Brevet FR2514317A1 — publié le 19830415

L'invention concerne un dispositif de levage et de transport de charge, à flottabilité réglable, pour les travaux en mer, ledit dispositif étant constitué de deux groupes parallèles de flotteurs reliés à une de leurs extrémite X chaque groupe comprenant un flotteur horizontal sur lequel sont fixés, par une de leurs extrémités, des flotteurs verticaux, une extrémité d'un groupe étant reliée à une extrémité de l'autre groupe par un flotteur horizon- tal et des entretoises L'invention concerne également un procédé pour la mise en oeuvre dudit dispositif. Les travaux en mer et notamment la construction ou la maintenance des plateformes pétrolières nécessitent des moyens de transport et de levage puissants faisant appel à des barges et des grues barges dont les capacités limitées posent des problèmes réclamant des solutions complexes et onéreuses. Le brevet français n 2 474 992 décrit un dispo- sitif à flottabilité réglable permettant le levage à des hauteurs importantes de charge dépassant les possibilités des grues barges disponibles Le dispositif se présente, sous la forme d'un U constitué de deux groupes parallèles de flotteurs reliés à une de leurs extrémités par un flot- teur d'axe horizontal et par des entretoises en partie dé- montables Les flotteurs horizontaux et verticaux sont ballastables Les flotteurs verticaux d'un groupe sont re- liés à leur extrémité émergeante par des entretoises for- mant une poutre longitudinale La charge est placée entre les deux poutres longitudinales alors que les pompes et le poste de commande sont disposés sur les entretoises for- miant poutre transversale à l'extrémité des groupes de flotteurs. Un tel dispositif est utilisé entre autres pour la mise en place des ponts sur les colonnes, lors de la construction ou du démontage des plateformes Généralement, le pont est amené à pied d'oeuvre sur des barges d'o il est repris par le dispositif à flottabilité réglable qui est amené au- dessus des colonnes et de part et d'autre de celles-ci Après ballastage, le pont vient reposer sur les colonnes. Le dispositif décrit, ainsi d'ailleurs que tout moyen de levage, s'appliquant sur les bords du pont ou de l'élément de construction, soumet celui-ci à des efforts qui nécessitent un renforcement de la structure pour évi- ter les déformations Généralement, la structure d'un pont est prévue pour reposer en quatre points ou plus si- tués à l'intérieur du périmètre du pont et qui transmettent tous les efforts aux colonnes La répartition des moments fléchissants dans la structure du pont correspond approxi- mativement à celle d'une poutre reposant en deux points non extrêmes Dans le cas du levage par ses bords d'un pont tout équipé, la répartition des moments fléchissant correspond à celle d'une poutre reposant à ses extrémités. La réalisation d'une structure susceptible de répondre aux deux conditions entraine une augmentation des cofts de fabrication non négligeables, par suite de l'augmenta- tion du poids du pont lui-même. L'invention a pour but un dispositif de levage, à flottabilité réglable, comportant des moyens de soutien du pont tout équipé ne nécessitant pas un renforcement de sa structure, et un procédé pour la mise en oeuvre du- dit dispositif. Les explications et figures données ci-après à titre d'exemple permettront de comprendre comment l'inven- tion peut être réalisée. La figure 1 représente une vue longitudinale du dispositif selon l'invention. La figure 2 est une vue en plan du même dispo- sitif. La figure 3 est une vue selon la coupe III III de la figure 1. La figure 4 est une vue selon la coupe IV IV de la figure 1. La figure 5 est une vue en plan et en coupe par- tielle d'une poutre de soutien. La figure 6 est une vue en coupe selon VI VI de la figure 5. La figure 7 est une vue selon VII de la figure 6. La figure 8 est une vue à plus grande échelle du détail VIII de la figure 6. La figure 9 est une vue selon Il de la figure 8. La figure 10 est une vue en coupe selon x x de la figure 8. La figure 11 représente une vue de côté et par- tiellement arrachée de la première étape du procédé de mise en oeuvre du dispositif de l'invention. les figures 12 à 22 montrent les différentes étapes du procédé selon l'invention, vues selon la coupe III III de la figure 11. Les figures 1 et 2 montrent en vue longitudinale et en plan le dispositif à flottabilité réglable, selon l'invention, constitué de deux groupes parallèles 1 et 2 de flotteurs Chaque groupe comprend un flotteur horizon- tal 3, 4 sur lequel sont fixés par une de leurs extrémi- tés, des flotteurs verticaux 5 à 14. Les deux groupes sont reliés à une de leurs ex- trémités par des flotteurs horizontaux transversaux 15, 16 (Pig 4) Selon le mode de réalisation représenté, les flot- teurs 15 et 16 sont fixés au droit des flotteurs verticaux 9 et 14 d'extrémité et des avant-derniers flotteurs 8, 13 disposés approximativement au quart de la longueur des groupes par rapport à une extrémité. les flotteurs verticaux sont maintenus à leur partie supérieure par des poutres longitudinales 17 et 18 et par une poutre caisson transversale 19 recouvrant tout l'espace compris entre les flotteurs verticaux 13, 14, 18, 19 La poutre caisson est fixée sur la face supérieure des poutres longitudinales 17, 18 Au moins une partie des flotteurs horizontaux et verticaux sont divisés en compar- timents par des cloisons étanches (non représentées) et sont équipés de circuits de ballastage et d'assèchement (non représentés) commandant la flottabilité et l'attitude du dispositif. Dans l'exemple de réalisation représenté,-les flotteurs verticaux 7 et 12, disposés approximativement à la partie médiane de chaque groupe, peuvent être mis éven- tuellement en communication, d'une part, avec la mer par des moyens constitués de vannes de gros diamètre et, d'au- tre part, avec l'atmosphère par des purges d'air. Lorsque les communications sont assurées, les mouvements du dispositif de levage dus à la houle, sont fortement diminués. L'espace compris entre les flotteurs verticaux , 6, 7, 10, 11, 12 est entièrement libre dans le sens vertical et longitudinal, et celui compris entre les flot- teurs 8, 9, 13, 14 est libre longitudinalement et limité dans le sens vertical par la poutre caisson 19 et les flot- teurs horizontaux 15 et 16 Selon l'exemple de réalisation, le passage libre vertical entre les flotteurs horizontaux 15, 16 et la poutre 19 est de l'ordre de 15 mètres et le passage libre transversal, de l'ordre de 30 mètres. Le long des poutres longitudinales 17, 18 sont disposées des poutres mobiles transversales de soutien 20, 21, 22, 23 susceptibles de se déplacer selon leur axe longitudinal les poutres peuvent être également déplacées le long des poutres longitudinales 17, 18 et immobilisées, par des moyens connus, en des positions déterminées en fonction des caractéristiques dimensionnelles de la charge. la réalisation des poutres mobiles de soutien sera décrite ultérieurement. le dispositif à flottabilité réglable selon l'invention est équipé de huit ancres 27, 28 montées à l'extrémité de câbles enroulés sur des treuils 24 et 25, sur lesquelles il peut se hâler ou s'immobiliser la ré- partition des ancres est la suivante: quatre ancres 28 à l'avant, deux à babord et deux à tribord, et quatre ancres 27, à l'arrière, deux à babord et deux à tribord. Ces ancres permettent entre autres les déplacements trans- versaux et longitudinaux du dispositif Les treuils 24 et 25 sont disposés dans la poutre caisson 19 et les ancres 28 de babord sont commandés par les treuils 25 de tribord et inversement pour les ancres de tribord Cette disposi- tion permet un bon enroulement des câbles sur les treuils. La poutre caisson 19, dont la fonction princi- pale est d'assurer une liaison rigide et indéformable entre les deux groupes de flotteurs, est aménagée sur deux éta- ges en locaux d'habitation et locaux techniques. Selon une particularité de ces locaux, la poutre caisson est entièrement étanche, les accès et sorties sont prévus uniquement sur la partie supérieure ou toit de la poutre Des moyens connus, tels qu'échelles et/ou escaliers relient le toit aux poutres longitudinales 17, 18. Les poutres mobiles de soutien 20, 21, 22, 23 représentées figures 5, 6, 7 sont constituées d'un bras 26 formé d'une structure caisson parallélépipédique 29 pré- sentant une extrémité prismatique 30 munie d'une fourche 31 Ce bras coulisse longitudinalement entre les branches d'un étrier 32 sur une semelle 33 constituée, par exemple, en un bronze antifriction Des patins 34 d'appui et de friction fixés à une traverse 35 reliant l'extrémité des branches de l'étrier, reprennent les efforts de basculement du bras A la partie supérieure du bras est fixée une cré- maillère 36 coopérant avec un pignon 37 monté en bout d'ar- bre d'un moteur 38 fixé à la traverse 35 La commande de ce moteur permet le déplacement du bras 26 et son positionne- ment sous des moyens supports 39 fixés à la charge Les doigts 311, 312 de la fourche 31 portent des appuis 40,41, élastiques, formés de manière connue de couches alternées d'élastomère et de feuilles métalliques vulcanisées ensem- ble Le rôle de ces appuis sera précisé ultérieurement. Les appuis 40, 41 viennent en contact avec les supports 39 (Fig 6) fixés à la charge. Les figures 8, 9, 10 montrent à plus grande échelle différentes vues du détail VIII de la figure 6. Le pont de la plateforme dont une partie des éléments est représentée en trait interrompu, est constitué de poutres principales prenant appui sur des jambes porteuses 42 Les poutres principales portent des jambes destinées à servir d'appui à la structure du pont lorsqu'elle repo- sera sur les colonnes de la structure marine ou "jacket". Pour faciliter le positionnement des jambes sur les co- lonnes, une pièce cylindro-conique de centrage 43 est fi- xée à l'extrémité des jambes et est susceptible de s'en- gager dans les tubes qui forment les colonnes. Afin de permettre le levage du pont par ses jambes, on a prévu un support 39 formant un U dont la branche transversale 44 porte un alésage central 45 sus- ceptible de recevoir le tube 42 Les branches latérales 46, 47 du U sont, vues en plan, triangulaires et forment vis-à-vis de la branche transversale 44 des goussets de renfort qui reprennent les efforts exercée aux extrémités de ladite branche Le support 39 est soudé perpendiculai- rement au tube 42 le long de son alésage central et, par ses branches latérales, selon une génératrice du tube. La branche 44 forme deux traverses de longueur suffisante pour reposer sur les appuis 40, 41 de la fourche 31 Les appuis élastiques 40, 41 jouent le rôle d'amortisseurs et évitent les chocs violents qui pourraient se produire lors du levage et/ou de la mise en place du pont lui con- férant un certain degré de liberté dans le sens transver- sal (montré par la flèche Fig 9). Le dispositif de levage et de transport, selon un exemple de réalisation de l'invention, a une longueur hors tout de 61 mètres, une largeur hors tout de 41 mètres et une hauteur de 19 mètres aux poutres longitudinales et 24 mètres à la poutre caisson Il est capable de transpor- ter et de soulever une charge de l'ordre de 2 000 tonnes. Les quartiers d'habitation sont prévus pour 80 hommes. Le procédé pour la mise en oeuvre du dispositif de levage et de transport, selon l'invention, est décrit 44317 par rapport à une charge, qui, selon un exemple, est représentée par un pont de plateforme entièrement équipé, soit d'installations à usage d'habitations, soit d'ins- tallations techniques de forage ou d'exploitation. Les figures 11 à 22 montrent les différentes étapes d'un levage et d'une mise en place d'un pont sur les colonnes de la structure marine. Les figures 11 et 12 montrent, vue en élévation et en coupe, l'errivée de la barge 50 supportant le pont 51 La barge pénètre par l'arrière du dispositif de le- vage et de transport entre les groupes de flotteurs 1, 2, les'poutres de soutien 20, 21, 22, 23 étant rétractées vers l'extérieur dans le sens de la flèche le ballasta- ge de la barge est tel qu'il permet à celle-ci de passer librement sous la poutre caisson 19 Le pont est mainte- nu sur la barge, de manière connue, les extrémités des Jambes du pont coopérant avec des colonnes supports faisant partie d'une structure treillis fixée sur le pont de la barge Lesextrémitésdes colonnes supports de la barge ont une forme et une position relative identiques à celles des colonnes de la structure marine ou "jacket" la hau- teur des colonnes est prévue de manière que, dans les conditions de flottabilité ci-dessus définies, la struc- ture du pont soit à un niveau supérieur à celui des pou- tres de soutien 20, 21, 22, 23 On sort les poutres de soutien (Fig 13) vers l'intérieur, dans le sens des flè- ches, de manière à amener les fourches 31 sous les sup- ports 39 fixés aux Jambes du pont les deux opérations précédentes sont faites sans modification du ballastage de la barge et du dispositif de levage On déballaste le dispositif pour augmenter sa flottabilité et mettre en contact les fourches 31 et les supports 39 (Pig 14) On poursuit le déballastage de manière que la charge repose entièrement sur les poutres de soutien par l'intermédiaire des fourches 31 et des supports 39 (Fig 15) On continue le déballastage pour dégager totalement la barge 50 (Pig 16) et l'évacuer soit vers l'avant, soit vers l'arrière du 44317 dispositif Le dispositif portant la charge est remorqué vers le site (Fig 17) et, après déballastage éventuel, est placé au-dessus de l'ouvrage devant supporter la charge, c'est-à-dire au-dessus des colonnes de la struc- ture marine 52 (fig 18) La charge est positionnée exac- tement à l'aplomb des colonnes par les manoeuvres-du dis- positif sur ses ancres Le dispositif est ballasté jusqu'à mise en contact des jambes du pont avec les colonnes de la structure (Pig 19) et continué (Fig 20) jusqu'au trans- fert du poids de la charge sur les colonnes Les poutres de soutien sont rétractées vers l'extérieur dans le sens des flèches (Fig 21) et le dispositif est dégagé de la plateforme. Pendant les opérations préparant le transfert de charge de la barge de transport au dispositif ou du dispositif à la structure marine, on met de préférence les flotteurs verticaux ( 7, 12) du milieu du dispositif en communication avec la mer pour diminuer les effets de la houle, les mouvements résiduels étant absorbés par les appuis élastiques disposés sur les fourches des pou- tres de soutien. Le dispositif, selon l'invention, permet donc de façon simple et sans immobilisation de moyens impor- tants, la pose ou la dépose du pont, équipé ou non, sur des structures marines à colonnes du type "Jacket" ou autres et, par conséquent, la modification de destination d'une plateforme,pourvu que ces supports aient les mêmes positions relatives et formes. I 4317 REVENDICATIONS 1 Dispositif de levage et de transport de char- ge, à flottabilité réglable, pour travaux en mer, ledit dispositif étant constitué de deux groupes parallèles de flotteurs reliés à une de leurs extrémités, chaque groupe comprenant un flotteur horizontal sur lequel sont fixés, par une de leurs extrémités, des flotteurs verticaux, les autres extrémités étant fixées à des poutres longi- tudinales, une extrémité d'un groupe étant reliée à une extrémité de l'autre groupe par un flotteur horizontal transversal et une entretoise, caractérisé en ce que les poutres longitudinales ( 17, 18) portent des poutres mo- biles de soutien transversales ( 20-23) susceptibles de se déplacer selon leur axe longitudinal pour se placer sous une charge à lever et à transporter. 2 Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que les poutres mobiles de soutien ( 20-23) portent à leur extrémité dirigée vers l'intérieur du dis- positif des fourches ( 31) susceptibles de coopérer avec des supports ( 39) fixés à la charge. 3 Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les supports ( 59) sont constitués par deux traverses fixées perpendiculairement aux tubes formant les jambes du pont et de longueur suffisante pour coopérer avec les doigts ( 311, 312) des fourches ( 31). 4 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les extrémités des colonnes supports de la barge ont une forme et une position rela- tive identique à celles des colonnes de la structure marine sur laquelle le pont doit être posé. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les branches des fourches portent à leur partie supérieure des appuis ( 40, 41) élastiques coopérant avec les supports ( 39) fixés à la charge. 6 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les poutres de soutien 51.4317 ( 20-23) sont constituées d'un bras ( 26) formé d'une structure caisson parallélépipédique ( 29) présentant une extrémité prismatique ( 30) munie d'une fourche ( 31), d'un étrier ( 32) entre les branches duquel coulisse longitudi- nalement le bras, une semelle ( 33) et des patins d'appui et de friction ( 34) fixés respectivement sur la partie transversale basse de l'étrier et sur une traverse ( 35) reliant les extrémités des branches de l'étrier permet- tant le déplacement et le maintien du bras, une crémail- lère ( 36) fixée longitudinalement sur le bras, un moteur ( 38) portant à l'extrémité de son arbre un pignon ( 37) coopérant avec la crémaillère pour commander les mouve- ments longitudinaux du bras. 7 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un flotteur vertical ( 7, 12) placé approximativement à la partie médiane de chaque groupe ( 1,2) comporte des moyens pour sa mise en communication avec la mer et l'atmosphère. 8 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'entretoise reliant les les deux groupes parallèles de flotteurs est constituée d'une poutre caisson ( 19) fixée sur le sommet des poutres longitudinales ( 17, 18) pour laisser un passage libre dans le sens longitudinal du dispositif. 9 Dispositif selon la revendication 8, carac- térisé en ce qu'il comporte, en outre, pour relier les deux groupes de flotteurs, par une de leurs extrémités, deux flotteurs horizontaux transversaux ( 15, 16) fixés au droit des derniers ( 9,14) et avantderniers ( 8,13) flotteurs verticaux. Procédé pour la mise en oeuvre du dispositif de levage et de transport selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que: a) la charge dont le poids est repris par des jambes supportées par une barge, est amenée par l'arrière du dispositif entre les groupes de flotteurs, les poutres de soutien étant rétractées vers l'extérieur et le 1 1 ballastage de la barge étant tel que l'avant de la barge passe librement sous la poutre caisson; b) les poutres de soutien sont sorties vers l'intérieur pour amener les fourches sous les supports fixés aux jambes de la charge; c) le dispositif est déballasté pour augmenter sa flot- tabilité et mettre en contact les fourches et les supports; d) le déballastage est poursuivi pour faire reposer toute) harge sur les poutres de soutien; e) le déballastage est continué pour dégager totalement la charge de la barge; f) la barge est évacuée par l'avant ou l'arrière du dispositif, les opérations a) à f) étant effectuées sans modifier la flottabilité de la barge - g) le dispositif est remorqué sur le site du transfert de charge et l'on met le dispositif en position au-dessus de l'ouvrage devant supporter la charge; h) la charge est positionnée à l'aide de ses ancres; i)-le dispositif est ballasté jusqu'à mise en contact des jambes de la charge avec l'ouvrage et l'on continue jus- qu'au transfert de la charge sur l'ouvrage; J) les poutres de soutien sont rétractées vers l'inté- rieur; k) le dispositif est dégagé de l'ouvrage. 11 Procédé selon la revendication 10, caracté- risé en ce qu'au moins, lors des opérations c) d) e) et i) j), les flotteurs verticaux placés approximativement à la partie médiane de chaque groupe sont mis en communica- tion avec la mer et l'atmosphère.