CA1156689A - Vehicule sous-marin de dragage et de remontee de mineraux a grande profondeur - Google Patents

Abstract

Véhicule sous marin pour le ramassage et la remontée de matériaux reposant sur un fond marin à grande profondeur. Le véhicule se caractérise en ce qu'il comprend une structure porteuse (2) réalisée en un matériau de flottabilité, ladite structure ayant la forme d'un anneau présentant un plan de symétrie longitudinal et définissant l'étrave (2a), l'arrière(2b) et les flancs (2c et 2d) du véhicule et ménageant ainsi un espace libre central, la face externe de la structure (2) réalisant la carène du véhicule. Des silos de stockage (16a...16n) sont ménagés dans l'espace central. Le véhicule comprend également des éléments de ramassage (14) disposés en avant de l'étrave et des propulseurs principaux (12) fixés sous la structure porteuse. Application au ramassage de nodules polymétalliques. Fig. 1

Description

. 1 La présente invention a pour obj~t un véhicule sous-marin pour le dragage et la remon~ée de minéraux repo~
sant sur les fonds marins à grande profondeur.
Le dragage de minéraux et en particulier de n~dules polymétallique.s et leur remontée à p.artir. d'une gra!nde profondeur sont généralement envisagés par deux engins distincts : d'une part, l'engln de dragage généraLement placé au bas d'une longue conduite et un dispositif hydrau-lique permettant de faire remonter dans la conduite les minéraux récoltés jusqu'à un support ds surface.
On connait un procédé utilisant des engins de ramassage e-t de remontée. Ces engins sont rendus lourds par rappor-t au milieu marin ambiant par la très forte compression de gaz régnant dans ses ballasts, le reste du poids des structures étant compensé par des produits de flottaoilité
connus résistant aux grandes pressions et qui sont nécessaires pour le séjour à grande profondeur~ Lorsque l'engin approche du fond, la détente du gaz contenu dans ces ballasts.assure en même temps l'énergie de ramassage et de progression du véhicule sur le fond marin. Cette détente, en fin d'opération, produit un allègement du véhicule permettant ainsi sa remontée.
Ce sous-marin de dragage et de remontée de nodules à énergie pneumatique dispose de peu de possibilités de guidage pendant sa descente ou pendant son déplacement sur le fond marin. Par ailleurs, l'énergie pneumatique emmagasinee sur ces engins de dragage est nécessaire tant au dragage lui-même qu'à la remontée des matériaux collectés sur le fond et le rendement énergétique est tr~s mauvais~
: 30 La demande de brevet français n 77 0123a déposée au nom du demandeur le ld janvier 1977 décrit un autre procéde dans lequel l'énergie nécessaire aux manoeuvres précises du véhicule et au dragage sur le fond marin est emmagasinée B 6630.3 GP

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dans les engins 90US forme connue, p~r exemple~ sous farme électrique mais o~l l'énsrgie nécessaire à la descente et à la remontée du véhicule est apportée sous forme d'une énergie potentielle. Plus précisément, elle est produite par un léger excès de lest permettant la descente. Ce lest est progressivemen-t largué au fur et à mesure du dragage e-t l'excès de lest restant encore après le dragage est largué à la fin de l'opération pour rendre l'engin léyer afin de permettre sa remontée. Cette remontée et cette descente peuvent etre guidés avec précision par la forme hydrodynamique de l'engin sous-marin qui se comporte comtne un "planeur" sous l'excès de poids apparent nécessaire 3 la descente ou sous l'excès de flo-ttabilité nécessaire à la remon-tée, Ce procédé présente comme avantage de permettre uneéconomieimp~tented'énergiedGns toutes les phases de l'opération de ramassage et de remontée des nodules. Des propulseurs alimentés en énergie pour la progression sur le fond sont les seuls à Fonctionner pendant une durée importan-te, alors que les propulseurs auxiliaires de manoeuvre sont peu utilisés (uniquement pour les manaeuvres précises d'atterris-sage sur le fond-marin et/ou de rendez-vous lors du retour à la surface).
On connai-t par ailleurs de nombreux engins sous-`25 marins ou véhicules qui, pour de faibles profondeurs, trouven-t leur flottabilité dans l'étanchéité de leur coque et qui, pour les grandes immersions, u-tilisent des produits ds flottabilité résistan-t aux très hau-tes pressions pour constituer un "sous-marin humide". Celui-ci, outre l'éven-tuelle capsule étanche résistante où se trouvent les passagerssi l'engin est habité, comporte une structure formant une armature tubulaire ou autre, reliant les divers éléments pesants entre eux. Sur cette armature, es-t fixé en général le produit de flottabilité sous forme de blocs de faibles ou moyennes dimensions. Ces sous-marins humides comportent ou non une carène hydrodynamique qui, si elle existe, se présente sous forme d'un carénage mince mais en aucun cas ~ lSfi~89 ce carénage ne se con-Fond avec la surPace externe du pr.~duit de flottabilité. On comprend que les struc-tures précédemment évoquées in-terviennent largement clans le. bilan de poid.s apparent dans l'eau des engins sous-marins ainsi ré'alises.
Cela en-tralne en conséquence l'augmentation de la masse de produit de flot-tabilité nécessaire à la réalisation de la flottabilité nulle ou positive.
Parmi ces véhicules, on peut citer celui qui est, décrit et revendiqué dans la demande de brevet n 77 29~60 10 déposée le 30 s0p-tembre 1977 au nom du demandeur.
La présente invention a pré.cisément pou.r objet.
un véhicule sous-~marin perfectionrlé pour le ramassage e-t la remontée de rnatériaux (en particulier de nodules) qui pallie les inconvénien-ts ci-tés ci-dessus.
L'engin de dragage e-t de remontée, objet de la présente invention s'applique plus particulièrement au procédé qui vient d'etre évoqué e-t concerne un véhicule assurant la descente et la remontée sous forme d'énergie potentielle transformée en propulsion longitudinale à l'aide des formes hydrodynamiques externes du véhicule l'amenant ' à planer à la descente comme à la remontée, ayan-t pour fonction essentielle de se déplacer au contact des -Fonds marins à
l'aide de propulseurs principaux alimentés par une énergie stockée en meme temps que cette dernière énergie ac-tionne ~25 des mécanismes de dragage situés à l'avant dudit véhicule et sur -toute sa largeur frontale, l'appui et la propulsion sur le fond étant réalisés par lesdi-ts propulseurs principaux de -forme cylindrique rotatifs comportant des file-ts d'hélice placés de part et d'autre du véhicule par unité ou par paire.
Il se distingue des sous-marins pour grande profon-' deur connus en ce qu'il permet la remontée de masses importanies de minéraux collectés sur le fond avec le rapport maximal entre la masse totale et la charge utile remontée. Par charge utile, on entend la charge remontée, laquelle di-ffère pour les engins selon l'invention le moins possible de la charge de lest nécessaire descendue et la différence entre les deux constituant . . .

1 1~6~89 l'énergie potentielle. Par charge, on entend ici poids apparent dans l'eau. Pour mémoire, il est rappelé que les sous-marins habités connus pour yrande immersion peuvent remonter tnut au plu5 une masse ~quivalen-te à 10 ~ de leur propre masse ainsi que le bathyscaphe dont le flo-tteur est liquide. Le véhicule selon l'invention permet de remonter au moins 30 % de sa masse -totale.
Pour obtenir ces résul-tats selon l'invention, le véhicule sous-marin pour le ramassage et la rernontée dc matériaux reposan-t sur un fond marin à grande proFondeur, qui est du -type compor-tant une structure por-teuse, des élémen-ts de ramassaye des matériaux, des silos de stockage des matériaux ramassés e-t/ou de matériau de les-t, des moyen3 de trans-fer-t entre leqdits éléments de ramassage et lesdi-ts 15 9ilos; et des propulseurs principaux pour faire avancer ledit,véhicule sur le -Fond marin, se caractérise en ce que ladite structure por-teuse est réalisée en un matériau , de f`lottabilité, ladite structure ayant la Foxme d'un anneau ayant un plan de symétrie longitudinal et définissant l'étrave, l'arrière et les flancs dudi-t véhicule et ménageant ainsi un espace libre central, la face externe de ladite s-truc-ture réalisant la carène dudit véhicule, lesdits silos de stockage étant disposés dans l'espace libre central et fixés à ladite structure porteuse, lesdits éléments de Z5 ramassage étant disposés en avant et en dessous de ladite étrave, l,esdi-ts prapulseurs principaux é-tan-t fixés sur la face inférieure de ladite struc-ture porteuse.
Selon une caractéristique préférée de réalisation, ladite structure porteuse est réalisée par association côte à côte d'éléments modulaires réalisés en un matériau de flottabilité, lesdits éléments modulaires étant solidarisés entre eux, par des éléments d'assemblage travaillant à la traction, la face latérale externe de chaque élément modulaire définissant la portion correspondante de la carène.
Selon une autre caractéristique préférée de réalisa-tion, les éléments de ramassage sont disposés côte à côte et ~ .

1 ~6~9 occupen-t sensibl~ment toute la largeur du véhicule ; Lesd-its silos de stockage sont disposés selon au moins deux lignss parallèles au plan de symétrie longitudinal dudit véhicule et placés symétriquement par rapport à ce plan, rhaque ligne occupant sensiblement toute la longueur dudit espace libre cen-tral ; et lesdits moyens de transfert consis-tent en un premier ensemble de convoyeurs se déplaçan-t dans la direction de la longueur du véhicuLe, chaque convoyeur clu premier ensemble é-tant associé à un élémen-t de ramassage, un deuxieme ensemble de convoyeurs constitué par au moins deux convoyeurs - symé-triques par rapport audi-t plan longitudinal e~t aptes à
ramener vers lecli-t plan longitudinal les matériaux transférés par les convoyeurs du premier ensemble, at un troisième ensembLe de convoyeurs consti-tué par au moins deux convoyeurs disposés symé-triquement par rapport au plan longitudinal et passant au-dessus de l'ouverture supérieure des silos desdites lignes et perme-t-tan-t le déversement par gravité desdits matériaux dans lesdits silos.
De tou-tes fa~cons l'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation de l'invention donné à ti-tre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux figures annexées sur lesquelles :
~ la fig. 1 est une vue simplifiée en perspec-tive du véhicule sous-marin, - la fig. 2a es-t une vue en perspective de la structure por-teuse constituant en me~me temps le corps de flotta-bilité e-t la carène, - la fig. 2b est une vue en coupe horizon-tale de la structure por-teuse, - la fig. 2c est une demi-vue en coupe verticale de la struc-ture por-teuse, - la fig. 3a est une vue partielle en coupe longitu-dinale du véhicule montrant un convoyeur principal, - les fig. 3b et 3c sont des vues de détail de la 35 fig. 3a montrant la fac~on dont on commande le basculement des godets du convoyeur au-dessus d'un silo non totalemen-t rempli9 ~ , : ' .

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1 ~ ~66~3 la Fig. 4 est une demi-vue en coupe vertic~le du véhicule montrant la structure d'un silo de stockaye de nodules et/ou de lest, - la fig. 5a est une ~ue simpli-fiée en perspective d'un élément de xamassage, et - la fig. 5b es-t une vue en coupe verticale de l'élémen-t de ramassage de la fig. 5a.
Sur la fig. 1 on a représenté en perspective partiel-lement écorchée l'ensemble du v~hicule selon I'invention. Ce vahicule comprend une structure porteuse Z ayan-t la forme d'un annsau, elle comprend une par-tie frontale 2a formant étrave, une par-tie arrière 2b et deux montants latPraux ou flancs 2c et 2d. Selon une caractéristique essen-tielle de l'invention, cet-te structure porteuse 2 es-t cons-tituée par un matériau de Flo-ttabilité résistant aux grandes pressions que le véhicule est amené à supporter. Il est impor-tant d'observer que la structure 2 constitue par sa face externe la carène du véhicule. Dans ce matériau de flottabili-té, sont prévus ^- un certain ncmbre d'orifices permet-tant de loger des propulseurs auxiliaires du véhicule pour perme-ttre les manoeuvres de celui-ci. On trouve d'une part quatre propulseurs verticaux 4a, 4b, 4c (le quatrième propulseur n'est pas visible sur la fig. 1). On trouve égalemen-t des propulseurs latéraux tels que 6a e-t 6b, les autres propulseurs n~é-tant pas visibles et en-Fin, des propulseurs longitudinaux, seul le propulseur aa é-tant visible. Fixé sur la face in-Férieure de la structure porteuse de flot-tabili-té 2, on trouve un ch3ssis d'assemblage 10 sur la ~ace inférieure duquel sont fixés des propulseurs principaux de déplacement sur le sol portant la réfarence générique 12. Dans le cas considéré
et comme on le verra mieux sur les autres figures, de chaque côté du véhicule, on trouve quatre propulseurs 12 montés par paire en boggies. Ces propulseurs sont de préférence ; constitués par des vis d'Archimède comme cela est décrit dans la demande de brevet franc,ais n 77 012aa.
A la partie avant de la structure porteuse 2, on ~ .

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1 ~566~g -trouve des éléments c~e ramassage 14 disposés c8te a cote.
Ils sont tous iden-tiques e-t occupent toute la largeur du véhicule. Ces éléments de ramassage 14 peuvent correspondre à ceux qui ont déjà été décrits dans la dernande de brevet 5 français n 77 29460. De préFérence, ils sont constitués comme on va le décrire en liaison avec les fig. 5a et 5b.
Dans l'espace interne de la s-tructurs pnr-teuse Z, est logé un ensemble da silos de stack~ge, de nodules di~posés selon deux alignements parallèles au plan de symétrie longi-tudinal du véhicule. Ces silos verticaux sont réFérencés 16 t - 16a..... 16n et pour l'autre ligne 16', 16'a..... 16'n. En avant de ces deux alignements de silos, on -trouve des silos référencés 13 et 13' dont on expliquera ultérieurement le fonc-tionnement.
Ie transfert des nodules prélevés par les organes de ramassage 14 jusque dans les silos de stockage 16, 16' se fai-t par trois ensembles de convoyeurs. On trouve -tout d'abord une première série de convoyeurs 20, chacun de ces convoyeurs étant associé à un élément de ramassage 1'~. Ces convoyeurs 20 transfèrent les matériaux dans un plan parallèle au plan longitudinal. De par-t et d'au-tre du plan de symé-trie, la moitié des convoyeurs se déversent dans un des convoyeurs 22 et 22'. Ces deux convoyeurs trans-Fèren-t le ma-tériau dans un plan perpendiculaire au plan de symétrie du véhicule.
Chacun des convoyeurs 22 récupère les nodules entraînés par la moitié correspondante des convoyeurs 20. Enfin, les nodules transférés par ces deux-convoyeurs 22 sont acheminés vers un troisième ensemble cons-titué par deux convoyeurs 24 et 24' qui transfèrent les nodules des convoyeurs 22 jusque dans les silos 16, 16'. On voit que la partie supérieure du convoyeur 24 ou 24' passe au-dessus respectivement des silos 16 et des silos 16'. On décrira plus en détail ultérieuremen-t la structure de ces convoyeurs et en par-ticulier celle des convoyeurs 24 et 24'.
L'énergie électrique nécessaire pour alimenter les divers propulseurs ainsi que par exemple les mo-teurs d'entraî-1 ~5~B~

nement des convoyeurs et autres organes annexes qui seront décrits ultérieuremen-t es-t assurée par deux ensembles de batteries tels que Z6 montés symé-triquement de par-t et d'au-tre du plan longitudinal du véhicule. De préférencs, ces batteries sont mon-tées coulissantes dans une structure à
glissière 28 solidaire du châssis inférieur 10. Un systèrne de vis-écrou actionné par un mo-l;eur 32 perrnet de déplacer selon la direction longitudinalEI du ve~hicule I'ensemble de ba-tteries 26. Comme on le prÉ~cissra ultérieurenent, cela permet de rsgler l'assiette lonc~i-tudinale du vehicule.
Sur les fig. Za à 2c, on a représenté le mode de réalisation préféré de la s-tructure porteuse consti-tuant en m@me temps la carène e-t le corps de flot-tabili-té. Cornme on l'a déjà indiqué, cette structure por-teuse comporte une par-tie avant 2a forman-t étrave, une zone arrière ~b qui de préFérence est munie d'ailerons 2'b et 2"b et de deux poutres longitudinales ou flancs 2c st 2d. En fait, ces stxuctures sont modulaires comme on le voit mieux sur la -fig. 2b. Chacun de ces quatre éléments est constitué par un assemblage d'éléments modulaires portant la référence générale 40. Ces éléments modulaires c~mportent dans leur face de contact, soit une partie faisant saillie 42, soit une par-tie en creLIx 42'. Les divers éléments modulaires 40 constituant un des quatre éléments 2a à 2d sont maintenus entre eux par des tirants horizontaux 44 et 46. Des tirants servent également à solidariser entre elles les quatre parties de la s-tructure porteuse. ~ien entendu, le profil de chaque élément modulaire 40 est adapté à la forme externe de la carène à réaliser et aux évidements internes pour créer l'espace interne dans lequel sont placés les silos de stockage et les convoyeurs.
En outrey comme on l'a déjà exposé, certains de ces éléments modulaires 40 comportent des alésages qui permettent en par-ticulier la mise en place des divers propulseurs. Sur la fig. 2c, on a représenté schéma-tiquement la liaison entre ces divers éléments de la structure porteuse 2 et le châssis d'assemblage 10. Cette liaison se Fait également par des . .~

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-tirants qui son-t alors vErticaux et qui portent la ré:férence 43, ces tirants étant fixés à leur extrémité inférieure sur le châssis 10. Dans les éléments rnodulaires, sont prévus des évidements pour perme-ttre en par-ticulier l'implantation des batteries 26. Le chassis 10 assemble essentielIement les propulseurs principaux à vis d'Archimède 12, les silos de stockage 16 et 16' e.ntre ewx et l'ensemble sur la structure porteuse 2.
Chaque élément rnodulaire 40 de la s-tructure porteuse qui constitue en meme temps l'élément de Flo-t-tabili-té
peut avantageusemen-t être réalisé en un matériau a.~gloméré.
résistant à la pression. Ce ma-tériau peut consister en des sphérules de verre creuses entre lesquel.les peuvent s~agglomérer des sphères de diamè-tre plus important. Chaque élément modulaire peut être moulé. Il faut ajou-ter que pour évi-ter, du -Fait des tiran-ts, l'introduction de concentrations de con-traintes excessives, on peut appliquer entre les surfaces en con-tact des volumes convenables d'élas-tomère répartissant les contraintes.
Si l'on considère l'ensemble de la struc-ture porteuse 2, on peut observer que sa forme générale est aplatie et présen-te un coefficien-t Cx optimal, un coefficient Cz très élevé et un coefficient C moyen. On constate que la structure porteuse ainsi cons-tituée permet de rapprocher :25 autant que faire se peut, le centre de flottabilité globale et le cen-tre de gravité de l'ensemble du véhicule. En effet, une structure dans laquelle les par-ties pondéreuses seraient situées vers le bas et 1BS parties légères vers le haut, aurait un couple de rappel hydrostatique très élevé. Or, pour permst-tre la descente du véhicule selon l'invention, il faut pouvoir donner au véhicule lors de cette phase, une assiette longitudinale négative importante, cette assiette pouvant atteindre 45. Il est nécessaire que le couple de rappel positif soit suffisamment faible pour que lO % d'excès de lest placé à l'avant lors de la descente, soit capable d'entraîner la position angulaire inclinée requise de 45 -1 o environ. Ce-tte disposition est donc d'un,e part optimale pour la réalisation de la stabillté transversale et longitudi_ nale limitée, d'autre part, du fait que les silos de stockage occupent une posi-tion centrale, on minimise au maximuM les couples dus à des défauts de symétrie latérale ou longitudi-nale de la charge utile- On expliquera ultérieurement comment se fait le remplissage des silos.
A -titre d'exemple, la ~Itruc.ture portEuse et oonc l'ensemble du véhicule, gr3ce à l'assemblage des modules élémentaires, peut perme-ttre de constituer de très grands volumes. La largeur du véhicule peut atteindre 12 mètres, la longueur 30 mètres et la hauteur 7,50 m.
On voit par ailleurs, que grâce a la structure porteuse selon l'inven-tion que l'on vien-t de décrire, on peut aisément effectuer l'enlèvemen-t global de tous les autres composants (le propulseur sur le sol 12, la ba-tterie 26, les silos 16, 16' e-t 13, les éléments de convoyeur, les éléments de ramassage 14) par simple éléva-tion verticale. Le chassis d'assemblage'10 n'appor-te que la résistance nécessaire lors du montage et de la maintenance du véhicule.
Les différents éléments essentiellement pondéreux .
et/ou mécaniques qui viennent d'etre cités sont, gr3ce à la disposition annulaire de la s-tructure porteuse, répartis de telle fa~on que les masses importantes ne soien:t pas placées trop bas dans ce-tte structure. A cet effet, les batteri.es 26 pourront e-tre placées en dessous de la structure porteuse comme on l'a décri-t ou en fonction de la répartition des masses, placées au-dessus des poutres longitudinales 2c et 2d. A l'exception des ba-tteries 26 (qui représentent à peu près 50 tonnes sur les 800 tonnes de l'engin chargé), si celles-ci sont placées en partie supérieure, on voit que la totalité des éléments pondéreux est disposée en dessous de la structure porteuse et exerce en permanence une traction sur les modules 40 de la s-tructure porteuse constituan-t la carène.
Sur les fig. 3a à 3c, on a représenté le mode de réalisation et de fonctionnement du convoyeur 24 de remplissage , : ,..
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1 ~5~9 des silas . Ce convoyeur est de p:référence constitué par deux courroies parallèles (seule la courroie 24a é-tan-t visible) sur lesquelles sont montés pivotants des godets te]~ que 24b. Le tracé du convoyeur 24 cornpor-te une phase de chargement 50, une phase de chargsment avec déplacernent horizontal 52, une phase de descente 54etune phase de retour 56. C8s différen-tes phases son-t définies par des pqulies de renvoi 51a, 5~b, e-t 5Bc et par une roue d'entraînernent 5Bd actionnée par un moteur (non représen-té).
Sur la figure simplifiée 3a, on voit que les godets 24b, dans la phase montante 50, restent dans une posi-tion horizontale retenan-t ainsi les modules en se déplacan-t clepuis une goulot-te de chargernsn-t 60 disposée en dessous du convoyeur 22 jusqu'au tracé horizontal 52.
Lorsqu'un gode-t passe au-dessusdu premier silo non rempli, par exemple le silo 16, le gode-t bascule (gode-t 24'b) pour déverser par gravi-té son chargement dans le silo correspondant.
Après ce basculemen-t, le gode-t 24'b reste dans la même position et ne se retrouve redressé qu'en position 24"b au-dessus du silo plein 16b. Il rebascule au-delà de la roue 58b.
Sur les figures de détail 3b et 3c, on a représenté
un mode d'actionnement cle ces goclets pour assurer que le déversement des rnodules se proclui-t effectivement comme on l'a indiqué. Sur cette figure, on voit que chaque godet 24b est muni sur sa face externe d'une tige 62 por-tant à son extrémité
libre un galet 64. Dans la région correspondant à la phase montante 50, une rampe inclinée 66 est montée parallèle au trajet du convoyeur 24. Cette rampe est disposée de telle - façon que le galet 64 qui es-t en appui sur la rampe 66, main-tient le godet 24b dans une position horizontale assurant la rétention des nodules. Cette rampe 66 au-delà
de la poulie 58a se poursuit par une rampe horizontale 68 qui assure que~ lorsque le galet 64 est en appui sur cette rampe 68, les godets sont maintenus en position horizon-tale.
Au droit de chaque silo à remplir par les nodules, la rampe 68 présente un décrochemen-t 70 raccordé à la rampe 68 par des portions inclinées 76, 76'~ Chaque silo de stockage - ~

, 1 ~6~9 16, 16a... et 16', 16'a... comporte deux portions de rampe mobile 74 sur lesquelles son-t -fixés deux volets inclinés 72 et 72'. Les deux portions de rampe 74 et les volets 72 et 72' ménagent en-tre eux un orifice de remplissage des silos. Les deux por-tions de rampe 74 sont solidaires de tiges de guidage 77 maintenues dans des guides 77'.
Les vole-ts 72 sont fixés sur les guides 77 à travers des fen~tres 75 ménagées dans la~ paroi du silo. Lorsque le silo 16 ou 16' correspondant n'est pas rempli, les portions de rampe 74 son-t en posi-tion basse e-t raccordées ~ la rampe 68 par des plans inclinés 76. En conséquence, lorsque le godet Z~b arrive au droit du premier silo non rempli, le galet 64 entre en contac-t avec les por-tions inclinées 76 et la rampe mobile 74 et on provoque ainsi le basculement du godet 24b qui se déverse dans le silo. Au contraire, lorsque le silo correspondan-t 16 ou 16' est rempli, les volets inclinés 72 son-t remontés par le remplissage en nodules du silo, de telle facon que la portion de rampe de guidage 74 arrive en alignemen-t avec le reste de la rampe de guidage 68.
Ainsi, lorsqu'un nouveau godet 24b se présente au droit du silo 16 ou 16' rempli, la rampe sur laquelle est appliqué
le galet 64 ne présente pas de discontinuité à ce niveau.
Il y a un léger enfoncement de la rampe mobile 74 ne provoquant qu'un déversement très réduit de nodules hors du godet. Ce basculemen-t complet ne se produira qu'au droit du premier silo où la portion de rampe correspondan-te 74 se trnuve en position basse.
Comme on l'a déjà indiqué, la descente et la remontée du véhicule sont provoquée par un jeu sur le poids apparent de celui-ci, ce poids apparent étant réglé par un lest constitué par du minerai stérile logé ou extrait des silos de stockage. Sur la fig. 4, on a précisément représenté le dispositif qui permet d'évacuer le matériau stérile stocké
dans un silo de stbckage 16 ou 16' avant le remplissage de celui-ci par des nodules prélevés. Dans ce but et comme on le voit sur la fig. 4, les silos 16 comportent à leur partie : .

1 ~566~

inFérieure un ~`nnd 30. Lr silo se prolonge par uns tubulure 52 disposée perpencliculairernent au plan de s~rnétrie longitu--dinal du véhicule Une vis d'ArchiMède 3~ est logée au-tlessus du -Fond 80 et se poursuit dans la conduite B2. Ce-tte vis est entraînée par un mo-teur ~6 Fixée à l'extrémité de la Vi5, romme on le voi-t sur la fiy. ~. Le Fond 80 e-t la tubulure 82 son-t murlis d'ori-fices 3B qui permettent l'échappement du ma-tériau stérile pour provoquer le délestage.
Ces orifices aa son-t disposés de -telle Fa~on que le stérile délesté symbolisé par les réFérences A se répande sensiblemen-t sur la moitié de la largeur rlu véhicule pour réaliser ainsi une bonne répartition du stérile tlelesté. On notera que le stérile (voir brevets ri-tés) peut provenir du -traiternent oes notlules et se présen-te sous la forme d'une boue de haute densité. Le silo lG comporte à sa partie supérieure une condui.-te 90 de chargement en stérile e-t vers son fond~ il es-t prevu dans chaque silo 16 ou 16' une conduite 92 d'injection d'eau pour transformer la boue compactée en une boue Fluidisée qui pourra e~tre évacuée et dis-tribuée par les vis d'Archimr3de 34. Ainsi, on peu-t commander séparément le délestage pour chaque silo.
Comme on l'a déjà indiqué le ramassage des nodules sur le -Fond marin se fait par l'in-terrnédiaire d'un certain nombre d'éléments de ramassage individuels 1~ qui occupent ~5 sensiblement tou-te la largeur du véhicule. Compte tenu du -Fait que le fond marin peut présenter des inégalités locales, il est intéressan-t de prévoir des éléments de ramassage qui peuvent s'adap-ter à ces inégalités de facon aussi précise que possible. En effet pour assurer un taux de ramassage il est nécessaire que l'ensemble des éléments de ramassage se conforme au pro-Fil du fond marin. Dans ce but, on a représenté
sur les fig. 5_ et 5b un mode préféré de réalisation des éléments de ramassage 14.
Chaque élément 14 est monté à cardan à l'extrémité
inférieure de deux tiges 100. Les tiges sont montées coulis-santes par rappor-t à la s-tructure porteuse 2 par l'intermédiaire ~ ' :

1 ~56B89 1 D, d'un certain nombre de yalets de guidag~ -tels que 10Z. De plus, un élément de flottabilité lO~ est fixé à l'extrémité
supérieure des tiges 100. A leur extrérnité inférieure, les tiges 100 sont raccordées par une traverse 106 dans la~uelle une fourche 108 es-t montée pivotante autour de l'axe ~X'.
Les extrémités 108a et 108b de la fourche 108 son-t rnon-tées tourillonnantes dans les flancs 11Oa et llOb du corps llO
de l'élément de ramassage 14. Comme on le voit mieux sur la fig. 5b, le corps llO comporte un fond arrière 112 et un fonc~
avant 114 séparés par un évidemen-t. Dans cet évidement, on trouve un rateau 116 de ramassage de nodules qui est incliné. Le corps 110 cornporte à l'avan-t une carène 118 raccordée au fond 114.
A la sor-tie du rateau 116, des moyens connus mécaniques ou hydrodynamiques entraînent les nodules N vers la partie in-Férieure du convoyeur 20 associé à l'élément de ramassaye. En N' on a représenté un nodule placé dans un godet 20a du convoyeur 20.
Un rouleau 122 sur lequel passe le convoyeur 20 est monté tournant dans des pièces 124 solidaires de l'extrémité
- inférieure des tiges,lOO. Le convoyeur 20 passe éyalement sur des rouleaux de xenvoi 126, 128 e-t 130 montés tourillonnants par rapport aux tiges 100. L'un de ces rouleaux assure l'entraînement du convoyeur 20 et est associé à un moteur (non représenté).
Au-delà du rouleau 128, les nodules tomben-t sur un des convoyeurs 22 et 22'.
Le fonc-tionnement d'un élémen-t de ramass~ge 14 est le suivant. Grace aux possibilités de coulissement des tiges 100 par rappor-t à la structure porteuse 2 et grace au montage à
cardan des éléments de ramassaye 14 par rapport aux tiges lOO, les rateaux 116 e-t les surfaces 114 et 112 se conforment à la surface du sol marin. De plus, l'élément de flottabilité
104 permet de compenser le poids apparent de l'élémen-t de ramassage avec son convoyeur, afin d'adapter la pression d'appui à une valeur convenable sur les sédiments du fond ,:

' 15 rnarin. En fait, ceux-ci. ne tolèrent qu'une charge uni.-taire -tres Faible pnur perme-ttre un 31issement convenable du "traîneau~' constitué par le corps 110 de l'élémsnt de rarnassage. En outre, la zone d'appui 112 (en arrière de la zone de dragage) complè-te l'appui au sol réalisé par la zone d'appui avant 11~. Ce-tte surFace d'appui pexmet, lors du dragage, de tolérer un certa:in poids apparent de l'ensemble de dragage par l'intermédia,ire du rnontage à
cardan.
1'0 A ti-tre d'exemple, chaque élémen-t de ramassage peut avoir une largeur de l'ordre d'un mètre, et le véhicule comporte douze ensembles identiques, six d'entre eux étant associés au convoyeur 22 et les six autres au convoyeur 22'.
Au vu de la description précédente du mode de réalisation préféré du véhicule, on va décrire le mode de mise en oeuvre de celui-ci.
Auprès de la station de sur-face, on remplit de matariau s-térile certains des silos de stockage de la Façon suivante : les silos 16a à 16n e-t 16'a à 16'n sont remplis de ma-tériau stérile ainsi que le silo 18 jusqu'à pesée indif-~éren-te du véhicule mesurable par dynamométrie de ses réactions sur la station de surface. L'ajustage du poids d'équilibre est réalisé à l'aide des derniers silos situés auprès du centre de gravité, le silo 16 restant vide. On remplit ensuite le silo extrême avant 18' dont l'excès de poids va provoquer la descente du véhicule. En outre, le réglage de la position des ensembles diaccumulateurs permet d'ajuster l'assiette pour la descente. Eventuellement, on peut ajuster la -trajectoire de descente par les propulseurs auxiliaires verticaux. Avant l'a-tterrissage, le recul des batteries et une vidange partielle éven-tuelle du silo extrême avan-t'rétablissent l'assiette horizontale et la forme avec C élevé assure l'atterrissage en douceur, et on met en route les propulseurs.
Une fois que le véhicule repose sur le sol, on commande, comme cela es-t bien connu, la descente des éléments de dragay- à l'aide de dispo~iti~s de montée et de descente .: ~
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1 ~6~9 (non représentés sur la fig. 5b) qui perme-t-te~t en particulier de remonter les éléments de ramassage lors des déplacements verticaux du véhicule pour en améliurer l'hydrodynamisme et on effectue en m@me teMps le dragage. Le compor-tement des élémen-ts de ramassage 14 a déjà é-té décrit. Il faut cependant noter que, en cas de non fonctionnement d'un élémen-t de ramassage, le rateau 116 peut se re-tourner, ce qui n ' empêche pas l'élément de glisser sur la surface de6 nodules non ramassés. Ainsi, la défaillance d'un élément de ramassage n'entraîne qu'une per-te de production, mais pas l'arrêt clu véhicule.
Au fur et à mesure du ramassage, les nodu:Les sont entraînés par les convoyeurs 20 e-t ramenés par les convoyeurs 22 et 22' à l'entrée des convoyeurs principaux 24 et 24'.
Ces convoyeurs remplissen-t successivement les silos vides comme on l'a expliqué en liaison avec les figures 3a e-t 3c.
Simultanément et avec un silo d'avance, on vide la boue - s-térile de les-tarje des silos, pour permettre le remplissage en nodules. Ce-t-te vidange es-t assurée par les vis d'Archimède.
On maintien-t à une valeur sensiblement constante le poids apparent du véhicule.
Il faut ajouter que meme s'il y a une dif-Férence entre la quantité de nodules gradués par les éléments de ramassage associés au convoyeur 24 par rapport à ceux qui sont associés au convoyeur 24', il y a néammoins remplissage complet des silos. En efFe-t, le convoyeur associé à la ligne de silos déjà remplis continue à -Fonctionner en rejetan-t les nodules prélevés au-delà de la poulie 58b (Fig. 3a) pendan-t que l'autre convoyeur termine le remplissage de l'autre ligne de silos. Ainsi, on maintient autant que possible l'assiette transversale du véhicule.
- Lorsque le remplissage des silos est achevé, on vide le lest des silos avant 18 et 18', ce qui d'une part assure un poids négatiF apparent permettant la remontée du véhicule et d'autre part, réalise la prise d'assiette positive voulue du véhicule pour la remontée. Cette prise d'inclinaison peut .

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être complétée en dépla,can-t vers l'arriere les ensembles d'accumulateurs 26.
Il découle de la description précédente que le véhicule objet de l'inven-tion, présente de nombreux avantages par rapport à ceux de l'art antérieur. Cer-tains de ses élémen-ts consti-tutifs remplissen-t pllJsieurs Ponctions.
La struc-ture porteuse constitue en plus l'élément de flottabili-té e-t la carène du véhicule nécessaire à son "planage", les accumulateurs jouent en plu9 le rale de masse d'équilibrage pour assurer l'assie-tte longitudinale du véhicule pour les phases de descen-te e-t de remontée.
Enfin, les s:ilos de stockage serven-t à la fois pour le lest et pour le stockage des noclule,s.
De plus, le véhicule permet un chargemen-t maximum en nodules par rapport à son poids "à vide". Les élément~s de ramassage assurent une collecte efficace des nodules, même si le -Fond marin a un proFil irrégulier. EnFin, les moyens de -transfert des nodules vers les silos de stockage assurent un remplissage comple-t de ceux-ci, sans créer de déséquilibrage transverse du véhicule, malgré des varia-tions statis-tiques de la densité des nodules sur le fand marin parcouru par le véhicule.

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Claims (9)

Les réalisations de l'invention au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privi-lège est revendiqué, sont définies comme il suit:

1. Véhicule sous-marin pour le ramassage et la remontée de matériaux reposant sur un fond marin à
grande profondeur, du type comportant une structure porteuse, des éléments de ramassage des matériaux, des silos de stockage des matériaux ramassés et/ou de matériau de lest, des moyens de transfert entre lesdits éléments de ramassage et lesdits silos et des propul-seurs principaux pour faire avancer ledit véhicule sur le fond marin, ledit véhicule se caractérisant en ce que ladite structure porteuse est réalisée en un matériau de flottabilité, ladite structure ayant la forme d'un anneau ayant un plan de symétrie longitudi-nal et définissant l'étrave, l'arrière et les flancs dudit véhicule et ménageant ainsi un espace libre central, la face externe de ladite structure réalisant la carène dudit véhicule, ladite structure porteuse étant réalisée par association côte à côte d'éléments modulaires réalisés en un matériau de flottabilité, lesdits éléments modulaires étant solidarisés entre eux par des éléments d'assemblage travaillant en trac-tion, la face latérale externe de chaque élément modulaire définissant la portion correspondante de carène, lesdits silos de stockage étant diposés dans l'espace libre central et fixés à ladite structure porteuse, chaque silo de stockage comportant des moyens pour évacuer le lest, lesdits éléments de ramassage étant disposés en avant et sous ladite étrave, lesdits propulseurs principaux étant également fixés sur la face inférieure de ladite structure porteuse.

2. Véhicule selon la revendication 1, carac-térisé en ce que lesdits éléments de ramassage sont disposés côte à côte et occupent sensiblement toute la largeur du véhicule, en ce que lesdits silos de stocka-ge sont disposés selon au moins deux lignes parallèles au plan de symétrie longitudinal dudit véhicule et placés symétriquement par rapport à ce plan, chaque ligne occupant sensiblement toute la longueur dudit espace libre central, et en ce que lesdits moyens de transfert consistent en un premier ensemble de convoy-eur se déplaçant dans la direction de la longueur du véhicule, chaque convoyeur du premier ensemble étant associe à un élément de ramassage, un deuxième ensem-ble de convoyeurs constitué par au moins deux convoy-eurs symétriques par rapport audit plan longitudinal et aptes à ramener vers ledit plan longitudinal les matériaux transférés par les convoyeurs du premier ensemble, et un troisième ensemble de convoyeurs constitué par au moins deux convoyeurs disposes symé-triquement par rapport au plan longitudinal et passant au-dessus de l'ouverture supérieure des silos desdites lignes et permettant le déversement par gravité desdits matériaux dans lesdits silos.

3. Véhicule selon la revendication 2, carac-térisé en ce qu'il comprend deux lignes de silos de stockage, en ce que les deuxième et troisième ensembles de convoyeurs comportent chacun deux convoyeurs, chaque convoyeur du troisième ensemble se déplaçant au-dessus d'une ligne de silos, chaque convoyeur du troisième ensemble et chaque silo étant muni de moyens pour ne permettre le déversement dudit matériau que dans tout silo non rempli rencontré dans le sens de déplacement du convoyeur.

4. Véhicule selon l'une quelconque des reven-dications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend deux ensembles d'accumulateurs d'énergie électrique, chaque ensemble étant disposé symétriquement par rapport au plan longitudinal, chaque ensemble étant monté sur des moyens de déplacement en translation selon la direction dudit plan longitudinal.

5. Véhicule selon la revendication 1, carac-térisé en ce que chaque élément de ramassage est consti-tué par un corps de ramassage monté à cardan à l'extré-mité inférieure de deux tiges de supportage montées coulissantes par rapport à ladite structure porteuse, ledit corps de ramassage étant muni d'un râteau apte à
ramasser les matériaux sur le fond marin.

6. Véhicule selon la revendication 5, carac-térisé en ce que ledit corps de ramassage comporte une première surface d'appui disposée en avant dudit râteau et une deuxième surface d'appui disposée en arrière dudit râteau par rapport au sens de déplacement du véhicule et en ce que lesdites tiges sont munies à leur extrémité supérieure d'un élément de flottabilité apte à réduire la pression d'appui desdites surfaces lors du ramassage des matériaux.

7 Véhicule selon l'une quelconque des reven-dications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque silo com-porte à son extrémité inférieure des moyens pour évacuer le-lest qui les remplit initialement.

8, Véhicule selon l'une quelconque des reven-dications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend, dans la partie avant de la zone interne des silos aptes à
recevoir du lest pour la descente du véhicule et aptes à rejeter ce lest pour la remontée du véhicule.

9. Véhicule selon la revendication 3, carac-térisé en ce que lesdits convoyeurs du troisième ensem-ble sont du type à godets, lesdits godets étant montés pivotants par rapport aux courroies de chaque convoyeur, chaque godet comportant un galet apte à coopérer avec une rampe parallèle au tracé dudit convoyeur, ladite rampe présentant des décrochements au droit de chaque silo permettant le basculement desdits godets, chaque silo étant muni d'une portion de rampe mobile aptes à
prendre une position haute prolongeant ladite rampe et une position basse de niveau avec lesdits décroche-ments, ladite rampe étant munie sur sa face tournée vers le silo, de moyens pour amener en position haute ladite portion de rampe lorsque le silo est plein.