Brevet FR2556813A1 — publié le 19850621

La présente invention se rapporte aux installations de pose de conduites sous-marines selon la méthode en S servant à guider une conduite continue pendant sa sortie d'un bâtiment marin, tel qu'une barge à positionnement dynamique d'assemblage de tubes pour former une canalisation, jusqu'à une surface sous-marine de profondeur variable sur un support de conduites. Lors de la pose de conduites sous-marines, il faut veiller à ce que les tensions et les déformations produites dans la conduite soient maintenues à des valeurs aussi faibles que possible et donc à ce que les rayons de courbure soient aussi grands que les conditions le permettent. Pour la pose en J, la rampe est inclinée et peut avoir des angles variables, mais leur variation est limitée. En ce qui concerne la pose en S, on doit à grande profondeur augmenter la longueur supportée de la conduite, de sorte que l'angle que fait la conduite avec l'horizontale au niveau du dernier support soit le plus grand possible, ce qui conduit à des tensions moins importantes exercées sur la conduite. On a essayé de rechercher un moyen de rallonger le support pour la pose en eau profonde, tout en réalisant une diminution de la tension exercée sur le tube. Le support est généralement constitué, soit d'une poutre rigide incurvée, soit d'éléments ballastables reliés en série et capables d'immersion, les deux systèmes étant réglés pour assurer un rayon de courbure compatible avec l'inertie et le diamètre de la conduite. Les assemblages par éléments restant fragiles à la mer, on donne préférence aux supports en forme de poutres rigides, la tension exercée sur la conduite restant importante. Il s'est avéré, que l'on ne peut augmenter cette longueur au délà de limites pour lesquelles on obtient en extrémité un angle de l'ordre de 80 , que si l'on renonce à la solidité de la construction, du fait de la fragilité de la liaison entre la poutre et la barge. L'invention a pour objet une installation de pose permettant de réaliser une pose à grande profondeur sans les inconvénients signalés et notamment, en substituant la liaison entre la poutre et la barge par une liaison entre la barge et une structure semi-submersible. L'installation selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle comprend une structure semi-submersible munie de caissons de ballastage à flottabilité réglable et reliée par une articulation à la poupe du batiment et une poutre rigide reposant sur cette structure au moyen d'une articulation et munie de moyens de guidage pour la conduite à placer, ainsi que de moyens de levage à proximité de l'extrémité libre de la poutre et servant à faire osciller la poutre autour de son axe d'articulation. Le ballastage de la structure semi-submersible, dont l'angle d'inclinaison se repercute sur l'angle d'inclinaison de la poutre, permet de modifier l'angle de sortie de la conduite en extrémité de poutre, par exemple pour le rendre plus compatible avec le rayon de courbure admissible dans le cas de la pose en faible profondeur, tout particulièrement dans le cas de canalisations bétonnées et donc très lourdes. Selon une forme de réalisation avantageuse, la structure semi-submersible en treillis tubulaire est constituée par une partie avant en forme de cadres munis de croisillons reliant les bords latéraux et de montants latéraux verticaux, laquelle partie avant se prolonge vers l'arrière par deux ailes en forme de catamaran croisillonnées et munies de caissons de ballas tage, laissant entre elles un espace médian libre et recouvert par des plaques de plancher amovibles formant pont, tandis qu'au niveau inférieur de l'extrémité de la partie avant s'ouvrant sur ledit espace médian libre est placé un tablier servant d'embase à l'articulation de la poutre. Le pont de la structure semi-submersible est placé en surplomb par rapport au sommet de la poutre articulée. Les ailes portent de préférence sur leurs faces verticales intérieures des rails de guidage pour la poutre oscillante conformés en arc de cercle dont le centre est représenté par l'axe d'articula#tion. Au moins une partie du plucher de la structure semi-submersible porte une série de moyens de guidage répartis à des hauteurs variables et disposés selon une configuration compatible avec le rayon de courbure admissible de la conduite. Si nécessaire, la partie avant de la structure semi-submersible porte au moins sur une certaine distance des rouleaux de guidage de transition, réglables en hauteur et en distance, incorporés dans des cages placées dans l'axe de- la structure. La poutre peut être constituée par une base reposant sur l'articulation, sur laquelle sont montés des deux côtés de la base des montants latéraux espacés et fixés de manière rigide par des entretoises et des longerons, entre les montants se faisant face étant montées des cages contenant des rouleaux de guidage de la conduite, de préférence réglables indépendamment en hauteur. Ces cages sont placées sur une ligne d'arc de cercle représentant une configuration compatible avec le rayon de courbure admissible de la conduite et passant d'une extrémité de la poutre à l'autre. Au moins sur une partie de la poutre, sont montées entre les montants latéraux deux ou plusieurs cages de rouleaux superposés et amovibles. Ces cages à rouleaux doubles sont placées à la partie arrière de la poutre et les rouleaux supérieurs étant également placés sur une ligne traçant un arc de cercle. Un des couples de montants forme un bâti au sommet duquel est monté un dispositif de guidage muni de rouleaux destinés à glisser le long de rails solidaires des ailes de la structure semi-submersible, ledit dispositif étant incliné de façon à ce que son axe passe par le centre de l'articulation. A l'endroit de l'extrémité de rails solidaires des ailes est placée une butée contre laquelle vient en appui en fin de course le dispositif de guidage. L'extrémité libre de la structure semi-submersible porte un treuil tirant un câblé~, dont une extrémité est fixée à un couple de montants voisins de l'extrémité de la poutre. L'articulation reliant la structure semi-submersible à la proue du bâtiment est du type de joint universel ou rotule à plusieurs degrés de liberté. Des propulseurs latéraux sont associés à l'installation pour assurer l'alignement de la structure semi-submersible sur le batiment. L'invention porte également sur un procédé de mise en oeuvre de l'installation décrite, qui est caractérisé en ce qu'on règle préalablement en hauteur les rouleaux montés sur la structure semi-submersible et sur la poutre pour que le rayon de courbure du chemin de guidage soit adapté au diamètre de la conduite. Pour la pose à faible profondeur, la poutre est placée à l'horizontale, on place les rouleaux de transition situés sur la partie avant de la structure semi-submersible voisine des ailes et on règle à des niveaux décroissants- suivant la direction de sortie de la conduite, de façon à amener la conduite sur la poutre placée en :. contre-bas du pont pour qu'elle repose sur une partie seulement de rouleaux placés en position haute. Pour la pose à grande profondeur, on incline la poutre à l'aide du treuil et du ballastage de la structure à un angle variant de 45 à 800 avec l'horizontale et on amène la conduite guidée par les rouleaux du pont sur la poutre par l'intermédiaire de rouleaux de transition, pour qu'elle repose sur toute la longueur du chemin de guidage représenté par tous les rouleaux de la poutre, les rouleaux de la partie arrière de la poutre étant placés en position basse. En ce qui concerne l'angle d'inclinaison de la poutre, on peut recommander pour une conduite de diamètre d'environ 500 mm un angle d'environ 450 pour une pose à 60G m, un angle d'environ 600 pour une pose à 1000 m et un angle d'environ 80 pour une pose à 2000 m. D'autres particularités de l'invention apparaitront à la lumière de la description présentée à titre d'exemple d'un mode de réalisation de l'invention illustré par les dessins, dont la figure 1 représente une vue de côté de la structure dont une aile a été écartée pour mieux illustrer la poutre inclinée pour la pose à grande profondeur la figure 2 une vue de dessus de la structure dont la poutre et les plaques amovibles du pont ont été écartées la figure 3 une vue de dessus de la structure avec la poutre logée à l'intérieur la figure 4 une vue de côté de la structure avec la poutre placée à l'horizontale pour la pose à faible profondeur la figure 5 une coupe de la poutre selon A-A' de la figure 4 la figure 6 une coupe selon B-B' de la figure 4 la figure 7 une coupe selon la ligne brisée C-C' de la figure 4 la figure 8 une vue de dessus en coupe de la position de la poutre en fin de course, et la figure 9 une coupe selon H-H' de la figure 6. Une conduite 1 à poser est assemblée sur une barge 2 équipée de propulseurs 3 destinés au positionnement dynamique et est maintenue sous tension par un tensionneur 4. A la barge est liée par l'intermédiaire d'une articulation 5 la structure remorquée semi-submersible 7. Elle est constituée par une structure en treillis tubulaire 16 sur laquelle sont fixés des caissons de ballastage 8 pour régler le degré d'immersion ou d'inclinaison compatible avec l'immersion de la barge de pose. La partie avant de la structure 7 est en forme de cadres 40 munis de croisillons 41. A l'extrémité de cadres 40 est placé sur des poutrelles du fond un tablier 17 servant d'embase à une articulation 10. Les côtés de cadres 40 sont rendus solidaires des deux ailes 42 en forme de catamaran croisillonnées et munies de caissons de ballastage 8 et qui dépassent le cadre et forment entre elles un espace médian libre. Aux côtés intérieurs des ailes sont fixés des rails de guidage 12, dont la courbure a pour centre l'axe d'articulation 10. Un propulseur latéral 13 est destiné à maintenir l'axe de la structure aligné avec l'axe de la barge 2. Sur t'extrémité arrière du pont est placée une grue 14. Une poutre rigide 9 est destinée à venir se loger à l'intérieur de la structure 7 entre les ailes 42, légèrement en contre-bas du pont, de façon à reposer sur l'articulation 10 et à pouvoir basculer autour de l'axe d'ar ticulation La poutre rigide 9 est constituée par une poutre de base 27 posée sur l'articulation 10 et sur laquelle sont montés latéralement des couples de montants 28 de hauteur décroissante vers les bords. Les montants 28 sont espacés d'une distance variable en fonction des efforts à la pose profonde de la conduite et sont fixés de manière rigide par des entretoises 32 et des longerons 33. Le cadre 40 est muni des anses de protection 23 contre un débattement de la poutre 9. La partie supérieure du cadre est renforcée et se termine par un platelage amovible 24 formant pont. A l'intérieur de chaque couple de montants 28 sont placées une cage amovible 11 ou deux cages superposées amovibles 29 et 31, chaque cage contenant des rouleaux de guidage de la conduite 1. Selon la configuration faible ou grande profondeur, la position des rouleaux est différente. Les rouleaux inférieurs 29 sont positionnés pour une grande profondeur, alors que les rouleaux supérieurs 31 sont des rouleaux avec bâti associé mis en place sur les guides 30 uniquement pour une faible profondeur. Le rouleau 31 se superpose au rouleau 29 par encastrement direct des pieds de socles porteurs de rouleaux. On remarque que les rouleaux de guidage sont placés sur un arc de cercle passant d'une extrémité de la poutre à l'autre et représentant le chemin de guidage de la conduite pour la pose à grande profondeur, comme le montre le trait en pointillé F- représenté à la figure 4. Parmi les montants 28, un couple de montants porte, en plus de la cage avec rouleaux, un dispositif de guidage monté au sommet du montant et muni de rouleaux 19 pour glisser le long de rails 12 solidaires des ailes 42 de la structure 7. Ce dispositif est constitué par un support 21 fixé à la poutre par des tirants 25 vissés sur une armature 26 soudée elle-même au montant renforcé de la poutre. Le dispositif est incliné de façon à ce que son axe passe par le centre de l'articulation 10. A l'endroit de l'extrémité inférieure des rails 12 est placée une butée 20 contre laquelle vient en appui en fin de course le dispositif de guidage décrit, notamment lorsque la poutre est inclinée au maximum. . l'un des montants 28 voisin de l'extrémité arrière de la poutre est fixé un anneau de préhension 15 au moyen#duquel la poutre peut être levée ou abaissée par action du treuil de la grue 14. La partie cadre 40 de la structure 7 est recouverte par le pont amovible 24 sur lequel sont placées des cages à rouleaux de guidage 6. Ces rouleaux espacés dans le sens axial de la structure peuvent être réglés en hauteur de façon à se situer sur un arc de cercle de courbure compatible avec le rayon de courbure admissible de la conduite 1. De plus, la partie arrière de la structure 7 qui se prolonge par deux ailes 42 porte également sur une certaine distance des rouleaux de guidage 34 de transition incorporés dans des cages situées dans l'axe de la structure. L'installation fonctionne de la façon suivante. On ballaste la structure semi-submersible, par exemple en faisant lever son arrière et en faisant immerger son avant. Pour la pose à faible profondeur, de 75 à 100 m selon le diamètre de la conduite, la poutre est maintenu & orizontale. Les rouleaux supérieurs 31 avec leurs cages sont positionnés sur les cinq derniers montants de la poutre, tandis que des rouleaux de transition 34 sont placés sur le pont de la structure 7. La conduite 1 assemblée sur la barge 2 passe d'abord sur les rouleaux 6 du pont 24, puis sur des rouleaux 34, dont les cages sont situées dans la partie arrière du pont voisine des ailes. Finalement, la conduite est guidée par des rouleaux supérieurs 31 des cinq derniers montants de la structure. Lorsque la profondeur atteint les valeurs indiquées précédemment, la pose est arrêtée, l'extrémité de la conduite est fermée et équipée d'une tête de traction. La conduite est déposée au fond de la mer au moyen d'un câble à l'extrémité duquel est fixée une bouée. On incline la poutre en agissant sur le câble de la grue 14, la poutre est guidée dans son basculement autour de l'articulation 10 au moyen de rouleaux 19 guidés sur des rails 12. L'angle d'inclinaison sur l'horizontale est choisi en fonction du diamètre de la conduite et de la profondeur d'immersion, de façon à donner le maximum de support à la conduite et à éviter des tensions trop importantes. On considère que pour une conduite de 0,5 m de diamètre, l'angle doit varier approximativement entre 450 pour une pose à 600 m et 800 pour une pose à 2000 m, en passant par un angle de 600 pour une pose à 1000 m. Cet angle est ajusté d'une part par le dispositif de levage 14, et d'autre part par un déséquilibrage de la structure 7 et de la barge au moyen du ballast. L'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite, elle est susceptible de nombreuses variantes à la portée de l'homme de 5'art. REVENDICATIONS. 1. Installation de pose de conduites sous-marines servant à guider jus qu'au fond marin de profondeur variable une conduite sous-marine (1) à sa sortie d'un batiment de surface (a) sur un support articulé, carac térisée en ce qu'elle comprend une structure semi-submersible (7) munie de caissons de ballastage (8) à flottabilité réglable et reliée par une articulation (5) à la poupe du bâtiment (2) et une poutre rigide (9) reposant sur cette structure (7) au moyen d'une articulation (10) et munie de moyens de guidage (11,29,31) pour la conduite à placer, ainsi que de moyens de levage (14) appliquant une force de levage à proximité de l'extrémité libre de la poutre et servant à faire osciller la poutre autour de son axe d'articulation. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la struc ture semi-submersible (7) en treillis tubulaire est constituée par une partie avant en forme de cadres (40) munis de croisillons (41) reliant les bords latéraux et de montants latéraux verticaux (18), laquelle partie avant se prolonge vers l'arrière par deux ailes (42) en forme de catamaran croisillonées et munies de caissons de ballastage (8), laissant entre elles un espace médian libre et recouvert par des plaques de plancher (24) amovibles formant pont, tandis qu'au niveau inférieur de l'extrémité de la partie avant s'ouvrant sur ledit espace médian libre est placé un tablier (17) servant d'embase à l'articulation (10) de la poutre (9). 3. Installation selon la revendication 1, caractérisée en que le pont (24) de la structure semi-submersible (7) est placé en surplomb par rapport au sommet de la poutre articulée (9). 4. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les ailes (42) portent sur leurs faces verticales intérieures des rails de guidage (12) pour la poutre oscillante conformés en arc de cercle dont le centre est représenté par l'axe d'articulation (10). 5. Installation selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'au moins une partie du plancher (24) de la structure semi-submersible porte une série de moyens de guidage (6) répartis à des hauteurs varia bles et disposés selon une configuration compatible avec le rayon de courbure admissible de la conduite (1). 6. Installation selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la partie avant de la structure semi-submersible (7) porte au moins sur une certaine distance des rouleaux de guidage (34) de train sition,réglabi#en hauteur et en distance,incorporés dans des cages placées dans l'axe de la structure. 7. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la poutre (9) est constituée par une base (27) reposant sur l'articulation (10), sur laquelle sont montés des deux côtés de la base des montants laté raux (28) espacés et fixés de manière rigide par des entretoises (32) et des longerons (33), entre les montants se faisant face étant montées des cages (11,29,31) contenant des rouleaux de guidage de la conduite. 8. Installation selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisée en ce que les moyens de guidage sont des rouleaux incorporés dans des cages où ils sont réglables indépendamment en hauteur. 9. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que les cages (11,29,31) montées entre les montants latéraux (28) sont placés sur une ligne d'arc de cercle représentant une configuration compatible avec le rayon de courbure admissible de la conduite (1) et passant d'une extrémité de la poutre (9) à l'autre. 10. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'au moins sur une partie de la poutre sont montées entre les montants latéraux (28) deux ou plusieurs cages de rouleaux superposés et amovibles (29,31). 11. Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce que les mon tants (28) placés à la partie arrière de la poutre portent des cages superposées, les cages du niveau supérieur (31) étant également placées sur une ligne traçant un arc de cercle. 12. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'un couple de montants (28) forme un bâti au sommet duquel est monté un dispositif de guidage muni de rouleaux (19) destinés à glisser le long de rails (12) solidaires des ailes (42) de la structure semi-submersible (7), ledit dispositif étant incliné de façon à ce que son axe passe par le centre de l'articulation (10). 13. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'à l'endroit de l'extrémité de rails (12) solidaires des ailes (42) de la structure semi-submersible est placée une butée (20) contre laquelle vient en appui en fin de course le dispositif de guidage solidaire du bâti formé par les montants de la poutre. 14. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'extré mité libre de la structure semi-submersible porte un treuil (14) tirant un câble, dont une extrémité est fixée à un couple de montants voisins de l'extrémité de la poutre. 15. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'articu lation (5) reliant la structure semi-submersible à la proue du bâtiment est du type de joint universel ou rotule à plusieurs degrés de liberté et que des propulseurs latéraux sont associés à l'installation pour assurer l'alignement de la structure semi-submersible (7) sur le bati ment. 16. Procédé pour la mise en oeuvre de l'installation selon l'une des reven dications 1 à 15, caractérisé en ce qu'on règle préalablement en hauteur les rouleaux (6,34,11,29,31) montés sur la structure semi-submersible et sur la poutre pour que le rayon de ccurbure du chemin de guidage soit adapté au diamètre de la conduite. 17. Procédé selon la revendication 16 pour la pose à faible profondeur, caractérisé en ce que la poutre étant placée à l'horizontale, on place les rouleaux de transition (34) situés sur la partie avant de la struc ture senn-ubmersible voisine des ailes et on règle l'emplacement en hauteur de rouleaux à des niveaux décroissants suivant la direction de sortie de la conduite, de façon à amener la conduite sur la poutre placée en contre-bas du pont, pour qu'elle repose sur une partie seulement de rouleaux placés en position haute (31). 18. Procédé selon la revendication 16 pour la pose à grande profondeur, caractérisé en ce qu'on incline la poutre à l'aide de la grue et du ballastage de la structure à un angle variant de 45 à 800 avec l'hori zontale et on amène la conduite guidée par les rouleaux du pont (6) sur la poutre par l'intermédiaire de rouleaux de transition (34), pour qu'elle repose sur toute la longueur du chemin de roulement représenté par tous les rouleaux de la poutre (11), les rouleaux de la partie arrière (29) de la poutre étant placés en position basse. 19. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que pour une con duite dont le diamètre est d'environ 500 mm, l'angle varie approxi mativement entre 450 pour une pose à 600 m et 800 pour une pose à 2000 m, en passant par un angle de 600 pour une pose à 1000 m.