Brevet FR2556065A1 — publié le 19850607

Dispositif de connexion mécanique La présente invention concerne un dispositif de connexion méca- nique pour réaliser la jonction d'une ligne de traction, sensiblement verticale, avec un point d'ancrage de la ligne. L'invention s'applique particulièrement, quoique non limitati- vement, aux plates-formes marines flottantes dont l'ancrage est réalisé au moyen de lignes de traction verticales fixées chacune au fond de la mer au moyen d'un dispositif de connexion. Le dispositif de connexion selon l'invention comprend un connec- teur femelle et un connecteur mâle, ledit connecteur mâle étant soli- daire du point d'ancrage et comprenant une pièce cylindrique munie d'une gorge circulaire et est caractérisé en ce que l'axe du connecteur mâle est vertical, le connecteur femelle venant coiffer le connecteur male par le dessus et comprenant un corps, une coiffe et un fourreau, ledit corps étant lié-à l'extrémité inférieure de ladite ligne de traction, ladite coiffe étant constituée par un cylindre creux ouvert à ses deux extrémités et comprenant une cloison interne d'appui sur l'extrémité supérieure dudit connecteur mâle, divisant la coiffe en une partie supérieure et une partie inférieure,, ladite partie inférieure comprenant une série circulaire d'orifices radiaux débouchant, en position d'appui de ladite coiffe, dans ladite gorge, chaque orifice étant muni d'un doigt coulissant radialement, la partie supérieure étant suspendue avec liberté de coulissement axial à l'intérieur d'une première chambre annulaire aménagée dans ledit corps, ledit fourreau entourant ladite coiffe et étant suspendue, en position basse, à un épaulement de ladite coiffe, le coulissement axial relatif dudit fourreau par rapport à ladite coiffe à partir de cette position créant une seconde chambre annulaire entre la paroi externe de la partie supérieure de la coiffe, la paroi interne du haut du fourreau, ledit épaulement et un épaulement dans l'alésage du four- reau, lesdits doigts et le fourreau comportant des moyens coopérant de manière à ce que le coulissement axial relatif du fourreau par rapport à la coiffe provoque le coulissement radial des doigts dans un sens dépendant du sens dudit coulissement axial relatif, ladite coiffe étant percée d'un premier canal d'amenée d'un fluide hydraulique dont -2 - une extrémité débouche au niveau dudit épaulement et dont l'autre extrémité débouche dans ladite partie supérieure de ladite coiffe, ledit premier canal se prolongeant par un second canal percé dans ledit corps et débouchant à son extrémité inférieure dans ladite partie supérieure de la coiffe et dont l'autre extrémité, sortant du corps, est raccordée à une conduite hydraulique. Avantageusement la coiffe et le fourreau comportent des moyens de retenue, à effort limité, en position haute du fourreau par rapport à la coiffe, position correspondant à la rétractation des doigts hors de ladite gorge. Selon une réalisation préférée de l'invention, une canule est fixée dans l'axe du corps, à son extrémité inférieure, l'extrémité inférieure de ladite canule coulissant axialement et d'une manière étanche dans un trou borgne pratiqué dans un renflement, formant palier, de ladite cloison de la coiffe, ledit premier canal débouchant à la base dudit trou et ladite canule étant percée d'un canal axial réalisant la liaison entre le premier et le deuxième canal, le deuxième canal étant percé dans l'axe dudit corps, ladite ligne de traction étant constituée de tubes creux à l'intérieur desquels court ladite conduite. L'invention sera bien comprise à la lumière de la description d'un exemple de réalisation, faite ci-après en regard du dessin annexé dans lequel: La figure 1 montre en coupe le dispositif de connexion en posi- tion déconnectée. La figure 2 montre en coupe le dispositif de connexion en position connectée. La figure 3 montre en coupe le dispositif de connexion en posi- tion connectée et la ligne de traction étant sous tension. La figure 4 est une vue extérieure montrant l'ancrage du connec- teur mâle et un système de déconnexion de secours. En se reportant aux figures 1, 2 et 3, le dispositif de connexion comprend un connecteur mâle 1, cylindrique, comportant un c6ne d'entrée et d'axe vertical, fixé solidement sur son point d'ancrage (voir figure 4), et un connecteur femelle comprenant essen- -3- tiellement trois pièces: un corps 2, une coiffe 3 et un fourreau 4. Ces trois pièces sont de révolution. Le connecteur mâle 1 comporte une gorge circulaire 5. Le corps 2 est fixé à l'extrémité inférieure d'une ligne de traction 6, en l'occurrence tubulaire. La coiffe 3 est constituée par un cylindre creux divisé par une cloison interne 7 en une partie supérieure 8 et une partie inférieure 9. La partie inférieure 9 de la coiffe est percée d'une série annulaire d'orifices radiaux 10 munis chacun d'un doigt coulis- sant 11. La partie inférieure de l'alésage de la coiffe se termine en cône. La partie supérieure 8 de la coiffe pénètre et peut coulisser à l'intérieur d'une chambre annulaire 12 appelée première chambre, ouverte à son extrémité inférieure, réalisée dans le corps 2. En posi- tion basse, telle que représentée sur la figure 1, la coiffe est suspendue sur le fond inférieur 13 de la chambre par une portée annu- laire 14 terminant la coiffe 3 à sa partie supérieure. Un ressort 15, situé à l'intérieur de la partie supérieure 8 de la coiffe, prend appui contre la cloison interne 7 de la coiffe et contre le fond 16 de la partie centrale du corps 1. Ce ressort tend à pousser la coiffe vers le bas tel qu'on le voit sur la figure 1. Le fourreau 4 entoure la coiffe 3 et ces deux pièces peuvent coulisser axialement l'une par rapport à l'autre. Le diamètre de la partie supérieure 8 de la coiffe 3 est un peu rétréci réalisant ainsi un épaulement 17. De même, l'extrémité supérieure du fourreau 4 se termine par un resserrement 18 réalisant un épaulement interne 19. En position basse du fourreau 4 par rapport à la coiffe 3 telle que représentée sur les figures 2 et 3, le fourreau 4 repose, par son épaulement 19, sur l'épaulement 17 de la coiffe 3. - Le coulissement vers le haut du fourreau 4 par rapport à la coiffe 3 réalise ainsi une chambre annulaire 20, appelée deuxième chambre. Dans la position haute du fourreau 4 par rapport à la coiffe 3 (figure 1) des moyens de retenue à effort limité permettent de retenir le fourreau qui, dans cette position est soumis à son propre poids et est sans appui. - 4 - Ces moyens comportent un ou plusieurs dispositifs tel que celui représenté sur les figures et comprenant une bille 21 poussée, par un piston 22 au moyen d'un ressort 23 maintenu par une vis 24, dans un logement 25 de la coiffe. La partie inférieure du fourreau 4 comprend une partie conique 26 dans laquelle est aménagée une série circulaire de lumières oblongues 27. Chaque lumière a sa ligne médiane contenue dans un plan passant par l'axet du dispositif de connexion. Ces lumières 27 correspondent aux orifices 10 de la coiffe 3. Chaque doigt 11 possède une queue 28, passant au travers d'une lumière 27 correspondante, et se termine par un élargissement 29 supérieur à la largeur de la lumière de manière à astreindre le doigt à un mouvement radial perpendiculaire à l'axe L lors d'un coulissement axial relatif du fourreau par rapport à la coiffe. Comme on le voit sur les figures, pour des raisons de fabrication, la coiffe 3 est réalisée en deux parties assemblées. De mrme, le fond 16 du corps 2 est rapporté sur celui-ci. La coiffe 3 est percée d'un canal 30 aboutissant d'une part à l'épaulement 17 dans la chambre 20 et d'autre part à un trou borgne 31 percé dans l'axe de la cloison 7 à partir de sa face supérieure. Une canule 32, percée d'un canal axial 33, est vissée dans l'axe du fond 16 du corps 2 et pénètre dans le trou borgne 31 en coulissant d'une manière étanche dans une portion 34 formant palier de guidage. Le canal axial 33 de la canule 32 se prolonge par un canal axial 35 pratiqué dans le corps 2 à l'extrémité duquel est vissé un raccord d'une conduite hydraulique 36. Cette conduite hydraulique 36 est reliée à son extrémité supérieure à des moyens de mise en pression d'huile. Dans l'exemple d'utilisation pour l'ancrage au fond de la mer, par lignes de traction, d'une plate-forme marine flottante, le connecteur mâle 1 est solidement ancré au fond de la mer sur un massif d'ancrage 37 (figure 4), et des vérins de déconnexion de secours, tels que 38, dont on verra le r8le plus loin, sont disposés autour du connecteur mâle 1. Ces vérins 38 comportent un connecteur de raccor- dement 39 pour leur alimentation en huile. Le fonctionnement du dispositif de connexion est le suivant: La figure 1 représente le dispositif dans son état déconnecté. La coiffe 3 est suspendue au fond 16 du corps 2 et le fourreau 4 est en position haute, les doigts 11 sont en position rétractée. En poursuivant la descente de la ligne de traction, il arrive un moment o la coiffe 3 repose par sa cloison 7 sur le connecteur mâle 1. La coiffe 3 est alors immobilisée mais sous le poids de la ligne et du corps 2, l'ensemble peut toujours descendre en comprimant le ressort 15, la partie supérieure 8 de la coiffe 3 coulisse alors dans la chambre annulaire 10, la canule 32 s'enfonce dans le trou borgne 31 et la partie externe 40 inférieure du corps 2 appuie sur le fourreau avec une force supérieure à l'effort de maintien dû au dispositif de retenue 21, 25, 23. Au cours de la descente du fourreau, les doigts 11, guidés par les lumières 27 coulissent radialement vers l'axe A pénétrant dans la gorge 5. On arrive ainsi à la position de la figure 2 dans laquelle la connexion est réalisée. Dans cette position, la bille de retenue du fourreau pénètre dans un logement 41 retenant le fourreau dans cette nouvelle position. Ensuite, la traction s'exerçant sur la ligne, celle-ci remonte avec le corps 2, le fourreau et la coiffe restant immobilisés, jusqu'à la position représentée sur la figure 3 o l'effort de traction s'exerce entre la partie annulaire 14 de la coiffe et le fond 16 du corps 2. Dans cette opération de connexion, les c8nes d'entrée du connec- teur mâle 1 et de la coiffe 3 facilitent bien entendu l'accostage. Comme on le voit, la connexion s'effectue par simple gravité. La déconnexion s'op>re normalement de la façon suivante: On détend la traction sur la ligne jusqu'à ce que le corps 2 repose sur le fourreau 4. Ensuite on envoie de l'huile sous pression dans la conduite 36 ce qui a pour effet de relever le fourreau 4 par rapport à la coiffe 3, rétractant ainsi les doigts 11. Le fourreau est de nouveau positionné en position haute et maintenu ainsi par la bille 21 dans le logement 25. On peut alors remonter l'ensemble par traction sur la ligne. -- 256065 -6 Par mesure de sécurité, on maintient la pression hydraulique pendant la remontée. En cas de non fonctionnement de la déconnexion, pour une raison quelconque, telle qu'une fuite d'huile par exemple, on utilise un engin sous-marin équipé d'une centrale hydraulique avec flexibles multiples et d'un bras articulé extérieur. Cet engin vient connecter chaque vérin, et leur mise sous pression provoque la remontée du four- reau 4 et donc la rétractation des doigts 11. Il est nécessaire, au moment de la connexion, dans la phase d'approche, que le fourreau 4 soit en position haute de manière à ce que les doigts soient en position rétractée, c'est pourquoi on a-prévu un dispositif de retenue avec ressort, bille et encoche. Cependant, on pourrait éventuellement arriver au même but sans ce dispositif, en maintenant une pression d'huile dans la chambre 20 au moment de l'accostage et en supprimant cette pression dès l'accostage réalisé. De même, on a placé une eanule 32 afin de réaliser la continuité des canaux 30 et 35, cependant, cela n'est, à la limite, pas absolument indispensable, il faudrait alors prévoir un joint d'étanchéité entre le fond 16 du corps 2 et la partie supérieure 8 de la coiffe. De même, le ressort 15 n'est pas absolument indispensable, il permet cependant d'être sûr que la coiffe est en position basse au moment de l'accostage. Au cas ou il n'y aurait pas de canule 32 ee ressort 15 devient alors beaucoup plus nécessaire afin de vaincre les frottements des joints. -7- REVENDICATIONS 1/ Dispositif de connexion mécanique pour réaliser la jonction d'une ligne de traction, sensiblement verticale, avec un point d'ancrage de la ligne, comprenant un connecteur femelle et un connecteur mâle ledit connecteur mâle étant solidaire du point d'ancrage et comprenant une pièce cylindrique (1) munie d'une gorge circulaire (5), caractérisé en ce que l'axet du connecteur mâle est vertical, le connecteur femelle venant coiffer le connecteur mâle par le dessus et comprenant un corps (2), une coiffe (3) et un fourreau (4), ledit corps étant lié à l'extrémité inférieure de ladite ligne (6) de traction, ladite coiffe étant constituée par un cylindre creux, ouvert à ses deux extrémités et comprenant une cloison interne (7) d'appui sur l'extrémité supérieure dudit connecteur mâle, divisant la coiffe en une partie supérieure (8) et une partie inférieure (9), ladite partie inférieure comprenant une série circulaire d'orifices radiaux (10) débouchant, en position d'appui de ladite coiffe, dans ladite gorge, chaque orifice étant muni d'un doigt coulissant (11) radialement, la partie supérieure (8) étant suspendue, avec liberté de coulissement axial, à l'intérieur d'une première chambre annulaire (12) aménagée dans ledit corps, ledit four- reau (4) entourant ladite coiffe et étant suspendu, en position basse, à un épaulement (17) de ladite coiffe, ce coulissement axial relatif dudit fourreau par rapport à ladite coiffe, à partir de cette position, créant une seconde chambre annulaire (20) entre la paroi externe de la partie supérieure (8) de la coiffe, la paroi interne du haut du fourreau, ledit épaulement (17) et un épaulement (19) dans l'alésage du fourreau, lesdits doigts et le fourreau comportant des moyens (27, 28, 29) coopérant de manière à ce que le coulissement axial relatif du fourreau par rapport à la coiffe provoque le coulissement radial des doigts dans un sens dépendant *du sens dudit coulissement axial relatif, ladite coiffe étant percée d'un premier canal (30) d'amenée d'un fluide hydraulique dont une extrémité débouche au niveau dudit épaulement (17) et dont l'autre extrémité débouche dans ladite partie supérieure de ladite coiffe, ledit premier canal se prolongeant par un second canal (35) percé dans ledit corps et débouchant à son extrémité inférieure dans ladite partie supérieure de la coiffe et dont l'autre -8 extrémité, sortant du corps, est raccordé à une conduite hydrau- lique (36). 2/ Dispositif de connexion mécanique selon la revendication 1, carac- térisé en ce qu'un ressort (15) est disposé à l'intérieur de la partie supérieure de ladite coiffe, prenant appui d'une part contre ladite cloison (7) interne et d'autre part contre -l'extrémité infé- rieure (16) dudit corps. 3/ Dispositif de connexion mécanique selon la revendication 1, carac- térisé en ce qu'une canule (32) est fixée dans l'axe du corps à son extrémité inférieure, l'extrémité inférieure de ladite canule coulis- sant axialement et d'une manière étanche dans un trou borgne (31) pratiqué dans un renflement, formant palier (34) de ladite cloison de la coiffe, ledit premier canal débouchant à la base dudit trou (31) et ladite canule étant percée d'un canal axial (33) réalisant la liaison entre le premier (30) et le deuxième (35) canal, le deuxième canal étant percé dans l'axe dudit corps, ladite ligne de traction étant constituée de tubes (6) creux à l'intérieur desquels court ladite conduite (36). 4/ Dispositif de connexion mécanique selon la revendication 1, carac- térisé en ce que lesdits moyens de coopération entre les doigts et le fourreau comprennent pour ehaque doigt (11) une queue (28) traversant une lumière (27) pratiquée dans une partie conique (26) dudit four- reau, la ligne médiane de la lumière étant contenue dans un plan passant par l'axe du dispositif de connexion, ladite queue portant à son extrémité un élargissement (29) supérieur à la largeur de la lumière. / Dispositif de connexion mécanique selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la coiffe et le fourreau comportent des moyens de retenue (21 à 25), à effort limité, en position haute du fourreau par- rapport à la coiffe, position correspondant à la rétractation des doigts hors de ladite gorge.