Brevet FR2562112A1 — publié le 19851004

L'invention concerne une plate-forme brise-glaces d'exploitation pétrolifère ou minière pour installation en mers polaires, ladite plate-forme étant du type à embase poids fût central, Les plates-formes de prospection ou d'exploitation ptrolie're ou minière destinées à titre implantées dans les mers polaires doivent être capables de résister à la pousse de la banquise. Cette banquise peut présenter deux aspects : le "pack" qui est une couche de glace pouvant atteindre quatre à cinq mètres d'épaisseur avec des amoncellements ou ridages qui peuvent atteindre trois à quinze mètres audessus du niveau moyen de la banquise et les "humocksn qui forment des blocs isolés.Sous l'effet du vent et des courants, un élément de banquise plus ou moins vaste se déplace à des vitesses pouvant atteindre 1 mètre/ seconde. Afin de proteger les installations, on a cherché à arrenter et à briser la glace en amont par la méthode du glacis A cet effet on a construit pour des installations proches de terre et sur de faibles hauteurs d'eau, des tles constituées de sable ou de gravier présentant un rivage en pente douce0 La pente freine le mouvement de la glace et provoque sa rupture en amont du bord d'attaque.Les dimensions et ltévaeua- tion des blocs casses provenant du pack ne se posent pas ils s'entassent sur le glacis, les blocs plus importants correspondant aux ridages" ont leur base suffisamment profonde pour racler le fond de faible profondeur et se bloquer avant d'atteindre le glacis La réalisation d'!les artificielles dans des fonds atteignant une ou plusieurs dizaines de mètres n'est plus possible, par suite des quantités gigantesques de matériaux qui seraient nécessairesO On a donc adopté la méthode du glacis à des plates-formes du type à embase poids. L'embrase est prolongée vers la surface par une paroi de forme troncononique ou pyramidale faisant un angle plus ou moins important avec la surface de l'eau, cette paroi s'étendant du niveau inférieur des glaces jusquà une hauteur supérieure à celle du niveau supérieur des ridages. L'évacuation des blocs cassés n'a généralement pas été résolue de manière simple et les configurations des plates-formes ne présentant pas de moyens dynamiques d'évacuation n'évitent pas l'accumulation des blocs et par conséquent des poussées dangereuses pour la tenue de la plate-forme.Afin d'éviter la formation de blocs de dimensions trop importantes, on a proposé des parois à deux pentes : une pente faible sur laquelle le "pack" vienS se ralentir et se soulever et une pente plus forte contre laquelle le bloc cassé sur la pente faible est sensé se briser en blocs plus petits. les deux pentes étant dans le prolongement lune de l'autre, le bloc déà cassé continue Son ascension sous la poussée du pack et retombe sans avoir subi de fragmentation supplémentaire. Outre les ondes de choc que produisent les blocs en retombant et qui se répercutent en partie dans la structure, 11 accumulation des blocs et leur éventuelle soudure produisent des efforts importants qu'il est bon de prévoir lors de la construction de la plate-forme. L'invention propose une plate-forme du type à embase poids dont la paroi- reliant l'embase au Àt central au-dessus du niveau de la glace est conformée de manière à provoquer une première cassure de la couche de glace sur les dièdres d'une zone de pente faible pour former un bloc qui est divisé et/ou dévié par un dièdre dont I'ar8te émerge des surfaces situées à l'étage inférieur. Les morceaux de glace sont évacués latéralement par glissement contre les faces du dièdre supérieur. Les explications et figures données ci-après à titre d'exemple permettront de comprendre comment l'invention peut entre réalisé La figure 1 montre, vu en élévation, un exemple de réalisation d'une plate-forme selon l'invention. La figure 2 est une vue en coupe selon II II de la figure 1. La figure 1 représente une plate-forme brise-glaces selon linvention. Cette plate-forme, du type à embase poids 1, repose sur le fond marin 2 où elle est ancrée par son propre poids et éventuellement par des pieux d'ancrage (non représentés). 'embase est prolongée vers la surface par une paroi 3 présentant à sa partie inférieure une zone de pente relativement faible 3 par rapport à la surface de liteau et une partie supérieure. La zone de pente faible 3 s'étend approximativement depuis le fond jusqutau niveau de l'eau et au moins depuis la profondeur maximale à laquelle descend la quille des ridges.La sone supérieure s'étend d'un niveau inférieur à celui de l'eau à une hauteur, au-dessus du niveau de liteau, correspondant au moins à celui atteint par les ridges. La partie supérieure de cette zone se raccorde au Àt central 5, plus ou moins haut, sur lequel est posé le pont 6 portant les installations de forage et les quartiers d'habitation. Selon l'exemple représenté, L'embase est carrée et constitue la base dtun tronc de pyramide dont les faces 7 à 10 font un angle relativement faible par rapport au sol marin (ou à la surface de l'eau) et constituent une zone à faible pente. Cette partie est surmontée par une zone constituée par un tronc de pyramide à base octogonale disposé de manière que les arêtes de deux en deux soient dans le prolongement des arêtes du tronc de pyramide à base carrée. Les quatre autres arêtes (11 à 14) disposées entre les précédentes, se trouvent par conséquent au milieu des faces de la pyramide de base constituant la zone de faible pente. Afin de mieux faire ressortir le mode de fragmentation de la couche de glace, la plateforme à été représentée de manière qu'un des cotés de embase carrée soit perpendiculaire à la direction d'avancée du pack 15. le pack est poussé sur la pente formée par la face 8 et le mouvement d'ascension auquel il est soumis provoque des tensions qui peuvent déterminer la séparation d'un bloc important. Le bloc séparé de la couche de glace, ou la partie supérieure du pack engagé sur la pente de la face 8 et non encore cassée est poussé contre 1'arête 12 de la zone supérieure 4 qui le soumet à des efforts qui ont une direction nouvelle.Il y a, durant la progression sous l'effet de l'avancée du pack, des efforts verticaux et des efforts de déviation latérale qui créent au sein du bloc intéressés des efforts combinés aboutissant à la formation de fissures dans le gens radial suivant la figure. le bloc se fracture et les morceaux sont rejetés, sous la poussée du bloc suivant et de la partie supérieure du pack, sur les cotés où ils sont entraînés parallblement aux faces 7 et 9 dans la direction de déplacement du pack. Selon une forme de réalisation plus générale, la plate-forme présente une embase de forme polygonale prolongée vers la surface par une paroi présentant à sa partie inférieure et au moins sur une hauteur correspondant à la couche de glace, une zone inférieure polyédrique à faible pente, cette zone étant prolongée à sa partie supérieure par une zone supérieure polyédrique, dont le nombre de dièdres est le double de celui des dièdres de la zone à faible pente, un dièdre de la zone supérieure étant positionné au milieu de l'angle formé entre deux dièdres de la zone inférieure et étant raccordé à la face comprise entre lesdits deux dièdres au-dessous du niveau de leaue La paroi polyédrique de la zone supérieure se raccorde au fflt central de la plate-forme à un niveau supérieur au niveau des plus hautes glaces prévu. L'angle que fait la paroi polyédrique prolongeant embase avec le sol marin dépendra de la charge que peut supporter le terrain donc de la surface de l'embase et devra tenir compte de l'effort vertical direct du au poids de la plate-forme elle-mtme et aux efforts verticaux dfls aux poussées horizontales des vagues, des glaces etc... Le volume des parties basses 1 est déterminé aussi par le besoin de flottabilité pendant le remorquage vers le site d'exploitation. Le nombre de cotés du polygone ainsi que leur orientation dépendront des conditions de déplacement des glaces. Lorsque celles-ci ont une direction déterminée ne variant pas ou peu dans le temps, une forme polyédrique simple tel que le carré peut convenir. Par contre quand la direction est variable une forme plus complexe telle que le pentagone ou l'hexagone procure par une disposition Judicieuse des faces de la paroi, une efficacité égale pour plusieurs direction. Selon un exemple de réalisation non représenté, la partie inférieure de la plate-forme à une forme conique sur laquelle le pack vient se déséquilibrer et se fracturer. La partie supérieure est constituée par un tronc de pyramide dont les arêtes émergeant de la surface du cône inférieur. Le nombre de faces est déterminé par la dimension des plans opposés à la glace dans la partie supérieure et dépendra des dimensions de la plateforme. Pour de grandes dimensions, le nombre de faces devra tsre tel que leur largeur nt excède pas 20 à 25 m (cinq à six faces par exemple). Une très petite structure peut descendre à trois faces. REVENDICATIONS le Plate-forme brise-glaces d'exploitation pétrolière ou minière pour installation en mers polaires, ladite plate-forme étant du typera embase poids à fAt central, caractérisée en ce qu'elle présente une embase (1) de forme polygonale prolongée vers la surface par une paroi présentant à sa partie inférieure et au moins sur une hauteur correspondant à la couche de glace, une zone inférieure polyédrique à faible pente (3), cette zone étant prolongée à sa partie supérieure par une zone supérieure polyédrique (4) dont le nombre de dièdres est le double de celui des dièdres de la zone à faible pente, un dièdre de la zone supérieure étant positionné au milieu de l'angle formé entre deux dièdres de la zone inférieure et étant raccordé à la face comprise entre lesdits deux dièdres au-dessous du niveau de l'eau. 2. Plate-forme selon la revendication 1, caractérisée en ce que la paroi polyédrique de la zone supérieure (4) se raccorde au fdt central !5) à un niveau supérieur au niveau des plus hautes glaces. 3. Plate-forme selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'embase est un carré, la zone inférieure à faible pente (3) constituant un tronc de pyramide prolongé par une zone supérieure (4) formée d'un tronc de pyramide à base octogonale, un dièdre de la zone supérieure étant disposé au milieu de l'angle formé entre deux dièdres de la zone inférieure. 4. Plate-forme selon la revendication 9, caractérisée en ce que embase est circulaire, la zone inférieure à faible pente (3) constituant un tronc de cane, surmonté par une zone supérieure formée d'un tronc de pyramide à base polygonale, les arêtes de ce tronc de pyramide émergeant de la surface du cône et le nombre de faces étant déterminé par la taille de la structure, la largeur des faces étant limitée par les caractéristiques de la glace.