Brevet FR2500867A1 — publié le 19820903

- 1 - L'invention concerne un dispositif de défense pour structures en mer ou pour navires. On connatt déjà de nombreux dispositifs de défense destinés à absorber les chocs lorsqu'un navire vient accoster un quai ou un autre navire. En particulier, on conna t déjà par le brevet bri- tannique 1 198 dO8 des dispositifs de défense constitués cha- cun d'un boudin souple muni à sa partie inférieure d'une ou- verture de section restreinte et qui, en service, flottent dans l'eau, n'étant que partiellement remplis d'eau et une po- che d'air demeurant dans la partie supérieure du boudin. Ces dispositifs sont amarrés le long des quais, ou des navires à protéger. Lorsqu'un navire accoste, il exerce une force de compression sur le dispositif de défense qui provoque une ex- pulsion d'eau par l'ouverture prévue à la partie inférieure du boudin. Comme, toutefois, la section de cette ouverture est restreinte, cette expulsion exige un certain laps de temps, de sorte que le dispositif de défense "résiste" à l'effort de compression exercé par le navire et amortit ainsi le choc. La résistance offerte par le dispositif de défense varie directe- ment avec la vitesse du navire car plus cette vitesse est élevée, plus grande est l'élévation de pression dans l'ouvertu- re restreinte. Ces dispositifs de défense connus sont relativement satisfaisants lorsqu'il s'agit de protéger des surfaces sensi- blement planes telles qu'un mur de quai ou le flanc d'un navi- re, car le choc de l'accostage peut être amorti par une plura- lité de dispositifs de défense convenablement espacés. Toute- fois, lorsqu'il s'agit de protéger une surface s'écartant nota- blement de la planéité, comme une surface cylindrique, les dispositifs de défense sus-mentionnés ne sont plus satisfai- sants car le choc résultant de l'accostage devrait pouvoir être absorbé par un seul, voire deux dispositifs de défense, ce qui conduirait à l'utilisation de dispositifs de défense d'une taille considérable si on voulait les rendre capables de remplir leur rôle efficacement. Il existe donc un besoin pour un dispositif de dé- fense qui convienne à la protection de surfaces variées, en -2particulier cylindriques. Ce besoin a gagné de l'importance depuis quelques années, comme résultat de la multiplication des ouvrages en mer (dits "off-shore" en anglais). Ces ouvra- ges reposent généralement sur des colonnes cylindriques flot- tantes et reçoivent fréquemment des bateaux ravitailleurs qui viennent accoster le long desdites colonnes. Il faut donc protéger ces colonnes contre les risques d'abordage, notamment lors de l'accostage des bateaux. Pour 8tre utile pour la protection des colonnes cy- lindriques d'ouvrages en mer, il est désirable que le disposi- tif de défense présente les qualités suivantes: - absorber l'énergie cinétique des bateaux avec un-taux d'amor- tissement important; - présenter un encombrement aussi réduit que possible afin de minimiser les efforts résultant de l'impact des vagues; s'adapter facilement à des surfaces non planes; et - répartir judicieusement les efforts sur la colonne. Le but de la présente invention est de satisfaire au besoin sus-énoncé0 Plus précisément, l'invention concerne un dispositif de défense constitué d'une pluralité de boudins déformables apposés le long de l'ouvrage à protéger et munis au moins à leur partie inférieure d'une ouverture de section transversa- le convenablement déterminée moindre que la section tranaver- sale moyenne de leur corps, ces boudins étant partiellement immergés dans l'eau et partiellement remplis d'eau, caracté- risé en ce qu'il comprend, en outre, une structure rigide dis- posée extérieurement aux boudins et en contact avec ceux-ci sur au moins la majeure partie de leur hauteur, et conçue pour répartir tout effort résultant d'un accostage ou autre sur plusieurs des boudins constitutifs. Lors de l'accostage d'un navire, la structure rigi- de se déplace en créant un enfoncement sur un certain nombre de boudins. L'eau contenue dans chaque boudin est chassée par diminution de volume et par augmentation de la pression d'air. Par laminage dans la ou les ouvertures inférieures, on obtient un amortissement important du mouvement. Le retour du dispositif de défense à sa position initiale, après cessa- -3 - tion de l'effort de compression, est assuré soit par l'élas- ticit4 propre (raideur) des boudins, soit par un système annexe (par exemple des lanières en caoutchouc étirés par le déplacement de la structure ou bien des plots souples compri- més par ce déplacement, ou encore par un système à ressorts) dans le cas ot l'enveloppe des boudins n'aurait pas une rai- deur propre suffisante. De préférence, les boudins constitutifs présentent également, à leur partie supérieure, au moins une ouverture de section transversale convenablement déterminée moindre que la section transversale de l'ouverture prévue à la partie in- férieure, pour permettre à l'air situé dans la partie supé- rieure du boudin de pouvoir s'échapper, de façon restreinte, lors de la mise en compression dudit boudin au moment d'un accostage ou autre. Ce mode de réalisation préféré présente l'avantage de pouvoir donner un meilleur amortissement des chocs que dans le cas de boudins ouverts seulement à leurs parties inférieures. A titre indicatif et non limitatif, la section de l'ouverture inférieure peut représenter 10 à 30% de la sec- tion moyenne du corps du boudin tandis que la section de l'ouverture supérieure, s'il y en a une, peut représenter 1 à 5% environ de la section de l'ouverture inférieure, L'hom- me de l'art, cependant, pourra calculer dans chaque cas les valeurs de section les plus appropriées. Outre la répartition de la force d'impact du navire accostant, le dispositif de l'invention a l'avantage de proté- ger les colonnes cylindriques de l'impact des vagues. Comme on l'a dit ci-dessus, le dispositif de l'in- vention est particulièrement utile pour la protection des co- lonnes cylindriques sur lesquelles reposent les ouvrages en mer. Il va de soi, cependant, qu'on pourrait l'employer aussi pour la protection de quais, de stockages flottants, ou de navires eux-mêmes. Dans le cas de la protection d'ouvrages fixes dans des mers à marées importantes, le dispositif de l'invention devra, bien entendu, 4tre monté de façon à pou- voir suivre les fluctuations du niveau de la mer. La forme de la structure rigide doit évidemment -4 - être adaptée à celle de l'ouvrage ern mer ou du navire-à pro- téger. Elle peut être, par exemple, cylindrique dans le cas de la protection d'une colonne, plane darns le cas d'un quai, ou galbée dans le cas d'un navireo Bien entendu, le dispositif de défense de l'inven- tion doit être convenablement amarrés ou fixés autrement à l'ouvrage ou au navire à protéger, afin qu'il puisse remplir son rôle. La description qui va suivre en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemple non limitatif fera bien com- prendre comment l'invention peut 8tre réalisée, les particula- rités qui ressortent tant du texte que des dessins faisant bien entendu partie de ladite invention. La figure 1 est une vue en perspective d'un dispo- sitif de défense selon l'invention, appliqué à la protection d'une des colonnes cylindriques d'une plate-forme de forage en mer. la figure 2 est une vue en perspective montrant l'un des boudins constitutifs. La figure 3 est une vue en perspective d'un autre mode de réalisation du dispositif de défense de l'invention. Sur les figures 1 et 2 on voit une plateforme 1 re- posant sur des colonnes flottantes telles que la colonne 2 qu'il s'agit de protéger A.utour de la demi-circonférence de cette colonne tournée vers l'extérieur de la plateforme sont répartis cinq boudins 3 partiellement immergés et partielle- ment remplis d'eau. Ces boudins sont porvus, à leurs parties inférieure et supérieure, d'ouvertures calibrées convenable- ment déterminées 4 et 5, respectivemento Autour des boudins est disposé une cage rigide 6, par exemple en bois convena- blement protégé et traité, formée de cerclages 7 reliés par des montants verticaux 8. Cette cage 6 est suspendue h des chaînes 9 fixées au sommet de la colonne 2 Les boudins 3 sont reliés aur montants 8, par ezemrvl par Le moyen de bou- lons 10 solidsires de l'enveloppe dGs bo;dins, afin de main- tenir leur espacement. Les tétes des boulons sont noyées au sein des montants 8 peur ne pDs risquer d'endommager les flancs dun rnvire vanant au cont-acto En plus des chaînes de 2500867? -5- support 9, des chalnesobliques 11 sont prévues pour empocher toute rotation intempestive, d'une amplitude significative, du dispositif de défense autour de la colonne 2. Enfin, des plots 12, par exemple en caoutchouc alvéolaire, peuvent 9tre prévus pour aider les boudins à retrouver leur état initial après une déformation consécutive à un accostage. Les boudins peuvent être réalisés, par exemple en un matériau sandwich constitué par un caoutchouc mousse re- vêtu des deux c8tés d'une toile en néoprène à haute résis- tance mécanique. A titre indicatif, pour un bateau accostant de 3000 tonnes, dont la vitesse d'impact au moment de l'accos- tage est susceptible de varier entre 0,55 et 1,50 mètre/se- conde, ce qui correspond à des énergies cinétiques à dissi- per comprises entre 44 et 300 T.m., on a trouvé qu'une pro- tection satisfaisante est obtenue pour une colonne d'un diamètre de 6 à 7 mètres avec cinq boudins de 12 m de haut et de 0,75 m de diamètre répartis sur la demi-circonférence de la colonne. Chaque boudin présente une ouverture infé- rieure pour l'eau d'une section de 0,1 m2 et une ouverture supérieure pour l'air d'une section de 0,0025 m2, et est immergé sur une hauteur qui peut varier entre 4 et 7 mètres environ. Chaque boudin présente une raideur de 500.000 N/m, qui constitue un bon compromis entre la capacité d'absorp- tion d'énergie et l'aptitude du boudin à récupérer sa forme initiale après amortissement. Ce dispositif peut absorber jusqu'à 90% de l'éner- gie d'accostage. En cas d'effort extrgme correspondant à des énergies cinétiques de 400 à 700 T.m., le dispositif de l'in- vention est encore capable de protéger la colonne de domma- ges importants mais au prix de sa destruction. Celle-ci pourrait cependant être évitée par le montage de clapets de suppression sur chacun des boudins, disposition déjà connue, par exemple par le brevet britannique précité* Sur la figure 3 est représenté un autre dispositif selon l'invention, également conçu pour protéger les colonnes d'une plateforme en mer. Dans ce mode de réalisation, la co- lonne 2 est protégée par une pluralité de boudins 13 répar- -6- tis sur toute la circonférence et entourés d'une cage rigide 16, par exemple en bois convenablement protégé et traité, formée de cerclages 17 reliés par des montants verticaux 18. Les boudins 13 sont de constitution semblable à celle des boudins 3, étant pourvus d'ouvertures calibrées inférieure et supérieure 14 et 15, respectivement. La cage 16 est montée rotative autour de la colonne. A cette fin, on peut, par exem- ple, la faire reposer à sa base sur une couronne 19 d'un dia- mètre légèrement inférieur à celui de la cage, Les boudins 13 sont maintenus espacés par des plots tels que 22, par exemple en caoutchouc alvéolaire, qui aident aussi les boudins à récu- pérer leur forme initiale après déformation. Les boudins peu- vent soit reposer sur la couronne 19, comme représenté, soit flotter audessus de cette couronne0 Dans le premier cas, on pourra soit utiliser une couronne 19 ajourée pour ne pas en- traver l'expulsion de l'eau contenue dans les boudins lors de la déformation de ceux-ci, comme représenté, soit prévoir l'ouverture inférieure 14 sur le côté de la partie inférieure du boudin plut8t qu'orientée vers le bas. Dans la variante mettant en oeuvre des boudins flottants, la flottabilité peut être inhérente à la nature des boudins, soit résulter de corps creux fixés à ceux-ci ou logés en leur sein. Avec le dispositif de la figure 3, lorsqu'un accos- tage a lieu, la cage 16 peut tourner autour de la colonne, les boudins jouant le r8le de "roulements". Un avantage de ce montage est de réduire les frottements. Un avantage supplé- mentaire réside dans le fait que les boudins viennent succes- sivement coopérer à l'amortissement du choc au cours de la ro- tation. Il va de soi que les modes de réalisation décrits ne sont que des exemples et qu'il serait possible de les modi- fier, notamment par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour cela du cadre de l'invention, - 7- REvENDICATIONS 1. Dispositif de défense constitué d'une pluralité de boudins déformables (3) apposés le long de l'ouvrage (2)cndu navire à protéger et munis, au moins à leur partie inférieure, d'une ouverture (4) de section transversale convenablement déterminée moindre que la section transversale moyenne de leur corps, ces boudins étant partiellement immergés dans l'eau et partiellement remplis d'eau, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, une structure rigide (6) disposée extérieurement aux boudins et en contact avec ceux-ci sur au moins la majeure partie de leur hauteur, et conçue pour répartir tout effort résultant d'un accostage ou autre sur plusieurs des boudins constitutifs. 2. Dispositif de défense selon la revendication 1, caractérisé en ce que les boudins constitutifs présentent également, à leur partie supérieure, au moins une ouverture (5) de section transversale convenablement déterminée moindre que la section transversale de l'ouverture prévue à la par- tie inférieure, pour permettre à l'air situé dans la partie supérieure du boudin de pouvoir s'échapper, de façon restrein- te, lors de la mise en compression dudit boudin au moment d'un accostage ou autre. 3. Dispositif de défense selon la revendication 1, caractérisé en ce que la section de l'ouverture inférieure représente 10 à 30 % de la section moyenne du corps du bou- din. 4. Dispositif de défense selon la revendication 2, caractérisé en ce que la section de l'ouverture inférieure représente 10 à 30 % de la section moyenne du corps du bou- din, et en ce que la section de l'ouverture supérieure repré- sente 1 à 5% environ de la section de l'ouverture inférieure. 5. Dispositif de défense selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 pour la protection d'une colonne de forme générale cylindrique, caractérisé en ce que la structu- re rigide est formée d'une pluralité de cerclages(7)reliés par des montants verticaux (8). 6. Dispositif de défense selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les boudins - 8 - sont fixés à la structure rigide. 7, Dispositif de défense selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il est monté de façon à pouvoir tourner autour de la colonne. 8. Dispositif de défense selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que les boudins sont répartis sur une portion seulement de la circonférence de la structure rigide. 9. Dispositif de défense selon la revendication 5, 6 ou 8, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de rete- nue (11) emp&chant toute rotation intempestive d'une ampli- tude significative du dispositif de défense autour de la co- lonne. 10. Dispositif de défense selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les boudins sont dotés d'une flottabilité propre ou sont pourvus de moyens de flottabilité.