EP0140732A1 - Engin de prélèvement d'une couche polluante à la surface d'une nappe d'eau - Google Patents

Engin de prélèvement d'une couche polluante à la surface d'une nappe d'eau Download PDF

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EP0140732A1
EP0140732A1 EP84401737A EP84401737A EP0140732A1 EP 0140732 A1 EP0140732 A1 EP 0140732A1 EP 84401737 A EP84401737 A EP 84401737A EP 84401737 A EP84401737 A EP 84401737A EP 0140732 A1 EP0140732 A1 EP 0140732A1
Authority
EP
European Patent Office
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flow
threshold
hull
central part
fraction
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP84401737A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Henry Benaroya
Jean Le Foll
Jean-Elie Cadoux
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B15/00—Cleaning or keeping clear the surface of open water; Apparatus therefor
    • E02B15/04—Devices for cleaning or keeping clear the surface of open water from oil or like floating materials by separating or removing these materials
    • E02B15/046—Collection of oil using vessels, i.e. boats, barges

Definitions

  • the invention relates to a device for the selective sampling of a layer of pollutant, such as a hydrocarbon, floating on the surface of a sheet of water capable of being subjected to swell, a device which can be used in particular for cleaning up covered areas. of a layer of oil following accidental spills.
  • a layer of pollutant such as a hydrocarbon
  • the patent application WO 83 01799 of the applicants describes such a machine of the type which comprises a hull provided with propulsion means making it possible to keep it in flight, the hull having a central part projecting forward with respect to two parts lateral which delimit, with the central part, supply conduits to separators and the central part having deflector means, such as wings, to create vortices whose orientation tends to reduce the divergence of the surface flow around the hull.
  • the deflector means make it possible to sweep the sea between two current lines which, upstream of the machine, have a spacing much greater than that which they would have in the absence of these means, and cause a thickening of the polluting layer at the entrance to the separator supply conduits.
  • the captured flow is limited by decreasing the depth at the level of the capture threshold formed by the floor and, simultaneously, the speed is reduced above of this threshold to maintain a river flow, which requires a Froude v / Vgh number less than 1. But it remains difficult to achieve this slowdown while completely eliminating a local divergence of the surface flow.
  • the invention proposes in particular to provide the front part of each lateral hull, immediately behind its bow, with a connecting vane with the submerged part of the central hull, in front of the bow of the lateral hull, drawn to deflect the flow of deep layers down and out.
  • This dawn can be constituted, on the major fraction of its length from the central part, of a wing in arrow of constant cord made up of identical profiles with flat lower surface (profile NACA 4515 for example), whose lower surface is wound in helix on a quarter of cylinder of revolution, the lower surfaces profiles constituting generators of the cylinder.
  • the deflection of the flow then strongly depends on the angles ⁇ and pfaits by the axis of the cylinder with the horizontal plane and the vertical plane of symmetry of the machine.
  • This wing-shaped fraction is connected to the front of the lateral part by a descending extension of this lateral part.
  • the submerged floor ensuring final capture will be given a form of fairing with a convex underside.
  • the leading edge of this floor will advantageously have a first horizontal shape with a strong arrow from the central part of the hull, then a decrease in the angle of the arrow and, at the same time, an upward slope for that the leading edge is connected to the apparent vertical contour line of the lateral part of the hull, which curves down to join the floor.
  • angles ⁇ and 8 will be chosen so as to avoid a significant divergence upstream of the bow of the lateral part, which implies giving a and / or ⁇ a positive value, sufficiently limited however so that the dawn does not not disturb the flow to the free surface. Frequently, values of "and s near 24 ° and 18 ° can be adopted, respectively.
  • the final collection flow is divided into three separate flows by two thresholds added to the first threshold constituted by the front part of the floor.
  • the second threshold which begins with a leading edge arranged horizontally, is placed so that the main fraction of the flow (generally 65 to 70% of the average final capture flow) falls below this threshold.
  • This main fraction leads directly to a propulsion pump which runs at constant power and speed in steady state. This main fraction therefore represents a practically constant flow during a swell period.
  • the third threshold is placed so that the fraction of the flow which passes over the free surface above represents a few percent of the sampling flow.
  • This fraction of the flow rate, which contains the pollutant, is injected into a separator which can be of the type described in patent application WO 83 01799.
  • the flow that goes on charge between the second and third thresholds bypasses the feed flow rate of the separator. It ends up, in the form of a blade passing over a tangential weir, in the well of a swell compensator.
  • the decontaminated flow coming from the separator is advantageously returned, by a second weir, in the same well.
  • This double objective can be achieved by adopting a passage section sufficient for the pipes.
  • the variations in level and load height are then practically in phase between the two ends of each pipe for the swell periods encountered in practice.
  • the required energy supply from the rotor remains moderate insofar as the average ejection speed chosen is significantly lower than the speed of the ship.
  • the rotor which operates at variable flow and may even be partially exposed, must be of robust constitution. It can be constituted by an axial pump driving the flow downwards. But it can also be very rudimentary, given the low power it has to develop. One can in particular use a simple wheel with longitudinal vanes which does not have risk of cavitation.
  • the total flow poured into the swell compensator well can vary, during a swell period, between 10 and 40% of the average flow captured during a period, while 75% of the flow medium are ejected by the propulsion pump.
  • the device which will now be described by way of example is intended for interventions either in coastal regions, or with the logistical support of a transport building for several devices of this type, provided for the intermediate storage of the pollutant sampled and collection.
  • the machine can have a length of about twenty meters and a width of about seven meters. Because of this short length, the ratio between its draft, generally Lement of the order of 3.50 m to take into account the expected swells, will be much lower than that encountered on a deep sea craft with high storage capacity and great length.
  • the machine comprises a hull 12 comprising a central part 10 and lateral parts 11 whose facing surfaces delimiting the grip channels have a general spiral shape (Figure 2).
  • the lateral surfaces constituting the wall of the central part are substantially vertical, as shown in Figure 1. This wall is designed to limit as much as possible the wave of bow which would generate turbulence.
  • the flow passing above the third threshold representing a few percent of the flow of water captured, is subjected to centrifugal separation in separators which can be of the same type as those described in patent application WO 83 01799, l clean water taken from the base of the separators joining the water taken between the second and third thresholds.
  • Front deflector means In the case illustrated in FIG. 1, these means comprise a jagged front wing 17 of "wound" shape, of the type already described in application WO 83 01799 to which reference may be made.
  • each lateral part 11 just behind the stem 13, extends downwards by a twisted zone of connection to the blade 14 which joins the bottom of the central part 10 very in front of the bow 13.
  • the blade 14. intended to deflect the downward and outward flow, has a constant chord wing profile with flat underside. This lower surface is wound in a helix on about a quarter of a cylinder of revolution (not shown) whose axis makes angles a and with the horizontal plane and with the vertical plane of symmetry.
  • the leading edge 15 of the blade 14 is first horizontal from the central part 10, with a large arrow, typically about °.
  • the cooperation of the blade 14 and the stem i3 of the lateral part causes a deflection of the deep layers indicated by the arrows f 0 in FIGS. 2B and 3, deflection which reduces the rate of final capture to a fraction less than 25 % of the input flow in the section delimited by the parts of the hull and the blade.
  • the final capture takes place above the first threshold 18 which is connected to the lateral part 11 between the pairs X 37 and X 38 ( Figure 3).
  • this threshold is constituted by the front part of a floor 19.
  • a second threshold 20, placed above the first, having a leading edge 21 behind that of the first threshold ( Figures 1 and 2B) ensures a first fractionation of the final collection flow.
  • this threshold is placed between the pairs X 40 and X 42 , that is to say far behind the first threshold.
  • Line 22, thus delimited, supplies a main propulsion pump 23 placed in a cavity 24 ( Figures 2B and 6). This propulsion pump discharges water through an exhaust pipe 26 opening to the rear of the ship.
  • a centrigure separator 28 with tangential injection which appears in Figures 2A and 2B at two different levels.
  • the pollutant taken from the upper part and from the center of the vortex produced by injection and tangential extraction in the separator is then sent to storage means which will be described later.
  • the pipe 30 for evacuating clean water from the separator 28 feeds as well as the water taken between the second and third thresholds 20 and 27, a swell compensator 31.
  • This compensator comprises a substantially cylindrical vertical well (FIGS. 2A, 2B , 5 and 6) provided with two weirs 32 and 33 of tangential feed ( Figures 2A and 5).
  • the weir 32 is supplied by 1 1 pipe 34 which opens upstream between the thresholds 20 and 27.
  • the oblique weir 33 is supplied by the depolluted water outlet pipe 30 which rises from the bottom of the separator, near the plane of symmetry of the machine, then emerges obliquely relative to the weir 33.
  • a rotor 35 shown only on the Figure 6, is placed in the well of the swell compensator 31 to maintain the level in the well at a value low enough that there is always a flooded overflow blade.
  • the water escapes tangentially to the lower part of the swell compensator well 31 towards the rear of the machine.
  • the rotor can be of very rudimentary construction and be limited to a wheel with longitudinal vanes.
  • Each tank 40 for storing water loaded with pollutant from the separator 28 is provided with a discharge pipe 41 and a dip tube 42 for injecting the water at the bottom of the tank in order to push back the upper layers rich in polluting by the pipe 41.
  • a connection 43 on the tube 42 provided with a stop valve and with an extraction pump 44, then makes it possible to discharge the pollutant-free water into the water table.
  • the tube 42 and the pipe 41 can be simply provided with connection fittings. the power required for operation being supplied by the support vessel.
  • the device can be completed by a vacuum connection 45 on the separator sampling tube 28, allowing the sampling of polluted water to be initiated.
  • FIG. 6 shows the locations 49 reserved for the storage of charged water and the drive means of the propulsion pumps 35. These means consist of a generator group 46 and an electric motor 47 per pump. Jet reversing flaps 48 can be provided on the ejection pipes 26 to allow the machine to be braked or to be steered. Vertical fixed planes 50 can be provided at the rear of the machine to stabilize the latter in yaw.

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Abstract

L'engin, utilisable pour dépolluer les étendues de mer, comprend une coque (12) munie de moyens de propulsion et ayant une partie centrale (10) qui fait saillie vers l'avant par rapport à deux parties latérales (11) qui délimitent avec la partie centrale des canaux d'amenée à des séparateurs. La partie centrale présente des moyens déflecteurs, tels que des ailes (17) pour créer des tourbillons dont l'orientation tend à diminuer la divergence de l'écoulement en surface autour de la coque. Chaque partie latérale délimite, dans une portion située en avant d'un premier seuil de captation (18), un chenal ouvert laissant subsister une communication profonde permettant les écoulements d'eau d'un côté à l'autre de la coque latérale. La partie terminale avant de chaque coque latérale est reliée à une aube (14) de raccordement avec la partie immergée de la coque centrale, en avant de l'étrave (13) de la coque latérale, aube dessinée pour défléchir l'écoulement des couches profondes vers le bas et vers l'extérieur.

Description

  • L'invention concerne un engin de prélèvement sélectif d'une couche de polluant, tel qu'un hydrocarbure, flottant à la surface d'une nappe d'eau susceptible d'être soumise à la houle, engin utilisable notamment pour dépolluer des zones recouvertes d'une couche d'hydrocarbures à la suite de déversements accidentels.
  • La demande de brevet WO 83 01799 des demandeurs décrit un tel engin du type qui comprend une coque munie de moyens de propulsion permettant de le maintenir en allure de fuite, la coque ayant une partie centrale faisant saillie vers l'avant par rapport à deux parties latérales qui délimitent, avec la partie centrale, des conduits d'amenée à des séparateurs et la partie centrale présentant des moyens déflecteurs, tels que des ailes, pour créer des tourbillons dont l'orientation tend à diminuer la divergence de l'écoulement en surface autour de la coque. Les moyens déflecteurs permettent de balayer la mer entre deux lignes de courant qui, en amont de l'engin, ont un écartement beaucoup plus grand que celui qu'elles auraient en l'absence de ces moyens, et provoquent un épaississement de la couche polluante à l'entrée des conduits d'amenée aux séparateurs. Cet épaississement reste cependant insuffisant pour que les séparateurs reçoivent un mélange contenant une teneur suffisante de polluant. Pour accroître l'épaississement de la couche polluante tout au long d'un écoulement en veine ouverte jusqu'aux séparateurs, il est proposé, dans la demande de brevet WO 83 01799, de réaliser la captation de liquide entre les parties latérales et la partie centrale, en utilisant un plancher à profil déporteur dont le bord d'attaque fait saillie en avant des conduits, destiné à ralentir l'écoulement en amont du bord d'attaque. Cette solution donne des résultats satisfaisants lorsque les variations de niveau au-dessus du plancher restent limitées. En effet, dans l'optique de la demande WO 83 01799, on limite le débit capté en diminuant la profondeur au niveau du seuil de captation constitué par le plancher et, simultanément, on diminue la vitesse au-dessus de ce seuil pour conserver un écoulement fluvial, ce qui impose un nombre de Froude v/Vgh inférieur à 1. Mais il reste difficile de réaliser ce ralentissement tout en éliminant complètement une divergence locale de l'écoulement en surface.
  • L'invention vise notamment à fournir un engin du type ci-dessus défini dans lequel on provoque un épaississement progressif de la nappe polluante sans aucune divergence des lignes de courant en surface. Pour cela, la fonction de captation est décomposée en deux opérations :
    • - une captation superficielle ou cloisonnement, consistant à couper la surface libre de la nappe d'eau par l'étrave des parti-es latérales, présentant dans leur surface avant une profondeur inférieure à celle de la partie centrale, ce qui constitue pour la nappe polluante une barrière,mais laisse subsister une communication profonde permettant des écoulements d'eau d'un côté à l'autre de la coque latérale,
    • - une captation définitive, à partir du bord d'attaque d'un plancher immergé qui relie la coque centrale à la coque latérale, mais loin derrière l'étrave de cette dernière.
  • En donnant au chenal sans fond délimité par la paroi externe de la partie centrale et la paroi interne de la coque latérale,en amont du plancher immergé, une largeur régulièrement décroissante, on obtient un épaississement progressif de la nappe polluante et un soutirage d'eau à partir du chenal, par écoulement de contournement oblique du fond de la coque latérale.
  • Une telle disposition, utilisée isolément, ne permettrait pas d'éviter une divergence de l'écoulement en surface en amont de l'étrave latérale et des décollements.
  • En conséquence, l'invention propose notamment de munir la partie avant de chaque coque latérale, immédiatement derrière son étrave, d'une aube de raccordement avec la partie immergée de la coque centrale, en avant de l'étrave de la coque latérale, dessinée pour défléchir l'écoulement des couches profondes vers le bas et vers l'extérieur. Cette aube peut être constituée, sur la majeure fraction de sa longueur à partir de la partie centrale, d'une aile en flèche de corde constante constituée de profils identiques à intrados plat (profil NACA 4515 par exemple), dont l'intrados est enroulé en hélice sur un quart de cylindre de révolution, les intrados des profils constituant des génératrices du cylindre. La déflexion de l'écoulement dépend alors fortement des angles α et pfaits par l'axe du cylindre avec le plan horizontal et le plan de symétrie vertical de l'engin. Cette fraction en forme d'aile se raccorde à l'avant de la partie latérale par un prolongement descendant de cette partie latérale.
  • Il faut remarquer au passage que l'aube,destinée à éviter une divergence d'écoulement en surface, a une forme et un rôle totalement différents de ceux de l'aile proposée, entre autres solutions, pour contrebalancer l'effet d'un plancher de captation dont le bord d'attaque fait saillie en avant des parties latérales dans la demande WO 83 01799.
  • On donnera avantageusement au plancher immergé assurant la captation définitive une forme de carénage à face inférieure convexe. Le bord d'attaque de ce plancher présentera avantageusement une forme d'abord horizontale à forte flèche à partir de la partie centrale de la coque, puis une diminution de l'angle de flèche et, en même temps, une pente vers le haut pour que le bord d'attaque se raccorde à la ligne de contour apparent vertical de la partie latérale de la coque, qui s'incurve vers le bas pour rejoindre le plancher.
  • Cette disposition permet de placer l'aube à une profondeur importante, puisqu'on ne cherche plus à limiter le débit qui passe au-dessus d'elle. Le débit qui fait l'objet de la captation superficielle est plus important que dans le cas de la demande WO 83 01799, mais ce débit est progressivement réduit par l'écoulement de soutirage provoqué par l'aube porteuse d'une part, le plancher déporteur d'autre part. Ces éléments engendrent, dans la partie profonde de l'écoulement qui a fait l'objet de la captation superficielle, un écoulement à composante verticale descendante et à composante latérale dirigée vers l'extérieur qui facilite le contournement de la partie latérale de la coque par en dessous. En fin de compte, on peut sans difficulté réduire le débit après captation définitive à une fraction de 20 à 25% du débit qui passe au-dessus de l'aube, ce qui permet d'immerger profondément celle-ci sur la plus grande partie de son envergure. Du fait que le soutirage profond s'effectue après captation superficielle, il n'y a ni perte de polluant, ni déversement autour de l'étrave de la partie latérale.
  • Les angles α et 8 seront choisis de façon à éviter une divergence notable en amont de l'étrave de la partie latérale, ce qui implique de donner à a et/ou à θ une valeur positive, suffisamment limitée toutefois pour que l'aube ne perturbe pas l'écoulement à la surface libre. On pourra fréquemment adopter des valeurs de« et s proches de 24° et 18°, respectivement.
  • L'agitation de la surface de l'eau, notamment par la houle et les lames, se traduit par un autre problème qui doit également être résolu. Il s'agit du risque de remontée d'ondes déferlantes dans les chenaux de captation, entre la partie centrale et les parties latérales de la coque. Ce problème était écarté, dans l'engin objet de la demande WO 83 01799, en plaçant un déversoir sur le trajet de l'écoulement entre la captation et le rejet. Mais cette solution exige des pompes capables de fonctionner sous charge et à puissance très variables. L'invention vise également à fournir une solution permettant d'utiliser, pour la propulsion, des pompes qui, en régime établi, fonctionnent à vitesse et puissance constantes.
  • Pour cela, on fractionne l'écoulement de captage définitif en trois débits distincts par deux seuils s'ajoutant au premier seuil constitué par la partie avant du plancher.
  • Le second seuil, qui débute par un bord d'attaque disposé horizontalement, est placé de façon que la fraction principale du débit (en général 65 à 70% du débit de captage définitif moyen) passe sous ce seuil. Cette fraction principale aboutit directement à une pompe de propulsion qui tourne à puissance et vitesse constantes en régime permanent. Cette fraction principale représente donc un débit pratiquement constant au cours d'une période de la houle.
  • Le troisième seuil est placé de façon que la fraction du débit qui passe à surface libre au-dessus, représente quelques pour cent du débit de prélèvement. Cette fraction du débit, qui contient le polluant, est injectée dans un séparateur qui peut être du type décrit dans la demande de brevet WO 83 01799.
  • Le débit qui passe en charge entre le deuxième et le troisième seuils contourne le débit d'alimentation du séparateur. Il aboutit, sous forme d'une lame passant au-dessus d'un déversoir tangentiel, dans le puits d'un compensateur de houle. Le débit dépollué provenant du séparateur est avantageusement renvoyé, par un second déversoir, dans le même puits.
  • Sous l'effet de la houle et des lames, le mouvement relatif de la mer par rapport au navire provoque, dans le chenal délimité par les parties de la coque, une variation périodique de la hauteur de charge, à la période de la houle apparente. Pour éviter la réflexion des zones de compression qui descendent le chenal quand la hauteur de charge varie à l'entrée de celui-ci, il faut que le débit total capté croisse assez vite en fonction de la hauteur de charge à l'arrière du canal. La première des trois fractions de débit étant constante, la variation du débit capté en fonction de la hauteur de charge doit être entièrement et instantanément assurée par les deux autres fractions du débit. Cela suppose que les conduites qui alimentent les déversoirs s'ouvrant dans le puits du compensateur vérifient deux conditions :
    • - la perte de charge qu'elles introduisent en régime permanent ne doit représenter qu'une faible fraction de la pression dynamique de référence aV2/2, où V désigne la vitesse de l'engin ;
    • - l'inertie de la colonne de liquide doit être suffisamment faible pour que les différences de pression engendrées entre les extrémités de la conduite par les accélérations de l'écoulement correspondant aux variations de débit restent faibles devant la pression dynamique de référence PV2/2.
  • On peut atteindre ce double objectif en adoptant une section de passage suffisante pour les conduites. Les variations de niveau et de hauLeur de charge sont alors pratiquement en phase entre les deux extrémités de chaque conduite pour les périodes de houle rencontrées en pratique.
  • La loi de variation du débit au-dessus d'un déversoir permet d'obtenir aisément une valeur suffisamment élevée de la dérivée dq/dz0 du débit q par. rapport à la hauteur de charge z0 = z + v2/2g (v étant la vitesse d'écoulement de l'eau) : en effet, le débit est proportionnel à la puissance 3 demies de l'épaisseur de la lame déversante. Il suffit en pratique que la hauteur de charge en aval du déversoir, c'est-à-dire dans le puits de réception du débit variable prélevé entre les deuxième et troisième seuils reste toujours assez basse pour que le nombre de Froude au-dessus du déversoir reste supérieur à 0,5 environ.
  • Pour que le déversoir soit efficace, il faut évidemment évacuer le débit variable qui entre dans le puits en maintenant à chaque instant, dans celui-ci, un niveau tel qu'il y ait lame déversante. Il suffit quelquefois, pour atteindre ce résultat, de relier le fond du puits à la mer par une conduite en spirale, l'orifice d'éjection étant dirigé vers l'arrière. Le mouvement du navire suffit en effet à engendrer un écoulement dans le puits. Mais la récupération d'énergie cinétique dans la spirale peut être insuffisante pour maintenir le niveau assez bas et il est préférable d'amplifier le mouvement de rotation engendré par les injections tangentielles au-dessus des déversoirs par un rotor entraîné par un moteur.
  • Mais l'apport énergétique requis du rotor reste modéré dans la mesure où la vitesse d'éjection moyenne choisie est nettement inférieure à la vitesse du navire. Le rotor, qui fonctionne à débit variable et peut même se trouver découvert partiellement, doit être de constitution robuste. Il peut être constitué par une pompe axiale refoulant l'écoulement vers le bas. Mais il peut également être constitué de façon très rudimentaire, étant donné la faible puissance qu'il a à développer. On peut notamment utiliser une simple roue à palettes longitudinales qui ne présente pas de risque de cavitation. Dans Ici pratique, le débit total déversé dans le puits du compensateur de houle peut varier, au cours d'une période de la houle, entre 10 et 40% du débit moyen capté au cours d'une période, tandis que 75% du débit moyen sont éjectés par la pompe de propulsion.
  • L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un engin qui en constitue un mode particulier d'exécution, donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels :
    • - la Figure 1 est une vue en perspective montrant la moitié gauche de la coque de l'engin, sur laquelle a été indiqué un maillage suivant des couples et des lignes de niveau à un écartement de 30 cm ;
    • - la Figure 2A est une vue en coupe à la flottaison (niveau 28) sur laquelle apparaît également la section des conduits au niveau z6 de la Figure 1 ;
    • - la Figure 2B, similaire à la Figure 2A, est une vue en coupe au niveau z4 de la Figure 1 ;
    • - la Figure 3 est une vue en coupe suivant le couple X36 de la Figure 1, montrant également les formes au niveau couple 38 ;
    • - les Figures 4 et 5, similaires à la Figure 3, sont des coupes suivant les couples X40 et X46 de la Figure 1, montrant également les formes au niveau des couples X42 et X48, respectivement ;
    • - la Figure 6 est une vue en élévation de l'engin, montrant une répartition possible des éléments internes ;
    • - la Figure 7 est un schéma montrant un dispositif de décantation utilisable pour accroître la concentration en polluant.
  • L'engin qui sera maintenant décrit à titre d'exemple est prévu pour des interventions soit dans des régions côtières, soit avec le support logistique d'un bâtiment de transport de plusieurs engins de ce type, prévu pour le stockage intermédiaire du polluant prélevé et collecté. L'engin peut avoir une longueur d'une vingtaine de mètres et une largeur de sept mètres environ. Du fait de cette faible longueur, le rapport entre son tirant d'eau, généralement de l'ordre de 3,50 m pour tenir compte des houles attendues, sera très inférieur à celui qu'on rencontrera sur un engin de haute mer à forte capacité de stockage et de grande longueur.
  • L'engin comporte une coque 12 comprenant une partie centrale 10 et des parties latérales 11 dont les surfaces en regard délimitant les chenaux de prise ont une allure générale de spirale (Figure 2). Les surfaces latérales constituant la muraille de la partie centrale sont sensiblement verticales, comme le montre la Figure 1. Cette muraille est conçue pour limiter au maximum la vague d'étrave qui serait génératrice de turbulences.
  • L'engin présente une constitution générale similaire à celle déjà décrite dans la demande de brevet WO 83 01799 à laquelle on pourra se reporter. Mais il est prévu pour assurer une captation puis un fractionnement progressifs :
    • - Le débit d'eau prélevé par captation superficielle est progressivement réduit à 20 à 25% de son débit primitif par déviation des couches profondes, avant captation définitive.
    • - Le débit ayant fait l'objet d'une captation définitive au-dessus d'un plancher constituant un premier seuil est à son tour soumis à fractionnement. La partie profonde de l'écoulement, représentant 65 à 70% du débit moyen de captation définitive, est prélevée en charge entre le premier seuil et un second seuil placé au-dessus et en arrière. Cette fraction du débit arrive à une pompe de propulsion qui travaille ainsi, en régime permanent, à vitesse et puissance constantes. Le débit, de valeur instantanée très variable, qui passe au-dessus du second seuil, est à son tour séparé par un troisième seuil. La partie passant entre les deux seuils, représentant 20 à 30% du débit de captation définitive, arrive par un syphon au déversoir destiné à éviter la remontée des ondes déferlantes, d'où il est renvoyé à la masse d'eau.
  • Enfin, le débit passant au-dessus du troisième seuil, représentant quelques pour cent du débit d'eau capté, est soumis à séparation centrifuge dans des séparateurs qui peuvent être du même type que ceux décrits dans la demande de brevet WO 83 01799, l'eau dépolluée prélevée à la base des séparateurs rejoignant l'eau prélevée entre les second et troisième seuils.
  • On décrira maintenant les moyens qui permettent de réaliser l'épaississement de la couche de liquide polluant, puis le fractionnement du débit prélevé. Les composants qui interviennent seront décrits dans l'ordre où ils se présentent de l'avant vers l'arrière.
  • Moyens déflecteurs avant : Dans le cas illustré en Figure 1, ces moyens comprennent une aile avant en flèche 17 de forme "enroulée", du genre déjà décrit dans la demande WO 83 01799 à laquelle on pourra se reporter.
  • Moyens d'épaississement de la couche et de captation :
    • La captation superficielle est assurée par l'étrave 13 de chaque partie latérale 11 et par l'aube 14 qui lui est associée.
  • On voit sur les Figures 1, 2, 3 et 6 que l'avant de chaque partie latérale 11, juste derrière l'étrave 13, se prolonge vers le bas par une zone vrillée de raccordement à l'aube 14 qui rejoint le bas de la partie centrale 10 très en avant de l'étrave 13. L'aube 14. destinée à défléchir l'écoulement vers le bas et vers l'extérieur, présente un profil d'aile de corde constante à intrados plat. Cet intrados est enroulé en hélice sur environ un quart de cylindre de révolution (non représenté) dont l'axe fait des anglesa et avec le plan horizontal et avec le plan vertical de symétrie. Le bord d'attaque 15 de l'aube 14 est d'abord horizontal à partir de la partie centrale 10, avec une flèche importante, typiquement d'environ °. Puis la flèche diminue en même temps que le bord d'attaque remonte pour se raccorder à la ligne de contour apparent de la partie verticale 11. Dans sa zone de raccordement à la partie centrale, l'aube 14 est à une profondeur maximale proche du tirant d'eau de l'engin (Figure 3), puisqu'on ne cherche plus à limiter le débit qui passe au-dessus de cette aube.
  • La coopération de l'aube 14 et de l'étrave i3 de la partie latérale provoque une déflexion des couches profondes indiquée par les flèches f0 sur les Figures 2B et 3, deflexion qui réduit le débit de captation définitive à une fraction inférieure à 25% du débit d'entrée dans la section délimitée par les parties de la coque et l'aube.
  • La captaticn définitive intervient au-dessus du premier seuil 18 qui se raccorde à la partie latérale 11 entre les couples X37 et X38 (Figure 3). Comme déjà indiqué, ce seuil est constitué par la partie avant d'un plancher 19. Un second seuil 20, placé au-dessus du premier, présentant un bord d'attaque 21 en arrière de celui du premier seuil (Figures 1 et 2B), assure un premier fractionnement du débit dé captation définitive. On voit sur la Figure 4 que ce seuil se place entre les couples X40 et X42, c'est-à-dire loin derrière le premier seuil. La conduite 22, ainsi délimitée, alimente une pompe de propulsion principale 23 placée dans une cavité 24 (Figures 2B et 6). Cette pompe de propulsion refoule l'eau par une conduite d'échappement 26 débouchant à l'arrière du navire.
  • Un troisième seuil 27 placé à un niveau supérieur à celui du second seuil, entre les niveaux z5 et z6 dans le cas représenté, assure un fractionnement de l'écoulement non prélevé par la conduite 22. L'écoulement de surface, représentant quelques pour cent du débit total prélevé au-dessus du seuil 18, est envoyé vers un séparateur centrigure 28 à injection tangentielle qui apparaît sur les Figures 2A et 2B à deux niveaux différents. On voit apparaître, sur la Figure 4, la conduite 29 d'alimentation du séparateur, à la partie haute de celui-ci, et la conduite 30 de prélèvement d'eau dépolluée en partie basse. Le polluant prélevé à la partie haute et au centre du tourbillon produit par l'injection et l'extraction tangentielle dans le séparateur est ensuite envoyé vers des moyens de stockage qui seront décrits plus loin.
  • La conduite 30 d'évacuation d'eau dépolluée provenant du séparateur 28 alimente ainsi que l'eau prélevée entre les second et troisième seuils 20 et 27, un compensateur de houle 31. Ce compensateur comprend un puits vertical sensiblement cylindrique (Figures 2A, 2B, 5 et 6) muni de deux déversoirs 32 et 33 d'alimentation tangentielle (Figures 2A et 5). Le déversoir 32 est alimenté par 11 conduite 34 qui s'ouvre en amont entre les seuils 20 et 27. Le déversoir oblique 33 est alimenté par la conduite de sortie d'eau dépolluée 30 qui remonte à partir du bas du séparateur, à proximité du plan de symétrie de l'engin, puis débouche en oblique par rapport au déversoir 33. Un rotor 35, montré uniquement sur la Figure 6, est placé dans le puits du compensateur de houle 31 pour maintenir le niveau dans le puits à une valeur suffisamment faible pour qu'il y ait en permanence une lame déversante dénoyée. L'eau s'échappe tangentiellement à la partie inférieure du puits du compensateur de houle 31 vers l'arrière de l'engin.
  • Il suffit d'appliquer au rotor une puissance modérée, qui lui donne une vitesse de rotation constante, pour que le débit éjecté par la conduite 36 augmente rapidement dès que le niveau de la surface libre monte dans le puits, ce qui tend à limiter les variations de niveau. Si ce dernier baisse jusqu'à découvrir partiellement le rotor, l'eau qui sort par la conduite en spirale 36 peut entraîner de l'air sous forme de petites bulles, ce qui ne présente pas d'inconvénients dans la mesure où la tuyère d'éjection de la conduite 36 est courte et présente un plafond horizontal ou légèrement ascendant.
  • Comme indiqué plus haut, le rotor peut être de construction très rudimentaire et se limiter à une roue à palettes longitudinales.
  • L'extraction de la totalité du polluant hors du séparateur centrifuge 28 exige de prélever en même temps une proportion élevée d'eau qui peut ultérieurement en être partiellement séparée par décantation. Pour cela, on peut utiliser la disposition montrée en Figure 7. Chaque bac 40 de stockage d'eau chargée en polluant provenant du séparateur 28 est muni d'une conduite d'évacuation 41 et d'un tube plongeur 42 permettant d'injecter de l'eau au fond du bac afin de refouler les couches supérieures riches en polluant par la conduite 41. Un branchement 43 sur le tube 42, muni d'une vanne d'arrêt et d'une pompe d'extraction 44, permet ensuite de rejeter l'eau dépourvue de polluant dans la nappe d'eau. Lorsque l'engin est prévu pour opérer avec le soutien logistique d'un bâtiment de fort tonnage, le tube 42 et la conduite 41 peuvent être simplement munis de raccords de connexion. la puissance requise pour le fonctionnement étant fournie par le bâtiment de soutien. le dispositif peut être complété par une prise de vide 45 sur le tube de prélèvement du séparateur 28, permettant d'amorcer le prélèvement d'eau chargée en polluant.
  • La répartition des différents composants dans l'engin peut être celle schématisée sur la Fiqure 6, qui fait apparaître les emplacements 49 réservés au stockage d'eau chargée et les moyens d'entraînement des pompes 35 de propulsion. Ces moyens sont constitués par un groupe générateur 46 et un moteur électrique 47 par pompe. Des volets 48 d'inversion de jet peuvent être prévus sur les conduites d'éjection 26 pour permettre de freiner l'engin ou de le gouverner. Des plans fixes verticaux 50 peuvent être prévus à l'arrière de l'engin pour stabiliser ce dernier en lacet.

Claims (7)

1. Engin de prélèvement sélectif d'une couche de polluant, tel qu'un hydrocarbure, flottant à la surface d'une nappe d'eau susceptible d'être soumise à la houle, comprenant une coque munie de moyens de propulsion et ayant une partie centrale (10) qui fait saillie vers l'avant par rapport à deux parties latérales (11) qui délimitent avec la partie centrale des canaux d'amenée à des séparateurs (28), la partie centrale présentant des moyens déflecteurs, tels que des ailes (17), pour créer des tourbillons dont l'orientation tend à diminuer la divergence de l'écoulement en surface autour de la coque, caractérisé en ce que chaque partie latérale délimite, dans une portion située en avant d'un premier seuil de captation (18), un çhenal ouvert laissant subsister une communication profonde permettant les écoulements d'eau d'un côté à l'autre de la coque latérale et en ce que la partie terminale avant de chaque coque latérale est reliée à une aube (14) de raccordement avec la partie immergée de la coque centrale, en avant de l'étrave (13) de la coque latérale, aube dessinée pour défléchir l'écoulement des couches profondes vers le bas et vers l'extérieur.
2. Engin selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'aube est constituée, sur la majeure fraction de sa longueur à partir de la partie centrale (10), d'une aile en flèche de corde sensiblement constante constituée de profils à intrados plat dont l'intrados est enroulé en hélice sur un quart de cylindre, les intrados des profils constituant les génératrices du cylindre.
3. Engin selon la revendication 2, caractérisé en ce que les angles faits par l'axe du cylindre avec le plan horizontal et le plan de symétrie vertical de l'engin sont positifs.
4. Engin selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier. seuil(18) est constitué par la partie avant d'un plancher immergé de captation définitive en forme de carénage à face inférieure convexe, le bord d'attaque du seuil présentant une forte flèche dans la région proche de la partie centrale (10) de la coque.
5. Engin seion l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'écoulement entre la partie centrale (.10), chaque partie latérale (11) et le premier seuil correspondant (18) est fractionné par un second seuil et un troisième seuil placés au-dessus et en arrière, la fraction prélevée entre le premier et le second seuil (18, 21) représentant 65 à 70% du débit de captation définitive moyen étant dirigé vers une pompe de propulsion (23), le débit passant entre le deuxième et le troisième seuils (21, 27) étant dirigé vers un compensateur de houle et la fraction du débit passant au-dessus du troisième seuil (27) étant dirigée vers le séparateur (28).
6. Engin de prélèvement sélectif'd'une couche de polluant, tel qu'un hydrocarbure, flottant à la surface d'une nappe d'eau susceptible d'être soumise à la houle, comprenant une coque munie de moyens de propulsion et ayant une partie centrale (10) qui fait saillie vers l'avant par rapport à deux parties latérales (11) qui délimitent avec la partie centrale des canaux d'amenée à des séparateurs (28), la partie centrale présentant des moyens déflecteurs, tels que des ailes (17), pour créer des tourbillons dont l'orientation tend à diminuer la divergence de l'écoulement en surface autour de la coque, caractérisé en ce que chaque conduit (16) comporte un plancher débutant par un premier seuil (18) et en ce qu'un deuxième et un troisième seuil sont placés au-dessus du premier seuil et en arrière de ce dernier pour fractionner l'écoulement prélevé, la fraction de l'écoulement comprise entre le second et le troisième seuil (27, 21) étant dirigée vers un compensateur de houle et la fraction du débit passant au-dessus du troisième seuil (27) étant dirigée vers le séparateur (28).
7. Engin selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le compensateur de houle est constitué par un puits muni d'un déversoir tangentiel d'entrée de la fraction d? l'ecoulement prélevé entre le deuxième et le troisième seuils, d'une conduite de sortie (36) débouchant à l'arrière de l'engin et d'un rotor (33) muni de moyens d'entraînement à une vitesse telle qu'il maintient le niveau dans le puits suffisamment bas pour qu'il y ait en permanence une lame déversante.
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