Brevet FR2010546A1 — publié le 19700220

-n- 2010546 La présente invention concerne des "bras de-chargement à quai destinés à transférer un fluide entre un appontement et un navire accosté le loijg de ce dernier, telle qu'une cargaison de pétrole dans un pétrolier, et plus particulièrement, un "bras 5 unique de chargement marin à contre-poids qui présente une installation mécanique destinée à manoeuvrer le "bras autour d'axes horizontaux et verticaux et à. déplacer le contrepoids pour maintenir le bras en équilibre dans toutes ses positions « L'arrivée de superpétroliers de 100.000 tonnes en lourd 10 ou plus pour transporter du pétrole et d'autres cargaisons fluides a créé une demande en vue d'obtenir une plus j^ran,&e_ xitsase et m meilleur rendement pour charger et décharger ces navires, afin de diminuer le temps d1appontement» Les bras de chargement marins, comprenant de façon générale plusieurs conduites tubu-15 laires, rigides, articulées mutuellement par des joints orientables et montées sur une conduite montante verticale d'un appontement, se sont avérés particulièrement qualifiés dans ce but. Pour atteindre les collecteurs de ces navires énormes et transférer le plus grand volume de fluide dans le temps le plus 20 court possible, ces bras sont construits de façon à avoir des portées de dix neuf mètres cinquante et plus et des conduites de fluide de 4-0 centimètres ou plus de diamètre. Etant donné que les éléments en porte à faux de ces bras de chargement é-normes peuvent peser jusqu'à trente tonnes, ceux-ci doivent 25 être équilibrés sur la colonne montante, afin qu'on puisse les manoeuvrer. Un mécanisme comprend dans ce but un contrepoids supporté par l'extrémité postérieure d'une poutre articulée au-dessus de l'élément intérieur du bras et à peu près parallèlement à ce dernier et un système de cylindres actionnés hydrau-30 liquement, destiné à déplacer le bras et le contrepoids pour maintenir un état d'équilibre quelle que soit la position dans laquelle le bras est placé. Bien que les bras de chargement de ce type présentent un grand nombre de particularités avantageuses, ils en possèdent 35 également dertaines qui sont contre-indiquées, dont une est caractérisée par une portée limitée, en particulier dans le sens vertical. Les vérins hydrauliques destinés à élever et à abaisser le bras sont couramment reliés directement à la colonne montante, de façon telle que le mouvement vertical du bras est li~ 40 mité par la course des cylindres0 Pour élever suffisamment l'ex 18418 -2- 2010546 trémité libre d'accouplement du bras, afin de l'amener à bord de pétroliers à flancs élevés, le bras est monté sur une colonne montante très haute, de façon à placer le centre de gravité plus loin de 1'appontement et à'augmenter les conditions de résis— 5 tance mécanique, en vue d'obtenir un montage stable, sûr. Le contrepoids monté sur ces bras peut également limiter leur portée verticale, car lorsqu'il est monté dans sa position habituelle, dans le même plan que la colonne - montante, il bute contre cette dernière, lorsque le bras approche - d'une position ver-10 ticale. Un autre problème posé par les bras de chargement à cpntre poids unique de la technique antérieure réside dans le fait que dans leur position arrimée, ils font cependant saillie vers l'avant à une distance assez grande de- leur socle. Etant donné qu® 15 ils doivent pouvoir être retirés sur le cSté de 1'appontement, de façon à ne pas obstruer le passage des navires, ces bras doivent être montés à une grande distance derrière le côté de 1'appontement. Attendu que chaque élément de la portée du bras est normalement très précieux, un tel sacrifice est très peu sou.'» 20 haitable. Le montage du bras en arrière du côté de 1'appontement présente un autre probLème, à savoir qu'un espace supplémentaire de 1'appontement doit être obtenu. L'espace existant sur les ap-pontements est toujours sujet à redevence et l'acquisition d'un 25 espace supplémentaire sur un appontement établi est par suite coûteuse et parfois même impossible. Même au cas où la possibilité d'ajouter un espace sur 1'appontement est matériellement réalisable, celle-ci peut élever le coût àe l'installation du bras de chargement à un niveau économiquement impraticable# 30 La présente invention résoud les problèmes ci-dessous re latifs aux bras de chargement marins à contrepoids unique mécaniques en plaçant le contrepoids et sa structure de support et l'installation de manoeuvre hydraulique destinée à manoeuvrer le bras, de telle façon que le bras puisse être incliné vers 35 l'arrière derrière la verticale dans une position arrimée qui-occupe un m-înimn-m d'espace sur 11 appontement et qui facilite ainsi le montage du bras exceptionnellement près du bord de 1® appontement » Le contrepoids est divisé en deux éléments égaux et est supporté par une poutre fourchue, un élément étant placé 40 sur chaque branche de la fourche, de sorte que lorsque le bras bad original 18418 -3- 2010546 est élevé et incliné vers l'arrière derrière la verticale, les éléments du contrepoids passent de ch.aq.ue côté de la colonne montante» Les pivots de deux leviers coudés sont montés à rotation et eoaxialement sur les côtés opposés de la colonne mon-5 tante et les fourches de la poutre sont articulées•sur les premiers bras des leviers. Un premier vérin hydraulique est relié entre les premiers bras des leviers et un point situé sur la poutre entre le montage de la poutre sur les leviers et le contrepoids et un second vérin hydraulique relie mutuellement les 10 seconds bras des leviers et la partie antérieure de la colonne montante, pour exercer une force en vue de faire pivoter le bras autour d'un axe horizontaloUn troisième et un quatrième vérins hydrauliques sont montés verticalement sur la partie antérieure de la colonne montante au-dessus de son pivot et un câble prévu 15 entre les tiges des cylindres s'enroule autour de la colonne montante au-dessous du pivot, pour faciliter le pivotement ou la rotation du bras autour d'un axe vertical. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre faite en regard des dessins annexés 20 et donnant à titre explicatif mais nullement limitatif une forme de réalisation de l'inventiono Sur ces dessins : la figure 1 ést une vue en perspective d'un bras de chargement en partie déployé suivant l'invention* en observant le bras 25 de face et d'une position située à gauche du centre; la figure 2 est une vue en élévation de côté de la partie interne de l'élément intérieur du bras de changement de la figure 1 à une échelle légèrement plus .grande ; la figure 5 est une.vue partielle à plus grande échelle 30 en élévation de face de la partie supérieure de la colonne montante et de la partie interne de l'élément intérieur du bras, l'élément intérieur étant orienté verticalement ; la figure 4 est une vue parjfcièlle en élévation de l'arrière analogue à celle de la figure 3 ; 35 la figure 5 est line vue partielle à plus grande échelle en coupe verticale à travers la colonne montante et le tourillon du bras de chargement* l'élément intérieur du bras étant disposé horizontalement et dirigé à l'écart de l'observateur ; la figure 6 est une vue en plan partielle à plus grande 40 échelle de la partie supérieure du bras de chargement à la 18418 " 2010546 jonctisn de l'élément intérieur et de l'élément extérieur, observée dans le sens de la flèche 6 de la figure 1 j la figure 7 est une vue en élévation de côté de la partie supérieure du bras de chargement suivant 7-7 &© la figure 6 5 la figure 8 est une vue en élévation de côté du bras de chargement, à une échelle plus petite, représentant sa position arrimee ; la figure 9 est une vue en élévation de c8té analogue à celle de la figure 8, montrant le bras après qu'il a pivoté 10 vers l'avant de l'a position de la figure 8 après retrait de la tige du vérin hydraulique antérieur5 la figure 10 est une vue en élévation de côté analogue à celle des figures 8 et 9» montrant la position du bras après que la tige du cylindre hydraulique postérieur a été déployée 15 par rapport à la position de la figure 8. De façon générale, et comme représenté en particulier sur les figures 1,8,9 et 10, le bras de chargement à quai 20 de La présente invention comprend une colonne montante verticale relativement courte 22, un élément de' bras intérieur 24 monté sur 20 la colonne montante à pivot autour d'un axe horizontal X, un élément de bras extérieur 26 relié à l'élément 24 pour tourner par rapport à ce dernier autour d'un axe approximativement horizontal Y, un ensemble d'accouplement 28 disposé sur l'extrémité libre de l'élément .extérieur 26 poty? relier le bras 25 collecteur de pétrolier, un ensemble d'équilibrage 30 destiné à équilibrer les éléments 24 et 26 et l'ensemble 30 lui-même autour de l'axe X et l'élément 26 autour de l'axe Y et un ensemble mécanique 32 destiné à manoeuvrer le bras entre une position arrimée (figure 8) et une position quelconque déployée 30 par rapport à celle—ci dans les limites d'extension du bras et le faire pivoter ou tourner horizontalement autour d'un axe vertical Z traversant la colonne montante 22» La colonne montante 22 est normalement montée verticalement à demeure sur un appontement 3^ en communication de fluide 35 avec une conduite 36 reliée à un réservoir ou autre magasin de fluide (non représenté). Comme représenté en particulier sur la figure 5» la colonne—laos. tan te 22 comprend un élément fixe inférieur 38 surmonté d'un élément supérieur 40 pouvant tourner par rapport à l^élément 38 autour de l'axe vertical Z au moyen 40 d'un raccord orientable 42. De façon classique, un joint étan- -5- 2010546 che aux fluides est prévu entre 1"élément mâle et l'élément femelle du raccord orientable 42 sous la forme d'une garniture 44, maintenue en place par une bague de retenue 46„ L'élément 24 est monté sur lîélément supérieur. 40-de la 5 colonne montante de façon à pouvoir tourner autour de l'axe horizontal X au moyen d'un tourillon 48, somme on le voit en particulier sur la figure 3» A cause de la grande dimension et du poids élevé du bras, une structure d'entretoisement 50 est reliée à demeure à la section 24 et tourne également autour 10 de l'axe X sur l'élément supérieur 40 de la colonne montante sur un autre tourillon 52 coaxial avec le tourillon 48. La structure d'entretoisement 50 fournit un support latéral au bras 24 et contribue à réduire l'usure du tourillon 48. Ainsi, l'élément supérieur 40 de la colonne montante a une forme à peu 15 pi»» analogue à ayant un tourillon à chaque extrémité des bras, de sorte que le poids des éléments 24 et 26- du bras, l'ensemble d'accouplement 28 et l'ensemble d'équilibrage 30 est é-galement réparti sur les deux côtés de la colonne montante,. De façon classique, l'élément 26 est relié à l'élément 24 20 au moyen d'un raccord orientable 54- -facilitant la rotation du bras 26 autour de l'axe T. L'ensemble d'accouplement 28 peut être d'un type approprié quelconque, suivant le mode classique représenté sur les dessins, qui consiste en un coude 56 relié par un raccord orientable 58 au premier coude 60 de l'extrémité externe de la.section 26, un 25 second coude 62 relié au premier coude 56 par un raccord orientable 64 et une embouchure à bride finale 66 reliée au second coude 62 par un raccord orientable 68 pour accoupler le bras au collecteur d'un pétrolier ou autre navire. L'ensemble d'équilibrage 30 comprend une poutre 70, deux 30 leviers coudés 72 et 74 qui tourillonnent sur la partie supérieure 40 de la colonne montante par l'intermédiaire de raccords orientables 76 et 78 (figure 5), "une tige d'assemblage 80 (figures 1,6 et 7) -fixé«yâ demeure à l'élément 26 et pouvant tourner par rapport à l'élément 24 par l'intermédiaire du raccord 35 orientable 54 et d'un contrepoids 82. La poutre 70 est ramifiée en deux branches 70a et 70b et ces branches sont reliées mutuellement et renforcées par des entretoises longitudinales et transversales 86,.Les branches 70a et 70b sont articulées sur des bras correspondants 72a et • et 74a des leviers coudés 72 et 74 en 88 et 90 ( figure''' bad original 19 18418 -s- 2010546 5) et'dans 'la forme de réalisation représentée, elles s'étendent vers l'avant et sont articulées sur la tige d'assemblage 80 en 92 » Le contrepoids 82 destiné à équilibrer le bras de chargement autour de l'axe X est divisé en deux éléments 82a 5 et 82b d'un poids égal et ces éléments sont montés séparément à 11 arrière des branchas 70a et 70b de la poutreg Ainsi, l'ensemble d'équilibrage 30 est articulé sur la colonne montante 22 indépendamment de la section 24 et il est également articulé "sur l'extrémité interne de l'élément 269de 10 sorte qu'à mesure que l'élément 26 pivote autour de l'axe Ys la poutre 70 se déplace dans le sens longitudinal et transversalement par rapport à l'élément 24-0 En outre8 la poutre fourchue 70 et le contrepoids divisé 82 péri ESttSilt 3. l'élément 24 de pivoter autour de l'axe X dans une position inclinée vers 15 l'arrière derrière la verticale (figures 2 et 8), position qui est plus ramassée en vue de Ie arrimage que celle qui serait verticale ou légèrement vers l'avant de cette dernière à laquelle les autres bras classiques sont limitése L!ensemble' mécanique 32 comprend un ensemble de rotatio^. 20 vertical 100 destiné à faire tourner l'élément 24 autour de l'axe X et l'élément de bras extérieur autour de l'axe Y et>un ensemble de rotation horizontal 102 destiné à faire tourner ou pivoter le bras horizontalement autour de l'axe vertical Z. L'ensemble de rotation vertical 100 comprend un vérin an-25 térieur 104 articulé- en 106 sur une console 108 qui est fixée à demeure à l'élément supérieur ALQ de la colonne montante et un vérin postérieur 110 qui est articulé sur les éléments 70a et 70b de la poutre en des positions 112 et 113 situées entre le contrepoids et les positions 88 et 90» Comme on le voit en par-30 ticulier sur la figure 3, la tige 114 de piston du cylindre 104 est articulée dans une position 116 sur une entretoise transversale '118 qui est fixée aux bras 72b et 74-b des leviers coudés 72 et 74. D'une façon analogue représentée en particulier sur la figure 4, la tige 120 de piston du vérin postérieur 110 est 35 articulée dans une position 122 sur une entretoise 124 fixée aux bras 72a et ^es leviers coudés 72 et 74-. LOTSque seul le oylindre antérieur 104 est actionné pour déployer ou rétracter la tige 114, les éléments 24 et 26 et l'ensemble d'équilibrage 30 tournent en bloc autour de la colon-40 ne montante 22 par l'intermédiaire des tourillons 48 et 52 malgré BAD ORIGINAL ? 18418 -V- 2010546 que pendant cette rotation, ceux-ci conservent leurs positions respectives les uns par rapport aux autres, c'est à dire que l'angle compris entre les éléments 24 et 26 ne change pas et que la poutre 70 ne se déplace pas par rapport à l'élément 24, 5 Par exemple, en partant de la position arrimée représentée sur la figure 8, le bras se déplace vers la position indiquée sur la figure 9 lorsque la tige 114 de piston se retire dans le cylindre du vérin 104-, Lorsque seul le vérin postérieur 110 est actionné pour 10 déployer ou retirer sa tige 120, l.^lément 24 est mis en rotation autour de la colonne montante 22 par l'intermédiaire des tourillons 48 et 52» la poutre 70 se déplace dans le sens longitudinal et transversalement par rapport à la section 24 de façon à pivoter sur les leviers coudés 72 et 74- en- des posi-15 tions respectivement 88 et 90 et sur la tige d'assemblage 80 en position 92 et l'élément 26 modifie sa relation angulaire par rapport à l'élément 24„ Un exemple de ce changement en partant d'une position arrimée est représenté sur les figures 8 et 10. 20 Par conséquent, en actionnant le vérin antérieur 104 et le vérin postérieur 110 l'un après l'autre ou simultanément» le bras et l'ensemble d'accouplement 28 peuvent être manoeuvrés verticalement à nrimporte quelle hauteur et les limites de la portée de l'appareil# 25 Cette orientation spéciale des leviers coudés 72 et 74- et la dispesitien également spéciale des vérins 104 et 110, facilitent l'inclinaison de l'élément 24 en arrière de la verticale dans la position d'arrimage la plus désirée, comme mentionné précédemment, particularité qui n'existe pas dans d'autres bras •30 de ce type. L'ensemble de rotation horizontale 102 comprend deux vérins montés verticalement 130 et 132 (figure 3) articulés sur des consoles 134 et 136 qui sont montées sur l'élément 40» Les prolongements 138 et 140 dirigés vers le bas des consoles 134- et 35 ^36 fournissent un support à deux poulies 142 et 144 tourillo.n-nant sur les extrémités inférieures de ces prolongements» Un câble 146 est entraîné autour drun rebord de guidage 148 entourant l'élément fixe inférieur 38 de la colonne montante et fixé à cette dernière et les extrémités du câble sont reliées 40 aux tiges 150 et 152 des pistons des vérins. Ainsi, en retirant 69 18418 -8— 2010546 la tige 150 du piston dans le vérin 130 et en déployant en même temps la tige 152 du vérin,/le bras de chargement peut être mis en rotation dans le sens dextrorsum autour de l'axe Z lorsqu'on l'observe par-dessus et en déployant la tige 150 5 et en retirant la tige 152, une rotation du bras dans le sens sinistrorsum peut être obtenue. Cette opération facilite la manoeuvre du bras et de l'ensemble d'accouplement, horizontalement dans une position latérale quelconque en fonction de la portée de l'appareil'# -10 On voit que l'installation décrite ci-dessus pour équi librer et manoeuvrer un bras de chargement à quai, permet que l'ensemble d'accouplement du bras soit mis en place dans une-position désirée quelconque comprise dans les limites de ses possibilités d'extension, sans restriction quelconque, tout 15 en permettant également .au bras d'être arrimé dans un minimum d'espace d'appontement et d'être monté exceptionnellement près du bord du quai» sans risque&e créer d'obstacle à des navires amarrés le long de ce bord. Il va de soi que l'invention a été décrite et représentée 20 à titre d'exemple préférentiel indicatif mais nullement limitatif et que l'on pourra introduire toute équivalence dans ses éléments sans sortir^son cadre défini par les revendications annexées.- 69 18418 ' _9_ 2010546 REVENDICATIONS 1- Appareil de chargement de fluide, caractérisé par le fait qu'il comprend : un élément de "bras intérieur monté sur un support vertical 5 et pouvant pivoter sur ce dernier autour d'un premier axe hori--zontal; un élément de "bras extérieur articulé par -une extrémité à l'extrémité externe dudit élément de "bras intérieur pouvant se déplacer sur cette dernière autour d'un second axe horizon-10 tal; une poutre prévue le long de 1'élément de bras intérieur ; un moyen d'articulation reliant à pivot ladite poutre à l'élément de bras extérieur un moyen montant la poutre sur le support pour qu'elle puisse pivoter autour du premier axe ho-rizontal, séparément de éiément- de bras intérieur; Un contrepoids monté sur la poutre dans une position qui équilibre le poids des éléments intérieur et extérieur du bras et de la poutre autour du premier axe horizontal ; un premiér moyen mécanique prévu entre le moyeu, de mon-20 feage et le support pour faire pivoter ledit moyen de montage autour du premier axe horizontal et un second moyen mécanique prévu entre le moyen de montage et la poutre pour faire pivoter cette dernière par rapport au moyen de montage et à l'élément de bras extérieur;, de façon que l'élément de bras intérieur puisse pivoter autour du premier axe horizontal en arrière d'une position verticale pour faciliter l'arrimage ramassé de l'appareil dans un encombrement minimum. 2- Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le 30 fait que lorsque seul ledit premier moyen mécanique est actionné , les éléments de bras intérieur et extérieur et la poutre pivotent en bloc autour du premier axe horizontal et que 1orque seul ledit second moyen mécanique est actionné, l'élément de bras intérieur pivote autour du premier axe horizontal, la 35 poutre se déplaçant dans le sens longitudinal de l'élément intérieur du bras et l'élément extérieur du bras modifie sa relation angulaire par rapport à l'élément intérieur du bras, 3- Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le moyen de montage comprend un levier coudé dont le pivot est articulé sur le support» bad original 69 18413 -10- 2010546 4- Appareil selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le premier moyen mécanique est articulé sur le premier bras dudit levier et que le second moyen mécanique est articulé sur un second bras dudit levier„ 5 5- Appareil selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la poutre est articulée sur un bras dudit levier. 6- Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le premier moyen mécanique est disposé sur le côté opposé du premier axe horizontal par rapport au contrepoids 10 lorsque l'élément de bras intérieur est dans une position substantiellement horizontale. 7- Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le second moyen mécanique est articulé sur la poutre entre le contrepoids et le moyen de montage. 15 8- Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la poutre est fourchue en deux branches et que le contrepoids comprend deux poids sensiblement égaux, chacun étant monté sur une branche séparée de la poutre et mise en place pour passer de part ou d'autre dudit.support. 20 9- Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément de bras intérieur, la poutre, le moyen d'articulation et le moyen de montage définissent ensemble un système pantographe0 sad original