Brevet FR2552047A1 — publié le 19850322

La présente invention concerne un chaumard à chaine, de préférence pour les chaînes d'amarrage des structures des plates-formes flottantes, comprenant un bottier de poulie qui constitue un support pivotant et une poulie montée à rotation à l'intérieur du bottier et pouvant pivoter, la poulie présentant une rainure pour au moins un sur deux des maillons de la chaîne et des surfaces supports pour les autres maillons. Dans les chaumards à chaîne connus de ce type, la poulie est constituée de ce que l'on appelle un moyeu, qui présente des cavités recevant les maillons de la channe. Le moyeu doit avoir un certain diamètre pour que l'angle qui sépare deux maillons consécutifs de la chaîne ne soit pas trop grand et par conséquent le moyeu est relativement lourd. Jusqu'à maintenant, il a été courant d'utiliser deux types différents de ces chaumards à chaîne. Dans le premier type, la channe se prolonge à l'extérieur de l'axe de pivotement du bottier de la poulie. Ce type se prolonge encore à l'extérieur de son point de fixation, par exemple sur la colonne d'une plate-forme de forage semi-submersible, et, étant donné le poids élevé du moyeu, il en résulte une charge relativement élevée sur les paliers. Cependant, une telle extension est inévitable si l'on doit obtenir le bras de levier nécessaire par rapport à l'axe de pivotement du bottier de la poulie pour faire pivoter le bottier lorsque la direction de la tension de la chaîne varie. Dans l'autre type de chaumard à chaîne, la chaîne descend le long de l'axe de pivotement du bottier de la poulie. Ainsi, le moyeu peut être placé plus près de l'axe de pivotement, mais par ailleurs on obtient un faible bras de levier pour faire pivoter le bottier de la poulie. Ceci exerce des charges nuisibles sur la chaîne. On s'est aperçu que les deux chaumards à chaîne précédemment connus conduisaient à une fréquence trop élevée des pannes des chaînes en exploitation. Le motif des pannes provient en partie de ce que les cavités du moyeu s'usent si bien que les maillons de la chaîne ont une plus grande mobilité dans les cavités et par conséquent qu'ils sont moins bien guidés. La chaîne peut par conséquent appuyer contre les dents entre les cavités et se casser. Une autre raison de panne est que les maillons des chaines ont une longueur variable d'un fabricant à l'autre.Certains maillons ont une longueur supérieure à la longueur standard et par conséquent ils ne peuvent pas rentrer dans les cavités. Ceci peut en outre conduire les maillons à porter contre les dents et à se casser. Ces deux types n'ont qu'un seul angle de chargement puisque l'on n'utilise qu'un seul moyeu. Cet angle est relativement grand et reste sensiblement constant pendant l'ancrage. La charge de la chaîne a tendance à augmenter lorsque l'angle de charge augmente ce qui naturellement augmente les risques de cassure. La présente invention a pour objet de remédier à ces défauts et défaillances. Selon l'invention ce perfectionnement est obtenu au moyen d'un chaumard à chaine du premier type mentionné, dont la principale caractéristique est que le bottier de poulie comprend au moins une poulie supplémentaire pour la chaîne. De cette façon, l'angle de chargement est réparti entre une pluralité de poulies, ce qui réduit les contraintes exercées sur la chaîne. Les poulies peuvent être sensiblement plus petites et plus légères, si bien que la poulie inférieure peut être placée relativement loin de l'axe de pivotement du bottier ce qui crée un bras de levier supérieur pour faire pivoter le bottier sans que les contraintes exercées sur les paliers du bottier de poulie ne deviennent excessivement élevées. Dans une forme préférée de l'invention, trois poulies sont utilisées, mais il est possible d'en installer quatre ou cinq si les conditions l'exigent. Dans ces cas-là, le diamètre des poulies peut être réduit au point qu'il est possible de les considérer comme des galets. Pour éviter les problèmes d'usure des cavités de la chaîne et une dimension inégale des maillons, il est proposé selon l'invention qu'au moins sur la poulie se trouvant la plus éloignée de l'axe de pivotement du boîtier, ces surfaces-supports soient des surfaces de révolution simple, c'est-à-dire sans cavités ni crochets pour les maillons de la channe. En plus d'une réduction des contraintes exercées sur les maillons de la chaire, on obtient ainsi une simplification de la fabrication des poulies puisqu'elles peuvent être construites sensiblement par tournage. Ceci permet d'utiliser un flan en acier forgé et de bénéficier de la grande robustesse et de l'homogénéité de ce matériau. En outre, il est conseillé, selon l'invention de donner à ces surfaces-supports la forme générale de deux troncs de cône opposés l'un à l'autre qui à leur étroite extrémité se prolongent dans ladite rainure. Ainsi, la channe est guidée de façon plus stable dans la poulie et moins susceptible de se déplacer dans la direction de l'axe de la poulie. Au cours de l'exploitation des plates-formes de forage semi-submersibles en mer, les chaînes d'ancrage peuvent être momentanément soumises à des charges supérieures à la normale. Ceci peut se produire par exemple dans des conditions atmosphériques extrêmes ou lorsque l'on n'utilise pas toutes les chaînes de la plate-forme, par exemple, pendant la descente des ancres ou en cas de rupture de l'une des chaînes d'ancrage restantes. En présence de telles charges anormales, la chaîne d'ancrage prend une position plus horizontale qu'habituellement en dehors de la plate-forme ce qui, si l'on utilise un seul moyeu, augmente l'angle de charge en conséquence.Pour éviter une telle augmentation nuisible de l'angle de charge dans de telles conditions, il est conseillé, selon l'invention, que le bottier, dans la partie qui se trouve la plus éloignée de l'axe de pivotement, soit équipé d'un guide fixe pour la chaîne. En cas de charges anormalement élevées, la chaîne repose contre ce guide et l'angle de charge de la poulie la plus extérieure est limité. Dans ce but, le guide peut être avantageusement constitué par deux blocs formant une fente entre eux, cette fente servant de guide aux premiers maillons de la channe mentionnés pouvant être fermée à son extrémité inférieure par une plaque, les blocs ayant chacun une surface servant de support aux maillons restants de la chaîne. Pour que la channe reste stable dans le chaumard à chaine lorsque l'ancre est arrimée ou, lorsque la charge est faible pour d'autres raisons, il est conseillé selon l'invention d'équiper le bottier, du même côté des poulies que l'axe de pivotement, de rails de guidage distants l'un de l'autre en fonction de la channe, ces rails faisant un certain angle par rapport å ltaxe de pivotement et étant courbés en direction de cet axe. Les premiers maillons mentionnés de la chaîne, c'est-à-dire ceux qui se placent dans les rainures des poulies, sont également placés dans la fente qui sépare les rails de guidage et sont guidés par cette fente, tandis que les autres maillons peuvent reposer contre les rails et empêcher les premiers maillons mentionnés de sauter en dehors des rainures des poulies. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparattront dans les revendications et dans la description qui va suivre de modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemple représentés dans le dessin annexé dans lequel La figure 1 représente une vue latérale d'un chaumard à chaîne selon 1 invention; La figure 2 représente, à échelle agrandie, une coupe partielle le long de la ligne II-II de la figure 1 La figure 3 représente une vue en plan et à échelle agrandie de la poulie médiane de la figure l La figure 4 représente une coupe partielle à échelle agrandie de l'une des autres poulies de la figure l La figure 5 représente, à échelle agrandie, une coupe le long de la ligne V-V de la figure 1 ; et La figure 6 représente une autre poulie en coupe. Le chaumard à chaîne de la figure 1 est constitué d'un bottier 1 qui, grâce à des paliers 2 et 3, est fixé par un montage pivotant à une équerre 4, laquelle est à son tour montée par exemple sur la colonne d'une plate-forme de forage semi-submersible. Le bottier est constitué de deux flasques latéraux sous forme de plaques d'acier 5, qui sont mutuellement reliés à l'arrière par une plaque arrière 6, et en haut et en bas respectivement par les paliers 2 et 3. Les flasques latéraux 5 sont encore reliés par les axes 7 qui portent les trois poulies B, 9, 10 et finalement par une plaque il qui est soudée à des blocs supports 12 eux-mêmes soudés à l'intérieur des flasques latéraux.En plus, les flasques latéraux portent à l'intérieur un rail de guidage 13 incliné d'un certain angle vers le bas et placé entre la plaque arrière 6 et le bord inférieur du boîtier, les rails étant coudés à leur partie inférieure en direction de l'axe de pivotement 14 du bottier. Les rails de guidage 13 forment entre eux une fente perpendiculaire ' au plan du dessin, la largeur de cette fente étant légèrement supérieure à ltépaisseur du matériau qui constitue les maillons de la channe. La channe est représentée symboliquement par la ligne en trait interrompu pointé 15. La figure 2 représente le palier supérieur 2 plus en détail. La partie principale du palier est constituée par un manchon 16 dont la rotation est empêchde dans la partie principale 17 par une pièce de verrouillage 18, laquelle à son tour est maintenue en place par un boulon 19. La partie principale.du palier 16 est creuse, et à sa partie supérieure, elle présente un guide de chatne 20 en forme d'entonnoir. En bas, la pièce principale du palier 16 dépasse du logement du palier 17, et elle est entourée par la partie supérieure du palier 21 du bottier et une bague 22 est placée entre les deux pièces. Une rondelle annulaire absorbe la pression verticale qui s'exerce entre la partie supérieure 21 du bottier et le logement du palier 17. Sur la figure 3, ont peut voir la poulie médiane 9. Cette poulie présente une rainure radiale 24 qui reçoit les maillons de la channe placés dans un plan comprenant l'axe de pivotement 14. En outre, la poulie présente des surfaces-supports 25 et 26 pour les autres maillons de la chaise, ces surfaces-supports ayant la forme de surfaces de révolution qui sont disposées symétriquement par rapport à la rainure radiale 24 se rétrécissant vers l'in térieur en direction de la rainure. La pente de ces surfaces-supports en direction du milieu garantit que les maillons de la chaîne vont reposer de façon plus solide et plus stable puisqu'il se produit un certain effet de centrage. Les deux autres poulies 8 et 10 sont identiques et sont représentées sur la figure 4. Elles diffèrent de la poulie médiane 9 en ce que les surfaces limites axiales sont constituées par des flasques 27, 28 qui constituent un meilleur guidage pour les maillons de la channe disposés perpendiculairement à un plan passant par la channe et l'axe de pivotement 14 du bottier des poulies. La figure 4 représente également le support de l'axe 7 des poulies. Un palier 29 est soudé sur chacun des flasques latéraux 5 et l'axe 7 est fixé par rapport aux paliers grâce à des pièces de verrouillage 30 qui sont encastrées dans l'axe et fixées aux paliers par des vis. Deux manchons 31 sont emmanchés à force dans le forage axial de la poulie entre les cotés opposés et constituent la douille du palier de la poulie. On voit que les deux poulies 8 et 10 équipées de flasques et la poulie médiane 9 peuvent d'une façon générale être fabriquées sans autre machine outil qu'un tour. Les coûts de fabrication sont encore réduits du fait que les poulies, étant donné leur diamètre relativement faible, peuvent être fabriquées à partir de flans disponibles dans le commerce. La figure 5 représente en coupe le nez du boîtier des poulies. On voit que chaque flasque 5 porte un bloc-support 12, une fente 33 étant formée entre eux. La fente 33 a d'une façon générale la même largeur que les rainures 24 des poulies et laisse la place aux maillons de la chaîne qui se situent dans le plan passant par la chaîne 15 et l'axe du pivot 14. Les blocs-supports constituent des surfaces porteuses pour les autres maillons de la chaîne. Dans sa partie inférieure, la fente 33 est fermée par une plaque 11 qui est soudée aux blocs 12 de sorte que ces éléments aident à maintenir un espacement correct entre les flasques latéraux 5. D'après la figure 1, on peut voir que l'angle de chargement a est sensiblement le même pour les trois poulies 8 à 10 et que cet angle est très petit comparativement à la valeur qu'il aurait si l'on utilisait une seule poulie. A partir du nez du boîtier, deux directions différentes 15 et 15' respectivement sont indiquées pour la chaine. La channe prend la direction 15' si la charge qui s'exerce sur elle pour une raison ou pour une autre doit dépasser sensiblement la normale. La chaine repose sur les blocs-supports 12 et forme un angle de charge b qui est également relativement faible.La même fonction peut être obtenue en remplaçant les blocs-supports par une quatrième poulie, mais ceci entraînerait une augmentation inutile des coûts puisque dans les conditions normales et dans les conditions de déroulement et de serrage, la chaîne ne serait plus en contact avec les blocs-supports et s'userait contre eux. Les blocs-supports constituent donc un moyen de protection économique contre la surcharge de la chaîne dans des conditions d'utilisation extrêmement difficiles. On comprendra facilement qu'il est possible de faire varier l'invention de différentes façons sans sortir de la portée des revendications. Par exemple, le nombre et l'emplacement des poulies peuvent varier et la chaîne peut ne pas avoir à circuler le long de l'axe de pivotement du chaumard à chaîne, mais peut être placée sur le côté de l'axe sans que le bras de levier qui permet de tourner le bottier des poulies ne devienne trop faible ou que le poids devienne excessivement élevé. Si l'on utilise un plus grand nombre de poulies, par exemple cinq, il peut être avantageux de donner aux poulies un plus petit diamètre que celui des poulies des figures 3 et 4 afin que le chaumard à channe ne devienne pas trop grand dans son ensemble. Cependant, le diamètre est limité à sa valeur inférieure par l'épaisseur minimale admissible du matériau en bas de la rainure 24 pour les maillons de la chatne verticale. Pour éviter cette limitation, il est conseillé selon l'invention de construire une ou plusieurs des poulies au moyen de deux roues ou galets placés face à face et écartés l'un de l'autre. Ainsi, la partie médiane définissant le fond de la rainure 24 est éliminée.Les deux disques espacés peuvent être montés sur un axe commun qui pourrait avoir un diamètre réduit dans la portion qui s'étend entre les deux disques, ou bien les disques pourraient être montés sur des axes différents qui ne dépassent pas à l'intérieur de la rainure 24. La dernière variante est représentée sur la figure 6. Là, la poulie est constituée de deux galets ou disques 34 qui sont montés sur des axes séparés 35. L'axe est d'une façon générale maintenu dans un support ayant la forme d'un moyeu 36 qui est fixé à l'extérieur du bottier, par exemple par soudage. L'axe est fixé au moyeu au moyen d'une pièce de verrouillage 37. L'alésage du disque 34 est équipé d'une douille de palier 38, présentant à une extrémité une bride radiale servant de palier à butée contre l'intérieur du flasque latéral 5 du bottier. Le disque est maintenu en place sur l'axe au moyen d'une rondelle 39 elle-même fixée à l'axe par des vis. La rondelle peut être fraisée à l'intérieur du disque afin de ne pas gêner les maillons de la chaîne verticale. Les disques ou galets 34 peuvent présenter une bride de guidage 40 mais peuvent également être construits sans cette bride. Puisque les axes de l'exemple de la figure 6 ne peuvent pas être utilisés pour renforcer les flasques latéraux 5 du boîtier, des boulons de fixation 41 sont prévus pour remplir cette fonction. REVENDICATIONS 1. Chaumard à channe, de préférence pour des channes d'ancrage sur des structures de plates-formes flottantes, comprenant un bottier (13, monté pour constituer un support pivotant et une poulie (9) montée à rotation à l'intérieur du boltier et présentant une rainure (24) pour au moins un sur deux des maillons d'une chaine (15), et des surfaces-supports pour les autres maillons, caractérisé par le fait que le boltier (1) comprend au moins une autre poulie (8, 10) pour la channe (15). 2. Chaumard à chaîne selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le bottier (1) comprend trois quatre ou cinq poulies (8à 10). 3. Chaumard à channe selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'au moins dans la poulie (10) la plus éloignée de l'axe de pivotement (14) du bottier (1), les surfaces-supports (25, 26) sont de véritables surfaces de révolution, c'est-à-dire qu'elles ne présentent ni cavités ni picots retenant les maillons. 4. Chaumard à chaîne selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les surfaces-supports (25, 26) ont d'une façon générale la forme de deux surfaces en forme de tronc de cane opposées l'une à l'autre et dont l'extrémité la plus étroite passe à l'intérieur de la rainure (24). 5. Chaumard à chatne selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que dans le bottier (1), dans sa partie placée le plus loin de l'axe de pivotement (14), il est prévu un guide fixe (12) pour la haine (15). 6. CHaumard à chaîne selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ledit guide est défini par deux blocs (12) qui forment entre eux une fente (33), cette fente servant de guide au premier maillon mentionné de la chaîne et étant en option fermée au moyen d'une plaque (11) les blocs (12) ayant chacun une surface qui forme une butée ou un support pour les autres maillons de la chaîne. 7. Chaumard à channe selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l'angle de charge (a) est généralement le même pour toutes les poulies (-8 à 10). 8. Chaumard à chaîne selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le bottier (1) du même côté des poulies ( à 10) que l'axe de pivotement (14), est équipé de rails de guidage (13) écartés l'un de l'autre pour recevoir la chaîne (15), lesdits rails faisant un certain angle par rapport à l'axe de pivotement (14) et étant recourbés en direction de cet axe à une extrémité. 9. Chaumard à chatne selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait qu'au moins une des poulies est constituée par deux disques ou galets (34) écartés l'un de l'autre et placés en regard. 10. Chaumard à chaîne selon la revendication 9, caractérisé par le fait que chacun des disques (34) est équipé d'un axe propre (35), qui est d'une façon générale maintenu dans un support (36) fixé à l'extérieur du bottier (1).