Brevet FR2549799A1 — publié le 19850201

L'invention concerne une colonne marine. Diverses solutions ont déjà été proposées pour constituer une colonne en mer. Certaines solutions préconisent une colonne fixe et d'autres solutions préconisent une colonne capable d'un certain débattement. Parmi les solutions de ce dernier type, on citera les colonnes flottantes ancrées et les colonnes articulées à un point du fond sous-marin et munies d'un flotteur qui exerce sur la colonne une force de rappel. La présente invention concerne une colonne capable de débattement. Cette colonne est constituée d'un support reposant sur le fond de la mer et d'une structure de colonne, la structure de colonne étant montée pendulaire sur le support par une articulation omnidirectionnelle située à un niveau intermédiaire entre le fond de la mer et la surface et comportant un contrepoids de rappel. Outre les avantages spécifiques à toute colonne articulée (sollicitation moindre par les houles extrêmes, absorption de l'énergie due à des chocs éventuels de navires), une telle conception présente de nombreux avantages - le contrepoids,étant immergé, est situé dans une zone où les actions de la houle sont faibles, ce qui n'est pas le cas d'un flotteur - la composante verticale des efforts appliqués à l'articulation est toujours orientée vers le bas, ce qui permet un rattrapage de jeu automatique et évite tout risque de martellement - pour une même profondeur d'eau et pour des inclinaisons identiques, les déplacements de la superstructure de la colonne sont moins importants pour la colonne pendulaire que pour la colonne articulée conventionnelle à flotteur. On décrira ci-après une réalisation typique d'une colonne conforme à la présente invention, en référence aux figures du dessin joint sur lequel La Figure 1 est un schéma d'une colonne articulée conventionnelle à flotteur La Figure 2 est un schéma correspondant dans le cas d'une colonne pendulaire selon l'invention La Figure 3 est une perspective générale d'une colonne selon l'invention destinée à constituer un support de phare La Figure 4 est une vue de détail de l'articulation de la colonne La Figure 5 est une vue de détail d'une variante d'articulation ; et La Figure 6 est une perspective d'une colonne selon l'invention destinée à constituer un terminal pétrolier. La colonne conventionnelle schématisée sur la Figure 1 est constituée d'une structure de colonne 1 articulée en 2 à un support fixe 3 reposant sur le fond de la mer. Dans cet exemple, l'articulation 2 est située au fond de la mer et la colonne est soumise à la force de rappel d'un flotteur 4. La Figure 2 est un schéma d'une colonne selon l'invention qui facilite la comparaison avec la solution connue de la Figure 1. Dans la conception selon l'invention, la structure de colonne constitue un pendule qui est articulé à un support 3 fixe sur le fond de la mer en un point 2 qui est situé à un niveau intermédiaire entre le fond de la mer et la flottaison, et la force de rappel est créée par un contrepoids 5 solidaire de la structure de colonne 1 sous l'articulation 2, de préférence à l'extrémité inférieure de la structure de la colonne. Le niveau de l'articulation 2 est choisi de préférence en sorte que pour les conditions d'environnement significatives les plus fréquentes dites conditions d'exploitation ou de service, les actions du vent, de la houle et du courant agissant sur la partie de la structure de colonne située au-dessus de l'articulation équilibrent les actions de la houle et du courant agissant sur la partie de la structure de colonne et le contrepoids situés en dessous de l'articulation. De préférence, le support 3 forme une cavité à l'intérieur de laquelle se déplace le contrepoids 5 et il est facile de limiter le débattement du contrepoids au moyen de tampons amortisseurs 16 installés sur le contrepoids et/ou sur les parois de la cavité. La force de rappel est fonction de la masse du contrepoids, ainsi que de son volume et de sa forme, compte tenu de la masse d'eau rajoutée. La masse d'eau ajoutée correspond à la masse de l'eau entraînée par la colonne et le contrepoids lors du débattement. Cette masse d'eau entraînée est proportionnelle au volume du corps en mouvement et est d'autant plus importante que les caractéristiques hydrodynamiques de la forme du corps sont mauvaises. En limitant le débattement du contrepoids, on peut déterminer l'inclinaison maximale de la structure de colonne. On choisit le contrepoids de façon que la période propre d'oscillation de la structure de colonne soit supérieure aux périodes des sollicitations par l'environnement (vent, houle, courant). Le support a toute structure voulue, soit par exemple une structure de treillis spatial tubulaire fixée au moyen de pieux ou solidaire d'une embase gravitaire ballastable. Dans ce dernier cas, l'ensemble peut être amené depuis la côte par flottaison et descendu en position de service par des opérations simples de ballastage/déballastage. Dans le cas représenté sur la Figure 3, le support constitue une tour dans l'axe de laquelle est située la colonne, laquelle est articulée sensiblement au sommet de la tour. L'articulation de la structure de colonne au support est omnidirectionnelle. On décrira ci-après deux exemples de réalisation d'une articulation de type cardan, en référence aux Figures 4 et 5. I Dans la réalisation de la Figure 4, le cardan est un anneau 6 qui entoure la structure de colonne 1, cette structure s'appuyant sur 1'anneau par deux articulations diamétralement opposées 7, 8 permettant un pivotement de la structure de colonne par rapport à l'anneau autour d'un premier axe horizontal et l'anneau 6 s'appuie sur le support 3 par deux articulations opposées 9, 10 diamétralement opposées permettant un pivotement de l'anneau par rapport au support autour d'un deuxième axe horizontal, ce premier et cé deuxième axes étant perpendiculaires entre eux. Dans la variante de réalisation de la Figure 5, le cardan est constitué par des blocs élastiques 11, de préférence des blocs en élastomère lamifié répartis annulairement sur le support 3, autour de la structure de colonne 1, la structure de colonne reposant sur les blocs. De préférence, cette structure comporte une jupe conique 12 qui repose sur les blocs, lesquels sont fixés sur une coupelle annulaire intégrée au support 3. Du fait de leur très bonne résistance à la compression et de leur. importante déformabilité au cisaillement, les blocs en élastomère lamifié constituent une articulation bien adaptée. Les matériaux du support et de la structure de colonne sont choisis à volonté mais on donne la préférence au béton pour la structure du contrepoids. De préférence, la section droite de la colonne diminue vers le haut. Parmi toutes les applications d'une colonne conforme à l'invention, on notera en particulier l'application à un support de phare 13 (Figure 3) et l'application à un terminal pétrolier 14 (Figure 6). Dans cette dernière application, l'embase 15 du support 3 peut avantageusement être utilisée comme stockage de produit pétrolier. L'invention n'est pas limitée à ces deux applications qui n'ont été données qu'à titre d'exemples. REVENDICATIONS 1.- Colonne marine, constituée d'un support reposant sur le fond de la mer et d'une structure de t colonne, caractérisée en ce que la structure de colonne (1) est montée pendulaire sur le support (3) par une articulation (2) omnidirectionnelle située à un niveau intermédiaire entre le fond de la mer et la surface et en ce que la structure de colonne (1) comporte un contrepoids de rappel (5). 2.- Colonne marine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le niveau de ladite articulation (2) est choisi en sorte que, pour les conditions d'environnement significatives les plus fréquentes, les actions du vent, de la houle et du courant agissant sur la partie de la structure de colonne située au-dessus de l'articulation équilibrent les actions dez la houle et du courant agissant sur la partie de la structure de colonne située en dessous de l'articulation. 3.- Colonne marine selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'articulation (2) est un cardan. 4.- Colonne marine selon la revendication 3, caractérisée en ce que le cardan est un anneau (6) qui entoure la structure de colonne (1), cette structure s'appuyant sur l'anneau par deux articulations (7, 8) permettant un pivotement de la structure par rapport à l'anneau autour d'un permier axe, et cet anneau s'appuyant sur le support (3) par deux articulations (9, 10) permettant un pivotement de l'anneau par rapport au support autour d'un deuxième axe, le premier et le deuxième axes étant horizontaux et perpendiculaires entre eux. 5.- Colonne marine selon la revendication 3, caractérisée en ce que le cardan est constitué par des blocs élastiques (11) répartis annulairement sur un support autour de la structure de colonne, la structure de colonne reposant sur les blocs. 6.- Colonne marine selon la revendication 5, caractérisée en ce que la structure de colonne comporte une jupe conique (12) qui repose sur les blocs (11), lesquels sont fixés à une surface annulaire dudit support. 7.- Colonne marine selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le support forme une cavite à l'intérieur de laquelle se déplace le contrepoids (5). 8.- Colonne marine selon la revendication 7, caractérisée en ce que le débattement du contrepoids est limité au moyen de tampons amortisseurs (16) installés sur le contrepoids et/ou sur les parois de la cavité. 9.- Colonne marine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le contrepoids (5) est choisi pour que la période propre d'oscillation de la structure de colonne (1) soit supérieure aux périodes des sollicitations par lrenvironnement. 10.- Colonne marine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la section droite de la colonne (1) diminue vers le haut. 11.- Colonne marine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le support (3) constitue une tour dans l'axe de laquelle est située la colonne, laquelle est articulée sensiblement au sommet de la tour. 12.- Colonne marine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le contrepoids (5) est essentiellement en béton. 13.- Application d'une colonne marine selon l'une des revendications 1 à 12 à un support de phare. 14.- Application d'une colonne marine selon l'une des revendications 1 à 12 à un terminal pétrolier.