Brevet FR2551019A1 — publié le 19850301

S 535019 La présente invention concerne des perfectionnementsaux plates-formes marinespermettant d'améliorer l'équilibrage d'une plate-forme comportant plusieurs colonnes, au moins partiellement immergées, soumises à des effets dynamiques provenant du milieu marin tels, par exemple, la houle, les courants ou le vent. Selon l'art antérieur, de tellesplates formes,qu'elles soient du type semi-submersibles à ancrage classiqueou du type à ancrage par lignes tendues, comportent des colonnes formées d'une ou plusieurs portions 10 de cylindres. Dans le cas d'une colonne constituée de plusieurs portions cylindriques, les cylindres de plus fort diamètre sont situés le plus en profondeur, ceci afin de disposer des volumes immergés nécessaires pour obtenir 15 laflottabilité souhaitée, tout en soustrayant lesdits volumes aux effets de la houle, des courants ou des vents. Ainsi, selon l'art antérieur la section obtenue par l'intersection d'un plan horizontal avec la portion immergée d'une colonne estj soit 20 constantesoit croissante lorsque la profondeur augmente. La présente invention permet une amélioration de l'équilibrage des platesformes marines par l'utilisation d'une plate-forme marine comportant plusieurs colonnes, au moins partiellement immergées, cette plate-forme étant caractérisée en ce que sur au moins une portion immergée d'au moins une colonne, la section définie par l'intersection de cette portion avec un plan horizontal diminue lorsque la profondeur augmente. Cette diminution de la section en fonction de la profondeur pourra être 10 sensiblement linéaire>ou varier de tout autre manière notamment pour tenir compte de structuresse trouvant sur la partie inférieure de la plate-forme,tels des pontons On ne sortira pas du cadre de cette invention si la portion à section variable est comprise entre deux portions cylindriques. L'invention s'applique aussi bien à une plate-forme semi-submersible, qu'à une plate-forme ancrée au fond de l'eau grâce à des lignes tendues. Selon un mode avantageux de réalisation, la plate-forme peut comporter 20 cinq colonnes reliées entre elles par des pontons, chacune de ces cinq colonnes comportant une portion immergée dont la section diminue, par exemple linéairement, en fonction de la profondeur. La présente invention est particulièrement bien adaptée à la réalisa25 tion de plates-formes comportant des pontons. Dans le cas de plates-formes semi-submersibles, la présente invention permet de diminuer les mouvements de ces plates-formes en service. Des efforts très importants sont provoqués dans les lignes d'ancrage d'une plate-forme à lignes tendues, realisée selon l'art antérieur, notamment du fait de l'action de la houle. Dans le cas d'une plate-forme seni-submersible; raiisée selon l'art antérieur l'action de la houle se traduit par des mouvements -mportants de la plate-forme. Il est donc intéressant d'optimiser l'architecture de la coque pour minimiser les efforts En choisissant judicieusement les dimensions des différents membres d'une plate-forme, il est possible d'équilibrer, 10 au moins partiellement, les efforts globaux, ou résultants, pour des houles ayant certaines périodes Cette technique, qui est bien connue, s'explique par le fait que les efforts sur les différents membres ne sont pas tous orientés dans le même sens. Dans le cas deplates-formes à ancrage par lignes tendues, la présente invention permetdans certains cas de diminuer les efforts s'exerçant sur ces lignes et par conséquent d'en réduire le nombre et/ou la section. La présente invention sera mieux comprise et ses avantages apparaîtront 20 plus clairement à la description qui suit d'un mode particulier de réalisation. L'exemple de réalisation suivant concerne une plate-forme à ancrage par lignes tendues soumise à la houle, mais on ne sortira pas du cadre de la présente invention en appliquant l'invention à d'autres types de plates-formes notamment aux plates-formes semi-s bmersibles à ancrage classiqueou soumises à d'autres sollicitations que celles de la houle, par exemple aux courants ou aux vents. les figures 1 et 2 représentent schématiquement une plateforme rectangulaire soumise à une houle latérale à deux instants différents. les figures 2 A et 3 A représentent schématiquement le profil des pressi-n_ l - -iues en fnction de la profondeur. la figure 3 B montre une cclcnne cylindrl%ue, les figures 3 C et 4 illustrent des colonne S tronr czniues, les figures 5 et 6 représentent une plate-forme 5 lignes tendues comportant cinq colonnes. En première approximation on constate que: Quand la crête 1 d'une vague 4 se trouve sur l'axe 3 de la plateforme, les forces verticales 5, 6 et 7 s'exerçant sur tous les membres horizontaux 8, 9, 10 tels des pontons, sont dirigées vers le bas. 10 Par contre, la résultante des efforts de pression dynamique à la base des colonnes 15, 16 est dirigée vers le haut (forces 11 et 12). Les efforts horizontaux s'annulent Un quart de cycle avant ou après cet instant, les efforts verticaux 21, 22 s'annulent (voir figure 2), par contre, les efforts horizontaux 17 à 20 et les moments autour du centre de gravité G deviennent maximaux. Souvent, ce sont ces moments qui provoquent les plus grands efforts dans les lignes d'ancrage 13 et 14 Le moment provoqué par les efforts 23 et 24 de pression dynamique à la base des colonnes 15 et 16 agit en sens inverse des autres moments. Dans les deux cas, en choisissant judicieusement le rapport des diane25 tres colonnes/pontons, les efforts globaux qui provoquent les fluctuations de tension dans ces lignes 13 et 14 peuvent gtre réduits. La pression dynamique 25, due à lahoule (voir figure 2 A) décroît avec la profondeur Il est donc difficile d'équilibrer les efforts surtout 30 pour une houle de faible période, pour laquelle cette décroissance en fonction de la profondeur est particulièrement prononcée. Il a été découvert que cette situation peut être considérablement améliorée en remplaçant des colonnes cylindriques 15 (voir figure 3 B) sur lesquelles s'exercent les forces horizontales 32, par des colonnes dont la section décroît lorsque la profondeur augmente, par exemple en utilisant des colonnes tronconiques 26 (voir figure 3 C). La pression dynamique 25 (voir figure 3 A) agissant sur les parois inclinées 27 de la partie tronconique de la colonne 26 provoque un effort résultant important 28 dirigé vers le haut Par exemple, pour un tirant d'eau de 40 mètres, l'effort vertical sur une colonne tronconique 26 peut excéder celui qui s'exercesur un cylindre 15 de même volume dans une proportion correspondant aux facteurs suivants: PERIODE HOULE 8 secs 12 secs 16 secs. FACTEUR 19 6,6 4,6 9 _ _ On voit que le facteur est d'autant plus important que la période de la houle est courte Une très grande augmentation d'effort vertical 28 par basse période pourrait être gênante, surtout si la période propre de la plate-forme 2 en pilonnement correspond à celle de la houle Il est possible de réduire de tels efforts en laissant à la partie haute de la colonne une forme cylindrique 29 avec des parois 25 verticales (voir figure 4) Il est ainsi possible de bien équilibrer les efforts globaux s'exerçant sur une plate-forme pour plusieurs périodes différentes de houle. Une partie de forme cylindrique 30 ajoutée à l'extrémité inférieure de la portion tronconique 31 à section décroissant vers le bas, peut permettre de faciliter la construction. -6 Si les forces horizontales 33 (figure 3 C) appliquées aux colonnes tronconiques sont plus importantes que celles s'exerçant sur des colonnes cylindriques 15 (figure 3 B) de volume égal, les moments résultants autour du centre de gravité G (qui est normalement proche de la surface libre) sont plus faibles puisque les bras de levier sont réduits. Les figures 5 et 6 présentent une plate-forme 2 à ancrage par lignes tendues comportant cinq colonnes 34 à 38 dont chacune a une forme 10 tronconique. Les colonnes sont reliées entre elles à leur extrémité inférieure par des pontons 39 à 43 et supportant un pont 44 à leur partie supérieure. La structure de cette plate-forme à lignes tendues, notamment l'utilisation de cinq colonnes, réduit de manière très sensible les efforts dus à la houle s'exerçant sur les lignes d'ancrage. Bien entendu, on ne sortira pas du cadre de la présente invention en 20 donnant à la colonne ou à une partie de la colonne une forme s'écartant de la forme tronconique tout en répondant à la définition donnée précédemment, que cette forme ait ou non un axe de révolution. D'ailleurs, cette forme peut être déterminé an fonction du profil 25 des efforts agissant sur la plate-forme et/ou sur les colonnes, notamment en fonction du profil des pressions dynamiques. -7 R E V E N D I C A T I O N S 1 Plate-forme marine comportant plusieurs colonnes, au moins partiellement immergées en service, caractérisée en ce que sur au moins une portion immergée d'au moins une colonne ( 26) la section définie par l'intersection de cette portion avec un plan horizontal diminue lorsque la profondeur augmente. 2 Plate-forme selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite section diminue avec la profondeur de manière sensiblement linéaire. 3 Plate-forme selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que ladite portion ( 31) à section diminuant avec la profondeur, est comprise entre deux portion cylindrique ( 29, 30). 4 Plate-forme selon l'une des revendications 2 à 3, caractérisée en ce que ladite plate-forme est du type semi-submersible. Plate-forme selon l'une des revendications 2 à 3, caractérisée en ce que ladite plate-forme est ancrée au fond de l'eau par des 20 lignes tendues ( 13, 14). 6 Plate-forme selon l'une des revendications 2 à 5, comportant cinq colonnes reliées par des pontons, caractérisée en ce que chacune des cinq colonnes ( 34 à 38) comporte une portion immergée dont la 25 section diminue lorsque la profondeur augmente.