Brevet FR2297958A1 — publié le 19760813

CHAINE FLOTTANTE D'IMMERSION La recherche pétrolière sous-marine conduit à immerger à une profondeur de 500 à 1000 mètres des structures très lourdes telles que des réservoirs de 3 plus de 100 000 m3. Ces structures sont, dans la mesure du possible, équilibrées en flottabilité au cours de l'immersion, pour ne pas créer efforts trop grands dans les organes de manoeuvre. En particulier, on peut remplir les réservoirs d'un pétrole de densité convenable, en équilibre de pression avec l'extérieur, pour soutenir les structures en matériaux lourds.Il n'est guère indiqué d'utiliser des volumes gazeux en équilibre de pression avec l'extérieur, car la diii- nution de volume due à l'enfoncement conduit à une diminution importante de flottabilité et à des risques d'instabilité et de perte de contrôle. Cependant, la coipressibilité du pétrole léger utilisé est plus grande que celle de l'eau et il en résulte encore un effet déstabilisant. Le calcul pré 3 senté en application numérique donne pour un réservoir de 200 000 m3 un alourdis- sement de 250 x 104 N pour un enfonceuent de 500 i. Lorsque la structure en immersion est supportée par des flotteurs en surface, le poids à soutenir s'accrolt de celui des chaînes ou cSbles progres siveaent déroulés : pour soutenir 250 tonnes à 500 u, compte tenu des effets de la houle sur les flotteurs, il faut utiliser environ 100 tonnes de cibles. Les risques liés à une telle iepersion sont considérables. Des chatoies flottantes d'immersion Ont donc été proposées, procurant un effet sustentateur croissant avec la profondeur d'ieeersion et pratiquement indépendant de la houle. Ces channes flottantes étalent munies jusqu'ici de flotteurs étanches, par exemple, des citernes ré plies de gai, ou des corps composi- tes englobant des licroflotteurs sphériques.De tels flotteurs ne peuvent suppor -ter qu'une pression externe limitée et leur construction renient tres onére.e Si l'on envisage une grande profondeur d'immersion ; on est parfois obligé d'admet- tre qu'ils soient écrasés au-dessous d'une certaine profondeur, et l'on renonce alors à leur récupération ; cette récupération est délicate pour les flotteurs non écrasés, car ils peuvent prendre une trop grande vitesse vers le haut quand ils sont détachés de l'objet isaergé. On connaît d'autre part les flotteurs dits bathyscaphes, constitués d'une enveloppe rigide mince, replie en partie supérieure d'un liquide soins dense que l'eau et non miscible à l'eau, et en partie inférieure d'une couche d'eau en communication avec l'extérieur. De tels flotteurs requièrent d'être maintenus dans une attitude convenable et ne peuvent être donc directement utilisés pour constituer une channe d'immersion. Selon la présente invention, on constitue une chaine d'immersion en joignant des flotteurs dont chacun est constitué d'une enveloppe rigide conte nant un liquide moins dense que l'eau, avec un moyen d'équilibrage des pressions entre l'intérieur et l'extérieurss tel qu'un ballonnet interne contenant de l'eau en communication avec l'extérieur. La chaîne est munie de dispositions accessoires qui seront décrites dans le cas particulier ci-après, en s'aidant des figures suivantes Fig. 1 Coupe d'un flotteur . Fig. 2 Schéma d'immersion d'un gros objet Fig. 3 Schéma de remontée d'une channe . Fig. 4 Dispositif freinant la remontée de channe Chaque paillon de la chaîne est constitué d'une citerne 1 remplie de pétrole en comaunication de pression avec l'eau extérieure, ce qui provoque une rentrée d'eau lorsque la profondeur augmente.On pourrait éviter une cormunica- tion directe et utiliser une citerne à panneaux plans déforiables élastiquerent, mais cette disposition ne serait pas favorable pour obtenir une rigidité convenable vis-à-vis des efforts imposés, par exemple lors du soulèvo.ent à l'air libre du flotteur On préfère donc la forme en cylindre de révolution, rigide et simple à réaliser, et l'on place dans la citerne un ballonnet 2 en tissu souple débouchant sur l'extérieur, permettant ainsi la communication de pression sans risque de lange ni de fuite de pétrole à l'extérieur, quelle que soit la position prise par le flotteur. Le flotteur 1 est aini aux deux extrémités d 'anneaux 3 pereettant la liaison aux autres flotteurs par des channes ordinaires 4. L'iiiersion d'un gros objet 5 est obtenue (figure 2) en utilisant ar soins deux chaines 6 et 7 attachées en surface à des remorqueurs tels que 8 et liées à l'objet 5 par un dispositif de connexion tel que 9. Les remorqueurs agissent selon des trajets antagonistes ; les channes prennent dans l'eau un tracé en chainette à convexité vers le haut, le poids apparent de l'objet étant compensé par la flottabilité des flotteurs iniergés, le nombre de ceux-ci s'accroissant lorsque les remorqueurs se rapprochent. Le nombre et les caractéristiques des channes peuvent être choisis pour que les efforts de retenue fournis par les remorqueurs restent suffisalient faibles. Lorsque l'objet arrive près du fond, on peut ainsi ralentir la descente et effectuer la pose sans vitesse, exactement à l'endroit prévu. Il faut ensuite déconnecter et récupérer les chaines. La remontée de la chaine après déconnection se ferait en désordre, avec emmêlement et chocs de flotteurs, si l'on n'assurait pas simultanément un freinage de l'extrémité inférieure etJpar le remorqueur, l'écartement de l'extrémité supérieure à une vitesse convenable, selon la figure 3. Le freinage peut être assuré par des surfaces développées perpendiculairement à l'axe de la chaîne, selon le principe des ancres flottantes. Pour pouvoir remorquer facilement la chaste en surface, il convient que ces surfaces ne soient déployées que lorsque l'extrémité de chatte est im- mergée. La figure 4 montre le dernier maillon 10 de la channe flottante, attaché à la structure à immerger par l'intermédiaire d'une barre métallique 11 équipée d'une charge pyrotechnique 12 télécommandée assurant sa coupure sous charge. Le corps central du maillon 10 porte des volets articulés tels que 13 tendant à s'ouvrir à la remontée, et retenus obliquement par des câbles 14, ce qui procure le freinage requis. Ces volets se referment d'eux-mêmes lorsqu'on remorque la chaîne dans l'eau par l'extrémité ainsi équipée. De telles channes peuvent être utilisées de nombreuses fois, pour l'il mersion de divers objets. Elles peuvent être stockées flottantes dans un port. Exemple numérique. 3 Un réservoir contenant 200 000 m de pétrole d'une masse spécifique de 3 kg/m3 est réalisé en utilisant 34 000 3 800 kgXm est réalisé en utilisant 34 000 m de béton armé d'une masse spécifi- que. de 2 350 kg/m3. La masse spécifique moyenne est ainsi de 1 025 kg/m3 et il se trouve en équilibre indifférent au voisinage de la surface de la mer.Les coefficients de compressibilité volumiques sont les suivants pétrole 80 x 10-6 par bar eau 48 x 10 béton 5 x 10'6 Une immersion de 500 mètres correspondant à 50 bars cause pour le pétrole une perte de flottabilité de l'ordre de 200 000 x 50 (80 - 48) x 10 = 320 104 N -et pour le béton un gain de flottabilité de 34 000 x 50 (48 - 5) x 10 -6 = 73 104 N La perte globale est de 247 104 N. Si l'on utilise 3 chaînes flottantes, d'un développement de 1800 n pour l'immersion de 500 m, la flottabilité doit être de 1 370 N/m. La tension maximale est de l'ordre de 83 104 N. On peut utiliser des chaines au pas de 10 m, composées de flotteurs de 3 longueur équivalente 7 i et d'un diametre de 1,8 m, contenant 17,7 m3 de pétrole procurant une flottabilité de 4 104 N ou 4 000 N/a. Le poids mort apparent peut ainsi atteindre 2 630 N/m, ce qui correspond dans l'eau à une section moyenne 2 d'acier de 385 cm . Pour la tension requise, la contrainte moyenne axiale n'at- teindrait que 2,16 daN/mm2. On voit que la réalisation ne présente guère de difficultés. REVENDICATIONS 1. Chaîne constituée par un ensemble de flotteurs reliés entre-eux de manière articulée ou souple, chaque flotteur comportant au moins une enveloppe rigide contenant un liquide moins dense que l'eau, un moyen étant prévu pour équili brer la pression dudit liquide avec celle de l'eau baignant le flotteur. 2. Chaine selon la revendication précédente, le moyen d'équilibrage de pression étant constitué par un ballonnet souple à l'intérieur de l'enveloppe rigide, la cavité interne du ballonnet étant en communication avec l'extérieur. 3. Chaîne selon la revendication n 1, portant à une extrémité un dispositif de freinage dans l'eau, susceptible d'agir lors d'une translation où cette extré mité se trouve en arriere. 4. Chaine selon la revendication précédente, le dispositif de freinage étant constitué par le dernier flotteur, muni de volets repliables le long d'un corps central et susceptibles d'ouverture en c8ne à claire-voies. 5. Channe selon l'une des revendications précédentes, portant à une extrémité un dispositif de connexion et déconnection avec un objet à supporter dans l'eau. 6. Chaine selon la revendication précédente, le dispositif de- connexion étant constitué par une barre de liaison équipée d'une charge pyrotechnique télé cl année assurant sa coupure. 7. Ensemble de supportage constitué par une chaîne selon l'une des revendica tions précédentes et par un moyen de déplacement à la surface de l'eaux tel qu'un remorqueur attelé à l'extrémité supérieure de la channe. 8. Procédé de sustentation équilibrée dans l'eaux un objet de poids apparent positif étant suspendu dans l'eau par deux ou plusieurs ensembles selon la revendication précédente, les variations de poids apparent de cet objet, lié à des compressibilités de ses composants différentes de celle de lteau, étant en grande mesure compensées par les variations des forces sustentatrices pro curées par les channes plus ou moins immergées et tendues obliquement de ma- nière antagoniste, la position de cet objet étant réglée par action sur les extrémités des chaines à la surface de l'eau. 9. Procédé de sustentation selon les revendications précédentes, l'objet suppor té étant une structure lourde à déposer sur le fonds marin.