CA1129260A - Dispositif d'amarrage d'une installation flottante a une installation marine ancree - Google Patents
Dispositif d'amarrage d'une installation flottante a une installation marine ancreeInfo
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Abstract
Dispositif pour amarrer une installation flottante à une installation marine assujettie à un point fixe du fond de l'eau et présentant sur une portion de sa longueur une surface extérieure cylindrique, d'axe vertical. Ce dispositif comporte un bras de liaison rigide qui porte des moyens de roulement et des moyens de solidarisation maintiennent ces moyens de roulement en contact avec des chemins de roulement portés par l'installation marine en permettant une rotation relative du bras et de l'installation marine autour de l'axe vertical de cette dernière.
Description
Z~ 3 La présente invention concerne un dispositif d'amarrage d'une ins-tallation flottante à une installation marine ayant une position sensiblement fixe par rapport au fDnd de l'eau.
L'installation flottante peut 8tre un navire et l'installation marine une bouée d'amarrage située à une certaine distance des côtes. L'ins-tallation marine peut également être une bouée de chargement et/ou de déchar-gement de la cargaison d'unnavire,une installation à partir de laquelle sont effectuées ou contr81ées des opérations telles que le forage du sol marin, la récupératinn de produits pétroliers, etc... ou encore une bouée, un coffre flottant, un réservoir, etc...
ûn connaît déjà des systèmes d'amarrage d'un navire sur une struc-ture telle qu'un coffre flottant ou sur une colonne oscillante, utilisant des bras tournants. ne tels systèmes sont par exemple décrits dans le brevet français 1 ~û3 ~93 et dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique 3 354 ~79 et 3 9û3 212. Dans ces systèmes, la structure d'amarrage est coiffée par un bras rigide solidaire du navire et prolongeant celui-ci au-del~ de l'étrave au niveau de laquelle il est articulé en tangage. Afin de permettre la rotation du bras et du navire autour de l'axe vertical de la structure, la liaison entre le bras et la structure d'amarrage est réalisée à l'aide d'un pivot, à
roulement à billes ou à rouleaux, appelé table tournante ou couronne d'orien-tatlon.
De tels dispositifs présentent maints incon~énients du point de vue de l'endurance, de la fiabilité et du rendement constructif.
D'une part, très sensibles à la corrosion marine, les couronnes d'orientation qui sont conçues, romme tout roulement à boilles, pour tourner vite en faisant travail~er successivement et de facon similaire tous leurs éléments constitutifs, sont, par ailleurs, mal adaptées à résoudre le problème de la rotation lente et peu fréquente où des efforts alternés imposés par la houle sont appliqués le plus souvent sans rotation sensible. Les vents dDmi~
3û nants maintenant statistiquement le navire, donc le bras et la table tournante, dans une orientation privilégiée, la même zone de la couronne et les mAemes billes sont constamment sollicitées, ce mode de fonctionnement impose un tel surdimensionnement de CBS organes que cela crée actuellement des problèmes de réalisation pour dPs installations de grandes dimensions~
Par ailleurs, un tel dispositif conduit à introduire de façon concentree, par l'intermediaire de la couronne d'o-rien-tation, des efforts d'encastrement generalement enormes, au niveau du centre de la plate-forme superieure de la structure d'amarrage, ce qui necessite d'-importants renforts pour repartir ces efforts dans l'ensemble de la structure.
L'objet principal de l'invention est de realiser un nouveau dispositif tournant, permettant l'amarra~e permanent d'un navire sur une installation assujettie à un point fixe du fond de l'eau, de façon plus fiable, plus endurante, et d'un rendement constructif plus eleve que les dispositifs actuelle-ment connus et pouvant être mis en oeuvre quelles que soient les dimensions des installations.
Cet objet de l'invention est realise dans un disposi-tif pour amarrer une installation flottante à une installation marine assu~ettie à un point fixe du fond de l'eau et dont une portion au moins de la surface exte.rieure a une Eorme sensible ment cylindrique d'axe vertical, ce dlsposi-tif comportant un ~ras de liaison rigide qui pendant l'utilisation du dispositif est articule autour d'un axe horizontal de l'installation flottante. Ce dispositif est caracterise en ce que ce bras de liaison porte des moyens de roulement et en ce que des moyens de solidarisation maintiennent ces moyens de roulement en contact avec la portion cylindrique de la surface exterieure de l'ins-tallation marine en permettant une rotation relative du bras et de l'installation marine autour de l'axe vertical de cette derniere.
Les caracteristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui s.uit de plusieurs exemples de realisation et en se referant aux dessins annexes, dans lesquels:
z9~
- la.figure 1 est une vue en.elevation d'un exemple de realisation de l'invention, - la.figure 2 est une vue de dessus de cet exemple de realisation, - la.figure 3 est une vue en coupe selon la ligne III
de la figure 2, - la figure 4 représente un second mode de realisation du bras de liaison, - la figure 4A est une vue en coupe selon la ligne IV
de la figure 4, - la figure 5 illustre un troisieme mode de realisa~
tion du bras de liaison, - la figure 5A est une vue en coupe selon la ligne V
de la figure 5, - les figures 6A et 6B illustrent un autre mode de realisation et . - la figure 7 schématise une variante de réalisation de l'invention.
Sur les figures 1, 2.et 3.on a représente un premier .exemple de réalisation du dispositif d'amarrage selon l'inven-~ :: . tion ou une instaLlation flottante 1, telle qu'un navire, est ." . amar~ée à poste fixe autour d'une installation marine 2, telle - ` . - qu'une bouee flottante cylindrique, assujettie au fond de l'~eau par des lignes d'ancrage funiculaire 3, 3a, 3b, 3c... par l'intermediaire des chaumards 4, 4a, 4b, 4c..., le niveau de . . . l'eau étant schématisé par.la ligne 5.
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9~
Le dispositif cornporte un bras de liaison rigide 6 ayant,par exemple, une structure tubulaire trianguléeO Ce bras prolonge le navire 1 au-delà
de la proue7. ~ est articulé, au niveau de sa fixation sur l'étrave du navire renforcée par les ferrures 3, selon un axe horizontal 12 perpendiculaire au plan de symétrie longitudinal du bateau,par l'intermédiaire des paliers 9.
A l'extrémité opposée à l'articufl~altlion 9, le bras 6 supporte à un premier niveau deux poulies/10 et 10a et quatre roues 11, 11a, 11b, 11c munies de bandages pneumatiques De meme, à un second niveau, deux poulies 10b et lDc et quatre roues 11d, 11e, 11f, 11g munies de bandages pneu- -matiques sont fixées au bras 6. Les axes de rotation tels que 13 et 14(fig. 3),des poulies et des roues sont rnaintenus parallèles à l'axe vertical 15 de la bouée ~-cylindrique 2 lorsque les bandes de roulement de ces roues sont en contact avec la paroi extérieure cylindrique 16 de la bouée. Chacun des arbres, tel& que 17 et 1a, supportant les paliers de roulement, par exemple 19, l9a des roues et 20, 20a des poulies,relie deux noeuds de convergence~ par exr3mple 21 et 22, des tubes dè la structure triangulaire du bras de liaison 6.
Les huit roues 11 à 119 sont maintenues en contact avec la paroi 16 de la bouée 2 ~ llaide de deux sangles ou courroies souples en forme de boucle fermée qui ceinturent,chacune à leur niveau,à la fois les poulies folles rt 2D la paroi de la bouér-~. La sangle supérieure 23 est tendue par les poulies 10 et 10a~ la sangle inférieure 24 par 12s poulies lDb et 10c.
~ ':
Les tubes formant la s-tructure triangulée du bras 6 ainsi que les roues et les poulies supportées par celle-ci, seront avantageusement réalis-3s ~ -comme des enceintes closes et étanches à l'eau. De préférence, l'ensemble forrnépar le bras 6~ les roues 11 à 119 et les poulies 10 à 10c présente une flotta~
bilitÉ positive pour que cet ensemble flotte sans peser au niveau du contact des roues sur la paroi de la bouée~ De façon avantageuse les surfaces en contact des sangles, de la bouée et des poulies d'une part, des roues et de la bouée d'autre part~ présenteront des profils complémentaires permettant de maintenir un positionnement précis de ces organes entre eux Par exemple, et comme représenté en 25 sur la figure 3, ces profils pourront avoir la forme d'ondulations horizontales, mais il est également pcssible de disposer ces ondulations verticalement ou suivant une direction inclinée sur l'axe vartical.
~Z~;~6C~ ~
Le fonctionnement du système ainsi décrit est facile à comprendreO
Les pneumatiques des rDues 11 à 11g étant degonflés, on approche le bras 6 de la houée 2 jusquià ce que les roues entrent en contact avec la sur face extérieure 16 de la bouée. Les sangles ou ceintures 23 et 24 sont mises en place. Le gonflage des pneumatiques des roue5 11 à 11g met en tension lzs sangles 23 et 2~ par l'intermédiaire des poulies 10 à 10co Le bras de liaison 6est ainsi rendu solidaire en tangage et en roulis des mouvements de la bouée.
En revanche, le bras 6 peut pivoter autour de l'axe vertical da la bouée. Ce pivotement est permis d'une part par les roues 11 à 119 qui en tournant sur elles-mêmes vont cheminer sur la surface latérale 16 de la bouée et par les sangles 23 et 24 qui s1écartent au fur at à meSLIre du pivotement du bras 6, en - laissant le passage aux poulies folles 10 à 10c qui roulent le long de la face interne des sangles en tournant sur elles-mêmes.
Lorsque sous les effets conjugués du vent, du courant et des vagues?
le navire l subit une tra~Lnée longitudinale, celle-ci produit un effort cle traction qui, transmis par le bras 6 aux paliers des poulies 10 à 10c, tend les deux sangles 23 at 24 retenues par la bouée ancree 2 sur la paroi latérale de laquelle elles S'appLIient sur une grande surface Lorsque, sous l'effet des mouvements orbitaux de la houle, la navire 1 est animé d'un mouvement`de cavalement, la tendance au déplacement de celui-ci Pn direction de la bouée 2 est stoppée par appui des roues 11 à 119 sur la paroi latérale 16 de ladite bouée, avec compression des pneumatiques.
Lorsque la direction du vent, du courant ou des vagues change, le navire 1 pivote comme une girouette autour de l'axe de la bouee, comme décrit ci-dessus, et~ prend une nouvelle position.
Lorsque sous lteffet d'une houle dirigée selon l'axe longitudinal du navire, celui-ci, ainsi que la bouée, sont animés de mouvements de pilonnement et de tangage créant des dénivellations importantesde l'un par rapport à ltautre, l'ensemble du bras 6 et de la bouée 2 oscille autour de l'axe 12 et de l'articu-lation 9.Le moment ds l'encastrament ainsi raalisé du bras 6 sur la bouée 2 ast,selon son orientation, repris par tension de la sangle supérieure 23 combinée à un appui, avec compression oes pneumatiques, des roues inférieures 11ù, lle, 11f et 119 sur la parii~ infér eure oe la paroi 16 de la bouae 2, ou par tension ~LZ~:~6~
do la sangle inférieure 24 combin~e à un appui, avec compression des pneumati-ques~ des roues sup~rieures 11, 11a, 11b, 11c sur la partie supérieure de la paroi 16 de cette m~me bouée. Dans ce cas, lleffnrt tranchant, au niveau de la liaison bras-bouée est transmis par adhérence des pneumatiques sur la poroi de la bouée ou par cisaillement-mutuel des bGurrelets que présente leur surface Dndulée ou annelée25.
Lorsque le navire change de cap pour se mettre dans le lit du vent, la houle transversale le soumet à un mouvement de roulis. Un moment de torsion est alors introduit dans le bras 6 par les paliers 9. Ce momsnt de torsion est - 10 transmis à la bouée 2 par adhérence des pneumatiques des roues 11 à 11g ou par cisaillement mutuel des bourrelets de leur surface ondulée 2S.
.
Le couple de torsion et l'effort tranchant dû aux moments de tangage, peuvent etre transmis de facon plus positive en adoptant llun des modes de réalisation illustrés par les figures 4, 4A, 5 et 5A.
.
Dans le cas representé sur les figur~s 4 et 4A an utilise des roues profilées26a, 26b~ 26c et 26d ayant la forme de roues de wagonnet qui coopèrent avec des rails 27a et 27b solidaires de la bouée 2, Sur les axes de rotation 2B des roues ~6a, 26b et cles roues 26c et 26d sont montées les poulies 10 et 1Oa sur lesquelles passe la courxoie 23~ Des poulies auxiliaires 29 et 30 portées par le bras 6 assurent une longueur de contact suffisante entre la courroie 23 et les poulies 10 et 1Da. Un vérin hydraulique ou mécanique 31, solidaire du bras 6, permet de régler la tension -de la courroie 23 par déplacement dlune poulie 32 fixée à l~extrémité d~ la tige mobile 33 du vérin.
Les figures 5 et 5A représentent un autre mode de réalisation du bras de liaison o permettant l'amarrage du navire 1 sur une colonne flottante 2 assujettie au fond de la mer à llaide des lignes d~ancrage 36, 36a, etc... par ltintermédiairs des chaumards 37 et de points dlancrage tels que 38 fichPs dans -;~
le sol sous-marin 39. Dans ce cas, le bras 6 est composé de deux éléments dis~ ;
tincts 6a et 6b articulés entre eux selon un axe 40 parallèle à l'axe dtarti culation 12. Le premier élément 6a a la forme d~un cadre qui supporte les poulies 10, 1Qa de mise en tensior des sangles 23 et 24, et les rouDs 11, 11a...Le second elément 6b est une poutre balancier articulée autour de llaxe 12 sur le navire 1. Las ruues 10~ 10a~ 10b .,0~ ainsi que les courroies 23 et 24 ~1~9~
cylindriques 3~a et 3~b prennent appui sur la surface lat~rale dPs collerettes / rapportées sur la colonne 2 dans le but de ménager des bandes de rDulement plates en forme de couronne. ~es rDues ~1, 41a, ~1b, ~1c, dont les axes sont disposés radialement par rapport à la colonne 2 prennent 2ppUi sur les flancs plats en forme de couronne 33 et 35 des collerettes cylindriquss 34a et 3~b rapportéesautour de la colonne 2 Les avantages d'un tel dispositif dlamarrage résultent de la nature et de l'arransement des divers cunstituants qui concourent à l'obtention d'un rendement constructif élevé Les efforts provenant du bras de liaison sont ou colonne 2 introduits sur la bouée / de facon diffuse sur une grande surface, avec des faibles pressions d'appui sur une structure de forme cylindrique bien adaptée à recevoir,sans renforts excessifs,des effor-ts de compression. Ces efforts transmis par les sangles et les roues à deux niveaux très écartés l'un de llautre permettent la reprise du moment d'encastrement du bra5 ri9ide sur la houée. Ces efforts de réaction aux appui5 sont dlautant plus faibles que le bras de levier est grand. De plus, les propriétés élastiques et plastiques des sangles et roues à pneumatiques permettent d'écrêter les efforts engendres par certains impacts brutaux dns aux actions dynamiques alternées de la houle.
Z
Par ailleurs, les colonnes cylindrique~qui ne comportent aucun organe mécanique, peuvent etre réalisées de facon économique entièrement chaudronnées~
sans tolérances précises, ni usinages et les liaisons par sangles e~ pneum3-~tiqùes sont~ contrairement à des mécanismes à rouiements à billes, rigoure-lse-ment insensibles à la corrosion marine.
Si besoin est, en cas d'apparition de conditions météo océanologiques extremes d'une telle ampleur que l'installation dans sa totalité ne puisse les affronter sans dommagPs, il est possible de désamarrer rapidement le navire, afin de préserver l'intégrité de llancrage de la bDuée/et par là-même d'éviter la détérioration des installations et liaisons sous-marines. Il suffit,pour obtenir cette séparation rapide entre bouée et navire,de sectiunner les sangles de retenue,par exemple à l'endroit DU la bande qui constitue chacune d'elles est~comme représenté à la figure 2, refermée sur elle-meme à l'aide de ferrures 51 et 51a boulonnées entre elles~ qui viennent pincer ses extrémités, en détruisant, par commande à distance, cet assemblase à l'aide de boulons explo-sifs 52 Les figures 6A et 6B rsprésentent une variante de réalisation de l'invention.
Selon ce mode de réalisation, on empêche les glissements relatifs des ceintures 23, 24 et de la bouée 2 dans la direction parallèle à l'axe de cette dernière en placant les ceintures dans des gorges ménagées sur la bouée 2. Ces gorges sont, par exemple, délimitées par la paroi verticale de la bouée et des flasques 61 solidaires oe la bouée. De plus, les efforts tranchants au niveau de la liaison bras-bouée sont transmis par l'intermédiaire des ceintures. En effet, CDmme on peut le voir sur la figure 6b pour chaque ceinture~ la surface extérieure 62 opposée à celle qui est en contact avec la paroi cylindrique de la bouée 2 a un profil concave. Cette surface extérieure constitue la bande de roulement pour les moyens de roulement dont les roues telles équipées que 11b sont/ de pneumatiques ayant une surface extérieure convexe sensible-ment complémentaire de la surface extérieure 62 des ceintures. Pour assurer un roulement correct des moyens de roulement sur les ceintures, chaque ensemble de roues est porte par un support 6~ articulé autour d'un axe 63 disposé radia-lement par rapport à la bouée 2 dans un plan parallèle à l'axe 12.
Des modifications pourront 8tre apportées sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. Par exemple, on a représenté sur les figures l'ancrage d'un navire à une bouée de surface, mais il n'est pas exclu de mettre en oeuvre tout autre type d'installation marine tel que tour, etc... pourvu que ces installations présentent sur une portion au moins de leur longueur une surface extérieure cylindrique.
Le nombre de roues et de poulies pourra être différent de celui représenté sur les figures. Par exemple, romme le montre schématiquement la figure 7, on pourra utiliser pour chaque sangle ou ceinture 60 une seule poulie 10 associée à deux roues 11, ces trois éléments tournants étant dis-posés au sommet d'un triangle.
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De plus, le nombre de sangles peut varier et sera déterminé par le technicien en fonction des efforts qui devront 8tre supportés par le dispo-sitif pourvu que les sangles maintiennent en contact les roues et leurs chemins de roulement sur l'installation marine 2.
Il est égalernent possible de remplacer la bouée Flottante par une bouée immergée à plus ou moins grande profondeur, le bras 6 ayant une forme correspondante et étant oallasté convenablement.
:
9~
Les sangles ou courroies pourront être réalisées de façon connue en soi. Par exemple, elles pourront être constituées d'un matériau plas-tique, armé par des couches de fils, bandes ou torons, ou par des nappes de fils tressés. Ces armatures supportant les eFForts mécaniques appliqués aux courroies pourront etre métalliques ou réalisées à partir de fibres de verre ou fibres plastiques commercialisées sous le nom de KEVLAR, etc...
Les ceintures pourront également être constituées par des câbles ou des chalnes.
Toutes les installations décrites ci~dessus ne sont que des exemp]es d~ réalisation de l~invention. Ces diverses solutions technologiques adoptées peuvent etre combinées entre elles de diverses façons pour résoudre un pro-blème dlensemble posé pa~ une application particulière à un cas donné.
Le dispositif tournant dlamarragr~ d'un navire sur une bouée cylin^-drique s~applique particulièrelnent à la réalisation d~installations rJe pro-duction temporaire de pétrole à partir d'un g:isement sous-marin où la bouée ancrée supporte les conduites flexibles de liaison 63 r~ntre les tetes de ~ui-tssous-marines et la surface et où le navire est un navire rsservoir équipé
d'installations de traitement de la production.
A cet effet, comme représenté aux figures 1 et 2 la structure tubu~
laire du bras supporte les tuyauteries rigides de trans~ert de fluide 53, 54 etc. . prolongées à leurs extrémités par des tuyauteries flexibles 55, 56, 57 etc... de liaison avec les circuits du navire e-t de la bouée.
Elle peut aussi être équipée avantageusement par des passerelles 5 d'accès du personnel dlentretien entre navire et bouée, et par une grue 59 de déchargement de matériel sur la bouée.
L'installation flottante peut 8tre un navire et l'installation marine une bouée d'amarrage située à une certaine distance des côtes. L'ins-tallation marine peut également être une bouée de chargement et/ou de déchar-gement de la cargaison d'unnavire,une installation à partir de laquelle sont effectuées ou contr81ées des opérations telles que le forage du sol marin, la récupératinn de produits pétroliers, etc... ou encore une bouée, un coffre flottant, un réservoir, etc...
ûn connaît déjà des systèmes d'amarrage d'un navire sur une struc-ture telle qu'un coffre flottant ou sur une colonne oscillante, utilisant des bras tournants. ne tels systèmes sont par exemple décrits dans le brevet français 1 ~û3 ~93 et dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique 3 354 ~79 et 3 9û3 212. Dans ces systèmes, la structure d'amarrage est coiffée par un bras rigide solidaire du navire et prolongeant celui-ci au-del~ de l'étrave au niveau de laquelle il est articulé en tangage. Afin de permettre la rotation du bras et du navire autour de l'axe vertical de la structure, la liaison entre le bras et la structure d'amarrage est réalisée à l'aide d'un pivot, à
roulement à billes ou à rouleaux, appelé table tournante ou couronne d'orien-tatlon.
De tels dispositifs présentent maints incon~énients du point de vue de l'endurance, de la fiabilité et du rendement constructif.
D'une part, très sensibles à la corrosion marine, les couronnes d'orientation qui sont conçues, romme tout roulement à boilles, pour tourner vite en faisant travail~er successivement et de facon similaire tous leurs éléments constitutifs, sont, par ailleurs, mal adaptées à résoudre le problème de la rotation lente et peu fréquente où des efforts alternés imposés par la houle sont appliqués le plus souvent sans rotation sensible. Les vents dDmi~
3û nants maintenant statistiquement le navire, donc le bras et la table tournante, dans une orientation privilégiée, la même zone de la couronne et les mAemes billes sont constamment sollicitées, ce mode de fonctionnement impose un tel surdimensionnement de CBS organes que cela crée actuellement des problèmes de réalisation pour dPs installations de grandes dimensions~
Par ailleurs, un tel dispositif conduit à introduire de façon concentree, par l'intermediaire de la couronne d'o-rien-tation, des efforts d'encastrement generalement enormes, au niveau du centre de la plate-forme superieure de la structure d'amarrage, ce qui necessite d'-importants renforts pour repartir ces efforts dans l'ensemble de la structure.
L'objet principal de l'invention est de realiser un nouveau dispositif tournant, permettant l'amarra~e permanent d'un navire sur une installation assujettie à un point fixe du fond de l'eau, de façon plus fiable, plus endurante, et d'un rendement constructif plus eleve que les dispositifs actuelle-ment connus et pouvant être mis en oeuvre quelles que soient les dimensions des installations.
Cet objet de l'invention est realise dans un disposi-tif pour amarrer une installation flottante à une installation marine assu~ettie à un point fixe du fond de l'eau et dont une portion au moins de la surface exte.rieure a une Eorme sensible ment cylindrique d'axe vertical, ce dlsposi-tif comportant un ~ras de liaison rigide qui pendant l'utilisation du dispositif est articule autour d'un axe horizontal de l'installation flottante. Ce dispositif est caracterise en ce que ce bras de liaison porte des moyens de roulement et en ce que des moyens de solidarisation maintiennent ces moyens de roulement en contact avec la portion cylindrique de la surface exterieure de l'ins-tallation marine en permettant une rotation relative du bras et de l'installation marine autour de l'axe vertical de cette derniere.
Les caracteristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui s.uit de plusieurs exemples de realisation et en se referant aux dessins annexes, dans lesquels:
z9~
- la.figure 1 est une vue en.elevation d'un exemple de realisation de l'invention, - la.figure 2 est une vue de dessus de cet exemple de realisation, - la.figure 3 est une vue en coupe selon la ligne III
de la figure 2, - la figure 4 représente un second mode de realisation du bras de liaison, - la figure 4A est une vue en coupe selon la ligne IV
de la figure 4, - la figure 5 illustre un troisieme mode de realisa~
tion du bras de liaison, - la figure 5A est une vue en coupe selon la ligne V
de la figure 5, - les figures 6A et 6B illustrent un autre mode de realisation et . - la figure 7 schématise une variante de réalisation de l'invention.
Sur les figures 1, 2.et 3.on a représente un premier .exemple de réalisation du dispositif d'amarrage selon l'inven-~ :: . tion ou une instaLlation flottante 1, telle qu'un navire, est ." . amar~ée à poste fixe autour d'une installation marine 2, telle - ` . - qu'une bouee flottante cylindrique, assujettie au fond de l'~eau par des lignes d'ancrage funiculaire 3, 3a, 3b, 3c... par l'intermediaire des chaumards 4, 4a, 4b, 4c..., le niveau de . . . l'eau étant schématisé par.la ligne 5.
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Le dispositif cornporte un bras de liaison rigide 6 ayant,par exemple, une structure tubulaire trianguléeO Ce bras prolonge le navire 1 au-delà
de la proue7. ~ est articulé, au niveau de sa fixation sur l'étrave du navire renforcée par les ferrures 3, selon un axe horizontal 12 perpendiculaire au plan de symétrie longitudinal du bateau,par l'intermédiaire des paliers 9.
A l'extrémité opposée à l'articufl~altlion 9, le bras 6 supporte à un premier niveau deux poulies/10 et 10a et quatre roues 11, 11a, 11b, 11c munies de bandages pneumatiques De meme, à un second niveau, deux poulies 10b et lDc et quatre roues 11d, 11e, 11f, 11g munies de bandages pneu- -matiques sont fixées au bras 6. Les axes de rotation tels que 13 et 14(fig. 3),des poulies et des roues sont rnaintenus parallèles à l'axe vertical 15 de la bouée ~-cylindrique 2 lorsque les bandes de roulement de ces roues sont en contact avec la paroi extérieure cylindrique 16 de la bouée. Chacun des arbres, tel& que 17 et 1a, supportant les paliers de roulement, par exemple 19, l9a des roues et 20, 20a des poulies,relie deux noeuds de convergence~ par exr3mple 21 et 22, des tubes dè la structure triangulaire du bras de liaison 6.
Les huit roues 11 à 119 sont maintenues en contact avec la paroi 16 de la bouée 2 ~ llaide de deux sangles ou courroies souples en forme de boucle fermée qui ceinturent,chacune à leur niveau,à la fois les poulies folles rt 2D la paroi de la bouér-~. La sangle supérieure 23 est tendue par les poulies 10 et 10a~ la sangle inférieure 24 par 12s poulies lDb et 10c.
~ ':
Les tubes formant la s-tructure triangulée du bras 6 ainsi que les roues et les poulies supportées par celle-ci, seront avantageusement réalis-3s ~ -comme des enceintes closes et étanches à l'eau. De préférence, l'ensemble forrnépar le bras 6~ les roues 11 à 119 et les poulies 10 à 10c présente une flotta~
bilitÉ positive pour que cet ensemble flotte sans peser au niveau du contact des roues sur la paroi de la bouée~ De façon avantageuse les surfaces en contact des sangles, de la bouée et des poulies d'une part, des roues et de la bouée d'autre part~ présenteront des profils complémentaires permettant de maintenir un positionnement précis de ces organes entre eux Par exemple, et comme représenté en 25 sur la figure 3, ces profils pourront avoir la forme d'ondulations horizontales, mais il est également pcssible de disposer ces ondulations verticalement ou suivant une direction inclinée sur l'axe vartical.
~Z~;~6C~ ~
Le fonctionnement du système ainsi décrit est facile à comprendreO
Les pneumatiques des rDues 11 à 11g étant degonflés, on approche le bras 6 de la houée 2 jusquià ce que les roues entrent en contact avec la sur face extérieure 16 de la bouée. Les sangles ou ceintures 23 et 24 sont mises en place. Le gonflage des pneumatiques des roue5 11 à 11g met en tension lzs sangles 23 et 2~ par l'intermédiaire des poulies 10 à 10co Le bras de liaison 6est ainsi rendu solidaire en tangage et en roulis des mouvements de la bouée.
En revanche, le bras 6 peut pivoter autour de l'axe vertical da la bouée. Ce pivotement est permis d'une part par les roues 11 à 119 qui en tournant sur elles-mêmes vont cheminer sur la surface latérale 16 de la bouée et par les sangles 23 et 24 qui s1écartent au fur at à meSLIre du pivotement du bras 6, en - laissant le passage aux poulies folles 10 à 10c qui roulent le long de la face interne des sangles en tournant sur elles-mêmes.
Lorsque sous les effets conjugués du vent, du courant et des vagues?
le navire l subit une tra~Lnée longitudinale, celle-ci produit un effort cle traction qui, transmis par le bras 6 aux paliers des poulies 10 à 10c, tend les deux sangles 23 at 24 retenues par la bouée ancree 2 sur la paroi latérale de laquelle elles S'appLIient sur une grande surface Lorsque, sous l'effet des mouvements orbitaux de la houle, la navire 1 est animé d'un mouvement`de cavalement, la tendance au déplacement de celui-ci Pn direction de la bouée 2 est stoppée par appui des roues 11 à 119 sur la paroi latérale 16 de ladite bouée, avec compression des pneumatiques.
Lorsque la direction du vent, du courant ou des vagues change, le navire 1 pivote comme une girouette autour de l'axe de la bouee, comme décrit ci-dessus, et~ prend une nouvelle position.
Lorsque sous lteffet d'une houle dirigée selon l'axe longitudinal du navire, celui-ci, ainsi que la bouée, sont animés de mouvements de pilonnement et de tangage créant des dénivellations importantesde l'un par rapport à ltautre, l'ensemble du bras 6 et de la bouée 2 oscille autour de l'axe 12 et de l'articu-lation 9.Le moment ds l'encastrament ainsi raalisé du bras 6 sur la bouée 2 ast,selon son orientation, repris par tension de la sangle supérieure 23 combinée à un appui, avec compression oes pneumatiques, des roues inférieures 11ù, lle, 11f et 119 sur la parii~ infér eure oe la paroi 16 de la bouae 2, ou par tension ~LZ~:~6~
do la sangle inférieure 24 combin~e à un appui, avec compression des pneumati-ques~ des roues sup~rieures 11, 11a, 11b, 11c sur la partie supérieure de la paroi 16 de cette m~me bouée. Dans ce cas, lleffnrt tranchant, au niveau de la liaison bras-bouée est transmis par adhérence des pneumatiques sur la poroi de la bouée ou par cisaillement-mutuel des bGurrelets que présente leur surface Dndulée ou annelée25.
Lorsque le navire change de cap pour se mettre dans le lit du vent, la houle transversale le soumet à un mouvement de roulis. Un moment de torsion est alors introduit dans le bras 6 par les paliers 9. Ce momsnt de torsion est - 10 transmis à la bouée 2 par adhérence des pneumatiques des roues 11 à 11g ou par cisaillement mutuel des bourrelets de leur surface ondulée 2S.
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Le couple de torsion et l'effort tranchant dû aux moments de tangage, peuvent etre transmis de facon plus positive en adoptant llun des modes de réalisation illustrés par les figures 4, 4A, 5 et 5A.
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Dans le cas representé sur les figur~s 4 et 4A an utilise des roues profilées26a, 26b~ 26c et 26d ayant la forme de roues de wagonnet qui coopèrent avec des rails 27a et 27b solidaires de la bouée 2, Sur les axes de rotation 2B des roues ~6a, 26b et cles roues 26c et 26d sont montées les poulies 10 et 1Oa sur lesquelles passe la courxoie 23~ Des poulies auxiliaires 29 et 30 portées par le bras 6 assurent une longueur de contact suffisante entre la courroie 23 et les poulies 10 et 1Da. Un vérin hydraulique ou mécanique 31, solidaire du bras 6, permet de régler la tension -de la courroie 23 par déplacement dlune poulie 32 fixée à l~extrémité d~ la tige mobile 33 du vérin.
Les figures 5 et 5A représentent un autre mode de réalisation du bras de liaison o permettant l'amarrage du navire 1 sur une colonne flottante 2 assujettie au fond de la mer à llaide des lignes d~ancrage 36, 36a, etc... par ltintermédiairs des chaumards 37 et de points dlancrage tels que 38 fichPs dans -;~
le sol sous-marin 39. Dans ce cas, le bras 6 est composé de deux éléments dis~ ;
tincts 6a et 6b articulés entre eux selon un axe 40 parallèle à l'axe dtarti culation 12. Le premier élément 6a a la forme d~un cadre qui supporte les poulies 10, 1Qa de mise en tensior des sangles 23 et 24, et les rouDs 11, 11a...Le second elément 6b est une poutre balancier articulée autour de llaxe 12 sur le navire 1. Las ruues 10~ 10a~ 10b .,0~ ainsi que les courroies 23 et 24 ~1~9~
cylindriques 3~a et 3~b prennent appui sur la surface lat~rale dPs collerettes / rapportées sur la colonne 2 dans le but de ménager des bandes de rDulement plates en forme de couronne. ~es rDues ~1, 41a, ~1b, ~1c, dont les axes sont disposés radialement par rapport à la colonne 2 prennent 2ppUi sur les flancs plats en forme de couronne 33 et 35 des collerettes cylindriquss 34a et 3~b rapportéesautour de la colonne 2 Les avantages d'un tel dispositif dlamarrage résultent de la nature et de l'arransement des divers cunstituants qui concourent à l'obtention d'un rendement constructif élevé Les efforts provenant du bras de liaison sont ou colonne 2 introduits sur la bouée / de facon diffuse sur une grande surface, avec des faibles pressions d'appui sur une structure de forme cylindrique bien adaptée à recevoir,sans renforts excessifs,des effor-ts de compression. Ces efforts transmis par les sangles et les roues à deux niveaux très écartés l'un de llautre permettent la reprise du moment d'encastrement du bra5 ri9ide sur la houée. Ces efforts de réaction aux appui5 sont dlautant plus faibles que le bras de levier est grand. De plus, les propriétés élastiques et plastiques des sangles et roues à pneumatiques permettent d'écrêter les efforts engendres par certains impacts brutaux dns aux actions dynamiques alternées de la houle.
Z
Par ailleurs, les colonnes cylindrique~qui ne comportent aucun organe mécanique, peuvent etre réalisées de facon économique entièrement chaudronnées~
sans tolérances précises, ni usinages et les liaisons par sangles e~ pneum3-~tiqùes sont~ contrairement à des mécanismes à rouiements à billes, rigoure-lse-ment insensibles à la corrosion marine.
Si besoin est, en cas d'apparition de conditions météo océanologiques extremes d'une telle ampleur que l'installation dans sa totalité ne puisse les affronter sans dommagPs, il est possible de désamarrer rapidement le navire, afin de préserver l'intégrité de llancrage de la bDuée/et par là-même d'éviter la détérioration des installations et liaisons sous-marines. Il suffit,pour obtenir cette séparation rapide entre bouée et navire,de sectiunner les sangles de retenue,par exemple à l'endroit DU la bande qui constitue chacune d'elles est~comme représenté à la figure 2, refermée sur elle-meme à l'aide de ferrures 51 et 51a boulonnées entre elles~ qui viennent pincer ses extrémités, en détruisant, par commande à distance, cet assemblase à l'aide de boulons explo-sifs 52 Les figures 6A et 6B rsprésentent une variante de réalisation de l'invention.
Selon ce mode de réalisation, on empêche les glissements relatifs des ceintures 23, 24 et de la bouée 2 dans la direction parallèle à l'axe de cette dernière en placant les ceintures dans des gorges ménagées sur la bouée 2. Ces gorges sont, par exemple, délimitées par la paroi verticale de la bouée et des flasques 61 solidaires oe la bouée. De plus, les efforts tranchants au niveau de la liaison bras-bouée sont transmis par l'intermédiaire des ceintures. En effet, CDmme on peut le voir sur la figure 6b pour chaque ceinture~ la surface extérieure 62 opposée à celle qui est en contact avec la paroi cylindrique de la bouée 2 a un profil concave. Cette surface extérieure constitue la bande de roulement pour les moyens de roulement dont les roues telles équipées que 11b sont/ de pneumatiques ayant une surface extérieure convexe sensible-ment complémentaire de la surface extérieure 62 des ceintures. Pour assurer un roulement correct des moyens de roulement sur les ceintures, chaque ensemble de roues est porte par un support 6~ articulé autour d'un axe 63 disposé radia-lement par rapport à la bouée 2 dans un plan parallèle à l'axe 12.
Des modifications pourront 8tre apportées sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. Par exemple, on a représenté sur les figures l'ancrage d'un navire à une bouée de surface, mais il n'est pas exclu de mettre en oeuvre tout autre type d'installation marine tel que tour, etc... pourvu que ces installations présentent sur une portion au moins de leur longueur une surface extérieure cylindrique.
Le nombre de roues et de poulies pourra être différent de celui représenté sur les figures. Par exemple, romme le montre schématiquement la figure 7, on pourra utiliser pour chaque sangle ou ceinture 60 une seule poulie 10 associée à deux roues 11, ces trois éléments tournants étant dis-posés au sommet d'un triangle.
:::
De plus, le nombre de sangles peut varier et sera déterminé par le technicien en fonction des efforts qui devront 8tre supportés par le dispo-sitif pourvu que les sangles maintiennent en contact les roues et leurs chemins de roulement sur l'installation marine 2.
Il est égalernent possible de remplacer la bouée Flottante par une bouée immergée à plus ou moins grande profondeur, le bras 6 ayant une forme correspondante et étant oallasté convenablement.
:
9~
Les sangles ou courroies pourront être réalisées de façon connue en soi. Par exemple, elles pourront être constituées d'un matériau plas-tique, armé par des couches de fils, bandes ou torons, ou par des nappes de fils tressés. Ces armatures supportant les eFForts mécaniques appliqués aux courroies pourront etre métalliques ou réalisées à partir de fibres de verre ou fibres plastiques commercialisées sous le nom de KEVLAR, etc...
Les ceintures pourront également être constituées par des câbles ou des chalnes.
Toutes les installations décrites ci~dessus ne sont que des exemp]es d~ réalisation de l~invention. Ces diverses solutions technologiques adoptées peuvent etre combinées entre elles de diverses façons pour résoudre un pro-blème dlensemble posé pa~ une application particulière à un cas donné.
Le dispositif tournant dlamarragr~ d'un navire sur une bouée cylin^-drique s~applique particulièrelnent à la réalisation d~installations rJe pro-duction temporaire de pétrole à partir d'un g:isement sous-marin où la bouée ancrée supporte les conduites flexibles de liaison 63 r~ntre les tetes de ~ui-tssous-marines et la surface et où le navire est un navire rsservoir équipé
d'installations de traitement de la production.
A cet effet, comme représenté aux figures 1 et 2 la structure tubu~
laire du bras supporte les tuyauteries rigides de trans~ert de fluide 53, 54 etc. . prolongées à leurs extrémités par des tuyauteries flexibles 55, 56, 57 etc... de liaison avec les circuits du navire e-t de la bouée.
Elle peut aussi être équipée avantageusement par des passerelles 5 d'accès du personnel dlentretien entre navire et bouée, et par une grue 59 de déchargement de matériel sur la bouée.
Claims (10)
1. Dispositif pour amarrer une installation flot-tante à une installation marine assujettie à un point fixe du fond de l'eau et dont une portion au moins de la surface extérieure a une forme sensiblement cylindrique d'axe vertical, ce dispositif comportant un bras de liaison rigide qui pendant l'utilisation du dispositif est articulé autour d'un axe hori-zontal de l'installation flottante, caractérisé en ce que ce bras de liaison porte des moyens de roulement et en ce que des moyens de solidarisation maintiennent ces moyens de roulement en contact avec la portion cylindrique de la surface extérieure de l'installation marine en permettant une rotation relative du bras et de l'installation marine autour de l'axe vertical de cette dernière.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé
en ce que les moyens de roulement comportent au moins un ensemble qui comprend au moins deux roues sensiblement copla-naires dont les axes de rotation sont sensiblement orthogonaux à l'axe d'articulation horizontal du bras de liaison sur l'ins-tallation flottante, ces deux roues étant disposées de part et d'autre de l'axe longitudinal du bras de liaison.
en ce que les moyens de roulement comportent au moins un ensemble qui comprend au moins deux roues sensiblement copla-naires dont les axes de rotation sont sensiblement orthogonaux à l'axe d'articulation horizontal du bras de liaison sur l'ins-tallation flottante, ces deux roues étant disposées de part et d'autre de l'axe longitudinal du bras de liaison.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé
en ce qu'il comporte au moins deux ensembles d'au moins deux roues coplanaires, ces ensembles étant placés à des niveaux dis-tincts de l'installation marine et espacés l'un de l'autre.
en ce qu'il comporte au moins deux ensembles d'au moins deux roues coplanaires, ces ensembles étant placés à des niveaux dis-tincts de l'installation marine et espacés l'un de l'autre.
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé
en ce que les moyens de liaison comportent au moins une poulie portée par le bras de liaison et dont l'axe de rotation est sensiblement parallèle aux axes de rotation des roues, au moins une ceinture en forme de boucle fermée passant autour de la poulie et de l'installation marine et des moyens de mise en tension de la ceinture.
en ce que les moyens de liaison comportent au moins une poulie portée par le bras de liaison et dont l'axe de rotation est sensiblement parallèle aux axes de rotation des roues, au moins une ceinture en forme de boucle fermée passant autour de la poulie et de l'installation marine et des moyens de mise en tension de la ceinture.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé
en ce que les roues sont équipées de pneumatiques dont le gon-flage réalise la mise en tension de la ceinture.
en ce que les roues sont équipées de pneumatiques dont le gon-flage réalise la mise en tension de la ceinture.
6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé
en ce que la surface extérieure des roues et la surface cylin-drique de l'installation marine ont des profils complémentaires s'opposant au glissement de ces surfaces l'une par rapport à
l'autre dans une direction parallèle à l'axe vertical de l'ins-tallation marine, et en ce que la surface intérieure de la ceinture et la surface de la poulie ont des profils complé-mentaires.
en ce que la surface extérieure des roues et la surface cylin-drique de l'installation marine ont des profils complémentaires s'opposant au glissement de ces surfaces l'une par rapport à
l'autre dans une direction parallèle à l'axe vertical de l'ins-tallation marine, et en ce que la surface intérieure de la ceinture et la surface de la poulie ont des profils complé-mentaires.
7. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé
en ce que la surface extérieure de l'installation marine porte des rails, les roues et les rails dont les profils sont com-plementaires coopérant pour permettre la rotation relative du bras de liaison et de l'installation marine, et en ce que les moyens de mise en tension de la ceinture comportent une pou-lie mobile portée par le bras de liaison et en contact avec la ceinture.
en ce que la surface extérieure de l'installation marine porte des rails, les roues et les rails dont les profils sont com-plementaires coopérant pour permettre la rotation relative du bras de liaison et de l'installation marine, et en ce que les moyens de mise en tension de la ceinture comportent une pou-lie mobile portée par le bras de liaison et en contact avec la ceinture.
8. Dispositif selon la revendication 4, caractérise en ce que le bras de liaison porte au moins deux roues de gui-dage coopérant avec des collerettes de l'installation marine pour s'opposer à un mouvement relatif du bras et de l'ins-tallation marine, parallèlement à l'axe vertical de l'installa-tion marine.
9. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé
en ce qu'il comporte autant de poulies et de ceintures que d'en-sembles de roues coplanaires, en ce que la surface extérieure de chaque ceinture constitue un chemin de roulement pour un ensemble de roues coplanaires, en ce que chaque ceinture est maintenue dans une gorge pratiquée sur la portion cylindrique de l'installation marine et en ce que les roues sont portées par un support articulé autour d'un axe horizontal disposé radiale-ment par rapport à l'installation marine.
en ce qu'il comporte autant de poulies et de ceintures que d'en-sembles de roues coplanaires, en ce que la surface extérieure de chaque ceinture constitue un chemin de roulement pour un ensemble de roues coplanaires, en ce que chaque ceinture est maintenue dans une gorge pratiquée sur la portion cylindrique de l'installation marine et en ce que les roues sont portées par un support articulé autour d'un axe horizontal disposé radiale-ment par rapport à l'installation marine.
10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé
en ce que le profil de la surface extérieure des ceintures opposée à celle qui est en contact avec la paroi cylindrique de l'installation marine, est concave et coopère avec le profil des roues pour empêcher tout glissement relatif du bras et de l'installation marine parallèlement à l'axe vertical de cette dernière.
en ce que le profil de la surface extérieure des ceintures opposée à celle qui est en contact avec la paroi cylindrique de l'installation marine, est concave et coopère avec le profil des roues pour empêcher tout glissement relatif du bras et de l'installation marine parallèlement à l'axe vertical de cette dernière.
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MKEX | Expiry |