Brevet FR2514451A1 — publié le 19830415

Dispositif de défense d'une structure notammentJoff shore contre les impacts d'objets de grandes dimensions, notamment de bateaux L'invention concerne un dispositif de défense d'une structure notamment off shore contre les impacts d'objets de grandes dimensions, notamment de bateaux. Elle s'applique plus particulièrement à la protection des plates-formes offshore permettant l'exploitation des gisements pétroliers sous-marins. Ces plates-formes sont desservies par des bateaux de tonnage moyen normalement maintenus en position au voisinage de la plate-forme par des lignes d'ancrage, sans prendre appui sur la structure de support de la plate-forme.Cependant, et malgré les consignes réglementaires, les bateaux, habitués à l'accostage le long d'un quai, s'approchent dangereusement des colonnes constituant cette structure et peuvent les heurter sous l'effet de la houle. Sur les plates-formes en service, de légers dégâts ont ainsi été constatés sur les colonnes de support en béton précontraint ; les désordres correspondants doivent etre réparés sans délai, car les armatures du béton, mises à nu, s'oxydent rapidement, et la résistance de la structure peut ainsi décroître dangereusement. Les réparations sont difficiles à effectuer, car les zones endommagées sont celles qui sont exposées à la houle, avec un niveau d'eau variable en raison du marnage. I1 est donc éminemment souhaitable de prévoir des dispositifs de défense pour encaisser les chocs accidentels des bateaux desservant la plate-forme. Ces dispositifs ne peuvent que s'appuyer sur la structure de la plate-forme car, en raison de la profondeur d'eau, il serait très onéreux de prendre un appui sur le sol sous-marin. On connait de nombreux dispositifs de défense prenant appui sur la structure à protéger et capable d'amortir les chocs par déformation plus ou moins réversible. Ces dispositifs connus différent par la manière dont ils absorbent l'énergie des chocs. Ce peut être par déformation élastique d'un matériau solide mou (caoutchouc) ou dur (ressort), par allongement d'un câble, par compression de l'air contenu dans une enceinte étanche déformable, par élévat on d'une masse pesante par l'intermédiaire d'un câble tendu etc... Ils présentent en commun l'inconvénient, lorsque leurs dimensions demeurent modérées, d'appliquer des forces localisées relativement élevées sur la structure à protéger. Ce forces pau- vent aboutir par exemple, dans le cas d'un choc de bateau contre le dispositif de défense d'une colonne creuse en béton précontraint supportant une plate-forme off shore, à la détérioration de cette colonne. La présente invention a pour but la réalisation d'un dispositif de défense qui assure l'amortissement de chocs importants en appliquant des forces relativement faibles sur la structure à protéger qui présente des dimensions modérées, et dont la construction et la maintenance soient simples et peu coûteuses. Elle a pour objet un dispositif de défense d'une structure notamment offshore contre les impacts d'objets de grandes dimensions notamment de bateaux, comportant - une succession horizontale de consoles s'étendant chacune en saillie sur la structure à défendre entre une base maintenue sur cette structure et une tête à distance de celle-ci, - et un câble de protection flexible et extensible tendu sur chaque intervalle entre les têtes de deux consoles successives, et maintenu à distance de cette structure par ces têtes de manière que tout impact reçu sur ce câble entre deux têtes de consoles entraine une flexion de celui-ci ainsi qu'un allongement susceptible d'absorber l'énergie de l'impact, - ce dispositif étant caractérisé par le fait qu'un même câble de protection s'étend sur plusieurs intervalles successifs entre têtes de consoles, - chacune de ces têtes maintenant ce câble par l'intermédiaire d'un organe de coulissement permettant le coulissement de ce câble sur lui-même de manière que l'énergie d'un impact reçu entre deux têtes de consoles soit absorbée par l'allongement d'une longueur de câble correspondant à la totalité de ces intervalles. De préférence les consoles se succèdent tout autour de la structure à défendre avec leurs bases et leur têtes disposées aux sommets de deux polygones convexes, respectivement, le câble de protection faisant le tour de la structure et pouvant coulisser sur toutes les têtes de console. De préférence encore la base d'au moins une console est maintenue au contact de la surface de la structure à protéger par au moins un câble de maintien flexible, extensible et tendu entourant la structure et appuyant sur au moins un point "de maintien" de cette base, - la tête de la console se projetant sur la surface de la structure en un point "de projection d'impact" situé à l'extérieur du polygone d'appui de la base de cette console sur cette surface lorsque la direction de projection est une direction probable des impacts contre lesquels la structure est à protéger, - ce point de maintien étant tel qu'un côté "d'appui" du polygone d'appui, ce côté étant celui qui est le plus proche du point de projection d'impact, soit situé entre ce point de projection et ce point de maintien, de manière qu'en cas d'impact selon ladite direction de projection, la console puisse pivoter autour de ce côté d'appui en tendant le câble de maintien, et que l'énergie de l'impact puisse être alors au moins partiellement absorbée par l'allongement de ce câble. A l'aide des figures schématiques ci-jointes, on va décrire ci-après, à titre non limitatif, comment l'invention peut être mise en oeuvre. Il doit être compris que les éléments décrits et représentés peuvent, sans sortir du cadre de l'invention, être remplacés par d'autres éléments assurant les mêmes fonctions techniques. Lorsqu'un même élément est représenté sur plusieurs figures il y est désigné par le même signe de référence. La figure 1 représente une vue de face d'un dispositif selon l'invention. Les figures 2 et 3 représentent deux vues de ce dispositif en coupe par des plans horizontaux Il-Il et III-III de la figure 1. La figure 4 représente une vue de côté d'une console de ce dispositif. La figure 5 représente à échelle agrandie un détail V de la figure 4. La figure 6 représente une vue de face du sommet de la base d'une console selon la flèche F de la figure 5. La figure 7 représente à échelle agrandie un détail VII de la figure 3. Le dispositif décrit à titre d'exemple protège contre les impacts de bateaux une colonne cylindrique verticale creuse 2 en béton précontraint, faisant partie d'un ensemble de colonnes supportant une plate-forme off shore non représentée. Il peut être abaissé ou élevé à l'aide de câbles de suspension 4 pour suivre les variations du niveau de la mer et permettre sa mise en place et sa maintenance. Il comporte six consoles rigides 6 réparties angulairement régulièrement autour de la colonne 2 à un même niveau et s'étendant chacune entre une base 8 au contact de la colonne 2 et une tête 10 à distance de cette colonne.Un câble "de protection" flexible et extensible 12 est tendu sur chaque intervalle entre les têtes de deux consoles successives, et maintenu à distance de la colonne par ces têtes de manière que tout impact reçu sur ce câble entre deux têtes de consoles entraine une flexion de celui-ci ainsi qu'un allongement susceptible d'absorber l'énergie de l'impact, Ce câble s'étend de manière continue sur tous les intervalles successifs entre têtes de consoles 10 Il est maintenu sur chacune de ces têtes par l'intermédiaire d'un organe de coulissement 14 permettant le coulissement de ce câble sur lui-même de manière que l'énergie d'un impact reçu entre deux têtes de consoles 10 soit absorbée par l'allongement d'une longueur de câble correspondant à la totalité de ces intervalles. Les organes de coulissement utilisés dans le dispositif sont constitués de manchons d'acier comportant un chemisage intérieur antifriction, par exemple en polytétrafluoréthylène. Ces manchons sont constitués en deux parties et soudés sur les têtes 10. La base de chaque console est maintenue au contact de la colonne 2 par deux câbles "de maintien" supérieur 16 et inférieur 18 tendus autour de la colonne. Le câble supérieur appuie sur un "point de maintien" constitué par le sommet supérieur 20 de la base et le câble inférieur sur les deux extrémités du côté inférieur 22 ceci par l'intermédiaire d'organes de coulissement. La base est suspendue à son sommet supérieur 20 et au milieu de son côté inférieur 22 par deux câbles de suspension 4, par l'intermédiaire des câbles de maintien. Il y a de manière générale intérêt à adopter pour la console une disposition en porte à faux, la tête 10 de la console se projetant sur la surface de la structure en un point "de projection d'impact" 10a situé à l'extérieur du polygone d'appui de la base de cette console sur cette surface lorsque la direction de projection est une direction probable des impacts contre lesquels la structure est à protéger. Le polygone d'appui de la base est ici confondu avec la base elle-même car celle-ci est triangulaire avec ses trois sommets en appui sur la colonne. Le point de maintien est de manière générale choisi tel que le côté dsappui du polygone d'appui, ce côté étant celui qui est le plus proche du point de projection d'impact, soit situé entre ce point de projection et ce point de maintien. Cette disposition présente en effet l'avantage qu'en cas d'impact selon ladite direction de projection, la console puisse pivoter autour de ce côté d'appui en tendant le câble de maintien, et que l'énergie de l'impact puisse être alors au moins partiellement absorbée par l'allongement de ce câble. Le "côté d'appui" est ici le côté inférieur 22 de la base, lorsqu'on considère l'action du câble de maintien supérieur 16 en cas d'impact selon une direction horizontale radiale, ctest-à- dire lorsque la direction de projection considérée est perpendiculaire à la surface de la colonne 2. La disposition en porte à faux qui vient d'être décrite se traduit alors par le fait que les têtes 10 et le câble 12 sont situés sensiblement plus bas que les côtés inférieurs des bases 8 des consoles.Le point de projection d'impact 10a peut être par exemple situé sous la base à une distance de celle-ci voisine de la moitié de sa hauteur Quoique les impacts sensiblement horizontaux soient les plus probables, certains impacts peuvent être exceptionnellement presque verticaux ascendants et leur énergie peut etre alors partiellement absorbée par allongement du câble de maintien inférieur, les impacts verticaux descendants mettant en jeu le câble supérieur comme les impacts horizontaux. Des impacts peuvent cependant se produire dans des directions intermédiaires, par exemple ascendante à 45'. C'est pourquoi les consoles 6 sont constituées de tiges T rigides mais déformables sous un effort inférieur à icelui qui provoquerait une détérioration de la structure à protéger 2 sur laquelle ces tiges s'appuient. Plus précisément chaque console 6 est constituée par six tiges assemblées T disposées selon les arêtes d'un tétraèdre, trois tiges constituant la base triangulaire 8 de la console, les trois autres réunissant les trois sommets du triangle de base à la tête de console 10. Le positionnement des consoles est facilité par des entretoises rigides supérieures 26 et inférieures 28 réunissant respectivement les sommets supérieurs 20 et les cotés inférieurs 22 des bases des consoles 6 successives. Ces entretoises absorbent d'autre part de l'énergie par leur déformation en cas d'impact. Elles sont constituées, comme les tiges T, de tubes d'acier. La base 8 de chaque console 6 prend appui sur la structure à protéger par l'intermédiaire de trois platines d'appui rigides 30 fixées à ses trois sommets et s'appuyant elle même sur cette structure par l'intermédiaire de coussins de répartition 32 en matériau souple, tel que du néoprène. Chacun des câbles 12, 16, 18 est muni d'un écrou à lanterne avec pas à droite et pas à gauche se vissant sur deux tiges filetées fixées aux extrémités du câble de manière à permettre sa mise en tension. Le câble lui même est constitué de manière classique de fils d'acier, et les tiges filetées mentionnées ci-dessous sont soudées sur ses extrémités. A titre d'exemple, pour la défense d'une colonne 2 de diamètre 8,8 m, les bases des consoles peuvent avoir une hauteur de 2,5 m et une largeur de 2,5 m, la tête étant placée à 1,25 m sous le côté inférieur de la base à une distance horizontale de 3 m. Les câbles peuvent avoir une charge de rupture de 200 T avec un allongement de 3%. Les tiges en acier rond peuvent avoir un diamètre de 80 mm. Les platines d'appui peuvent mesurer 60 x 60 cm. REVENDICATIONS 1/ Dispositif de défense d'une structure notamment offshore contre les impacts d'objets de grandes dimensions notamment de bateaux, comportant - une succession horizontale de consoles (6) s'étendant chacune en saillie sur la structure à défendre (2) entre une base (8) maintenue sur cette structure et une tête (10) à distance de celle-ci, - et un câble de protection flexible et extensible (12) tendu sur chaque intervalle entre les têtes de deux consoles successives, et maintenu à distance de cette structure par ces têtes de manière que tout impact reçu sur ce câble entre deux têtes de consoles entraine une flexion de celui-ci ainsi qu'un allongement susceptible d'absorber l'énergie de l'impact, - ce dispositif étant caractérisé par le fait qutun même câble de protection (12) s'étend sur plusieurs intervalles successifs entre têtes de consoles (10), - chacune de ces têtes maintenant ce câble par l'intermédiaire d'un organe de coulissement (14) permettant le coulissement de ce câble sur lui-même de manière que l'énergie d'un impact reçu entre deux têtes de consoles (10) soit absorbée par l'allongement d'une longueur de câble correspondant à la totalité de ces intervalles. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les consoles (6) se succèdent tout autour de la structure à défendre (2) avec leurs bases (8) et leur têtes (10) disposées aux sommets de deux polygones convexes, respectivement, le câble de protection (12) faisant le tour de la structure et pouvant coulisser sur toutes les têtes de console. 3/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la base (8) d'au moins une console (6) est maintenue au contact de la surface de la structure à protéger (2) par au moins un câble de maintien (16) flexible, extensible et tendu entourant la structure et appuyant sur au moins un point "de maintien" (20) de cette base, - la tête (10j de la console se projetant sur la surface de la structure en un point "de projection impact" (10a) situé à l'extérieur du polygone d'appui de la base de cette console sur cette surface lorsque la direction de projection est une direction probable des impacts contre lesquels la structure est à protéger, - ce point de maintien étant tel qu'un côté "d'appui" (22) du polygone d'appui, ce côté étant celui qui est le plus proche du point de projection d'impact, soit situé entre ce point de projection et ce point de maintien, de manière qu'en cas d'impact selon ladite direction de projection, la console puisse pivoter autour de ce côte d'appui en tendant le câble de maintien, et que l'énergie de l'impact puisse être alors au moins partiellement absorbée par l'allongement de ce câble. 4/ Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ladite direction de projection (10, 10a) est perpendiculaire à la surface de la structure à protéger (2). 5/ Dispositif selon la revendication 3, earaotérisé par le fait que le câble de maintien (16, 18? appuie sur la base par l'interw médiaire d'un organe de coulissement (14) de manière qu'en cas d'impact selon ladite direction de projection l'énergie de l'impact puisse être absorbée par l'allongement de toute la longueur de ce câble. 6/ Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'il comporte deux dits câbles de maintien (16, 18) seiwiblement parallèles entre eux et au câble de protection (12), et maintenant les bases (8) de toutes les consoles (6) ces bases s 'étendant entre ces deux câbles de maintien. 7/ Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les consoles (6) sont constituées de tiges (T) rigides mais déformables sous un effort inférieur à celui qui provoquerait une détérioration de la structure à protéger (2) sur laquelle ces tiges s'appuient. 8/ Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que chaque console (6) est constituée par six tiges assemblées (T) disposées selon les arêtes d'un tétraèdre, trois tiges constituant la base triangulaire (8) de la console, les trois autres réunissant les trois sommets du triangle de base à la tête de console (10). 9/ Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que les triangles de base (8) des consoles (6) ont tous un sommet supérieur (20) sur un même câble de maintien supérieur horizontal (16) et un côté inférieur (22) selon un même câble de maintien inférieur horizontal (18), - la surface de la structure à protéger (2) étant verticale et ladite direction de projection perpendiculaire à cette surface, des entretoises rigides supérieures (26) et inférseures (28) réunissant respectivement les sommets supérieurs (20) et les côtés inférieure (22) des bases des consoles (6) successives. 10/ Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait que la tête (10) de chaque console (6) est située plus bas que le côté inférieur (22) de sa base (8). 11/ Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait que la base (8) de chaque console (6) prend appui sur la structure à protéger par l'intermédiaire de trois platines d'appui rigides (30) fixées à ses trois sommets et s'appuyant elles même sur cette structure par l'intermédiaire de coussins de répartition en matériau souple (32). 12/ Dispositif selon la revendication 11,. caractérisé par le fait que chacun desdits câbles (12, 16, 18) est muni d'un écrou à lanterne avec pas à droite et pas à gauche se vissant sur deux tiges filetées fixées aux extrémités du câble de manière à permettre sa mise en tension. 13/ Dispositif selon la revendication 11, caractérisé par le fait que lesdits câbles (12, 16, 18) sont fait de fils d'acier, et les organes de coulissements (14) de manchons métalliques avec chemisage intérieur antifriction. 14/ Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait que les consoles (6) sont au nombre de six réparties à 60 autour d'une structure (2) à section circulaire. 15/ Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait qu'il est muni de câbles de suspension (4) permettant d'ajuster son niveau autour d'une structure à protéger (2) à parois verticales.