Brevet FR2462617A1 — publié le 19810213

La présente invention est relative à des dispositifs d'accostage destinés à être montés sur des constructions maritimes pour les protéger des détériorations consécuti- ves aux contacts avec des navires, barges ou autres embar- cations, et elle concerne plus particulièrement un disposi- tif d'accostage destiné à être monté sur une construction maritime et comportant des moyens pour absorber efficace- ment les chocs non seulement dans le sens perpendiculaire, mais aussi dans le sens latéral. Il est de pratique courante dans l'exploitation des réserves pétrolières mondiales de dresser des plates- formes situées en mer et à partir desquelles les forages et l'exploitation des produits pétroliers peuvent être réali- sés. On utilise pour le service de ces plates-formes des navires, chalands, barges ou autres pour transporter les hommes et le matériel vers ces plates-formes et les en ra- mener. Lorsqu'on charge et décharge du matériel, il est nécessaire d'amener ces navires ou embarcations contre les plates-formes pour décharger les équipements et le ravitail- lement. Il était également de pratique courante dans le passé de construire des installations d'accostage pour na- vires sur ces constructions maritimes au voisinage des ni- veaux de l'eau, destinées à être utilisées pour amener les navires ou embarcations le long de la plate-forme. Ces ins- tallations d'accostage étaient conçues pour protéger la plate-forme et le navire des détériorations dues aux chocs entre le navire et la plateforme. Dans certains cas, il a été réalisé des installations d'accostages comportant des dispositifs amortisseurs de chocs ou à absorption d'énergie, pour contribuer à empêcher les détériorations dues aux chocs. En raison de l'accroissement-des besoins en produits pétroliers, le forage et l'exploitation en mer des réserves pétrolières mondiales s'est déplacé des zones peu profondes du golfe du Mexique, dans lequel règnent des conditions mé- téorologiques favorables, dans les eaux plus profondes tel- les que celles de la mer du Nord, dans lesquelles règnent des conditions météorologiques rudes engendrant des vents très violents et des vagues d'une très grande force, conditions aux- quelles sont soumis les navires desservant les plates-formes. Les installations dela technique antérieure pour l'accos- tage des navires conçues pour les eaux peu profondes et les conditions météorologiques fayorables n'ont pas présenté les propriétés nécessaire d'absorption d'énergie dans toutes les directions dans lesquelles peuvent s'exercer les charges normales au cours de l'utilisation de ces installations. Un exemple d'une installation de la technique antérieure pour l'accostage de navires est représenté et décrit dans le brevet des Etats-Unis No 3 937 170. Cette installation d'accostage consiste en un bâti métallique rigide compor- tant plusieurs bandes élastiques fixées sur la surface du bâti exposée au contact du navire. Il est important de no- ter que la totalité de l'ensemble est soudée rigidement sur les jambes de la plate-forme et que les propriétés d'absorp- tion d'énergie du système sont obtenues au moyen de la compression des bandes de caoutchouc portées par le dispo- sitif. Un autre exemple d'une telle installation est décrit dans le brevet des Etats-Unis No 4 058 984. Ce brevet décrit une installation d'accostage pour navires reliée à la plate- forme au moyen de plusieurs dispositifs destinés à recevoir les chocs. Ce système présente de bonnes propriétés d'absorp- tion des chocs dans une direction normale à la face de l'ins- tallation d'accostage mais, du fait de l'emplacement de l'élément 16 décrit dans ce brevet, les composantes latéra- les des chocs ne sont pas absorbées efficacement, en raison de la nécessité de comprimer un élément 16 destiné à rece- voir les chocs pour absorber les chocs latéraux. Par consé- quent, ce système ne peut supporter les charges s'exerçant latéralement sur l'installation. Un autre dispositif amortisseur de chocs de la tech- nique antérieure n'absorbe pas les charges dues aux chocs et s'exerçant dans le sens latéral. Ce dispositif est dé- crit dans le brevet des Etats-Unis No 3 933 111. Dans ce 24626 17 système, on prévoit l'existence de charges dues à des chocs s'exerçant sur le dispositif amortisseur sous la forme de forces appliquées normalement à la surface du dispositif d'amortissement. Cependant, ce brevet indique que le déplacement latéral du dispositif amortisseur par rapport au quai en réponse aux composantes des forces dynamiques s'exerçant parallèlement à l'amortisseur est contenu de façon rigide à tout moment. Ce résultat est obtenu en utilisant des éléments antagonistes inclinés sur la verticale qui exercent des forces de traction orientées à peu près latéralement entre l'amortisseur et le quai. Ainsi, le système décrit dans le brevet n'assure pas une fonction d'absorption d'énergie vis-à-vis de forces qui sont appliquées dans une direction autre que normalement à la face du dispositif amortisseur. Cette construction, au lieu de résoudre les problèmes des charges s'exerçant latéralement, propose une construction qui n'assure pas de propriétés d'absorption des chocs dans une direction laté- rale par rapport à -l'amortisseur. On a représenté et décrit un autre système dans le brevet des Etats-Unis No 3 564 858. Dans ce brevet, le dispositif d'accostage représenté est relié à la plate- forme au moyen d'éléments supérieurs et inférieurs. Les éléments supérieurs apparaissent comme constituant le principal élément d'absorption de chocs du dispositif. Il apparait également que l'élément supérieur d'absorption des chocs ne présente aucune propriété d'absorption dans des directions parallèles ou latérales par rapport à la face de l'ensemble de pare-battage. Cependant, le plongeur du dispo- sitif amortisseur relie effectivement de façon articulée l'élément d'absorption des chocs au pare-battage, au moyen d'un axe d'articulation ou analogue. Il apparaît cependant que, dans cet agencement, l'articulation est disposée avec son axe horizontal et n'assure pas l'absorption des charges dues aux chocs qui lui sont appliquées latéralement. On a enfin décrit et représenté un autre système de la technique antérieure dans la demande de brevet déposée aux Etats-Unis sous le No 845 111 le 25 Octobre 1977. Dans ce système, une construction pour l'accostage des navires est soutenue par ses extrémités au moyen de cellules supérieures et inférieures d'absorption des chocs. L'élément actif de ces cellules est soudé sur l'installation d'accostage, empêchant ainsi tout déplacement relatif entre la cellule d'absorption des chocs et cette installation. Si des char- ges latérales sont appliquées au système, le choc doit être absorbé par la compression de l'élément élastique contenu dans la cellule d'absorption des chocs, empêchant ainsi toute propriété d'absorption notable des chocs s'exerçant dans le sens latéral. Bien que ces dispositifs amortisseurs soient repré- *sentatifs des systèmes couramment utilisés et bien qu'ils se soient révélés satisfaisants dans certaines conditions, ils ne se sont pas révélés entièrement satisfaisants lors- qu'il est nécessaire d'absorber des charges ou des chocs s'exerçant latéralement. L'invention a en conséquence pour objet un dispositif ou système d'accostage pour embarcation adapté pour absorber les chocs afin de protéger une construction maritime contre des charges excessives dues à des chocs s'exerçant dans des directions non seulement normale à la face du dispositif d'accostage mais également dans des directions présentant des composantes latérales parallèles à la face de ce dispositif. Le système utilise un bâti d'accostage classique pour navires qui est relié par l'intermédiaire d'axes s'étendant vertica- lement à des éléments d'absorption de chocs qui représentent des propriétés d'absorption des chocs non seulement normale- ment à la face du système, mais également en torsion. Suivant un mode de réalisation de l'invention, deux organes destinés à recevoir les chocs sont soutenus sur une plate-forme au moyen d'amortisseurs supérieurs et inférieurs. Un bâti d'accostage pour navires est articulé sur ces orga- nes recevant les chocs. L'articulation assure un mouvement possible autour d'un axe vertical pour permettre une rota- tion verticale entre le bâti d'accostage et les organes sup- portant les chocs. Ceci permet au système de se déformer pendant que les amortisseurs de chocs absorbent l'énergie dans un mode de fonctionnement en torsion lorsque les char- ges dues aux chocs sont appliquées au système dans une di- rection latérale. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, faite en se référant aux dessins donnés uniquement à titre d'exemples et dans lesquels: la Fig. 1 est une vue en élévation de face d'un mode de réalisation d'un dispositif d'accostage pour navires suivant l'invention, représentée montée sur une plate-forme; la Fig.2 est une vue en élévation latérale prise dans le sens des flèches 2-2 de la Fig. 1, la Fig.3 est une vue en plan prise dans le sens des flèches 3-3 de la Fig. 1, la Fig.4 est un schéma simplifié des liaisons du dispositif suivant l'invention, représentée en position de repos; la Fig.5 est une vue analogue à la Fig. 4 montrant le fonctionnement du dispositif en présence d'une charge pré- sentant une composante normale; la Fig.6 est une vue analogue à la Fig.5 montrant le fonctionnement du dispositif en présence d'une charge pré- sentant une composante latérale; les Fig. 7 à 9 illustrent de façon détaillée le fonc- tionnement de l'élément d'absorption de chocs dans différen- tes conditions de charge. On utilisera dans la suite de la présente description et dans les différentes figures les mêmes références pour désigner les parties et éléments du dispositif suivant l'invention qui sont identiques ou correspondantes. On a représenté aux Fig. 1 à 3 les détails d'un mode de réalisation d'une installation d'accostage maritime à laquelle est appliquée l'invention. L'ensemble du disposi- tif est désigné par la référence 10. Ce dispositif 10 est représenté fixé sur deux jambes 12 d'une construction ma- ritime 14 telle qu'une plate-forme en mer, un dock ou ana- logue. Le dispositif est fixé rigidement à la construc- tion 14 dans une partie de celle-ci utilisée pour l'ac- costage et dans laquelle les navires ou embarcations peuvent entrer en contact avec la construction. Dans le mode de réalisation représenté, le dispositif 10 est situé au niveau de l'eau et protège les jambes 12 (et d'autres parties de la construction 14 telles que des conduites de fluide, des entretoises transversales et analogues) des détériorations dues à deschocs avec des navires ou embarcations,-chalands ou barges venant accos- ter la construction 14 ou heurtant celle-ci. Le disposi- tif 10 d'accostage suivant l'invention est du type compor- tant une surface de contact dirigée vers l'extérieur avec laquelle les navires peuvent entrer en contact. De plus, comme on le décrira dans la suite, le dispositif 10 com- porte des dispositifs à absorption d'énergie ou de chocs qui sont utilisés pour absorber l'énergie appliquée au bâti. Le dispositif ou système 10 comprend une rangée d'élé- ments métalliques d'ossature qui sont soudés ensemble de façon à former un bâti rigide 16 d'accostage de forme allon- gée. Le bâti 16 peut ltre construit au moyen de différents types d'éléments et en différentes manières. Suivant l'exemple représenté, on utilise des fermes pour réaliser le bâti afin de lui conférer une rigidité supplémentaire. La surface 20 dirigée vers l'extérieur (surface dirigée à l'opposé de la construction 14 constitue une surface de contact. Suivant l'exemple représenté, il est prévu un re- vêtement élastique pour la surface 20. On comprend que l'on peut utiliser pour construire le bâti d'accostage 16 différentes conceptions, formes, matériaux et techniques de construction, étant entendu qu'il est seulement impor- tant que le bâti puisse s'étendre en travers de la zone d'accostage et qu'il présente une résistance mécanique suffisante pour résister aux chocs provoqués par les navires. 2 4 5 26 1 7 Le bâti 16 est soutenu sur les jambes 12 par deux paires d'amortisseurs de chocs 22a et 22b supérieurs et inférieurs respectivement. Ces deux paires d'amortisseurs de chocs sont disposées en des points espacés sur la construction et au voisinage des extrémités du bâti 16. Comme représenté par exemple à la Fig.2, chacun des amor- tisseurs 22a et 22b comprend un bras tubulaire externe 24 et un bras interne 26. Ces bras sont partiellement téles- copés suivant un axe horizontal. Le bras externe 24 de l'amortisseur 22a est fixé rigidement sur la jambe 12 par soudage d'un rebord 28 prévu sur le bras 24 à cette fin. Le bras externe 24 de l'amortisseur inférieur 22b est serré rigidement sur la jambe 12 au moyen d'un ensemble de serrage. On comprend que l'on peut utiliser d'au- tres procédés pour fixer les bras 24 sur les jambes 12, suivant les considérations de conception, étant entendu qu'il est seulement important que les-bras 24 soient fixés rigidement et de façon sûre sur les jambes 12. Comme représenté à la Fig.2, un élément 32 destiné à absorber les chocs est disposé dans l'intervalle annulai- re délimité entre les bras 24 et 26. Suivant l'exemple re- présenté, l'élément 32 est réalisé en une matière élasto- mère et est collé à la surface intérieure du bras 24 et à la surface extérieure du bras 26. On peut de plus utili- ser une plaque de cisaillement 33 comme décrit dans le brevet des Etats-Unis No 4 005 672. Les extrémités des bras 26 de chaque paire d'amortis- seurs 22a et 22b qui s'étendent vers l'extérieur sont re- liées rigidement à un support 34 s'étendant verticalement. Les bras 26 des amortisseurs 22a et 22b et le support 34 constituent ensemble des bâtis rigides destinés à recevoir les chocs. Suivant l'exemple représenté, les bras 26 sont fixés rigidement sur le support par des ensembles de serra- ge 36, mais il est bien entendu que l'on peut utiliser d'autres moyens de fixation rigides tels que le soudage ou analogue. Suivant l'exemple représenté, les supports 34 sont représentés comme s'étendant dans des éléments amortisseurs 38 pour des barges, qui peuvent être constitués par plusieurs anneaux amortisseurs comme décrit au brevet des Etats-Unis No 4 005 672. Suivant une caractéristique particulière de l'inven- tion, le bâti 16 d'accostage est relié aux supports 34 au moyen de joints articulés supérieurs et inférieurs 40 et 42 respectivement. Ces joints articulés permettent au bâti 16 et aux supports 34 de tourner les uns par rapport aux autres autour d'un axe vertical tout en empêchant tout autre dé- placement relatif entre le bâti et les supports 34. D'une façon surprenante, on a constaté que cette liberté de ro- tation autour d'un axe vertical permet au système d'agir de façon plus efficace pour absorber les charges ou les chocs qui lui sont appliqués suivant différentes directions. Suivant l'exemple représenté, ces joints 40 et 42 sont cons- titués par des manchons qui sont fixés sur le bâti 16 et ont une dimension et une forme appropriées pour être ajustés autour de l'extérieur des supports 34 et pour tourner au- tour de ceux-ci. En supprimant la liaison rigide entre le bâti d'accostage 16 et les éléments destinés à recevoir les chocs, et en les remplaçant par une liaison assurant une rotation relative uniquement autour d'un axe vertical, le système peut aplatir-ou se déformer dans certaines condi- tions de charges et, contrairement à ce qu'on pouvait at- tendre, ce défaut de rigidité totale aux liaisons améliore et non pas diminue les propriétés d'absorption d'énergie ou des chocs présentées par le dispositif. Les avantages de cet agencement, qui s'éloigne de façon non orthodoxe de la liaison classique rigide entre les éléments du dispositif peuvent être mieux appréciés en considérant les Fig.4 à 9. Aux Fig. 4 à 6 on a représenté le système sous la forme d'un schéma des liaisons dans différentes conditions de charges. Aux Fig. 7 à 9, l'amortisseur 22a est représenté dans différentes conditions de charge. En se référant à la fig. 4, le schéma montre le système en plan, avec le bâti d'accostage 16 représenté sous la forme d'un simple organe de liaison relié en 40 2 4 6 26 1 7 aux bras 26 de façon à pouvoir tourner autour de l'axe vertical. (En ce qui concerne ce schéma, on a supprimé le support 34 du fait qu'il est simplement constitué par un élément assurant une intégrité de construction au dispositif le support 34 étant seulement un prolongement rigide du bras 26). Les bras 26 sont couplés élastiquement aux bras 24 par l'intermédiaire des éléments 32 d'absorption de chocs. Chacun de ces bras est à son tour fixé sur une jambe 12. Dans un but explicatif, on a représenté seulement l'amortis- seur supérieur 22a mais en raison de leur position, les amortisseurs inférieurs 22b fonctionnent de la même façon. Aux fins de cette explication, des forces ou des charges dues aux chocs ayant seulement des composantes normales à la surface de contact 20 (et parallèles à l'axe des amortis- seurs) sont représentées aux Fig. 5 et 7 sous forme d'un vecteur désigné par FN De plus, des forces et des charges dues à des chocs ayant descomposantes transversales à la surface de contact 20 (et qui ne sont pas parallèles aux axes des amortisseurs) sont représentées aux Fig.6,8 et 9 sous la forme d'un vecteur désigné par FL. A la Fig. 4 on a représenté le système au repos, sans charge. A la Fig.5 on a représenté l'installation lorsqu' une charge normale FN lui est appliquée. Comme on le voit, l'amortisseur 22a réagit comme représenté à la Fig.7, un mouvement télescopique se produisant entre les bras 24 et 26 pour déformer l'élément 32 d'absorption de chocs. Ceci est la façon classique dont les amortisseurs ont été utili- sés pour absorber les chocs. En se référant à la Fig.6, on a représenté le système supportant une charge ayant une composante latérale FL. Cette composante latérale provoque une déformation de l'ensemble des trois éléments 26 - 16 - 26, comme repré- senté. Cette déformation se produit en raison du degré supplémentaire de liberté assuré par le joint articulé 40, et elle procure également le résultat surprenant de per- mettre aux amortisseurs de se déformer en torsion, comme représenté à la Fig.8. On a constaté que cette déformation en torsion de l'amortisseur assure une bonne caractéristi- que d'absorption des chocs ou de l'énergie. Si le dispositif était rigidement fixé entre les éléments 16 et 26 (comme cela était pratiqué dans le passé), ces propriétés améliorées d'absorption de l'énergie n'exis- teraient pas. En se référant à la Fig.9, on a représenté l'amortisseur 22a sous une charge latérale F. mais avec une liaison rigide entre les éléments 16 et 26. Ceci fixe l'orientation du bras 26 et l'empêche de tourner comme représenté à la Fig.6. Toutes les forces s'exerçant latérale- ment sont absorbées en compression et en traction dans l'élément 32 lorsque celui-ci est déformé entre les parois des bras 24 et 26. La distance limitée entre ces deux élé- ments est la cause d'une réaction dure ou d'une mauvaise absorption des chocs sous l'action de la force FL s'exer- çant latéralement. On a constaté ainsi de façon surprenante qu'en assu- rant un degré supplémentaire de liberté autour d'un axe vertical dans la jonction entre l'élément d'absorption des chocs et le bâti d'accostage des navires on peut utiliser les modes axiaux torsionnels d'absorption des chocs de l'amor- tisseur 22a représentés aux Fig. 7 et 8 pour réaliser un système d'accostage pour navires qui ne soit pas sensible de façon directionnelle. Ceci est réalisé en utilisant un système qui se déforme, contrairement à la croyance anté- rieure suivant laquelle le système devait être rigide, et ce système présente de bonnes propriétés d'absorption des chocs à la fois dans le sens latéral et dans le sens normal. Dans le mode de réalisation représenté, le bâti 16 est articulé sur le bras 26 par l'intermédiaire de l'élé- ment 34. On comprend bien entendu que cette liaison arti- culée peut être réalisée directement lorsque l'espace le permet en articulant le bâti sur le bras 26 lui-même de façon que ce bras le porte. On comprend également que même si le mode de réalisation représenté indique l'utilisation d'un ensemble à anneaux amortisseurs, le système suivant l'invention peut être utilisé sans le support vertical 34 il ou les éléments 38. Il est seulement important que le système présente une intégrité structurale suffisante pour que l'axe de rotation du bâti reste vertical par rapport au bras mobile de l'amortisseur et reste fixe dans toutes les autres directions de déplacement relatif. R E V E-N D I C A T I 0 N S 1. Dispositif à absorption d'énergie destiné à être relié à une construction maritime pour la protéger des détériorations dues à des chocs par embarcation telles que des navires, barges et analogues, ce dispositif étant carac- térisé en ce qu'il comprend: un bâti rigide d'accostage (16) couvrant toute l'étendue d'une zone d'accostage, des moyens étant prévus sur ce bâti pour former une surface de contact (20) destinée à recevoir les charges dues aux chocs appliqués par des embarcations heurtant ledit bâti; des amortisseurs (22a, 22b) supérieurs et inférieurs espacés verticalement et ayant une première extrémité reliée au bâti (16) et des moyens (28; 30) sur l'extrémité opposée à ladite première extrémité pour fixer rigidement les amor- tisseurs à ladite construction, et des moyens (40, 42) re- liant ladite première extrémité de chacun desdits amortis- seurs déplacement relatif limité entre lesdites premières extré- mités des amortisseurs (22a, 22b) et le bâti d'accostage (16), ces moyens limitant le déplacement relatif à une rota- tion autour d'un axe qui est vertical lorsque le dispositif est fixé à une construction, de sorte qu'une rotation re- lative peut se produire autour de l'axe vertical entre ledit bâti d'accostage (16) et lesdites premières extrémités de chacun desdits amortisseurs (22a, 22b). 2. Dispositif suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que les amortisseurs (22a, 22b) comprenant chacun deux bras télescopés alignés coaxialement (24, 26), et des moyens élastiques (32) reliant ces bras, ces moyens élastiques étant disposés dans l'espace annulaire-délimité entre lesdits bras téléscopés. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caracté- risé en ce que l'axe desdits bras (24, 26) s'étend dans un plan horizontal lorsque le dispositif est fixé à la cons- truction. 4. Dispositif suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que lesdits moyens reliant les amortisseurs 2 4 2617 (22a, 22b) audit bâti d'accostage (16) comprenant un manchon et un axe (34) pouvant tourner dans ce manchon. 5. Dispositif suivant la revendication 2, caracté- * risé en ce que lesdits moyens reliant les amortisseurs (22a, 22b) audit bâti d'accostage (16) comprennent un manchon et un axe (34)-pouvant tourner dans ce manchon. 6. Dispositif suivant la revendication 5, caracté- risé en ce qu'au moins un manchon est relié audit bâti d'accostage (16) à chaque extrémité de celui-ci, l'un des- dits axes (34) étant relié aux bras de chacune desdites paires d'amortiseurs (22a, 22b). 7. Dispositif suivant la revendication 6, caracté- risé en ce que des manchons fendus (36) sont prévus dans au moins l'un (26) desdits bras de chacun desdits amortis- seurs (22a, 22b) lesdits axes (34) étant fixés de façon démontable dans ces manchons. 8. Dispositif à absorption d'énergie destiné à être utilisé dans une construction maritime pour protéger celle-ci des détériorations dues à des contacts avec des embarcations telles que des navires, barges et analogues, ce dispositif comprenant au moins deux organes-rigides des- tinés à recevoir des chocs et à être reliés à ladite cons- truction au voisinage de la surface de l'eau, ces organes étant disposés en des emplacements espacés sur la cons- truction, des amortisseurs pour relier chacun desdits organes à la constrcution, de sorte que l'énergie appli- quée à ces organes se trouve absorbée avant d'être trans- férée à la construction, un bâti (16) pour l'accostage des navires soutenu par lesdits organes, ce bâti d'accostage ayant une surface de contact (20) verticale avec laquelle les navires entrent en contact, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (40) reliant chacun des organes (34) destinés à recevoir les chocs audit bâti d'accostage (16) de façon à permettre un mouvement de rotation autour d'un axe vertical entre lesdits organes et ledit bâti (16) d'accostage. 9. Dispositif à absorption d'énergie destiné à être utilisé sur une construction maritime pour la protéger des détériorations dues aux chocs produits par des em- barcations telles que des navires, barges et analogues, du type comprenant deux organes espacés (34) destinés à recevoir les chocs et à être reliés à ladite construction, chacun de ces organes comportant un amortisseur supérieur et inférieur respectivement, un bras de chacun de ces amortisseurs étant relié audit organe et l'autre bras de chacun desdits amortisseurs comportant des moyens destinés à la liaison avec ladite construction, et un bâti d'accostage s'étendant verticalement soutenu par lesdits organes et s'étendant entre ceux-ci, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (40, 42) pour relier ledit bâti d'accostage (16) à chacun desdits organes (34) destinés à recevoir des chocs de façon à permettre un mouvement de rotation relatif autour d'un axe vertical, entre ledit bâti d'accostage (16) et chacun desdits organes destinés à recevoir les chocs.