Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
~n~in de prélèvement sélectif d'une couche de liquide
__
lé~er à la surface d'une nappe d'eau
DOMAINE TECHNIQUE ET TECHNIQUE ANTERIEURE
La présente invention a pour objet un engin
de prélèvement sélectif d'une couche d'un liquide léger,
et notamment d'hydrocarbures, flottant à la surface d'une
nappe d'eau et présente une application particulièrement
importante, bien que non exclusive, constituée par la
dépollution d'une zone marine souillce par une nappe
d'hydrocarbures, par exemple à la suite d'un accident.
On a déjà proposé de nombreuses techniques de
dépollution mais aucune ne s'est montrée réellement
adaptée aux conditions réelles de travail à la mer. En
particulier, on a proposé des séparateurs unitaires
utilisant un vortex à axe vertical. Mais ces séparateurs
sont incapables de fonctionner de facon correcte en
eau libre présentant une houle ou des lames de creux
important. On a également proposé un navire dont la
coque est divisée, sur une partie importante de sa
longueur, en deux parties écartées l'une de l'autre pour
former un bassin dont le fond est muni d'une vanne de
prélèvement de la partie superficielle de la nappe d'eau.
Etant donné qu'il y a rarement un interface net entre
l'hydrocarbure et l'eau, en particulier du fait de l'agi-
tation de la mer qui reste appréciable même au fond du
bassin, on est conduit,-soit à prélever par décantation
un volume de liquide énorme par rapport au volume
d'hydrocarbures qu'il contient, soit à ne prélever qu'une
fraction faible de la quantité totale d'hydrocarbures
polluants.
La présente invention vise à fournir un engin
de prélèvement sélectif répondant mieux que ceux
antérieurement connus aux exigences de la pratique,
notamment en ce qu'il est capable de retenir la majeure
partie du liquide léger en ne retenant en même temps
qu'une fraction acceptable d'eau, à fonctionner en eaux
; 35 agitées, et à s'adapter à des épaisseurs de liquide
léger pouvant varier entre l mm environ et plus de 10 cm.
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~ ~ '
~,~
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6(~
Dans ce but, l'invention propose essentiellement
un engin de prelèvement sélectif d'une couche de liquide
leger, tel qu'un hydrocarbure, flottant à la surface d'une
nappe d'eau susceptible d'être soumise à la houle, compre-
nant: une coque ayant un plan median vertical dans le senslongitudinal et comportant deux parties laterales partielle-
ment immergees situees a distance du plan median et une
partie centrale fixee aux parties laterales, placee entre
elles, faisant sa-illie vers l'avant par rapport aux parties
laterales et portant des ailes deflectrices placees à une
profondeur suffisante pour être immergees en permanence,
lesdites ailes déflectrices étant réalisees pour créer des
tourbillons dans l'écoulement le'long de la partie centrale
dont l'orientation tend a diminuer la divergence des lignes
d'écoulement ~ proximité de la surface libre par suite du
contournement de l'engin par l'eau, lesdites parties laté-
rales et ladite partie centrale coopérant pour définir des
conduits d'amenée d'un écoulement d'eau et de polluant
prélevé à proximité de la surface libre à des moyens sépa-
rateurs.
L'engin sera généralement constitué par un naviresusceptible de rejoindre une zone d'intervention depuis un
port a vitesse élevée. Il peut toutefois également être
constitué par une barge semi-immergée, voire même par une
plate-forme déplaçable lorsque l'intervention doit se faire
en eaux profondes.
; Le conduit est avantageusement limité par une
structure plafond et une structure plancher, la structure
plafond imposant aux lignes de courant de l'écoulement dans
la partie amont du conduit, avant la fente de prélèvement,
une courbure dont la concavité est dirigée vers le haut sur
une distance de plusieurs mètres.
Les carènes des parties latérales de la co~ue
divergent avantageusement vers l'avant; en contrepartie, les
- ' '
- 2 -
, ~
.
~, ' ' ' , ~
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. . . , :,
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~ ~ ~6~
parties laterales peuvent être reliees, dans leur portion
inferieure, par des ailes deflectrices tendant à renvoyer
les couches profondes de l'ecoulement entre lesdites parois
laterales au-dessous de la paroi de liaison constituant le
fond.
v~
BR~VE D~SCRIPTION DES DESSINS
L'invention sera mieux comprise à la lecture de
la description qui suit de modes de réalisation donnés
à titre d'exemples non limitatifs. La description se
réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels :
- les figures 1 et 2 sont des schémas de principe,
en coupe verticale et en vue de dessus, de la constitu-
tion générale de moyens destinés à constituer un bassin
dans lequel s'atténuent les mouvements de la mer avant
prélèvement,
- les figures 3 et 4 sont des schémas à grande
échelle, en coupe suivant un plan vertical, montrant
deux constitutions d'un mécanisme de prise,
- les figures 5 et 6 sont des schémas de principe,
en coupe verticale et en vue de dessus, d'un dispositif
d'atténuation,
- la figure 7 montre schématiquement une répartition
possible des séparateurs cyclone,
- la figure 8 montre,en perspective,une constitu-
tion possible d'un séparateur,
- la figure 9 montre schématiquement, en plan,
une répartition horizontale possible des différents
composants dans une des parties latérales d'un engin
catamaran,
- les figures 10 et 11 sont respectivement une
vue de dessus et une vue en coupe suivant la ligne XI-XI
de la figure lO, montrant une variante de réalisation
de la partie avant de l'engin,
- la figure 12, similaire à la figure 10, montre
! 30 une autre variante encore,
- les figures 13, 14 et 15 sont des schémas de
principe montrant une autre variante encore de réalisa-
tion de la partie avant de l'engin, respectivement en
vue de dessus, en coupe suivant la ligne XIV-XIV et en
coupe suivant la ligne XV-XV,
- les figures 16, 17 et 18 sont des schémas repré-
. sentatifs d'une autre variante encore de réalisation,
respectivement en vue de dessus à partir de la ligne
XVI-XVI de la figure 17, cn élévation, et en coupe
`'
suivant la li~ne XVIII-XVIII,
- les figures 19 et 20 sont des schémas montrant une
autre variante encore, respectivement en coupe suivant
XIX-XIX et XX-XX.
Avant de donner une description complète d'un mode de
réalisation de l'engin, une étude générale de certains des
moyens qui coopèrent pour assurer le prélèvement dans de
bonnes conditions sera fournie.
MEILLEURE MANIERE DE REALISER L'INVENTION
Les figures 1 et 2 montrent le principe de réalisation
d'un bassin dans lequel la houle est atténuée de façon que
le niveau de surface libre par rapport à l'entrée du conduit
de prélèvement change peu~
Le barrage flottant dont la constitution de principe
est représentée délimite le bassin dans lequel la houle, se
propageant à vitesse V avec une longueur d'onde L, est amor-
tie. Ce barrage est constitué par la coque 10 d'un engin que
des moyens de propulsion permettent de déplacer, à vitesse
v au plus éga.l.e à V, dans le sens de propagation de la hou].e.
La co~ue comprend, sous la houle, deux parties latérales 11
et 12 qui sont reliées par une paroi arrière formant le fond
13 d'un bassin dont la longueur 1 est nettement supérieure
au quart de la longueur d'onde L de la houle. A condition que
la profondeur h du bassin soit largement supérieure à la
hauteur 2 H de la houle en eaux libres, la houle est forte~
ment atténuée contre la paroi 13.
Le balayage d'une zone polluée de la nappe d'eau
impose le renouvellement de la masse d'eau qui se trouve
dans le bassin. Ce renouvellement est assuré en prévoyant,
entre le bassin et l'extrémité de l'engin qui fait face à
la houle, un conduit 14 d'évacuation qui constitue, avec
le bassin, un chenal. Dans le conduit 14 est placé un
organe de circulation, tel qu'une hélice 15, assurant une
circulation dans le sens indiqué par les flèches f. Le
conduit 14 doit avoir une section droite qui varie sans
à~coups de façon que l'écoulement soit pratiq~lement uni-
dimensionnel. A condition que la vitesse de circulation
imposée au col du conduit 14 par l'organe 15 soit suffisante,
on constate que la veine d'eau dans le conduit 14 constitue
un barrage dynamique évitant que la houle se propageant
dans la direction V ne vienne perturber notablement
l'état de la masse d'eau dans le bassin. Dans la pratique,
il suffira généralement de prévoir une section droite du
col moitié de celle correspondant au tirant d'eau h.
L'oryane 15, qui peut faire partie d'un propulseur
à hélice du type bulbe, peut coopérer avec des hélices
classiques à la propulsion de l'engin à vitesse _.
L'entrée du conduit 14 sera placée à proximité de la
surface libre, mais assez profondément pour que le conduit
soit toujours en charge. A condition que la cloison 13
soit à proximité du métacentre du navire, les mouvements
de tangage du navire sont pratiquement sans effet sur
l'emplacement relatif de l'entrée et de la surface libre.
Les mouvements de pilonnement sont toujours limités,
surtout lorsque l'engin a une longueur supérieure à une
longueur d'onde de la houle. Le roulis sera faible étant
donné que l'engin est en allure de fuite pendant les
périodes de travail.
Dans la pratique, le conduit 14 aura généralement
une section approximativement rectangulaire, au moins dans
sa partie amont et la paroi transversale 13 sera constituée
par une structure plafond 17 et une structure plancher 16
reliant des prolongements des parties latérales 11 et 12.
La partie plafond émerge franchement de la surface libre
qui, en l'absence de tout mouvement oscillatoire de la
mer, constitue une surface de courant particulière aboutis-
sant à une ligne d'arret horizontale (figure 3) où
l'écoulement tourne brusquement vers le bas. La forme de
la carène de la structure plafond est avantageusement pré-
~ vue pour imposer au filet fluide de la partie supérieure
; de l'écoulement une courbure dirigée vers le haut sur
une longueur notable, par exemple de plusieurs mètres,
indiquée schématiquement par la longueur ~ sur la figure3. Dans cette zone, les forces relatives centripètes qui
s'éxercent sur les éléments polluants légers s'ajoutent aux
forces de gravité relatives pour rassembler le polluant
vers le haut, c'est-à-dire contre la face inférieure de
la structure plafond 17. L'entrée d'une fente 18 de prélè-
:- .
.
vement des couches supérieures de l'écoulement, suscep-
tibles de contenir du liquide léger, est placée ~n aval
de la zone de longueur ~. Dans le mode de réalisation de
la figure 3, elle est immédiatement en aval. Il peut
également être avantageux de reculer l'entrée de la fente
18 de façon importante, comme indiqué schématiquement
sur la figure 4 (par exemple de plusieurs dizaines de
mètres par rapport au point d'arrêt 19) pour profiter
d'un effet de décantation qui permet aux goutelettes
de liquide léger se trouvant dans une zone supplémentaire
de se rassembler dans l'écoulement qui sera ultérieurement
prélevé par la fente 18 (comrne indiqué par la zone qua-
drillée sur la figure 4).
Le prélèvement par la fente 18 sera assuré par des
pompes prévues de façon à entretenir au col de la fente
(en 20 sur la figure 3) une dépression par rapport à la
zone de l'écoulement principal située à proximité de
l'entrée de la fente.
On réalise ainsi une séparation primaire, grossière,
mais réduisant cependant sensiblement le débit a traiter
par les separateurs.
Une disposition suivant un autre aspect de l'inven-
tion permet tout à la fois d'augmenter le débit de polluant
admis dans le chenal et d'épaissir la couche de liquide
léger de l'entrée vers le fond du bassin, sans laisser
échapper du liquide léger.
; Le débit de liquide léger polluant qui pénètre dans
le chenal, entre les coques 11 et 12, est égal au produit
de l'épaisseur de la nappe polluante, qui peut largement
varier, par la surface de mer effectivement balayée par
unité de ternps. Le premier facteur est imposé par les
circonstances et on ne peut agir que sur le second facteur,
lui-même égal au produit de la vitesse _ d'avancement de
liengin par la largeur 1 de nappe polluante prélevée,
mesurée en avant de l'engin à une distance suffisante
de celui-ci pour que l'écoulement n'y soit pas perturbé
par la présence de l'engin. Pour une vitesse v donnée,
on a donc tout intérêt à augmenter 1. Mais la convergence
des lignes de courant en surface devra évidemment s'accom-
11;~6~
pagner d'une divergence suivant une autre dimension,divergence qui ne doit pas se traduire par un entrainement
polluant hors du débit traité.
Par ailleurs, l'existence de houles croisées ou
de mer du vent fait varier le niveau de la nappe polluée
de facon importante et aléatoire, ce qui oblige à capter
initialement une épaisseur d'eau qui est en moyenne
largement supérieure à la demi-hauteur de la lloule. Il
est souhaitable d'évacuer la partie profonde de la veine
ainsi captée à l'entrée du bassin, mais cette fraction
surabondante ne peut être éliminée que progressivement,
en même temps que sont atténuées les oscillations de
niveau dans le bassin et que l'écoulement est ralenti.
L'augmentation de la largeur de prélèvement effec-
tif par rapport à la largeur du bassin peut être obtenue
en rendant convergente l'entrée de celui-ci. On peut
utiliser dans ce but la disposition montrée schématique-
ment en figures 5 et 6 où l'on voit que la proue des
deux coques 11 et 12 est déportée vers l'extérieur, au
moins dans la carène. On rend ainsi convergentes les
lignes de séparation entre surfaces 21 (figure 6). Comme
on l'a vu plus haut, la convergence en surface doit être
compensée par une déflexion vers le bas des couches
profondes, afin de ralentir l'écoulement et non de
l'accélérer. On prévoit dans ce but des dispositifs déflec-
teurs qui doivent agir de façon très progressive. Dans
le mode de réalisation montré en figures 5 et 6, ces
dispositifs comprennent une première aile en flèche
22, faisant saillie à partir de l'avant des coques,
immergée à une profondeur suffisante pour ne pas perturber
les phénomènes en surface.
Il faut en particulier éviter liapparition d'un
ressaut de transition entre un régime torrentiel et un
régime fluvial. Pour cela, la profondeur h1 de l'aile
22 au-dessous du niveau moyen indiqué en 23 doit etre
telle que le nombre de Froude correspondant à la profon-
deur sous le creux de la vague soit inférieur à l'unité.
Le dispositif déflecteur montré en figures 5 et 6
comporte une seconde aile 24, également en flèche vers
.
.,
' .
.:
.
.~ .
. ... : . .. .
l'avant, qui entretient la déflexion progressive. D'autres
ailes encore peuvent être placées derrière l'aile 24 :
les profils seront hydrodynamiquement moins chargés au fur
et à mesure que l'on progresse de l'avant vers l'arrière.
L'amortissement des oscillations de surface à
fréquence élevée ou de caractère aléatoire ou tridimen-
sionnel (notamment brisants) doit être réalisé avant
d'arriver à la paroi 13 formant fond du bassin. Cet amor-
tissement doit être effectué sans agir directement sur
la surface libre, de façon à éviter des remélanges.
Les figures 5 et 6 montrent un dispositif de
dissipation d'énergie qui utilise le fait que les oscil-
lations en surface s'accompagnent en profondeur d'un
mouvement ayant une composante verticale alternative. Le
mécanisme d'amortissement 25 est constitué par une paroi
sensiblement horizontale munie d'ouvertures dont la
section droite représente une fraction de la section
totale de la paroi qui diminue de l'avant vers l'arrière.
Le mécanisme 25 représenté est constitué par une grille
de plaque,s verticales 26 et 27 placées parallèlement au
plan de symétrie de l'engin. Pour augmenter la perte de
charge imposée par ces plaques, on peut, d'une part,
leur donner une hauteur qui augmente de l'avant vers
l'arrière et, d'autre part, intercaler entre les plaques
26 occupant toute la longueur du mécanisme 25, des
plaques 27 plus courtes. On voit sur les figures 5 et 6
que l'extrémité avant de la grille se place là où la
largeur du bassin devient constante. A l'arriere, la grille
est solidaire d'une traverse pleine 28 délimitant avec
un plancher 29 une galerie dans laquelle est placée
une rangée de propulseurs 30 qui maintient une dépression
sous la grille.
La turbulence de l'écoulement est ainsi amortie
sans qu'il y ait diminution appréciable de la pression
; 35 totale. Il en résulte que la pression statique augmente
vers l'arrière du bassin par transformation progressive
en énergie potentielle de l'énergie cinétique correspon-
dant à la composante horizontale du mouvement initial.
Le niveau moyen 23 de la surface libre s'élève et tend
'.
~ 3~ 0
vers un niveau d'arrêt contre la paroi 13 supérieure
au niveau moyen de la mer en avant de l'engin.
En agissant sur les propulseurs 30 (figure 5)
et 15 (figure 1), on peut éviter tout renvoi appréciable
de polluant vers le bas, tout en diminuant sensiblement
le débit aspiré dans le conduit 14.
L'opération de séparation de la veine prélevée
par la fente 18 en une masse polluante, de volume aussi
faible que possible, qui sera stockée, et un débit d'eau
purifiée qui sera renvoyé à la mer, est effectuée par des
séparateurs de type cyclone à axe vertical. On connait
déjà de tels séparateurs cyclone, mais on a jusqu'ici
proposé de les employer individuellement, dans des condi-
tions incompatibles avec le travail à la mer et la nature
de la pollution.
Pour que la vitesse de balayage de la surface
polluée soit acceptable, il est indispensab]e de traiter
un débit total de plusieurs dizaines de mètres cube par
seconde. Même si l'on tient compte de la fraction re~etée
avant l'entrée de la fente, le débit restan-t ne pourrait
etre traité par un séparateur cyclone ou une paire de
séparateurs qu'en leur donnant un diamètre énorme, qui
impose à son tour une longueur axiale incompatible avec
les tirants d'eau acceptables. Ce problème est résolu en
prévoyant plusieurs rangées de séparateurs, avantageusement
en deux groupes placés chacun dans une des coques. Ces
séparateurs occuperont une fraction importante de la sur-
face horizontale disponible, par exemple un tiers de la
longueur, en aval de l'entrée de la fente dé prélèvement.
La figure 7 montre, à titre d'exemple, une
répartition possible des séparateurs tels que 31, en deux
rangées de quatre séparateurs dans chaque coque. Le débit
prélevé par la fente 18 est séparé en deux branches 32
(figure 7) qui alimentent chacune quatre dérivations. Cha-
cune des dérivations alimente à son tour, en parallèle,
deux séparateurs 31, par l'intermédiaire d'un volet distri-
buteur 33 dont le réylage permet d'équilibrer les débits.
Etant donné les énergies cinétiques mises en jeu
du fait des vitesses tangentie~les élevées, il est souhai-
(3~
table d'en récupérer la plus gran~e partie possible,par exemple pour participer à la propulsion. On peut dans
ce but adopter, pour chaque séparateur, la disposition
représentée schématiquement en figure 8. Le séparateur
31 montré en figure 8 comprend un tube vertical 34 muni
à sa partie supérieure d'une volute 35 de mise en rota-
tion, alimenté par le volet 33, et, à sa partie inférieure,
un diffuseur 36 muni d'un conduit 37 d'éjection d'eau
dépolluée. La volute supérieure 35 est munie d'un couver-
cle 38 comportant une cheminée centrale 39 par laquelleest aspiré le polluant. Le volet 33 peut être muni d'un
arbre ~0 traversant le couvercle 3g et commandé par une
tringlerie d'orientation non représentée.
L'ensemble du système de distribution (branche 32
et dérivations, distributeurs 35) peut se trouver dans
la coque plafond, tandis que les diffuseurs 36 et le
col]ecteur d'échappement auquel ils se raccordent son-t
dans la coque plancher. Le collecteur de chaque groupe
débouche dans le conduit 14 en amont des propulseurs 41
(correspondant à L'hélice 15 des figures 1 et 2) par
l'intermédiaire de propulseurs tels que des pompes à
hélice.
La masse fluide aspirée par les cheminées 39
comportera une proportion importante de polluant, quelque-
fois fortement émulsionné. Lorsque ce polluant est cons-
titué de certaines aualités de brut, cette masse aura
une très forte viscosité, en particulier à la tempéra-
ture de l'eau de mer. Son pompage par des moyens méca-
niques classiques pourrait être extrêmement difficile.
Ce problème est résolu conformément à un aspect de
l'invention en assurant la circulation, vers des réser-
voirs de stockage, qui peuvent être placés dans la
partie avant des coques, par des éjecteurs à vapeur
qui, tout à la fois, réchauffent le polluant (avanta-
geusement d'une dizaine de degrés) pour diminuer saviscosité et fournissent la quantité de mouvement néces-
saire. Un calcul simple montre qu'il suffit que le
rapport entre masse de vapeur et masse liquide à déplacer
soit de l'ordre du centième.
1~L3~
Les réservoirs de stockage définitif peuvent
être prévus pour assurer une ultime séparation par décan-
tation. Cette décantation est favorisée en maintenant
la masse fluide en rotation lente. En conséquence, on
utilisera généralement des réservoirs de révolution avec
injection périphérique de la masse prélevée par les chemi-
nées 39.
- La répartition générale des divers composants
de l'installation de dépollution peut être celle schémati-
sée en figure 9. Les ordres de grandeur des différents
paramètres entrant en jeu peuvent être ceux qui sont
donnés ci-après, dans le cas d'un engin destiné à
travailler jusqu'à des creux 2 H de quatre mètres. Une
telle houle se rencontre fréquemment sur les côtes
atlantiques, avec une période de l'ordre de 8 secondes
et une longueur d'onde en eaux profondes de 80 m.
La forme des poupes de chacune des coques 11 et
12 sera telle que l'eau rejetée par les hélices 43,
battant en arrière pour freiner l'engin ou dépolluer à
petite vitesse, ne perturbe pas le milieu ambiant : par
exemple, l'eau ainsi rejetée sera défléchie vers les
couches profondes par la carène des poupes.
L'engin comportera alors deux coques 11 et 12
(cette dernière seule représentée en figure 9) de 80 m de
longueur et de 12 m de largeur. La forme d'étrave est
telle qu'on arrive à une largeur de prélèvement de l'ordre
de 40 m. Le tirant d'eau sera d'environ 8 m.
Le débit prélevé à l'amont, au-dessus de l'aile
22, sera de l'ordre de 1000 m3 par seconde et sera réduit
à 500 m3 par seconde environ à l'entrée de la grille. Les
propulseurs 30 (figure 5) et 41 (figure 9) - ces derniers
destinés àirejeter vers l'arrière l'eau prélevée par la
conduite 14 et ne passant pas par la fente 18 - sont
` déterminés de facon que 160 m3/seconde environ soient
évacués à travers la grille. Le débit prélevé par la
fente placée à proximité du métacentre et envoyé aux
séparateurs sera de l'ordre de 10 m /seconde.
Les propulseurs 41 peuvent être entrainés par
des moteurs 42 placés dans la coque plafond. Ils partici-
i
. .
~ 12
~.
1~36~3~i~
peront à la propulsion du navire au même titre que les m~teurs princi-
paux d'entrainement des hélices 43 (seules utilisées pendant le par-
cours vers la zone d'intervention et utilisables pour orienter l'engin),
que les hélices 44 de rejet de l'eau provenant des collecteurs 37 et
que les hélices 30. La masse polluante prélevée par les cheminées 39
sera amenée, par des conduites 45, vers les réservoirs placés dans les
coques en avant ~es séparateurs 31.
~ e nombreuses variantes de réalisation peuvent évidem~ent
être apportées aux dispositions décrites ci-dessus. De plus, pour
améliorer les qualités nautiques du navire en dehors des périodes de
travail, il peut être prévu une fausse étrave rabattable à l'avant,
mais laissant toutefois passer un flux d'eau pour alimenter les propul-
seurs 30. Enfin, l'engin peut être constitué par un simple troncon
susceptible d'être accouplé à un bâtiment classique~
L'engin peut être de longueur extrêmement variable. La
vitesse d'avancée en cours de travail sera généralement choisie de
façon différente suivant qu'il est de relativement petite taille
(inférieure à 30 m par exemple) ou, au contraire, de tonnage élevé.
Dans le premier cas, on aura souvent intérêt à
travailler à vitesse proche de celle de la houle, ou même
égale si possible : en effet, dans ce dernier cas, l'amor-
tissement s'effectue de façon quasi automatique étant donné
que l'on se trouve, à l'avant de l'engin, en régime quasi
permanent. La vitesse de balayage de la surface de la mer
étant élevée, l'intérêt d'une convergence de la nappe en
surface dev:ient moindre et on peut utiliser une forme pra-
tiquement symétrique des coques. Par ailleurs, les profils
déflecteurs peuvent être déplaçables et n'être enfoncés en
profondeur que lorsqu'on atteint pratiquement la vitesse
de régime.
Pour augmenter la résistance mécanique de l'engin, les deux
parties latérales sont avantageusement reliées, en haut, par une
plate-forme émergée placée assez haut pour éviter le pilonnement et,
à leur partie basse, par une structure im~ergée en permanence. Les
ailes 22 et 24 des fig~res 5 et 6 constituent une telle structure.
Pour accroitre encore la résistanoe mécanique d'un tel
ensemble, qui constitue déjà un caisson, et en particulier améliorer
la tenue à la flexion des ailes éventuelles, une partie centrale verti-
cale est avantageusement prévue entre la plate-forme et la structure
~ .
13
immergée. Cette partie centrale peut s'étendre sur une
fraction seulement de la longueur des parties latérales.
Elle est avantageusement prévue pour, en coopération avec
les parties latérales et les ailes déflectrices, défléchir
vers le bas les couches profondes, diminuer la divergence
de l'écoulement en surface que tend à provoquer le mouve-
ment de contournement de l'engin par l'eau dans cette
région et augmenter la largeur de captation de polluant
qui se présentera sous forme d'une couche plus épaisse
à l'entrée des moyens de prélèvement.
Dans le mode d'exécution illustré schématique-
ment en figures 10 et 11, les carènes des parties laté-
rales telles que 11 font saillie à partir du point où
la proue de ces parties coupe la ligne de flottaison.
La partie centrale 42 fait elle-même saillie vers
l'avant à partir de ces carènes et permet ainsi d'utiliser
une aile avant en flèche 22. La circulation ainsi obtenue
autour des carènes et des ailes,schématisée par des
flèches sur la figure 10, augmente la largeur de capta-
tion.
Cet effet est encore accru en utilisant lapropriété des ailes à extrémité libre de ~énérer un tube
tourbillon libre qui fait apparaitre, dans le sillage
de l'aile, sur une grande distance, une vitesse induite
qui se compense avec le vecteur vitesse relative de
l'écoulement non perturbé. Dans le mode d'exécution
schématisé en figure 12, l'aile avan-t 43 donne naissance
dans la masse liquide à un tourbillon libre 44 se
raccordant à un tourbillon virtuel 45 lié à l'aile, de
meme circulation, partant de la partie centrale 42.
Il Eaut noter que, si on utilise des ailes
droites, les tourbillons liés sont à peu près perpendi-
culaires au plan de symétrie et n'induisent que des
- composantes transversales de vitesse négligeable. Il y
a donc intéret à utiliser des ailes à forte flèche, qui
créent des tourbillons liés 45 ayant une flèche voisine
I de celle du bord d'attaque de l'aile, donc des composantes
- longitudïnales importantes dont l'effet utile s'ajoute
~ à celui des tourbillons libres 44.
~ .
1~
.
11;~6~
Il est important de noter que l'effet utile
recherché n'est pas un effet de portance, mais la
création de tourbillons dont l'axe a une composante
longitudinale. Il n'est donc pas nécessaire que les
5 efforts de portance soient dirigés verticalement: les
plans des ailes peuvent donc être obliques ou meme
verticaux si on dispose d'un support convenable pour
fixer l'emplanture de l'aile.
Les figures 13 à 15 montrent une partie centrale
10 42 qui comprend dans ce but un renflement inférieur 46
d'où font saillie, vers le haut, une série d'ailes
pratiquement verticales 47, 48,..., 49. Le renflement
46 constitue un plancher avant des parties latérales
telle que 12. Il peut être dessiné pour constituer déflecteur.
Dans ce cas, le tourbillon lié correspondant à
chaque alle ~7, 48,..., 49 se prolonge jusqu'à
la partie centrale 42, d'où une accélération générale de
l'écoulement qui permet de diminuer la vague d'étrave de
la partie centrale.
Pour éviter des mouvements excessifs de l'eau
par rapport aux ailes déflectri.ces immergées sous
l'effet du tangage, il sera généralement nécessaire de
donner, au moins au tronçon avant de la partie centrale
42, une largeur suffisante au niveau de la flottaison.
On peut également créer des tourbillons marginaux
utiJes au moyen d'ailes fixees sur une quille centrale
étroite placée sou~s le renflement 46 ou placées verticalenent sous
le fond. L'influence en surface de ces tourbillons est toutefois
limitée par leur grande profondeur d'im~ersion. Une telle disposltion
30 est montrée schématiquement en figures 16 à 18. Le renfle-
ment inférieur de la coque centrale 42 est prolongé par
une quille 50 portant des ailes déflectrices en flèche
S1, 52 et 53.
Enfin, on peut également diminuer la divergence
35 de l'écoulement en surface due au contournement de l'engin
par l'eau en favorisant le contournement vers le bas près
du plan de symétrie, aux dépens du contournement latéral.
Pour cela, il suffit de creuser la face inférieure
du renflement 46. Cette disposition peut etre combinée
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à l'emploi d'ailes déflectrices, du type déjà montré en
figures 16 à 18. On arrive ainsi à la forme montrée
schématiquement en figures 19 et 20, où les organes corres-
pondant à ceux des figures 16 à 18 sont désignés par le
même numéro de référence. On voit que le renflement 54 tend
à favoriser le contournement de la partie centrale par le
dessous, aux dépens du contournement latéral.
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