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1. (WO2019001768) FLOATING AND SUBMERSIBLE HIGH-SEA AQUACULTURE INSTALLATION
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Installation d'aquaculture de haute mer flottante et submersible

La présente invention concerne une installation d'aquaculture de haute mer flottante et submersible.

L'élevage de poissons en milieu fermé se développe de plus en plus. Pour cet usage, on a réalisé de nombreuses cages grillagées où l'on peut mettre des poissons à l'engrais, les tenir à l'abri des prédateurs, surveiller leur état sanitaire, puis les pêcher facilement lorsqu'ils ont atteint la taille voulue.

Le temps des installations d'aquaculture marine dites « côtières » est révolu. Aujourd'hui, l'aquaculture gagne le large pour se développer en offshore.

Plusieurs concepts existent déjà, conçus pour permettre l'élevage de poissons dans des zones plus exposées. Parmi ces concepts, deux catégories se distinguent nettement. Les installations flottantes semi-submersibles dont le pont reste émergé d'une part, les installations flottantes submersibles dont le pont peut être immergé à 15 ou 20 mètres ou plus, sous le niveau de la mer, d'autre part.

Ces deux bases de concepts répondent de manière inégale à la problématique de l'aquaculture actuelle.

En zone côtière, de trop grandes concentrations d'élevage ont produit une pollution importante de l'environnement d'une part, une auto-pollution des élevages, d'autre part, entraînant le développement de pathologies et de parasites, ce qui a parfois causé la mortalité de cheptels entiers.

Le concept d'installation semi-submersible et le concept d'installation submersible ne solutionnent pas ces problèmes avec la même efficacité, pour des raisons purement physiques. Plus la hauteur des vagues est importante, plus une installation qui reste en surface doit être grande pour garder une stabilité suffisante. On voit ainsi apparaître des installations flottantes et semi-submersibles de plusieurs centaines de mètres de longueur.

Ces installations qui coûtent très cher imposent une production de 8 000 à 10 000 tonnes de poissons pour être rentables, ce qui peut conduire à une pollution de l'environnement et à une auto-pollution importante de l'élevage, à l'identique des installations côtières qui sont constituées de trains de cages d'élevage.

De plus, leur position de flottaison permanente en surface les expose aux grosses tempêtes et à l'évolution des changements climatiques, dont la montée en puissance est constante.

A l'inverse, une installation d'aquaculture flottante submersible peut avoir des dimensions beaucoup plus réduites tout en restant assez stable sous des conditions météorologiques défavorables puisqu'elle peut être immergée dès que l'évolution des conditions météorologiques l'exige.

Le coût d'une installation flottante submersible de dimensions réduites est 4 à 5 fois moins élevé qu'une installation du type semi-submersible de grande dimension. Ceci permet de réduire considérablement le tonnage nécessaire à sa rentabilité, donc d'éviter les inconvénients engendrés par des installations démesurées.

Cependant, une installation de dimension réduite est plus difficile à rendre stable en surface, elle risque de tanguer au gré des vagues.

Le document FR 2 996 723 A1 décrit une installation d'aquaculture de haute mer submersible qui comprend des coques immergées à ballasts réglables installées au bas de la structure. La structure comprend en outre un pont de manutention, et une ligne d'ancrage unique permettant une rotation de l'installation sur 360°.

Les coques de cette installation étant installées en bas de la structure s'appuient sur des couches d'eau plus profondes qui sont très peu soumises au mouvement des vagues à la surface. L'installation reste peu agitée même sous des conditions météorologiques défavorables.

Cependant, à l'inverse d'un navire dont la coque flotte sur la surface de l'eau, l'installation selon le document FR 2 996 723 A1 dispose d'une faible résistance à l'enfoncement dans la couche d'eau du fait de la flottabilité réduite d'une coque immergée. Si l'importance du volume de ses coques immergées annule quasiment l'impact des vagues sur sa stabilité en flottaison, cette flottabilité réduite peut avoir des inconvénients, notamment si l'installation est submergée ou semi-submergée.

Compte tenu de cette faible résistance à l'enfoncement, l'installation peut devenir sensible à des variations de poids de quelques tonnes, par exemple lors de chargements ou de distributions d'aliment ou de sollicitations diverses pouvant avoir un impact sur l'assiette de l'installation comme, par exemple, un navire amarré d'une certaine taille, etc.

Le problème s'est avéré très ardu et ne peut pas être rectifié par des coques ou flotteurs de surface classiques remplaçant les coques immergées car de par leur volume et à partir d'une certaine puissance de vagues, des coques ou flotteurs de surface feraient monter l'installation à la vague, ce qui aurait une incidence immédiate sur la stabilité de la structure.

Le but de la présente invention est de proposer une installation d'aquaculture de haute mer flottante et submersible qui présente une meilleure stabilité, notamment dans son état submergé ou semi-submergé.

Selon l'invention, ce but est atteint par une installation d'aquaculture de haute mer flottante et submersible comprenant une structure, des cages d'élevage de poissons et au moins deux premiers flotteurs à ballast réglables qui sont disposées dans le tiers bas de la structure. L'installation selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle comprend en outre au moins deux deuxièmes flotteurs, qui sont disposés dans le tiers haut de la structure et qui sont aptes à supporter au maximum 50% du poids de la structure.

L'installation selon l'invention dispose d'une structure et de cages d'élevage de poissons qui sont arrangées dans la structure. L'installation est flottante et dispose de premiers flotteurs à ballast réglables. Grâce à ces ballasts réglables, l'installation peut être submergé partiellement, tel qu'une partie de l'installation comme par

exemple un pont de manutention reste au-dessus de la surface de l'eau, ou totalement, tel que toute la structure se trouve au-dessous de la surface de l'eau.

Les premiers flotteurs sont disposés dans le tiers bas de la structure pour s'appuyer sur des couches d'eau qui restent relativement calmes par rapport à la surface d'eau qui peut être agitée et présenter des vagues.

La présence des deuxièmes flotteurs disposés dans le tiers haut de la structure apporte une réserve de flottabilité à l'installation lorsque l'installation se trouve à son niveau de flottaison, ce qui renforce considérablement sa résistance à l'enfoncement.

Avantageusement, les premiers et/ou les deuxièmes flotteurs peuvent être disposés sur deux faces opposées de l'installation. Ainsi, la structure peut s'orienter facilement dans la direction d'un courant si l'installation est ancrée sur un point dans l'environnement de l'installation. L'orientation définie de l'installation par rapport au courant permet une distribution définie et contrôlée de la nourriture destinée aux poissons. En plus, les cages peuvent être de préférence des cages longitudinales. Elles peuvent être orientées dans le courant d'une manière à ce que leur plus grande étendue s'oriente dans le sens du courant. Les poissons peuvent ainsi nager une grande distance contre le courant. L'élevage de poissons dans un milieu relativement naturel peut être assuré.

Avantageusement, les premiers flotteurs peuvent avoir la forme d'une coque. Si des flotteurs en forme de coque sont installés en bas de la structure, notamment le long de deux faces opposées, l'orientation de l'installation dans les courants est encore améliorée. En plus, l'installation présente une résistance réduite contre le courant d'eau. Le point d'ancrage et la ligne d'ancrage sont moins sollicités.

Les premiers et/ou les deuxièmes flotteurs peuvent aussi être disposés autour de tout le périmètre de l'installation. Cet agencement stabilise l'installation dans tous les sens et permet par exemple l'amarrage d'un navire sur n'importe quel côté de l'installation.

Les flotteurs, et notamment les deuxièmes flotteurs, peuvent être mobiles verticalement. Leur position peut être ajustée à des hauteurs différentes, en fonction de l'état de la mer, pour renforcer la stabilité de l'installation. Notamment les deuxièmes flotteurs peuvent fournir une stabilité additionnelle considérable s'ils sont proches de la surface de l'eau. Selon l'état de submersion de l'installation la position des flotteurs peut être ajustée pour qu'ils puissent rester proches de la surface de l'eau.

Pour une stabilité maximale de l'installation, les premiers et/ou deuxièmes flotteurs peuvent aussi consister en plusieurs flotteurs distincts qui peuvent notamment être installés aux extrémités de l'installation, notamment dans un plan horizontal, et à distance maximum l'un de l'autre.

Les deuxièmes flotteurs peuvent disposer comme les premiers flotteurs de ballasts réglables. Ainsi, leur flottabilité peut être ajustée en fonction des besoins. Les deuxièmes flotteurs peuvent par exemple avoir une réserve de flottabilité considérable si la mer est calme. La structure peut s'appuyer sur les premiers et deuxièmes flotteurs et l'installation flotte. Si la mer est agitée, les deuxièmes flotteurs peuvent être ballastés pour appuyer l'installation plus sur les premiers flotteurs plus bas qui se trouvent dans une zone d'eau plus calme.

De préférence, les deuxièmes flotteurs sont aptes à supporter au maximum 33% du poids de la structure, et de préférence au maximum 25% du poids de la structure. Ainsi, les deuxièmes flotteurs peuvent assurer une grande stabilité de l'installation qui reste quand même supportée par des couches d'eau basses dans la région de premiers flotteurs.

L'installation peut comprendre un système de réglage de ballasts des premiers et deuxièmes flotteurs qui permet de réaliser une répartition précise de la flottabilité entre les ballasts des premiers et des deuxièmes flotteurs, notamment une relation dans laquelle les premiers flotteurs portent plus de 50% du poids de la structure.

L'installation peut également comprendre une armature de la structure qui comprend des éléments flottants, notamment des tubes creux. Dans ce cas, le

poids effectif de la structure immergée et semi-immergée est réduit. La répartition du poids supporté par les premiers et par les deuxièmes flotteurs reste cependant la même.

Les deuxièmes flotteurs peuvent être simplement fixées à l'armature de l'installation, être mobiles verticalement, ou être amovibles et pouvoir être installées à différents niveaux de l'installation. Le niveau de flottaison de l'installation peut ainsi être modifié. Les deuxièmes flotteurs peuvent aussi être intégrés dans l'armature de l'installation

Le volume de flottabilité nécessaire à l'installation est donc partagé entre celui des premières flotteurs immergés en permanence et de grandes dimensions et celui des deuxièmes flotteurs dits de surface, plus petits, qui servent principalement à assurer la réserve de flottabilité nécessaire à la stabilité de l'installation, tout en offrant une prise réduite à l'impact des vagues.

Cette réserve de flottabilité peut notamment être répartie sur toute la longueur de l'installation grâce aux deuxièmes flotteurs. Elle est suffisamment importante pour compenser les variations de poids et sollicitations diverses découlant de l'exploitation de l'installation, mais reste limitée pour empêcher l'installation de tanguer au gré des vagues.

L'exploitation de l'installation devient plus sûre et plus facile à gérer, notamment si sa résistance à l'enfoncement et sa stabilité peuvent être totalement régulées à partir des commandes spécifiques de ballasts des premiers et/ou deuxièmes flotteurs.

Les premiers flotteurs immergés et ballastés peuvent être lestés afin d'abaisser le centre de gravité de l'installation ou de participer à la stabilisation de l'assiette de l'installation en phase d'immersion.

Des lests supplémentaires peuvent être suspendus sous l'installation au bout de chaînes ou autres moyens, d'une longueur calculée pour freiner et stopper totalement son immersion à une certaine profondeur lorsque les lests touchent le

fond de la mer. Ces lests peuvent être seulement constitués de chaînes très pesantes et de longueur calculée pour aboutir au même résultat.

Ces lests supplémentaires peuvent avoir une fonction de pieds articulés et de stabilisateurs totalement fiables en cas de grosse tempête. De plus, ils apportent la garantie que l'installation ne peut descendre au-dessous d'un seuil d'immersion déterminé.

Les deuxièmes flotteurs qui ont une certaine largeur et qui sont disposés sur les faces latérales de l'installation à hauteur de son niveau de flottaison, peuvent être équipés de surfaces horizontales aménagées en passerelles ou plateformes formant un quai permettant l'accostage de navires, ce qui peut faciliter l'accès au pont de l'installation et la sécurité des hommes. Elles peuvent aussi comprendre des portes étanches d'accès et des soutes pour l'entreposage de matériel ou une autre utilisation.

L'installation selon l'invention peut comprendre une ligne d'ancrage qui lui permet une rotation sur 360° dans des fonds qui peuvent atteindre 100, 200, voire 300 mètres ou plus, peut également subir des sollicitations du fait du poids important de la ligne d'ancrage, qui peut varier en fonction du niveau de flottaison ou d'immersion de l'installation.

Cette sollicitation de poids sera créée à l'avant de l'installation, au niveau de son ou de ses point(s) d'amarrage à la ligne d'ancrage. Ce problème est résolu par la présence d'un ou de plusieurs flotteurs équipés de ballasts réglables situés à l'avant de l'installation, ce qui permet de réguler et de préserver son assiette.

Ces premiers flotteurs peuvent être constitués en allongeant l'avant des premiers flotteurs, avoir une forme de proue ou d'appendice, être installé à l'avant et au bas de l'installation ou à son niveau de flottaison, ou aux deux à la fois, ou selon tout autre mode d'agencement adapté.

Ces flotteurs ont une forme adaptée pour remplir la fonction de brise-lames, lorsqu'ils sont installés à hauteur de la ligne de flottaison de l'installation.

De simples brise-lames peuvent également être installés sur la face avant de l'installation ou faire partie intégrante de l'armature de la face avant de l'installation.

Une telle installation peut comprendre un mât qui porte les dispositifs de télécommande, de surveillance et de communications diverses. Il permet de localiser l'emplacement de l'installation lorsqu'elle est immergée, son assiette, la profondeur exacte d'immersion au moyen de graduations apposées sur le mât. Il peut également recevoir différents dispositifs de connexions physiques accessibles d'un navire lorsque l'installation est immergée, pour transférer de l'énergie, de l'air comprimé, de l'aliment, ou actionner des commandes quelconques.

Le mât peut comprendre une réserve de flottaison de secours de l'installation sous forme d'airbags gonflables automatiquement.

L'installation est conçue pour l'offshore, et peut donc être appelée à connaître des conditions météorologiques difficiles, ce qui peut compliquer l'accès à l'installation, certaines opérations d'accostage, ou de manutention à partir du navire.

Afin de faciliter ces opérations, l'installation peut être équipée d'un quai situé sur la face arrière de l'installation. Il peut avoir différentes formes, être caréné, fixé sur la face arrière de l'installation, être ballasté, flottant ou mobile sur le plan vertical, pour créer une zone plus calme favorisant ces opérations et réduire les risques de collision avec l'installation, puisque le navire sera tiré en arrière par le courant auquel il fera face. Ce quai caréné ou non pourra être équipé des différents dispositifs d'accès au pont de l'installation, et comprendre toutes les connections utiles au service de l'installation.

Le pont de l'installation peut être équipé de couloirs carénés non étanches, permettant le déplacement des hommes sur le pont de l'installation à l'abri des vagues ou des éléments (vents hivernaux, pluies, etc.) et apportant plus de sécurité pour le travail de nuit.

La ligne d'ancrage étant très lourde, elle peut être équipée d'un ou de plusieurs volumes de flottaison fixés à différents intervalles ou à un emplacement précis, ayant la forme de sphères, de cylindres ou une autre forme, ou être munie d'une gaine flottante sur la totalité ou sur une partie de sa longueur seulement.

L'invention est expliquée plus précisément ci-après à l'aide des figures ci-jointes qui montrent différents modes de réalisation de l'invention de manière schématique :

La figure 1 illustre un mode de réalisation d'une installation d'aquaculture selon l'invention en vue de derrière ;

La figure 2 illustre un autre mode de réalisation d'une installation d'aquaculture selon l'invention en vue de derrière ;

Les figures 3a et 3b montrent des installations d'aquaculture selon l'invention en vue de dessus.

La figure 1 montre un exemple de réalisation d'une installation d'aquaculture selon l'invention en vue de derrière. Il est précisé que cette figure ainsi que les autres figures montrent l'installation de manière purement schématique pour expliquer le mode de fonctionnement général de l'invention. Les figures ne sont ni à l'échelle ni complètes mais montrent de manière schématique uniquement les éléments qui sont nécessaires pour apprécier l'invention.

L'installation 1 comprend une structure 2 qui comporte des cages 3 d'élevage de poissions. L'installation comporte en outre au moins deux premiers flotteurs 4 à ballasts réglables 5. Les premiers flotteurs 4 sont disposés dans le tiers bas 6 de la structure 2. Les premiers flotteurs 4 se présentent sous forme de coque.

L'installation 1 comprend en outre au moins deux deuxièmes flotteurs 7 qui sont disposés dans le tiers haut 8 de la structure et qui sont aptes à supporter au maximum 50% du poids de la structure.

Ainsi, les deuxièmes flotteurs 7 présentent une réserve de flottabilité qui rend la structure stable quand elle est soumise à des sollicitations externes. Cependant, les deuxièmes flotteurs 7 sont trop faibles pour porter seuls le poids de l'installation. L'installation reste stable même avec des vagues importantes à la surface de l'eau 9.

Une installation d'une longueur de 70 à 100 mètres devrait rester stable avec des vagues de 5 à 7 mètres et plus, ce qui constitue une marge opérationnelle largement suffisante pour une installation d'aquaculture submersible.

L'installation peut comprendre, comme montré dans la figure 1 , un pont de manutention 10 qui reste dans l'état non-submergé de l'installation 1 au-dessus de la surface de l'eau 9. L'installation peut être submergée totalement, par exemple pour la protéger contre des tempêtes en ballastant les premiers flotteurs 4. Dans ce cas, le mât 11 de l'installation reste au-dessus de la surface de l'eau 9 pour pouvoir transmettre et recevoir des signaux radioélectriques. L'installation peut ainsi être commandée par des signaux radioélectriques et par exemple son niveau de flottaison peut être commandé à distance.

La figure 2 montre une installation qui est similaire à l'installation selon la figure 1 mais qui dispose de deuxièmes flotteurs à ballasts réglables 12. La relation entre le poids de la structure supporté par les premiers et les deuxièmes flotteurs 4, 7 peut être réglée de manière très fine, tout en gardant la relation de moins de 50% du poids supporté par les deuxièmes flotteurs 7.

La figure 3a montre un mode de réalisation d'une installation d'aquaculture selon l'invention en vue de dessus. L'installation a une forme longitudinale. Les flotteurs 4, 7 sont disposés le long des faces latérales les plus longues. Les premiers flotteurs 4 installés dans le tiers bas de l'installation ont la forme de coque.

L'installation dispose en outre d'une ligne d'ancrage 13 qui est fixé sur un seul point 14 dans l'environnement de l'installation. Les flotteurs latéraux 4, 7 permettent l'orientation facile de l'installation dans un courant d'eau C. L'orientation rapide est encore facilitée par les premiers flotteurs 4 sous forme de coque.

La figure 3b montre un autre mode de réalisation d'une installation d'aquaculture selon l'invention en vue de dessus. L'installation a également une forme longitudinale mais dispose de deuxièmes flotteurs 7 autour de tout le périmètre de l'installation. Cette configuration rend l'installation encore plus stable par rapport à l'effet des vagues, Cependant, l'orientation dans des courants peut être légèrement ralentie.