Brevet FR2447852A1 — publié le 19800829

Dans ltétat actuel de la technique, il existe déjà des barges enrouleuses de tubes sur touret de faible diamètre. Ces barges enroulent le tube en zone plastique, ce qui nécessite un système cintreur et déclntreur. De plus, l'acier employé ne peut être que de grade inférieur, ce qui limite la profondeur de pose dudit tube, d'autant plus que le principe du cintrage et décentrage du tube en zone plastique ovalise le tube et induit des contraintes residuelles incompatibles avec la pose en grande profondeur. La présente invention concerne une barge de pose d'un long pipeline ou tronçon de pipeline destiné aux grands fonds, à partir d'un touret de grand diamètre sur lequel est enroulé un tube de faible diamètre en acier à très haute limite élasti- que. Lors de sa manipulation, le tube ne subira jamais de contraintes susceptibles d'écrouir l'acier en zone plastique. Le tube sera donc apte à la pose pour grands fonds. La barge de pose comporte trois parties essentielles - à l'avant, où se trouve une rampe centrale permettant le guidage et 11 enroulement du tube, la barge étant en butée et quai; - au centre, où prend place le touret, dont le rayon du tambour est tel qu'il permet l'enroulement du tube tout en restant dans le domaine élastique de l'acier du tube; - à l'arrière où se trouve une structure qui permet au tube lors de la pose d'entre guide', vo-r manutentionné sans entre soumis à des taux de contrainte superieurs à ceux préconisés habituellement par les Clients. La barge de pose a donc trois fonctions : - "avaleuse de tronçons" par l'avant - enrouleuse sur touret - "dévideuse de tronçons enroulés sur touret lors de la pose, par l'arrière et à l'aide d'une structure solidaire du pont de la barge. A. RMSE CENTRXLE AVANT Les principales caracteristiques de cette rampe sont les suivantes Une structure additionnelle à l'avant du navire - ce dernier étant maintenu on butée par ancrage - permet d'assurer une rampe continue depuis le quai jusqu'au navire, rampe dont une extrémité est articulée sur le navire et l'autre peut glisser librement sur le quai. La rampe de pose est centrale, et constituée de supports espacés longitudinalement dans un tunnel de chargement. A l'entrée se trouve une chenille de régulation de tension pour embobinage des tronçons terrestres La valeur de cette tension est faible ( ~ 1 t) et la chenille est synchronisée avec la rotation du tambour. Un système mesureur de tension par galets se trouve derrière cette chenille et permet un contr#- le. A mi-chemin, le tunnel de chargement s'élargit, permettant à la rampe de prendre une forme de trompette dont la forme provoque une courbure de la conduite dans le domaine de son élasticité. Cette courbure est matérialisée par des rouleaux verticaux sur lesquels la conduite vient en contact dans la position d'enroulement correspondant à la couche la plus externe sur le tambour du touret. L'enroulement a lieu par la partie inférieure du tambour et est guidé par un système de trancanage dont le déplacement latéral de va-et-vient devant le tambour du touret est fonction de la vitesse d'enroulement du tube sur le tambour. B. TOURET POUR L'ENROULEME#NT DU TUBE Le touret est placé au centre du navire de pose. Son tambour est monté rotatif sur un axe horizontal et le tube, à mesure qu'il se déroule, est aligné par un système de trancanage à déplacement transversal. Ce système circule sur une poutre treillis reposant sur deux piles treillis également et fixées sur le pont à babord et tribord. Le tambour est entrain8 en rotation par une pluralité de moteurs qui actionnent une couronne dentée stengrenant sur une roue dentée solidaire d'une flasque extérieure. Ainsi le tambour peut tourner dans ntimpor- te quel sens. La partie inférieure du touret est dans un puits au centre de la barge.Le tambour comprend un moyeu creux qui est monté rotatif sur un arbre horizontal et perpendiculaire à la ligne centrale du navire. Il peut enrouler une très grande longueur de tube sur plusieurs couches. Le poids du touret plein est on général trop important pour pouvoir être manutentionné. Les essais en pression sont éventuellement faits à bord et la structure dudit touret est apte à supporter le tube plein d'eau. Les contraintes du tube ne sortent jamais du domaine élastique et le tube n'est en aucun cas soumis à des sollicitations supérieures à celles communément admises par le client. Cette particularité évite de-passer dans le domaine plastique. Les contraintes résiduelles dans le tube sont d'autre part parfaitement connues et négligeables ou de toutes façons au plus égalem à ce qui est pratiqué usuellement. Si l'enroulement a lieu par le bas, le déooulement a lieu quant à lui par le haut du touret. A noter que la hauteur des rouleaux verticaux des deux systèmes de trancanage est fonction de la différence de hauteur entre la couche limite inférieure et la couche limite supérieure d'enroulement (soit la différence des rayons d'une flasque latérale et du tambour ##enroulement). C. RAiMPE ARRIèRE DE POSE COURANTE -La structure en treillis qui constitue cette rampe se divise en deux parties - à la sortie du touret, une portion dont la courbure est telle que son rayon n'entrarne pas de contraintes excessives pour la conduite. En fait, le tube est d'abord soumis à une courbure dans le plan horizontal lors du passage dans la goulotte d'avalement du tube, puis à une courbure dans le plan vertical. - après la machine de mise en tension, la structure est verticale. Elle comprend tout d'abord une zone do travail, puis une "trompette11 de pose, parfaitement symétrique sur 3500 (portion de surface toroldale). Le rayon do courbure de cette trompette est tel que le tube nuait pas à subir do contraintes excèdant les limites communément admises sur un banc de pose. L'avantage principal de cette trompette est que, quelle que soit la position du navire (qui, en général, se met cap à la houle), le tube garde une courbure constante. Cette structure permet donc au support d'effectuer un tour complet autour de l'ase vertical de cette goulotte sans qu'aucun paramètre de la pose n'en soit affecté, sauf une légère torsion du tube qui reste dans le domaine élastique. Cette structure comprend, à sa partie supérieure, des rouleaux verticaux qui délimitent la courbure limite de la goulotte d'avalement. La structure fait un angle faible avec la direction prise par le tube à la sortie de 11 enroulement. De plus, elle se prolonge par une poutre treillis articulée sur la structure et glissant sur le support du système de trancanage. Le tube est supporté sur des rouleaux, puis est absorbé par la chenille de la machine de mise en tension. La zone de travail, solidaire de la structure, comprend un plancher mobile qui vient se clamper sur le tube en position haute et qui permet, durant l'avancement du tube, la fixation des anodes ou la réparation de joints. Déclampé, il remonte en position haute. Des opérations d'aboutago et de coupe se font également sur le plancher mobile clampé sur le tube. Dans la partie inférieure se trouve un clamp de sécurité. Dans toute cette zone, le tube est vertical, ce qui facilite les conditions de travail. La profondeur de pose n'est donc limitée que par la capacité de tension disponible, le rayon de la trompette de pose n'entraînant pas des contraintes hors du domaine élastique. La longueur de la trompette ntest pas limitée, une prolongation pouvant éventuellement avoir lieu par un système d'emboftements successifs de surfaces toroïdales les unes sans les autres. On note enfin que toute la structure peut être compensée en pilonnement par un système hydraulique avec des vérins situés sur l'arrière du pont. L'installation du treuil de dépose-reprisc est interne à la structure de façon à bénéficier de la conpensation en pilonnement. Un système d'asservisserlellt sur les moteurs entrat- nant la rotation du touret permet de synchroniser la rotation de ce dernier avec l'avancement du bateau et la rotation des chenilles de la machine de mise en tension. Les caractéristiques principales de cette barge sont donc - un système de chargement, d'enroulement et de pose tel qu'en aucun cas les contraintes atteintes ne dépassent les limites usuellement autorisées du domaine élastique. - une structure de pose éventuellement compensée en pilonnement; - un système de dépose-reprise pouvant permettre une découpe ou un aboutage; - une"trompette" de pose 11toroidalo1, permettant une positionnement du support indépendant des paramètres de pose (rotation de 3600); - une profondeur de pose qui n'est limitée que par la capacité de tension du fait de l'angle de 900 à l'entrée du tube dans Liteau. Cependant, la profondeur minimale de pose dépend des caractéristiques du tube. L'avantage principal de ce système est de- pouvoir poser en continu un long pipeline, pré-testé, enroulé sur un tambour à axe horizontal, en grande profondeur, sans que les contraintes atteintes n'excèdent le domaine élastique et indépendamment de la position du support (qui peut ainsi, grâce à son positionnement dynamique, avancer tout en étant orienté cap à la houle). Un exemple de réalisation de la barge suivant l1inven- tion sera maintenant décrit plus en détail ci-après, en référence au dessin annexé sur lequel La figure 1 est une vue schématique par dessus de la barge à quai et de son dispositif de chargement. La figure 2 est une vue en élévation par cssté et à plus grande échelle de 11 avant de la barge, montrant ltopéra- tien de- chargement. La figure 3 on est une vue on plan par dessus. La figure 4 est une vue arrière en élévation de l'arrière de la barge, montrant ltopération de pose. La figure 5 en est une élévation par côtés et La figure 6 une vue en plan par dessus. La barge 1 étant supposée ancrée et en butée 2 contre la quai 3 reçoit la conduite 4 sous forme de tronçons préalablement stockés sur un chantier terre 6. Cette conduite est enroulée sur le touret S d'axe horizontal monté sur la charpente 9 prévue à l'avant de la barge (figure 1). Cette conduite passe de la rampe de chargement 10 portant les galets de roulements 11 dans le tunnel de chargement 12 qui va en s'inclinant vers le bas du touret 8 par l'intermédiaire de la chenille de régulation de tension 13 pour embobinage (AJ1 t). Tous ces mouvements sont commandés de la tourelle de contrôle 14. Le tunnel 12 se termine par une trompette évasée 15 dont le débouché est aussi large que le tambour 16 du touret 8. La rotation du touret est réglée pour avaler et enrouler la conduite au fur et à mesure de son avancée depuis la zone de stockage 6 des tronçons 4 (figures 2, 3). L'enroulement a lieu par la partie inférieure du tambour 16 et est guidé par un système de trancanage 17 dont le déplacement latéral de va-et-vient devant le tambour 16 est fonction de la vitesse d'enroulement. La conduite enroulée en spires jointives sur le tambour 16 du touret 8 est déroulée par le haut. A cet effet, il est prévu à l'arrière de la barge une poutre en treillis 18 supportant une goulotte d'avalement 19 qui présente une courbure sur environ 90 degrés pour se raccorder à une portion verticale 20 munie de galets de rou lement et débouchant dans une chambre de travail 21 supportée par des charpentes 22 portées par le pont arrière de la barge (figures 4 à 6). Cette structure présente, à la partie supérieure des rouleaux verticaux 23 qui délimitent la courbure limite de la goulotte d'avalement (position représentée en trait pointillé au dessin en cas de rampe anti-pilonnement). Des vérins anti-pilonnement 24 d'une course de par exemple + 2 m sont prévus à la base de la structure. Sur la figure 6 les positions en trait plein et en trait pointillé de la goulotte d'avalement 19 correspondent aux positions extrêmes obtenues en dépendance de l'action des vérins 24. A la sortie de la chambre 21 est prévue une trompette 25 portée par une charpente 26 et s'~vasant vers l'orifice de pose. il peut titre prévu à ce niveau des dispositifs anti pilonnemont. Dans la dernière partie de la charpente 22 est prévue une structure 27 pour une machine de mise en tension du tube. Les dispositifs de contrôle, de manoeuvre et de pose dans la chambre do travail 21, qui peut entre déplacée par treuils, ne seront pas décrits ici, comme ne faisant pas partie de l'invention. REVENDICATIONS 10 Barge de pose de pipelines à partir d'un touret d'axe horizontal monté sur le pont, caractérisée on ce qu'elle comporte à l'avant une range centrale équipée d'une chenille de régulation de tension, un tunnel de chargement et une trompette allant en s'évasant jusqu'à un dispositif de trancanage à déplaccment transversal placé à la base du tambour du touret à alimenter, et à l'arrière une goulotte d'avalement du tube en haut du touret, une charpente de soutien de la rampe courbe de dévidage du pipeline, une machine de mise en tension du pipeline, une chambre de travail verticale et une trompette de pose symétrique sur 3600, 20 Barge de pose suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la rampe d'alimentation du tunnel de chargement comprend une chenille de régulation de tension synchronisée avec la rotation du touret. 30 Barge suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la courbure de la conduite à 11 entrée du touret est maté rivalisée par des rouleaux verticaux avec lesquels elle vient en contact dans la position d'enroulement correspondant à la couche la plus externe dt tambour du touret. 4o Barge~;suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la rampe de dévidage de la conduite présente une portion de courbure dont le rayon n'entraSne pas de contrainte excessive pour la conduite jusqu'au raccordement avec la structure verticale. 50 Barge suivant la revendication 4, caractérisée en ce que la rampe de dévidage eoniprond, à sa partie supérieure, des rouleaux verticaux qui délimitent la courbure limite de la goulotte d'avalement. 60 Barge suivant la revendication 4, caractérisée en ce que la structure de la rampe de dévidage supporte une machine de mise en tension, et une zone de travail en position verticale. 70 Barge suivant la revendication 4, caractérisée on ce que la structure peut entre compensée en pilonnement par un système hydraulique commandé par vérins. 80 Barge suivant la revendication 8, caractérisée en ce que la trompette de pose est toroïdale permettant, gracie au fait que le tube passe, dans la zone de travail, en position verticale, un positionnement en cap du support indépendamment des paramètres de pose. 90 Barge suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un système d'asservissement des moteurs du touret synchronise sa rotation avec l'avan- cement du bateau et la rotation des chenilles d'avancement de la conduite dans le tunnel d'avalement et de la machine de mise en tension.