Brevet FR2001461A1 — publié le 19690926

La présente invention se rapporte d'une façon générale aux tuyaux appelés manches et elle concerne plus particulièrement, mais non exclusivement, un manche pour le chargement et le déchargement en mer d'huiles et autres hydrocarbures, dans 5 le cadre d'opérations dites "off-shore". L'invention a pour "but de réaliser un manche flottant dont le poids et le volume relatif sont faibles et qui convient pour établir une jonction sous l'eau entre une bouée terminale et l'extrémité d'une conduite sous-marine en acier. 10 Selon la présente invention, un manche est caracté risé en ce.qu'il comprend une doublure en une matière élastomère entourée d'une première structure de renforcenent disposée coaxialement par rapport au manche de manière à résister à la dilatation de la doublure, une seconde structure de ren-15 forcement dont le diamètre est plus grand que celui de la première structure de renforcement et qui est disposée coaxialement par.rapport au manche afin de résister à tout changement notable de la capacité volumique du manche dû aux effets de la pression externe de l'eau ou d'une charge d'écrasement 20 appliquée à ce manche, une couche de matière cellulaire interposée entre les première et seconde structures de renforcenent, et un gainage extérieur imperméable. La première structure de renforcement peut être sous forme d'un fil d'acier possédant une forte résistance à la 25 traction, enroulé en hélice et coaxialement autour d'une doublure intérieure du manche renforcée par des câblés, tandis que la seconde couche de renforcement peut être sous forme d'un enroulement hélicoïdal ou de bagues axialenent espacées d'une matière résineuse renforcée par des fibres de verre. 30 Quand la seconde structure de renforcement est constituée d'une telle matière résineuse renforcée par des fibres de verre, cette couche peut être préformée avant son assemblage sur le manche mais, conformément au procédé préféré selon l'invention, on applique cette matière résineuse ren-35 forcée par des fibres de verre dans un état non durci. La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure unique est une coupe longitudinale de la 40 paroi du manche selon l'invention. 69 02675 2 2001461 Dans le mode de réalisation représenté, -un manche sous-marin, destiné à établir la liaison entre une "bouée terminale et l'extrémité extérieure d'une conduite sous-marine en acier qui part de la rive, doit être suffisamment flottable 5 pour empêcher que ce manche ne soit traîné sur le fond de la mer où il risquerait d'être endommagé. Pour construire un manche ayant une telle destination, on procède comme suit : pour confectionner un manche ayant 50 cm de diamètre intérieur, on commence par assembler sur un mandrin une doublure 1 en 10 caoutchouc nitrile autour de laquelle on enroule une couche de "protecteur" 2 formée d'un fil unique de tissu ayant une armure toile à patrons revêtu d'un composé polymère approprié. Autour de la surface externe de cette couche de protecteur, on applique ensuite six couches 3 d'un tissu de câblés parallèles 15 en polypropylène enrobés d'un composé polymère approprié de faible densité, ces six couches étant appliquées en superposition de façon que les câblés hélicoïdaux soient inclinée à environ 56° par rapport à la direction axiale de la doublure 1, les câblés des couches successives étant inclinés en sens 20 opposés. Autour de la surface extérieure des couches de câblés de polypropylène, on place une seconde couche de tissu protecteur 4. On dispose ensuite une couche d'un mélange 5 de caoutchouc non durci autour de l'ensemble partiellement con— 25 fectionné et on enroule en hélice un fil d'acier 6 possédant une forte résistance à la traction autour de cet ensemble de manière que ce fil soit noyé dans le mélange de caoutchouc non durci. Le diamètre de la section transversale du fil d'acier 6 est de 6,35 mm et on l'enroule suivant une hélice 30 ayant un pas de 31 mm entre les spires. On applique ensuite une couche- de protecteur 7 en tissu à armure toile à patrons caoutchouté, comme on l'a expliqué plus haut, puis on enroule l'ensemble dans une étoffe de nylon et on le vulcanise. Après durcissement (vulcanisation), on enlève les 35 étoffes de nylon et on applique un adhésif sur la surface externe. On met ensuite en place un remplissage de caoutchouc spongieux dilaté S à cellules closes sous forme de deux couches de manière à réaliser une épaisseur totale de 38,1 mm. Finalement on enroule une mince couche de caoutchouc 9 autour ^ de la surface externe des couches de mousse. 69 02675 3 2001461 On applique ensuite à l'ensemble partiellement confectionné un enroulement hélicoïdal 10 constitué d'une "ôige ayant une section transversale carrée formée d'un mélange de résine à renforcement de fibres de verre, cette tige étant 5 non durcie avant l'assemblage mais contenant un agent de durcissement pour permettre de la faire durcir in situ. La dimension de cette tige est une section carrée ayant 12,7 mm de côté et on l'applique suivant une hélice dont l'axe est coaxial à celui du manche et dont le pas est de 3S,1 mm . On 10 remplit l'espace entre les spires de l'hélice au moyen d'un enroulement de caoutchouc spongieux dilaté 11 à cellules closes, les surfaces radialement intérieure et extérieure de ce caoutchouc spongieux étant munies de couches d'un mélange de caoutchouc contenant un agent porogène pour assurer la solida-15 risation au cours du stade final de durcissement. On enroule ensuite une couche 12 de recouvrement en caoutchouc autour des couches de résine renforcée de fibres de verre et de caoutchouc spongieux et on applique deux plis d'un tissu 13 de câblés de polypropylène dont les câblés sont 20 parallèles, caoutchoutés et coupés en biais, après quoi on met en place une couche de protecteur constituée^ d'un pli 14-de tissu à armure toile à patrons caoutchouté et finalement on applique un gainage extérieur en caoutchouc néoprène 15» On enroule tout l'ensemble d'une étoffe de nylon et on le place 25 dans un appareil de vulcanisation à la vapeur pour durcir les couches extérieures. Le manche sous-marin ainsi fabriqué offre l'avantage de rester flottable même quand il est soumis à la pression hydrostatique régnant à des profondeurs de 30 mètres ou plus, 30 l'enroulement de résine renforcée par des fibres de verre 10 ayant pour effet d'empêcher les couches intérieures de caoutchouc spongieux d'être comprimées par cette pression hydrostatique. Au lieu d'une tige en résine renforcée par des fibres de verre sous forme d'un enroulement hélicoïdal, 35 on pourrait utiliser une tige de résine renforcée par des fibres de verre mais sous forme d'une série de bagues séparées et espacées, par exemple de distances de 25,4- mm tout au long du manche. Dans le mode de réalisation qui vient d'être décrit, ^ les couches intérieures de renforcement sont des câblés de 69 02675 4 2001461 polypropylène 3 qui offrent l'avantage d'assurer une flotta-"bilité exceptionnellement élevée. Cependant, pour d'autres applications où une flottabilité maximale n'est pas requise, on peut utiliser des câblés en d'autres matériaux, par 5 exemple des câblés en polyester ou en acier. Alors que dans le présent mode de réalisation, la doublure 1 est confectionnée en caoutchouc nitrile, on pourrait remplacer ce matériau par un autre caoutchouc résistant aux huiles, par exemple un caoutchouc "Neoprène". 10 Un avantage qui découle de la mise en oeuvre du procédé décrit consistant à former la seconde structure de renforcement ep. une résine non durcie renforcée par des fibres de verre est qu'on évite ainsi le problème qui se pose parfois quand les diamètres des brides de raccordement 15 du manche sont relativement grands, ce qui empêche de faire passer une hélice rigide préformée ou une série de boucles par—dessus les brides pendant l'assemblage du manche. 69 02675 5 2001461 REVENDICATIONS 1.- Tuyau, appelé manche, destiné à établir une jonction sous l'eau entre une bouée terminale et l'extrémité d'une conduite sous-marine en acier, caractérisé en ce qu'il 5 comprend une doublure en une matière élastomère entourée d'une première structure de renforcement disposée coaxialement par rapport au manche de manière à résister à la dilatation de la doublure, une seconde structure de renforcement dont le diamètre est plus grand que celui de la première structure de "10 renforcement et qui est disposée coaxialement par rapport au manche afin de résister à tout changement notable de la capacité volumique du manche dû aux effets de la pression externe de l'eau ou d'une charge d'écrasement appliquée à ce manche, une couche de matière cellulaire interposée entre les première 15 et seconde structures de renforcement, et un gainage extérieur imperméable. 2.— Hanche selon la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde structure de renforcement comprend un enroulement hélicoïdal formé en une résine renforcée de fibres de 20 verre, l'axe de cet enroulement hélicoïdal étant coaxial au manche. 3«— Manche selon la revendication 1, caractérisé en. ce que la seconde structure de renforcement comprend une série de bagues séparées et espacées en une résine renforcée 25 de fibres de verre, ces bagues étant coaxiales au manche. 4-,- Manche selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce que l'hélice ou les bagues en résine renforcée de fibres de verre sont construites à partir d'un ruban ayant une section transversale carrée. 30 5._ Manche selon l'une quelconque des revendica tions 1 à 4, caractérisé en ce que la matière cellulaire interposée entre les structures de renforcement consiste en un caoutchouc spongieux dilaté à cellules closes. 6.- Manche selon la revendication 1, caractérisé 35 en ce que la première structure de renforcement comprend un enroulement hélicoïdal d'un fil d'acier possédant une forte résistance à la traction. 7«- Manche selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'enroulement hélicoïdal formé d'un fil d'acier 69 02675 6 2001461 à forte résistance à la traction est noyé dans une couche d'un mélange de caoutchouc non durci. 8.- Llanche selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend une couche 5 supplémentaire de renforcement interne en câblés de polypropylène; 9.- llanche selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce qu'il comprend une couche supplémentaire de renforcement interne en câblés de polyester. 10 10.- Hanche selon l'une quelconque des revendica tions 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend une couche supplémentaire de renforcement interne en câblés d'acier. 11.- Manche selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que la doublure intérieure 15 est formée en un caoutchouc résjsbant aux huiles. 12.- Manche selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 caractérisé en ce que le gainage extérieur est en caoutchouc "Neoprène". 13»- Procédé de fabrication d'un manche selon la 20 revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce qu'on applique la couche de résine renforcée par des fibres de verre à l'état non durci et qu'ensuite on la durcit in situ.