Brevet FR2314095A1 — publié le 19770107

La présente invention concerne un nouveau dispositif d'accouplement de deux engins flottants devant être rigidement reli-s l'un à l'autre tout en permettant leur pivotement respectif suivant un axe transversal. Plus particulièrement encore, l'invention concerne l'accouplement de barges destinées au montage de pipe-lines en mer avec un dispositif dénommé " stinger " dans la technique et qui est constitué par un engin flottant de longueur appro- ximativement égale à celle de la barre et qui coinporte de moyens de guidage courbes destinés à amener le pipe-line pro gressivement dans l'eau sans qu'il soit soumis à des efforts de pliage présentant de petits rayons de courbure. On sait dans la technique que le stinger est relié au moyen d'articulations démontables qui lui permettent de prendre des inclinaisons variables dans l'eau. Le poids d'un tel engin est élevé et peut atteindre plusieurs centaines de tonnes. Lorsque le temps est mauvais, il est nécessaire de désaccoupler la barge du stinger qui demeure ancré, la barge pouvant gagner un abri. Les opérations de désaccouplement sont souvent délicates mais beaucoup plus faciles que celles de l'accouplement qui, jusqu'à présent, nécessitent que la mer soit très calme. La présente invention crée un nouveau dispositif d'accouplement qui rend possible de rounir la barge au stinger meme par mer houleuse et de façon très sure sans risque pour les opérateurs. Conformément à l'invention, le dispositif d'accouplement entre deux engins flottants est caract@risé en ce que l'un des engins comporte, à sa poupe, deux ensembles oscillants commandés par au moins un vérin et comportant un organe d'em- boitement et des moyens de verrouillage desdits ensembles oscillants, tandis que l'autre engin comporte, z sa proue, des organes à emboîter séparés l'un de l'autre d'une distance correspondant à la distance séparant les organes d'erboîtement des ensembles oscillants munis respectivement de d@tecteurs des mouvements relatifs se produisant entre ledit deux engins, lesdits détecteurs commandant le vérin faisant oseiller chaque ensemble oscillant pour anener son organe d'embeîtement en alignerent avec l'organe emloîté complémentaire de l'autre engin, et des moyens pour le rapprochement et l'accrochage desdits deux engins étant, supplémentairement, prévus pour maintenir les organes emboîtés en prise avec les organes d'emboîtement des enrembles oscillants lorsque ceux-ci sont verrouillés. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, au dessin annexé. La fig. 1 est un sch@ma d'un ensemble de pose de pipelines marins. La fig. 2 est un plan schématique très agrandi vu suivant la ligne II-II de la fig. 1. La fig. 3 est une coupe, à plus grande échelle, vue suivant la ligne III-III de la fig. 2. La fig. 4 est une Élévation partielle vue suivant la ligne IV-IV de la fig. 3. La fig. 5 est-une coupe très agrandie vue suivant la ligne V-V de la fig. 2. La fig. 6 est un plan vu sensiblement suivant la ligne VI-VI de a fig. 5. La fig. 7 est une coupe agrandie d'un détail de la fig. 6. Les fig. 8 et 8a sont des schémas analogues à la fig. 5 illustrant des phases caractéristiques de fonctionnement. Les fig. 9 et 10 sont des schémas de fonctionnement. Au dessin, 1 désigne une barge pour l'assemblage en mer et la nose d'un pipe-line 2 qui est guidé à partir de la partie arrière de la barge I par un véhicule remorqué 3 dont le dessus 4 est galb et forme un guide pour les éléments assemblés du pipe-line afin que ceux-ci soient amenés progressivement dans l'eau. Un tel véhieule est dénommé par les spécialistes "stinger". Cependant, pour simplifier dans la suite de la de la description, il est dénommé simplement remorque. La remorque 3 est reliée à la barge 1 par un ensemble Ce liaison amovible 5 qui est l'objet de l'invention. L'extré- Lité de la remorque 3, tournée vers l'arrière de la barge 1, est munie d'une traverse tubulaire transversale 6 (fig. 2 à 4) dont les extrémités font saillie de part et d'autre de poutres d'armature 7, 7a. la fig. 4 montre que lesdites extrémités de la traverse tubulaire 6 présentent des collerettes saillantes 8, 8a. La barge 1 est munie, a' sa poupe, de deux chapes 9, 9a supportant chacune un axe d'articulation 10 pour une pince 11, respectivement 12. Chaque pince comporte deux mâchoires 13, 14 dont les extrémités forment des dents imbriquées 15, 16 bien visibles à la fig. 4. L'intérieur des mâchoires 13, 14 délimite un anneau et chaque mâchoire est munie d'un coussinet anti-friction 17, par exemple en résine synthétique, bois densifié, céloron ou autre matibre, de préférence auto-lubrifiante même en présence d'eau de mer. Des résines, telles que des super-polyamides, peuvent convenir ainsi que le polytétrafluoroéthylène ainsi que de nom breux autres produits connus dans la technique. les coussinets 17 sont destinés a permettre la rotation de la traverse tubu laire 6 de la remorque 3 par rapport aux pinces lorsque celles ci sont fermées comme cela est représenté en trait plein à la fig. 3. les branches 13a, respectivement 14a, des pinces sont reliés entre elles par un vérin de manoeuvre 18 qui assure leur maintien en position fermée représentée en trait plein, ou leur maintien en position ouverte représenté en traits in terrompus en 131 et 141. La fig. 4 montre que la largeur des mâchoires 13, 14 est choisie pratiquement égale à l'espace séparant les colle rettes saillantes 8, 8a. De part et d'autre des chapes 9, 9a, la poupe de la barge 1 est munie de deux berceaux 19, respectivement 20, qui comportent chacun deux flasques longftudinaux 21, 22 et 21a, 22a. les flasques 21 et 22 supportent, par des axes 23, 23a, des bielles 24, 24a. Chaque bielle 24 forme au-delà de l'axe d'articulation 23 une manivelle 25 à l'extrémité de laquelle est articulée la tige 26a d'un vérin 26 articulé par ailleurs sur un axe 27 porté par le berceau correspondant 19 ou 20. Dans ce qui suit, le vérin 26 est appelé vérin de manoeuvre. La bielle 24 est,-en outre, reliée par une articulation 28 à la tige de vérin 29 d'un second vérin 30 également arti culé, par un axe 31, au berceau correspondant 19 ou 20. Ce @eco@@ vi-Ir est appelé dans ce qui suit vérin d'amortissement. Les bielles 24 et 24a sont reliées, à leur extrémité libre, par des axes 32, 32a à une bielle de liaison 33 constituée par une pièce massive à partir de la face externe de laquelle est formé un logement conique 34. Au moins l'axe d'articulation 32 de la bielle de liaison 33 est constitué par un élément tubulaire dont le diamètre interne correspond à celui de noyaux 35 constituant des verrous (fig. 6 et 7) qui sont accouplés à l'extrémité de la tige 36a de vérins 36 port s par les flasques 21 et 22 de chacun Ces berceaux 19 et 20. Les noyaux 35 peuvent être escamotés complètement à l'intérieur d'alésages 37 des flasques 21, 22 ou bien ils peuvent être insérés partiellement sans lesdits alésages et à l'intérieur de l'axe tubulaire 32 comme cela est illustré par la fig. 7. Des butées mobiles 38, par exemple articulées autour d'axes 39 (fig. 6), sont portées par chaque berceau 19 et 20, lesdites butées pouvant être éclipsées comme représenté par celle apparaissant à la partie basse de la fig. 6 ou, au contraire, amenées en position active comme celle représentée à la partie haute de la fig. 6 ainsi qu'à la fig. 5 et, dans ce cas, lesdites butées coopèrent avec un talon 25a delta manivelle 25 pour limiter dans un sens le pivotement des bielles 24. lies butées 38 peuvent être commandées manuellement ou au moyen de tout mécanisme approprié, tel qu'un verin ouautre moteur. Pour coopérer avec la bielle de liaison 33 de chaque ensemble décrit ci-dessus, la remorque 3 comporte, ainsi que le montre le dessin,des ferrures longitudinales 40, 40a munies chacune d'une sphère 41, 41a formant rotule. lies ferrures longitudinales 40, 40a sont portées à l'extrémité de traverses 42 respectivement 42a reliées aux longerons 7, 7a par des contre-fiches 43, 43a (fig. 2). l'ensemble constitue ainsi un bâti extrêmement rigide. Les traverses 42 comportent des pièces d'accrochage 44, 44a pour l'extrémité de cabales 45, 45a pouvant être enroulés sur des treuils 46, 46a. Le cas échéants d des poulies non re- présent es sont prévues pour guider les câbles 45, 45a. Les fig. 5 et 8, 8a montrent que chag; bielle 24 supporte un mécanisme détecteur de position 47. Ce mécanisme est destiné à apprécier les positions relatives existant entre ia bielle ce liaison 33 de la barge 1 et la rotuls correspondante 41 de la remorque 3. Il peut être constitu de nombreuses façons diff@- rentes et, par exemple, comme représenté, par un enrouleur 48 d'un cable 49, ledit enrouleur étant monté sur un support 50 porté par la bielle de liaison 33.Un trier 51 est alors ar ticulé sur le support 50 et ledit trier comporte des palpeurs ou des galets 52, 53 qui apprécient l'angle # que peut faire le câble 49 lorsqu'il est fixé à une attache 53 de la remorque. Les variations de cet angle sont transmises à un détecteur 54, par exemple une génératrice Électrique délivrant des tensions -croissant positivement et négativement par rapport à une tension d'origine qui correspond à celle pour laquelle la rotule 41 est aligne avec le logement 34. Pour accoupler la remorque à la barge, on procède comme suit On rapproche tout d'abord la barge de la remorque puis on passe sur celle-ci les câbles 45, 45a des treuils de halage 46, 46a et les câbles 49 des dispositifs détecteurs 47. Les vérins 36 de commande des noyaux de verouillage 35 des bielles 24 sont actionnes pour que les noyaux 35 soient écartés des dites bielles, ce qui rend celles-ci libres, l'ensemble bielles 24, 24a et bielle de liaison 33 travaillant comme un parallé- logramme d-formable dont le mouvement est contrôlé par le vérin de manoeuvre 26. Le vérin 18 (fig. 3) est également commandé pour que la pince 11 soit en position ouverte. Dès que les câbles 49 sont tendus par l'enrouleur 48, ils oscillent puisque la houle confere à la barge et à la re morque des mouvements relatifs. Ces mouvements ont pour effet d'agir sur les galets 5, 53 de l'Étrier 51 (fig. 5 et 10) et, par conséquent, la génératrice 54 agit sur une servo-commande 55 qui pilote l'alimentation d'une pompe hydraulique alterna tive et à débit variable 56 alimentant, par le canal d'un dis tributeur 57, le vérin de manceuvre 26 qui est à double effet et qui agit sur la bielle 24. Pendant les op@rations ci-desaus, le distributeur 57 se trouve en position a. On voit par ce qui précède qu'en fonction des variations de l'angle #, chaque v'rin 26 est lisent@ @ons un cens ou @@n@ l'autre et agit sur les bielles 24 corressondantes pour a@@hel le log@ ent 34 de le bielle de liaison 33 en alignement avec la rot le 41 ou 41a de la re@orque 3 quel que soit le nou- vement des vegues qui sont figurées aux fig. 8 et 8a par la ligne en @rait mi@tes 58. L'ensemble d'placé par le vérin 26 pr' sentant une grande dasse et les vagues pouvant agir fortement sur les bielles, un circuit de dérivation 59 est pr@vu (fig. 10) @ lequel est didposé un disjuncteur de protection 60. Pendant le mouvemen décrit ci-dessus, le vérin 30, dit d'amortissement, se comporte en suiveur. En effet, en se rapportant au sch@ma de la fig. 9, le distributeur G est en position I et, par conséquent, des clapets pilotes C3 et C4 disposés de part et d'autre du piston du vérin 30 sont ouverts, une pression p leur tant appliquée.Par ailleurs, le distributeur D est lui-même en position neutre Il et des soupapes à tarage contrôlées S1 et S2 sont dans leur position de tarage nul. ainsi, le liquide hydraulique se trouvant de part et d'autre du piston du vérin 30 peut circuler librement par les circuits comportant, d'une part, les clapets C3, soupapes à tarage réglables S1, clapet anti-retour C1 et, d'autre part, les clapet piloté C4, soupape à tarage réglable S2 et clapet enti-retour C2 et cela quelle que soit la pression régnant dans des accumulateurs oléopneumatiques A1, A2. Pour que le mouvement ne soit pas brutal au démarrage de l'asservissement décrit ci-dessus, un organe de mise en service progressif, par exemple un potentiomètre 55a, est monté immédiatement en avnt 'e la servo-çommande de pompe 56 (fig. 10). Lorsque les logements 34 des bielles de liaison 33 sont amenés en alignement avec les rotules 41 respectivement 41a, les treuils de halage 46, 46a sont mis en fonctionnement et la remorque est rapprochée progressivement de la barge, les mouvements relatifs des deux embarcations continuant à être compensés comme décrit ci-dessus. En fin de halage, les rotules 41, 41a sont introduites dans 1-s @ogerents coniques 34 dont l'embouchure est suffisam @@n@ large pour 'eni@ corrte de Louv-Lents relatifs d'une certaine amplitude, par exemple de l'ordre de 10 % de J tude des mouvements relatifs corrigés par les ensembles décrits. les treuils de halage 46, 46a sont alors arrêtés et main- tenus sur frein et les vérins de manoeuvre 26 sont by-passés en amenant le distributeur 57 sur la position b qui est celle représentée a' la-fig. 1C. A ce stade de l'accouplement, la pince - Il est toujours ouverte et les effets de la houle s'exercent toujours tant sur la barge que sur la remorque. Par conséquent, les deux embarcations présentent encore des mouvements relatifs qui entrainent le pivotement respectif des bielles 24, 24a des deux berceaux 19, 20. Compte tenu de la masse considérable de la barge et de la remorque, -les mouvements relatifs, s'ils sont alors d'une amplitude restreinte, mettent néanmoins en oeuvre des efforts considérables. Pour réduire et annihiler les mouvements rela tifs ci-dessuss on tare progressivement les soupapes à tarage réglable S1, S2 (fig. 9). Oela est réalisé à partir d'une commande M1 représentée par une vis qui agit sur des clapets de commande à distance Re1, Re2. La commande M1 peut être commune au vérin d'amortissement 30 de chaque berceau 19, 20 ou chaque berceau peut comporter sa propre commande. C'est le cas représenté à la fig. 9. En durcissant progressivement les soupapes à tarage réglable S1 et S2, on freine le mouvement de la tige 29 de chaque vérin 30, ce qui -a pour effet de réduire corrélativement les mouvements relatifs entre la barge et la remorque. Lorsque le tarage des soupapes S1 et S2 a été suffisanment élevé, les mouvements relatifs barge-remorque sont anni hilés on pratiquement annihilés. A ce moment, les clapets pilotés C3 et C4 qui étaient maintenus ouverts par le distribu teur G sont fermés en amenant ledit distributeur en position II. Cela a pour effet de verrouiller hydrauliquement tant que le distributeur D deneure en position neutre II. En manoeu -vrant'ce distributeur pour l'amener en position III, on appli que une pression P dans chaque vérin 30 sur le c8té de son piston qui le fait descendre pour faire pivoter les bielles -, 24a dans le sens des aiguilles d'une montre.Il devient ainsi possible de mettre en place les butées mobiles 38 dans la position représentée à la partie supérieure de la fig. 6. Apr-s mise en place des butées 38, le distributeur D et karen en position I, de sorte que le vérin 30 amène Te talon 25a de la manivelle 25 formée par chaque bielle 24 contre les butées correspondantes 38. Gela a pour effet d'amener l'axe tubulaire 32 de la bielle de liaison 33 en alignement avec les noyaux de verrouillage 35. On commande, alors, les vérins 36 qui font entrer lesdits noyaux 35 dans l'axe tubulaire 32 (fig. 7). La dernière opération consiste à alimenter le vérin 18 actionnant chaque pince 11 pour que les mâchoires 13, 14 viennent en appui par leur garniture 17 sur la traverse tubulaire 6. Dans cette dernière position, le seul mouvement rvlstif pouvant exister entre la barge et sa remonque est un mouvement d'oscillation autour de 1'axe de la traverse 6, mouvement qui n'est en aucun cas gênant pour faire coulisser, au fur et 3 mesure de leur assemblage, les éléments constitutfts du pipe- line 2. Lorsqu'il y a lieu de désaccoupler la remorque de la barge, on procède tout d'abord à l'ouverture des pinces 11 on commande les vérins 36 pour dégager les noyaux de verrouillage 35 ; on réduit progressivement le tarage des soupapes S1, S2 ; on mollit les câbles 45, 45a des treuils 46, 46a, puis on libère ceux-ci dès que la barge s'est éloignée suffisam- ment de la remorque. L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation, représenté et décrit en détail, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'accouplement entre deux engin@ flottants devant être reli's rigidement tout en pouvant pivoter transversaloment l'un par rapport à l'autre, caractérisé en ce que l'un des ongins comporte, à so poupe, leux ensembles escillants commandés par au moins un vérin et comportant un organe boftement et des moyens de verrouillage desdits onsembles oscillants, tandis que l'autre engin comporte, à sa proue, des organes à emboîter séparés l'un de l'autre d'une distance correspondant à la distance séparant les organes d'emboîtement des ensembles oscillants munis respectivement de détecteurs des mouvements relatifs se produisant entre lesdits deux engins, lesdits détecteurs commandant le vérin faisant csciller chaque ensemble oscillant pour amener son organe d'emboîtement en ali- gnement avec ltorgane à emboîter complÉmentaire de l'autre engin, et des moyens pour le rapprochement et l'accrochage desdits deux engins étant supplémentairement prévus pour maintenir les organes emboîtés en Prise avec les -organes d t emboîtement des ensembles oscillants lorsque ceux-ci sont verrouillés. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les ensembles oscillants sont constitués chacun par deux bielles articules a un berceau solidaire de le poupe d'un des engins, lesdites deux bielles étant reliées par une bielle de liaison l)r-sentant un logement conique dont la grande base est dirigée vers l'extérieur pour recevoir l'élé- ment saillant à emboîter de l'autre enfin, élément È emboîter qui présente la forme d'une rotule. 3. Dispositif suivant l'une des revenaications 1 et 2, caractérisé en ce que le détecteur des mouvercents relatifs entre les eux engins est constitué Par un enrouleur de cêble monté sur chaque ensemble oscillant, le câble dudit enrouleur (tant fixé à l'autre engin et passant entre des palpeurs, notamment des galets, détectant les mouvements angulaires dudit câble de part et d'autre d'une position d'origine qui correspond à celle de l'alignement @e l'organe d'exhoîtement et de l'organe à emboîter, losdite mouvements du câble @tant transmis à une génératrice pilotant une pompe à l@bit veriable a@surant la comande l'an vérin @ double effet articulé, d'une part, sur le berceau at, d'autre part, sur l'ensemble oscillant. 4. Diapo@itif suivant l'une des revendications 1 à 3, ca@ct@risé par un second v'rin articulé à l'ensemble oscillant et au berceau, ledit second vérin étant du type à double effet, les cavités @limit@es par son piston @tant chacune reliéo à un circuit se refermant sur lui-même et comportant un accumulateur ol@o-pneunatique, chaque circuit comportant une soupape pilotée et une soupape à tarage réglable, de sorte que l'ouverture der soupapes pilotées rend inactif ledit second vérin qui est sinsi simplement suiveur lorsque l'ensemble oscillant est commandé par le premier vérin et les soupapes à tarage réglable assurant le freinage dudit second vérin lors des oscillations dans lesquelles il est entraîné par chaque ensemble oscillant lorsque les deux engins sont accouplés et non encore verrouillés. 5. dispositif suivant l'une des revendicaications 1 à 4, caractérisé en ce que les organes pour verrouiller ensemble les deux engins comportent au moins une pince ouvrante commandée par un vérin et portés par l'un des engins, tandis que l'autre engin conporte un axe aligné avec les organes d'emboîtement eb à emboîter des ensembles oscillants, axe qui est mainteru serré dans ladite pince par l'intermédiaire de garnitures anti-friction qu'elle comporte. 6 . dispositif suivant l'une des revendications 1 à 5, caractéris en ce que les organes de verrouillage des deux engins comportent deux pinces serrant deux ext@@mités saillantes de l'axe port pur l'autre engin, extrérités qui sont munies de coller@ttes soillanter lisposées de part et d'autre des pincer lorsque celles-ci sont farmées. 7. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 6, caract@risé par les treuile portés par l'un des engins et dont les câbles sont fix's de façon amovible à l'autre engin pour rapprocher les deux dits engins l'un de l'antre penlant les mo@@@ents @@occillation des ensemble oscillants. 8. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 7, caract'ris en ce que les berceaux de support comportent la b@pulement @s negaux mobiles de verrouillage introduite dans des @@g@@2ts @@ anserd les escillante pour le vorrouillage @ @@@-ci. 9. Dispositif suivant l'une des revondications 1 à 8, caractérisé en ce que les noyaux mobiles sont commandés respectivement par des verins et sont disposés dans les berceaux coaxialement à un axe tubulaire reliant l'une des bielles dese.n- sembles oscillants a la bielle de liaison formant le logement d'emboîtement. 10. Dispositif suivant l'une des revennications 1 à 9, caractérisé par des butées mobiles portées par les berceaux et disposées pour limiter le pivotement de ceux-ci dans un sens sous l'action du second vérin piloté par un distributeur le mettant en relation evec une source de pression hydraulique, la position d'immobilisation des ensembles oscillants délimités par lesdites butées corresponaant à celle pour laquelle les noyaux de verrouillage sont alignes avec les logements de l-'ensemble oscillant qu'ils doivent verrouiller. 11 Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les ensembles oscillants, les pinces de verrouillage, les treuils et les vérins de commande sont portés par une barge, tandis que les rotules coopérant avec les orga- nes d'emboîtement des ensembles oscillants et l'axe maintenu dans la pince sont disposées à l'avant d'une remorque flottante.