FR3101897A1

FR3101897A1 - Robot, système et procédé de curage

Info

Publication number: FR3101897A1
Application number: FR2000900A
Authority: FR
Inventors: Raphaël GAILLARD; Frédéric GAUCH; Frédéric ALCALA
Original assignee: Watertracks
Current assignee: Watertracks
Priority date: 2019-10-15
Filing date: 2020-01-30
Publication date: 2021-04-16
Anticipated expiration: 2040-01-30
Also published as: FR3101896A1; FR3101897B1

Abstract

[Titre : Robot, système et procédé de curage L’invention concerne un robot subaquatique (1) de curage configuré pour se déplacer et curer des fonds aquatiques, le robot subaquatique (1) comportant : - un châssis (2) de part et d’autre duquel sont montées deux chenilles (3) de déplacement, les chenilles (3) de déplacement étant configurées pour se déplacer sur un sol vaseux, et - une tête de dragage (4) montée sur le châssis (2), la tête de dragage (4) étant configurée pour excaver et aspirer des sédiments naturels, L’invention comprend des moyens d’ajustement de la flottabilité du robot subaquatique (1), les moyens d’ajustement permettent d’ajuster la poussée d’Archimède qui s’applique sur le robot (1) de sorte à ce que les chenilles (3) de déplacement parviennent à prendre appui sur un milieu hétérogène dont la densité fluctue tel qu’un sol vaseux. L’invention se rapporte également à un système et procédé de curage impliquant le robot subaquatique (1) selon l’invention. Figure pour l’abrégé : Fig.1]

Description

Robot, système et procédé de curage

[La présente invention entre dans le domaine du curage de fonds aquatiques et plus particulièrement de curage de fonds d’un bassin de rétention situé en amont d’un barrage hydroélectrique.

Les solutions techniques existantes présentent des inconvénients d’un point de vue écologique et notamment de la gestion de la turbidité de l’eau en aval du barrage. En effet, des études montrent que l’établissement d’un barrage sur un cours d’eau entraine une baisse de la biodiversité en aval du barrage. En parallèle, l’établissement d’un barrage stoppe l’écoulement des sédiments qui s’accumulent dans le bassin de rétention du barrage. Or, l’accumulation de sédiment dans le bassin de rétention d’un barrage conduit à une perte de rendement de production électrique du barrage. Notamment au travers d’une diminution du volume d’eau situé en amont du barrage. Voir dans des cas extrêmes d’une occlusion partielle ou totale des organes de vidange de fond.

Cette perte de rendement pousse les exploitants à effectuer des opérations de curage des fonds aquatiques du bassin de rétention.

Pour l’heure le curage des bassins de rétention peut être effectué au travers d’opération ponctuelle lourde qui consiste à curer les fonds aquatiques suite à une mise hors d’eau du bassin de rétention. Cette opération est lourde d’un point de vue logistique et présente l’inconvénient majeur de stopper totalement la production d’énergie électrique pendant l’opération de curage. De surcroît, ces opérations de curage peuvent durer plusieurs semaines en fonction des dimensions du bassin de rétention. De plus, cette opération de curage hors d’eau est dévastatrice d’un point de la biodiversité et ne se préoccupe pas des problématiques de resédimentation du cours d’eau situé en aval du barrage. La plupart du temps les boues de sédiments prélevées dans le bassin de rétention sont évacuées à destination de sites de déchargement qui sont très peu vertueux d’un point de vue écologique. Les problèmes écologiques et les pertes économiques liés au curage hors d’eau poussent les exploitants de barrage à employer d’autres techniques de curage.

Ainsi les techniques de habituelles de dragage de surface sont également employées pour curer les fonds aquatiques des bassins de rétention. Cependant, un dragage de surface implique le respect d’une cote d’eau du bassin de rétention qui conduit également les exploitants à réduire leur production d’énergie électrique au cours des opérations de curage. Par ailleurs, le dragage de surface ne prévoit aucune solution afin de respecter le biotope et la biodiversité qui est établie en aval du barrage.

Afin de pallier ces problématiques, la demanderesse a développé une solution technique permettant de curer le fond d’une étendue d’eau en tenant compte de certaines contraintes. Dans le cadre d’un barrage hydroélectrique, la solution technique décrite dans ce document permet de respecter les contraintes de fonctionnement du barrage telles que le respect de la cote d’eau du bassin de rétention, la turbidité de l’eau en aval, le débit d’eau turbiné par les turbines du barrage au cours de la production d’électricité.

A cet effet, un premier aspect de l’invention concerne un robot subaquatique de curage configuré pour se déplacer et curer des fonds aquatiques, le robot subaquatique comportant :
- un châssis de part et d’autre duquel sont montées deux chenilles de déplacement, les chenilles de déplacement étant configurées pour se déplacer sur un sol vaseux, et
- une tête de dragage montée sur le châssis, la tête de dragage étant configurée pour excaver et aspirer des sédiments naturels.
Le robot subaquatique selon l’invention se caractérise en ce qu’il comprend des moyens d’ajustement de la flottabilité du robot subaquatique, les moyens d’ajustement permettent d’ajuster la poussée d’Archimède qui s’applique sur le robot de sorte que les chenilles de déplacement parviennent à prendre appui sur un milieu hétérogène dont la densité fluctue tel qu’un sol vaseux.

L’utilisation d’un robot de curage subaquatique permet de s’affranchir des contraintes de côte d’eau des méthodes de dragage classiques. Ainsi, l’invention permet de curer les fonds aquatiques sans pour autant réduire l’activité économique liée à l’étendue d’eau canal, barrage etc. Dans le cadre d’un barrage, le robot selon l’invention permet de curer le fond du bassin de rétention sans pour autant réduire la production d’énergie électrique.

Selon une première caractéristique du robot subaquatique, chaque chenille comporte un bâtit et au moins une bande souple montée rotative autour d’un bâtit, la bande souple étant équipée de lames qui s’étendent longitudinalement entre deux bords latéraux de la bande souple. Ce type de chenille permet d’améliorer l’adhérence du robot sur des surfaces meubles telles que les fonds aquatiques.

De plus, le robot subaquatique comporte, d’une part, des moyens d’entrainement en rotation de chaque chenille, et d’autre part, des moyens de guidage en rotation de chaque chenille par glissement, le glissement étant guidé selon un axe longitudinal médian du bâtit de chaque chenille. Équiper le robot subaquatique de moyens de guidage en rotation par glissement permet de limiter le risque que des embâcles non réductibles ne viennent entraver les organes d’actionnement du déplacement du robot.

En particulier, les moyens de guidage d’entrainement comportent des patins solidaires d’une bande souple montée en rotation autour du bâtit d’une chenille, les moyens de guidage comprenant un rail disposé selon l’axe longitudinal médian du bâtit d’une chenille, les patins étant engagés en glissement dans le rail.

Selon une deuxième caractéristique, le robot subaquatique comprend des flotteurs permanents solidaires du châssis. Cette caractéristique permet d’assurer au robot une flottabilité minimale afin d’éviter tout embourbement dans les vases de fonds aquatiques.

Selon une troisième caractéristique du robot subaquatique, la tête de dragage est mobile au moins entre deux positions, une première position déployée dans laquelle la tête de dragage est saillante des chenilles de déplacement, et une deuxième position dans laquelle la tête de dragage est rétractée à proximité du châssis. De surcroît, la tête de dragage peut prendre au moins deux positions déployées supplémentaires décalées radialement par rapport à la première position déployée. De préférence, chaque position déployée supplémentaire est décalée selon un angle compris entre 10° et 50° par rapport à la première position déployée. Cette caractéristique contribue à augmenter la surface de curage du robot dans une position statique. En dynamique, la position orientable de la tête de dragage favorise une orientation de la tête de dragage en fonction de la direction de déplacement du robot.

Selon une quatrième caractéristique du robot subaquatique, les moyens d’ajustement comportent au moins un ballast solidaire du châssis, le ballast étant couplé avec au moins un compresseur d’air qui assure le remplissage ou la vidange du ballast en fonction de la densité du fond aquatique sur lequel le robot se déplace. Ainsi, il est avantageusement possible de faire varier le poids en eau du robot pour optimiser sa progression sur les fonds aquatiques vaseux.

Selon une cinquième caractéristique du robot subaquatique, la tête de dragage comprend une ouverture équipée de moyens d’excavation et d’une pompe aspirant et diluant les sédiments d’un fond aquatique. Cette caractéristique permet d’extraire et de diluer les sédiments des fonds aquatiques.

Selon une sixième caractéristique, le robot subaquatique comporte un conduit de dragage évacuant des sédiments dilués avec de l’eau, le conduit de dragage étant relié à la tête de dragage. Le conduit de dragage contribue à extraire les sédiments du site à traiter. Avantageusement, le conduit de dragage comporte, d’une part, des moyens de mesure du débit des sédiments dilués à l’eau, et d’autre part, des moyens de mesure densimétrique afin de contrôler la concentration en sédiments dilués. Ainsi, il est possible de faire varier le débit et la concentration de matière sèche dans le flux extrait du site à traiter.

Selon une huitième caractéristique, le robot subaquatique comporte des moyens de communication avec un poste de commande distant, le robot comportant également des moyens d’alimentation en énergie qui sont reliés au poste de commande.

Un deuxième aspect de l’invention concerne un système de curage des fonds aquatiques d’une retenue d’eau d’un barrage.

Selon l’invention, le système de curage se caractérise en ce qu’il comporte :

un robot subaquatique défini selon le premier aspect de l’invention,
des moyens d’alimentation en énergie du robot subaquatique,
un poste de commande à distance du robot subaquatique,
un conduit de dragage dont l’échappement de sédiments dilués est relié à un cours d’eau en aval du barrage,
des moyens de mesure du débit de turbinage du barrage, et
des moyens de communication configurés reliant les moyens de mesure et le robot au poste de commande.

Avantageusement, le système de curage selon l’invention permet de curer un bassin de rétention d’un barrage sans réduire l’activité de production électrique du barrage. Dans le même temps, le système selon l’invention permet de contrôler la concentration en sédiments dans le flux de dragage qui est relargué en aval du barrage. Ceci permet de diffuser, les sédiments extraits, dans le cours d’eau aval du barrage sans perturber la faune et la flore établies dans ce cours d’eau. De surcroît, cela permet de resédimenter les cours d’eau situés en aval d’un barrage.

Le système de curage peut comporter, en outre, au moins un système de triangulation acoustique qui permet de contrôler le déplacement du robot subaquatique sur des fonds aquatiques.

Un troisième aspect de l’invention se rapporte à un procédé de curage des fonds aquatiques d’une retenue d’eau d’un barrage.

Selon l’invention, le procédé se caractérise en ce qu’il comporte les étapes suivantes :

Immerger un robot subaquatique selon le premier aspect de l’invention,
Curer les fonds aquatiques à l’aide du robot,
Mesurer le débit de turbinage dudit barrage,
Ajuster le débit et/ou la concentration en sédiments dans le flux de dragage aspiré par le robot subaquatique, au cours de ces opérations de curage, en fonction du débit de turbinage dudit barrage, et
Rejeter les sédiments dilués à un taux déterminé en aval dudit barrage.

Comme le système de curage de l’invention, le procédé de curage permet d’opérer l’entretien du bassin de rétention lors du fonctionnement normal d’un barrage hydroélectrique. De plus, le procédé de curage selon l’invention s’inscrit dans une démarche éco-responsable en contrôlant le taux de turbidité des sédiments extraits du bassin de rétention en vue de les relarguer dans le cours d’eau situé en aval du barrage.

D’autres particularités et avantages apparaitront dans la description détaillée qui suit, d’un exemple de réalisation, non limitatif, de l’invention illustré par les figures 1 à 7 placées en annexe et dans lesquelles :

est une représentation d’un système de curage conforme à un aspect de l’invention.

est une représentation en perspective d’un robot subaquatique conforme à l’invention et intégré au dans le système de curage de la figure 1.

est une représentation schématique d’une coupe longitudinale d’une chenille de déplacement du robot subaquatique de la figure 2.

est une représentation du robot de la figure 2 qui comporte une tête de dragage dans une première position déployée.

est une représentation du robot de la figure 2 qui comporte une tête de dragage dans une deuxième position rétractée.

est une représentation du robot de la figure 2 qui comporte une tête de dragage dans une autre position déployée.

Un premier aspect de l’invention concerne un robot subaquatique 1 de curage. Le robot subaquatique 1 est configuré pour se déplacer et curer des fonds aquatiques. Ainsi, le robot 1 selon l’invention peut être utile dans différents sites de curage de fonds aquatiques. Le robot 1 peut être utile pour curer des fonds d’un port, d’une voie maritime telle qu’un canal, un lit de fleuve, un grau, un delta d’un cours d’eau etc. La figure 1 illustre une application particulièrement intéressante qui consiste au curage d’un bassin de rétention d’un barrage A.

Comme illustré aux figures 2 à 7, le robot subaquatique 1 comporte un châssis 2. Le châssis 2 est formé par une structure tubulaire. La structure du châssis 2 s’étend selon un plan P. Cette structure se divise en trois parties. Comme illustrée à la figure 2, la structure comprend un corps central 201 et deux ailes 202 s’étendant longitudinalement de part et d’autre du corps central 202. Le robot subaquatique 1 comprend deux chenilles 3 de déplacement qui sont montées de part et d’autre du châssis 2. Chaque chenille 3 comprend un bâtit qui est supporté par une armature 300. Dans l’exemple illustré à la figure 3, l’armature 300 comprend une face supérieure 301 et une face inférieure 302 opposées l’une de l’autre. La face inférieure 302 s’étend sur une distance inférieure par rapport la face supérieure 301. Ceci contribue à former une armature 300 de section longitudinale trapézoïdale. L’armature 300 comprend également deux faces latérales 303 disposées de part et d’autre de la face supérieure 301 et de la face inférieure 302. Enfin, l’armature 300 comprend une face avant 304 et une face arrière 305 qui sont inclinées et relient les faces supérieure 301 et inférieure 302. Le bâtit comprend également un habillage étanche qui est fixé à l’armature 300 (illustré à la figure 2). L’étanchéité peut être réalisée à l’aide de joints adaptés.

Dans l’exemple illustré à la figure 2, chaque chenille 3 est reliée à une aile 202 du châssis 2. Il est à noter qu’il est possible de faire varier les dimensions du corps central 201. Ceci permet de faire varier l’écartement entre les deux chenilles 3 qui correspond à la voie du robot 1.

Plus précisément, chaque chenille 3 est reliée au châssis 3 par des segments de liaison 203 qui s’étendent depuis la face inférieure du châssis 2 vers l’armature 300 de la chenille 3. En particulier, les segments de liaison 203 solidarisent le châssis 3 à la face supérieure 301 de l’armature 300 de la chenille 3. Les segments de liaison 203 font office d’entretoises entre le châssis 2 et les chenilles 3.

Avantageusement, les chenilles 3 de déplacement sont configurées pour se déplacer sur un sol vaseux. En effet, le sol aquatique est formé d’un milieu hétérogène qui ne constitue pas une surface solide sur laquelle il est possible de prendre facilement appui. De préférence, une chenille 3 de déplacement comporte au moins une bande souple 308 qui est montée rotative autour de l’armature 300. Une bande souple 308 peut être conçue en caoutchouc ou dans une autre matière élastique. Il est également possible d’assembler plusieurs bandes souples 308 pour former une chenille 3. Dans cette configuration, les bandes sont assemblées et solidarisées longitudinalement bord à bord.

Comme illustrée notamment aux figures 2 et 3, une chenille 3 comporte également des lames 309. Les lames 309 sont disposées à intervalle régulier sur une bande souple 308. Une lame 309 s’étend longitudinalement entre chaque bord latéral d’une bande souple 308. Chaque lame 309 est saillante d’une face externe de chaque bande souple 308 avec laquelle elle est solidaire. Les lames 309 peuvent être réalisées dans un métal non corrosif ou traité contre la corrosion tel que l’aluminium, l’acier ou l’inox.

De plus, comme illustré à la figure 3, chaque chenille 3 comporte des moyens de guidage en rotation par coulissement selon l’axe médian longitudinal du bâtit d’une chenille 3. Plus précisément, les moyens de guidage comprennent des patins 310 qui sont disposés à intervalle régulier sur une face interne de chaque bande souple 308. Ici, la face interne de chaque bande souple 308 fait face à l’armature 300. Les patins 310 sont disposés selon un axe longitudinal de chaque bande souple 308. Les moyens de guidage comportent en outre un rail dans lequel les patins 310 sont montés coulissants. Le rail est disposé selon un axe médian longitudinal du bâtit d’une chenille 3. Avantageusement, l’utilisation de moyen de guidage en rotation par glissement permet d’éviter que de la vase ou des embâcles ne viennent entraver le système d’entrainement en rotation des chenilles 3.

Par ailleurs, le robot subaquatique 1 comporte des moyens moteurs couplés à des moyens d’entrainement en rotation des chenilles 3. En particulier, les moyens d’entrainement comportent un pignon d’entrainement 311 ménagé à une extrémité de l’armature 300. Dans cet exemple, le pignon d’entrainement 311 est disposé à la jonction entre la face arrière 305 et la face supérieure 301 de l’armature 300. Il est à noter que le pignon d’entrainement 311 peut également être appelé barbotin. Le pignon d’entrainement 311est actionné par des moyens moteurs disposés dans le bâtit de chaque chenille 3 (non illustré). En sus, les moyens d’entrainement peuvent comprendre un réducteur de vitesse mécanique intercalé entre les moyens moteurs et les moyens d’entrainement. La répartition à intervalle régulier des patins forme avantageusement un organe d’entrainement cranté de la bande souple 308.

Comme illustré à la figure 3, chaque chenille comporte un système de tension 312 de la bande souple 308. Le système de tension 312 est positionné à une extrémité du bâtit d’une chenille 3. Dans cet exemple, le système de tension 312 est positionné à une jonction entre la face avant 304 et la face supérieure 301 de l’armature 300. Le système de tension 311 comporte un vérin 312 solidaire, d’une part, de la face supérieure 301 de l’armature 300, et d’autre part, d’une roue libre 314 engagée avec la bande souple 308. Le système de tension 312 contribue à maintenir la bande souple 308 de la chenille 3 sous tension.

Par ailleurs, le robot subaquatique 1 comprend avantageusement des moyens d’ajustement de la flottabilité de la masse du robot subaquatique 1. Les moyens d’ajustement sont configurés pour ajuster la poussée d’Archimède qui s’applique sur le robot aquatique 1. A cet effet, les moyens d’ajustement sont configurés pour faire varier le poids en eau du robot subaquatique 1. De fait, il est possible d’ajuster le poids en eau du robot 1 en fonction de l’évolution de l’hétérogénéité du sol. Ainsi, les chenilles 3 parviennent à prendre appui sur un milieu hétérogène dont la densité fluctue.

Comme illustrés à la figure 3, les moyens d’ajustement comportent au moins un ballast 6. Le ballast 6 est solidaire du châssis 2. En pratique, le ballast 6 est couplé avec au moins un compresseur 60 à air. Le compresseur 60 à air peut être embarqué dans le robot 1 ou disposé en surface. Dans l’exemple de la figure 1, le compresseur 60 est disposé en surface. Le compresseur 60 assure le remplissage ou la vidange du ballast 6, en eau, en fonction de la densité du fond aquatique sur lequel le robot 1 se déplace.

Selon un premier mode de réalisation avantageux, les moyens d’ajustement comportent deux ballasts 6. Selon ce mode de réalisation, les deux ballasts 6 sont respectivement disposés dans une chenille 3 de déplacement.

Selon un deuxième mode de réalisation préférentiel, les moyens d’ajustement comportent quatre ballasts 6. Selon le deuxième mode de réalisation, les quatre ballasts 6 sont respectivement disposés par paire dans une chenille 3 de déplacement. De préférence, selon l’invention, chaque ballast 6 est disposé dans l’armature 300 de chaque chenille 3. Selon cette configuration, chaque chenille 3 de déplacement peut embarquer un compresseur 60 à air pour gérer le remplissage des ballasts 6.

Chaque ballast 6 possède une capacité de stockage d’air et/ou d’eau comprise entre 0,5 et 2 m³. De préférence, chaque ballast 6 possède la même capacité de stockage d’air et/ou d’eau. Ceci contribue à obtenir une répartition égale du poids en eau sur chaque chenille 3.

Cette caractéristique assure une prise d’appui constante pour chaque chenille 3 de déplacement en faisant varier le poids en eau de chaque chenille 3. Il est à noter qu’il est important de synchroniser les variations de poids en eau de chaque chenille 3 afin que le robot 1 puisse progresser de façon régulière sur les fonds aquatiques. A cet effet, le robot 1 comporte des moyens de commande électronique configurés pour gérer le poids en eau de chaque chenille 3. Les moyens de commande électroniques sont configurés pour assurer une gestion égale du remplissage et du vidage du ou des ballasts 6 de chaque chenille 3.

Il est à noter que les moyens de commande électronique comportent un processeur équipé d’une mémoire vive. Le processeur est également couplé à une mémoire de stockage Les moyens de commande électronique sont ainsi configurés pour stocker et exécuter des algorithmes. Les moyens de commande électronique comprennent également une interface homme-machine afin de piloter le robot 1.

Comme illustré aux figures 2, 6 et 7, le robot subaquatique 1 comprend des flotteurs 5 permanents solidaires du châssis 3. Ici, chaque flotteur 5 est solidaire d’une aile 202 du châssis 2. Chaque flotteur 5 est positionné supérieurement par rapport aux chenilles 3 de déplacement. En particulier, les flotteurs 5 sont solidarisés à la face inférieure de chaque aile 202 du châssis 2. Dans cet exemple, les flotteurs 5 sont disposés dans l’espace ménagé entre le châssis 2 et les chenilles 3. Les flotteurs 5 sont réalisés dans un matériau naturel ou synthétique qui possède de bonnes propriétés de flottabilité résistant à la pression. A titre indicatif, il est possible d’utiliser un matériau synthétique tel que du polyuréthane expansé.

Un nombre déterminé de flotteurs 5 est installé au niveau de chaque aile 202 du châssis 2. Ce nombre est déterminé par l’utilisateur en fonction de l’environnement aquatique dans lequel le robot 1 est amené à être utilisé. Cependant, le nombre de ces flotteurs 5 doit être identique sous chaque aile 202 du châssis 2. Comme pour la gestion des ballasts 6, il est important que chaque aile 202 dispose de propriété de flottabilité identique afin de permettre un déplacement régulier du robot 1 sur les fonds aquatiques.

Comme illustré aux figures 4 à 7, le robot subaquatique 1 comporte également une tête de dragage 4. Selon l’invention, la tête de dragage 4 est configurée pour excaver et aspirer des sédiments naturels. A cet effet, la tête de dragage 4 comporte des moyens d’excavation de sédiments. A titre indicatif, les moyens d’excavation peuvent comprendre une fraiseuse. En outre, la tête de dragage 4 est montée sur le châssis 2. Plus précisément, la tête de dragage 4 est montée sur le corps central 201 du châssis 2.

Avantageusement, la tête de dragage 4 est mobile au moins entre deux positions, une première position déployée et une deuxième position rétractée.

Dans l’exemple de la figure 4, la tête de dragage 4 est en position déployée. Dans cette position, la tête de dragage 4 est saillante des chenilles 3 de déplacement. Plus précisément, la tête de dragage 4 est saillante de la face inférieure 302 de chaque chenilles 3. Dans cette position, la tête de dragage 4 assure la réduction de l’embâcle situé sous les chenilles 3.

Dans l’exemple de la figure 5, la tête de dragage 4 est en position rétractée. Dans cette position, la tête de dragage 4 est rétractée à proximité du châssis 2. Avantageusement, la position rétractée de la tête de dragage 4 permet de la dégager d’embâcles qu’elle ne peut réduire tels que des troncs d’arbre, structure métallique etc. Il est ainsi possible de protéger la tête de dragage 4 au cours d’une opération lorsqu’un embâcle non réductible est identifié.

Comme illustrée aux figures 6 et 7, la tête de dragage 4 peut prendre au moins deux positions déployées supplémentaires décalées radialement par rapport à la première position déployée. Selon cette configuration, la tête de dragage 4 est articulée selon deux axes X, Y. Le premier axe X permet de passer de la position rétractée à la première position déployée. Alors que le second axe Y permet de passer de la première position déployée aux deux autres positions déployées. Avantageusement, les deux positions déployées supplémentaires permettent, en limitant les déplacements du robot 1, d’optimiser la surface de réduction de l’embâcle.

La tête de dragage 4 est articulée selon deux axes X, Y via un mécanisme hydraulique solidaire du châssis 2. Le mécanisme hydraulique et la fixation de la tête de dragage 4 sont protégées au travers d’une cage 400. La cage 400 de protection est montée solidaire de la partie central 201 du châssis 2. La cage 400 contribue notamment à préserver l’intégrité du robot 1 en cas de collision avec un embâcle non réductible.

Dans cet exemple, chaque position déployée supplémentaire est décalée selon un angle compris entre 10° et 50° par rapport à la première position déployée. Plus précisément, chaque position déployée supplémentaire est décalée selon un angle compris entre 20° et 40° par rapport à la première position déployée. De préférence, dans cet exemple, chaque position déployée supplémentaire est décalée selon un angle de 30° par rapport à la première position déployée Les deux positions déployées supplémentaires sont orientées selon un même axe mais dans deux directions opposées.

Selon une variante de l’invention, la tête de dragage 4 comprend une ouverture équipée d’une pompe aspirant les sédiments des fonds aquatiques. L’ouverture de la tête de dragage 4 peut également comprendre de moyens d’excavation de sédiments. Les moyens d’excavation peuvent comprendre une fraiseuse configurée pour excaver les sédiments des fonds aquatiques. De fait, la tête de dragage 4 est configurée, pour excaver les sédiments, les aspirer tout en les diluant avec l’eau de la retenue du barrage A.

En outre, le robot subaquatique 1 comporte des moyens de communication avec un poste de commande 11 distant. Le poste de commande 11 héberge les moyens de commande électronique du robot 1. Le poste de commande 11 peut être situé en surface comme illustré à la figure 1. Cependant, il est également possible de disposer un relai de communications en surface, et d’utiliser un poste de commande distant du site de traitement. Le pilotage du robot 1 s’effectue alors au travers d’un réseau de télécommunication tel qu’un réseau GSM, 2G, 3G, 4G, 5G etc. Bien entendu, il est préférable d’utiliser un réseau de télécommunication de type 4G ou de technologie supérieure pour optimiser le transfert de données. Le pilotage en temps réel du robot 1 nécessite une bande passante importante pour être optimisé. Avantageusement, cette caractéristique permet d’activer le robot 1 et d’effectuer le curage à distance sans qu’un opérateur se déplace sur site.

Les moyens de communication peuvent être de type filaire pour permettre une communication surface-subaquatique de qualité. A titre indicatif, il est possible d’utiliser des fibres optiques comme moyens de communication. Les moyens de communication s’étendent entre le robot 1 et le poste de commande 11 distant. Les moyens de communication s’étendent au travers d’un ombilical 100 (illustré à la figure 1). Les moyens de communication permettent à un opérateur de piloter le robot 1 via l’interface homme-machine des moyens de commande électroniques.

L’ombilical 100 comporte des moyens de flottaison tels que des bouées ou une gaine flottante. De plus, l’ombilical 100 permet également de véhiculer des câbles électriques moyenne tension afin d’alimenter le robot subaquatique 1 en énergie électrique.

Selon l’invention, lesdits câbles électriques peuvent véhiculer un courant moyenne tension compris entre 2000 et 6000 volts. Le poste de commande 11 peut comprendre un transformateur capable de transformer du courant électrique basse tension en courant électrique moyenne tension ou un transformateur capable de transformer du courant électrique haute tension en courant électrique moyenne tension.

Il convient de préciser que lorsque le compresseur 60 à air couplé aux ballasts 6 est disposé en surface, l’ombilical 100 comporte un conduit d’air flexible d’alimentant le ou les au ballast(s) 6.

Comme illustré aux figures 3, 6 et 7, le robot subaquatique 1 comporte au moins une centrale hydraulique 7. La centrale hydraulique 7 est connectée aux câbles électriques qui alimentent le robot 1 en énergie électrique. Dans cet exemple, chaque chenille 3 comporte une centrale hydraulique 7. La centrale hydraulique 7 comporte au moins une pompe qui permet de créer un flux hydraulique qui alimente en énergie hydraulique au moins les effecteurs de la chenille 3 : moyens moteurs, moyens de guidage et système de tension 312.

Cependant, il est tout à fait possible d’alimenter les effecteurs de la chenille 3 directement en énergie électrique.

Comme illustré aux figures 1, 2 et 4 à 7, le robot 1 comporte un conduit de dragage 8 évacuant des sédiments dilués avec de l’eau. Dans cet exemple, le conduit de dragage 8 est relié à la tête de dragage 4. En particulier, le conduit de dragage 8 comporte des moyens de mesure du débit des sédiments dilués à l’eau. A titre indicatif, les moyens de mesure de débit peuvent être formés par un débitmètre volumétrique magnétique inductif, un débitmètre massique, un débitmètre à ultrason, un débitmètre à différentiel de pression etc. Les moyens de mesure de débit permettent de faire varier le débit d’aspiration du conduit de dragage 8 en fonction de divers paramètres. Par exemple, il est possible de faire varier le débit d’aspiration en fonction du débit de turbinage d’un barrage A.

En sus, le conduit de dragage 8 comporte en outre des moyens de mesure. Les moyens de mesure densimétrique permettent de faire varier la densité de sédiments dans l’eau extraite du site de dragage. La densité sédimentaire peut varier en fonction de différents paramètres. Par exemple, il est possible de faire varier la densité sédimentaire aspirée en fonction de la densité sédimentaire en amont d’un barrage A. Il est également possible de faire varier la densité sédimentaire aspirée en fonction de la densité sédimentaire en aval d’un barrage A. De préférence, il est possible de faire varier la densité sédimentaire aspirée en fonction de la densité sédimentaire en amont et en aval d’un barrage A.

Les moyens de commande électronique assurent la gestion du débit d’eau et la concentration des sédiments dilués en fonction desdits paramètres. Avantageusement, il est possible de contrôler le débit et la concentration de sédiments dilués en fonction du turbinage du barrage. Ceci en faisant varier la vitesse de fonctionnement de la pompe de dragage. Il est également possible d’influer sur la concentration en sédiments dilués dans le flux de dragage en faisant varier position de la tête de dragage 4. De même, il est possible de faire varier la concentration en sédiments dilués en faisant varier la vitesse de déplacement du robot 1.

La possibilité d’ajuster la concentration en sédiments dilués dans le flux de dragage permet avantageusement d’opérer un curage en respectant la faune et la flore vivant dans le cours d’eau situé en aval du barrage A.

Un deuxième aspect de l’invention concerne un système de curage 10 des fonds aquatiques d’une retenue d’eau d’un barrage A.

Comme illustré à la figure 1, le système de curage 10 comprend un robot 1 subaquatique définit selon l’invention.

Le système de curage 10 comprend un poste de commande 11 à distance du robot 1 subaquatique. Le poste de commande 11 peut être disposé en surface du site de curage. A titre indicatif, le poste de commande 11 peut être installé sur une berge. Toutefois, il est également envisageable que le poste de commande 11 soit installé sur une barge flottante. Comme évoqué précédemment, le poste de commande 11 est relié au robot 1 par des moyens de communication filaire subaquatique. Les communications sans fils ne sont pas envisageables entre le poste de commande 11 situé en surface et le robot 1 progressant sur les fonds aquatiques. Ainsi, le robot 1 est relié au poste de commande 11 au travers d’un ombilical 100 comme décrit précédemment.

Par ailleurs, le système de curage 10 comporte des moyens d’alimentation en énergie du robot 1 subaquatique. Avantageusement, ces moyens d’alimentation passent par l’ombilical 100 et alimentent le robot 1 en énergie électrique. De préférence, les moyens d’alimentation alimentent le robot 1 en courant électrique moyenne tension. A cet effet, les moyens d’alimentation peuvent être reliés directement à un poste de transformation moyenne tension du réseau électrique

Dans l’exemple illustré à la figure 1, le système de curage 10 comprend un conduit de dragage 8. Comme cela est décrit précédemment, à une première extrémité, le conduit de dragage 8 est connecté à la tête de dragage 4 du robot 1 subaquatique. L’extrémité opposée du conduit de dragage 8 constitue un orifice d’échappement 12 de sédiments dilués. Dans cet exemple, l’échappement 12 est disposé à proximité de l’admission B d’une turbine du barrage A. Ceci constitue un rejet indirect des sédiments dilués en aval du barrage A. Cependant, il est également possible que l’échappement 12 soit situé en aval du barrage A. Dans ce cas de figure, le rejet des sédiments dilués est effectué directement en aval du barrage A.

Selon l’invention le conduit de dragage 8 permet de diffuser des sédiments dilués à l’eau en aval du barrage A. A cet effet, le conduit de dragage 8 comprend un échappement qui rejette directement ou indirectement les sédiments dilués en aval du barrage A.

Avantageusement, le conduit de dragage 8 contribue, d’une part, à évacuer les sédiments du bassin de rétention, et d’autre part, à resédimenter le lit du cours d’eau qui se situe en aval du barrage A.

En sus, le système de curage 10 comprend des moyens de mesure configurés pour mesurer la turbidité de l’eau en amont du barrage A. Les moyens de mesure de la turbidité de l’eau peuvent être constitués par une sonde densimétrique disposée dans la retenue d’eau en amont du barrage A. Les moyens de mesure sont connectés au poste de commande 11 afin de transmettre les données collectées.

Le système de curage 10 peut également posséder des moyens de mesure configurés pour mesurer le débit de turbinage du barrage A. Les moyens de mesure sont connectés au poste de commande afin de transmettre les données collectées. En pratique, les moyens de mesure du système de curage 10 sont connectés aux moyens de mesure de turbinage du barrage A.

Le système de curage 10 comprend des moyens de communication configurés pour connecter les moyens de mesure au poste de commande 11. Dans ce contexte, les moyens de mesure peuvent être indifféremment sans fil au travers d’un réseau de communication à moyenne portée tel que radio, ou filaire.

Comme illustré à la figure 1, le système de curage 10 des fonds aquatiques comporte en outre un système de triangulation acoustique.

Le système de triangulation acoustique 13 comprend un émetteur/récepteur à ultrasons qui permet d’obtenir des données permettant la modélisation du fond aquatique et la position du robot 1.

Il est à noter que le système de triangulation acoustique 13 est relié au poste de commande 11 afin de lui transmettre les données qu’il collecte.

Un troisième aspect de l’invention se rapporte à un procédé de curage des fonds aquatiques. De préférence, le procédé de curage des fonds aquatiques est mis en œuvre pour le curage d’une retenue d’eau d’un barrage A. Le procédé met en œuvre le système de curage 10 défini selon l’invention.

Le procédé de curage comporte une étape d’immersion d’un robot 1 subaquatique au niveau du site à traiter.

Le procédé de curage comporte une étape de curage des fonds aquatiques. Cette étape est effectuée par déplacement du robot 1 sur le fond aquatique. Le déplacement du robot 1 est effectué au travers de déplacements linéaires d’un côté à l’autre du site à traiter. En pratique, le robot 1 est piloté de manière à réaliser un premier aller linéaire d’un côté à l’autre du site à traiter. Lorsque le robot 1 achève son premier aller, il est décalé latéralement pour effectuer un retour selon une direction linéaire parallèle au premier aller. Les allers et retours du robot 1 sont répétés de façon à couvrir le site à traiter. De préférence, le robot 1 est piloté par un opérateur afin d’adapter ses déplacements au site à traiter.

Le procédé comprend également une étape de localisation en temps réel du robot 1. Cette étape est effectuée au travers du système de triangulation acoustique 13. Au travers des données que le système de triangulation acoustique 13 transmet au poste de commande 11, il est possible de modéliser la position et le déplacement du robot 1 sur les fonds aquatiques du site à traiter.

Il est à noter que le robot 1 comprend un sonar qui permet également d’identifier la position d’embâcles non réductibles tels que des troncs d’arbre, des déchets métalliques, ou des reliefs irréguliers tels que des rochers saillants. En pratique, ce type d’obstacle est contourné par le robot 1 afin de préserver son intégrité.

Le procédé peut également comprendre une étape d’ajustement du poids en eau du robot 1 afin d’optimiser sa progression sur les fonds aquatiques. Cette étape est effectuée comme décrit précédemment par gestion du remplissage/ vidage des ballasts 6.

Dans le cadre du curage de bassin de rétention d’un barrage A, le procédé comprend une étape de mesure la turbidité de l’eau en amont du barrage A. Cette étape est effectuée par les moyens de mesure décrits précédemment. Les données collectées sont transmises au poste de commande 11.

Toujours dans le cadre d’un curage de bassin de rétention d’un barrage A, le procédé peut comprendre une étape de mesure du débit de turbinage du barrage A. Cette étape est effectuée comme décrit précédemment, les données étant transmises au poste de commande 11.

Le procédé de curage d’un bassin de rétention d’un barrage A, comprend une étape d’ajustement du débit et/ou de la densimétrie des sédiments aspirés par le robot subaquatique 1. Cet ajustement est opéré en fonction du débit de turbinage du barrage A et/ou de la mesure de turbidité de l’eau en amont du barrage A. Ledit ajustement peut être opéré en faisant varier la profondeur de dragage. Comme décrit précédemment, l’ajustement de la position de la tête de dragage 4 contribue à faire varier la profondeur de dragage. En effet, lorsque la tête de dragage 4 est placée dans une position déployée, elle aspire plus de sédiments qu’en position rétractée.

De plus, la vitesse de déplacement du robot 1 peut être également ajustée afin d’ajuster la concentration en sédiments aspirés par la tête de dragage 4. Un déplacement plus rapide entrainera une plus grande concentration en sédiments aspirés et augmentera donc le taux de sédiments dilués.

Le procédé de curage comprend également une étape de rejet des sédiments dilués en aval du barrage A. Cette étape peut être effectuée indifféremment de deux possibilités différentes. Une première possibilité consiste à déployer un conduit de dragage 8 entre le robot 1 et l’admission d’une ou plusieurs turbine(s) du barrage A. Selon cette possibilité, les sédiments dilués sont transférés dans le cours d’eau en aval du barrage au travers des turbines. Et une seconde possibilité consiste à déployer un conduit de dragage 8 entre le robot 1 et le cours d’eau aval du barrage A. Selon cette possibilité, le conduit de dragage 8 est installé de manière à contourner le barrage A.

Le choix d’utiliser l’une des deux possibilités est à la discrétion de l’opérateur du procédé. La topologie du site du barrage guide en général le choix de la méthode de rejet des sédiments en aval du barrage A.

Avantageusement, tenir compte du débit de turbinage et/ou de la mesure de turbidité de l’eau en amont du barrage permet d’inscrire cette solution technique dans une démarche de développement durable. En effet, ceci permet de préserver la faune et la flore qui colonisent le court d’eau en aval du barrage en évitant des largages sédimentaires concentrés. Au travers de cette solution, l’on cherche à reproduire l’écoulement naturel des sédiments au sein d’un cours d’eau non entravé par un barrage.

Les différentes étapes du procédé selon l’invention sont contrôlées au niveau du poste de commande 11.

Claims

Robot subaquatique (1) de curage configuré pour se déplacer et curer des fonds aquatiques, le robot subaquatique (1) comportant :
- un châssis (2) de part et d’autre duquel sont montées deux chenilles (3) de déplacement, les chenilles (3) de déplacement étant configurées pour se déplacer sur un sol vaseux, et
- une tête de dragage (4) montée sur le châssis (2), la tête de dragage (4) étant configurée pour excaver et aspirer des sédiments naturels,
caractérisé en ce qu’il comprend des moyens d’ajustement de la flottabilité du robot subaquatique (1), les moyens d’ajustement permettent d’ajuster la poussée d’Archimède qui s’applique sur le robot (1) de sorte que les chenilles (3) de déplacement parviennent à prendre appui sur un milieu hétérogène dont la densité fluctue tel qu’un sol vaseux.
Robot subaquatique (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque chenille (3) comporte un bâtit et au moins une bande souple (308) montée rotative autour d’un bâtit, la bande souple (308) étant équipée de lames (309) qui s’étendent longitudinalement entre deux bords latéraux de la bande souple (308).
Robot subaquatique (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce qu’il comporte, d’une part, des moyens d’entrainement en rotation de chaque chenille (3), et d’autre part, des moyens de guidage en rotation de chaque chenille (3) par glissement, le glissement étant guidé selon un axe longitudinal médian du bâtit de chaque chenille (3).
Robot subaquatique (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens d’entrainement comportent des patins (310) solidaires d’une bande souple (308) montée en rotation autour du bâtit d’une chenille (3), les moyens de guidage comprenant un rail disposé selon l’axe longitudinal médian du bâtit d’une chenille (3), les patins (310) étant engagés en glissement dans le rail.
Robot subaquatique (1) selon l’une des revendications 1 et 4, caractérisé en ce qu’il comprend des flotteurs (5) permanant solidaires du châssis (2).
Robot subaquatique (1) selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la tête de dragage (4) est mobile au moins entre deux positions, une première position déployée dans laquelle tête de dragage (4) est saillante des chenilles (3) de déplacement, et une deuxième position dans laquelle la tête de dragage (4) est rétractée à proximité du châssis (2).
Robot subaquatique (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que la tête de dragage (4) est mobile au moins deux positions déployées supplémentaires décalées radialement par rapport à la première position déployée, de préférence, chaque position déployée supplémentaire est décalée selon un angle compris entre 10° et 50° par rapport à la première position déployée.
Robot subaquatique (1) selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les moyens d’ajustement comportent au moins un ballast (6) solidaire du châssis (2), le ballast (6) étant couplé avec au moins un compresseur (60) qui assure le remplissage ou la vidange du ballast (6) en fonction de la densité du fond aquatique sur lequel le robot (1) se déplace.
Robot subaquatique (1) selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la tête de dragage (4) comprend une ouverture équipée de moyens d’excavation de sédiment et d’une pompe aspirant et diluant les sédiments d’un fond aquatique.
Robot subaquatique (1) selon l’une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu’il comporte un conduit de dragage (8) évacuant des sédiments dilués avec de l’eau, le conduit de dragage (8) étant relié à la tête de dragage (4).
Robot subaquatique (1) selon la revendication 10, caractérisé en ce que le conduit de dragage (8) comporte, d’une part, des moyens de mesure du débit des sédiments dilués à l’eau, et d’autre part, des moyens de mesure densimétrique afin de contrôler la concentration en sédiments dilués.
Robot subaquatique (1) selon l’une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu’il comporte des moyens de communication avec un poste de commande (11) distant, le robot (1) comportant également des moyens d’alimentation en énergie qui sont reliés au poste commande (11).
Système de curage (10) des fonds aquatiques d’une retenue d’eau d’un barrage (A), caractérisé en ce qu’il comporte :
un robot subaquatique (1) défini selon l’une des revendications 1 à 12,

des moyens d’alimentation en énergie du robot subaquatique (1),

un poste de commande (11) à distance du robot subaquatique (1),

un conduit de dragage (8) dont l’échappement de sédiments dilués est relié à un cours d’eau en aval du barrage (A),

des moyens de mesure du débit de turbinage du barrage (A), et

des moyens de communication configurés pour relier les moyens de mesure et le robot (1) au poste de commande (11).
Système de curage (10) des fonds aquatiques selon la revendication 13, caractérisé en ce qu’il comporte au moins un système de triangulation acoustique (13) qui permet de contrôler le déplacement du robot (1) sur des fonds aquatiques.
Procédé de curage des fonds aquatiques d’une retenue d’eau d’un barrage (A), caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes :
Immerger un robot subaquatique (1) selon l’une des revendications 1 à 12,

Curer les fonds aquatiques à l’aide du robot (1),

Mesurer le débit de turbinage dudit barrage (A),

Ajuster le débit et/ou la concentration des sédiments dans le flux de dragage aspiré par le robot subaquatique (1), au cours de ses opérations de curage, en fonction du débit de turbinage dudit barrage (A), et

Rejeter les sédiments dilués à une concentration déterminée en aval dudit barrage (A).