Brevet FR2033319A1 — publié le 19701204

0^'>1 — I**" 2033319 laprésente invention concerne une rampa d'immersion pour bateau de pose de conduites sous-marines et, plus particulièrement, une telle rampe d'immersion articulée munie de joints à charnières flexibles. l'augmentation constante du nombre dea puits de pétrole et de gaz sous-marins a provoqué une augmentatisn correspondante de la demande en appareils de pose'de conduites de liaison avec des têtes de puits sous-marins ou de transport à terre des produits «xtraits. la pose de conduites immergées sur un plancher sous-marin s'effectue fréquemment à l'aide d'un chaland, les longueurs de conduite étant assemblées sur le chaland et celui-ci étant déplacé à mesure que la conduite assemblée est immergée et posée sur le plancher marin. En variante, les longueurs de conduite peuvent être assemblées préalablement puis enroulées sur un tambour monté sur le chaland de façon à pouvoir tourner. les tubes utilisés pour l'établissement de telles conduites sont en général en aoier et peuvent supporter une certaine flexion, mais les flexions imposées à la conduite assemblée doivent être maintenues dans des limites prédéterminées Jour éviter la formation de coques sur la conduite ou une défoimation peimanente de celle-ci qui la rendrait inutilisable. lorsqu'une conduite est immergée à partir d'un chaland, elle prend entre le point auquel elle quitte ce chaland et le plancher sous-marin une forme rappelant celle de la lettre S» En eaux peu profondes, le trajet vertioal de des-centB de la conduite non supportée étant faible, le rayon de courbure de cette conduite après qu'elle a quitté le chaland est grand et aucun danger n'est à craindre pour la conduite du fait de sa flexion. Mais, lorsque la profondeur d•"immersion augmente, la longueur de la partie non supportée de. la conduite augmente et la conduite se courbe sous l'effet cta son propre poids. Par suite, le rayon de courbure de la* conduite après qu'elle a quitté le chaland diminue et les moments de flexion qui lui sont appliquées peuvent dépasser lés limites permises et provoquer l'apparition sur la conduite de déformations permanentes ou de coques. Plusieurs essais ont été faits pour perfec- 70 -2- 2033319 tionner la structure dea rampes à' inlmersion des conduites sous-marines en rue de diminuer l'intensité des forts moments de flexion appliqués sur la.conduite au moment où elle quitte le chaland. Les rampes résultant de ces études sont typiquement 5 des ensembles rigides, relativement importants et utilisés .souvent en association aveo des flotteurs qui obligent la conduite à prendre des oourbures dont le rayon minimum est suffisamment _ grand pour éviter toute flexion excessive. Plus réoem-ment, il.a été réalisé une rampe d'immersion de conduites sous-10 marines constituée par une succession de segments ayant une certaine flottabilité, réunie les uns aux autres par des pivota, partant duohaland d'immersion et pivotant dans un plan vertical. Une telle structure constitue une rampe d'immersien articulée dont la flottabilité peut être modifiée pour régler son. raycm. 15 àe courbure et, par suite, le rayon de courbure de la conduite au moment où. elle quitte le chaland. En-pratique, la conduite, au moment où elle quitte le chaland et commence à agir Bur la ramps, exerce sur ©elle-ci des foroes dont la résultante n'est pas foroéœent 20 verticale. Si le ohaland dévie légèrement de sa course, ou si des courants latéraux agissent sur la conduite pendant son immersion, oelle-ci tend à s'écarter latéralement de la rampe d'immersion mais, du fait qu'elle est maintenue sur cette rampe par dea rouleaux formant un oonduit de guidage en Y, elle «xeroe sux L'extrémité libre de la rampe d'immersion des foroes latérales qui se traduisent sur les charnières par des moments de . flexion latéraux. De plus, le roulis du ohaland peut donner naissance dans la rm.p« d'immersion à des contraintes de torsion. Toutes ces foroes, qui agissent sur une structure substantielle-J ment rigide, peuvent fort bien atteindre une intënsité telle . qu'elles peuvent endommager la rampe, d'immersion, et provoquer ainsi l'arrêt des opérations de pose de la conduite pendant le temps nécessaire pour réparer la rampe ou même la rëmplaoer complèt ement. 35 On voit donc qu'il serait nécessaire de= réaliser une rampe d'immersion des conduites sous-marines, régla-,ble et qui s'acecmoderait des conditions dans lesquelles s'effectuent rééllement la pose des conduites sous-marines sans subir 70 04^5 -3- 2033319 . d.e dommages, et c'est ce but que se propose la présente invention. Caupte tenu des inconvénients précités dea appareils existants de pose des conduites sous-marines, l'un des objets principaux de l'invention est la réalisation d'une rampe d'immersion divisée en segments articulés, utilisable en association avec un chaland de pose de conduites sous-marines et capable de supporter sans dommage les moments de flexion latéraux et les moments de torsion qui lui sont appliqués par les forces d'entraînement des courants marins et par les mouvements ondulatoires propres du chaland au cours de l'opération de pose d'une conduite sous marine. Un autre objet de l'invention est la réalisation d'une ramp« d'immersion divisée en segaents articulés et pouvant pivoter sur un arc réglable dans le plan vertical au moyen de charnières flexibles interposées entre les segments successifs de la rampe. Un autre objet de l'invention est la réalisation d'une rampe d'immersion divisée en segments reliés par des charnières qui leur permettent de pivoter sur un arc limité les uns par rapport aux autres suivant un axe sensiblement vertical et ceci sans dommage pour la structure de la rampe. Un autre objet de l'invention est la réalisation d'une rampe d'immersion divisée en segments et dans laquelle des charnières permettent une torsion limitée et non destructrice entre les segments successifs de la rampe. Un autre objet de l'invention est la réalisation d'une rampe d'immersion comportant une charnière flexible au point où elle est rattachée à un chaland de pose de conduites sous-marines. Ces buts, et d'autres encore qui apparaîtront dans la suite du présent exposé, sont atteints par la réalisation d'une rampe d'immersion, utilisable en association avec un chaland de pose de conduites sous-marines, -et du type comporxant une série de segments successifs supportant la conduite en. cours d'immersion, reliés bout-.-i-bout les uns aux autres et formant une rampe d'immersion partant de l'arrière" d'un chaland de pose de conduites sous-marines, chacun de ces segments étant relié aux segments adjacentes par une ou plusieures charnières flexibkes. Chacune de ces charnières; 70 04445 2033319 permet aux segments de pivoter libre®eut autour d'un axe horizontal, de sorte que ces segments peuvent être aisément ajustés de façon que la rampe prenne, vue de côté, une courbure qui corresponde à celle que l'on désire voir prendre par la conduite 5 pendant son immersion, Chacune de ces charnières peut comprendre deux parties associées dont l'une est solidaire de l'un dea segments de la rampe et dont l'autre est solidaire de l'un des segments de la rampe adjacente. Pour donner à ces charnières la flexibilité 10 nécessaire, chacune d'elles comporte un élément élastique, constitué par exemple par un bloc en matière élast©mère, interposé entre les deux parties de la charnière, de sorte que celle-ci, en plus du mouvement de pivotement habituel autour d'un axe sensiblement horizontal, permet des mouvements limités de pivo-15 tement autour d'un axe vertical et (ou) de torsion entre Je s segments successifs de la ram pe. La description qui va suivre, et les dessins annexés donnés surtout à titre d'exemples non limitatifs, feront mieux comprendre comment la présente invention peut être réali-20 sée. Sur les dessins annexés : - la figure 1 représente en élévation une rampe d'immersion segmentée et articulée, rattachée à un chaland de pose de conduites sous-marines et du type auquel la présente 25 invention peut être appliquée; - la figure 2 est une vue en plan de l'un des segments de la rampe d'immersion de l'invention; - la figure 3 est une vue en élévation du segnents de rampe d'immersion de la figure 2; 30 «. la figure 4- est une coupe faite suivant l'axe de la charnière utilisée pour l'interconnexion des segments de la rampe d'immersion et conforme à 1'invention;et - les figures 5, 6 et 7 sont des coupes similaires à celle de la figure 4 mais correspondant reapectivo- 35 ment à un deuxième, à un troisième et à un quatrième mode de réalisation de la charnière de l'invention. la figure 1 représente un chaland 10 équipé pour la pose de conduites sous-marines et flottant sur la surface d'une étendue d'eau 11, Ce chalahd peut être de tout type . fv 70 04445 -5- 2033319 connu et est équipé pour la pose sur un plancher marin d'une conduite ininterrompue 9. Par exemple, ce chaland peut être du type sur le pont duquel des longueurs de conduites sont soudées les unes aux autres, ou bien de celui sur le pont duquel est 5 monté un tambour tournant sur lequel sont enroulées des longueurs de conduite préalablement réunies les unes aux autres de façon que lorsque le chaland avance, le tambour tourne et la conduite s'en déroule. "One rampe d'immersion articulée, désignée 10 dans son ensemble par la référence 12, est rattachée au chaland 10 au point 24 où la conduite 9 quitte le chaland, la rampe 12 est constituée par une pluralité de segaents de rampe 13 reliés bout-à-bout par des raccords pivetants. les figures 2 et 3 représentent lfun des seg-15 ments 13 de la rampe. Chacun de ces segments 13 est constitué par deux flotteurs tabulaires 14 et 15 reliés par des traverses 16 et qui portent des rouleaux appropriés 17 disposés de façon à former des supports en Y dans lesquels repose la conduite 9. Deux butées 18, prévues ré fcp•etivemeut sur l'une et l'autre 20 extrémité de chaque segment de rampe 13 permettent de I1.mi.ter à un minimum le rayon de la courbure que peut prendre la rampe 12 telle qu'elle est vue sur la figure 1. Chacun des flotteurs tubulaires 14 et 15 porte sur l'une de ses extrémités une partie de charnière 25 . môle 19 et sur son autre extrémité une partie de charnière femelle 20. La charnière constituée par ces deux parties comporte une broche 21 qui pivote dans des portées semi-circulaires 22 formées par la partie de charnière femelle 20. Des ehapeaux de palier 23 retiennent la broche 21 dans ces portées 22. On 30 voit donc que, lorsque les segments 13 sont reliés bout-à-bout, ehacun d'eux est libres de" pivoter, au moins sur un angle limité autour de la broche 2i par rapport au segment adjacent. Le segment le plus proche du chaland 10 est relié à celui-ci par l'intermédiaire d'une partie de charnière 24 complémentaire fixée 35 sur le chaland. Le rayon de la courbure qu.é prend la rampe 12 au cours d'une opération d'immersion peut être réglé par réglage de la course angulaire permise par les charnières qui relient les segments 13. Ces segments peuvent pivoter séleeti- BADORK3ïNJ|i_ 70 04445 -6- 2033319 y «ment sous l'action d'un dispositif mécanique approprié, ou bien la flottabilité de chaque segment peut être réglée par reci— plissage ou vidage sélectif des flotteurs creux 14 et 15» les figures 4 à 7 représentent avec plus de g détails les charnières qui relient les segments de rampe 13« Qhacune de ces figures représente tui mode de réalisation différent d'un élément élaatomère interposé entre les deux parties de la charnière et qui permet un mouvement limité de torsion et (ou) de pivotement autour d'un axo vertical entre les seg-JO de nts de rampe 13 successifs» Burla figure 4» la partie de charnière mftle 13 est munie d'un coussinet désigné dans son ensemble par la référence 25* Bans le mode de réalisation de la figure 4» ee coussinet 25 est constitué par un bloc homogène en matière élas-15 tomère, en caoutchouc par exemple. Ce coussinet peut être rendu solidaire de la broche 21, auquel cas la rotation relative des deux parties de la charnière s*effectue entre la broche 21 et les portées 22 de la partie de charnière femelle 20. En variante, ee coussinet peut être libre, auquel cas la rotation relative dos 20 deux parties de la charnière s*effectue directement entre la broche 2i et ee coussinet0 Ou bien encore, ee coussinet peut Stre fixé sur une douille métallique 26 dans laquelle se loge la broche de la charnière, Dans ee cas, la rotation relative des deux parties de la charnière s'effectue entre la broche 21 et la doull-25 le métallique 26® Le coussinet 25, étant interposé entre la broche 21 de la charnière et le boîtier foimé par la partie de charnière mûle 19, introduit une certaine flexibilité longitudinale et transversale dans 1'accouplement réalisé entre leB deux 30 parties de charnière 19 et 20, La flexibilité ainsi.introduite dans chaque paire de coussinets permet entre deux segments reliés bout-à-bout et" supposés vus comme est vu celui de,la figure 2, un mouvement de torsion limité et un mouvement de rotation limité autour d'un axe vertical passant entre les deux segments en 35 plus du mouvement de rotation suivant un axe horizontal qui est permis par la charnière elle-même. Il est désirable que l'élasticité d'une telle "charnière flexible suive un loi non linéaire &8 façon que la raideur de la charnière augmente lorsqu'elle est déviée de sa t 0AD-GRIGINAL I 70 04445 -7- 2033319 position pour laquelle elle nlest soumise à aucune contrainte. Les caractéristiques de 1*élasticité d'une charnière flexible sont fonction de ses dimensions» de sa foime, de son enveleppe et de la dureté des éléments élastomères qui la composent. 5 La figure 5 représente un autre mode de réa lisation du coussinet élastomère 25» Dans ee mode de réalisa-tien, deux éléments élastomères reliés l'un à l'autre forment un coussinet composite 25 dont la fonction est similaire à celle du coussinet unitaire de la figure 4. L'élément élast©-10 mère intérieur est, de préférence, d'une densité plus forte que celle de l'élément élastomère extérieur, cette disposition donnant au coussinet les caractéristiques d'élasticité les plus favorables. H est évident que ce mode de réalisation qui comporte l'emploi en combinaison de deux éléments en aatiè-res élastomères différentes pourrait êtreétendu à la réalisation de coussinets comportant un nombre d'éléments élastomères différents égal ou supérieur à trois et disposés coneentrique-ment ou en juxtaposition. Les figures 6 et 7 représentent deux autres 20 modes de réalisation de l'élément élastomère qui peut être utilisé dans la charnière flexible de l'invention. Dans 3e mode de réalisation représenté sur la figure 6, le coussinet 25 est maintenu latéralement entre deux oreilles 27 portées par la partie de charnière femelle 20. Une telle disposition peut prolonger la durée de vie utile du coussinet0' Dans ce mode de réalisation, le segm nt de rampe 13 de droite est rattaché à l'enveloppe cylindrique du coussinet par une chape 29« Cette chape 29 pivote en 30 sur le coussinet 19. Mais, cette chape ne peut pas pivoter librement par rapport à cette enveloppe puisque chaque segaent de rampe 13 est rattaché au segment adjacent par deux charnières distantes l'une de l'autre ainsi qu'on le voit sur les figures 2 et 3. Le rfcle de la chape 29 qui peut pivoter sur l'enveloppe 19 du coussinet est de compenser les écarts angulaires qui peuvent se produire entre 2e s axes des deux charnières lorsque la rampe 12 est soumise à des forces latérales. Cette disposition répartit mieux les charges sur les coussinets 25. Dans le mode de réalisation de la figure 7, le coussinet 25 est Constitué par une série de rondelles 25 30 — 70 0k'ik5 2033319 élastomères collées sur un plongeur longitudinal 28. Les mouvements longitudinaux de ee plongeur provoquent dans oes rondelles des contraintes de cisaillement pur et non des contraintes combinées de compression et de cisaillement telles que celles 5 qui se développent dans les coussinets élastomères des modes de réalisation précédents. Lorsqu'elle est équipée de raccords à charnières élastiques flexibles tels que ceux qui viennent d'être décrits, une rampe d*immersion rattachée à un navire ou à 10 un chaland animé des mouvements oscillatoires nfest plus obligée de transmettre les mouvements de ee navire ou de ce chaland sur toute sa longueur, mais, au contraire, absorbe ces mouvements par défoimation élastique de quelques uns de ses premiers segments, les segments de la rampe plus éloignés de son point d'at-15 tache demeurant relativement non affectés par ces mouvements,, De plus, si le navire de pose est par inadvertance dévié de son cap et ne se trouve plus à l'alignement de la conduite en cours de mouillage sur son arrière, la rampe d'immersion peut librement prendre une position incurvée qui absorbe ce défaut 20 d'alignement sans donner naissance à des contraintes excessives ni dans la rampe ni dans la conduite» Certains des avantages retirés des structures qui viennent d'être décrites pourraient être obtenus en prévoyant entre les segaents de la rampé des joints à la Cardan et 25 (ou) à genouillère qui remplaceraient les charnières flexibles et élastiques décrites. Mais, une charnière flexible et élastique exerce une force de rappel qui est proportionnellement à la déviation qu'elle a subie à partir de sa position pour laquelle elle n'est soumise à aucune contrainte. Cette raideur dans la 30 flexibilité suivant un plan latéral ou horizontal de la charnière de l'invention présente plusieurs avantages par rapport à un joint à la Cardan ou à genouillère libre» Une rampe d'immersion munie de tels raccords universels aurait une liberté de mouvement telle qu'il en résulterait de difficiles problèmes 35 en ce qui concerne son maintien en position correcte, par exemple lorsqu'une telle rampe serait immergée seule sans supporter une conduite qui maintienne ses divers segments alignés les uns sur les autres. 70 04445 -9- 2033319 Des essais effectués sur un modèle en virale grandeur d'une ra&pè d'immersion munie des joints flexibles de l'invention ont montré qu'une telle rampe présente en pratique des avantages considérables par rapport aux rampes d'immersion 5 rigides classiques qui ne peuvent s'incurver latéralement. Bien que seuls des éléments élastomères (en caoutchouc) aient été décrits pour l'obtention de la flexibilité des charnières de l'invention, il est évident que d'autres dispositifs élastiques pourraient être utilisés pour per-10 mettre les mouvements limités désirés. Par exemple, un ressert métallique ou un dispositif hydraulique poùrï-ait être substitué à chacun de ces éléments élastomères, ces solutions de remplacement et d'autres similaires, toujours conformes à l'invention, se présentant naturellement à l'esprit de tout homme du 15 métier. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits, mais s'étend à toutes les variantes conformes à son esprit. i 70 04445 -10- 2033319 I E Y 1 I D I 0 A ! I CI S 1°) - Rampe d'immersion articulée pouvant être rattachée à un chaland ou autre bateau de pose de conduites sous-marines ex guidant la conduite en cours de pose après qu'elle a quitté ledit chaland, caractérisé en ce qu'elle comprend : une pluralité de segments de rampe, oblongs, interconnectés et placés bout-à-bout en succession; et des charnières interconnectant au moins deux de ces segments et permettant à ceux-ci de pivoter dans un plan vertical, chacune de ces charnières comprenant t - un premier élément de charnière porté par l'une des extrémités de l'un desdits segments; - Un deuxième élément de charnière porté par l'une des extrémités d'un segment adjacent et coopérant avec ledit premier élément de charnière pour permettre à deux deux segments de pivoter l'un par rapport à l'autre; ces éléments de ohamière étant reliés l'un à l'autre et distants l'un de l'autre de façon que leur soit permis un mouvement relatif limité autre qu'un mouvement de pivotement autour de l'axe de la charnière;et - des éléments élastiques restreignant ledit mouvaient relatif portés par l'un, au moins, desdits éléments de charnière et restreignant les mouvements relatifs de oes deux éléments de charnière autres que leur mouvement de pivotement relatif suivant l'axe de la charnière. 2*) - Hampe d'immersion selon la revendication 1 dont l'un des segments est rattaché audit chaland par une connexion qui lui permet de pivoter dans un plan vertical. 3°) - Hampe, d'immersion selon la revendication 2 caractérisé en ee que ladite connexion pivotante qui la rattache au chaland comprend un élément de charnière porté par le chaland et coopérant avec un élément de charnière porté par le segment de rampe le plus proche dudit chaland, ses deux éléments de charnière étant réunis l'un à l'autre et distaats l'un de l'autre de façon qu'ils puissent se déplaoer lfun par rapport à l'autre d'un mouvement limité autre qu'un pivotement de l'axe de la BAD ORIGINAL 70 04445 -II- 2033319 eharnière} et cosaportant des éléments élastiques interposés entre l'élément de charnière porté par le chaland et celui porté par le segment de rampe le plus proche de ce chaland et restreignant les mouvements relatifs mutuels de ces élément» de charnière autres que leur pivotement relatif autour de l'axe de la charnière. 4°) - Hampe d'immersion selon l'une des revendications 1, 2 et 3,"dans laquelle lesdits éléments restreignant élastiquement les mouvements relatifs des éléments de la charnière comprennent au moins un élément élastomère. 5°) - Saape d'immersion selon l'une des revendications I, 2 et 3, dans laquelle lesdits éléments restreignant élastiquement les mouvements relatifs desdits éiéments de charnière comprennent une pluralité d'éléments élastomères dont l'un, au moins, a une densité plus forte que les autres.