Brevet FR2423392A1 — publié le 19791116

La présente invention concerne un dispositif pour stabiliser un bâtiment flottant sur l'eau et plus particulièrement un dispositif pour stabiliser un navire de forage en mer par rapport à une référence liée à la terre et située au fond de la mer. On sait que pendant l'opération de forage, le navire doit rester parfaitement immobile par rapport à la terre de façon à éviter la rupture des outils de forage. Pour cela, il est connu de mouiller au fond de la mer un crapaud relié au navire par un câble tendu porteur d'un appareil de mesure de l'inclinaison du câble. L'information de l'inclinaison est transmise par l'intermédiaire d'un calculateur à un système d'asservissement qui commande le moteur et les gouvernes du navire de façon à le maintenir dans une position fixe par rapport à une référence constituée par le crapaud immergé. En géneral le crapaud est immergé à l'extérieur du navire par l'intermédiaire d'un tangon soutenant le câble. Cependant, lorsque le navire de forage est destiné à opérer dans des mers très froides, le câble soutenant le crapaud risque d'être heurté par des icebergs, ce qui peut fausser les mesures d'inclinaison et endommager le câble. On préfère alors immerger le crapaud sous le navire ; le câble soutenant le crapaud passe dans un puits vertical qui fait communiquer le pont du navire avec l'eau située sous la coque. Mais dans ce cas, le crapaud ne passe pas dans le puits pour le mouillage ou surtout pour la remontée après l'opération de forage. En effet, compte tenu du poids du crapaud et des oscillations inévitables de ce crapaud lors de la remontée, la partie inférieure du puits serait très rapidement détériorée. En pratique, le crapaud a un diamètre supérieur à celui du puits ; pour le mouillage, le crapaud est d'abord immergé à une faible profondeur à l'extérieur du navire au bout d'un câble soutenu par un tangon et un scaphandrier est chargé de décrocher le crapaud de son câble et de le transporter pour l'accrocher à l'extrémité d'un autre câble passant dans le puits, la descente du crapaud vers le fond de la mer s'effectuant en lâchant progressivement cet autre câble à partir du pont du navire. Bien entendu, la remontée du crapaud après utilisation s'effectue par une manoeuvre analogue. Etant donné la température glaciale de liteau de la mer et le poids élevé du crapaud, ces manoeuvres sont délicates et présentent des dangers pour les scaphandriers. La présente invention a pour but de réaliser un dispositif de stabilisation d'un navire de forage destiné à opérer dans des eaux très froides, ce dispositif ne nécessitant pas l'intervention d'un scaphandrier pour mouiller et relever le crapaud. La présente invention a pour objet un dispositif pour stabiliser un bâtiment flottant sur l'eau par rapport à une référence liée à la terre et située au fond de liteau, ce bâtiment étant muni d'un puits cylindrique vertical faisant communiquer le pont du bâtiment avec l'eau située sous la coque de ce bâtiment, dispositif comportant - un crapaud de mouillage, - des moyens pour mouiller le crapaud au fond de l'eau afin de constituer ladite référence, ce crapaud étant accroché à une première extrémité d'un câble dont la deuxième extrémité est maintenue sur le pont, ce câble traversant le puits et étant assujetti à passer dans un organe de guidage situé sur l'axe du puits, dans sa partie inférieure, près de la coque, - des moyens pour tendre le câble, agissant sur la deuxième extrémité du câble, - des moyens pour mesurer, par rapport à deux axes liés au bâtiment, l'inclinaison de la partie du câble tendue entre l'organe de guidage et le crapaud mouille, - et un système d'asservissement disposé sur le bâtiment, ce système recevant les informations délivrées par lesdits moyens pour mesurer l'inclinaison et commandant les moteurs et les gouvernes du bâtiment de façon à maintenir l'inclinaison à une valeur prédéterminée, caractérisé en ce que - le crapaud comporte une pièce cylindrique de révolution et une pièce conique fixée par sa base coaxialement sur la base de la pièce cylindrique, de façon à recouvrir celle de la pièce conique, la pièce cylindrique étant munie sur sa surface cylindrique de deux ergots opposés et alignés sur un axe coupant perpendiculairement celui de la pièce cylindrique, l'accrochage du câble au crapaud étant réalisé de manière que, lorsque le câble est tendu, le sommet de la pièce conique -est tiré vers le haut, - - - le puits comporte sur sa cloison intérieure deux glissières opposées verticales - et qu'il comporte en outre une pièce tubulaire dont le diamètre intérieur est supérieur au diamètre de la pièce cylindrique, cette pièce tubulaire étant fixée coaxialement par rapport aux puits dans sa partie inférieure, les parois de la pièce tubulaire comportant deux entailles opposées par rapport à l'axe du puits et s'étendant sur toute la hauteur de la pièce tubulaire, la largeur de ces entailles diminuant progressivement de bas en haut, les extrémités supérieures de ces entailles débouchant respectivement dans le bord inférieur des deux glissières, de sorte que, en tirant sur le câble vers le haut pour ressortir le crapaud, la partie conique du crapaud s'engage dans la pièce tubulaire, et que les deux ergots se logent respectivement dans les deux entailles et sont guidés progressivement vers les deux glissières dans lesquelles ils coulissent de façon à centrer le crapaud sur l'axe du puits pendant la remontée. Une forme particulière d'exécution de l'objet de la présente invention est décrite ci-dessous à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente très schématiquement un mode de réalisation du dispositif selon l'invention, équipant un navire de forage en mer, - la figure 2 est une vue en élévation et en coupe partielle d'une partie du dispositif représenté sur la figure 1, cette partie étant située à proximité du pont du navire, - la figure 3 est une vue en élévation montrant notamment un élément du dispositif illustré sur la figure 1, - la figure 4 est une vue en coupe, selon un plan transversal IV-IV, du dispositif représenté sur la figure 3, - la figure 5 est une vue en coupe axiale d'une autre partie du dispositif représenté sur la figure 1, cette partie étant située à proximité de la coque du navire, - la figure 6 est une vue en Coupe, selon un plan transversal VI-VI, de l'autre partie du dispositif, représentée sur la figure 5. - la figure 7 est une vue partielle en perspective du dispositif représenté sur la figure 5, - et la figure 8 est une vue en coupe axiale d'un autre élément du dispositif représenté sur la figure 1. Sur la figure 1 est représenté un navire de forage t flottant sur la mer 9. Dans le navire I est aménagé un puits cylindrique vertical 2 faisant communiquer le pont 3 du navire avec l'eau située sous sa coque 4. J,e puits 2 comporte une chambre 5 située immédiatement sous le pont 3 et un canal vertical cylindrique 6 dont une extrémité débouche dans la chambre 5 et dont l'autre extrémité traverse la coque 4 du navire. Pour faciliter la compréhension de la figure les dimensions parallèles à l'axe longitudinal du navire de la chambre 5 et du canal 6 ont été volontairement exagérées par rapport à la grandeur du navire. Le puits 2 est situé de préférence sur l'axe longitudinal du navire 1, près de son axe de forage. Sur un treuil 7 situé sur le pont au dessus de la chambre 5 est accroché une extrémité d'un câble tendu 8 qui traverse le puits 2 vers la mer. Le câble 8 est assujetti à passer dans un organe de guidage 10 situé sur l'axe du canal 6 dans sa partie inférieure vers la coque. L'organe de guidage 10 est fixé sur un support Il lié mécaniquement au navire. A l'autre extrémité du câble 8 est accroché un crapaud de mouillage 12 reposant sur le fond t3 de la mer. Le crapaud 12 est constitué d'une pièce cylindrique 14 surmontée d'une pièce conique 15. Sur la figure 2 est visible, avec beaucoup plus de détails, la partie supérieure du dispositif représenté sur la figure I. On voit qu'au treuil 7 est associé un système 16 apte à régler la tension du cable 8 à une valeur constante, indépendante des mouvements de roulis et de tangage du navire. Bien entendu, cette valeur constante est choisie suffisamment grande pour tendre le câble, sans toutefois provoquer la remontée du crapaud 12. Le système 16 peut être par exemple d'un type connu à commande oléopneumatique. Après passage sur une poulie à gorge 17, le câble 8 traverse la chambre 5 et s'engage dans le canal 6. La chambre 5 comporte deux ouvertures 18 et 19 la faisant communiquer respectivement avec le pont 3 du navire et le canal 6. Ces ouvertures peuvent être obturées par des trappes ou portes coulissantes non représentées pour éviter les remontées d'eau de mer. Les figures -3 et 4 montrent notamment le support 11 sur lequel est fixé l'organe de guidage 10. Le support 11 est un chariot mobile de forme parallèlépipédique capable d'être déplacé parallèlement à sa hauteur suivant l'axe du canal 6, le long de quatre rails verticaux 20, 21, 22, 23 à section triangulaire, fixés sur la partia internedu canal 6. Ce déplacement s'opère par glissement sur chaque rail de deux tubes verticaux à section carrée soudés sur les deux faces adjacentes à chaque arête verticale du chariot, au voisinage de cette arête, comme il est visible sur la figure 4. Le déplacement du chariot est commandé à l'aide d'un dispositif non représenté comprenant un câble accroché au chariot, ce câble s'enroulant sur un autre treuil également non représenté, qui peut être disposé dans la chambre 5. L'organe de guidage 10 dans lequel passe le câble 8 est monté en rotation autour de deux axes 24 et 25 se coupant à angle droit et liés au chariot 11. Une potence 53 solidaire de l'organe 10 suit les mouvements du câble 8 au delà de l'organe de guidage. Deux appareils de mesure d'inclinaison 26 et 27 permettent dtélaborer un signal al électrique représentatif des angles de rotation de la potence 25, et par conséquent du câble 8, autour des deux axes 24 et 25. La figure 5 montre la partie inférieure du canal 6, au voisinage de la coque 4. On voit que sur la paroi interne du canal 6 sont fixées des butées horizontales telles que 28 et 29 sur lesquelles repose le chariot 11 lorsqu'il est au fonds du puits. Sur la butée 29 on remarque un doigt vertical 30 qui s'engage dans la partie inférieure du chariot 1 1 pour assurer un positionnement précis de ce chariot. Au dessous des supports 28 et 29, une pièce tubulaire 31 centrée sur l'axe 32 du puits est fixée sur la paroi interne du canal 6 et sur la coque 4 par des bras tels que 33 et 34. Les parois de la pièce 31 comportant deux entailles 37 et 38 dont une seule, l'entaille 37 limitée par ses bords 35, est visible sur la figure 5. Les deux entailles sont opposées par rapport à l'axe 32 et s'étendent sur toute la hauteur de la pièce tubulaire. La largeur des entailles diminue progressivement de bas en haut et leurs extrémités supérieures débouchent respectivement dans deux glissières verticales 39 et 40 (voir figure 6) fixées sur la cloison interne du canal 6. Comme il apparait sur la figure 5 et sur la figure 7 représentant en perspective la pièce tubulaire 31, les deux entailles 37 et 38 limitées par leurs bords respectifs 35 et 36 peuvent être réalisées en coupant la paroi de la pièce tubulaire 31 suivant deux plans inclinés d'un même angle sur l'axe 32 du puits, la pièce tubulaire 31 comportant alors, comme il est visible sur la figure 7, deux pièces séparées 55 et 56. La figure 8 représente le crapaud 12 accroché au câble 8. La pièce cylindrique 14 du crapaud a un diamètre inférieur au diamètre intérieur de la pièce 31. Elle est munie sur sa surface cylindrique 41 de deux ergots 42 et 43 opposés et alignés sur un axe 45 coupant perpendiculairement l'axe 46 de la pièce cylindrique. Un anneau 48 est fixé au centre d'une base 47 de la pièce 14, cette base 47 recouvrant la base de la pièce conique 15. La pièce conique 15 comporte d'une part une cavité axiale 49 dans laquelle se loge l'anneau 48, et d'autre part une percée axiale 50 pour permettre au câble - 8 de sortir du crapaud vers le sommet de la pièce 15. Pour permettre l'accrochage du câble 8, la pièce 15 peut être séparée de la pièce 14, la jonction de ces deux pièces pouvant s'effectuer à l'aide de vis telles que 51. Le dispositif décrit ci-dessus fonctionne de la manière suivante. En dehors des périodes de forage, le crapaud 12 et le chariot 11 sont stockés dans la chambre 5 qui peut comporter un wagon monté sur rails non représentés pour faciliter la manutention de ces pièces lourdes. Lorsque le navire se trouve au droit d'une zone de forage, le crapaud 12, accroché du câble 8, est transporté au-dessus de l'ouverture 19 et orienté de façon que ses ergots 42 et 43 soient en alignement des glissièr.es 40 et 39. A l'aide du treuil 7, on descend le crapaud 12 dans le puits en faisant coulisser les ergots 42 et 43 dans les glissières 40 et 39, comme représenté sur les figures 5 et 6. Le crapaud est arrêté environ à mi-course du canal 6. On amène ensuite le chariot 11 à proximité de l'ouverture 19 et on fait passer le câble 8 à l'intérieur du chariot en démontant une pièce amovible 52 de ce chariot, montrée sur la figure 3. On introduit le câble 8 dans l'organe de guidage 10 et la potence 53. On dispose alors de nouveau la pièce amovible 52 sur le chariot 11. Ensuite, on fait descendre le chariot dans le puits à l'aide de son treuil, en prenant soin de faire glisser ses arêtes verticales le long des rails 20 à 23 comme illustré sur la figure 4. Le chariot Il est arrêté un peu au-dessus du crapaud 12. On descend alors le crapaud 12 jusqu'au mouillage au fond de la mer et on fait descendre le chariot 11 dans sa position de travail, en butée sur les supports horizontaux 28 et 29. On ajuste ensuite la tension du câble 8 en mettant en marche le système 16. Le crapaud soumis à la tension constante du câble 8 repose au fond de la mer la pointe en haut, comme représenté sur la figure 1. La mesure de l'inclinaison du câble 8 est effectuée par les appareils 26 et 27 lorsque le chariot i1 est en butée au fond du puits. Cette mesure s'effectue par rapport aux axes 24 et 25 qui sont donc liés au navire 1. Les signaux électriques délivrés par les appareils 26 et 27 sont transmis, par l'intermédiaire d'un calculateur, à l'aide de conducteurs non représentés, à un système d'asservissement 54 (voir figure 1) disposé sur le navire -1, ce système commandant les moteurs et gouvernes du navire de façon à maintenir l'inclinaison du câble à une valeur prédéterminée, afin dteffectuer le forage à l'endroit désire. La remontée du crapaud s'effectue de la même façon que la descente décrite plus haut, en effectuant bien sur les opérations dans l'ordre inverse. il est à noter que lorsque le crapaud se présente sous l'ouverture inférieure du puits 2, la pièce 15 disposée la pointe en haut s'engage facilement grâce à sa forme conique à l'intérieur de la pièce tubulaire 31 et que les ergots 42 et 43 se logent respectivement dans les entailles 38 et 37 et sont guidés progressivement par les bords respectifs 36 et 35 de ces entailles vers les glissières 40 et 39 dans lesquelles ils coulissent de façon à centrer le crapaud 12 sur l'axe 32 du canal 6 du puits 2, comme il est montré notamment sur les figures 5 et 6. il est à noter aussi que les surfaces extérieures du crapaud 12 sont lisses ; l'anneau 48 où est accroché le câble 8 est disposé à l'intérieur de la pièce conique 15etnepeutdonc pas ganer la manoeuvre d'entrée du crapaud dans le puits. Bien entendu les glissières sont disposées à l'intérieur du puits de telle façon que le chariot ne risque pas de les accrocher pendant ses manoeuvres de montée et de descente dans le canal 6. Dans une disposition préférée illustrée sur la figure 4, les glissières 39 et 40 sont disposées dans un plan de symétrie vertical du chariot 11 glissant sur les rails 20 à 23. Le dispositif selon l'invention permet donc de réaliser très facilement l'entrée du crapaud dans le puits lors de l'opération de remontée, sans risque de dommages au fond ou à l'intérieur du puits. Ce dispositif rend donc inutile l'intervention de scaphandriers qui était nécessaire avec le dispositif selon ltart antérieur décrit plus haut. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier on peut, sans sortir du cadre de l'invention, changer certaines dispositions et remplacer certains moyens par des moyens équivalents. REVENDICATIONS 1/Dispositif pour stabiliser un bâtiment flottant sur l'eau par rapport à une référence liée à la terre et située au fond de l'eau, ce bâtiment était muni d'un puits cylindrique vertical faisant communiquer le pont du bâtiment avec l'eau située sous la coque de ce bâtiment, dispositif comportant - un crapaud de mouillage, - des moyens pour mouiller le crapaud au fond de l'eau afin de constituer ladite référence, ce crapaud étant accroché à une première extrémité d'un câble dont la deuxième extrémité est maintenu sur le pont, ce câble traversant le puits et étant assujetti à passer dans un organe de guidage situé sur l'axe du puits, dans sa partie inférieure, près de la coque, - des moyens pour tendre le câble, agissant sur la deuxième extrémité du câble. - des moyens pour mesurer, par rapport à deux axes liés au bâtiment, l'inclinaison de la partie du câble tendue entre l'organe de guidage et le crapaud mouillé. - et un système d'asservissement disposé sur le bâtiment, ce système recevant les informations délivrées par lesdits moyens pour mesurer l'inclinaison et commandant les moteurs et les gouvernes du bâtiment de façon à maintenir l'inclinaison à une valeur prédéterminée, caractérisé en ce que, - le crapaud comporte une pièce cylindrique de révolution et une pièce conique fixée par sa base coaxialement sur la base de la pièce cylindrique, de façon à recouvrir celle de la pièce conique, la pièce cylindrique étant munie sur sa surface cylindrique de deux ergots opposés et alignés sur un axe coupant perpendiculairement celui de la pièce cylindrique, l'accrochage du câble au crapaud étant réalisé de manière que, lorsque le câble est tendu, le sommet de la pièce conique est tiré vers le haut, - le puits comporte sur sa cloison intérieure deux glissières opposées verticales, - et qu'il comporte en outre une pièce tubulaire dont le diamiètre intérieur est supérieur au diamètre de la pièce cylindrique, cette pièce tubulaire étant fixée coaxialement par rapport au puits dans sa partie inférieure, les parois de la pièce tubulaire comportant deux entailles opposées par rapport à l'axe du puits et s'étendant sur toute la hauteur de la pièce tubulaire, la largeur de ces entailles diminuant progressivement de bas en haut, les extrémités supérieures de ces entailles débouchant respectivement dans le bord inférieur des deux glissières, de sorte que, en tirant sur le câble vers le haut pour remonter le crapaud, la partie conique du crapaud s'engage dans la pièce tubulaire, et que les deux ergots se logent respectivement dans les deux entailles et sont guidés progressivement vers les deux glissières dans lesquelles ils coulissent de façon à centrer le crapaud sur ltaxe du puits pendant la remontée. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fixation de la pièce conique sur la pièce cylindrique est amovible, que la pièce cylindrique comporte, sur sa base recouvrant celle de la pièce conique, un anneau auquel peut être accroche la première extrémité du câble et que la pièce conique comporte d'une part une cavité dans laquelle peut se loger l'anneau et d'autre part une percée axiale pour permettre au câble de sortir vers le sommet de la pièce conique. 3/Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux entailles résultent de la section de la paroi de la pièce tubulaire par deux plans inclinés d'un même angle sur l'axe du puits. 4/ Dispositif selon la revendication t, caractérisé en ce que l'organe de guidage est fixé sur un chariot parallélépipédique capable d'être déplacé parallèlement à sa hauteur suivant l'axe du puits en glissant sur quatre rails verticaux fixés sur la paroi interne du puits et coopérant avec les quatre arêtes verticales du chariot, la mesure de l'inclinaison du câble s'effectuant lorsque le chariot repose sur une butée au fond du puits, et que lesdites glissières sont disposées dans un plan vertical de symétrie du chariot glissant sur les rails.