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  • : Histoires d'un scaphandrier or the Stories of a Commercial Diver
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2 mai 2016 1 02 /05 /mai /2016 15:43
HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 4)

Bonjour à tous,

Pour ceux qui le souhaites vous pouvez maintenant télécharger et imprimer “La petite histoire du découpage sous eau “ dans son entièreté à: https://www.academia.edu/24940668/La_Petite_Histoire_du_D%C3%A9coupage_Sous_Eau

Et chez nos collègues anglais ?

Il est difficile de dire qui a fabriqué le premier chalumeau découpeur sous-marin en Angleterre. Ce qui est certain c’est qu’en 1919 deux chalumeaux sous-marins oxyacétyléniques arrivent au Royaume Uni suite au rachat par l’entreprise Maritimes Salvors LTD de New Haven de 2 bateaux de sauvetage le Restorer et le Reliant à la Marine américaine. La marque de ces chalumeaux n’est pas préciser mais ils faisaient partie de l’équipement et outillage vendu avec les bateaux (83).

Au début des années vingt, Siebe Gorman entreprend la conception d’un chalumeau sous-marin et pour ce faire la firme décide d’en tester plusieurs.

Le Picard deuxième génération est ainsi testé en novembre 1924

Photo n° 42: test de découpage du Picard 2ième génération AD-8 dans la cuve Siebe Gorman en 1924 (84)

HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 4)

Photo n° 43: test de découpage du Picard 2ième génération AD-8 dans la cuve Siebe Gorman en 1924 (84)

HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 4)

Photo n° 44: test de découpage du Picard 2ième génération AD-8 dans la cuve Siebe Gorman en 1924 (84)

HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 4)

Apparemment le chalumeau français séduit puisque le modèle qu’ils vont créer en reprend les principes c’est-à-dire chambre de combustion et veilleuse d’allumage.

Figure n° 17: Schéma du premier chalumeau Siebe Gorman (85)

HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 4)

En 1933 un autre chalumeau oxyhydrique est commercialisé par la firme Underwater Cutters LTD (86) et en 1938, un article paru dans « The Electrical Journal» (87) mentionne que ce chalumeau a été utilisé pour découper 30 mètres de palplanches à -3 mètres de profondeur.

Photo 45: Chalumeau Underwater Cutters LTD (88)

HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 4)

Figure 18: Détails mise en œuvre Chalumeau Underwater Cutters LTD (89)

HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 4)

Vient ensuite le chalumeau fabriqué par B.O.C & Siebe Gorman. C’était un chalumeau très performant avec lequel le scaphandrier pouvait avoir une vitesse de coupe de 60 cm par minutes.

Comme on peut le constater sur la photo n° 46, l’entreprise a supprimé la veilleuse d’allumage ainsi que la chambre à combustion qu’elle avait utilisée sur son premier chalumeau et utilise cette fois le principe de la bulle d’air comme utilisé sur les chalumeaux américains.

Une première mention de l’utilisation de ce chalumeau est relatée dans un article qui décrit un des découpages au chalumeau oxyhydrique les plus célèbres de l’histoire (90).

Photo n°46: Chalumeau B.O.C & Siebe Gorman (91)

HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 4)

Celui-ci a lieu en 1944 sur le navire de guerre britannique H.M.S Valiant. Ce cuirassé engagé dans la bataille contre les japonais avait subi quelques dégâts qui l’avaient obligé à passer en cale sèche à Ceylan, mais suite à une fausse manœuvre lors de la mise à sec celle-ci se brisa et coula.

Heureusement, le cuirassé resta à flot mais en coulant l’énorme structure endommagea un des gouvernails du navire, les deux arbres d’hélice intérieurs ainsi que ses deux chaises d’arbre en forme de A.

Comme il n’y avait plus aucune installation susceptible de recevoir un navire de cette taille dans le Pacifique il avait été décidé de l’envoyer à Alexandrie. Malgré ses avaries, le cuirassé pouvait encore naviguer de par lui-même mais seulement à la vitesse réduite de 8 nœuds car les vibrations générées par l’inertie des deux hélices centrales étaient énormes.

Arrivé en baie de Suez le Commandant en chef, Sir John Cunningham contacta une de ses bonnes connaissance le capitaine de Corvette Peter Keeble un spécialiste du sauvetage maritime et scaphandrier émérite afin de savoir comment éliminer ce problème. C’était simple, pour Peter Keeble il suffisait de couper et de larguer les pièces défectueuses au fond du port.

Il ne fallut pas longtemps à Cunningham pour se décider et il donna une semaine à Keeble pour réaliser ce boulot (92).

Figure 19: Poupe du H.M.S Valiant (93)

HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 4)

Celui-ci contacte à son tour le sous-officier Nichols autre spécialiste des travaux sous eau et à eux deux ils vont entreprendre ce découpage qui est loin d’être simple.

Il faut dire que le poids total de chaque élément à enlever est d’environ 26 tonnes.

Pendant 2 jours Nichols traficote un peu le chalumeau sous-marin et lorsque celui-ci est prêt il se porte volontaire pour faire la première plongée.

Assis à cheval sur l’arbre d’hélice tribord il commença son découpage à 1,5 m de la chaise d’arbre.

Quatre heures plus tard il est obligé de remonter en surface à cause d’un petit problème technique. Il veut ensuite redescendre malgré une brulure au pouce mais son collègue prend la relève et finalement 6 heures plus tard le premier arbre d’hélice est coupé.

Un peu long ? Certainement pas si l’on sait que ces arbres d’hélice font 47 cm de diamètre.

Reste maintenant à couper la chaise d’arbre en A de cette même hélice qui est longue de 107 cm et épaisse de 36 cm.

Nichols découpe le premier côté de la chaise bâbord en 4 heures.

Keeble lui découpe l’autre coté sur une distance d’environ 70 cm puis arrête lorsqu’il s’aperçoit que la coupe commence à s’ouvrir.

Par sécurité il est décidé de sectionner le restant du métal à l’aide d’une charge appliquée de 7,5 kg.

Bang ! L’hélice tribord, son arbre et sa chaise sont au fond du port.

Reste à refaire la même chose sur l’autre hélice ce qui prendra à peu près le même temps.

Figure 20: Enlèvement partie tribord (94)

HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 4)

Finalement grâce à ces travaux de découpage les vibrations ont complètement disparues et la mise en cale sèche n’est plus nécessaire.

Figure n° 21 : Chalumeau B.G.T (95)

HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 4)

Photo n° 47 : Equipement B.G.T (96)

HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 4)

Comme on peut le voir sur la figure n° 21 un chalumeau sous-marin oxyacétylénique a également été fabriqué par la firme British Gas and Torch de Camberley mais aucune référence n’est trouvée concernant la date de fabrication.

1945 voit arriver le Seafire (97). C’est un chalumeau oxhydrique de petite taille dont le diamètre de sa buse de mélange a été réduit ce qui lui donne l’avantage de consommer nettement moins de gaz et le rend très pratique pour les petits travaux de découpage.

Photo n° 48 : Chalumeau Seafire (98)

HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 4)

Le manche comporte deux robinets pour l'alimentation de la flamme de chauffe, ainsi qu'un levier pour la chasse d'oxygène.

La tête est reliée au manche par 4 tubes. Le tube supérieur conduit l'oxygène de coupe, le tube inférieur l'oxygène alimentant la chambre de combustion, le tube gauche l'oxygène de chauffe, et le tube droit l 'hydrogène.

Figure 22: Description chalumeau Seafire (99)

HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 4)

La tête porte buse, est munie d'une chambre de combustion amovible dans laquelle brûle la flamme de chauffe. La conception particulière de cette chambre permet un apport supplémentaire d'oxygène à la base de la flamme, favorisant ainsi sa combustion.

Le mélange des deux gaz se fait dans la buse même du chalumeau.

Deux modèles avec orientation de la tête à 45° ou à 90° étaient disponibles.

Photo n° 49: Scaphandrier tenant un chalumeau Seafire (100)

HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 4)

Et pour terminer on retrouve en 1968 (101) le Vixen Kirkham M2 dernier chalumeau à avoir été fabriqué par nos amis anglais.

Comme on peut s’en rendre compte, à l’exception du système de verrouillage du levier de chasse il ressemble étrangement au modèle du Seafire.

Photo n° 50: Chalumeau Vixen Kirkham M2 (102)

HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 4)

D’autre pays comme ont également eut leur chalumeau, mais comme partout ailleurs ceux-ci ont progressivement été abandonné au profit du découpage électrique.

L’une des principales raisons est dû au fait que l’apprentissage de cette technique est plus longue et plus difficile.

Photo n° 51 : Chalumeau Hollandais Loosco (103)

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Photo n° 52 : Chalumeau Hongrois des années vingt (104)

HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 4)

Figure n° 23 : Chalumeau Hongrois (105)

HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 4)

Photo n° 53 : Chalumeau Italien avec son tableau de réglage (106)

HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 4)

Le problème avec les chalumeaux sous-marins, c’est qu’il est parfois pour l’une ou l’autre raison nécessaire de les éteindre (ou parfois s’éteignent d’eux même) durant quelques minutes.

Si le scaphandrier travaille en eau peu profonde, cela ne pose pas trop de problème car il lui suffisait de remonter de quelques mètres pour le rallumer. Mais cela pouvait rapidement devenir gênant voire impossible à faire sur les chantiers plus profond.

Comme nous l’avons vu plus haut, Mr. Corné, Mr. Picard et la Fabbrica italiana d'apparecchi per saldatura, milano avaient résolu ce problème en inventant l’allumeur (pyrotechnique) et la veilleuse.

Ailleurs, l’allumage électrique fut privilégié. Dès le début des années vingt (1920) deux systèmes d’allumage firent leur apparition.

Le système américain qui travaillait au départ d’une source de courant DC 110 volts et le système anglais qui utilisait plutôt une batterie de 12 volts.

La mise en œuvre était plus ou moins identique. Lorsque le scaphandrier voulait allumer son chalumeau, il réglait tout d’abord la longueur des bulles de gaz, puis une fois fait il demandait le jus et en fonction du système provoquait l’éclatement d’une étincelle qui à son tour allumait le chalumeau.

Une fois que celui-ci brulait correctement le courant était coupé en surface et le découpage pouvait démarrer.

Figure n° 24 : Système d’allumage américain (107)

HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 4)

Figure n° 25 : Système d’allumage anglais (108)

HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 4)

Photo n° 54 : Système d’allumage moderne (109)

HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 4)

Comme on a pu s’en apercevoir au travers des trois premiers articles, les chalumeaux de découpage sous-marin ont permis de rendre d’énorme service et ont grandement facilité le travail des scaphandriers.

Ils ont intensément utilisé jusque dans les années cinquante puis petit à petit abandonné au profit de nouveaux procédés de découpage plus facile à utiliser.

Actuellement, il n’existe plus qu’un seul « vrai » chalumeau sous-marin disponible sur le marché : le PVL. De fabrication hollandaise ce chalumeau qui utilise du gaz MAP ou autre dérivé a été conçu autour de la buse mélangeuse du chalumeau Picard ce qui en fait dès lors un EXCELLENT outil dont les performances sont identiques à son modèle de référence.

Photo n° 55 : Chalumeau découpeur PVL (110)

HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 4)

Photo n° 56 : Cours de découpage avec le chalumeau PVL (111)

HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 4)

En dehors de ce découpeur Hollandais certains (rares) fabricants offrent encore la possibilité d’utiliser leur chalumeau de surface sous eau en y adaptant une coiffe spéciale.

Photo n° 57 : Chambre de combustion pour le pyrocopt (112)

HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 4)

Photo n° 58: Chalumeau à essence Petrogen (113)

HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 4)

Photo n° 59: Chalumeau Harris (114)

HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 4)

A suivre : Les autres formes de découpage

Références:

My special thanks go to David L.Dekker and Lévai Miklós for their information supplied in the references n° 84, 85 (David) and 95,96,104-106 (Lévai).

(83) https://archive.org/stream/literarydigest65newy#page/n671/mode/2up/search/Reliant

(84) « Everything for the diver » « Everything for Submarine Operations » Siebe Gorman and Company,Limited / « Neptune » works, London, S.E.1 page 86-87

(85) « Everything for the diver » « Everything for Submarine Operations » Siebe Gorman and Company,Limited / « Neptune » works, London, S.E.1 page 88

(86) Shipbuilding & Shipping Record 1933 vol 41 page VI

(87) The Electrical Journal volume 120 page 308

(88) https://sites.google.com/site/rexidesilva/history-of-diving-in-sri-lanka

(89) DYKKEHISTORISK TIDSSKRIFT Nr 50-17 Argang 2013 page 4

(90) Deep Diving and Submarine Operation by Robert H.Davis /Siebe,Gorman & Company LTD CWMBRAN, GWENT 175 Anniversary edition / page 221

(91) Deep Diving and Submarine Operation by Robert H.Davis /Siebe,Gorman & Company LTD CWMBRAN, GWENT 175 Anniversary edition / page 222

(92) Marine Salvage by Joseph N. Gores 1972 David & Charles page 288-289

(93) https://www.the-blueprints.com/blueprints-depot-restricted/ships/battleships-uk/hms_valiant_1942_battleship-64634.jpg

(94) Deep Diving and Submarine Operation by Robert H.Davis /Siebe,Gorman & Company LTD CWMBRAN, GWENT 175 Anniversary edition / page 223

(95) Buvarismeretek by Ugray Karoly 1953 page 73

(96) Buvarismeretek by Ugray Karoly 1953 page ??

(97) http://www.mcdoa.org.uk/RN_Diving_Magazine_Vol_15_No_2.pdf page 12

(98) http://d121tcdkpp02p4.cloudfront.net/clim/112031/CIMG1409.JPG

(99) The Professional Diver’s Handbook by John Bevan Submex 2005 page 118

(100) https://pp.vk.me/c619917/v619917217/cdc1/p215pO7s5ws.jpg

(101) http://www.mcdoa.org.uk/RN_Diving_Magazine_Vol_15_No_2.pdf page 12

(102) The Master Diver and the Underwater Sportsman by Capt. T.A.Hampton 1970 David & Charles page 144

(103) http://www.pieds-lourds.com/Pages/pages.htm

(104) Buvarismeretek by Ugray Karoly 1953 page 70

(105) Buvarismeretek by Ugray Karoly 1953 page 72

(106) Buvarismeretek by Ugray Karoly 1953 page 74

(107) Underwater Work by Cayford Cornell Maritime Press 1966 page 112

(108) The Master Diver and the Underwater Sportsman by Capt. T.A.Hampton 1970 David & Charles page 102

(109) http://alahliyah.com/?page_id=7947

(110) http://www.pvlint.com/

(111) https://www.facebook.com/photo.php?fbid=827342850648855&set=o.249684318499419&type=3&theater

(112) http://www.saf-fro.fr/file/otherelement/pj/t%C3%A3%C2%AAtes%20de%20coupe37989.pdf

(113) http://www.petrogen.com/

(114) http://eu.harrisproductsgroup.com/en/Products/Equipment/Torches/Straight-Cutting/model-62-3fw.aspx

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1 mai 2016 7 01 /05 /mai /2016 10:33
HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 5)

Bonjour à tous,

Pour ceux qui le souhaites vous pouvez maintenant télécharger et imprimer “La petite histoire du découpage sous eau “ dans son entièreté à: https://www.academia.edu/24940668/La_Petite_Histoire_du_D%C3%A9coupage_Sous_Eau

La deuxième méthode de découpage sous eau à avoir vu le jour utilise le principe du soudage à l’arc. Là également, cette invention est due au génie de quelques grands hommes. Le premier n’est autre que le physicien anglais sir Humphry David (le cousin d’Edmund) qui en 1813 parvint à créer un arc électrique sous eau.

Il faudra ensuite attendre jusqu’en 1890 pour voir apparaitre le dépôt d’un premier brevet pour un procédé de soudage à l’arc.

Le problème c’est que ce premier procédé utilise des électrodes nues sans enrobage et donc l’arc est très instable et les soudures de piètres qualités.

Heureusement dix ans plus tard les premières électrodes enrobées sont inventée permettant ainsi la réalisation des premiers travaux de soudage à l’arc.

Très rapidement au cours de ces travaux les ouvriers soudeurs vont se rendre compte qu’en augmentant l’intensité du courant électrique il était alors possible de découper ou plutôt de faire fondre des tôles de faible épaisseur. Pourtant, il faudra encore attendre jusqu’au milieu de la première guerre mondiale pour qu’on songe à utiliser ce procédé sous eau.

Les premiers essais de découpage sous eau à l’électrode pleine (électrode de soudage) semblent avoir débuté simultanément en France, au Royaume-Uni et aux Etats –Unis.

En France des essais sous eau sont réalisé en 1917 par la société de la Soudure Autogène Française avec deux types d’électrode : Electrodes en acier pour les petits diamètres et électrodes en carbone pour les gros diamètres. Mais les générateurs électriques utilisés ne sont pas assez puissant et les tests sont non probants. Résultat, côté français les essais de découpage électrique ne reprendront pas avant 1924 (115).

L’amirauté britannique semble avoir eu plus de succès avec ce procédé puisque le Deep Diving and Submarine Operations de Siebe-gorman mentionne que ses scaphandriers l’utilisèrent durant la première guerre mondiale (116).

Côté américain c’est à la firme Meritt-Chapman & Scott que revient l’honneur d’avoir développé ce système qui va d’ailleurs être utilisé le S.S St Paul en complément du chalumeau.

Photo n° 60 : Scaphandrier avec torche de découpage (117)

HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 5)

Dès juin 1918 R.E. Chapman et J.W. Kirk dépose un brevet pour une méthode de découpage sous eau à l’aide de l’intensité d’un arc électrique. Pour cela, les inventeurs prévoient 2 façons de découper l’acier. 1° à l’aide de la seule chaleur produite par l’arc électrique d’une électrode au carbone, 2° à l’aide d’une électrode au carbone percée de 3 trous permettant l’envoi d’oxygène ou au contraire en envoyant de l’oxygène par l’intermédiaire de 2 petites tubulures.

Figure n° 26 : Schéma procédé (118)

HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 5)

Dans la pratique on verra plus tard que seule l’utilisation d’électrode creuse sera privilégié.

Ce brevet sera suivi un peu plus tard par un autre également déposé par Chapman et qui concerne cette fois la torche de découpage électrique qui est utilisé par ses scaphandriers.

Figure n° 27 : Schéma pince de découpage (119)

HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 5)

Photo n° 61 : Pince de découpage oxy-arc (120)

HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 5)

Afin de former ses ouvriers à cette nouvelle technique une cuve d’entrainement est installée au sein de l’entreprise et très rapidement les scaphandriers vont adopter cette technique pour réaliser certains découpages difficiles.

Photo n° 62 : Matériel de découpage et cuve d’entrainement Meritt-Chapman & Scott (121)

HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 5)

Une des toutes premières utilisations pratiques se fera en 1919 sur le cargo Lord Dufferin. Celui-ci était entré en collision avec le paquebot AQUITANIA et pour éviter qu’il ne sombre, le bateau avait été échoué sur l’ile de la statue de la Liberté.

Environ une vingtaine de mètres de sa poupe avait été en partie arraché et afin de permettre sa mise en cale sèche, les scaphandriers avait dû découper à l’oxy-arc environ 8 tonnes de tôles froissées.

Photo n° 63 : Lord Dufferin en cale sèche (122)

HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 5)

Une autre super prestation réalisée par les gars de cette entreprise eut lieu à New York en février 1922. A cette époque une drague avait accidentellement percé une conduite d’eau potable de 36 pouces alimentant Stade Island l’un des arrondissements de New-York.

Photo n° 64 : Entrainement au découpage (123)

HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 5)

La réparation prévoyait de retirer la section endommagée et de la remplacer par une manchette en acier. Plusieurs jours de travail furent nécessaires pour dégager la partie endommagée de la conduite qui reposait sous une épaisse couche de vase et permettre ainsi aux scaphandriers de commencer le découpage.

Mais le travail n’est pas simple car malgré le dévasement certaines sections du tube devront être découpée de l’intérieur ce qui on peut l’imaginer était loin d’être confortable avec un Mark V sur la tête.

De plus, la conduite était en fonte donc difficilement oxydable et les épaisseurs variaient de 30 à 80 mm. Malgré ces difficultés les scaphandriers arriveront finalement à bout de ce travail au bout de 9 jours durant lesquels ils auront plongé 24h/24h et découpé pas moins de 10 mètres linéaire de conduite (124).

Photo n° 65 : Enlèvement de la section endommagée (125)

HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 5)

Et pour terminer on peut encore mentionner le découpage réalisé par John Tooker dans des conditions également difficile d’une trentaine de palplanches protégeant l’une des piles du pont Texas sur la rivière Atchafalaya à Melville et qui avaient été arrachées et tordues par une grande estacade en bois partie à la dérive.

Figure n° 28 : Détail du rideau de palplanches (126)

HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 5)

L’ensemble des travaux qui avait débuté le 17 novembre 1922 avait nécessité 114 h de plongée dont 67 h furent exclusivement consacrée au découpage (127).

Prenant à son tour conscience des capacités de cet outil de découpage électrique l’US Navy va elle aussi développer une première pince de découpage oxy-arc. Contrairement à la pince de Chapman et Kirch qui rappelons-le est rectiligne, celle de la marine américaine est à angle droit et permet de travailler avec une électrode à 90°.

Parmi les personnes ayant participé à cette conception et à son perfectionnement on retrouve notamment le sous-officier John Henri « Dick »Turpin qui fut l’un des tout premiers scaphandriers noirs de la marine.

Photo n° 66 : Le scaphandrier J.H. Turpin (128)

HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 5)

En 1927, les scaphandriers de la marine vont grâce à cette torche pouvoir intervenir efficacement lors des travaux de renflouement d’un autre sous-marin le S-4 au cours duquel pas moins de 564 plongées en tous genres seront réalisées (129).

En France, la Société de la Soudure Autonome Française reprend en 1924 sous la direction de Monsieur Lebrun ses essais de découpage oxy-électrique qu’elle avait interrompus en 1917 et le 10 juin un scaphandrier réussi en utilisant un tube de fer enrobé de 4 mm de diamètre intérieur et 8 mm de diamètre extérieur et de 80 cm de longueur à couper une section de tôle de 20 mm d’épaisseur grâce à une série de trous jointifs (130).

La littérature ne précise pas le type d’enrobage, mais il y a fort à parier qu’il s’agissait de chatterton car il (l’enrobage) protégeait les découpeurs qui travaillaient à mains nues des effets du courant alternatif (130).

Vu la réussite cette fois des essais ce fut cette technique qui allait être utilisée quelques jours plus tard pour continuer les tests de découpage sur le Tubantia qui rappelons le avaient été interrompu suite à l’explosion des flexibles du chalumeau (voir article n° 2).

Cette fois un scaphandrier réussi grâce à 6 électrodes en fer à découper une longueur de 1,2 mètres de tôle en une heure de temps. La rectitude de la coupe avait été assurée grâce à la mise en place d’un guide en bois peint en blanc (130).

Comme on le constate, les électrodes utilisées au cours des ces essais français sont en fer et non en carbone mais c’est pourtant ce dernier type d’électrode prismatique de 30 cm de long percée de 2 tous pour l’arrivée d’oxygène qui continuera à être utilisé par les entreprises de plongée européennes jusque dans les années quarante.

Vers 1932 un autre procédé de découpage à l’aide d’électrode pleine de 8 à 10 mm de diamètre (sans apport d’oxygène) sera mis au point par Monsieur SARRAZIN. Mais il ne sera que très peu appliqué car sa mise en œuvre demandait une intensité de fonctionnement d’environ 1000 Ampères (131).

En 1935 Siebe-Gorman décrit également une pince oxy-arc dans son manuel. Comme on peut le voir sur la photo n° 67 celle-ci est également de forme rectiligne.

Photo n° 67 : Pince oxy-arc Siebe-Gorman (132)

HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 5)

En 1939 l’américain Swafford dépose un brevet pour un nouveau modèle de pince mais il semblerait que ce modèle n’ait jamais été commercialisé.

Figure n° 29 : Schéma pince oxy-arc Swafford (133)

HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 5)

Par contre, vers la même époque ce même monsieur Swafford fabrique également une électrode de découpage composée d’un tube en laiton de Ø 9,5 x 350 mm dans lequel est soudée une petite électrode carré ou au contraire 3 baguettes en acier. Afin d’être correctement isolée l’électrode est protégée par 3 à 5 tours de tape isolant.

Cette électrode contenant cette fois 7 baguettes en acier sera en service durant quelques années dans l’US Navy et il en sera encore fait mention dans le Divers Manual de 1948.

Figure n° 30 : Schéma électrode Swafford (134)

HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 5)

Il faudra attendre 1940 pour voir une vraie évolution dans la conception du matériel de découpage électrique. A cette époque le département de la Marine Américaine décida d’adapter le matériel existant au besoin de l’époque. La modernisation de cet équipement sera réalisée à l’US Naval Engineering Experimental Station situé à Annapolis dans le Maryland et le matériel sera ensuite testé par l’Experimental Diving Unit and Deep Sea Diving School de Washington ainsi qu’à l’U.S Naval Training School située au Pier 88 de New York.

C’est d’ailleurs ce numéro de quai qui donnera son nom à cette nouvelle pince oxy-arc.

Photo n° 68 : La pince de découpage Pier 88 (135)

HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 5)

A partir de cette époque également les grosses électrodes au carbone vont progressivement disparaitre au profit de nouvelles électrodes tubulaires plus fine.

Deux nouveaux types d’électrode creuse seront alors disponibles : Les électrodes en céramique et les électrodes tubulaires en acier recouvertes d’un enrobage rutile.

Photo n° 69 : Modèles d’électrode (136)

HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 5)

Grâce à ce nouvel équipement, les scaphandriers américains vont pouvoir travailler plus efficacement sur les divers navires qui ont été envoyé par le fond par l’aviation japonaise.

A Pearl Harbor, pas moins de 20000 heures de plongée seront nécessaires pour renflouer la plupart des navires dont de nombreuses heures consacrées au découpage (137).

Ce qui est extrêmement étonnant, c’est que depuis l’avènement du découpage électrique jusqu’à la fin des années quarante bon nombre de découpage se faisait également avec du courant alternatif. Malgré les inconvénients et les risques de ce type de courant la seule précaution supplémentaire que prenaient les scaphandriers par rapport au courant continu consistait à mieux isoler l’intérieur du casque en recouvrant par exemple toutes les parties métalliques qui étaient susceptible d’être touchées (139).

Ce qui est par contre intéressant de constater, c’est que dès la première heure, il était conseillé que couper le courant électrique lors des arrêts et des changements d’électrodes (voir brevet procédé Chapman and all).

En Europe également le découpage oxy-arc commence à se moderniser après la seconde guerre mondiale.

Si en Angleterre et dans une moindre mesure en Italie on continue à privilégier l’utilisation des électrodes au carbone jusqu’à la fin des années soixante.

Photo n° 70 : Ensemble de découpage Siebe-Gorman (140)

HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 5)

Photo n° 71 : Scaphandrier utilisant une pince de découpage italienne(141)

HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 5)

En France, Belgique et probablement d’autres pays on commence par contre à très rapidement utiliser les électrodes tubulaires en acier « Oxycuttend » fabriquées par la société Arcos et les électrodes roses de Craftsweld. Ces deux baguettes de découpage étaient recouverte d’un enrobage rutile qui avait l’avantage de générer un arc électrique extrêmement stable.

Par contre cet enrobage se dégradait assez rapidement dans l’eau et il était dès lors préférable de le protéger par du tape isolant.

Pour éviter cet inconvénient Arcair met sur le marché dès 1971 la SEA-CUT.1, une électrode composée d’un mélange de carbone et de graphite et qui ne comporte plus qu’une simple protection isolante à base de plastique.

Photo n° 72 : Plongeur-scaphandrier de la Sogétram s’entrainant au découpage (142)

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Chaque type d’électrodes avait de bonnes performances de découpage mais également quelques inconvénients.

Le gros avantage des électrodes au carbone ou en céramique était leur durée de combustion qui était généralement 10 fois supérieurs à celui des électrodes en acier (143).

Elles étaient également un peu plus courte ce qui facilitait le travail en espace confiné.

Par contre, ces électrodes se cassaient très facilement et les saignées de coupe étaient assez étroites et de ce fait elles devenaient moins performantes des que les tôles devenaient supérieures à 19 mm.

Au cours des années qui suivent diverses pinces (torches) de découpage oxy-arc vont être commercialisées un peu partout (ARCOS, BECKMAN, CRAFTSWELD, ARCAIR, BROCO).

Toutes se valent si elles sont utilisées et entretenues correctement.

Figure n° 31 : Schéma brevet de la torche Craftsweld (144)

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Photo n° 73 : Pince de découpage Beckman (145)

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Photo n° 74 : Pince de découpage russe (146)

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Entre 1975 et 1978 se basant sans doute sur le principe du découpage à la lance thermique (voir plus loin) ainsi que sur ce qu’avait inventé Swafford en 1939, la société Broco met au point les premières électrodes ultra-thermiques.

Celles-ci sont constituées d’un fin tube en acier de 0,7 mm d’épaisseur dans lequel sont serties 7 fils métalliques de Ø 2,4 mm dont l’un en alliage différent permet de maintenir la réaction exothermique même après la coupure du courant électrique.

Photo n° 75 : Electrodes Broco (147)

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Cette électrode présente un certain nombre d’avantage par rapport à l’électrode oxy-arc comme par exemple celui de ne nécessiter qu’un courant de faible intensité (150 Amps) pour fonctionner et donc des groupes électrogènes moins lourds peuvent être mis en place sur les chantiers.

Un autre avantage indéniable de ce type d’électrode tiens au fait que grâce à sa réaction exothermique elle est capable de découper un grand nombre de matériaux qu’ils soient oxydables ou pas. Sa mise en œuvre est également plus facile car grâce au fait qu’elle peut bruler quasi n’importe quel matériau le nettoyage des surfaces à découper ne devra plus être aussi soigné et enfin l’apprentissage de sa mise en œuvre est également plus facile que celui de l’oxy-arc. Résultat, ce type de baguette ultra-thermique va vite dominer le marché et son principe va rapidement être adopté ou copié par d’autres fabricants ou même des entrepreneurs privés qui vont à leur tour produire ce type d’électrodes (Comex pro, Magnumusa, Divex, Arcair, HBS et bien d’autres).

Photo n° 76 : Découpage à l’électrode ultra-thermique (148)

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Comme signalé un peu plus haut, les inventeurs de cette nouvelle électrode ultra-thermique se sont probablement inspirés d’un autre procédé de découpage terrestre : La lance thermique. Celle-ci est constituée d’un tube en acier d’environ 3 mètres de long dont le diamètre varie de 13 à 21 mm et dont l’intérieur contient un faisceau de fils d'alliage à base de fer serrés les uns contre les autres.

Elle a été inventée dans les années 1930 par la firme française Air Liquide qui c’était elle-même basée sur l’invention de l’Allemand Ernst Menne qui avait en 1901 mis au point une lance à oxygène pour déboucher les trous de coulée du métal dans les haut-fourneaux (149).

Grâce à sa température de combustion élevée la lance thermique peut pratiquement percer n’importe quel type de matériaux.

En ce qui concerne son utilisation sous eau, elle commence un peu après la seconde guerre mondiale où elle est principalement mise en œuvre pour créer des trous de mine dans le ciment ou le béton qui bourrait les cales de certaines épaves.

Vers 1968 la Marine Américaine découvre que ce type de lance est utilisée en Europe et pense que le procédé pourrait être utilisé dans certaine opération de renflouement. Dès lors elle demande au Batelle Memorial Institute de faire une enquête sur les risques encourus par les plongeurs (150).

Le résultat de l’étude fut sans appel : Procédé bien trop dangereux à utiliser sous eau à cause des risques élevés d’explosion.

Malgré ces risques, certaine entreprise de plongée profonde utiliseront malgré tout la lance thermique fin des années 70 pour le percement des alvéoles en béton armée de certaines plateformes offshores (151).

Actuellement, la lance thermique ne semble plus être utilisée que par de petites entreprises pas toujours au courant des risques encourus ou pour le découpage de grosse pièce lorsqu’ aucun autre mode de découpage n’est possible.

Photo n° 77 : découpage d’un pipeline à l’aide d’une lance thermique (152)

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C’est ensuite au tour de Reginald Clucas d’arriver sur le marché avec un nouveau produit. Probablement que celui-ci a dans son entourage des scaphandriers qui lui ont parlé du découpage électrique sous eau et des limitations liés à ce type d’électrode.

Il imagine dès lors un système qui va permettre au plongeur de découper bien plus longtemps sans devoir continuellement changer de baguette et qui est également moins encombrant que les longues lances thermiques.

Résultat, en 1968 il met sur le marché de la plongée professionnelle un câble découpeur pour lequel il va emprunter le prénom de sa fille Kerie (153).

Photo n° 78 : Bobine de câble Kerie (154)

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Le principe de fonctionnement du câble Kerie s’apparente à la lance thermique mais contrairement aux tubes métalliques contenant des fils d’alliage, le système se compose d’une gaine en plastique dans laquelle se trouve un câble en acier à forte teneur de carbone duquel l’âme centrale a été retirée afin de permettre le passage de l’oxygène.

L’allumage du câble se fait soit à l’aide de la flamme d’un chalumeau soit électriquement à l’aide d’un courant de 12 volts.

Les câbles sont fournis en longueur de 15 et 30 mètres et en trois dimensions 6, 9 et 12 mm.

Figure n° 32 : Principe de mise en œuvre du câble Kerie (155)

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Photo n° 79 : Ensemble de mise en œuvre du câble Kerie (156)

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Sa vitesse de combustion est d’environ 60 cm par minute ce qui lui donne une durée de combustion d’environ 50 et 25 minutes par câble.

Bien que son principe de fonctionnement ressemble à celui de la lance thermique, sa température de fusion est cependant bien plus basse (2700°) ce qui ne rend possible que le découpage de métaux ferreux.

Un des gros problèmes avec ce câble (surtout celui de première génération) était dû au fait que parfois la gaine plastique se consumait plus rapidement que l’âme métallique du câble ce qui était particulièrement gênant lors des découpages sans visibilité et plus d’un scaphandrier c’était à l’époque fait bruler la main.

Photo n° 80 : Défaut de fonctionnement (157)

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C’est probablement l’une des raisons pour laquelle ce système n’a jamais vraiment percée et est un peu tombé dans l’oubli durant près de 3 décennies. Aujourd’hui, ce problème parait avoir été supprimé et le système semble à nouveau être adopté par plusieurs marines et entreprises.

Photo 81 : Plongeur-scaphandrier utilisant le câble Kerie (158)

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En 2004 on voit arriver la Swordfish de la société Speciality Welds (159).

Cette nouvelle électrode à forte teneur d’oxyde de fer vendue en diamètre de 4 et 5 mm reprend le principe du découpage à l’arc sans apport d’oxygène utilisé lors des premiers découpages électriques c’est-à-dire que l’acier n’est pas oxydé par un jet d’oxygène mais est simplement fondu par la chaleur d’un arc électrique d’environ 400 Ampères.

Photo n° 82 : Résultat d’un test de découpage (160)

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La méthode de découpage thermique la plus récente mise à la disposition des scaphandriers est celle du plasma d’arc.

Photo n° 83 : Pince plasma arc et son panneau de contrôle (161)

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Elle a vu le jour dans les années cinquante mais à cette époque elle n’est pas encore couramment utilisé à cause de certains phénomènes parasites qui endommagent l’électrode et la buse de coupe et il faudra dès lors attendre 1963 pour que le découpage en surface soit vraiment lancé (162).

Assez rapidement l’entreprise française SOGETRAM découvre ce procédé et décide de le tester dans sa piscine d’entrainement de Garenne sur Eure.

Les essais seront cependant vite arrêtés car lors des séquences de découpage les vibrations et les explosions générées par l’outil étaient telles que le personnel craignait la rupture des hublots d’observation (163).

Il faudra ensuite patienter jusqu’en 1985 pour voir le plasma d’arc réapparaitre dans l’ancienne Union Soviétique où cette technique sera utilisée conjointement avec l’oxy-arc lors des travaux de découpage du tanker Ludwig Svoboda qui avait explosé dans le port de Ventspils (164).

Photo n° 84 : Epave du Ludwig Svoboda (165)

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Un des problèmes de la mise en œuvre du plasma d’arc sous eau est lié au fait que ce procédé fonctionne avec une tension d’arc et une tension à vide élevé qui sont respectivement de 120 - 200 Volts (ta) et 250 – 400 volts (tv) ce qui dépasse très largement les 30 volts préconisé par la plupart des règlementations (166).

Pourtant, dès le début de ce 21 nième siècle l’entreprise anglo-saxonne Air Plasma Ltd se décidera à son tour à mariniser un de ces ensembles de découpage de manière à éliminer les risques électriques pour les plongeurs-scaphandriers.

Leur torche sera utilisée une première fois en mars 2005 sur un chantier de Mermaid Offshore Services en Corée du sud au cours duquel les plongeurs-scaphandriers vont découper une séries de trous de formes et de dimensions variées dans une tôle d’acier de 32 mm située à la base d’une plateforme (167).

Cette même torche sera également utilisée au Canada en 2006 pour le recepage sous eau de 1500 m de palplanches (168) et plus récemment au royaume unis pour celui d’un rideau d’environ 800 mètres (169).

Malheureusement aucun retour n’est disponible concernant les éventuelles difficultés rencontrées dans la découpe des serrures mais il y a fort à parier que seules les parties planes auront été coupées par cette torche.

Un des avantages du plasma d’arc est qu’il génère relativement peu de débris et de ce fait ce procédé de découpage est également utilisé dans les centrales nucléaires pour le démantèlement de certaines structures immergées. Dans la plupart des cas, la torche est manipulée à distance depuis la surface, mais récemment les scaphandriers d’une entreprise américaine réputée dans ce type de travaux ont découpés tous les éléments internes d’un générateur de vapeur (170).

Photo n° 85 : Essai de découpage au plasma d’arc (171)

HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 5)

Mais en dehors de ces quelques applications particulières il n’y guère que très peu d’échos concernant d’autres types de travaux de découpage sous eau à l’aide de ce procédé.

Comme on a pu le constater au travers de ces cinq articles, ainsi qu’au travers de la figure n° 33 qui représente les vitesses de découpage obtenue lors de tests réalisé en décembre 1940, les divers outils énumérés étaient relativement performant et ont permis de réaliser des tâches qui sans eux aurait été impossible à faire.

Figure n° 33 : Longueur découpée en 12 minutes à l’aide de divers procédés de découpage (172)

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Aujourd’hui à cause de sa facilité d’apprentissage on privilégie surtout le découpage à l’électrode ultra-thermique. Pourtant au point de vue vitesse de coupe à l’heure, si on excepte le plasma d’arc qui n’est actuellement utilisé que pour des applications spécifiques et qui permet de découper à la vitesse de 3 cm/sec (108 m/h) (173), le champion incontesté pour un grand nombre de découpage en travaux publiques reste encore toujours le chalumeau découpeur puisque utilisé dans de bonnes conditions et par quelqu’un de compétant peut atteindre sur tôle de 12 mm la vitesse de 66 m/h (174).

Il est suivi d’assez loin par le découpage par le découpage à l’arc (30,5 m/h)(175) et l’électrode ultra-thermique (24,5 m/h) (176).

Concernant la figure n°33 Il est surprenant de constater que la vitesse de découpage mentionnée pour le découpage oxy-hydrogène soit si faible (7,5 m/h) car cela ne correspond absolument pas à la réalité de l’époque où les vitesses se situaient plutôt autour de 36 m/h (177). Il est dès lors plus que probable que cet essai au chalumeau a été réalisé par un scaphandrier non spécialisé dans ce type de découpage.

Figure n° 34 : Extrapolation figure n° 33 aux performances actuelles (174,175,176)

HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 5)

Malgré l’efficacité de ces outils, force est de constater qu’aussi bien en travaux public ou en offshore les opérations de découpage thermique ont fortement diminuée.

Cela tient à plusieurs raisons. Dans les travaux public où ces outils était principalement utilisé pour le recépage des palplanches cela est dû en partie au fait que 1° le prix de l’acier à fortement augmentée et 2° des outils d’extractions hydrauliques puissants ont été créé au cours de ces dernières années ce qui a dès lors permit de retirer les palplanches dans leur entièreté.

En offshore, ce mode de découpage tend lui aussi à être remplacé par des méthodes présentant moins de risques pour les plongeurs-scaphandriers. En effet, quelques soit le procédé utilisé celui-ci génère toujours une quantité plus ou moins importante de gaz hautement explosif qui s’ils se confinent dans un espace clos à proximité de la zone de découpe risque d’exploser plus ou moins violemment sous l’impulsion d’une scorie incandescente.

Photo n° 86 : Casque de plongée ayant subi les effets d’une explosion liée au découpage (178)

HISTOIRE DU DECOUPAGE SOUS EAU (partie 5)

Ce risque est d’ailleurs bien réel car depuis l’invention du premier chalumeau sous-marin, plusieurs dizaines de scaphandriers ont malheureusement perdu la vie en découpant (179). L’ennui, c’est qu’à cause de cette diminution de travaux de découpage l’expérience se perd et les nouveaux plongeurs-scaphandriers n’ont plus guère l’occasion de se faire la main.

Même dans les écoles de plongée cette technique n’est bien souvent abordée que de manière succincte par des enseignants qui eux même ne maitrise pas toujours correctement ce procédé. Pourtant un effort devrait être fait dans l’amélioration de cet enseignement car même s’il est moins utilisé il est presque certain que durant encore pas mal d’année le découpage thermique restera un précieux outil pour le plongeur-scaphandrier.

Références:

(115) L’emploi du chalumeau et de l’arc électrique dans les travaux sous-marins 1945 Académie de Marine par Maurice Lebrun page 22

(116) Deep Diving and Submarine Operation by Robert H.Davis /Siebe,Gorman & Company LTD CWMBRAN, GWENT 175 Anniversary edition / page 228

(117) Popular Mechanics Magazine Aug. 1934 page 164

(118) http://www.google.com/patents/US1324337

(119) RALPH E. CHAPMAN, OF MIAMI, FLORIDA. APPARATUS Fon. CUTTING on WELDING METAL. Application ñled October 9, 1925.` Serial No. 61,391.

(120) Popular Science Nov.1932 page 52

(121) Popular Mechanics Magazine May 1922 page 682

(122) Pacific Marine Review 1919 page 598

(123) Pacific Marine Review 1922 page 338

(124) Pacific Marine Review 1922 page 338

(125) Popular Mechanics Magazine May 1922 page 682

(126) Engineering news-record vol 90, n°10 march 8 1923 page 454

(127) Engineering news-record vol 90, n°10 march 8 1923 page 454

(128) http://paris-tx-naacp.blogspot.be/2011_08_01_archive.html

(129) Marine Salvage by Joseph N. Gores 1972 David & Charles page 119-123

(130) L’emploi du chalumeau et de l’arc électrique dans les travaux sous-marins 1945 Académie de Marine par Maurice Lebrun page 23-24

(131) L’emploi du chalumeau et de l’arc électrique dans les travaux sous-marins 1945 Académie de Marine par Maurice Lebrun page 30

(132) The Historical Diving Society Italia hds_48 pdf page 9

(133) http://www.google.com/patents/US2210640

(134) Divers Manual 1948 US Navy Training School (Salvage) Navy Yard Annex Bayonne New Jersey/Reproduction by the Historical Diving Society USA Santa Barbara, California fig.17

(135) Divers Manual 1948 US Navy Training School (Salvage) Navy Yard Annex Bayonne New Jersey/Reproduction by the Historical Diving Society USA Santa Barbara, California fig.10

(136) Underwater Work by Cayford Cornell Maritime Press 1966 page 93

(137) Marine Salvage by Joseph N. Gores 1972 David & Charles page 299-300

(138) L’emploi du chalumeau et de l’arc électrique dans les travaux sous-marins 1945 Académie de Marine par Maurice Lebrun page 30

(139) L’emploi du chalumeau et de l’arc électrique dans les travaux sous-marins 1945 Académie de Marine par Maurice Lebrun page 30

(140) Deep Diving and Submarine Operation by Robert H.Davis /Siebe,Gorman & Company LTD CWMBRAN, GWENT 175 Anniversary edition / page 228

(141) https://www.facebook.com/photo.php?fbid=10201906456641309&set=g.168828609978762&type=1&theater

(142) Brochure Sogetram

(143) Divers Manual 1948 US Navy Training School (Salvage) Navy Yard Annex Bayonne New Jersey/Reproduction by the Historical Diving Society USA Santa Barbara, California section 16

(144) https://www.google.com/patents/US2417650

(145) Commercial Oil-Field Diving by N.B. Zinkowski CMP 1971 page 170

(146) http://shelfspb.ru/upload/structure_1/1/1/6/structure_116/structure_property_image_83.jpg

(147) http://images.marinetechnologynews.com/images/maritime/w400/image-broco-underwater-22265.jpg

(148) https://www.facebook.com/kirby.morgan.apparel/photos/a.312480892127738.68021.288917144484113/1074685842573902/?type=3&theater

(149) http://www.saimm.co.za/Conferences/FurnaceTapping/203-Dienenthal.pdf

(150) Characteristics of Burning Bars Important to Their Being Used for Underwater Salvage Operations G.H. Alexander (Batelle Memorial Institute) Offshore Technology Conference 1969

(151) Anciens de Comex group memories of MCP 01 concrete cutting

(152) https://www.facebook.com/deivis.villalobos.9/videos/10207700185759910/

(153) http://www.google.ch/patents/US3591758

(154) https://www.ohgtech.com/wp-content/uploads/2014/12/IMG_5359-500x500.jpg

(155) U.S.Navy Salvage Manual Volume 1 Strandings, Harbor Clearance and Afloat Salvage Revision 2 2013 Published by Direction of Commander, Naval Sea Systems Command page 301

(156) NAVY EXPERIMENTAL DIVING UNIT REPORT NO. 7-84 EVALUATION OF THE KERIE CABLE THERMAL ARC CUTTING EQUIPMENT SUSAN J. TRUKKEN JULY 1984/ DEPARTMENT OF THE NAVY NAVY EXPERIMENTAL DIVING UNIT PANAMA CITY. FLORIDA 32407 page 9

(157) Experimental Diving Unit Report 24-72 / Evaluation of the Thermo-Jet cutting Torch by LTJ G B. LEBENSON, USNR and HTL.J.SCHLEGEL, USN/ Navy Experimental Diving Unit Washington Navy Yard 1973 page 11

(158) https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Underwater_Kerie_cable.jpg

(159) http://www.specialwelds.com/products/swordfish.asp

(160) http://www.specialwelds.com/videos/swordfish-1.htm

(161) F.Hermans personal photo from plasma cutting test at BDC in Sept. 2012

(162) http://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=1061#_Conventional_Plasma_Arc

(163) Information anciens de Sogetram (Pierre Graves et Felix Cobos)

(164) http://www.asptr.lv/en/performed-works.html

(165) http://www.asptr.lv/en/performed-works.html

(166) Code of Practice for The Safe Use of Electricity Under Water IMCA 045 page 22

(167) http://www.air-plasma.com/P30u.htm

(168) http://www.air-plasma.com/P30u.htm

(169) http://www.miles-water.com/underwater-plasma-cutting.html

(170) The Use of Divers for the Internal Underwater Segmentation of Steam Generators to Support Decommissioning - 14033 Charles A. Vallance (USA) Underwater Engineering Services, Inc.

(171) F.Hermans personal photo from plasma cutting test at BDC in Sept. 2012

(172) Divers Manual 1948 US Navy Training School (Salvage) Navy Yard Annex Bayonne New Jersey/Reproduction by the Historical Diving Society USA Santa Barbara, California section 17 Plate 2

(173) F.Hermans personal data from plasma cutting test at BDC in Sept. 2012

(174) F. Hermans log book 3 April 1980 Zeebrugge 16,5 m vertical cut in sheetpile in 15 minutes.

(175) F. Hermans log book 17 April 1981 G.O.M cutting of a 20” pipe in 3 minutes.

(176) F. Hermans log book 10 May 1991 Cameroun cutting of a 24” conductor pipe in 5 minutes.

(177) http://www.historicdiving.com/index.php/my-portfolio/videos/item/883-welding-under-water-video

(178) Evaluation Report of Swordfish Iron Oxide Cutting Electrode Shell April 2004 page 16

(179) http://www.thediversassociation.com/index.php/sheets incidents list and news paper achives

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9 avril 2016 6 09 /04 /avril /2016 10:41
Underwater cutting tools history (part one)

Hi every one,

You can now download “The Little story of the Underwater Cutting” in one single printable document at: https://www.academia.edu/24883704/The_Little_Story_of_the_Underwater_Cutting

As you may have realized from reading some of my stories I have since the beginning of my career always loved the underwater cutting jobs and so what more normal if today as a retired commercial diver that is having a bit more free time, I took it to interest me a little more in detail in the development of this technique.

Currently the commercial divers have at their disposal various tools and methods to accomplish such a mission such as: 

- The gas burning torch. 

- The electric cutting with plain electrode. 

- The electric cutting with oxy-arc electrode. 

- The electric cutting with ultra-thermic electrode. 

- The thermic cutting lance. 

- The Kerie cable. 

- The arc plasma.

But as you can imagine this has not always been the case. I therefore invite you to follow me through a few articles to discover the history of these great tools.

Since John and Charles Deane brothers invented the first modern diving helmet with which they would create the diver profession in 1832 our elders have been faced with situations where they had to make use of a tool capable of cutting.

For these pioneers of underwater work the range was not very big and it was generally limited to a knife, a saw, an ax or a hammer with his chisel.

At the time many of the underwater works was done on wrecks and consisted to recover their cargo. Sometimes when the wreckage hampered the traffic it was destroyed and in this case the tools used were of course not these hand tools but rather black powder and later in 1864 the famous dynamite invented by Mr. A. Nobel.

Figure n° 1: Wreck demolition with black powder (1)

Underwater cutting tools history (part one)

Towards the end of the 19th century things were deteriorating a bit for our divers with the appearance of the first steel hull ships and the various port structures made of the same metal. The steel cutting using strands of explosives continues to be used but this technique was not always well controlled.

Either the charge was too small and nothing was cut, or she was too high and much more was destroyed that planned.

Fortunately for small cutting jobs, in addition to the hammer and chisel our elders now had at their disposal the pneumatic drill which was invented by Mr. Simon Ingersoll in 1871 which was followed a little later with the chipper.

With these tools they could now by making a series of contiguous holes cut short lengths of steel. This is also the method that was used on the wreck of H.M.S Gladiator which sank in April 1908 following a collision with the St. Paul (the same that we will find later in another article).

Indeed, to avoid certain structures to hinder the salvage, the 15 tons guns, the 3 chimneys the masts and all other disturbing structures were cut using pneumatic chisels.

Photo n° 1: H.M.S Gladiator before sinking (2)

Underwater cutting tools history (part one)

Photo n° 2: H.M.S Gladiator during salvage (3)

Underwater cutting tools history (part one)

Needless to say that in those days the cutting of a steel structure was particularly laborious and tedious and it was therefore necessary to find some other more suitable equipment.

The first effective tool that would be available to divers in the early 20 Th centuries was the underwater gas burning torch, but this fabulous machine that would revolutionize the underwater works would however never have been possible without the genius of some men.

The first named Edmund Davy was an Irish professor of chemistry who in 1836 discovered the C2H2 (acetylene) and imagined that this gas could when burned in air be used as lighting.

Then comes Henry le Chatelier a French chemist who in 1895 discovered that the burning of an oxygen / acetylene identical volume generates a flame whose temperature reaches about 3130 ° C which exceeds the temperature of combustion of other known mixtures. Three years later this same chemist suggested inventing a device capable of exploiting this gas mixture so that it can be used for the welding and the cutting of ferrous metals gas.

In 1896 two other French scientists Albert Claude and George Hess invented a method for storing acetylene in cylinders under pressure without risk of explosion.

Another key figure who promoted this invention: Carl von Linde a German engineer who in 1902 built the first factory for the industrial production of oxygen and nitrogen with an air liquefaction process.

And finally, last but not least, Edmond Fouché and Charles Picard, who in 1902 invented the first oxyacetylene torch for welding metals (Patent No. 325,403, filed October 18, 1902) then followed in 1904 by the first cutting torch.

Figure n° 2: The first oxyacetylene welding and cutting torches (4)

Underwater cutting tools history (part one)

Obviously, this new invention quickly goes round the world and many countries buy the rights to this patent to also manufacture this tool.

Unfortunately for our divers despite the rapid implementation of this cutting device on demolition sites in the open air they had still to wait until 1909 for that someone get interested in it and starts to transform the torch for underwater works.

Previously it had been tried to let the torch burn under water, but the flame extinguished constantly because of turbulence caused by the flow of residual gas bubbles.

How then do about it? Why not create an artificial atmosphere allowing the flame to burn in an air bubble insulating it from contact with water.

It seems that this idea was born more or less simultaneously in the head of two.

That of Charles Picard who works for the acétylène dissous plant in Champigny and the other, the engineer A. Heckt of the German company der Deutsch-Luxemburgischen Bergwerks und Hütten-A-G.

The latter, however, takes a small lead over the French since 1909 the company buys 4 German patents through which it will be able to manufacture the first underwater gas burning torch (5).

To protect the flame of his blowtorch our engineer invents a kind of iron collar which surrounds the nozzle of the torch in which compressed air is sent.

Photo n° 3: The first underwater gas burning torch (6)

Underwater cutting tools history (part one)

Photo n° 4 : Detail iron carcan (7)

Underwater cutting tools history (part one)

In addition to the oxyacetylene gas mixture he also uses very rapidly an oxy-hydrogen mixture. The first tests are carried out in a tank equipped with portholes in the presence of many engineers and representatives of the Kaiser Wilhelm Canal department and on this occasion a diver cuts a flat iron 100 x 20 mm with an oxyhydrogen cutting torch (8).

On another occasion a diver goes down to 5 meters deep in the port of Kiel and cut a square 60 mm iron bar in thirty seconds which is then followed by a plate 300 x 20 mm that he manages to cut in 90 seconds ( 9).

Photo n° 5: German diver with his gas burning torch (10)

Underwater cutting tools history (part one)

In 1914 this German torch starts to be used to cut sheet piles, pieces of metal structures, pieces of wreckage and from the writings the cutting speed can reach 1.45 meters of sheet pile at a time while the thicknesses that may be cut with this first tool can reach 150 mm (11).

Photo n° 6 : Sheetpiles cutting 1914 (12)

Underwater cutting tools history (part one)

In 1915 a second German torch made its appearance, that of W. & BRUSCH WFJ BEYER but apparently extinguishing problems seem to exist because a few months later the two inventors are developing an electric ignition system in which the current is delivered by a small portable transformer that saw his weight also serves as ballast.

Figure n° 3: W. BRUSCH & W. F. J. BEYER Patent (13)

Underwater cutting tools history (part one)

Photo n° 7: Diver holding his portable transformer (14)

Underwater cutting tools history (part one)

In 1932 a new torch made its appearance, that of the Berliner Mr. H.Töpper.

The special feature of this device is that the heating flame is not fed with a combustible gas but rather with a conventional liquid fuel such as gasoline, benzene or other.

This liquid fuel is sent to the torch by a bottle of compressed air or nitrogen where it will be heated and then vaporized by the heating resistor that is incorporated into the body of the torch.

Photo n° 8: H. Töpper gasoline torch (15)

Underwater cutting tools history (part one)

Photo n° 9: H. Töpper Torch detail (15)

Underwater cutting tools history (part one)

Figure n° 4: Sketch installation (15)

Underwater cutting tools history (part one)

With this torch the diver could in function of the thickness (10-40 mm) cut a steel sheet of 1 meter between 160 and 220 seconds (16)

A year later it is the turn of Messer Griesheim to arrive on the market with its underwater cutter. It was developed to be used on wrecks lying up to 60 meters deep.

Photo n° 10: Messer Griesheim gasoline torch (17)

Underwater cutting tools history (part one)

The operating principle is more or less identical to its predecessor; it is - to - say that the gasoline is also send the torch head via compressed nitrogen where it is then sprayed in the oxygen.

The torch body consists of three valves: one for the supply of the cutting oxygen, one for the heating oxygen and the last one for the nitrogen - gasoline mixture.

Photo n° 11 : Messer Griesheim gasoline torch (18)

Underwater cutting tools history (part one)

Three tubes then bring the gas and liquid to the torch tip. The tubes as well as the torch head are interchangeable thereby obtaining a different inclination of the nose, which facilitates the handling of the tool according to the cutting work.

One big advantage of this torch is that it has no bubble skirt, it has been replaced by a combustion chamber (see Picard H7) allowing therefore to better seeing the cutting flame if there is a little visibility.

Since its commissioning the performance of the device are such that it will quickly become the most powerful burning torch of the market because depending on the thickness to be cut (10 mm to 100 mm) it can reach a cutting speed of 30 to 6 meters per hour (18).

For the common contemporary professional divers, these cutting speeds are quite unimaginable, yet in a cutting made in Paris during the seventies, I witnessed the daily performance of an Old Dutch hard hat diver who with this torch managed to cut between 145 and 160 meters of sheet piles in six hours of diving.

To achieve such a performance the torch needed to use high oxygen pressure which in the cold period tended to cause freezing of the gas.

To avoid this, the manufacturer had planned to send the oxygen through a tank of heated water.

Figure n° 5: Sketch Messer Griesheim installation (20)

Underwater cutting tools history (part one)

Widely used in the years 40-45 for the cutting of numerous wrecks, it employment then declined sharply because despite its high performance this torch had also some serious drawbacks:

Indeed the noise generated by the combustion flame was comparable to that generated by a jet and was widely exceeding 100 decibels.

Secondly as with all torches, the flame does not fully consume the gas or in this case the liquid fuel which tended to rise to the surface with the resulting pollution of the environment.

All this equipment was quite laborious to implement and could become dangerous if all safety rules were not respected, and finally this torch consumed a lot of fuel (25-40 liters / hour) and therefore it became less and less profitable because of the fuel price increase.

To follow: The French gas burning torches.

Références :

(1) Diving apparatus with instructions for submarine opérations by Siebe & Gorman 1870 page 26

(2) https://en.wikipedia.org/wiki/HMS_Gladiator_(1896)

(3) https://nickoftimemktg.files.wordpress.com/2014/11/hmsgladiator1908.jpg

(4) https://www.cganet.com/docs/100th.pdf page 7

(5) Das Acetylen:Seine Eigenschaften seine Herstellung und Verwendung by J.R.Vogel 1923 page 267

(6) Das Acetylen:Seine Eigenschaften seine Herstellung und Verwendung by J.R.Vogel 1923 page 268

(7) Das Acetylen:Seine Eigenschaften seine Herstellung und Verwendung by J.R.Vogel 1923 page 268

(8) mémoires de la société des ingénieurs civils volume 102,1914,page 235

(9) http://paperspast.natlib.govt.nz/cgi-bin/paperspast?a=d&cl=search&d=NOT19140822.2.12&srpos=1&e=-------10--1----2melting+steel+under+water--Xx

(10) Der Grundbau: Ein Handbuch Für Studium und Praxis Par Schoklitsch Schoklitsch 1932 , page 150

(11) Der Grundbau: Ein Handbuch Für Studium und Praxis Par Schoklitsch Schoklitsch 1932 , page 151

(12) Das Acetylen:Seine Eigenschaften seine Herstellung und Verwendung by J.R.Vogel 1923 page 270

(13) F.W.Brusch & W.F.J.Beyer Patent 1,298,880

(14) Praktisches Handbuch der gesamten Schweisstechnk by P.Schimpke & H.Horn 1924 page 129

(15) Le génie civil.Revue générale des industries françaises et étrangères (1932/12/17) page 612

(16) Le génie civil.Revue générale des industries françaises et étrangères (1932/12/17) page 612

(17) http://www.divingheritage.com/tools_cutting.htm

(18) http://www.pieds-lourds.com/Pages/pages.htm

(19) Die Schweisstechnik des Bauingenieurs: Einführung in Entwurf, Berechnung Par Bernhard Sahling 1952 page 209

(20) Manuel de découpage sous-marin par F. Hermans 1995 page 34

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7 avril 2016 4 07 /04 /avril /2016 17:33
Underwater cutting tools history (part two)

...

Hi every one,

You can now download “The Little story of the Underwater Cutting” in one single printable document at: https://www.academia.edu/24883704/The_Little_Story_of_the_Underwater_Cutting

The French approach was quite different. They also understood that to prevent the extinction of the flame it had to be isolate from the water but instead of using the iron carcan as that used by the Germans, Mr. C. Picard will instead use a kind of flared bell.

In 1912 his underwater gas burning torch called the "oxy-Secator" working with an oxyacetylene mixture appears for the first time in France (21).

Figure 6: Sketch the oxy-Secator (21)

Underwater cutting tools history (part two)

As seen in the sketch, the nozzle of the torch was equipped with a bell in which two diametrically opposite small tubes are connected. These supply the compressed air which is designed to remove the water from the bell and the metal area to be cut.

Around its periphery the bell was also equipped with 3 small guides to keep a constant distance between the flame and steel.

To achieve the development of his machine he organizes from 1912 one series of dive but these were unfortunately interrupted because of the war.

Finally, the torch is ready and on June 10, 1917 a new cutting demonstration is organized in a tank in front of some personalities during which a diver managed to cut a steel plate of 400 mm long x 40 mm thick (22).

Unfortunately the literature does not states the time taken to achieve this cut but it seems that the torch worked properly because at the end of the war various "oxy-Secator" are commissioned to assist in the removal of 5750 T English cruiser H.M.S Vindictive that was scuttled on May 10, 1918 to bottle the Ostend Harbor.

Prior to disposal and to complicate a possible salvage by the enemy, the crew of the battleship had packed her full of sacked cement that once submerged were going to harden and be very difficult to remove.

And that was indeed the case not for the Germans but to the English company "Liverpool Salvage Association" who had been entrusted the work.

Photo n° 12 : H.M.S Vindictive (23)

Underwater cutting tools history (part two)

The salvage started the following summer under the direction of Captain Young who already had good experience of this kind of work.

One of the first works that would be entrusted with hard hat divers was the removal of these cement bags and thus to get there some double deck plates needed to be cut using the oxy-Secator in order to allow the demolition of this concrete layer (24 ).

This was made using pneumatic hammers and minuscule explosive charges. After that, thirty lifting tunnels were dug under the wreck so that lighters and pontoons could aid in the lift.

All the operation was led in a masterly fashion and the work completes successfully October 16, 1919. As it was a British company that had done the job it's a safe bet that some British divers had the opportunity to use this torch.

We again find the oxy-Secator a few months later in 1920 on a sheet pile cutting in Theux on the Meuse (25). In the region many structures suffered severe damage or even complete destruction because of the war and so to restore them correctly sheet curtains were driven around the structure.

At the completion of such kind of repairs and whenever possible the sheet piles were pulled out but according to the ground configuration that was not always possible and in that case the only remaining solution was the cutting under water.

Photo 13: Reconstruction of the Theux bridge (26)

Underwater cutting tools history (part two)

It was this type of work that had been given to our underwater worker for a number of "Ransome" Type D sheet piles were completely blocked in the ground.

Figure 7: Configuration of a "Ransome" sheet pile (27)

Underwater cutting tools history (part two)

According to a report at the time, our burner managed to cut the flat sides without too much difficulty but because of the size of the torch’s bell the interlocks and the inside angles of the sheet piles had not been completely severed and the cracking of the curtain had been necessary.

The problem with this first torch was that because of the inside volume of the bell quite a large amount of compressed air was needed to keep it dry. This was provided by a compressor at a pressure of 5 bars but because of the air bubble back-pressure the torch vibrated strongly emitting a shrill whistle and it was quite difficult to keep her against the work.

Moreover, just like the German torch, the flame tended to go out frequently.

Photo 14: Oxy-Secator provided with its Corné ignition system (28)

Underwater cutting tools history (part two)

Luckily to counteract this disadvantage, Mr. Corné manager of scientific and industrial research and inventions had developed an underwater lighting system in the form of a brass tube in which a reactive mixture was compressed who was kindled spontaneously on contact with water allowing the relight of the torch.

In 1922 Mr. Picard who now works for the Air Liquide present at the Marseille Colonial exhibit a different kind of submarine torch on which the cumbersome bell was removed and replaced by a combustion chamber which eliminates the use of compressed air.

Photo 15: Cutting demonstration in Marseille (29)

Underwater cutting tools history (part two)

Indeed with this new device the flame burns inside a brass protection mantel which prevents the ingress of water.

Figure 7: torch Picard AD-8 (30)

Underwater cutting tools history (part two)

To facilitate ignition under water, the use of the Corné system is also replaced by a small pilot flame which burns continuously in the immediate vicinity of the main nozzle.

Figure 8: Details combustion chamber and pilot flamme (31)

Underwater cutting tools history (part two)

The first field trials of this new torch will be made on the wreck of the Tubantia a Dutch ship that was torpedoed March 16, 1916 by the German submarine UB13.

Photo 16: The steamer Tubantia (32)

Underwater cutting tools history (part two)

The boat was lying on the bottom at 33 meters deep just 55 miles off Ostend in a very busy shipping area subject to strong current.

The tests drove off in late April 1924 with a team of six divers (1 French and 5 English) but very quickly it became a fiasco (33).

The torch was burning well at that depth, but the flame was unable to bring the plate to the ignition temperature. To reach this temperature the surface team tried to calibrate the regulators to increase the pressure in the torch head, but what was bound to happen happened. A tremendous explosion occurred causing the bursting of the entire length of flexibles and also set the acetylene gauge on fire.

What had happened?

Nothing too surprising except that the new torch was working like its predecessor with an oxyacetylene mixture. But be aware that acetylene cannot if it is not dissolved in acetone be compressed above 1.5 bars. Above this pressure, the gas decomposes quickly into carbon and hydrogen and explodes spontaneously. In other words, this type of mixture can only be safely used at depths less than 10 meters.

Fortunately, this incident had no adverse consequences, but the use of the burning torch was stopped and the cutting was made by using a different method to be described later.

This first failure (which does not involve the torch) did not prevent it use on shallower sites such as for instance on the battleship of 15,000 tons Liberté which had following a fire exploded in the Toulon port September 25, 1911, killing no less 110 people and injuring 236 others.

Photo 17: The battleship Liberté (34)

Underwater cutting tools history (part two)

The method used to lift the ship was that advocated by Mr. SIDENSNER former chief engineer of the Russian navy who had to his credit by a compressed air method the salvage of the battleship Impératrice - Marie who sank in the bay of Sevastopol in 1917 (35).

So here in Toulon the main work for the divers consisted to inject compressed air into the compartments that were not too damaged and to set up both inside and outside the wreckage a lot of big pontoons in order to achieve sufficient buoyancy to move the battleship to the dismantling place.

Needless to say that all these works that would last nearly 40 months necessitated the presence of many divers including several burners.

Indeed, between June and November 1924 three new Picard torches had been commissioned on this site during which no less than 500 hours of various cuttings were provided at a depths between 3 and 7 meters, thus far of the acetylene critical pressure (36).

Figure 9: Illustration work on the Liberté (37)

Underwater cutting tools history (part two)

On the same site, another submarine torch appeared. It was the one of the engineer Royer, director of S.A. du Chalumeau Eugene Royer, from Lyon who in 1922 had applied to patent an oxyacetylene torch for underwater purpose.

His blowpipe consisted of a brass tube approximately 50 cm in length equipped at one end with 4 fittings for receiving the supply hoses and at the other side the head of the blowtorch.

As can be seen from the sketch of Figure 10, the flame is protected from contact with water by an air nozzle which surrounds the tip.

The Royer torch is also equipped with an in water electric ignition system and two rollers can be installed to facilitate the movement of the cutting tool on the sheet.

Figure 10: Royer gas burning torch patent (38)

Underwater cutting tools history (part two)

Although this torch had only recently been put on the market, it seems, however, have quickly proved its effectiveness through some demonstrations organized in the ports of Marseille, Lorient, Brest and La Ciotat and in the company's headquarters in Lyon.

The torch cutting performances were (apparently) relatively high since the manufacturer announced cutting speeds in the order of 12 to 15 meters per hour. It was therefore not surprising that the appointed diver of the Royer company (probably Mr. Thudot) was asked to help on site to complete the underwater cutting of an opening 60 meters long in a very narrow passage.

About 45 meters had been cut away behind some temporary cofferdams with ordinary torches but the last 15 meters could only be done under water.

Preliminary tests were made by drilling contiguous holes with a pneumatic drill, but within 6 hours of diving only 0.8 m were cut.

Our diver had afterwards cut this strip of 15 meters (30 m cut) in length in just 14 hours (39). A few small hangers prevented the metal strip from falling to the bottom but it could easily be torn out with a 25 tons crane.

With all these specialists work ended in February 1925 and despite the extremely difficult work conditions, no serious accident was to regret in the underwater workers community.

Only some of them had to suffer the (unpleasant) effects of some residual gas explosion trapped in confined spaces.

For the record one can also report the attack of an octopus that in December 1923 threw himself on the diver Jean Negri and clasped him so hard with its tentacles that the diver had to return to the surface where his assistants had to use axes to deal with beast (40).

After this prestigious salvage the press became a little stingy with information regarding the use of these torches. This was probably due to the fact that they were now part of the basic tools divers and their use became more and more common.

Yet in France the underwater burners faced a major problem: The depth limitation on their cutting performance. Unlike those used in other countries, their torches were in the twenties only equipped with tips suitable for oxyacetylene mixture which you know were dangerous when the depth of 10 meters was exceeded .

So no doubt that for some deeper projects the companies used torches from abroad which used another cutting gas: Hydrogen.

To the calorific point of view, the temperature of an oxy-hydrogen flame is about 430 degrees lower than that of oxyacetylene but the properties of hydrogen make that this gas is not limited in depth.

It was thus necessary that the French manufacturers adapted their tool if they would not lose a significant part of the customers specialized in underwater work.

Mr. Picard was the first to react and in 1936 he developed his new torch the "Picard H7". This is successfully tested in Toulon between 1 and March 20 of that year to the depth of 38.6 m (41) and following the success of these trials the H7 is marketed in the summer of that same year.

This torch is again an equipped with a combustion nozzle and while it is powered by three hoses, one for the oxygen cutting, one for the heating oxygen and one for the fuel gas, that torch comprises only 2 valves.

One quarter-turn valve that the diver has to open fully and ensures the arrival of the oxygen and the fuel gas in the mixing tip and one circular cutting valve for the oxygen.

As on the previous model this torch also possesses a small mobile pilot flame to enlighten this device underwater.

Photo n° 18: Picard H7 gas burning torch (42)

Underwater cutting tools history (part two)

The big advantage of this new PICARD compared to all other existing underwater burning torches was due to the fact that now the diver did not have to worry about the pressure adjustments because it could now be done based to the depth via an automatic gas control unit that stayed at the surface (43).

Figure 11: sketch automatic gas control unit (44)

Underwater cutting tools history (part two)

Photo n° 19: Automatic gas control unit (45)

Underwater cutting tools history (part two)

Obviously, this new model was quickly adopted by most of the French and foreign companies and during the 4 decades that followed it was used successfully on numerous sites including of course the removal of the many wrecks sunk during World War II.

The dexterity of our Elder was unparalleled.

The sections that came back to surface were often so perfectly and straightly cut that they could have been welded again without special machining.

Photo 20: lift of a wreckage piece cut off with a Picard (46)

Underwater cutting tools history (part two)

Apart from the salvage works the H7 torch was also much used by the inshore divers to namely realize the underwater cutting of the numerous sheet pile cofferdams that had served for the restoration or construction of new bridge foundation destroyed during WWII.

Yet for those civil engineering divers two small problems would soon appear.

As mentioned above, the Picard H7 worked with an oxygen / hydrogen mixture and for the torch to work correctly the mixing ratio of these gases needed to be about 1 volume of O2 for 3 volumes of H2 which gave if we used the torch at 10 meters an hourly consumption of about 7 m³ of oxygen and 23 m³ hydrogen which means for the sole heating flame a daily consumption of about 180 m³.

To this we had also to add the 57 m³ for the cutting oxygen. This meant that the teams that were working on land had to travel with an impressive number of gas cylinders.

Once again Air Liquide solved the problem by changing the mixing nozzle. The 22 small gas exhaust holes from the H7 were reduced to 12 with the result that in the fifties the divers could now use the Picard (P9) with propane gas (and later with other hydrocarbon-based gas).

With this new model the needed proportions became equal to 1 volume of O2 to 0.3 volume C3H8 thereby reducing at the same time the handling of bottles.

The other small problem encountered in civil engineering was due to the length of the Picard gas burning torch.

Indeed, it was sometimes difficult in some sheet piling configuration to cut them all at once without changing the torch position. To remedy many companies had quickly solved the problem by removing themselves the torch handle (and sometimes more) which not only shortened the torch but also made it a little lighter.

Photo 21: Result of some changes realized within the company (47)

Underwater cutting tools history (part two)

At about that time, end forty early fifty (date not found) another French torch reaches the market: the Charledave.

Photo 22: Charledave oxy-propane torch (48)

Underwater cutting tools history (part two)

Equipped with four valves, the oxy-propane torch used the principle of the air bubble to prevent the extinction of the flame.

Following its users the torch was difficult enough to adjust but once done, it was cutting perfectly.

Regarding the "Royer" torch oddly enough there isn’t more of it after the work on the Liberté and no pictures seems available.

In 1939 his inventor instituted a trial with the court of Rennes against the SORIMA because he pretended that his oxyacetylene torch had been used by the Italian company during the gold recovery campaign on Egypt, which lasted from 1930 to 1932 and therefore he hoped to receive 10% of the recovered value which made approximately 9,200,000 francs (old French francs) (49).

Photo 23: Neufeldt-Kunhke armored suit (50)

Underwater cutting tools history (part two)

When we know that this wreck was lying some 127 meters deep that can leave us as septic especially if Mr. Royer claimed he had worked with acetylene.

Another fact to the detriment of this statement is that because of the depth all dives on the wreck had been carried out with the Neufeldt-Kunhke atmospheric diving suit equipped articulated arms and it can therefore be difficult to imagine that such a suit could hold and guide a submarine torch.

On this wreck five bridges had actually been cut to get access to bullion room but following the Italian firm all these cuts were exclusively performed with bundles of explosives (51).

Today, no underwater gas burning torches are made in France only a combustion nozzle that can be mounted on a classic pyrocopt torch is still available.

Picture n°24: Pyrocopt torch equipped with a combustion nozzle (52)

Underwater cutting tools history (part two)

To follow the American torches

References:

(21) Pratique de la soudure autogène par Franche & Seferian encyclopédie Roret 1931 page 218

(22) L’emploi du chalumeau et de l’arc électrique dans les travaux sous-marins 19xx par Maurice Lebrun page 19

(23) http://www.militarian.com/attachments/hms-vindictive-8-1897-1920-20-jpg.5797/

(24) Marine Salvage by Joseph N. Gores 1972 David & Charles page 252

(25) Revue générale des chemins de fer et des tramways 1921/07-1921/12 page 249

(26) Revue générale des chemins de fer et des tramways 1921/07-1921/12 page 249

(27) Revue générale des chemins de fer et des tramways 1921/07-1921/12 page 243

(28) La Nature-1921 quarante-neuvième année,premier semestre :n.2439-2464 page 416

(29) Pratique de la soudure autogène autogène par Franche & Seferian encyclopédie Roret 1931 page 220

(30) La Nature-1932 Soixantième année,,premier semestre :n.2872-2883 page 559

(31) Le génie civil.Revue générale des industries françaises et étrangères (1924/05/24) page 512

(32) https://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/5/52/SS_Tubantia.jpg

(33) L’emploi du chalumeau et de l’arc électrique dans les travaux sous-marins 1945 Académie de Marine par Maurice Lebrun page 22

(34) http://jcautran.free.fr/archives_familiales/activites_depuis_2004/2011_conference_ASAM_liberte/amas_ferraille.jpg

(35) Le génie civil.Revue générale des industries françaises et étrangères (1925/03/14) page 250

(36) Le génie civil.Revue générale des industries françaises et étrangères (1925/03/14) page 254

(37) http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k717606q.item

(38) Le génie civil.Revue générale des industries françaises et étrangères (1925/03/14) page 267

(39) Le génie civil.Revue générale des industries françaises et étrangères (1925/03/14) page 253

(40) http://doc.rero.ch/record/182114/files/1923-12-06.pdf

(41) La Machine moderne 1936/01-1936/06 page 275

(42) Ebay

(43) DYKKEHISTORISK TIDSSKRIFT Nr 50-17 Argang 2013 page 12

(44) La pratique du soudage oxyacétylénique et des techniques connexe par A. Leroy, M. Evrard et G. d’Herbemont page 277

(45) http://www.simonszand.net/Usine%20elevatoire%20de%20Briare.html

(46) Les Pieds-Lourds Histoire des scaphandriers à casques français par G. Millot/Le chasse-marée éditions de l’estran 1982 page 156

(47) Chalumeau BDC document personnel

(48) http://historiadeunbuzo.blogspot.be/2010/11/equipo-de-buzo-clasico-siebe-gorman-co.html

(49) Paris-Soir 8/9/1938

(50) http://i.kinja-img.com/gawker-media/image/upload/t_ku-xlarge/wyq3a7llzmywjoketlqo.jpg

(51) L’or et la griffe par Claude Rabault Terre de Brume Editions 1995

(52) http://www.pieds-lourds.com/Pages/pages.htm

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6 avril 2016 3 06 /04 /avril /2016 09:48
Underwater cutting tools history (part 3)

Hi every one,

You can now download “The Little story of the Underwater Cutting” in one single printable document at: https://www.academia.edu/24883704/The_Little_Story_of_the_Underwater_Cutting

United States production of the first underwater torch returns to Eugene Bournonville.

In 1904 he receives two welding torches from Edmond Fouche that he will use to repair some of its machines then a little later he interested himself in the patent filed in the USA by the Belgian Felix Jottrand on a blowtorch model that used a jet of pure oxygen to cut steel (53) and finally in 1906 Bournonville began to manufacture its own torches under the AIRCO name.

Figure n° 12: Davis Bournonville cutting torch (54)

Underwater cutting tools history (part 3)

Around 1916 basing himself on the German underwater torch he devised a special hood that can be adapted over the tip of a regular cutting torch.

Figure n° 13: Sketch of the Bournonville special hood (55)

Underwater cutting tools history (part 3)

During a test made at Puget Sound Naval Shipyard in Bremerton with this oxyacetylene cutting torch a diver was able to make a circular cut of 48 cm (19 inch’) in 6 minutes at 6.6 meters deep (56).

Subsequently between 1917 and 1922 other US manufacturers also adapted their cutting torch to the underwater environment.

Figure 14: Diver using an oxyacetylene gas burning torch in 1919

Underwater cutting tools history (part 3)

Photo n° 25: Schrader underwater torch (no information available) (57)

Underwater cutting tools history (part 3)

One of the first companies that started to use this tool (without specifying the brand) was Merritt - Chapman & Scott from New York.

Their divers began to use it on small jobs like for instance the cutting of steel wire entangled around the propellers.

Then in 1918 one of the first large projects where mention was made of the use of the submarine torch was the salvage of the S.S St. Paul which sank for an unexplained cause and turned over on its port side in the mud in the Port of New York on 25 April of that year (58).

To be able to refloat the ship by pumping it empty the divers had to close off nearly 500 openings of all kinds, evacuate the 2,000 tons of mud that had accumulated in the wreck and cut Ø 450 mm openings in each of the steel bulkheads to drain the compartments.

Photo n° 26 The St Paul in the port of New York (59)

Underwater cutting tools history (part 3)

Then came the digging of 6 tunnels under the hull to pull the lifting slings.

These were made by the help of water fire hose, but apparently it was not an easy job for the divers because nearly one week of work was needed per tunnel.

The greatest difficulty of this job was not the patching or the pumping, but getting the ship upright again.

To solve it the salvage engineers erected 21 great steel legs shaped like the letter A along the starboard side.

Figure n° 14: Erecting of the steel legs (60)

Underwater cutting tools history (part 3)

The turning sequence will last about a week. It will be followed by a few hours of pumping and finally September 28, 1918 the ship resurfaced.

Other similar interventions take place without that the torches evolve in design then in 1925 the United States Navy meets a disaster.

During the night of 25 September, one of their submarines the S-51 was rammed while navigating at the surface by the steamer S.S City of Rome and sank in less than one minute.

Ten men managed to jump into the water of which only three will be saved.

The next afternoon i.e. fifteen hours after the collision a first team of divers from the Navy arrived on the scene and immediately dived on the wreck that lies in 39 meters of water.

Photo n° 27: USN diver going down on the S-51 (61)

Underwater cutting tools history (part 3)

Unfortunately, despite their repeated blows on the hull no return signal will be heard.

The 23 men still on board are reported dead.

Since the announcement of the accident two large derrick barges of a private company, the Monarch and the Century are mobilized and sent to the scene of the disaster together with the submarine S-50.

Photo n° 28: The two derrick barges during their lifting trial (62)

Underwater cutting tools history (part 3)

Once there, the Captain Davis who is in charge of the operation installed an air hose in the gap whereby the S-50 pump air continuously with the slim hope that it can be confined in an enclosed space and thus lighten the wreck.

At the same time two steel cables are passed with difficulty under the submarine on the stern side and on September 30 lifting is attempted.

Despite some 400 tons of combined traction the wreck does not move one iota.

The wrecking company's divers are again sent to the bottom to burn small holes with their torch in the upper parts of the submarine to check for air pockets. But the result is negative no bubbles come out of holes, which of course means that the lifting means used are insufficient to lift the weight of nearly 1,000 tons.

Following this failure the work will be interrupted until October 16 (63).

The second phase of the work is entrusted to Captain Ernest King and Commander Edward Ellsberg.

To make this work, the latter prepared the next salvage plan:

Eight submersible pontoons would be sunk in pairs on either side of the submarine, connected by a cradle of heavy lifting chains under the wreck, and then blow with compressed air for a lifting force of 640 tons. The additional buoyancy would come from sealing and blowing the S-51 undamaged compartments.

In this case a rather simple plan but still requires seven months of actual work to be brought to completion.

This was due in part to the fact that at the time the US Navy divers were inexperienced and only a few had been trained to work at that depth. They were certainly very aquatic but those who were really able to work under water were really hard to find (64).

On the other hand, when he persuaded his superiors that he was able to do this salvage Ellsberg was convinced that the submarine torch prepared by the marine laboratory would be of great help to him, unfortunately it was not.

To make their own torch, the laboratory based itself on what had been done in France and Germany but from its implementation on site our Commander realized that she was not at all reliable.

In fact, during one of the first pontoon installation a false maneuver had been made and to unlock it a thick steel cable had to be cut. Normally at the surface, this cut would have taken a few seconds but in substance it had requested no less than 40 minutes of work and six bottles of gases to George Anderson the youngest diver of the team to sever the cable (65).

Photo n° 29: Cdt Ellsberg with his underwater torch (66)

Underwater cutting tools history (part 3)

The work was interrupted on December 7 because of bad weather and Cdt Ellsberg took therefore advantage of the three-month of standby to follow an accelerated dive training course while at the same time he began to make some modifications to the existing torch so to make it more efficient. By testing the one that had used at sea he immediately realized that the flame was not hot enough and thought it was coming from the hydrogen which as reported elsewhere had a lower temperature than acetylene.

Knowing that acetylene could anyway not be used at this depth he tried to experiment with other gases but again he becomes disillusioned.

Result back to the drawing board and re-use of the hydrogen. It was well on the torch he had to work and not on the fuel gas.

But the development of it was not without risk. So one day he said it would be nice to try a torch with a big mixing nozzle. Jim Frazer, one of his testers went to water and lit the torch. She seemed to burn properly for a few seconds and then all of a sudden the flame was sucked into the torch and went out. Frazer looked at his tool without understanding what had happened, but suddenly he felt that his hand was burning and by reflex threw the torch away from him.

Just in time because it exploded in the tank.

Ellsberg knew that he was to return to a smaller tip.

Sea trials followed those in the tank and gradually the new tool was perfected.

Photo n° 30: Cdt Ellsberg during a trial dive (67)

Underwater cutting tools history (part 3)

Yet a problem remained.

To obtain a proper heating flame a correct dosage of the various gases had to be send to the mixing nozzle and the diver could only do that by adjusting the length of each gas bubble before the ignition to obtain the following values :

  • length of the air bubble: 3 inches (7,6 cm)
  • length of the hydrogen bubble: 3 inches (7,6 cm)
  • length of the heating oxygen bubble: 2,5 inches (6,3 cm)

Needless to say, the setting was quite laborious. Our designer imagined therefore a rather simple but effective system that would allow the divers to easily adjust the length of the gas bubbles with a removable adjustment bar they had to place in front of the nozzle (68).

The trials sessions followed each other and the torch was getting better but the flame extinguished still quite often. Ellsberg knew that it probably came from the air bubble. He finished his adjustment by altering the path of the air bubble so that its flow became parallel to the flame and not cross which sharply reduced the extinction of the torch.

Finally at spring after weeks of laborious work Jim made a final test during which he cut a big plate of 4.2 meters in 10 minutes, the underwater gas burning torch was ready just in time to resume work.

Photo n°31: Diver Kelley J.R with the Ellsberg torch (69)

Underwater cutting tools history (part 3)

Thanks to its tool the cutting divers would now be able to remove the various elements that hindered and perform the cutting of many vents in the lower portion of the submarine which aim to ensure the evacuation of water during inflation of watertight compartments.

Photo n° 32: The divers Francis Smith and Jim Frazer (70)

Underwater cutting tools history (part 3)

Besides the development of the underwater torch another interesting tool for divers was invented on this site. Indeed, to link the starboard and port pontoons together, various tunnels had to be dug under the wreck of the S-51. Unfortunately for our divers the ground on which the submarine laid was made by extremely hard clay and was very difficult to break through. The first tunnels were made using a 2.5 '' (Ø 65) fire hose equipped with a conventional lance like the one used by firefighters. But the problem with such type of tool and that each diver knows, is that the operating pressure cannot be very high because otherwise it is impossible to keep in place. As a result, the first tunnel took almost six weeks to be realized what was obviously much too long. Luckily in may a new nozzle designed and made by Machinist’s Mate (Second class) Waldren was now available. In the nozzle there were 6 jets, 1 large ahead and 5 smaller ones radially astern. It was found that the jet arrangement abolished the reaction which previously had made it impossible for the diver to hold the 2.5-inch hose with any special pressure; further, the radial jets enlarged the hole cut by the forward jet and shot the material cut loose astern at considerable speed. With this new invention the passages under the wreck could now be done in more or less two days.

Photo n° 33: Waldren's special balanced hose nozzle (71)

Underwater cutting tools history (part 3)

A first refloating attempt took place on 22 June, but because of bad weather the team was forced to flood the pontoons and let the wreck go back on the bottom.

Phot n° 34: Diver Wickwire clearing air hose prior to flooding the pontoons (72)

Underwater cutting tools history (part 3)

Finally, work was successfully completed on 5 July 1926 and the submarine was towed to a Navy dry dock.

Photo n° 35: Towing of the S-51 (73)

Underwater cutting tools history (part 3)

Soon after its invention, the firm Craftsweld Equipment Corporation began manufacturing the Ellsberg torch and for many years they supplied the gas burning torch with teams of skilled divers to complete cutting works all over the world (74).

Photo n° 36: First underwater gas burning torch manufactured by Craftsweld (75)

Underwater cutting tools history (part 3)

It was perhaps such a team that in 1937 defeated a cutting record during the construction of N.Y.C Marine Parkway Bridge.

On this site, the divers had managed to cut at 9 meters deep no less than 2118 sheet piles ( 14 cofferdams) in the space of 40 days, an average of almost 53 piles / day which was really not bad (76 ).

Given the increase of these underwater cutting works contracts various other US manufacturers started also to make their underwater cutting torch on the basis of which was designed by Cdt E. Ellsberg and therefore unlike some Europeans torches (French and German) all these American torches would remain faithful to the use of an air shield protection.

Figure n° 16: Detail of the American underwater torch (77)

Underwater cutting tools history (part 3)

Photo n° 37: Some of the American oxyhydrogen cutting torches (78)

Underwater cutting tools history (part 3)

Photo n°38: Airco torch (79)

Underwater cutting tools history (part 3)

Photo n° 39: Monarch torch (80)

Underwater cutting tools history (part 3)

Photo n° 40: Victor torch (81)

Underwater cutting tools history (part 3)

Photo n° 41: KG torch (82)

Underwater cutting tools history (part 3)

All these torches were used extensively in Pearl Harbor and also in other ports for the cutting of the wrecks but apparently the US Navy divers were not fully satisfied with it.

For them they were not only poorly adapted to work in wrecks and sometimes difficult to implement, but especially dangerous to use inside the wreckage.

Indeed, it must be remembered that all these torches (except Picard) required if they were to be lit under water cold preset and therefore a more or less important part of unburned and highly explosive gas escaped the torch and could become trapped in one or other enclosed space. Therefore in 1942 for this kind of work the US Navy began to replace the oxyhydrogen torch by the oxy -Arc.

The inshore commercial divers will continue to use the oxyhydrogen torch until the middle of the fifties and then as everywhere in the world these have gradually been replaced by the oxy-arc cutting method.

To follow: English and other countries torches.

References:

(53) History of Industrial Gases par Ebbe Almqvist page 360

(54) Gas torch and thermit welding by E.Vial Mc Graw-Hill Book Company 1921 page 75

(55) Gas torch and thermit welding by E.Vial Mc Graw-Hill Book Company 1921 page 94

(56) Gas torch and thermit welding by E.Vial Mc Graw-Hill Book Company 1921 page 94

(57) http://www.pieds-lourds.com/Pages/pages.htm

(58) https://en.wikipedia.org/wiki/SS_Saint_Paul_(1895)

(59) http://www.maritimequest.com/daily_event_archive/2008/04_apr/photos/25_ss_st_paul.jpg

(60) Popular Mechanics Magazine sept. 1925 page 438

(61) http://historylink101.com/bw/Early_Scuba/slides/IMG_5585_s2a.jpg

(62) Popular Science dec. 1925 page 9

(63) Popular Science dec. 1925 page 11

(64) NAVY DEPARTMENT REPORT ON SALVAGE OPERATIONS SUBMARINE S-51 BY EDWARD ELLSBERG LIEUTENANT COMMANDER, CONSTRUCTION CORPS UNITED STATES NAVY SALVAGE OFFICER UNITED STATES GOVERNMENT PRINTING OFFICE WASHINGTON 1927 page 10

(65) Men under the sea by Rear Admiral Edward Ellsberg

(66) Popular Science June. 1926 page 18

(67) Popular Science June. 1926 page 18

(68) E.Ellsberg, of Westfield, New Jersey. Underwater Torch and method therefor. Application filed Dec. 20,1927. Serial n° 241.387

(69) http://www.ebay.ie/itm/HARD-HAT-DIVER-1929-DEEP-DIVING-BOOK-SALVAGE-RARE-/251782484564#viTabs_0

(70) NAVY DEPARTMENT REPORT ON SALVAGE OPERATIONS SUBMARINE S-51 BY EDWARD ELLSBERG LIEUTENANT COMMANDER, CONSTRUCTION CORPS UNITED STATES NAVY SALVAGE OFFICER UNITED STATES GOVERNMENT PRINTING OFFICE WASHINGTON 1927 page 15

(71) NAVY DEPARTMENT REPORT ON SALVAGE OPERATIONS SUBMARINE S-51 BY EDWARD ELLSBERG LIEUTENANT COMMANDER, CONSTRUCTION CORPS UNITED STATES NAVY SALVAGE OFFICER UNITED STATES GOVERNMENT PRINTING OFFICE WASHINGTON 1927 page 36

(72) NAVY DEPARTMENT REPORT ON SALVAGE OPERATIONS SUBMARINE S-51 BY EDWARD ELLSBERG LIEUTENANT COMMANDER, CONSTRUCTION CORPS UNITED STATES NAVY SALVAGE OFFICER UNITED STATES GOVERNMENT PRINTING OFFICE WASHINGTON 1927 page 50

(73) https://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/thumb/6/64/S-51_Salvage.jpg/300px-S-51_Salvage.jpg

(74) 20000Jobs Under the Sea A History of Diving and Underwater Engineering by T.R.Parker Sub-Sea Archives 1997 page 136

(75) http://seajunk.com/wp-content/uploads/2014/04/torch_1.jpg

(76) Engineering News Record, March 11, page 373-375

(77) The Professional Diver’s Handbook by John Bevan Submex 2005 page 118

(78) Underwater Work by Cayford Cornell Maritime Press 1966 page 112

(79) http://i.ebayimg.com/images/g/X54AAOSwVL1WBDMP/s-l300.jpg

(80) Ebay

(81) Ebay

(82) EBay

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