FR2568607A1 - Device for collecting a sheet of hydrocarbons on the surface of a liquid and its use - Google Patents

Abstract

The device is articulated in three parts, namely a scoop 1 integrally attached to the vessel employed in the depollution operations, a shovel 2 articulated on this scoop and a screen sheet 3 maintained, in operation, at a small depth below the polluting sheet. The screen sheet collects the hydrocarbons at the same time as a certain proportion of the underlying liquid in order to direct them towards the shovel and the scoop. Application to the fight against sea pollution by oil crudes.

Description

DISPOSITIF COLLECTEUR D'UNE NAPPE D'HYDROCARBURES
A LA SURFACE D'UN LIQUIDE ET SA MISE EN OEUVRE
La présente invention concerne un dispositif collecteur dthydro- carbures à la surface d'un liquide.COLLECTING DEVICE OF A HYDROCARBON TABLE
ON THE SURFACE OF A LIQUID AND ITS IMPLEMENTATION
The present invention relates to a device for collecting hydrocarbons on the surface of a liquid.

Dans les cas de pollution d'un liquide par des hydrocarbures, on observe fréquemment la formation d'une couche du corps polluant, flottant à la surface du liquide ; les hydrocarbures, plus légers que le liquide, forment à sa surface une nappe nettement séparée dans laquelle se trouve rassemblée presque toute la pollution lorsque, en plus, comme c'est souvent le cas, la miscibilité du corps polluant et du liquide est faible ; il en est ainsi, en particulier, pour l'eau de mer; même en cas d'agitation intense, cette séparation se maintient du fait de cette faible miscibilité ; et s'il y a émulsion entre les deux constituants, celle-ci n'intéresse qu'une faible hauteur du liquide sous la nappe polluante. In the case of pollution of a liquid by hydrocarbons, the formation of a layer of the polluting body is frequently observed floating on the surface of the liquid; the hydrocarbons, lighter than the liquid, form on its surface a clearly separated sheet in which almost all the pollution is gathered when, in addition, as is often the case, the miscibility of the polluting body and the liquid is low; this is particularly the case for seawater; even in the event of intense agitation, this separation is maintained due to this low miscibility; and if there is an emulsion between the two constituents, it only concerns a small height of the liquid under the polluting layer.

Les conditions ci-dessus font apparattre que le captage du corps polluant n'intéresse qu'une faible hauteur du liquide pollué sous cette nappe, tout prélèvement en profondeur s'avérant sans intérêt du fait de la faible propension du corps polluant à se mêler au liquide sur lequel il est répandu. The above conditions show that the capture of the polluting body only interests a small height of the polluted liquid under this layer, any deep sampling proving to be uninteresting due to the low propensity of the polluting body to mix with the liquid on which it is spilled.

I1 faut ajouter à cela que, bien souvent, dans le cas de la mer en particulier, il peut être nécessaire d'intervenir sur un liquide en état de forte agitation. On ne choisit pas le moment de l'intervention, qui doit avoir lieu dès que possible après l'apparition de la pollution, si l'on veut éviter que celle-ci ne gagne démesurément en surface. Or, cette pollution résulte souvent, précisément, de cet état d'agitation. On l'a vu à maintes reprises ces dernières années, lors des avaries survenues aux gros transports de pétrole brut pris dans la tempête. To this must be added that, very often, in the case of the sea in particular, it may be necessary to intervene on a liquid in a state of strong agitation. We do not choose the time of the intervention, which must take place as soon as possible after the appearance of the pollution, if we want to prevent it from gaining excessively on the surface. However, this pollution often results, precisely, from this state of agitation. We have seen it many times in recent years, during the damage that occurred to the large transport of crude oil caught in the storm.

A la condition de ramassage en surface, s'ajoute donc celle du prélèvement sur une masse agitée par ses mouvements naturels, la mer notamment. In addition to the surface collection condition, there is also that of collection from a mass agitated by its natural movements, in particular the sea.

La présente invention concerne un dispositif collecteur satisfaisant, entre autres, à ces deux conditions, qui va être décrit en détail dans ce qui suit. The present invention relates to a collecting device satisfying, inter alia, these two conditions, which will be described in detail in the following.

L'invention concerne un dispositif collecteur d'une nappe d'hydrocarbures à la surface d'un liquide, monté sur un bâtiment flottant à la surface du liquide, dit bâtiment principal, caractérisé en ce qu'il est composé de trois parties se succédant, dans l'ordre, à partir du bâtiment vers l'avant, à savoir:
- un godet fixe (1) solidaire du bâtiment
- une pelle (2) articulée sur le godet (1), venant s'insérer plus ou moins profondément dans celui-ci au cours de ses mouvements autour de son articulation, et
- une bâche souple (3), fixée à son arrière à la pelle (2), ladite biche comportant des moyens assurant son maintien dans le liquide, à une faible profondeur au-dessous de la nappe d'hydrocarbures.The invention relates to a device for collecting a layer of hydrocarbons on the surface of a liquid, mounted on a building floating on the surface of the liquid, known as the main building, characterized in that it is composed of three successive parts. , in order, from the building towards the front, namely:
- a fixed bucket (1) integral with the building
a shovel (2) articulated on the bucket (1), which is inserted more or less deeply into the latter during its movements around its articulation, and
- A flexible cover (3), fixed at its rear to the shovel (2), said doe comprising means ensuring its retention in the liquid, at a shallow depth below the sheet of hydrocarbons.

L'invention sera mieux comprise en se reportant à la description qui suit et aux figures jointes qui représentent:
Figure 1 et figure 2: Une vue en perspective montrant les éléments constitutifs du dispositif collecteur de l'invention et une vue partielle montrant le raccordement de celui-ci au reste de l'installation utilisée à l'opération de dé-pollution;
Figures 3(a) et 3(b): respectivement, une vue en perspective plus détaillée d'un exemple de réalisation de l'un de ces éléments, et un détail montrant la position de cet élément par rapport à la masse de liquide pollué.The invention will be better understood by referring to the description which follows and to the attached figures which represent:
Figure 1 and Figure 2: A perspective view showing the constituent elements of the collecting device of the invention and a partial view showing the connection of the latter to the rest of the installation used in the de-pollution operation;
Figures 3 (a) and 3 (b): respectively, a more detailed perspective view of an embodiment of one of these elements, and a detail showing the position of this element relative to the mass of polluted liquid .

Figure 4: Une vue montrant les conditions de mise en oeuvre du dispositif de l'invention. Figure 4: A view showing the conditions for implementing the device of the invention.

Sur toutes ces figures, données à titre non limitatif, les mêmes repères désignent les mêmes éléments. In all of these figures, given without limitation, the same references designate the same elements.

La figure 1 montre les éléments constitutifs du dispositif collecteur de l'invention. Le dispositif comprend trois parties qui se succèdent de l'arrière vers l'avant et qui sont dans l'ordre:
- un godet, 1, fixe, solidaire du bâtiment utilisé à l'opération de dé-pollution. Ce bâtiment, bâtiment principal, est un bateau qui peut opérer à l'avancement, c'est à dire en se déplaçant sur la surface polluée ou à l'ancrage, suivant les cas, le courant seul, dans ce dernier cas, étant utilisé pour assurer le captage du flux de liquide pollué;
- devant ce godet, ce que l'on appellera dans ce qui suit la pelle, qui porte le repère 2 sur les dessins. Cette pelle, constituée d'un fond et de deux flancs, vient s'insérer plus ou moins profondément dans le godet, 1, par rapport auquel elle est articulée par le moyen de la charnière 4.Pelle et godet, comme le montrent les dessins, ont des formes semblables permettant cette insertion. Des caissons 5 et 6, fixés à ses flancs, agissent comme flotteurs pour cette pelle. Le trait ondulé de la figure représente la ligne de flottaison; sur ces flancs, le liquide est exempt de pollution du fait que, comme on le verra, le front du dispositif collecteur est plus large, et de beaucoup, que la pelle elle-même. Figure 1 shows the constituent elements of the collecting device of the invention. The device comprises three parts which follow one another from rear to front and which are in order:
- a bucket, 1, fixed, integral with the building used for the de-pollution operation. This building, main building, is a boat which can operate in the advancement, that is to say by moving on the polluted surface or in anchoring, according to the cases, the current only, in the latter case, being used to capture the polluted liquid flow;
- In front of this bucket, what will be called in what follows the shovel, which bears the mark 2 on the drawings. This shovel, consisting of a bottom and two sides, is inserted more or less deeply into the bucket, 1, relative to which it is articulated by means of the hinge 4. Shovel and bucket, as shown in the drawings , have similar shapes allowing this insertion. Boxes 5 and 6, fixed to its sides, act as floats for this shovel. The wavy line in the figure represents the waterline; on these sides, the liquid is free from pollution because, as will be seen, the front of the collecting device is wider, and by much, than the shovel itself.

- une bâche, 3, située devant le godet, qui va être décrite en détail ci-dessous ; on se reportera également la figure 3(a) pour cette description. - a tarpaulin, 3, located in front of the bucket, which will be described in detail below; reference is also made to FIG. 3 (a) for this description.

La bâche, 3, est un élément fait de toile, ou de tout autre matériau souple semblable elle a une forme évasée entre une extrémité fixée à la pelle et l'extrémité opposée faisant front, en opération, au flux de liquide pollué. La bâche présente, dans l'exemple, une épaisseur de plusieurs centimètres et une densité supérieure à 1, qui fait qu'à l'état libre elle aurait tendance à couler dans le liquide pollué. Elle est maintenue à un niveau voisin de la surface par une série de flotteurs; dans l'exemple, et préférentiellement selon l'invention, elle est attachée à la partie basse de ces flotteurs par une série d'attaches représentées en 8 sur la figure 3.Les flotteurs, représentés en 7, sont disposés le long de lignes convergeant vers l'extrémité arrière de la bâche, celle par laquelle celle-ci est fixée à la pelle, c'est à dire dans l'exemple, où la bâche a une forme de trapèze, vers la petite base de ce trapèze. Les flotteurs de chaque ligne, tels qu'on les voit sur la figure 3(a), peuvent être réunis en un flotteur d'un seul tenant, comme sur la figure 1, pour des raisons de construction; dans tous les cas, on utilisera autant d'attaches telles que 8 que nécessaire pour assurer la solidité de l'ensemble, échelonnées le long des lignes. Des renforts peuvent, en outre, être prévus à différents niveaux pour augmenter cette solidité, sous la forme d'espars tels que celui visible en 9, à l'extrémité frontale de la bâche. Les détails de construction ci-dessus sont donnés à titre indicatif et non limitatif. The tarpaulin, 3, is an element made of canvas, or any other similar flexible material; it has a flared shape between one end fixed to the shovel and the opposite end which, in operation, faces the flow of polluted liquid. The tarpaulin has, in the example, a thickness of several centimeters and a density greater than 1, which means that in the free state it would tend to flow into the polluted liquid. It is maintained at a level close to the surface by a series of floats; in the example, and preferably according to the invention, it is attached to the lower part of these floats by a series of fasteners represented at 8 in FIG. 3. The floats, represented at 7, are arranged along converging lines towards the rear end of the cover, that by which it is fixed to the shovel, that is to say in the example, where the cover has the shape of a trapezoid, towards the small base of this trapezoid. The floats of each line, as seen in Figure 3 (a), can be combined into a single-piece float, as in Figure 1, for construction reasons; in all cases, as many fasteners as 8 are used as necessary to ensure the solidity of the assembly, staggered along the lines. Reinforcements can, moreover, be provided at different levels to increase this solidity, in the form of spars such as that visible at 9, at the front end of the sheet. The above construction details are given as an indication and are not limitative.

Réalisée telle que décrite, la bâche, 3, se maintient à un niveau situé au-dessous de la surface, moyennant, cela va sans dire, une adaptation mutuelle des différents paramètres, à savoir son épaisseur, la densité du tissu dont elle est constituée, le volume des flotteurs, leur poids mort ainsi que celui de tous les accessoires... Ceux-ci sont déterminés de manière à maintenir la bâche entre deux eaux comme le montre la figure 3(b), la figure 3(b) montrant la position occupée, en opération, par la bâche par rapport à la nappe polluante d'hydrocarbures (en grisé) et à la couche (petits traits ondulés) de liquide sousjacent (sur la figure 1, la pollution est représentée par les traits noirs allant en s'épaississant de l'avant vers l'arrière de la bâche et dans la pelle 2). Cette adaptation est toujours possible dans de larges limites. On notera à ce propos que les flotteurs peuvent être lestés ce qui, dans une certaine mesure, peut permettre de s'affranchir de la condition de densité de la bâche - supérieure à 1 - dont il a été fait mention plus haut. Le lestage peut être fait, par exemple, au moyen du liquide lui-même puisé sous la surface polluée pour remplir partiellement les flotteurs ou un certain nombre d'entre eux.  Carried out as described, the sheet, 3, is maintained at a level situated below the surface, by means of, it goes without saying, a mutual adaptation of the different parameters, namely its thickness, the density of the fabric of which it is made up. , the volume of the floats, their dead weight as well as that of all the accessories ... These are determined so as to keep the sheet between two waters as shown in Figure 3 (b), Figure 3 (b) showing the position occupied, in operation, by the sheet with respect to the polluting layer of hydrocarbons (in gray) and to the layer (small wavy lines) of underlying liquid (in FIG. 1, the pollution is represented by the black lines going thickening from the front to the rear of the tarp and in the shovel 2). This adaptation is always possible within wide limits. It will be noted in this connection that the floats can be ballasted, which, to a certain extent, can make it possible to overcome the condition of density of the sheet - greater than 1 - which was mentioned above. Ballasting can be done, for example, by means of the liquid itself drawn from under the polluted surface to partially fill the floats or a certain number of them.

En outre, comme on le verra plus loin, elle comporte d'autres moyens pour assurer son maintien entre deux eaux. In addition, as will be seen below, it includes other means to ensure its maintenance between two waters.

Au préalable, on indiquera que la figure 2 est destinée à montrer comment le dispositif collecteur s'insère dans l'installation de dé-pollution: un élévateur, 10, prenant appui sur le godet 1, conduit le flux pollué (traits ondulés surmontés de la partie en grisé) vers les étages de l'installation situés en aval. Beforehand, it will be indicated that FIG. 2 is intended to show how the collecting device fits into the de-pollution installation: an elevator, 10, bearing on the bucket 1, conducts the polluted flow (wavy lines surmounted by the shaded part) towards the floors of the installation located downstream.

Au préalable aussi, on donnera à titre non limitatif quelques précisions concernant la réalisation de la bâche. La petite base du trapèze mesure dans l'exemple 10 mètres et la grande 50 mètres, environ, tandis que la hauteur de ce trapèze est d'environ 60 mètres, ce qui correspond à une surface totale de 1800 mètres carrés environ. La bâche est faite de chanvre ; d'autres fibres naturelles telles que le lin ou le coton conviendraient bien également, de même que certaines fibres synthétiques; elle est enduite de goudron et présente une densité de 1,2. Une enduction de matière plastique pourrait entre utilisée également. Also beforehand, some non-limiting details will be given concerning the construction of the sheet. The small base of the trapezium in the example measures 10 meters and the large 50 meters, approximately, while the height of this trapezium is approximately 60 meters, which corresponds to a total area of approximately 1800 square meters. The tarp is made of hemp; other natural fibers such as linen or cotton would also work well, as well as certain synthetic fibers; it is coated with tar and has a density of 1.2. A plastic coating could also be used.

Les flotteurs sont des cylindres, creux, dans le cas où un fort lestage est prévu, ou pleins, suivant toute forme de réalisation connue. Des agglomérés ou des matières plastiques diverses conviennent particulièrement. The floats are cylinders, hollow, in the case where a strong ballast is provided, or full, according to any known embodiment. Agglomerates or various plastics are particularly suitable.

Dans un exemple, des éléments de 2 mètres de longueur et de 25 centimètres de diamètre sont utilisés, chaque ligne comprenant une trentaine de ces éléments ; l'intervalle entre deux lignes successives à l'extrémité avant de la bâche est de 1,5 à 2 mètres.In one example, elements 2 meters in length and 25 centimeters in diameter are used, each line comprising around thirty of these elements; the interval between two successive lines at the front end of the sheet is 1.5 to 2 meters.

Quant à ces autres moyens, ils apparaissent sur la figure 4. As for these other means, they appear in FIG. 4.

La figure 4 montre la partie avant du dispositif collecteur, c'est à dire la bâche 3, reliée par deux aussières 11, 12 à des bateaux, ou bâtiments auxiliaires, dont un seul, 15, est visible sur le dessin de la figure; ces aussières sont par exemple des filins enroulés sur des treuils portés par les bateaux. Des barrages de flotteurs 13 et 14 délimitent latéralement la zone d'action du dispositif collecteur. FIG. 4 shows the front part of the collecting device, that is to say the cover 3, connected by two hawsers 11, 12 to boats, or auxiliary buildings, of which only one, 15, is visible in the drawing of the figure; these hawsers are, for example, ropes wound on winches carried by boats. Dams of floats 13 and 14 laterally delimit the area of action of the collecting device.

En opération, au cours des campagnes de dé-pollution, la bâche 3 est tirée par les bâtiments auxiliaires qui contrôlent sa position entre deux eaux. Cette traction ajoute son effet à celle des flotteurs dont est munie la bâche, pour la maintenir dans la position désirée à un niveau voisin de la surface. In operation, during de-pollution campaigns, the cover 3 is pulled by the auxiliary vessels which control its position between two waters. This traction adds its effect to that of the floats with which the tarpaulin is provided, to keep it in the desired position at a level close to the surface.

Lorsque l'on opère à l'avancement, le bâtiment principal avançant dans la nappe polluée, les bâtiments auxiliaires avancent en même temps que lui, en assurant la tension nécessaire des aussières.  When operating in advancement, the main building advancing in the polluted water table, the auxiliary buildings advance at the same time as it, ensuring the necessary tension of the hawsers.

L'opération peut se faire aussi avec le bâtiment principal à l'ancre, les courants agissant seuls pour amener le flux pollué vers l'entrée du dispositif collecteur, c'est à dire vers la bâche ; dans ce cas, alors, les bâtiments auxiliaires, n'ayant pas mouillé l'ancre, effectuent les petits mouvements nécessaires pour corriger et compenser l'effet des courants en question. The operation can also be done with the main building at anchor, the currents acting alone to bring the polluted flow towards the entry of the collecting device, ie towards the tarpaulin; in this case, then, the auxiliary vessels, not having anchored, make the small movements necessary to correct and compensate for the effect of the currents in question.

Dans tous les cas, le fonctionnement du dispositif collecteur de l'invention repose sur l'action combinée d'une première partie souple, la bâche 3, occupant une position frontale par rapport au flux à capter et maintenue à un niveau situé légèrement au-dessous de la nappe polluante, et d'une seconde partie, la pelle 2, articulée sur le godet 1- lui-même solidaire du bâtiment utilisé à l'opération de dé-pollution - et capable de suivre les fluctuations de la première partie sous l'action des courants et des vagues auxquels elle est soumise. On notera que la bâche en question rappelle par sa position le chalut des pêcheurs; elle est traînée par les bateaux auxiliaires comme le sont ces chaluts par le bateau de pêche. In all cases, the operation of the collecting device of the invention is based on the combined action of a first flexible part, the sheet 3, occupying a frontal position relative to the flow to be captured and maintained at a level situated slightly above below the polluting layer, and a second part, the shovel 2, articulated on the bucket 1- itself secured to the building used for the de-pollution operation - and capable of following the fluctuations of the first part under the action of the currents and waves to which it is subjected. It will be noted that the cover in question recalls by its position the fishermen's trawl; it is dragged by auxiliary boats as are these trawls by the fishing boat.

Le niveau en question peut varier sensiblement avec l'état d'agitation de la masse liquide, la mer notamment, et ne saurait pour cette raison être fixé avec précision. Des limites comprises entre quelques centimètres et quelques dizaines de centimètres au-dessous de la surface sont les plus souhaitables pour éviter des prélèvements du liquide en trop forte proportion par rapport au corps polluant. The level in question can vary appreciably with the state of agitation of the liquid mass, in particular the sea, and cannot therefore be fixed with precision. Limits between a few centimeters and a few tens of centimeters below the surface are most desirable in order to avoid taking samples of the liquid in excessive proportion relative to the polluting body.

L'invention trouve une application importante dans la lutte contre la pollution de la mer par les hydrocarbures, causée, notamment, par les avaries survenant aux transports de bruts. The invention finds an important application in the fight against pollution of the sea by hydrocarbons, caused, in particular, by damage occurring to the transportation of crude oil.

L'invention a été décrite sur des exemples donnés à titre non limitatif. Toutes les variantes qui en découlent accessibles à l'homme de l'art, sont également comprises dans l'invention.  The invention has been described on examples given without implied limitation. All the variants which result therefrom, accessible to those skilled in the art, are also included in the invention.

Claims (8)

REVENDICATIONS 1 - Dispositif collecteur d'une nappe d'hydrocarbures à la surface d'un liquide, monté sur un bâtiment flottant à la surface du liquide, dit bâtiment principal, caractérisé en ce qu'il est composé de trois parties se succédant, dans l'ordre, à partir du bâtiment vers l'avant, à savoir: 1 - Device for collecting a layer of hydrocarbons on the surface of a liquid, mounted on a building floating on the surface of the liquid, known as the main building, characterized in that it is composed of three successive parts, in the 'order, from the building towards the front, namely: - un godet fixe (1) solidaire du bâtiment - a fixed bucket (1) integral with the building - une pelle (2) articulée sur le godet (1), venant s'insérer plus ou moins profondément dans celui-ci au cours de ses mouvements autour de son articulation, et a shovel (2) articulated on the bucket (1), which is inserted more or less deeply into the latter during its movements around its articulation, and - une bâche souple (3), fixée à son arrière à la pelle (2), ladite bâche comportant des moyens assurant son maintien dans le liquide, à une faible profondeur au-dessous de la nappe d'hydrocarbures. - A flexible tarpaulin (3), fixed at its rear to the shovel (2), said tarpaulin comprising means ensuring its retention in the liquid, at a shallow depth below the sheet of hydrocarbons. 2 - Dispositif collecteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens consistent en des flotteurs (7) répartis sur la surface de la bâche auxquels celle-ci est fixée, et des aussières (11, 12) par lesquelles ladite bâche est reliée à des bâtiments auxiliaires (15) situés à Pavant du dispositif. 2 - collecting device according to claim 1, characterized in that said means consist of floats (7) distributed over the surface of the sheet to which it is fixed, and hawsers (11, 12) by which said sheet is connected to auxiliary buildings (15) located at the front of the device. 3 - Dispositif collecteur suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les flotteurs (7) sont lestés. 3 - collecting device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the floats (7) are ballasted. 4 - Dispositif collecteur suivant l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que ladite bâche (3) a une forme évasée vers l'avant et en ce que lesdits flotteurs (7) sont disposés le long de lignes convergeant vers l'arrière de la bâche. 4 - collecting device according to one of claims 1, 2 or 3, characterized in that said cover (3) has a flared shape forward and in that said floats (7) are arranged along lines converging towards the back of the tarp. 5 - Dispositif collecteur suivant l'une des revendications 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que ladite bâche (3) est faite d'une fibre naturelle et enduite de goudron. 5 - A collecting device according to one of claims 1, 2, 3 or 4, characterized in that said tarpaulin (3) is made of a natural fiber and coated with tar. 6 - Dispositif collecteur suivant l'une des revendications 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que ladite bâche (3) est faite d'une fibre synthétique. 6 - Collector device according to one of claims 1, 2, 3 or 4, characterized in that said cover (3) is made of a synthetic fiber. 7 - Mise en oeuvre du dispositif collecteur suivant l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, caractérisé en ce que le bâtiment principal opère à l'avancement dans la nappe d'hydrocarbures. 7 - Implementation of the collecting device according to one of claims 1, 2, 3, 4, 5 or 6, characterized in that the main building operates in the advancement in the sheet of hydrocarbons. 8 - Mise en oeuvre du dispositif collecteur suivant l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, caractérisé en ce que le bâtiment principal est à rancie.  8 - Implementation of the collecting device according to one of claims 1, 2, 3, 4, 5 or 6, characterized in that the main building is rancid.