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105~ 5
La présente invention se rapporte à un procédé
ainsi qu'~ un appareil deqtinés à la collecte d'~l~ments
solides immergés dans l'eau. Plus particulièrement, il
convient pour l'e~traction de nodule~ polymétalliques re-
couvrant les fonds marins ou océaniques.
Différents principes et appareils ont ~té propos~s
à cette fin. Ils présentent généralement l'inconvénient de
recueillir non seulement les nodules, mais encore en subs-
tance toute la couche morcelée, pâteuse ou pulvérulente qui
les entoure (dé~ign~e ci-apras par matière parasite), ce qui,
comme c'est le cas pour l'argile, nécessite une séparation
ou un traitement ultérieur.
Il en résulte généralement les inconvénients sui-
vants:
- ces appareils effectuent un travail dont la majeure partie
est inutile et donnent lieu ~ une perte d'~nergie subs-
tantielle, surtout lorsque le volume ou le poids de nodules
-~ ne représente qu'une faible partie du volume ou du poids
de mati~re recueillie;
20 - il faut prévoir des dispositifs complémentaires pour séparer
ultérieurement les nodules de la matiare parasite; cette
complication de l'appareil entraine un accroissement dom-
mageable de ses dimensions et de son ooût.
Selon un proc~dé connu, un dispositif avec pompe
aspire globalement les nodules et la matiare parasite qui les
entoure: contrairement à ce qui est souhaité, ce sont les
particules les plus fines qui sont préférentiellement re-
cueillies; en outre, l~aspiration des nodules suppose une
vitesse plus grande du fluide entraineur, donc une dépense
3o d'énergie accrue.
En plu~ de l'inconvénient énergé~ique, il y a lieu
de noter tous les désavantages liés ~ l'utilisation de tur-
~k
l(~S~ ;5
bomachines et de moteurs electriques puissants dans un milieu hos-
tile et même inaccessible pour l'entretien s'il s'agit de fonds
oceaniques à plusieurs kilomètres de profondeur.
La presente invention propose un procédé ainsi
qu'un appareillage permettant la collecte des elements solides
reposant sur les fonds oceaniques.
Le procédé et l'appareillage permettant d'assurer
un fonctionnement entièrement du type hydrodynamique sans recourir
à aucune source d'energie extrinsèque a proximité de l'appareilla-
ge.
Selon la présente inven-tion, il est prévu appareil
pouvant être déplacé sur une surface recouverte d'eau, destiné à
la collecte d'éléments solides, tels que les nodules polymétalli-
ques des fonds océaniques, reposant sur cette surface ou partiel-
lement enfoncés dans celle-ci, caractérisé par un corps envelop-
pant livrant passage à l'eau , aux éléments solides ainsi qu'aux
matières parasites les accompagnants, ce corps comportant une en-
..~
trée, un passage convergent et un dispositif de collecte consti-
tué dSun peigne dont les dents pénètrent dans ladite surface, au-
dela du dispositif de~collecte, une surface perforée inclinée surlaquelle les eléments solides montent en étant débarrassés des ma-
tières parasites qui les accompagnent, et une chambre de collecte
pourvue de moyens d'evacuation des éléments solides vers la surfa-
ce de l'eau ainsi qu'une sortie pour la dispersion des matières
non évacuees vers la surface.
Le procédé selon la présente invention pour collec-
ter des nodules polymétalliques recouvrant les fonds marins au
moyen d'un appareil de collecte est caractérise en ce que l'on
entraine l'appareil le long du fond de l'eau et que l'on saisit
les nodules à l'aide d'un peigne de l'appareil qui penètre legè-
rement dans la couche superficielle du fond, et que l'on utilise
la difference de vitesse de l'eau à l'interieur de l~appareil par
':
2 -
~:
105~1~i5
par rapport ~ l'exterieur de l'appareil pour soulever les nodules,
pour faire monter ces nodules sur une surface inclinée perforée,
où ils sont debarrasses des matières p~rasites,pour rassembler
ces nodules dans une chambre de collecte, et les évacuer vers la
surface de l'eau.
Pour saisir et soulever les élements solides tout
en les separant de la matière parasite, on utilisera de préferen-
ce une pièce ayant la forme d'un peigne incline, où l'espace li-
bre entre deux dents voisines est tout juste inferieur à la plus
petite dimension du plus petit elément solide que l'on veut sai-
sir. Ainsi tous les grains ou blocs de matière parasite qui ontune dimension moindre passeront entre les dents dudit peigne et ne
seront pas emportés.
Cette pièce de collecte peut avoir une forme géne-
ralement quelconque pour autant qu'elle ait la faculté de séparer
les éléments solides de la matière parasite. Ainsi par exemple
cette pièce peut avoir la forme d'une grille ou d'une tôle perfo-
ree.
Suivant une forme de mise en execution de l'in-
vention, cette pièce de collecte est un peigne plan dont les dents
sont des fils, des lames ou des barreaux qui presentent un grand
moment d'inertie dans la direction des effors requis pour avancer
dans la couche où se trouvent les nodules. L'extremite anterieure
des barreaux peutailleurs être biseautee ou pointue pour facili-
ter l'avancement. Dans ce but, on donnera au plan du peigne une
inclinati-on assez faible pour d'une part limiter la resistance ge-
nerale à l'avancement, et d'autre part, exercer sur les nodules
à saisir une action
~o54~65
ayant une importance composante vers le haut.
Llinclinaison du peigne peut d'ailleurs être r~-
glable compte tenu de la profondeur de la couche à manipuler
(par exemple de l'ordre de quelques centimètres) et de la
nature de la couche et de~ nodules.
Le peigne peut ~galement être constitué de deux
ou plusieurs parties se distinguant l'une par rapport à l'autre
par l'inclinaison, ~a partie antérieure aura de préférence
une inclinaison plus forte que la partie postérieure ~es
parties constituantes du peigne peuvent être jointives ou non,
l'espace entre les deux favorisant alors une dérivation d'une
partie de l'écoulement.
Il est à remarquer que suivant l'invention la col-
lecte se fait à l'aide d'un dispositif ne comportant aucun
mécanisme ni assemblage mobile, la séparation au moins partielle
des éléments solides de la matière parasite pouvant se faire
exclusivement par le mouvement de la pièce de collecte par
rapport ~ l'eau.
La pibce de collecte est sui~ie ou prolongée par
une surface inclinée dont l'inclinaison par rapport à ltho-
rizontale doit être inférieure à l'inclinaison critique pour
laquelle le plus gros élément que l'on veut collecter ces~e
de monter parce que son poids et son frottement sur la sur-
face ne sont plus vaincus par la force due au courant qui
l~entraine, ainsi que décrit ci-après.
~ a surface inclinée peut être pleine, ou, de pr~-
férence, ajourée, ce qui permet à une partie du débit d'en-
tra~nement de s'échapper par les ouvertures, en emportant la
matière parasite qui aurait accompagné, pendant leur montée,
les éléments solides sans mécanisme ni assemblage mobileg par
le seul fait de la poussée associée au déplacement relatif
lteau par rapport à la surface inclinéeO
1054165
Entre la pièce de collecte et la surface inclinée,
il est avantageux de prévoir un espace libre, par où peut
chuter tout ou partie de la matière parasite montant avec
le~ éléments solides sur la piècc de collecte. Plus par-
ticulièrement, cette derni~re peut ~ sa partie postérieure
être à un niveau plus élevé que la partie antérieure de la
surface inclinée; dans ce cas, le~ éléments solides quittent
la pièce de collecte comme un tremplin pour retomber plus en
arrière sur la surface inclinée.
Suivant une forme de mise en applica-tion de l~in-
vention, la surface inclinée peut 8tre réalisée d~une série
de barreaux parall~les ou dlune tôle a~ourée ou dlun gril-
lage en feuillard ou en fils. Lsinclinaison de cette qur-
face aussi bien dans le sens longitudinal que dans le sens
transversal peut être réglable p. ex. au moyen d~une ou
de plusieurs articulations. Il est bien entendu que la
surface inclinée ne doit pas 8tre nécessairement plane mais
peut également être incurvée.
Un acroissement de la force d~entraînement des
éléments solides est obtenu au moyen d~un conduit qui com-
porte une entrée de forme convergente et dont la surface la-
térale e~t constituée partiellement par la surface inclinée
et complémentairement, par une enveloppe. Ainsi la vitesse
relative de l~eau est substantiellement accrue dans le conduit,
ce qui permet aux él~ments solides de gravir plus facilement
la surface inclinée.
Le co~duit convergent possade ur.e confieuratlon
généralement quelconque~ mais certains paramatres comme la
localisation de la section d'entrée et l'angle de convergence
sont de préférence ajustables de manière ~ pouvoir régler
en grandeur et en orientation le vecteur vitesse de l~eau.
Suivant une fo~me de mise en application de l'in-
-5-
10541~5
vention, le conduit comporte à son entrée une ouie conçue
de maniare à capter un débit d'aau aussi grand que possible
tout en évitant les brusques déviations du vecteur vite~se
de lteau. Le profil du conduit doit en général présenter
les caractéristiques suivantes:
- capter un débit suffisant pour réaliser l'entraînement
des nodules à une vitesse substantiellement et même net-
tement plus élevée que la vitesse de déplacement de l'ap-
pareil par rapport à l'eau; cette vitesse devra en m~me
temps permettre un nettoyage efficace des éléments solides;
- réaliser la vitesse maximale au voisinage de l'endroit où
le peigne pénatre dans la couche meuble, et obtenir à
cet endroit un vecteur vitesse de faible inclinaison par
rapport ~ l'horizontale;
- créer un effet de convergence dans le sens transversal pour
faciliter le ra~semblement des nodules vers le centre du
conduit;
- permettre le passage aisé vers la cha~bre de collecte des
nodules arrivés au sommet de la surface inclinée;
- partager correctement le débit d'eau et de matière parasite
sortant à travers la surface inclinée et par l'extrémité
postérieure du conduit.
; La partie antérieure de l'enveloppe du conduit
peut se prolonger en avant de la pièce de collecte et y
délimiter également un conduit avec le sol, la continuité
latérale du conduit étant assurée par deux éléments pouvant
pénétrer dans le sol aux endruits où l'enveloppe y affleure.
Les faces latérales de l'enveloppe formant conduit
avec la surface peuvent être planes ou incurvées.
En vue dléviter un soulèvement de l'enveloppe
dû à la force du courant, des stabilisateurs, par exemple
du type ailerons peuvent être adjoints à l'enveloppe ou aux
1054165
deux pi~ces en contact avec elle.
L'enveloppe peut comporter des él~ments modifiables
de maniare à assurer un reglage des carac-téri~tique~ de l'é-
coulement. A cette fin on peut aussi placer un obturateur
dans le conduit.
Celui-ci peut comporter plusieurs chenaux permet-
- tant une répartition des d~bits.
La partie postérieure de l'enveloppe peut servir
de paroi supérieure et/ou de parois latérales à la chambre
de collecte; elle peut y pr~enter des ouvertures pour le
passage de l'eau et/ou de la matièire parasite.
La distribution et la forme des ouvertures pratiquées
; dans la surface inclinée, combinées avec une géométrie ap-
propriée des autres parties du conduit d'en-trée en font un
conduit semi-fermé où la vitesse assure en tout point si-
multanément la montée et le ne~toyage des éléments solides
~- le long de la surface inclinée.
1e coincement d'~léments solides ou de matière
parasite dans le~ ouvertures de la surface inclinée peut 8tre
évité d'une part en choisissant la géométrie de~ ouvertures,
ainsi par exemple des mailles en losange conviennent par-
ticulièrement bien. Dlautre part on peut éviter ce coincement
en conférant à la vitesse de l'eau une orientation qui réduise
au minimum la composante appliquant l'élément contre la plaque,
par exemple en imposant à l'eau un mouvement tourbillonnaire.
~ 'inclinaison de la pièce de collecte et celle
de la Rurface inclin~e seront déterminées en fonction de la
vitesse relative de l'eau, de la nature des éléments à col-
lecter et de la nature de la matière parasite. Il est clair
que les inclinaisons de la pièce de collecte et de la surface
inclinée ne doivent pas nécessairement ~tre les mêmes. Plus
inclinée est la surface, moin~ longue elle sera pour relever
10541ti5
les éléments à collecter d'une hauteur donnée.
La surface inclinée ayant nécessairement ~ sa base
une largeur au moins égale à celle sur laquelle on collecte
les élément~ et qui peut atteindre plusieurs matres, il est
nécessaire de rassembler les éléments solides ~oit au cours
de leur montée sur la surface, soit après leur arrivée à
l'extrémit~ supérieure de cette surface.
Arrivés au sommet de la surface inclinée, les éléments
solides entrent dans une chambre de collecte qui peut être
disposée obliquement par rapport à la vitesse relative de
l'eau, et/ou inclin~e par rapport à l'horizontale. Le ras-
semblement des éléments solides est provoqué par la foroe
d'entrainement de l'eau et/ou la pesanteur.
~ es éléments solides sont évacués de la chambre de
collecte par exemple au moyen d'une conduite d'aspiration de
pompage.
La chambre de collecte peut comporter des parties
ajourées ou maillées de manière à permettre soit une derni~re
séparation de la matière parasite, soit une aspiration com-
plémentaire d'eau dans la conduite de pompage. On peut yplacer la sortie d'une conduite alimentée en eau à un endroit
situé hors de llécoulement principal, et qui en débouchant
dans la chambre de collecte avec une énergie cinétique suf-
fisante, y remet en suspension des nodules qui y seraient
accumulés. ~a chambre de collecte peut aussi exercer une fonc-
tion de stockage préalable au transfert des éléments solides
et présenter ~ cette fin une ou plusieurs cavi-t~s.
Avantageusement, la chambre de collecte peut 8tre
pourvue d'une face arrière surbaissée, de manière à assurer
le débordement des él~ments solides par l'arrière au cas où
lsur remont~e par la conduite d'aspiration serait entravée
ou arretée et qu'un débit dlélément solides continue ~ s'en~
-8-
- ...... - - . ~ .
'....... : ' : ' . . . .
1()54~;5
gager dan~ la chambre de collecte.
L'entr~e de la chambre de collecte peut être équipée
de moyens de séparation permettant d'éviter l'entr~e d'é-
léments solides considérés comme trop grands dans la chambre
de collecte et de les évacuer hors de l~appareil.
~ 'invention permet donc le déplacement des él~ments
solides depuis l'endroit où ils sont saisis jusqu'à celui où
ils sont rassemblés, exclusivement par l'action de lleau en
mouvement relatif par rapport aux pièces matérialisant la
surface inclin~e et la chambre de collecte, sans apport d'é-
nergie autre que celle nécessaire ~ entretenir ce mouvement
-., relatif.
~ 'en~emble de ces organes, c'est-à-dire la pièce
de collecte, la surface inclinée, le conduit d'entra~nement
et la chambre de collecte seront de préférence montés sur
- un châssis-chariot qui peut 8tre muni de skis ou de roues
téléscopiques. Ces derniers éléments peuvent jouir d'une in-
dépendance cinématique leur permettant de sladapter aux
configurations du sol. ~a liaison de l'ensemble des organes
au châssis-chariot peut être réalisée par tout moyen articulé
éventuellement combiné à des vérins et/ou à des amortisseurs
permettant d'opérer l'extraction des nodules dans ces conditions
aussi stables que possible.
Selon un mode de mise en application préféré, le
châssis-chariot comporte ~ sa partie antérieure un écran dis-
- posé en forme de V, par exemple du type chasse-neige, mais
avec des ouvertures de passage~ par exemple une série de bar-
reaux, l'espace libre entre deux barreaux voi~ins ayant la
dimension des plus grand~ objets solides que llon désire
collecter.
Par ailleurs, afin dléviter des dégats à la pièce
de collecte, et meme un blocage de l'appareil au cas o~ celui-ci
: _9_
1()541~;5
arrive sur une partie saillante du sol, des bra3 palpeurs
peuvent être disposés en avant de la pièce collecteO Lor~que
ces bras rencontrent desobstacle9 divers tels des affleure-
ments rocheux, de gros cailloux ou de gros nodules, il~ se
soulavent et provoquent, gr~ce à une liaison mécanique, le
soulavement de la pièce de collecte, qui s~écar-te ainsi du
sol.
En plus, le ch~ssis-chariot comportera tous di~-
positifs de mesure et de contrôle utiles à llopération d~ex-
traction, comme par exemple une caméra de t~lévi~ion.
D~autres détails et particularités de llinvantion
re~sortissent de la description de deux formes de réalisation
de l~appareil selon l~invention, données ci-après à titre
d~exemples nullement limitatifs en se référant aux figures
annexées.
La figure 1 est une vue en perspective dtune pre-
mière forme de réalisation de l~appareil.
La figure 2 e~t une coupe verticale ~uivant l'axe
longitudinal de l~appareil suivant la figure 1.
La fi~ure 3 est une coupe suivant la ligne III-III
de la figure 2.
La figure 4 est une vue de détail du dispo~itif
de collecte.
La figure 5 est une vue en perspective dlune seconde
forme de réalisation de llappareil.
- La figure 6 est une coupe Yerticale suivant l~axe
longitudinal de l~appareil suivant la figurè 5.
La figure 7 est une coupe suivant la ligne VII-VII
de la figure 6.
- 30 La figure 8 est une vue en détail d~un bras palpeur
du peigne.
L~appareil décrit dans le premier exemple récolte
.
-10-
.'
. ~ . . . :
1~)541~5
des nodules polymétalliques dont la dimension caractéristi~ue
est comprise entre 10 et 100 mm. Ces nodules (n) sont au
moins partiellement enfoncés dans l'argile au fond de l'océan.
Le dispositif de collecte A de l'appareil com-
prend une pièce de raclage sélectif qui est un peigne 1 plan,
incliné d'environ 20~ par rapport au sol. Ce peigne s'en-
fonce dans le sol jusqu'à une profondeur légèrement supé-
rieure à la profondeur maximale d'immersion des nodule~ dans
la couche de matière para~ite, soit d'environ 50 mm. ~es
dents du peigne sont des barreaux de section rectangulaire
dont le petit c~té 2, perpendiculaire à la direction
d'avancement, a une largeur de 2 mm, une hauteur de 20 mm
et une longueur de 300 mm.
Ils présentent donc un grand moment d'inertie dans
la direction des efforts requis pour avancer dans la couche
où se trouvent les nodules.
Ces barreaux sont biseautés sur la partie de leur
longueur pénétrant dans le sol afin de faciliter l'avancement.
Ils sont soudés ~ deux plats horizontaux 3-4 disposés de
manière que les lames pénètrent le mieux possible dans le
sol. L'espace libre entre barreaux est adapté à la dimension
minimale des éléments solide~ à extraire, soit 10 mm.
La "largeur" du peigne, c'est-à-dire la largeur
utile de l'appareil est proportionnée au d~bit de nodules
que l'on désire récolter compte tenu de la vitesse dtavan-
cement de l'appareil.
Llinclinaison du peigne est r~gl~e en fonction de
la profondeur de la couche à manipuler et de la nature de la
couche et des nodules.
Ce dispositif de réglage sera décrit ultérieurement.
La surface inclinée B de l'appareil est constituée
par un grillage 5 en fils d'un métal inoxydable.
1()541f~5
Ce grillage e~t porté par un cadre 6.
La surface inclinée est composée de trois éléments
plans de grillage en fils.
~'élément central a une forme trapézoidale (figure
3), la grande base 7 du trapèze étant l'arête de raccordement
au peigne 1 tandis que la petite ba~e 8 est une portion de la
ligne de raccordement ~ la chambre de collecte D de l'appareil.
Cet élément central de la surface inclinée forme un angle
dlenviron 30 par rapport ~ orizontale.
10 - ~es ~léments lat~raux 9 sont symétriques et ont
la forme de triangles. Pour chacun de ces triangles, un
sommet 10 est l'une des extrémités de l'ar8te de raccordement
entre le peigne et la surface inclinée; les c8tés adjacents
à ce sommet sont d'une part l'un des côtés 11 non parallèles
du trapèze constituant l'élément central de la surface inclinée
et d'autre part une droite 12 formant un angle d'environ 40
avec l'horizontale. ~e côté 13 du triangle opposé au sommet
- 10 complate la ligne de raccordement à la chambre de collecte D des nodules.
Les mailles du grillage ont la forme de losange~
14 dont les diagonales ont respectivement 12 et 8 mm.
~a longueur de la surface inclinée est d'environ
1 m.
Le réglage de l'inclinaison de peigne 1 se fait
(figure 2) par des tringles ou des leviers 15 (figure 4) qui
~` à une extrémité s'articulent sur des pivots 16 portés par
-~ des oreilles 17 prévues sur le pla-t 3 et à l'autre extr~mité`~ comprennent une boutonniare 18 dans laquelle s'engage une
vis 19 de fixation sur une saillie 20 faisant partie du
cadre 6.
Entre le peigne 1 et le cadre 6 de la surface in-
- clinée B est prévue une liaison souple comprenant une tôle
-12-
::
. ~ ,
1(~5~1~5
par exemple en acler ressort 21 fixée d'une part au moyen
de boulons ~2 sur une cornière 23 du cadre 6 et d'autre part
au moyen de boulons 24 sur le plat 4 du peigne.
La chambre de collecte D comprend d'une part un
élément central approximativement cylindrique au-dessus du-
quel se raccorde l'ent~ée convergente 26 de la tuyauterie
27 d'aspiration ou de pompage du mélange solides-liquide.
Cette chambre comprend en outre deux parties la-
térales 28 en forme de troncs de cône dont la grande base
se raccorde à l'élément central 25 et dont la petite base
30 prolonge les flancs 12 de la machine. La conicité des
parties latérales 28 crée une pente favorisant le rassemblement
des nodules dans l'élément central 25 d'où ils sont évacués
par le pompage.
Les surfaces matérialisant la chambre de collecte
sont constituées de tôles à l'exception de la petite base 30
des deux troncs de cône 28 et de la partie arrière inférieure
31 des trois éléments précités qui sont grillagées ~a
transparence de ces grillages est choisie pour permettre l'as-
piration d'eau à travers les surfaces latérales 30 et l'é-
vacuation des boues résiduelles à travers les surfaces 31.
L'enveloppe C de l'appareil disposée à l'avant
et autour de l'appareil présente l'aspect d'un conduit avec
entrée convergente 32. A l'avant, cette enveloppe comporte
- une surface convergente 33 en forme de trompe à faible cour-
bure dont l'ouie 34 est recourbée pour lui conférer de bonnes
propri~tés hydrodynamlque~.
Dans le plan vertical de sym~trie de l'appareil le
- point bas 36 situé sur la tangente horizontale 35 se trouve
~ l'avant de l'endroit où le peigne 1 pénètre dans le sol.
~a partie de l'enveloppe située à l'avant de l'appareil est
limitée inférieurement par une ar8te horizontale 37 dis-
-13-
105~1~;5
tante ~'environ 10 cm du sol. La par-tie 38 de l'enveloppe
situ~e au-dessus de la surface inclinée B est limitée in-
férieurement par les bords 12 de cette face; de plus, la
hauteur à laquelle elle se situe au-dessus de la surface
inclinée décro~t de l'avant vers l'arrière pour atteindre
au droit de la ligne de raccordement 39 avec la chambre de
collecte D, la valeur de 1,5 à 2 fois la dimension maximale
de~ nodules à extraire.
Le support E de l'appareil est réalisé à l'aide
dlun portique 40 muni de quatre skis 41-42. Deux skis avant
41 sont placés au droit de la ligne de p~nétration du peigne
dans le sol, les deux autres 42 sont placés à l'arrière de
l'appareil. Celui-ci est relié au portique en deux points:
d'une part, une point 43 de l'enveloppe situé dans le plan
vertical de symétrie de l'appareil au droit de l'enfoncement
- du peigne, et dlautre part, un point 44 situé dans le même
plan mais à llarrière de la chambre de collecte des nodules
(n).
En chacun de ces point~ 43-44 on a prévu une
liaison articulée et des barres de liaison 45 au châssi~
munies dlun vérin 46 commandé électriquement à distance.
Un dispositif de guidage pe~net d'éviter les dé-
placements latéraux de l'appareil par rapport au châssis.
Le vérin avant 461 permet essentiellement de régler
l'enfoncement du peigne dans le sol; le vérin arrière 462
permet essentiellement de régler l'inclinaison de la sur-
face inclinée et du peigne.
Une caméra de télévision 47 placée à la partie
supérieurede l'entrée 33 de l'enveloppe et opérant grâce à
des phares placés également dans le pavillon, permet de con-
trôler la valeur de l'enfoncement du peigne dans le sol.
A l'avant de l'appareil un montage pyramidal 48
-14-
.
.
~OS4~5
en profilés est muni vers llavant d'un dispo3itif 49 en V
- ~ barreaux e~pacés du diamatre maximum de~ cailloux ~ extraire
par exemple 10 cm. Ce dispositif a la forme d'un chasse-
neige. Une distance de 10 ~ 15 cm constitue la garde au 901
de ce dispositif ~ barreaux.
L'en~emble du montage pyramidal repose sur deux
skis 50 ce qui lui confère une bonne stabilité. De plus, il
applique des efforts horizontaux de traction sur l'appareil
et son portique par l'intermédiaire de chaînes 51.
Une caméra de télévision 52 placée ~ l'avant du
montage pyramidal permet de surveiller l'état du sol et de
repérer notamment la pr~sence d'obstacles de grandes dimen-
sions nécessitant des interventions de sauvegarde de l'appareil.
En 5~ a été représentée une chalne de traction
d'avancement de l'ensemble ch~ssis-chariot (E+~) de llappareil.
Suivant une seconde forme de mise en application
de l'invention, le dispositif de collecte G (fig. 5) comprend
; un ensemble de pièces de raclage placées côte-à-côte et
libres de subir des déplacement~ angulaires indépendants
les uns des autres autour d'un axe commun de rotation 54
(voir figures 6 et 8).
Chacune de ces pièces de raclage est un peigne
55 dont les dents sont des barreaux de section circulaire.
L'extrémité arri~re de ces dents est fixée à un tube 57
articul~ sur l'axe commun de rotation 54. ~a partie anté-
rieure 56 des dents est courbée vers l'avant et forme un
angle d'environ ~5 par rapport ~ la partie ~03t~rieure.
En position de travail normale, la partie an~é-
rieure des dents pén~tre dans la couche parasite, de pré-
férence ~ une profondeur légèrement supérieure à la pro-
fondeur maximale d'immersion des nodules dans la couche
parasite; tandis que la partie postérieure des dents est
.
.
10541~;5
approximativement parall~le ~ la couche parasite.
La rotation des peignes autour d'un axe commun
parallèle à la pente moyenne de la couche para~ite dans la
direction transversale de l'appareil permet notamment ~ ces
peignes d'épou~er le relief du sol, et dly p~nétrer d'une
façon uniforme.
La commande de la rotation de chaque peigne est
obtenue par la réaction de deux bras palpeurs 58 sur la
couche parasite dans laquelle ils sont immergés à une pro-
fondeur supérieur à la profondeur d'immersion des nodules.
Ces bras sont constitués de barreaux parallèles à la direc-
tion d'avancement de l'appareil et s'étendent à l'avant du - -
peigne; il8 sont fixé~ par llintermédiaire de pièces de liaison
rigides ~ l'extrémité du peigne.
A l~avant, les bras palpeurs sont recourb~s vers le
haut, ce qui leur donne une forme d'attaque et leur permet
d'entrer sans dommage en contact et de surmonter les obstacles
rencontrés. ~a partie des bras recourbée vers le haut 59
émerge du sol et comprend un anneau pour la fixation à une
chaine 60 ou un câble attaché à l'enveloppe de l'appareil.
Par cette fixation on peut prévenir tout enfoncement excessif
dans la couche parasite des bras et par voie de conséquence
des dents du peigne.
A leur partie arrière, les bras se prolongent au-
delà de leur fixation au peigne par une pièce 61 fixée au
tube d'articulation de façon à obtenir une rigidité suffi-
sante de l'ensemble peigne-bra~.
Le nombre de peignes placés côte-à-c8te pour le
raclage sélectif est fonction du débit de nodules que lton
désire récolter, compte tenu de la vitesse d'avancement de
l'appareil.
La surface inclinée H est réalisée par un grillage
-16-
1(~5 ~1~ 5
6~ en fils d'un métal inoxydable.
Ce grillage est porté par un cadre 63 dont un des
bords 64 est positionné parallèlement à, mais en dessous de
l'axe de rotation des peignes. ~e cadre forme ainsi une
ouverture 65 qui suit l'écoulemen~ de la matière parasite
lorsque la vitesse d'avancement de l'appareil est inférieure
à la vitesse limite en-dessous de laquelle des risques d'en-
gorgement apparaissent. Cette configuration accro~t par
ailleurs la séparation des nodules de la couche parasite.
En effet, les nodules sauten~t au-dessus de l'intervalle lorsque,
une fois montés sur la partie substantiellement horizontale
du peigne, ils se trouvent emportés par le flux d'eau tra-
versant l'appareil; la matière de la couche parasite, par
contre, qui ne monte sur la partie substantiellement hori-
zontale du peigne que si elle est suffisamment consistante,
a la faculté de s'ecouler ~ travers cet intervalle.
~'élément central 66 a une forme trapézoidale, do~t
la grande base limite l'intervalle décrit ci-dessus, et dont
la petite base constitue ~ne portion de la ligne de raccor-
dement à la chambre de collecte des nodules.
Les éléments latéraux 67 sont symétriques et ont
-~ la forme de trianglesO Pour chacun de ces triangles, un som-
met est l'un des sommets de la grande base du trapèze cons-
tituant l'élément central; les côtés adjacents à ce sommet
sont d'une part l'un des côtés non parallèles du trapèze et
- d'autre part une droite formant un angle de 30 avec l'ho-
rizontale. Le côté du triangle opposé au som~et complete la
ligne de raccordement à la chambre de collecte des nodules.
Les mailles du grillage ont la forme de losanges.
La chambre de collecte I des nodules comprend
d'une part un élément central 68 en forme de trémie dans
lequel plonge l'extrémité de la tuyauterie 69 d'aspiration
~05~1~S
ou de pompage du m~lange solides-liquide, et dans lequel
aboutissent deux tuyauteries auxiliaires 70 d'amenée d'eau.
Cette chambre comprend d'autre par-t deux parties
laterales 71 en forme de troncs de cône dont la grande base
se raccorde à l~élément central et dont la petite base pro-
longe les flancs de la machine. La conicité des parties
latérales crée une pente favorisant le ra~semblement des
nodules dans l'élément central d'o~ ils sont évacués par
le pompage.
L~élément central de la chambre de collecte com-
porte un fond cylindrique qui se raccorde à l'avant au cadre.
~'extrémité de la tuyauterie dlaspiration ou de pompage des
éléments solides est substantiellement verticale et se situe
à llarrière de l'élément central de la chambre de collecte;
elle a une forme 72 biseautée à 45 orientée de maniare à
offrir une section d'entrée minimale aux éléments solides
transitant par le fond de la chambre de collecte. Le mé-
lange eau-éléments solides est réalisé ou activé au voisi-
nage de cette même entrée au moyen d'eau amenée par des con-
duites auxiliaires; ce mélange prévient le risque de bouchage
par formation de voùtes au fond de llélément central de la
chambre de collecte. ~es dimensions relatives du fond de
l'élément central de la chambre de collecte, de la tuyauterie
d'aspiration ou de pompage du mélange, et les conduites auxi-
liaires d'amenée dleau doivent être proches les unes des
autres et proportionnées au débit d'eau et au débit de nodules
à réaliser.
~ a partie sup~rieure de l'~lément central et des
parties latérales de la chambre de collecte comporte une
partie ajourée 7~ permettant la vidange naturelle des éléments
solides collectés, au cas où l'aspiration du contenu de la
chambre de collecte serait in9uffisant. Elle comporte aussi
-18-
10541~5
un grillage incliné 74 permettant l'élimination des nodules
de trop grosses dimensions qui auraient été collectés.
~ e9 surfaces de 1& chambre de collecte sont cons-
tituées de t81es ~ l'exception de la petite base 75 et de la
partie inférieur des deux troncs de cône 76 qui sont gril-
lagés. ~a transparence de ces grillageæ est choisie pour
permettre l'évacuation de boues r~siduelles.
L'enveloppe J disposée ~ l'avant et autour de
l'appareil présente l'aspect dlun conduit avec entrée con-
vergente. A l'avant, cette enveloppe comporte une surface
convergente en forme de trompe ~ faible courbure dont l'ai-
re 77 est recourb~e pour lui conférer de bonnes propriétés
hydrodynamiques.
; Dans le plan vertical de symétrie de l'appareil,
le point bas situé sur la tangente horizontale se trouve à
- l'avant de l'endroit où les peignes pénètrent dans le sol.
La partie de l'enveloppe situ~e à l'avant de cet endroit est
limitée inférieurement par des plaques 78 qui pénètrent dans
le sol et dont l'écartement correspond ~ la largeur totale
des peignes. Ces plaques se prolongent à l'avant de l'ap-
pareil de manière à empêcher la fuite latérale des nodules
à l'approche de l'appareil. De plus, elles sont fixées à
l'enveloppe par l'intermédiaire de surfaces horizontales ou
patins 79 en contact avec le sol de maniare ~ permettre à
; la volute de glisser sur le sol et les éléments saillant~
qulil comporte. Ces patins se prolongent sur les bords in-
férieurs de l'enveloppe ju~qu'à l'arrière de celle-ci.
La partie de l'enveloppe située au-dessus de la
surface inclinée est limitée inférieurement par les bords
de cette face, de plus, la hauteur ~ laquelle elle se situe
au-dessus de la surface inclinée décroit de l'avant vers
l'arrière pour atteindre au droit de la ligne de raccordement
_~9_
1~)5~ S
avec la chambre de collecte, la valeur 1,5 à 2 foi~ la di-
mension maximale des nodules à extraire.
L'enveloppe de l'appareil comporte en outre des
ailerons 80 destinés à assurer sa stabilité sur le sol.
~ 'appareil est placé ~ l'intérieur dlun traîneau
; tracteur dont les éléments constitutifs sont des tubes ou
des profilés. ~e poids de ce traîneau est choisi de manière
qu'il ne puisse se soulever sous l'action de la composante
verticale ascendante des effortq qui lui sont transmis par
la tuyauterie et/ou les cables et cha~nes de traction.
La liai~on de l'appareil au tra~neau est a~surée
par des câbles ou chaînes de traction 81 à l'avant, à l'ar-
riare 82 et au-dessus 83 de l'appareil. Ces câbles ou
chaînes peuvent être équipés d'amortisseurs et de ressorts.
L'invention n'est nullement limitée aux exemples
! décrits ci-avant; de nombreuses variante~ peuvent y être
apportées par l'homme de l'art sans sortir du cadre de l'in-
vention. Ainsi par exemple, la chambre de collecte peut
avoir une forme cylindrique ~ la partie inférieure et servir~ 20 de logement à une vis d'Archimade entraînée par moteur9
cette vis acheminant les cailloux soit vers le centre de
la chambre de collec-te, soit vers ses extrémités, où il8
sont recuillis par un dispositif approprié, par exemple une
conduite dlaspiration de pompage.
;~ Il est clair que le pas du maillage de la surface
inclinée peut différer dlun endroit à l'autre de maniare à
distribuer au mieux l'écoulement du liquide et de la matière
parasite au travers des ouvertures de la surface inclinée.
Par ailleurs, il e~t évident que l'on peut prévoir
3o le réglage du débit par tout dispo~itif mécanique tel que
obturateur, vanne, clapets,...
On peut aussi constituer un appareil composite
:~.
~ -20-
105~1~iS
en réunissant sur un m8me support un ou plusieurs appareils
tels que celui décrit ci-avant, ces appareils pouvant 8tre
déplacés par un organe d~entra~nement commun.
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