par les sédiments qui ne passent pas à travers lesdits moyens de propulsion du fluide . Avantageusement, mais facultativement, le dispositif selon l'invention comporte au moins l'une des caractéristiques suivantes :
- les moyens d'entrées du système de transfert comportent une vanne d' entrée ;
la vanne d'entrée comprend un diaphragme sans recouvrement ;
le diaphragme comporte au moins deux plans articulés sur un côté ;
- des arrêtes des plans en contact comportent des bourrelets de renfort ;
- la vanne d'entrée comporte des moyens d' actionnement d'une ouverture et d'une fermeture de la vanne d'entrée ;
- les moyens de stockage tampon comportent une cuve, des moyens de fluidification d'un contenu de la cuve et des moyens d'évacuation du contenu de la cuve ;
- les moyens de fluidification comportent une série de buses d'injection de fluide disposées dans une paroi de fond de la cuve ;
le système de transfert comportant une vanne de sortie, les moyens d'évacuation comporte des moyens de génération d'un flux de fluide dirigée vers la vanne de sortie ;
- le tube de remontée est un tuyau souple destiné à être stocké en accordéon et déployé sur site ;
- le tube de remontée comporte sur une surface interne des moyens d'entretien d'un mouvement hélicoïdal du fluide chargé des sédiments marins ;
- le tube de remontée comporte une gueuse au voisinage de la première extrémité ;
- la tête d'aspiration comporte des moyens de filtrage des sédiments marins ; les moyens de filtrage sont sélectivement escamotables en fonction d'un flux de fluide dans le tube de remontée ; et
- la première extrémité du tube de remontée comporte des moyens de déplacement de la tête d'aspiration.
D'autres caractéristigues et avantages de l'invention apparaîtront lors de la description ci-après d'un mode préféré de réalisation non limitatif. Aux dessins annexés :
- la figure 1 est un schéma global d'un dispositif de remontée de sédiments marins selon l'invention installé à bord d'un navire ;
- la figure 2 est une vue schématigue d'une première étape de déploiement du dispositif de remontée de sédiments marins selon l'invention installé sur un navire ;
la figure 3 est un schéma illustrant le dispositif selon l'invention de la figure 2 déployé ;
la figure 4 est un schéma du dispositif selon l'invention de la figure 3 lors d'un fonctionnement ;
- la figure 5 est un schéma d'un des moyens de stockage tampon utilisé dans le dispositif de la figure 2 ; et,
- la figure 6 est un schéma de détail d'un élément formant vanne d'entrée de la figure 5.
En référence aux figures 1 à 4, un dispositif de remontée de sédiments marins 1 selon 1 ' invention va être décrit. Le dispositif de remontée de sédiments marins 1 est, ici, illustré installé sur un navire N. Un ensemble de navires dits tampons 2 permet de récupérer, de stocker et d'évacuer les sédiments marins remontés par le dispositif de remontée de sédiments marins 1 selon 1 ' invention . Le dispositif de remontée de sédiments marins 1 selon l'invention comporte un tube de remontée 10 qui, une fois déployé, s'étendra depuis le navire N sous le niveau d'une ligne de flottaison S jusqu'à un voisinage d'un fond marin F. Ce tube de remontée 10 comporte, ici, un tuyau souple 11 comportant, espacés de manière régulière tout le long d'une longueur du tuyau souple 11, des colliers de renfort 12. Avant déploiement, le tuyau de remontée 10 est empilé en accordéon à bord du navire N au niveau d'un derrick 13 situé à la verticale du tuyau de remontée. En variante de réalisation, le tuyau de remontée 10 est formé à partir d'un ensemble de tubes rigides assemblés, par vissage par exemple, les uns aux autres en fonction de la profondeur du fond marin F à atteindre. D'autre part, au niveau des colliers de renfort 12 du tuyau souple 11 du tube de remontée 10, ou le long des surfaces internes des tubes rigides, des renflements internes sont aménagés. Ces renflements peuvent se présenter sous la forme de pales fixées rigidement (par soudage par exemple, sur une surface interne des coliers de renfort ou des tubes rigides. Ces renflements internes sont de forme hélicoïdale formant un pas de vis agencé de manière à générer, ou à renforcer, et àentretenir un mouvement hélicoïdal d'un flux ascendant, de sorte à obtenir un flux de fluide ascendant formant un vortex par un effet de rotation centripète. En variante de réalisation, les renflements sont remplacés par un tube rigide de forme hélicoïdale. Un tel mouvement hélicoïdal du flux sous forme d'un vortex va permettre
- d'homogénéiser une répartition granulométrique à l'intérieur des sédiments marins entraînés par le flux ascendant : les éléments les plus légers vont alors circuler à la périphérie tandis que les éléments les plus lourds vont demeurer au centre de la colonne montante ainsi formée au sein du tube de remontée 10 ; et, de limiter à la périphérie du flux sous forme de vortex, c'est-à-dire au niveau de la surface interne du tube de remontée, la résistance due à la présence d'un flux laminaire à ce niveau.
Cela vient en complément du flux tourbillonnaire, lui-même formant un vortex, généré par les moyens de propulsion 42 qui seront ultérieurement décrits.
D'autre part, le pas de vis des renflements internes est choisi en fonction de l'hémisphère dans lequel le dispositif de remontée des sédiments marins 1 selon l'invention est mis en œuvre, afin d'exploiter les forces de Coriolis naturellement présentes alors. Dans la variante de réalisation du tube de remontée 10 à partir de tubes rigides, les renflements internes de forme hélicoïdales sont aménagés sur une surface interne des tubes rigides.
Au niveau d'une première extrémité, le tube de remontée comporte une tête d'aspiration 30. La tête d'aspiration 30 est de préférence rigide, réalisée dans un matériau métallique. Au niveau d'une ouverture de la tête d'aspiration 30, cette dernière comporte, selon un premier mode de réalisation, des lumières dont les dimensions correspondent au type de matériaux à aspirer compris dans les sédiments marins destinés à être remontés par le dispositif de remontée de sédiments marins 1 selon l'invention. De manière avantageuse, mais facultative, diverses têtes d'aspiration 30 peuvent être disponibles en fonction, d'une part, de la profondeur du fond marin F comprenant les sédiments marins à remonter et, d'autre part, du type de matériaux à remonter. Par exemple, pour de grandes profondeurs, la tête d'aspiration 30 est constituée d'un cône fixé rigidifié à un orifice inférieur par des barres radiales soudées et renforcées entre elles par des barres transversales, destinées à bloquer les matériaux de taille supérieure aux grilles ainsi ménagées par les différentes barres radiales et transversales. Dans une variante de réalisation, pour des opérations à faible profondeur, la tête d'aspiration 30 comprend une grille ainsi aménagée pouvant s'ouvrir sous l'effet d'une éventuelle circulation inverse d'un flux circulant au sein du tube de remontée 10 (le flux étant alors partant du cyclone vers la tête d'aspiration 30), dans le but d'affouiller la zone cible du fond marin F pour en dégager des sédimentations de surface qui ne présentent aucun intérêt, comme des boues sur le plancher marin, et qu'il est inutile de remonter en surface pour les séparer des sédiments marins intéressants. Dans cette variante de réalisation, la tête d'aspiration 30 comporte une grille formée de trois éléments ou clapets articulés selon trois axes aménagés à 120° les uns des autres et se recouvrant dans le cas d'un flux partant de la tête d'aspiration 30 vers le navire N. Une zone de butée est une partie circulaire du tube de remontée 10 sur laquelle viennent reposer les trois éléments articulés, qui peuvent être ramenés en position de fermeture par des moyens formant ressort de rappel. Il est à noter que, selon le dispositif de remontée de sédiments marin 1 selon l'invention, lors d'une utilisation, la tête d'aspiration 30 est maintenue à une distance prédéterminée du fond marin, une fois le déploiement du tube de remontée 10 effectué, afin que cette tête d'aspiration 30 ne soit pas en contact avec ledit fond marin et, par conséquent, avec les sédiments marins qui y reposent. C'est le flux de fluide, établi au sein du tube de remontée 10, qui entraine les sédiments marins en les « arrachant » du fond marin. Une valeur de ladite distance prédéterminée est comprise entre 1 m et 3 m environs, de préférence 1 m. Au voisinage de la première extrémité du tube de remontée 10, à distance de la tête d'aspiration 30, le dispositif de remontée de sédiments marins 1 selon 1 ' invention comporte une gueuse 20 , dite de stabilisation. Cette gueuse 20 permet d'amortir les éventuels mouvements parasites de la tête d'aspiration 30 lors d'une utilisation du dispositif de remontée de sédiments marins 1 selon l'invention. D'autre part, la gueuse 20 peut être déplacée par des moyens de déplacement 31 de la tête d'aspiration 30 afin de permettre un balayage d'une zone d'intérêt du fond marin F par la tête d'aspiration 30. Ces moyens de déplacement 31 peuvent être des robots indépendants contrôlés depuis le navire N. En surface, au niveau du navire N, sous la ligne de flottaison S, le dispositif de remontée de sédiments marins 1 selon l'invention comporte un cyclone séparateur 40 comprenant une entrée tangentielle en communication fluidique avec une deuxième extrémité du tube de remontée 10. Cette communication fluidique est assurée par un tuyau de connexion souple ou rigide 41. D'autre part, le cyclone séparateur 40 comporte une sortie haute située au niveau d'un couvercle du cyclone séparateur 40, sortie à laquelle sont reliés en communication fluidique des moyens de propulsion 42 du fluide. Les moyens de propulsion 42 sont, ici, des propulseurs agencés de sorte à établir un flux de fluide au sein du dispositif de remontée de sédiments marins 1 selon l'invention, et en particulier d'établir un flux de fluide dans le tube de remontée 10 relié en communication fluidique avec l'entrée tangentielle du cyclone séparateur 40, flux de fluide présentant un nombre de Reynolds supérieur à 3000 dans le tube de remontée 10, de sorte à ce que ce flux de fluide soit tourbillonnaire et forme ainsi un vortex. La génération d'un tel vortex par va faciliter la remontée des sédiments par un effet de rotation centripète. La conséquence va être, comme dans le fait d'une tornade, une concentration vers le centre dudit vortex des éléments les plus lourds et une limitation à la périphérie des résistances associées avec le flux laminaire en contact avec la surface interne du tube de remontée 10, du fait de la rugosité de la dite surface interne.
Une sortie des propulseurs formant les moyens de propulsion 42 est située sous la ligne de flottaison S. Afin de protéger les moyens de propulsion 42 du fluide, la sortie haute du cyclone comporte des moyens formant grille de sécurité permettant de maintenir d'éventuelles particules sédimentaires qui seraient aspirées au niveau de ladite sortie haute du cyclone séparateur 40. Un tel agencement des moyens de propulsion 42 permet que lors d'un fonctionnement du dispositif de remontée de sédiments marins 1 selon l'invention, aucune particule sédimentaire ne passe par lesdits moyens de propulsion 42 et, donc ne détruise pas ou ne mette pas en péril l'intégrité de ces derniers. Par exemple, les moyens de propulsion 42 comprennent un dispositif d' entraînement de fluide comportant une turbine de forme tronconique de révolution ou de forme hyperboloïde de révolution comprenant une vis d'Archimède d' entraînement d'un fluide présentant un pas de vis variant. La turbine et la vis d'Archimède sont réalisées avec des matériaux communs et résistants, comme de l'acier, afin de pouvoir entraîner d'éventuels sédiments marins ayant passés à travers les moyens formant grille de sécurité. De plus, un tel dispositif d' entraînement permet de ne pas avoir de cavitation en fonctionnement, cavitation préjudiciable au bon fonctionnement du dispositif de remontée de sédiments marins 1 selon l'invention. Au surplus, un tel dispositif d' entraînement est décrit plus en détail dans la demande française déposée sous le numéro 11 62 547 appartenant à la Demanderesse, et à laquelle il est possible de se référer pour de plus amples informations.
Le cyclone séparateur 40 comporte de plus une sortie basse des sédiments marins située au niveau d'un fond du cyclone séparateur 40. Cette sortie basse permet d'évacuer les sédiments marins collectés dans le cyclone séparateur 40. Pour cela, le dispositif de remontée de sédiments marins 1 selon 1 ' invention comporte un système de transfert vers les moyens de transport 2 des sédiments marins qui va maintenant être décrit en relation avec les figures 5 et 6.
Le système de transfert 50 comporte des moyens d'entrée 51 reliés à la sortie basse du cyclone séparateur 40. Ces moyens d'entrée 51 permettent d'amener les sédiments marins collectés par le cyclone séparateur 40 dans des moyens de stockage tampon 52 du système de transfert 50. Les moyens d'entrée 51 consistent en une vanne d'entrée permettant d'assurer la transition entre la sortie basse du cyclone séparateur 40 et les moyens de stockage tampon 52. Cette vanne d'entrée forme un diaphragme sans recouvrement du fait que ladite vanne d'entrée se ferme et s'ouvre sur un flux continu de sédiments marins saturés en fluide. Elle est formée ici de trois plans triangulaires 511 articulés au niveau d'axes 514 situés radialement extérieurement. Chaque plan articulé est manipulé par un vérin articulé 512. La continuité en sortie basse du cyclone séparateur 40 est assurée en pression par un carter cylindrique 515 dit de recouvrement dans lequel l'ensemble de la vanne d'entrée se loge. Le carter 515 se referme au niveau de la partie basse du cyclone au voisinage de la sortie basse du cyclone séparateur 40. Pour améliorer l'étanchéité de la vanne d'entrée et sa durée de vie, les plans articulés 511 présentent, au niveau de leurs arêtes de contact, des bourrelets de protection qui peuvent être métalliques ou souples en caoutchouc. Ces bourrelets sont remplaçables en fonction de leur degré d'usure. De manière alternative, des surfaces souples déformables peuvent être placées sur des surfaces internes de jointure entre les différents plans articulés.
Les moyens de stockage tampon 52 du système de transfert 50 du dispositif de remontée de sédiments marins 1 selon 1 ' invention sont ici une cuve de stockage dont la capacité est supérieure à un volume de stockage du cyclone séparateur 40. D'autre part, les moyens de stockage tampon 52, ici sous la forme d'une cuve de stockage, permettent une évacuation des sédiments marins vers les navires-tampon 2. Afin de permettre une évacuation optimisée, la cuve de stockage permet un débit d'évacuation sensiblement supérieur à un débit de remplissage du cyclone séparateur 40 dont le contenu en sédiments marins est transféré dans la cuve de stockage à travers les moyens d'entrée 51. A cette fin, le système de transfert 50 comporte une série de buses d'injection de fluide 56 aménagées dans un fond de la cuve de stockage formant les moyens de stockage tampon 52. Les buses d'injection 56 sont fluidiquement connectées à des moyens d'injection de fluide 54 qui vont injecter, ici, l'eau de mer dans les buses d'injection 56. Le rôle de la série de buses d'injection 56 est de fluidifier la masse sédimentaire stockée dans la cuve de stockage formant les moyens de stockage tampon 52. Un débit de la série de buses d'injection 56 est contrôlé par des systèmes de capteurs placés dans le fond de la cuve de stockage formant les moyens de stockage tampon 52. Ainsi, l 'efficacité de la fluidification de la masse sédimentaire stockée ainsi réalisée est optimale.
D'autre part, le système de transfert 50 comporte des moyens d'évacuation du contenu de la cuve de stockage formant les moyens de stockage tampon 52 comprenant eux- mêmes des moyens de génération d'un flux de fluide 55, ici sous la forme d'un propulseur puisant de l'eau de mer que le propulseur injecte directement au sein de la cuve de stockage afin de générer le flux d'évacuation C au sein de la cuve de stockage 52 formant les moyens de stockage tampon 52.
De plus, les moyens de stockage tampon 52 comportent des moyens de sortie situés ici au niveau d'un côté opposé des moyens de stockage tampon 52 à un côté comportant les moyens d'entrée 51. Ces moyens de sortie comportent une vanne de sortie 57, ici de type à clapet simple actionné par un vérin et se positionnant sur un siège constitué d'un bulbe cylindrique. Un mouvement de fermeture de la vanne de sortie 57 s'opère dans le sens du flux d'évacuation C. Ainsi, l'étanchéité est parfaite sur le siège de réception du fait qu'aucune interférence avec les sédiments ainsi évacués ne peut s'établir. Dès lors, le flux d'évacuation C est dirigé vers le navire- tampon 2 à l'aide d'un conduit 53 reliant la vanne de sortie 57 au navire-tampon 2. La présence de vannes au niveau des moyens d'entrée 51 et de sortie des moyens de stockage tampon 52 permet à ces moyens de stockage tampon 52 de remplir un rôle supplémentaire de moyens formant sas pour le système de transfert 50 du dispositif de remontée de sédiments marins 1 selon l'invention. L'une des vannes d'entrée et de sortie des moyens formant sas ne s'ouvre qui si l'autre des vannes d'entrée et de sortie des moyens formant sas est fermé. Ainsi, de tels moyens formant sas permettent de décharger le cyclone 40 tout en protégeant le milieu cyclonique au sein du cyclone 40 du milieu ambiant entourant le cyclone 40.
En variante de réalisation des moyens d'entrée 51, ces derniers comporte un sas dont le volume est suffisant pour recevoir le contenu du cyclone 40. La vanne d'entrée précédemment décrite forme la vanne d'entrée des moyens formant sas et une vanne de sortie similaire à cette vanne d'entrée est aménagée en sortie des moyens formant sas.
Nous allons maintenant décrire une utilisation et un fonctionnement du système de transfert 50 du dispositif de remontée de sédiments marins 1 selon l'invention. Lorsque le cyclone séparateur 40 est rempli par les sédiments marins remontés, la vanne de sortie 57 du système de transfert 50 se ferme, les moyens de génération d'un flux de fluide 55 sont arrêtés ainsi l'injection de fluide par les buses d'injection 56. Ensuite, la vanne d'entrée des moyens d'entrée 51 du système de transfert 50 est ouverte, ce qui permet de vider le cyclone séparateur 40 de sa charge de sédiments marins remontés. Une fois cette opération effectuée, la vanne d'entrée des moyens d'entrée 52 est refermée, la vanne de sortie 57 est ouverte, le flux généré par les buses d'injection 56 est réinstallé et les moyens de génération d'un flux 55 remis en route. Ceci permet de reprendre le chargement d'un navire-tampon 2 par évacuation d'une partie de la masse sédimentaire alors stockée dans les moyens de stockage tampon 52 du système de transfert 50. En variante de réalisation, le système de transfert
50 comporte une noria de bacs de transport aptes à se déplacer le long d'un rail incliné par rapport à l'horizontal, par exemple de 30 ou 40°. Le bas de rail permettrait d'amener les bacs au niveau de la sortie basse du cyclone séparateur 40 d'une part, et d'autre part, d'amener les mêmes bacs une fois chargés au-dessus des navires tampon afin de transférer le contenu du bac dans ledit navire tampon 2. A cette fin, les bacs peuvent être aménagés à la manière d'un funiculaire, ou encore à la manière des sièges d'une remontée mécanique.
Au surplus, afin de maintenir la distance prédéterminée, en utilisation, entre la tête d'aspiration 30 et le fond marin F, le dispositif de remontée de sédiments marins 1 selon l'invention est relié au navire par des moyens formant glissière (non représentés) . Ces moyens formant glissière permettent une compensation de la houle que subit le navire N. Ainsi la distance entre la tête d'aspiration et le fond n'est pas perturbée par la houle existant en surface où est positionné le navire N. De tels moyens formant glissière sont connus en soi sur des plateformes de forage en haute mer et ne nécessitent pas d'installation supplémentaire particulière pour relier le dispositif de remontée des sédiments marins 1 selon l'invention et le navire N.
De nouveau en référence aux figures 2 à 4, nous allons décrire une utilisation du dispositif de remontée de sédiments marins 1 selon l'invention. Il est à noter que le dispositif de remontée de sédiments marins 1 selon l'invention est installé, ici, sur un navire N. En variante de réalisation, cette installation est réalisée sur une plate-forme flottante. Dans un premier temps, le navire N est amené à la verticale d'une zone d'intérêt du fond marin F, zone d'intérêt comportant des sédiments marins à remonter à la surface. Dès lors, le tube de remontée est déployé dans une direction Dl, la tête d'aspiration 30 étant amenée au niveau de la zone d'intérêt du fond marin F. Ce déploiement s'effectue jusqu'à ce que l'ouverture de la tête d'aspiration 30 vienne en regard de la zone d'intérêt du fond marin F, sans venir en contact avec le fond marin F en étant située à une distance prédéterminée du fond marin F. Ensuite, l'entrée tangentielle du cyclone séparateur 40 est connectée à la deuxième extrémité du tube de remontée à l'aide du tube de connexion souple 41. Ensuite, le système de transfert 50 est installé sous le cyclone séparateur 40, lui-même connecté à un premier navire tampon 2. Dès lors, les moyens de propulsion d'un fluide 42 sont mis en œuvre, ce qui permet d'établir un flux ascendant R au sein du tube de remontée 10. Le flux ascendant R ainsi généré entraîne au niveau de la tête d'aspiration un flux suffisant pour entraîner les sédiments marins inconsolidés de la zone d'intérêt du fond marin F.
Arrivant de manière tangentielle dans le cyclone séparateur 40, le flux ascendant chargé de sédiments marins subit une séparation du fait des forces centrifuges et de gravité régnant au sein du cyclone séparateur 40. Les sédiments marins se stockant dans le fond au niveau de la sortie du cyclone séparateur 40 alors que le fluide est évacué dans la mer par les moyens de propulsion du fluide 42. Ensuite, il est procédé à l'utilisation du système de transfert 50 comme précédemment décrit.
Le dispositif de remontée de sédiments marins 1 selon l'invention permet d'effectuer la remontée de sédiments marins inconsolidés non pas à travers une logique de pompage mais à travers une logique d'entraînement cinétique par l'établissement au sein du dispositif et en particulier au niveau de la tête d'aspiration 30 d'un flux de fluide, ici l'eau de mer, suffisant pour entraîner avec lui lesdits sédiments marins inconsolidés. Pour cela, il est nécessaire d'établir, d'une part, un flux de fluide tourbillonnaire au sein du tube de remontée 1, c'est-à-dire un flux de fluide dont le nombre de Reynolds est supérieur à 3000, et, d'autre part, une vitesse du flux de fluide suffisante pour assurer une flottabilité des sédiments marins qui sont ainsi remontés. Il est évident que, dans l'application décrite, le point de départ est situé dans des zones de haute pression et le point d'arrivé situé sous la ligne de flottaison S est situé dans une zone de basse pression, à densité constante de l'eau de mer. La pression très élevée régnant au niveau des fonds marins engendre un phénomène de succion maintenant les sédiments au fond, phénomène de succion qui est alors largement compensé par l'établissement du flux ascendant R au niveau de la tête d'aspiration. Le flux ascendant R, accéléré dans les zones de basse pression par les moyens de propulsion du fluide 42, peut atteindre des vitesses ascensionnelles dans le tube de remontée 10 de l'ordre d'une dizaine, voire de plusieurs dizaines de mètres par seconde. Par exemple, une vitesse ascensionnelle de l'ordre de 40m/s permet d'assurer la flottabilité de nodules d'or qui est l'un des métaux les plus denses qui peut se trouver dans les sédiments marins. D'autre part, le dispositif de remontée de sédiments marins 1 selon l'invention permet cette remontée par un processus amont continu réalisé par l'ensemble tête d'aspiration 30, tube de remontée 10, tube de connexion souple 41, cyclone séparateur 40 et des moyens de propulsion 42 du fluide. La capacité limitée du cyclone séparateur 40 et la nécessité d'évacuer les sédiments ainsi remontés vers le navire-tampon 2 impose un processus aval discontinu. Le système de transfert 50 du dispositif de remontée de sédiments marins 1 selon l'invention permet d'empêcher toute interférence entre le flux montant continu R venant du tube de remontée 10 et la zone de basse pression sous le navire N et le navire-tampon 2. Le système de transfert 50 permet de jouer le rôle d'un sas de grand volume entre le cyclone séparateur 40 et le navire-tampon 2. De plus, l'ensemble tête d'aspiration 30, tube de remontée 10, tube de connexion souple 41, cyclone séparateur 40 et des moyens de propulsion 42 du fluide est complètement immergé dans le fluide. Le flux de fluide est donc réalisé dans un milieu unique et homogène que forme ledit fluide. Dans le cadre des sédiments marins, le fluide est l'eau de mer et il n'y a donc aucune liaison entre le fluide formé d'eau de mer et l'atmosphère au-dessus de la mer (atmosphère formée d'un autre fluide qu'est l'air formant un autre milieu différent de celui de l'eau de mer) . Ainsi, une fois la vitesse ascensionnelle désirée pour le fluide dans le tube remontée atteinte, l'énergie dépensée au niveau des moyens de propulsion 42 pour obtenir cette vitesse est constante et indépendante de la profondeur de la zone d'intérêt du fond marin.
En variante de réalisation, par mesure de sécurité, une trappe guillotine peut être placée au-dessus de la vanne d'entrée formant des moyens d'entrée 52 du système de transfert 50, pour parer au cas où un incident du type de blocage de ladite vanne d'entrée ou bourrage dû à une mauvaise gestion de l'évacuation de la masse sédimentaire contenue dans les moyens de stockage tampon 52. Dans un tel cas, il est nécessaire de maintenir le flux ascendant R tout en supprimant la remontée de sédiments marins inconsolidés. Pour ce faire, le tube de remontée 10 est soulevé d'environ deux à trois mètres à l'aide du derrick 13 du navire N. Cette liberté de mouvement est assuré par la souplesse de la liaison entre la deuxième extrémité du tube de remontée 10 et l'entrée tangentielle du cyclone séparateur 40 réalisée à l'aide du tuyau souple de connexion 41.
Bien que le dispositif de remontée de sédiments marins 1 selon l'invention ait été décrit dans le cadre d'une utilisation en plein mer, ce dernier peut être tout à fait utilisé comme dispositif de drague de fonds situés à plus de 10,33 m de profondeur, comme les lacs de rétention des barrages hydrauliques afin de réduire leur envasement .
De plus, il est entendu par sédiments marins tout sédiment pouvant se trouver au fond de la mer, allant des nodules polymétalliques aux hydrates de méthane, sans que cela soit exhaustif, mais aussi tout sédiment se trouvant dans les étendues d'eau douce, comme les rivières et les lacs .
Bien entendu, il sera possible d'apporter à l'invention de nombreuses modifications sans sortir du cadre de celle-ci.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1. Dispositif de remontée de sédiments marins (1) d'un fond marin (F) caractérisé en ce qu'il comporte, agencés de sorte à être entièrement immergés dans un fluide lors d'une utilisation :
un tube de remontée (10) comprenant à une première extrémité une tête d'aspiration (30), la tête d'aspiration (30) étant agencée de sorte à être maintenue à une distance prédéterminée du fond marin (F), lors d'une utilisation ;
un cyclone séparateur (40) comprenant une entrée tangentielle en communication fluidique avec une deuxième extrémité du tube de remontée, et une sortie basse des sédiments marins, ainsi qu'une sortie haute du fluide ;
des moyens de propulsion (42) du fluide montés au niveau de la sortie haute du cyclone et agencés de sorte à établir un flux de fluide présentant un nombre de Reynolds supérieur à 3000 au moins dans le tube de remontée (10), créant ainsi un vortex au sein et le long du tube de remontée (10) ; et,
un système de transfert (50) vers des moyens de transport (2) des sédiments marins comprenant des moyens d'entrée (51) reliés à la sortie basse du cyclone séparateur, le système de transfert comportant en outre des moyens formant sas et des moyens de stockage tampon (52) des sédiments marins.
2. Dispositif de remontée selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube de remontée comporte sur une surface interne des moyens d'entretien et de renforcement d'un mouvement hélicoïdal du fluide chargé des sédiments marins sous forme de vortex.
3. Dispositif de remontée selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens d'entrées du système de transfert comportent une vanne d'entrée.
4. Dispositif de remontée selon la revendication 3, caractérisé en ce que la vanne d'entrée comprend un diaphragme sans recouvrement.
5. Dispositif de remontée selon la revendication 4, caractérisé en ce que le diaphragme comporte au moins deux plans (511) articulés sur un côté.
6. Dispositif de remontée selon la revendication 5, caractérisé en ce que des arrêtes des plans en contact comportent des bourrelets de renfort (513) .
7. Dispositif de remontée selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que la vanne d'entrée comporte des moyens d' actionnement (512) d'une ouverture et d'une fermeture de la vanne d'entrée.
8. Dispositif de remontée selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les moyens de stockage tampon comportent une cuve, des moyens de fluidification (54, 56) d'un contenu de la cuve et des moyens d'évacuation (55) du contenu de la cuve.
9. Dispositif de remontée selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de fluidification comportent une série de buses d'injection (56) de fluide disposées dans une paroi de fond de la cuve.
10. Dispositif de remontée selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que, le système de transfert comportant une vanne de sortie (57), les moyens d'évacuation comporte des moyens de génération d'un flux de fluide (55) dirigée vers la vanne de sortie.
11. Dispositif de remontée selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le tube de remontée est un tuyau souple destiné à être stocké en accordéon et déployé sur site.
12. Dispositif de remontée selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le tube de remontée comporte une gueuse (20) au voisinage de la première extrémité.
13. Dispositif de remontée selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la tête d'aspiration (30) comporte des moyens de filtrage des sédiments marins.
14. Dispositif de remontée selon la revendication 13, caractérisé en ce que les moyens de filtrage sont sélectivement escamotables en fonction d'un flux de fluide dans le tube de remontée.
15. Dispositif de remontée selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que la première extrémité du tube de remontée comporte des moyens de déplacement (31) de la tête d'aspiration.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US9816240B1 (en) 2014-09-02 2017-11-14 John A. Tesvich Sediment suction sink and method for sediment control in rivers, streams, and channels
US10094091B1 (en) 2015-09-02 2018-10-09 John A. Tesvich Sediment suction sink and method for sediment control in rivers, streams, and channels

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3748248A (en) * 1968-01-25 1973-07-24 F Wanzenberg Deep sea mining system
WO2004045775A1 (fr) * 2002-11-19 2004-06-03 Redding John D Dragage, affouillement, excavation et nettoyage

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1914991A (en) * 1929-04-22 1933-06-20 Thomas G Coghlan Ash disposal system
US3868312A (en) * 1968-01-25 1975-02-25 Frederick Wheelock Wanzenberg Deep sea mining system
US3857651A (en) * 1971-06-23 1974-12-31 A Bruno Pumping units for cyclonic elevator
JPS5512514B2 (fr) * 1974-02-05 1980-04-02
US4040667A (en) * 1974-08-16 1977-08-09 Hans Tax Apparatus for recovering particulate material from the sea bottom
NL188938C (nl) * 1981-05-08 1992-11-16 Oord Acz B V Van Vaartuig met inrichting voor het storten van materiaal op een onder water gelegen bodem.
DE3724251A1 (de) * 1987-07-22 1989-02-02 Orenstein & Koppel Ag Verfahren und vorrichtung zum baggern von schlick aus hafen, wasserstrassen oder dergleichen
EP2184406A1 (fr) * 2008-11-06 2010-05-12 Spauwer Dredging BV Drague aspiratrice

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3748248A (en) * 1968-01-25 1973-07-24 F Wanzenberg Deep sea mining system
WO2004045775A1 (fr) * 2002-11-19 2004-06-03 Redding John D Dragage, affouillement, excavation et nettoyage

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9816240B1 (en) 2014-09-02 2017-11-14 John A. Tesvich Sediment suction sink and method for sediment control in rivers, streams, and channels
US10094091B1 (en) 2015-09-02 2018-10-09 John A. Tesvich Sediment suction sink and method for sediment control in rivers, streams, and channels

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