Brevet FR2557897A1 — publié le 19850712

La présente invention concerne un dispositif pour diminuer et borner les distances d'arrêt sur l'ancre des navires sur des sols élastiques pour protéger contre les chocs de bateaux des installations portuaires, maritimes ou fluviales. Le dispositif selon l'invention peut être classé dans le domaine des travaux publics. Des collisions de bateaux désemparés à cause d'une défaillance humaine,d'un environnement défavorable ou d'avaries,avec des installations portuaires,maritimes ou fluviales,notPmment avec des ponts,ont entralane la ruine de certains de ces ouvrages ainsi que des pertes humaines.Les dispositifs classiques de protection visent à absorber lténergie cinéti- que du navire par déplacement,ctest le cas des caissons glissants placés devant les piles de ponts,par déformation de leur structure,ou plus généralement par conjugaison de ces deux modes.La déformation de remblais mis en place autour des ouvrages à protéger provoque l'échouage des navires.Parmi les systèmes mixtes on trouve soit des systèmes de défenses rigides,caissons ou pieux,soit des systèmes flottants de cables et de flotteurs.Compte tenu de la grande taille des navires,l'énergie cinétique mise en cause est très grande.En ajoutent le fait que les longueurs des ouvrages sont parfois très importantes,il s'ensuit que ces dispositifs de protection atteignent des dimensions colossales.Alors,dans certains cas,le coût de telles installations n'est plus en rapport avec le niveau de risque d'un accident. Dans l'évaluation de ce risque ,les capacités de manoeuvre des navires sont considérées comme nulles.Or chaque navire,en fonction de ses caractéristiques propres,est doté règlementairement de deux ou trois lignes de mouillage.Le système de commande du mouillage des ancres est mécanique.Il est donc possible,dans le cas d'un black-out électrique du navire,d'effectuer cette Opération en vue de stopper le navire.La réussite de la manoeuvre dépend essentiellement de la nature du fond. Si le sol est dur,l'aceruchage de l'ancre est presque instantané,mais le contact étant rigide il y a des renvois successifs et des rebonds des tensions de la thane qui peuvent s'additionner et dépasser la résistance élastique de 17acier,provoquant la rupture.Par contre si le sol est élastique la tenue de l'ancre est insuffisante et le navire trine sa ligne de mouillage sur une distance importante avant de s'arreter.Cette trop grande distance d'arrêt ainsi que sa variabilité en fonction des caractéristiques des navires font qu'il est impossible de baser un système de sécurité d'un ouvrage d'art là-dessus. Le dispositif selon l'invention vise,pour des sols élastiques,à améliorer les conditions d'accrochage de l'ancre au sol de façon à utiliser à leur maximum les capacités des lignes de mouillage les navires.Pour éviter leur rupture à la suite de tensions brutales,le principe de base du dispositif est la souplesse dans l'accrochage et la progressivité de l'effort exercé sur la ligne de mouillage.Le système assure qu'au delà d'une distance donnée de l'ouvrage à protéger,tous les navires mouillant au moins une ancre à une vitesse inférieure à une vitesse donnée seront immobilisés avant d'atteindre cet ouvrage.Il se compose de deux chatnes parallèles,espacées d'une dizaine de mètres,dont la plus éloignée longe l'ouvrage à la distance définie ci-dessus.Elles sont reliées entre elles,de place en place,par d'autres chatnes.Comme l'ensemble repose entièrement sur le sol supposé élastique,des plaques de faible pression au sol sont disposées à intervalles réguliers sous les chanes principales pour limiter l'enfoncement de celles-ci.Un balisage,terrestre dans la mesure du possible,indique la position de la chatne la plus éloignée de I'ouJrage.lors de sa dérive vers le site protégé le navire tratne sa ligne de mouillage sur le fond.En dérapant l'ancre vient s'ac- - crocher sur la première chatne puis l'entraine.Au fur et à mesure de la progression du navire vers l'ouvrage le poids des channes tratnées par l'ancre augmente,ceci jusqu'à l'immobilisation du navire.Le rôle de la seconde chatne est d'assurer l'accrochage de l'ancre sur le dispositif dans le cas où celui-ci n'aurait pas eu lieu sur la première. Selon une première variante cette probabilité d'accrochage peut être accrue en ajoutant une troisième chaine,parallèle aux deux premières, située vers l'ouvrage à protéger à une dizaine de mètres de la seconde chatne et reliée de place en place à celle-ci.Cette channe repose également sur des plaques de faible pression. Selon une seconde variante,des channes de poids important,orientées dans le sens de progression le plus probable des navires,peuvent être fixées à intervalles réguliers sur la channe parallèle à l'ouvrage la la plus proche de celui-ci.En permettant de diminuer les dimensions des deux ou trois premières channes selon le cas,l'effort résistant produit par ce dispositif sur la ligne de mouillage est abaissé sur les premiers mètres de dérapage de l'ancre par rapport au premier système.Cette disposition assure une meilleure progressivité de l'effort résistant Selon d'autres variantes les channes parallèles à l'ouvrage ainsi i que celles orientées dans le sens de progression des navires peuvent être lestées de place en place par des corps morts en béton. Toutes les combinaisons entre ces variantes sont possibles. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples,nullement limitatifs,et sur lesquels: -la figure 1 représente schématiquement une vue générale du dispositif selon l'invention. -la figure 2 représente une plaque de faible pression circulaire. -la figure 3 représente une plaque de faible pression rectangulaire. -la *ligure 4 représente,à plus petite échelle,le dispositif selon l'invention. -la figure 5 représente le motif de la première variante de ce dispositif. -la figure 6 représente le motif du dispositif selon l'invention auquel des corps morts ont été rajoutés sur la premier channe. -la figure 7 représente le motif de la seconde variante de co dispositif. -la figure 8 représente le motif de la seconde variante de ce dispositif comprenant en plus des corps morts fixés sur les chatnes orientées dans le sens de progression des navires. Les meges références numériques désignent les mêmes éléments sur les diverses figures. Le dispositif représenté sur la figure 1 assure la protection de l'ouvrage (10) dans le sens de progression des navires matérialisé par la flèche.Il óaporte principalement deux ehiVes (1),(2),parallèles à l'ouvrage à protéger (10) et espacées d'une dizaine de mètres environ. Elles sont reliées entre elles à intervalles réguliers par des channes (4),les connections entre channes étant réalisées par des manilles.La channe (1) la plus éloignée de l'ouvrage (10) est matérialisée à terre par un balisage (9) de façon à ce que le pilote du navire situe exacte- ment l'emplacement du dispositif étant entendu que celui-ci n'est efficace que si l'ancre est mouillée avant la channe (1).Une disposition rectiligne des chatnes (1) et (2) facilite également leur repérage.Un balisage marin avec des bouées est envisageable mais est à éviter dans la mesure du possible à cause de son imprécision dûe principalement au marnage et à l'agitation. Le dispositif selon l'invention optimise l'utilisation des lignes de mouillage des navires en améliorant les conditions d'accrochage de l'ancre sur le sol et en limitant son dérapage de façon très sensible.Il n'est applicable que dans le cas des sols marins élastiques car pour des sols durs,tel le rocher,l'accrochage de l'ancre est immédiat et brutal.Par suite cela conduit à la rupture la ligne de mouillage.0r des channes de poids important s'enfoncent dans un sol élastique ce qui les rend inefficaces vis à vis du problème posé.C'est pourquoi,comme le montre une partie du dispositif représenté sur la figure 4,des plaques en béton (6) de faible pression au sol sont disposées de place en place sous les chatnes (1) et (2).D'une façon préférentielle ces plaques sont décalées d'une channe à l'autre et sont fixées sur la channe (1) aux intersections avec les chalandes (4).L'espacement entre ces plaques ainsi que leurs dimensions sont calculés en fonction du poids linéaire des channes (1),(2) et en fonction des coefficients mécaniques du sol marin de façon à ce que l'enfoncement maximum des channes entre ces plaques permette encore l'accrochage de l'ancre.Dans tous les cas la réussite de l'opération est liée à un bon tensionnement préalable des channes (1),(2) qui limite leur enfoncement entre ces plaques.La figure 3 représente une plaque rectangulaire (6) ayant des dimensions de l'ordre de 2 mètres pour la longueur, de 1 mètre pour la largeur et de 5 centimètres pour la hauteur.La channe est fixée sur les deux anneaux en fer (11) de cette pla que par des manilles.La figure 2 représente une plaque circulaire (5) ayant des dimensions de l'ordre de 1 mètre pour le rayon et 5 centimètres pour la hauteur.La fixation de la channe est réalisée sur l'anneau (11) par une manille.Dans les figures suivantes seules les plaques rectangulaires sont représentées. Selon une première variante représentée sur la figure 5 la probabilité d'accrochage de l'ancre peut être augmentée grâce à l'addition d'une chatne (3),parallèle et identique aux channes (1) et (2).Elle est placée du côté de l'ouvrage (10) à une dizaine de mètres de la chatne (2).Elle repose de la même façon que les channes (1) et (2) sur des plaques (6) réparties régulièrement pour limiter son enfoncement dans le sol. L'efficacité du dispositif selon l'invention résulte du-respect de deux conditions: -le navire de plus grande énergie cinétique probable dans la zone de l'ouvrage (10) doit être immobilisé avant ce dernier. -la force de rappel exercée sur la ligne de mouillage lors du fonctionnement du système ne doit dépasser à aucun moment une fraction donnée de la charge de rupture de la dite ligne.Cette fraction tient compte du vieillissement de l'équipement du navire et particulièrement de la capacité de freinage des guindeaux.Cette force de rappel ne doit pas excéder aussi la charge de rupture des channes (7),(2) et (3). Ces deux conditions,ajoutées au fait que le dispositif selon l'in- vention est d'autant plus efficace qu'il est placé à proximité de ltouvra- ge (10) permettent de le dimensionner.Elles impliquent une progresslvité de la force exercée par le dispositif,adaptée à l'arsemeA de l'ensemble des navires qui naviguent au voisinage ou sous l'ouvrage (i0).sur les premiers mètres de ddrapage,la somme de la force de frottement du dispo sitif et de la tenue de ancre du navire utilisateur doit êtreyinférieur à une fraction donnée de la charge de rupture de la ligne de mouillage, pour la catégorie de navires ayant l'armement le moins résistant.Cela assure l'arrêt d'un navire appartenant à cette première catégorie.Cette première classe de navires étant stoppée sur les premiers mètres de dérapage,la force de frottement sur les mètres suivants doit. Astre limitée par la seconde classe d'armement des navires.linsi de suite jusqu'à ce que soit couvert l'ensemble de l'éventail des navires fréquentant la zonera conception du dispositif selon l'invention doit donc s'adapter au diagramme déplacement-force de frottement requis par les conditions citées précédemment. Dans la forme de réalisation selon la figure 6,des corps morts en béton (7) sont fixés sur la channe (1 par des manilles.Tout en étant de poids important ils peuvent être conçus de façon à avoir une faible pression au sol,ce qui,dune part, les empêche de s'enfoncer et qui,d'autre part,leur donne la même fonction que les plaques (6). Selon une seconde variante représentée sur la figure 7,des channes (8) sont disposées de place en place à partir de la channe (2) dans le sens de progression des navires le plus probable,lequel est matérialisé par la flèche.Au fur et à mesure de la déformation du système et donc de son déplacement vers l'ouvrage (10)la longueur traînée des channes (8) augmente.Cette disposition,pour la même résistance initiale que le systè- me simplement composé des channes (1) et (2),majore régulièrement le poids en mouvement du dispositif donc la force de frottement de l'ensemble.La fixation des channes (8) est également réalisée par des manilles.Dans le cas où le dispositif principal comprend trois channes parallèles (1),(2) et (3),le raccordement des chastes (8) est effectué sur la channe (3?.Dans la forme de réalisation suivant la figure 8,1'effet d' -accentuation de l'effort obtenu avec les channes (8) est accru par la fixation de place en placesur ces mêmes channes de corps morts en béton (7).Ceux-ci sont de même conception que ceux qui son susceptibles d'être ajoutés à la chatne (1).La fixation est également réalisée par des manilles.Sur une même chat- ne (8),les corps morts (7) peuvent être de poids différents.De même,il est possible de faire varier sur la longueur de ces chatRes,leur diamètre,donc leur poids,de fagon 9 atteindre la progression recherchée de lteffort résistant. Toutes les combinaisons des variantes décrites précédemment sont possibles,l'essentiel étant de réaliser le diagramme déplacement du navireforce de frottement,requis par le site,l'énergie cinétique et l'armement des navires compte tenu que le déplacement du navire conditionne le déplacement du point d'accrshage de l'ancre sur le dispositif et que la force de frottement est liée au poids des chatnes déplacées et à leur coefficient de frottement sur le eol. Le dispositif selon l'invention,destiné à la protection d'installations portuaires,maritimes ou fluviales,vise particulièrement les ponts construits à proximité ou sur une zone de trafic maritime.Il convient aux sols marins élastiques,tels le sable et la vase et peut s'adapter à toute profondeur. La description s'est référée à un ouvrage rectiligne mais le dispositif peut être utilisé pour toutes les formes d'ouvrages.Dans le cas d'un pont à double sens de circulation maritime,une installation doit être réalisée de chaque côté du pont.L'assemblage de l'ensemble,excepté celui des chaînes orientées dans le sens de progression des navires est effectué à terre.Puis il est déroulé sur le site à l'aide d'un ponton mâture.Le cas échéant on vient lui adjoindre les chatnes orientées différemment ainsi que les corps morts fixés sur elles,des plongeurs assurant les fixations sur les chaînes principales.Après un fonctionnement du dispositif ayant entratné une déformation importante de l'ensemble,il convient de le remettre en place.Cette opération peut être réalisée en ressortant le système puis en le réinstallant suivant le processus initial de pose. D'une façon plus avantageuse il suffit de tirer sur les chatnes,en certains points du dispositif1 avec des moyens terrestres ou maritimes,de manière à rétablir la géométrie de fonctionnement optimale.L'entretien courant du dispositif selon l'invention est nul attendu qu'étant constamment immergé il ne subit aucune corrosion. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés,elle est susceptible de nombreuses variantes suivant les applications envisagées et sans s'écarter pour cela de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1)Dispositif pour diminuer et borner les distances d'arrêt des navires sur des sols élastiques pour protéger contre les chocs de bateaux des installations portuaires,maritimes bu fluviales,caractérisé en ce qu'il comporte deux ou trois channes (1),(2) ou (3) espacées d'un intervalle régulier et longeant l'ouvrage à protéger (10) à la distance de sécurité demandée,sur l'une desquelles vient s'accrocher,en dérapant,l'ancre des navires. 2)Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que ces channes (7) et (2) ou (1),(2) et (3) sont reliées entre elles à intervalles réguliers par des chaînes (4). 3)Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que des plaques (5) ou (6) de faible pression au sol sont disposées de place en place sous les channes (1),(2) et (3) pour empêcher celles-ci de s'enioncer dans le sol. 4)Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'un balisage (9),terrestre si possible,indique la position de la channe (1). 5)Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que des channes (8) orientées dans le sens de progression le plus probable des navires sont fixées à intervalles réguliers sur la channe (2) ou (3) la plus proche de l'ouvrage (10). 6)Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que les chatnes (8) sont lestées par des corps morts en béton (7) . 7)Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les channes (1),(2) ou (3) sont lestées régulièrement par des corps morts en béton (7).