Brevet FR2306872A1 — publié le 19761105

L'invention concerne et a essentiellement pour objet un dispositif pour la stabilisation et/ou le freinage d'une struture flottante telle qu'une plate-forme de forage, un navire, un voilier, ou analogue. Les problèmes relatifs à la stabilité d'une structure flottante, notamment en mer, sont très importants, relativement complexes, et font intervenir de nombreux paramètres. Les navires en haute mer sont sujets en particulier au roulis et au tangage, phénomènes qui imposent plus ou moins de contraintes suivant d'une part le tonnage des navires, et d'autre part l'état de la mer Par exemple, le tangage est fonction de la longueur du navire, de sa viteSseVel'angle d'attaque des lames,etdela fréquence de ces lames. Tous ces phénomènes sont pris en considération au niveau des bureaux d'études qui déterminent les caractéristiques du navire, et l'utilisation ainsi que la disposition d'éléments de correction indispensables montés dans ou sur la structure flottante de manière à compenser partiellement certaine contraintes aquelles sont soumi sle navire,pour assurer une stabilité minimum. Parmi les éléments de correction connus, on peut citer les ailerons anti-roulis, les quilles, des masses compensatrices,... Les problèmes relatifs au freinage d'un navire, sont moins complexes, et le principe de freinage est toujours le mêmeo On utilise simplement les moyens de propulsion, en principe des hélices, que l'on fait battre en arrière lorsque l'erre du bateau (vitesse sur l'eau) est inférieure à une certaine valeur. Cette valeur est relativement faible, car on risque de détériorer les pales des hélices ainsi que les arbres moteuTspar les efforts contractés lors de l'opération de l'inversion du sens de rotation des hélices, si l'erre du bateau est trop grande. L'invention a pour objet un nouveau type de dispositif stabilisateur et de rie pour structure flottante telle en particulier que plate-forme marine, navire et analogue caractérisé en ce qu'il comprend, suspendu à ladite structure, et immergé dans le fluide, au moins en partie, un moyen de propulsion auxlliaire à commande auautonome,tel par par exemple qu'une hélice, auquel moyen de pro pulsion est associé un plan de réaction, ledit moyen de propulsion et ledit plan de réaction étant montés tournant autour d'un axe sensiblement horizontal. Un des objets de l'invention est d'améliorer sensiblement la stabilité d'une structure flottante, tout en utilisant certains des dispositifs connus. Un autre objet de l'invention est de permettre avec le même dispositif stabilisateur, d'améliorer le freinage d'une structure flottante, comme par exemple un navire. D'autres avantages caractéristiques et détails apprattront plus clairement à l'aide de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'esemple, et dans lesquels - la figure 1 est une vue de face du dispositif stabilisateur pour structure flottante conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue de profil dudit dispositif stabilisateur, - la figure 3 est une coupe longitudinale partielle du dispositif conforme à l'invention escamoté à l'intérieur d'un navire, - la figure 4 est une vue en coupe longitudinale partielle avec le dispositif stabilisateur sorti dans une première position, et;; - la figure 5 est une coupe longitudinale partielle avec le dispositif stabilisateur sorti dans une seconde position En se référant à??-re1, le dispositif stabilisateur 1 conforme à l'invention comprend un moyen de propulsion auxlS2e ànmtde autonome tel'une hélice 2 entraînée en rotation par l'arbre 9 d'un moteur 4. Le moteur 4 est suspendu à une structure flottante 5 telle qu'un navire par l'intermédiaire d'un support tel qu'un collier 6 Plus précisément, le bâti du moteur 4 est monté tournant autour d'un axe 7 sensiblement horizontal passant par les deux extrémités libres du collier 6, axe qui est perpendiculaire à l'axe longitudinal 8 passant par l'arbre 3 du moteur Deux plaques formant pales 9, 10 sont disposées de part et d'autre de l'arbre 3 d'une manière sensiblement symétrique, et montées dans un plan défini par ledit axe horizontal 7 et ledit axe longitudinal 8. Les pales 9 et 10 sont reliées ensemble par un bras transversal Il, sensiblement parallèle à l'axe longitudinal 7 de rotation. En se référant aux différentes figures, le dispositif de stabilisation 1 peut être avantageusement articulé de façon à être escamotable à l'intérieur d'un logement 12 de la structure flottante 5 L'articulation peut entre constituée par un vérin 13, d'un type classique, dont le cylindre est articulé à une extrémité sur une chape 14 montée à l'intérieur du logement 12 La tige 15 du piston du vérin est articulée sur le collier 6, lui-même articulé autour d'une chape 16 montée à l'intérieur du logement 120 La structure peut comprendre d'une manière avantageuse une plaque coulissante 17 pour fermer le logement 12 une fois le dispositif stabilisateur 1 escamoté. La structure flottante, telle qu'un navire comprend au moins une hélice de propulsion 18, un gouvernail 19, et tout un système de commandes (non représenté) En se référant plus particulièrement aux figures 1 à 4, on va décrire le principe de fonctionnement du dispositif stabilisateur 1 dans le cas de la stabilisation d'un navire. Le navire 5 est supposé sensiblement immobile, et par une commande appropriée (non représentée), le dispositif stabilisateur est sorti de son logement 12. Pour cela, la plaque coulissante 17, qui peut être avantageusement composée de deux plaques formant trappe, est actionnée pour ouvrir le logement 12,et permet la descente du dispositif stabilisateur 1. Une seconde commande actionne alors le vérin 13, qui par l'intermédiaire de la tige de piston 15 et des chapes 14 et 16 va positionner le dispositif stabilisateur 1 dans la position représentée sur la figure 4. Dans cette position, le dispositif stabilisateur 1 est dans un plan sensiblement vertical, plan qui est orthogonal à la direction privilégiée de déplacement du navire, c'est-à-dire orthogonale à l'aie de propulsion déterminé par l'hélice principale 18 du navire Dans cette position, l'hélice 2 du dispositif stabilisateur 1 est entrainée en rotation par la commande du moteur 4, de façon à créer une force F verticale dirigé vers le bas qui tend à abaisser le sens de gravité du navire et par conséquent à stabiliser ledit navire. Les pales 9 et 10, qui forment un plan de réaction perpendiculaire à l7axe privilégié de déplacement du navire, vont s' opposer aux forces tendant à provoquer le déplacement du navire. En effet, lorsque des forces (par exemple un courant) agissent sur lesdites pales 9, 10, elles tendent à amener ledit plan de réaction à faire un angle avec la verticale, mais la force F, et plus exactement Ja composante des forces tend à ramener lesdites pales 9 et 10 dans un plan vertical. De cette manière, il est possible de stabiliser un navire, et en outre de diminuer les effets provoqués par le roulis et le tangage Dans le cas de la stabilisation d'une plate-forme de forage, on peut disposer plusieurs dispositifs stabilisateurs 1 en des endroits appropriés, et de préférence de telle manièreçechQque axe horizontal de rotation 4 soit orthogonal aux directions privilégiées de déplacement de ladite plate-forme. Dans le cas du freinage d'un navire (figure 5), le mime dispositif stabilisateur 1 peut être utilisé. PQur freiner le bateau, alors qu'il a une certaine erre, on peut sortir ledit dispositif stabilisateur 1, comme précédemment décrit, de sorte que ledit dispositif se trouvera dans un planoensiblement horizontal, après avoir pivoté autour de l'ase de rotation 4, et autre dans la position représentée sur la figure 5. L'hélice 2 exerce alors une force Fa qui s'ajoutera à la force F exercée par l'hélice principale 18 du navire qui XSt alors en arrière La vitesse du bateau diminuant, le plan de réaction du dispositif, et notamment les pales 9, 10 qui étaient précédemment dans un plan sensiblement horizontal, et par conséquent ne servaient qu'à maintenir ledit dispositif dans un plan sensiblement horizontalyont faire un angle qui va passer petit à petit de 900 à 00 par rapport à la verticale. Ainsi, les pales 9, 10 rfJnt Jouer un rôle de freinage, en créant des forces qui vont s'opposer au mouvement du bateau. Lorsque le bateau aura une vitesse relativement faible, le dispositif stabilisateur 1, sera sensiblement dans. la position représentée sur la figure 4, et les pales 9, 10, l'hélice 2 tendront à immobiliser ledit navire plus rapidement. L'ensemble des commandes du dispositif stabilisateur 1 sont automatiques et commandées à partir du poste de pilotage. Evidemment, on peut prévoir tout un ensemble de perfectionnements au dispositif de manière à l'implanter de manière efficace sur toute structure flottante. Darus le cas du freinage qui vient d'être explicité en se ré férant à la figure 5, on peut très bien concevoir, et notamment aux faibles vitesses, cue la force F3 ne corresponde pas à la force exercée par l'hélice principale 18 qui bat en arrière, mais à une force F' de sens opposé à la force F7 correspondant à la force de propulsion en avant du navire. Ainsi la force F2 du dispositif de freinage vient s'opposer à la force F'3, et par conséquent ralentir et freiner le navire.Il est donc important que la commande du dispositif de freinage soit indépendante des commandes de propulsion du navire. On peut concevoir de nombreux perfectionnements à un tel dispositif de stabilisation et/ou de freinage, et notamment au niveau du plan de réaction. in effet, on a considéré que le dispositif et notamment son axe moteur s'orientait automatiquement suivant la vitesse de déplacement du navire, mais on peut envisager que l'on impose une direction privilégiée, suivant l'effet voulu, audit axe moteur. Pour cela, on peut disposer par exemple des capteurs sous la structure flottante qui vont déterminer la vitesse de déplacement de ladite structure, et donner les paramètres de commande pour l'orientation de l'axe moteur du dispositif et la vitesse de rotation de l'hélice 2.Cela est très intéressant pour ~ des faibles vitesses où l'on peut ainsi se trouver dans. le cas de la figure 5, et non pas dans le cas de la figure 4. Dans ce cas il faut prévoir des éléments complémentaires (non représentés) au niveau du d-isposit- f pour l'immobiliser dans une direction déterminée. De nombreuses applications peuvent découler de l'utilisation d'un tel dispositif, aussi bien pour des navires, que des plateformes de forage, des modèles réduits, et de façon générale toute structure flottante évoluant dans un quelconque milieu. L'élément important du dispositif réside dans le fait que l'on incorpore un élément moteur autonome qui permet de créer des forces qui tendent à s'opposer aux forces qui provoquent un déplacement non désiré de la structure flottante. Dien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit qui n'a été donné uniquement qu'à titre d'exemple, mais comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits si ceux-ci sont réalisés dans son esprits et mis en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDI CTlON S Dispositif stabilisateur et/ou de frein pour structure flottante telle en particulier que plate-forme marine, navire et analogue caractérisé en ce qu;il comprend, suspendu à ladite structure,ot immerge dans le fluide au moins en partie,un moyen de propulsion auxiliaire à com- @@@@ @@@@@@@ tel par exemple qu'une hélice,auquel moyen de propulsion est associé un plan de réaction, ledit moyen de propulsion et ledit plan de réaction étant montés tournant autour d'un axe sensiblement horizontal 2. Dispositif selon la reVc-nfication 1, caractérisé en ce que ledit plan de réaction est parallèle audit axe de rotation du dispositif. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit plan passe par l'axe de rotation précité. t. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite structure flottante présentant une direction privilégiée d'avancement, l'axe de rotation précité du dispositif est orienté sensibement orthogonalement à ladite direction. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite structure présentant plusieurs directions privilégiées d'avancement, plusieurs dispositifs stabilisateurs précités sont montés sur ladite structure, l'axe de rotation de chaque dispositif étant orienté sensiblement orthogonalement à chacune desdites directions. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen de propulsion précité est entratné, de façon connue en soi, par un moteur. 7c Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le moteur précité est supporté en rotation et suspendu à ladite structure par l'intermédiaire d'un collier. 8 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le plan de réaction précité est constitué par deux plaques formantfpales montées de part et d'autre dudit moyen de propulsion dans un plan passant par l'axe horizontal de rotation précité. 9 Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les pales précitées sont reliées entre-elles par un bras transversal solidaire du moteur précité 10 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit dispositif est escamotable à l'intérieur de ladite structure.