Titre : DISPOSITIF DE FILTRAGE POUR COLLECTER DES DEBRIS A LA

SURFACE DE PLANS D’EAU

La présente invention concerne la collecte de déchets solides flottants à la surface ou au voisinage de la surface de plans d’eau tels que les océans, les mers, les rivières et les lacs. De nombreuses solutions ont été proposées. Généralement, ces solutions consistent en un dispositif autonome dédié à la collecte de déchets flottants. Un tel dispositif comporte son propre moyen de propulsion, ce qui le rend coûteux à la fabrication, à l’exploitation et à la maintenance.

On a également proposé des dispositifs aptes à être trainés par des navires. Un tel dispositif est par exemple décrit dans le brevet EP 2812498. Ce dispositif comprend un canal disposé à la surface du plan d’eau dans la direction de déplacement du navire. Le canal présente une largeur augmentant depuis l’entrée du canal jusqu’à l’entrée d’un filtre, afin de tenter de réduire la trainée du filtre et donc limiter l’excédent de consommation d’énergie du navire dû à la présence du dispositif traîné à la surface du plan d’eau. Ce dispositif présente l’inconvénient de n’être utilisable qu’à basse vitesse, inférieure à 2 m/s, notamment pour conserver sa capacité de guidage du fluide entrant vers le filtre. Il s’avère inadapté pour équiper des navires se déplaçant généralement à plus de 2 m/s. En outre, à de telles vitesses, le canal disposé autour du filtre introduit une trainée qui peut être supérieure à celle du filtre.

En effet, il s’avère que plus on réduit la vitesse de l’eau au voisinage du filtre pour faire baisser la traînée de ce dernier, plus on augmente la traînée des éléments de guidage autour du filtre. II est donc souhaitable de proposer un dispositif de filtrage qui soit efficace pour collecter des déchets à la surface d’un plan d’eau, sans nécessiter de moyens de propulsion. Il est également souhaitable d’augmenter autant que possible le rapport entre le débit d’eau filtrée et la force de trainée engendrée par le dispositif de filtrage lorsqu’il est tracté en étant immergé. Il est également souhaitable que ce dispositif de filtrage puisse équiper n’importe quel navire, et donc puisse être entraîné à des vitesses supérieures à 2 m/s. Dans cette optique, ce dispositif doit pouvoir supporter des chocs de vagues se déplaçant à grande vitesse, et être protégé contre de gros déchets pouvant obstruer l’entrée du filtre.

Des modes de réalisation concernent un dispositif de filtrage comprenant : un conduit prévu pour être immergé dans un flux de fluide, et un filtre disposé dans le conduit pour filtrer le fluide pénétrant dans le conduit, le conduit comportant : une ouverture d’entrée recevant le flux de fluide, un tronçon amont s’étendant depuis l’ouverture d’entrée et logeant le filtre, une ouverture de sortie, et un tronçon aval s’étendant depuis le filtre jusqu’à l’ouverture de sortie, pour canaliser le flux de fluide en sortie du filtre vers l’ouverture de sortie, le tronçon aval présentant une longueur supérieure ou égale à la longueur du tronçon amont, l'ouverture de sortie présentant une surface inférieure à une surface de l’ouverture d’entrée, les surfaces étant considérées dans un plan perpendiculaire à un axe longitudinal du conduit.

Selon un mode de réalisation, le tronçon amont présente dans un plan passant par l’axe longitudinal du conduit un profil interne formant avec la direction du flux un angle nul ou compris entre 0 et 16° vers l’axe longitudinal du conduit.

Selon un mode de réalisation, le conduit présente un bombement sur sa face extérieure autour de l’ouverture d’entrée, le bombement présentant à l’ouverture d’entrée une tangente formant un angle supérieur à 45° par rapport à l’axe longitudinal du conduit.

Selon un mode de réalisation, le tronçon aval présente dans un plan passant par l’axe longitudinal du conduit un profil interne rectiligne ou courbe et formant avec la direction du flux un angle compris entre 0 et 20, et de préférence compris entre 4 et 9°.

Selon un mode de réalisation, la surface de l’ouverture de sortie est ajustée de manière à ce que la vitesse du flux de fluide en sortie du conduit soit comprise entre 80 et 110% de la vitesse du fluide autour de l’ouverture de sortie.

Selon un mode de réalisation, la surface de l’ouverture de sortie est comprise entre 0,1 et 5 fois la surface totale de passage du fluide au travers du filtre. Selon un mode de réalisation, le conduit présente une section de forme circulaire, elliptique, trapézoïdale, triangulaire, polygonale, carrée ou rectangulaire, ou une forme composée de ces formes.

Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend une grille disposée devant le filtre et présentant une surface de passage du flux de fluide supérieure à la surface de passage du filtre , la grille étant disposée dans le conduit, ou bien devant l’ouverture du conduit pour assurer une fonction de filtre et/ou de brise-lame, la grille étant associée ou non à un dispositif de nettoyage ou d’aspiration pour évacuer les débris retenus par la grille.

Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend au moins un filtre présentant l’une des caractéristiques suivantes : le filtre présente une forme conique ou pyramidale, le filtre présente une forme conique ou pyramidale et une ouverture d’évacuation de débris au sommet de la forme conique ou pyramidale, le filtre est plan et disposé perpendiculairement à l’axe longitudinal du conduit, le filtre est plan et disposé incliné par rapport à l’axe longitudinal du conduit, le filtre présente une pluralité de rainures juxtaposées à section droite en forme de V, chaque face du filtre présente une partie convexe et une partie concave, le filtre est formé de tiges parallèles, et le filtre comporte des tiges ou des mailles profilées afin de réduire la traînée du filtre.

Selon un mode de réalisation, le filtre est associé à un dispositif de nettoyage ou un dispositif d’aspiration, pour évacuer des débris retenus par le filtre.

Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend un organe configuré pour pousser le dispositif vers le haut lorsque le dispositif est complètement immergé dans le plan d’eau, et un organe configuré pour pousser le dispositif vers le bas lorsque le dispositif n’est pas complètement immergé dans le plan d’eau.

Des modes de réalisation peuvent également concerner un procédé pour collecter des débris solides au voisinage de la surface d’un plan d’eau, le procédé comprenant des étapes consistant à : fournir un dispositif de filtrage tel que précédemment défini, et associer le dispositif de filtrage à une structure maintenant le conduit du dispositif de filtrage immergé à la surface du plan d’eau dans un flux d’eau, ou bien associer le dispositif de filtrage à un navire de manière à maintenir le conduit du dispositif de filtrage immergé à la surface du plan d’eau, et mettre le navire en mouvement à une vitesse de croisière afin de générer un flux d’eau dans et autour du conduit du dispositif de filtrage.

Selon un mode de réalisation, le procédé comprend une étape de recueil des débris dans un réservoir. Selon un mode de réalisation, le flux d’eau présente une vitesse comprise entre 1 et 15 m/s.

Des exemples de réalisation de l’invention seront décrits dans ce qui suit, à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : [Fig. 1] la figure 1 représente en coupe longitudinale suivant un plan vertical, un dispositif de filtrage selon un mode de réalisation,

[Fig. 2] la figure 2 est une vue en perspective d’un dispositif de filtrage, selon un autre mode de réalisation,

[Fig. 3] la figure 3 est une vue en coupe longitudinale suivant un plan vertical du dispositif de filtrage de la figure 2, selon un mode de réalisation,

[Fig. 4] la figure 4 est une vue en coupe longitudinale d’un filtre du dispositif de filtrage, selon un mode de réalisation, et la figure 4A est une vue en coupe détaillée d’une partie du filtre montrée sur la figure 4,

[Fig. 5] la figure 5 est une vue en perspective du dispositif de filtrage, selon un autre mode de réalisation,

[Fig. 6] la figure 6 est une vue en coupe longitudinale suivant un plan vertical du dispositif de filtrage de la figure 5, selon un mode de réalisation,

[Fig. 7] la figure 7 est une vue en coupe longitudinale suivant un plan vertical du dispositif de filtrage, selon un autre mode de réalisation, [Fig. 8] la figure 8 est une vue en perspective du dispositif de filtrage, selon un autre mode de réalisation,

[Fig. 9] les figures 9A, 9B sont des vues en coupe longitudinale suivant un plan vertical et suivant un plan horizontal du dispositif de filtrage de la figure 8, selon un mode de réalisation, [Fig. 10] la figure 10 est une vue en perspective d’un filtre du dispositif de filtrage, selon un autre mode de réalisation,

[Fig. 11] les figures 11 A et 11 B sont des vues de dessus et en coupe longitudinale, respectivement dans un plan horizontal et dans un plan vertical, d’un dispositif de filtrage, selon un autre mode de réalisation, [Fig. 12] [Fig. 13] [Fig. 14] les figures 12 à 14 sont des vues en coupe longitudinale suivant un plan vertical de dispositifs de filtrage, selon divers autres modes de réalisation,

[Fig. 15] [Fig. 16] les figures 15 et 16 sont des vues en coupe longitudinale suivant un plan vertical de dispositifs de filtrage, selon l’art antérieur.

La figure 1 représente un dispositif de filtrage 10 selon un mode de réalisation. Le dispositif 10 comprend un filtre 14 disposé dans un conduit tubulaire 11 comportant un tronçon amont 11a canalisant un flux de fluide à filtrer ayant pénétré par une ouverture d’entrée 12 du conduit, et un tronçon aval 11b canalisant un flux de fluide filtré vers une ouverture de sortie 13 du conduit. Le filtre 14 est disposé dans le conduit entre les tronçons amont et aval, de manière à recevoir le flux de fluide à filtrer.

Le dispositif de filtrage 10 peut être utilisé en étant immergé dans un flux de fluide, par exemple tracté ou poussé sous la surface 1 d’un plan d’eau, ou maintenu fixe sous la surface d’un cours d’eau. Il peut être observé que seule l’ouverture d’entrée 12 du dispositif peut être immergée, l’axe longitudinal X du dispositif 10 étant maintenu suivant un angle inférieur à 25° par rapport à la surface 1 de l’eau.

Selon un mode de réalisation illustré par la figure 1 , le tronçon amont 11a délimite un volume interne de forme cylindrique présentant une section de surface constante entre l’ouverture d’entrée 12 et l’entrée du filtre 14. Ainsi la surface totale du filtre peut être identique à la surface de l’ouverture d’entrée 12. Le tronçon aval 11 b délimite un volume interne de forme tronconique avec une section interne se rétrécissant de la sortie du filtre 14 à l’ouverture de sortie 13. Le volume interne du tronçon aval peut présenter d’autres formes comme celle d’un hyperboloïde de révolution.

La surface extérieure du conduit 11 peut présenter, autour de l’ouverture d’entrée 12, un profil bombé s’élargissant depuis l’ouverture d’entrée 12. Le profil bombé présente une tangente T1 au bord de l’ouverture 12 se rapprochant du plan de l’ouverture, c’est-à-dire formant un angle Q avec l’axe longitudinal X, supérieur à 45°, et de préférence supérieur à 65°. A la jonction des tronçons amont 11a et aval 11b, les profils de ces derniers présentent une même tangente. Il peut être observé qu’un tel profil engendre une traînée opposée au sens du flux 2, c’est-à-dire favorisant le déplacement du dispositif dans le flux. Dans l’exemple de la figure 1 , ce profil bombé s’élargissant jusqu’à environ la moitié de la longueur du tronçon amont 11a, puis se rétrécissant jusqu’à l’ouverture de sortie 13. Selon un mode de réalisation, le rapport entre la longueur du profil intérieur et la longueur du profil extérieur du tronçon amont 11 a est compris entre 0,7 et 1 ,0. Le bombement ainsi réalisé augmente la longueur du chemin parcouru par le fluide et donc augmente la vitesse de ce dernier autour du tronçon amont 11 a. Il en résulte une diminution de la pression autour du tronçon amont 11 a, ce qui crée une traînée positive. On obtient ainsi une meilleure performance hydrodynamique du conduit tubulaire 11 , et ce quelle que soit la vitesse du fluide dans et autour du conduit.

Selon un mode de réalisation, le tronçon amont 11 a présente dans un plan passant par l’axe longitudinal X du conduit un profil interne courbe ou rectiligne, et formant avec la direction du flux un angle compris entre 0 ° et 16 °, et de préférence entre 4 et 9°. Ces caractéristiques contribuent à réduire la traînée agissant dans le sens du flux 2.

Selon un mode de réalisation, le tronçon aval 11 b présente dans un plan passant par l’axe longitudinal X du conduit 11 un profil interne rectiligne ou courbe et formant avec la direction du flux un angle a compris entre 0 et 20°.

Selon un mode de réalisation, le tronçon aval 11 b comprend un tronçon 11c ayant une section interne circulaire dont l’extrémité aval délimite l’ouverture 13. La taille de la section interne du tronçon 11 c est telle que le bord de l’ouverture 13 est effilé. La zone de transition entre la partie interne tronconique et la partie interne cylindrique 11 c du tronçon aval 11 b peut présenter un profil externe arrondi, afin de retarder le décollement éventuel du fluide de la paroi externe du conduit 11 dans cette zone.

Selon un mode de réalisation, la surface de l’ouverture de sortie 13 est définie de manière à ce que la vitesse du fluide en sortie du conduit 11 soit comprise entre 80 et 110%, et de préférence égale à 100% de la vitesse du fluide autour de l’ouverture de sortie 13. De cette manière, le cisaillement apparaissant à l’interface entre le fluide sortant par l’ouverture de sortie 13 et le fluide extérieur au conduit se trouve diminué, ce qui permet de réduire la traînée s’exerçant sur le conduit 11 . La surface de l’ouverture de sortie 13 peut être ajustée en jouant sur la longueur du tronçon aval 11 b et sur l’angle a. Par ailleurs, la vitesse du flux dans le conduit dépend des caractéristiques du filtre et en particulier son coefficient de traînée. Plus ce coefficient est faible, plus la longueur du conduit aval 11 b peut être réduite, ce qui diminue également la traînée du conduit aval. Par ailleurs, plus le coefficient de traînée du filtre est faible, plus la vitesse du fluide au travers du filtre peut être élevée. Ainsi, l’ouverture de sortie 13 peut être plus grande.

Le filtre 14 comprend des pores ou des mailles par où peut s’écouler le fluide. Dans ce qui suit, la "surface de passage" du filtre désigne la somme des surfaces des pores ou mailles du filtre. Selon un mode de réalisation, l’ouverture de sortie 13 présente une surface inférieure à la surface de passage du filtre 14, afin de réduire la différence entre la vitesse du fluide à la sortie 13 du conduit 11 et la vitesse du fluide autour de la sortie du conduit.

L’ouverture de sortie 13 peut présenter une surface comprise entre 0,1 fois et cinq fois la surface de passage du fluide au travers du filtre 14, en fonction des caractéristiques du filtre.

Les mailles du filtre peuvent être délimitées par un fil de section circulaire. Selon un mode de réalisation, le fil délimitant les mailles du filtre présente un profil hydrodynamique (coefficient de traînée plus faible) orienté dans le sens du flux de fluide 2, comme illustré par la figure 4A.

Selon un mode de réalisation illustré par les figures 2 et 3, le dispositif de filtrage 10 comprend une grille 17 (ou plusieurs) disposée devant le filtre 14 pour empêcher des débris trop volumineux de pénétrer dans le conduit 11 jusqu’au filtre, et pour les canaliser vers un réservoir 22 de stockage de ces débris qui peut être fixé au-dessus du conduit 11. La grille 17 comprend des tiges parallèles inclinées en haut vers l’arrière du conduit 11 jusqu’à une entrée du réservoir 22 afin que les débris puissent être entraînés vers le réservoir 22 sous l’effet du flux de fluide 2. A cet effet, le conduit 11 présente une ouverture supérieure 26 traversée par les tiges de la grille 17. La grille 17 peut présenter une surface de passage du flux de fluide supérieure à la surface de passage du filtre 14. Selon un mode de réalisation, les tiges formant la grille 17 présentent un profil hydrodynamique afin de minimiser leur traînée sous l’effet du flux de fluide 2.

Selon un mode de réalisation, un élément profilé 27 prévu pour assurer la fonction de brise-lame et de déflecteur pour repousser les très gros débris, est maintenu devant l’ouverture d’entrée 12 par des tiges 23. L’élément profilé 27 peut présenter un profil hydrodynamique afin de limiter sa traînée Selon un mode de réalisation illustré par les figures 3 et 4, le filtre 14 présente une forme conique dont l’axe coïncide sensiblement avec l’axe X du conduit 11. Le filtre 14 présente une ouverture au sommet de sa forme conique, disposée en aval dans le conduit 11 et débouchant dans un conduit 24. La forme du filtre 14 permet de canaliser les débris recueillis vers le conduit 24 sous l’effet du flux de fluide traversant le filtre. Selon un mode de réalisation, le conduit d’évacuation 24 débouche dans un réservoir 21 de recueil des débris, qui peut être fixé au-dessus du conduit 11 . Le conduit 24 peut être agencé de manière à ce que le flux de fluide pénétrant dans le conduit 11 , puis dans le conduit 24, entraîne les débris dans le réservoir 21 ou dans le réservoir 22 formant un unique réservoir disposé ou fixé au-dessus du conduit 11 .

Selon un mode de réalisation illustré par les figures 1 à 3, l’ouverture d’entrée 12 est centrée sur l’axe longitudinal du conduit 11. Selon l’exemple de la figure 1 , le conduit 11 présente une symétrie de révolution autour de son axe longitudinal X (en faisant abstraction de l’ouverture 26).

Par ailleurs, si l’on considère la forme bombée du profil du tronçon amont 11 a et la forme tronconique du tronçon aval 11 b, chaque secteur angulaire (autour de l’axe longitudinal X du conduit) du conduit 11 a tendance à exercer une poussée vers l’extérieur du conduit dans une direction perpendiculaire à la surface interne du conduit. Lorsque le conduit 11 est totalement immergé dans le fluide, les poussées exercées par les différents secteurs du conduit s’équilibrent. En revanche, lorsque par exemple la partie supérieure du conduit 11 sort du fluide, cet équilibre disparaît du fait que le secteur supérieur du conduit n’exerce plus de poussée vers le haut. Il en résulte que le secteur inférieur du conduit a tendance à entraîner le conduit 11 vers le bas, en position d’immersion complète.

Selon un mode de réalisation, la partie supérieure du conduit 11 est plus longue que la partie inférieure de ce dernier. De cette manière, le conduit a tendance à remonter au-dessus de la surface de l’eau, du fait que la poussée exercée par la partie supérieure du conduit est plus grande que la poussée exercée par la partie inférieure du conduit. Lorsque le conduit est en partie émergé, il a tendance à redescendre sous la surface de l’eau du fait que la poussée exercée par la partie inférieure du conduit est plus grande que la poussée exercée par la partie supérieure émergée du conduit. Ainsi, le conduit est maintenu automatiquement au voisinage de la surface de l’eau. Cet effet peut également être obtenu en ajustant le bombement de la partie supérieure du tronçon amont 11 a. Cet effet peut également être obtenu à l’aide d’ailerons fixés sur la face externe du conduit, sur le dessus, à l’avant ou à l’arrière du conduit, ou de chaque côté du conduit 11 (ailerons 19 sur la figure 2), de manière à rester immergés, et orientés afin d’exercer une poussée vers le haut inférieure ou égale à la poussée exercée vers le bas par le conduit lorsqu’il n’est que partiellement immergé.

La figure 4 représente le filtre 14 selon un mode de réalisation. Le filtre 14, de forme conique, est associé à un dispositif de nettoyage 15 comportant une brosse configurée brosser les mailles du filtre 14, et pour tourner sur elle- même et autour de l’axe longitudinal du filtre 14, les débris étant entraînés vers le sommet de la forme conique pour être évacués par le conduit 24, sous l’effet du flux de fluide. L’entrainement en rotation de la brosse peut exploiter la force de poussée du flux de fluide traversant le filtre.

Selon un autre mode de réalisation, le dispositif de nettoyage est fixe et le filtre 14 tourne autour de son axe longitudinal. L’évacuation des débris vers le conduit 24 peut être effectuée ou facilitée par l’application de vibrations au filtre.

Selon un autre mode réalisation, le filtre présente, d’un côté opposé à la direction du flux, une partie convexe formée dans une partie concave. Ainsi, le filtre peut présenter une partie tronconique avec une grande base et une petite base couplée à une partie de fond de forme conique, le sommet de la forme conique s’étendant en direction de la grande base de la forme tronconique. Ainsi, le filtre présente une section en forme de W dans un plan perpendiculaire au plan contenant la grande base de la partie tronconique et passant par le sommet de la forme conique.

Les figures 5, 6 représentent un dispositif de filtrage 30 selon un autre mode de réalisation. Le dispositif de filtrage 30 diffère de celui de la figure 2 en ce qu’il comprend un conduit 31 de section rectangulaire avec des ouvertures d’entrée 32 et de sortie 33 de forme rectangulaire. Le filtre 14 est remplacé par un filtre 34. Le filtre 34 peut être associé à un dispositif de nettoyage 35 se présentant sous la forme d’une brosse en rouleau se déplaçant entre les parties inférieure et supérieure du filtre 34 pour entraîner les débris sur le filtre vers un réservoir 21 ’. Le dispositif de filtrage 30 peut également comprendre un ensemble de tiges 37 parallèles, fixé dans le conduit 31 entre l’ouverture d’entrée 32 et le filtre 34. Les tiges 37 permettent d’évacuer les gros débris vers un réservoir 22’ disposé au-dessus du conduit 31 . A cet effet, chacune des tiges 37 présente une partie inclinée devant l’ouverture 32 du conduit 31 , de sorte que la partie supérieure de la tige soit plus en aval par rapport au conduit 31 qu’une partie inférieure de la partie inclinée de la tige. Ainsi, les débris retenus par les tiges 37 peuvent être repoussés vers le haut dans le réservoir 22’ sous l’effet du flux de fluide. A cet effet, le conduit 31 présente une ouverture supérieure 26’ traversée par les tiges 37. Les tiges 37 peuvent présenter une surface de passage du flux de fluide supérieure à la surface de passage du filtre. Les tiges 37 peuvent par exemple présenter une surface de passage du flux de fluide supérieure à 70% de la surface de la section droite du conduit. Selon un mode de réalisation, les tiges 37 sont profilées afin de minimiser leur trainée sous l’effet du flux de fluide 2.

Selon un mode de réalisation, un élément profilé 27’ prévu pour repousser les très gros débris, est maintenu devant l’ouverture d’entrée 32 par des tiges 23’.

Selon un mode de réalisation, les tiges 37 sont également associées à un dispositif de nettoyage 36 se déplaçant le long des tiges pour entraîner les débris vers le réservoir 22’.

Selon un mode de réalisation, les tiges présentent un profil hydrodynamique orienté dans le sens du flux 2 de fluide.

Selon un mode de réalisation, le conduit 31 est associé à des ailerons latéraux 39 agencés pour maintenir le conduit 31 immergé juste en dessous de la surface 1 du fluide, comme illustré sur la figure 5. Des ailerons peuvent également être placés sur le dessus, devant, derrière ou en dessous du conduit 31.

Selon divers modes de réalisation, le filtre 44 est plan et agencé dans le conduit 41 comme le filtre 34 dans le conduit 31 , dans une position inclinée vers une ouverture prévue dans une partie supérieure du conduit 41 , ou dans un espace ménagé entre les faces externe et interne du conduit 31. Le filtre 44 peut également avoir la forme du filtre 14 couplé à un conduit d’évacuation des débris vers un réservoir. Selon un autre mode de réalisation illustré par la figure 7, le conduit 31 ’ et en particulier la face externe supérieure du conduit est conformée de manière à loger l’ensemble des tiges 37 et des réservoirs 21", 22". Ainsi, la face externe supérieure du conduit peut présenter par exemple un bombement étendu à cet effet. Dans ce cas, l’ouverture 26 n’est pas nécessaire et peut être omise.

Les figures 8, 9A et 9B représentent un dispositif de filtrage 40 selon un autre mode de réalisation. Le dispositif de filtrage 40 diffère de celui de la figure 2 en ce qu’il comprend un conduit 41 de section rectangulaire avec des ouvertures d’entrée 42 et de sortie 43 de forme rectangulaire. Le filtre 14 est remplacé par un filtre 44. Le filtre 44 peut être associé à un dispositif de nettoyage 45 se présentant sous la forme d’une brosse en rouleau se déplaçant entre les parties inférieures et supérieures du filtre 44.

Le dispositif de filtrage 40 peut également comprendre un ensemble de tiges 47 parallèles, fixé à l’extérieur du conduit 41 en regard de l’ouverture d’entrée 42. Les tiges 47 agissent comme un brise lame et permettent d’évacuer les gros débris vers un réservoir 48 disposé au-dessus du conduit 41. A cet effet, chacune des tiges 47 présente une partie inclinée devant l’ouverture 42 du conduit 41 , de sorte que la partie supérieure de la tige soit plus en aval par rapport au conduit 41 qu’une partie inférieure de la partie inclinée de la tige. Ainsi, les débris retenus par les tiges 47 peuvent être repoussés vers le haut dans le réservoir 48 sous l’effet du flux de fluide. La partie inférieure de la partie inclinée des tiges est reliée à une partie inférieure du bord de l’ouverture 42 par une partie orientée vers l’aval, légèrement inclinée par rapport à l’horizontale.

Selon un mode de réalisation, les grilles 47 sont également associées à un dispositif de nettoyage 46 se déplaçant le long des tiges pour entraîner les débris retenus par les grilles vers le réservoir 48.

Selon un mode de réalisation, les tiges 47 présentent un profil hydrodynamique orienté dans le sens du flux 2 de fluide.

Selon un mode de réalisation, le conduit 41 est associé à des ailerons latéraux 49 agencés comme illustré sur les figures 8, 9B, pour maintenir le conduit 41 immergé juste en dessous de la surface 1 du fluide.

Selon divers modes de réalisation, le filtre 44 est plan et agencé dans le conduit 41 comme la grille 17 dans le conduit 11 , dans une position inclinée vers une ouverture prévue dans une partie supérieure du conduit 41 . Le filtre 44 peut également avoir la forme du filtre 14 couplé à un conduit d’évacuation des débris vers un réservoir.

Selon un mode de réalisation, le filtre 44 et les tiges sont sensiblement parallèles et inclinés par rapport à la direction longitudinale X du conduit, et le conduit est conformé de sorte que le plan de l’ouverture d’entrée 42 soit parallèle au filtre. Ainsi, si le filtre et les tiges sont inclinés vers le haut, la partie inférieure du conduit s’étend vers l’amont davantage que la partie supérieure du conduit.

La figure 10 représente un filtre 44’ selon un autre mode de réalisation. Le filtre 44’ présente une pluralité de rainures juxtaposées à section droite en forme de V. Le filtre 44’ peut être disposé dans le conduit 41 de manière à ce que ses rainures soient orientées dans un plan longitudinal vertical du conduit et inclinées en haut vers l’arrière du conduit 44. Le filtre 44’ peut être associé à une brosse de nettoyage disposée horizontalement et ayant une forme épousant la forme de la section du filtre dans un plan horizontal. Le nettoyage du filtre 44’ peut être effectué en déplaçant la brosse entre les parties inférieures et supérieures du filtre 44’.

Selon d’autres modes de réalisation, le filtre présente une forme pyramidale à section carrée ou rectangulaire, à sommet en pointe ou rectiligne. Ainsi, pour pouvoir être adapté au dispositif de filtrage 40, le filtre peut être de forme pyramidale à section rectangulaire et sommet en forme de segment de droite.

Selon un mode de réalisation, le nettoyage du filtre est réalisé par un système d’aspiration couplé à un réservoir (par exemple 21 , 21 ’ ou 48), et comportant une pompe reliée à un tuyau dont l’extrémité est déplacée le long de la surface du filtre. Le réservoir recevant les débris peut également être relié par une canalisation à un réservoir plus volumineux.

Selon un mode de réalisation, le filtre ne comporte pas de mailles, mais est constitué de tiges parallèles, par exemple disposées verticalement. Il s’avère qu’un tel filtre est plus facile à nettoyer et génère moins de trainée. Les tiges ou les mailles formant le filtre peuvent être profilées afin de réduire la trainée de ce dernier.

Les figures 11 A, 11 B représentent un dispositif de filtrage selon un autre mode de réalisation. Le dispositif de filtrage comprend le conduit 41 décrit en référence aux figures 8, 9A et 9B, et un ensemble de tiges parallèles 47’ maintenues devant l’ouverture amont du conduit 41 par deux flotteurs 9, le conduit 41 étant arrimé aux flotteurs 9, par exemple par des câbles 8. Les tiges 47’ permettent d’évacuer les gros débris vers un réservoir 48’ fixé au-dessus des flotteurs 9. A cet effet, les tiges 47’ sont inclinées devant l’ouverture 42 du conduit 41 , de sorte que la partie supérieure des tiges soit plus en aval par rapport au conduit 41 qu’une partie inférieure des tiges. Ainsi, les débris retenus par les tiges 47’ peuvent être repoussés vers le haut dans le réservoir 48’ sous l’effet du flux 2 de fluide.

Selon un mode de réalisation, les tiges 47’ sont associées à un dispositif de nettoyage se déplaçant le long des tiges pour entraîner les débris vers le réservoir 48’.

Les tiges 47’ peuvent présenter un profil hydrodynamique afin de minimiser leur traînée. En outre, les tiges 47’ peuvent être creuses afin de pouvoir flotter et donc de minimiser le volume des flotteurs 9 et donc la traînée de ces derniers.

Selon un mode de réalisation, le filtre présent dans les modes de réalisation précédemment décrits peut être souple et enroulé autour de rouleaux en positions haute et basse dans le conduit 11 , 31 , 41 . Une brosse rotative fixe permet de nettoyer le filtre lorsqu’il est déplacé vers le haut ou vers le base et enroulé sur l’un des rouleaux.

Le filtre peut également être nettoyé à l’aide d’une pompe refoulante émettant un jet d’eau opposé au sens d’écoulement 2 du fluide.

Selon un mode de réalisation, les flotteurs 9 sont remplacés par un ou plusieurs ailerons reliés à la grille formée par les tiges 47’ afin d’assurer une portance et de maintenir la grille à la hauteur voulue, avec une partie immergée et une partie émergée.

Les figures 12 à 16 représentent différents profils de conduits du dispositif de filtrage, selon divers modes de réalisation. La figure 12 représente un dispositif de filtrage 50 comportant un conduit 51 et un filtre 54. Le conduit 51 comprend un tronçon amont 51 a et un tronçon aval 51 b ayant une longueur comprise entre 7 et 9 fois la longueur du tronçon amont 51 a. Le volume intérieur du tronçon amont 51 a présente, dans un plan longitudinal horizontal, une section trapézoïdale symétrique par rapport à l’axe longitudinal X du conduit 50, et s’évasant vers l’aval jusqu’au filtre 54 d’un angle a1 . Le volume intérieur du tronçon aval 51 b présente, dans le plan longitudinal horizontal, une section trapézoïdale symétrique par rapport à l’axe longitudinal X, et s’évasant vers l’amont jusqu’au filtre 54 d’un angle a2 par rapport à l’axe longitudinal X. A l’extérieur, la section longitudinale du tronçon amont 51 a présente une forme arrondie s’évasant jusqu’à l’emplacement du filtre 54. La forme extérieure de la section longitudinale du tronçon aval 51 b est sensiblement rectiligne ou légèrement courbée vers l’extérieur. L’ouverture de sortie 53 présente une surface inférieure à la surface de l’ouverture d’entrée 52, et la surface de l’ouverture d’entrée 52 est inférieure à la surface de la section droite du conduit 50 à l’emplacement du filtre 54.

La figure 13 représente un dispositif de filtrage 60 comportant un conduit 61 et un filtre 64. Selon un mode de réalisation, le conduit 61 comprend seulement un tronçon aval 61 b. Le volume intérieur du tronçon aval 61 b présente, dans le plan longitudinal horizontal, une section trapézoïdale symétrique par rapport à l’axe longitudinal X, et s’évasant vers l’amont jusqu’au filtre 64 de l’angle a2 par rapport à l’axe longitudinal X. La forme extérieure de la section longitudinale du tronçon aval 61 b s’élargit en suivant un contour arrondi, puis devient sensiblement rectiligne. L’ouverture de sortie 63 présente une surface inférieure à la surface de l’ouverture d’entrée 62 correspondant à la taille du filtre 64. L’ouverture d’entrée 62 peut présenter le bombement décrit

La figure 14 représente un dispositif de filtrage 70 comportant un conduit 71 et un filtre 74. Le conduit 71 comprend un tronçon amont 71 a et un tronçon aval 71 b ayant une longueur égale à celle du tronçon amont 71 a. Le volume intérieur du tronçon amont 71a présente, dans le plan longitudinal horizontal, une section trapézoïdale symétrique par rapport à l’axe longitudinal X du conduit 70, et s’évasant vers l’aval jusqu’au filtre 74 de l’angle a1 . Le volume intérieur du tronçon aval 71 b présente, dans le plan longitudinal horizontal, une section trapézoïdale symétrique par rapport à l’axe longitudinal X, et s’évasant vers l’amont jusqu’au filtre 74 d’un angle a2 par rapport à l’axe longitudinal X. A l’extérieur, la section longitudinale du tronçon amont 71 a présente une forme bombée, effilée à l’ouverture d’entrée 72 et au niveau du filtre 74, et plus épaisse au voisinage du milieu du tronçon amont. La forme extérieure de la section longitudinale du tronçon aval 71 b est sensiblement rectiligne avec une épaisseur qui peut être sensiblement constante. L’ouverture de sortie 73 présente une surface inférieure à la surface de l’ouverture d’entrée 72, et la surface de l’ouverture d’entrée 72 est inférieure à la surface de la section droite du conduit 71 à l’emplacement du filtre 74.

Selon un exemple de réalisation, l’angle a1 est compris entre 0 et 20° et l’angle a2 est compris entre 7 et 20°. Dans l’exemple de la figure 14, les angles a1 et a2 sont compris entre 4 et 9°, par exemple égaux à 6°.

La figure 15 représente un dispositif de filtrage 80 comportant un conduit 81 et un filtre 84. Le conduit 81 comprend seulement un tronçon amont 81 a. Le volume intérieur du tronçon amont 81a présente, dans le plan longitudinal horizontal, une section trapézoïdale symétrique par rapport à l’axe longitudinal X, et s’évasant vers l’aval jusqu’au filtre 84 de l’angle a1. A l’extérieur, la section longitudinale du tronçon amont 81 a présente une forme arrondie, effilée aux ouvertures d’entrée 82 et de sortie 83, et plus épaisse entre les ouvertures 82, 83. L’ouverture de sortie 83 correspondant à la taille du filtre 84 présente une surface supérieure à la surface de l’ouverture d’entrée 82.

La figure 16 représente un dispositif de filtrage 90 comportant un conduit 91 et un filtre 94. Le conduit 91 diffère du conduit 71 en ce qu’il présente une ouverture de sortie 93 ayant une surface supérieure à la surface de l’ouverture d’entrée 92.

Pour évaluer l’efficacité des dispositifs de filtration précédemment décrits, comprenant un filtre disposé dans une conduite, il convient de considérer la traînée du dispositif de filtrage lorsqu’il est entraîné dans l’eau par exemple par un navire. La traînée résulte de quatre composantes additives, à savoir la traînée de pression et la traînée visqueuse du filtre, et la traînée de pression et la traînée visqueuse du conduit. D’une manière générale, la traînée est liée à la vitesse du fluide le long des parois du conduit et au travers du filtre. La traînée de pression du filtre est liée à la forme du filtre, de la surface cumulée des mailles du filtre et de la surface transversale du filtre. La traînée visqueuse du filtre est provoquée par le frottement de l’eau sur les parois formées par les mailles du filtre. Elle est donc faible car la surface de frottement est faible. La trainée visqueuse de la conduite dépend de la surface de frottement du fluide sur les parois intérieure et extérieure de la conduite. La trainée de pression dépend de la forme et de la surface transversale du conduit. Diverses simulations ont été réalisées pour évaluer les performances des différents profils présentés en référence aux figures 1 et 12 à 16, en fixant la vitesse du fluide autour du conduit à 11 m/s, soit 21 ,38 noeuds, et en fixant la surface cumulée des mailles du filtre à 50% de la surface totale du filtre, ces surfaces étant considérées dans un plan transversal. Les résultats rassemblés dans tableau 1 ci-dessous ont été obtenus avec un filtre plan placé dans le conduit à section circulaire, dans une position inclinée, la face amont du filtre étant orientée vers le haut. Les résultats rassemblés dans tableau 2 ci- dessous ont été obtenus avec un filtre plan placé perpendiculairement à l’axe longitudinal X du conduit.

[Tableau 1]

[Tableau 2

La première colonne des tableaux 1 et 2 contient les références des dispositifs de filtrage telles qu’utilisées dans les figures 1 et 12 à 16. Les colonnes 2 et 3 des tableaux 1 et 2 rassemblent les valeurs de trainée de pression et visqueuse du filtre. Les colonnes 4 et 5 des tableaux 1 et 2 rassemblent les valeurs de trainée de pression et visqueuse du conduit. La colonne 6 contient la somme des valeurs de trainée indiquées dans les colonnes 2 à 5. Il est à noter que les valeurs de trainée négatives correspondent à une force contribuant à l’avancée du dispositif dans le fluide, et sont obtenues grâce au bombement formé par la surface extérieure du tronçon amont du conduit. La colonne 7 rassemble les valeurs de débit du fluide en sortie du conduit. Enfin, la dernière colonne indique les valeurs du rapport débit sur trainée totale permettant de comparer l’efficacité des différents profils.

Il ressort des tableaux 1 et 2, que la disposition inclinée du filtre est en général plus favorable, et que les profils des dispositifs de filtrage 10, 50 et 60 sont plus performants que les profils des dispositifs de filtrage 70, 80, 90. Il convient également d’observer que le profil du dispositif de filtrage 80 visant à limiter la pression du fluide au niveau du filtre, est le moins performant. Par ailleurs, si l’on compare les performances des profils des dispositifs de filtrage 70 et 90, la prévision d’une ouverture de sortie de plus petite surface que l’ouverture d’entrée permet d’augmenter la performance du profil.

Il apparaîtra clairement à l'homme de l'art que la présente invention est susceptible de diverses variantes de réalisation et diverses applications. En particulier, l’invention n’est pas limitée à un dispositif tracté ou poussé par un navire. En effet, le dispositif peut être fixe par rapport à un structure canalisant le flux de fluide, par exemple fixé à une structure fixe maintenant le dispositif dans un cours d’eau.

Par ailleurs, la section interne du conduit peut être de forme quelconque, par exemple circulaire, elliptique, carrée, rectangulaire, trapézoïdale, triangulaire, polygonale ou une forme combinant ces formes.

En outre, le filtre peut présenter des mailles de différentes tailles, par exemple une maille plus large pour permettre le passage du plancton. Le filtre ne couvre pas non plus nécessairement toute la surface de la section du conduit. Aussi, plusieurs filtres peuvent être disposés en série dans le conduit, espacés suivant l’axe longitudinal X.