Brevet FR2508073A1 — publié le 19821224

I L'invention concerne un dispositif de connexion et de déconnexion d'une rotule de plateforme marine oscillante, ladite rotule étant disposée entre l'extrémité inférieure du fit supportant le pont et l'embase fixée sur le fond marin. La demande de brevet français NI 79 31842 déposée au nos de la Demanderesse décrit un dispositif permettant le montage et le démontage d'une rotule La surface sphérique convexe est fixée à l'extrémité d'un pivot conique qui se loge dans une chemise scellée danus l'extrémité du fit Des brides prévues sur le bord de la chemise et sur le pivot permettent la solidarisa- tion du pivot au fit Des garnitures déformables sont fixées par des armatures, d'une part, sur la surface convexe et, d'autre part, sur une coquille susceptible de coopérer avec une calotte sphérique concave fixée dans l'embase Des brides fixées respectivement sur la calotte et sur la coquille permettent de les solidariser. le poids de l'ensemble du fit, du pont et du lest est prévu supérieur à la poussée d'Archimède et au soulèvement di & l'action des éléments la rotule se trouve donc toujours en compression et les garni- tures déformables ne subissent aucune traction risquant de les endommager. Lorsque l'on désire changer la rotule, on supprime les liaisons entre le pivot et la chemise fixée dans le fit, on allège le ftt par vidange des flotteurs qu'il comporte, de manière à libérer le pivot Le fit est alors déplacé latéralement On fixe des moyens de levage sur le pivot et on supprime les liaisons entre la coquille et la calotte fixée à l'embase L'en- semble pivot, garniture déformable et coquille est remonté pour changement éventuel des garnitures. Ce dispositif à pivot et calotte permet-le changement de la rotule sans nécessiter le démantèlement des installations du pont avant la dépose de l'ensemble fit embase. Le changement de la rotule prend toutefois un certain temps pendant lequel le fft et le pont le surmontant, déconnectés de l' ebase, sont maintelus seulement par des ancres sur le fond marin Cette phase est rendue particulièrement délicate lors d'éventuels changements de l'état de la mer dus & l'arrivée de mau- vais temps et l'invention vise à la supprimer et A s'afranckir au moins en partie des conditions météoro- logiques Pour ce faire, on prévoit une double rotule concentrique, l'une des rotules étant utilisée unique- ment pour l'amarrage du f Qt lors du changement de la rotule porteuse Ce changement se fait par relevage de la rotule porteuse dans l'axe du fft et au travers d'une partie de la rotule d'amarrage qui se présente sous la forme de deux coquilles hémisphériques coaxiales d'un type semblable A oelui montré dans le brevet des E.U A N 1 3 522 709. les explications et figures dommées ci- après à titre d'exemple permettront de comprendre een- ment l'invention peut Stre r&alisée. la figure 1 représente un exemple de pl' forme escillante équipée du dispositif selon l'inventl La figure 2 est use vue A plus grande échelle du détail II de la figure 1. La figure 3 est une vue partielle selon III-III de la figure 2. La figure 4 est une vue en coupe du disl sitif selon l'invention. La figure 5 est une coupe selon V-V de: ate- rion. pe- La figure 4. Les figures 6 à 9 sontrent la réalisation de la cartouche porte rotule et sa première mise en place sur le chantier. La figure 10 montre la connexion initiale du fat à l'embase. La figure 11 montre use phase de d 6 écoanexien de la rotule porteuse. La figure 12 montre la phase d'attente, la rotule d'amarrage faisant office de rotule porteuse. La figure I représente un exemple de plateforme narine oscillante comportant un dispositif selon l'invention La plateforme se compose classi- quement d'un fit I prolongé & sa partie supérieure par une structure de flotteurs 2 supportant le pont et les installations de forage ou d'exploitation 3 La partie inférieure du frt est reliée & la base 4 fixée sur le fond marin par l'intermédiaire du dispositif 5 de connexion et de déconnexion de rotule Un passage 6 est prévu dans l'axe du fit et s'étend depuis le dispositif jusqu'Aà la surface du pont Sa fonction sera précisée ultérieurement. Selon l'exemple représenté (figures 1, 2, 3), le fit est une structure hexagonale en treillis prelongé à sa partie supérieure par une structure en béton servant de flotteurs 2 Le passage dans le treillis métallique du fît est constitué par un tube d'acier débouchant dans un espace libre prévu au centre de la structure en béton. L'embase (figure 3) hexagonale porte à ses soumets des pieds tubulaires 7 ? maintenus entre eux par des entretoises latérales 8 et radiales 9 Les entretoises radiales maintiennent le support central portant les rotules Chaque pied '7 est entouré au moins partiellement par un barillet 11 constitué de plusieurs manchous 12 dans lesquels passent des pieux 13 foncés dans le sol sous-marin pour fixer l'eibase. le dispositif selon l'invention peut convenir également à des plateformes tout béton ou tout acier. I Le dispositif de connexion et de déconnexion d'une rotule (figure 2) selon l'invention est constitué d'une première rotule 14 ou rotule d'amarrage disposée concentriquement à l'extérieur d'une deuxième rotule ou rotule porteuse, fixée & l'extrémité du fit par l'intermédiaire d'une cartouche 16 logée dans un tube 17 prolongeant le passage 6 Ce passage permet de démonter la cartouche (voir figure 7) et de la ramener en surface sur le pont. La première rotule 14 (figure 4) est constituée s d'une coquille extérieure 18 formée de deux parties s une partie demi-sphérique inférieure 19 limitée par le plan horisontal diasmétral, et traversée axiale- ment et perpendiculairenent au plan horizontal par une partie du support central 10, dont le bord sup 6- rieur est dans le plan horizontal diamétral, et d'une partie supérieure discontinue 20 formée de secteurs sph 4 riques 21; d'u* anneau sphérique intérieur 22 fixé à l'extrémité du tube 17 prolongeant le passage 6 Le diamètre ex- térieur de l'anneau eat inférieur ai diamètre intérieur de la coquille extérieure 18. les secteurs sphériques 21 emobiles, formant la partie supérieure discontinue 20, sont susceptibles d'ttre écartés de manière & dégager totalement l'ouver- tare diam&trale de la partie inférieure/p our permettre l 'entrée de 1 'anneau sphérique 22 Pour ce faire, les secteurs 21 sont fixés & l'extrémité de sabots 23 me- biles autour d'axes 24 maintenus dans des supports 25 fixés A l'embase par des contreventements 26 (figures 2 et 3) Ces supports portent également des moyens de blocage constitués de cales 27 glissant par gravité sur des chemins de glissement 28 La partie gauche de la figure 4 montre la position relative des différents éléments lorsque l'ouverture diam Sétrale de la coquille est dégagée Le sabot 23 est maintenu en arrière par le vérin 29, la cale 27 étant bloquée en position haute par la face supérieure du sabot Pour rabattre les secteurs coaxialement après l'entrée de la partie 22, on actionne le vérin 29 qui fait tourner le sabot en dégageant le passage pour la cale 27 (partie droite de la figure 4) Celle-ci descend sous l'action de son propre poids et vient se bloquer entre la face arrière du sabot et la face avant de la butée 31 solidaire du support 25 La partie inférieure 19 de la coquille et les secteurs 21 portent des patins de frottement 32. Sur la figure 10, on voit le tube 17 dépassant à l'extrémité inférieure du fft et sur lequel est fixée l'anneau sphérique 22 de la rotule d'amar- rage 14 ledit tube comportant des moyens 33 qui permet- tent le positionnement d'une cartouche 16 portant au moins une partie de la rotule porteuse 15 À une extré- mité de la cartouche, de forme généralement cylindriques est fixée une surface sphérique convexe 34 Des plots , constitués, comme connu, de couches alternées d'élastomère et de feuilles métalliques en forme de calottes sphériques, vulcanisées ensemble, sont fixée, d'une part, par leur armature concave à la surface sphérique convexe 34 et, d'autre part, par leur arma- ture convexe à une coquille hémisphérique 36 Cette coquille coopère avec un logement 37 de forme et de diamètre correspondants prévue dans la partie supé- rieure du support central 10 Selon la réalisation re- présentée, ce logement 37 est constitué par une forme en béton dans le fond de laquelle a été prévu un alvéole 38 coopérant avec une patte 39 fixée à la partie inférieure de la coquille 56 La patte 39 pé- nètre sans jeu notable dans l'alvéole 38 et immobilise la coquille dans le logement Ainsi, lors des oscilla- tions du f 1 rs, les plots permettent le mouvement grtce à leur déformabilité. Sur la figure 4, on voit les détails constructifs de la cartouche 16, qui est constituée d'une cage 40 obtenue en formant dans une pièce tubulaire cylindrique des ouvertures 41 destinées à recevoir des clés de serrage 42 Sur la figure 5, on voit que les bords longitudinaux latéraux 43, 44 des ouvertures présentent une légère conicité qui permet un déplacement limité des clés de serrage 42 vers le centre de la cage tout en les empochant de passer à travers celle-ci. La face interne 45 des clés est conique et fait saillie par rapport à la paroi intérieure de la cage, le diamè- tre le pl-as faible étant près de l'extrémité inférieure. La face externe des clés présente des cannelures annu- laires 46 Les cannelures 46 sont susceptibles de coopé- rer avec des cannelures 47 de caractéristiques sembla- bles usinées à la surface interne d'une partie tubulaire épaisse 48 du tube central 17 Cette partie épaisse tubulaire 48 présente à sa Jonction supérieure avec l'épaisseur plus faible du tube, une portée conique 33 sur laquelle vient reposer une collerette conique 49 prévue sur la face externe de la partie supérieure de la cage 16 La portée 33 et la collerette 49 position- nent le centre de la rotule 15 de manière qu'il soit confondu avec le centre O de la rotule 14 Une bague conique 50 est prévue pour Tenir en contact avec les faces internes coniques, saillantes, 45 des clés 42 (voir aussi figure 5), et maintenir les cannelures de la face externe des clés en prise avec les cannelures de la partie tubulaire épaisse 48 La bague 50 porte en son centre des moyens d'accrochage 51 d'un train de tiges La partie supérieure de la cage 16 est partielle- ment fermée par un anneau 52 de diamètre intérieur inférieur au diamètre de la bague 50 qui est ainsi enfermée dans la cartouche 16 La distance séparant l'anneau 52 des bords supérieurs des ouvertures de la cage est supérieure à la hauteur de la bague 50. Le procédé de connexion et de déconnexion de la rotule d'une plateforme oscillante mettant en oeuvre un dispositif selon l'invention, va Stre ci- après décrit. Les figures 6, 7, 8 et 9 montrent l'assemblage initial de la rotule porteuse 15 qui s'effectue en atelier La cage 40 à l'extrémité de laquelle est montée la rotule 15 constituée par la surface convexe hémisphérique 34, les plots élastiques 35 et la coquille concave 36, est posée dans un berceau 53 Un échafaudage 54 entoure la cage et un plancher 55 est monté au niveau des bords inférieurs des ouvertures 41. On dispose en face de chaque ouverture 41 (six ouvertu- res selon la forme de réalisation) les clés 42, mon- trées en pointillé On amène les clés dans les ouvertures correspondantes a l'aide de vidoirs 56 Les clés sont maintenues vers l'intérieur de la cage par butée contre les bords longitudinaux des ouvertures Lorsque toutes les clés sont placées dans leurs ouvertures, on les cercle extérieurement, v l'aide, par exemple de ctbles 57 (figure 7), pour éviter leur déplacement L'échafau- dage est démonté (figure 7) et l'on amène & l'aide d'une grue, la bague conique 50, qui est maintenue dans la cage au-dessus des clés par des goupilles 58 On ferme l'extrémité supérieure de la cartouche en soudant l'anneau 52 sur la virole cylindrique 59 qui prolonge la cage 40 L'anneau porte sur son bord extérieur une couronne cylindro-cenique 60 qui assure sa rigidité. Après enlèvement des goupilles 58, la cartouche 16, suspendue & la bague 50 qui s'appuie contre leanneau 52 >est transportée sur le chantier d'assemblage du fit. Après suppression des cerclages des clés, la cartouche est descendue dans le tube 17 (figure 8), pour mettre en contact la collerette 49 de la cage avec la pertée 33 Dans cette position, les cannelures prévues sur la surface interne de la partie tabulaire 48 compl 6 émentaires de celles de la surface externe des clés, sont approxi- mativement en face les unes des autres La bague 50 est descendue entre les clés (figure 9) et vient s'y bloquer sous l'effet de son propre poids. La construction de la structure est ensuite achevée de manière classique et la plateforme est remorquée sur le site o est déjà installée l'embase portant une partie des rotules La figure 10 montre la phase de connexion des rotules Les sabots 23 portés par la coquille extérieure de la rotule d'amarrage 14 sont écartés, l'anneau sphérique 22 pénètre entre les sabots La rotule porteuse 15, vient reposer par sa coquille 36 dans le logement 37 en béton prévu dans l'embase Les sabots 23 sont alors refermés sur l'anneau sphérique 22 et reconstituent partiellement la surface sphérique concave supérieure de la rotule 14 Le chissis de torsion 61 destiné à empicher la rotation du ftt autour de son axe longitudinal est fixé par ses plots 62 de manière classique dans les logements prévus dans l'embase. La tour est alors lestée de manière A exercer, selon la réalisation ici décrite, une force verticale descendante de l'ordre de 15 000 T; cette force étant supérieure et de sens contraire & la poussée d'Archimade et au soul Sèvesent dl A l'actien des éléments, met en compression permanente la rotule porteuse 15 La rotule d'amarrage 14 présente alers entre ses surfaces convexe et concave un Jeu concentri- que qui, dans la réalisation décrite, est de l'ordre de 1,50 mètre pour un diamètre de rotule intérieure de l'ordre de 8 mètres. Pour déconnecter la rotule porteuse (figure 11), on procède comme suit s On descend par le passage axial 6 un train de tiges 63 dont l'extrémité est fixée dans les moyens 51 de la bague 50 On net le train de tige sous une tension d'environ 1,5 fois le poids de la bague On déballaste progressivement la structure de manière A lui donner une flottabilité légèrement positive La coquille 36 de la rotule porteuse 15 s'extrait du logement 37 et est ainsi libérée du support central 10 de l'embase 4. L'ascension de la structure est limitée par la rotule 14 d'amarrage et plus particulièrement par la partie supérieure de la coquille 20 formée par les secteurs 21 (voir aussi figure 4) La partie supérieure de l'anneau sphérique 22 vient en contact des patine de frottement 32 prévus sur les secteurs 21 et permet la libre oscillation du fft pendant les opérations de relevage de la cartouche Le train de tige 63 est remonté de manière à entraîner la bague 50 vers le haut en butée avec l'anneau circulaire 52 Les clés 42 sont alors libres et la poursuite du relevage fait que les ondulations du tube 48 poussent les clés 42, ce qui a pour effet de les déplacer vers le centre de la cartouche L'ensemble de la cartouche avec sa rotule porteuse est remonté à travers le passage 6 sur le pont de la plateforme o il est procédé au change- ment ou à la réparation des parties défectueuses. Dès que la rotule porteuse est déconnectée, on alourdit temporairement la structure par ballastage pour la faire reposer sur la partie inférieure 18 de la rotule d'amarrage 14 (figure 12) Cette partie infé- rieure de la rotule est prévue pour supporter les efforts ainsi engendrés. Après séparation de la rotule porteuse 15, en la remet en place en procédant de façon inverse à celle utilisée pour le démontage. La structure est déballastée & flottabi- lité légèrement positive et l'anneau sphérique 22 vient en butée sous les sabots 23 La rotule porteuse 15 est descendue au moyen du train de tiges Jusqu'à ce que la collerette conique 49 vienne prendre appui sur la portée 33 La bague 50 continue alors de des- cendre par son propre poids et repousse les clés 42 jusqu'à ce que ses cannelures soient en prise avec les cannelures de la partie tubulaire épaisse 48 Un Jeu continue de subsister entre la coquille hémisphéri- que 36 et le logement 37 (figure 11). On revient alors à la position de marche normale Pour cela on ballaste progressivement la struc- ture, ce qui amène la coquille 36 en contact avec le logement 37 prévu dans le support central de l'embase. Le train de tiges est libéré de la bague puis remonté. La rotule porteuse a ainsi été changée sans que le flt soit séparé de l'embase et sans néces- siter l'intervention de plongeurs ou d'engins sous- marins. Il REENDICATIONS 1 Dispositif de connexion et de déconnexion d'une rotule de plateforme marine oscillante, ladite rotule étant disposée entre l'extrémité inférieure du fit supportant le pont et l'embase fixée sur le fond marin, caractérisé en ce qu'il comprend deux rotules concentriques, une première rotule dite d'amarrage ( 14) étant disposée à l'extérieur de la deuxième rotule dite porteuse ( 15), la deuxième rotule étant fixée à l'ex- trémité d' une cartouche ( 16) maintenue de manière amovible dans un tube ( 17) faisant saillie à l'extrémité inférieure du fît et prolongeant un passage axial ( 6) du fit. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première rotule est constituée d'une coquille extérieure ( 18) sphérique, traversée partiellement selon un diamètre vertical par une partie de support central ( 10) fixée à l'embase de l'extrémité de ladite partie du suppert portant la deuxiéme rotule ( 15), et d'un anneau sphérique ( 22) intérieur fixé & 1 'extrémité extérieur du tube ( 17) prolongeant le passage axial ( 6) du fit, et susceptible de coopérer avec la coquille extérieure ( 18). 3 Dispositif selon la revendication I oeu 2, caractérisé en ce que la deuxième rotule ( 15) comporte une surface sphérique convexe ( 34) fixée à 1 l'extrémité de la cartouche ( 16), une garniture élastique ( 35) et une coquille hémisphérique ( 36), la garniture étant fixée entre la surface sphérique convexe et la coquille hémisphérique, ladite coquille ( 36) étant maintenue de façon amovible dans la partie de support central ( 10) traversant la coquille extérieure ( 18) de la première rotule. 4 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la cartouche ( 16) est constituée: d'une cage ( 40) formée par une pièce tubulaire cylin- drique comportant des ouvertures ( 41), de clés de serrage ( 42) de dimensions et de forme adap- tées à pénétrer au moins partiellement dans les ouvertu- res ( 41), la face interne des clés étant conique et sail- lante par rapport A la paroi intérieure de la cage, et la face externe portant des cannelures annulaires ( 47), d'une bague conique ( 50) susceptible d'Otre placée à l'intérieur de la cage et entre les clés, la forme de la bague et ses dimensions étant adaptées pour s'ajuster contre les faces internes coniques des clés, des moyens d'accrochage ( 51) d'un train de tiges étant prévus dans 1 'axe de la bague, d'un anneau ( 52) fixé à la partie supérieure de la cage, d'un diamètre intérieur inférieur à celui de la bague, fermant partiellement la cage, la distance de l'anneau ( 52) aux bords supérieurs des ouvertuares ( 41) de la cage étant au moins égale à la hauteur de la bague, d'une collerette conique ( 49) annulaire, prévue sur la paroi extérieure de la cage 40, susceptible de ceo- pérer avec une pertée ( 33) correspondante prévue sur la surface interne du tube ( 17) dans lequel se place la cartouche. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la partie detube ( 48) dans laquelle est maintenue la cartouche ( 16) présente une partie de dianmètre inférieur A celui de la partie prolongeant le passage ( 6),' le bord supérieur de ladite partie forme une portée conique ( 33) susceptible de ceopérer avec la collerette conique ( 49) de la cartouche ( 16). 6 Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que la surface intérieure de la partie tubulaire épaisse ( 48) porte des cannelures annulaires ( 47) susceptibles de coopérer avec les cannelures annulaires ( 46) prévues dans les faces externes des clés. 7 Dispositif selon l'une des revendica- tions 1 à 6, caractérisé en ce que la partie de suppert central ( 10) traversant la coquille extérieure ( 18) de la première rotule porte un logement ( 37) pour la coquille hémisphérique ( 36) de la seconde rotule, ledit logement étant constitué d'une forme moulée à froid sur la coquille hémisphérique ( 36). 8 Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la coquille hémisphérique ( 36) de la seconde rotule porte à sa partie inférieure une patte ( 3 v) susceptible de coopérer avec un alvéole ( 38) cor- respondant prévu à la partie inférieure du logement ( 37). 9 Dispositif selon l'une des revendica- tions 1 à 8, caractérisé en ce que la coquille exté- rieure ( 18) de la première rotule est formée de deux parties: une partie demi-sphérique inférieure ( 19) limitée par un plan horizontal diamétral, traversée selon un diamètre vertical et perpendiculairement audit plan horizontal par une partie du support central ( 10) dont le bord supérieur est dans le plan horizontal, une partie supérieure discontinue ( 20) formée de sec- teurs sphériques ( 21) mobiles. 10 Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les secteurs sphériques ( 21) sont fixées à l'extrémité de sabots 03) mobiles autour d'axes ( 24) maintenus dans des supports ( 25) fixés à l'embase, lesdits supports portant des moyens de blocage constitués de cales ( 27) glissant par gravité sur des chemins de glissement ( 28) et venant s'interpo- ser entre la face arrière ( 30) des sabots et la face avant de la butée ( 31) solidaire du support ( 25). 11 Procédé pour la mise en oeuvre du dispositif selon l'une des revendications précédentes, le fftt étant connecté à l'embase par l'intermédiaire dudit dispositif et exerçant sur la rotule porteuse une pression supérieure et de sens contraire à la poussée d'Archimède et au soulèvement dû à l'action des élé- mente, caractérisé en ce que l'on descend un train de tiges par le passage axial du fût pour accrocher la bague, on met le train de tiges sous une tension d'en- viron 1,5 fois le poids de la bague, on déballaste progressivement la structure pour lui donner une flottabilité légèrement positive, on extrait la coquille de la rotule porteuse de son logement dans l'embase, on limite la remontée de la structure par mise en contact des parties supérieures de l'anneau sphérique de la rotule d'amarrage avec la coquille formée par les secteurs mobiles solidaires de l'embase, on relève le train de tiges pour mettre la bague en butée avec l'anneau circulaire de la cartouche et libérer les clés, on amène sur le pont la cartouche & laquelle est fixée la rotule porteuse. 12 Procédé selon la revendication 11 permettant d'assurer la sécurité de la tour lorsque la rotule porteuse est déconnectée, caractérisé en ce que l'on ballaste le fût de manière à faire reposer la partie inférieure de l'anneau sphérique sur la face interne de la coquille extérieure de la rotule d'amarrage. 13 Procédé selon la revendication 11 permettant d'assurer la connexion d'une rotule porteuse, caractérisé en ce que l'on fixe à l'extrémité d'un train de tiges la bague à laquelle est suspendue la cartouche, on descend la cartouche dans le passage axial du fit Jusqu'à ce que la collerette conique de la cartouche repose sur la portée conique du tube, on fait descendre la bague sous l'action de son poids entre les clés qu'elle écarte et serre contre la paroi du tube, on dégage le train de tiges, on ballaste pro- gressivement le fût pour que la coquille de la rotule porteuse se place dans le logement du support central de l'embase, on ballaste à la valeur voulue pour maintenir la rotule porteuse en compression permanente. 14 Procédé pour la mise en oeuvre du dispositif selon la revendication 9 ou 10, pour connecter le ft à l'embase lors de la mise en place de la plateforme, l'extrémité inférieure du fût étant équipée d'une cartouche portant la rotule porteuse, caractérisé en ce que l'on fixe l'embase sur le sol marins on écarte les secteurs mobiles dé manière à libérer l'en- trée de la partie inférieure de la coquille de la rotule d'amarrage, on amène le fit muni de la rotule porteuse au-dessus de l'ouverture de la coquille de la rotule d'amarrage, on ballaste le f It afin de faire pénétrer la coquille de la rotule porteuse dans son logement du support central, on ferme les secteurs mobiles de la partie supérieure de la rotule d'amarrage autour de la partie supérieure de l'anneau sphérique, on bloque en position fermée lesdits secteurs, on ballante le fit au poids désiré de manière que la rotule porteuse soit maintenue en compression permanente.