Brevet FR2584749A1 — publié le 19870116

L'invention concerne un nouveau type de mécanisme d'élévation fonctionnant au moyen de roues à denture grimpant le long d'une crémaillère sur la jambe d'une plateforme éle- vable, un mécanisme d'élévation de ce type consistant en une unité composée d'une roue grimpante à denture ou de deux roues grimpantes parallèles à denture, une machine d'entrai- nement entraînant chaque roue à denture et des engrenages disposés entre chaque roue à denture et la machine d'entraî- nement pour l'entraînement de ladite roue. L'invention concerne aussi un mécanisme d'élévation pour plateforme élevable, comprenant un bâti, une ou plusieurs roues à denture grimpant le long d'uneou de plusieurscrémaillè- res sur une jambe d'une plateforme, une machine d'entraîne- ment pour L'entraînement de chacune des roues grimpantes à denture, ainsi que des engrenages disposés entre chaque roue grimpante à denture et la machine d'entrainementtel que chaque roue grimpante à denture ou deux roues grimpantes à denture placées côte à côte, la machine d'entraînement entraînant chaque roue à denture et les engrenages interposés entre chaque roue à denture et sa machine d'entraînement constituent un module distinct. L'éLévation de la plateforme de forage d'une plateforme élevable utilisée pour le forage en mer se fait au moyen d'une transmission à engrenages. Les roues à denture ou les pignons grimpent le long decrémaillères placées aux angles des jambes de la plateforme et éLèvent cette dernière qui est attachée au bâti de la machine de levage, en même temps que lesdits pignons. A l'intérieur du bâti de la machine d'éléva- tion il existe le nombre nécessaire des roues dentées de transmission. En règle générale, une machine d'élévation est construite comme une unité complète avant d'être montée sur la plateforme. Parmi les inconvénients des machines-d'éLévation utilisées jusqu'à présent, on peut indiquer, par exempte, les suivants: - étant donné que les moyens d'entraînement sont Largement intégrés, Leurs dimensions extérieures et Leurs poids sont importants, par exempLe s'il existe 4 pignons pLacés Les uns au-dessus des autres, La hauteur de La structure est de 8 m environ et Le poids est de 900 KN environ. - Le bâti de La transmission est utiLisé comme une partie de La structure porteuse de La pLateforme, de sorte que Les diverses forces horizontales en provenance des jambes peu- vent modifier La configuration du bâti, ce qui a à nouveau un effet nuisible sur les contacts des roues à denture pLa- cées à L'intérieur du bâti et par conséquent sur La proba- biLité d'endommagement qui est accrue. - Le rempLacement des pièces est difficile et iL est presque impossible de détenir à bord toutes Les pièces de rechange nécessaires. - Les déLais de Livraison des transmissions intégrées sont Longs parce que Les roues à denture nécessaires sont grandes et qu'iL existe peu de fabricants de teLLes roues. De même, avec Les ensembles de transmission classiques Les possi- bilités de transport sont Limitées. - Différents mécanismes d'élévation sont nécessaires pour Les moyens d'élévation à une crémaiLLère ou à deux crémailLères. La conception d'un mécanisme d'élévation conforme à L'invention est caractérisée en ce que différents mécanismes d'élévation nécessités par différentes applications d'empLoi, ayant des capacités différentes d'élévation, utiLisabLes en relation avec une crémaiLLère simple ou une crémaiLLère double, sont assemblés à l'aide d'un nombre limité de modules diffé- rents-de bâtis, de pignons grimpeurs et d'ensembles de roues dentées. Le mécanisme d'élévation conforme à L'invention est caractérisé en ce que chaque boite d'engrenagesest un module séparé en relation avec Le bâti. Un ensemble à roues pLanétai- res est utilisé de préférence comme ensemble d'engrenages. Grâce au concept du mécanisme d'élévation conforme à L'invention, iL est possible de couvrir toutes Les varia- tions possibles d'une machine d'élévation pour une plate- forme élevable sur la base d'un pignon grimpant le long d'une crémaillère et sur la jambe de la plateforme>tout en prenant simultanément en considération la réduction du poids de l'en- semble des moyens d'élévation. Grâce à l'invention, il est possible d'éviter les inconvénients mentionnés plus haut des mécanismes classiques d'élévation. Les avantages procurés par les moyens de l'inven- tion sont, en particulier: - le mécanisme d'élévation peut être remplacé facilement et ceci peut être exécuté aussi par un personnel moins expérimenté. La situation au point de vue des pièces de rechange est plus facile parce qu'une boîte d'engrenages com- plète de remplacement peut être facilement fournie. - La sensibilité aux variations de la configuration du bâti est faible. - Grâce au meilleur rendement d'une transmission planétaire, il est possible d'utiliser des moteurs d'entraîne- ment plus petits. -Le raccourcissement de la durée de construction de la plateforme parce que le nombre des fabricants des transmis- sions de petite dimension est considérablement plus élevé que le nombre des fabricants des engrenages de grande dimension. - L'adaptation est possible à la fois à une cons- truction à crémaillère unique et à une construction à cré- maillère double, simplement par changement du bâti. - La compensation des forces en provenance des pignons au moyen d'engrenages placés l'un après l'autre ou l'un à côté de l'autre, de sorte qu'aucune structure porteuse lourde distincte n'est nécessaire. - Un poids faible, environ 50 à 70 % du poids du mécanisme classique, y compris le châssis. - La facilité de la manipulation et du transport parce que la partie de la transmission est distincte par rapport au châssis. Z584749 On donnera maintenant une description de l'inven- tion au cours de laqueLLe apparaîtront en détail d'autres caractéristiques; on se référera aux dessins annexés dans lesquels: 5 la figure 1 montre une plateforme élevable équipée de mécanismes d'élévation classiques, 9 la figure 2 est une vue de dessus schématique d'une jambe d'une pLateforme équipée de crémailtères doubles et de mécanismes classiques d'élévation, 5 la figure 3 est une vue de dessus à une plus grande échelle d'un angle de la jambe visible sur la figure 2 et d'un mécanisme d'élévation, I la figure 4 montre le mécanisme d'élévation de la figure 3 vue dans la direction de la flèche A, 5 la figure 5 montre le même mécanisme vu dans la direction de la flèche B, la figure 6 est une vue de dessus d'une jambe de plateforme équipée de crémaillères simples et de mécanismes classiques d'élévation, I la figure 7 montre à une plus grande échelle un angle de la jambe visible sur la figure 6 et un mécanisme d'élévation vu dans la direction de la flèche C, la figure 8 montre Le même mécanisme vu dans la direction de la flèche D, 2 les figures 9a et 9b montrent un mécanisme d'élévation conforme à L'invention et un angle d'une-jambe de plateforme équipée d'une crémaillère double, selon deux modes de réalisation différents, la figure 10 est une vue à agrandie en coupe selon X - X de la figure 9b, I la figure 11 montre un mécanisme d'élévation conforme à l'invention utilisé en liaison avec une jambe équipée d'une crémaillère simple, la figure 12 montre à une plus grande échelle le même mécanisme vu de dessus, la figure 13 montre trois boîtes d'engrenages différentes utilisées dans un mécanisme d'élévation conforme à L'invention, ILes figures14a à 14d sont une série d'illustrations représentant L'ensemble d'un mécanisme d'élévation d'une manière conforme à L'invention quand une crémaillère double est utilisée, les figures 15a à 15d sont une série similaire d'illustrations quand une crémaiLLère simple est utilisée, I les figures 16a et 16bmontrent deux boites d'engrenages différentes qui peuvent être utilisées en liaison avec les mécanismes des figures 14a à 14c et 15a à 15c. La plateforme d'élévation 1 visible sur la figure 1 est équipée de trois jambes qui sont abaissées jusqu'au fond de la mer à l'emplacement d'un forage et La plateforme est élevée à partir du niveau de la mer en étant supportée par les jambes. Chacun des trois angles des jambes est pourvu d'une crémaillère 3 le Long de Laquelle grimpent les roues à denture du mécanisme d'élévation 4. Les figures 2 à 5 illustrent un mécanisme classique d'élévation en relation avec une crémaillère double. Chaque angle de la jambe 2 de La plateforme est équipée d'un mécanis- me d'élévation et d'une crémaillère double. Le mécanisme d'élévation comprend un bâti 5 avec des roues à denture ou pignons 6 prévues pour grimper le long de la crémaillère 3, sur deux côtés opposés de celle-ci, avec des boites d'engre- nages 7 et des machines d'entraînement 8. Le nombre total des pignons est de 2 à 8, normalement deux ou trois de chaque côté de La crémaillère. Le bâti du mécanisme d'élévation est attaché à la plateforme à son extrémité supérieure et à son extrémité inférieure. La fixation peut être élastique ou rigide. Des surfaces de guidage 9 supportent les forces hori- zontales qui proviennent de la jambe. Les figures 6 à 8 montrent un mécanisme classique d'élévation en relation avec une crémaillère simple. En règle générale, les machines d'élévation de la plateforme sont des moyens d'entraînement intégrés conformé- ment aux figures 2 à 5 et 6 à 8 de sorte que La machine d'élévation doit être construite compLète, comme on le voit sur les figures, avant son installation entre autres choses à cause de La précision du montage des roues à denture. Les figures 9a et 9b montrent deux variantes de réalisation d'un mécanisme d'élévation conforme à l'invention en relation avec une crémaillère double. Le côté gauche et Le coté droit sur Les figures iLLustrent deux modes différents, entre Lesquels on peut choisir, de fixation du mécanisme d'éLé- vation. Sur le côté gauche, Le mécanisme d'éLévation est fixé au bâti 11 de La plateforme de manière rigide par des soudu- res en des points 10 cependant que deux boîtes d'engrenages 7 voisines sont interconnectées au moyen d'éléments éLasti- ques 12. Sur le côté droit de La figure 9, au contraire, des ressorts 13 en caoutchouc ont été utilisés dans Les fixations entre le bâti du mécanisme d'élévation et l'ossature de La plateforme. La figure 10 montrent deux variantes différentes du mode de construction des boîtes d'engrenages 7, sur Le côté gauche et sur le côté droit de La figure. Dans La solution conforme à l'invention, la boite d'engrenages 7 en reLation avec chaque pignon 6 est construite comme un module individuel. Ces modules sont, en tant que tels, attachés à des trous prévus dans Le bâti du mécanisme d'éLé- vation à l'aide de bouLons seulement quand la pLateforme de forage est en cours d'assemblage. Les bras 14 de coupe des deux boîtes d'engrenages placées L'une après L'autre ou côte à côte sont réunis de teLLe façon que Les couples exercés par les pignons sur chaque carter ont des directions opposées et par conséquent se compensent et s'annulent L'un L'autre. La figure 9a montre une variante selon laquelle Les bras 14 de coupe placés côte à côte sont interconnectés cependant que La figure 9b montre une variante o les deux boîtes d'engre- nages du niveau le pLus bas sont interconnectées en étant placées l'une après l'autre, sur les deux côtés de la crémail- lère et les deux boites d'engrenages du niveau plus élevé, placées côte à côte, sont interconnectées. Les bras 14 de couple des deux boites d'engre- nages placées côte à côte peuvent être interconnectés soit au moyen d'une tige de liaison élastique 16, soit au moyen d'un vérin hydraulique.Plusieursvérinshydrauliques peuvent être réu- nis à la même source de pression afin que la pression soit égalisée entre les différentes unités. La boite d'engrenages 7 est une boite planétaire modulaire qui consiste en un ou plusieurs jeux d'engrenages planétaires. Les figures 11 et 12 illustrent une application de l'invention en relation avec une crémaillère simple. Dans une solution conforme à l'invention, la capa- cité nominale d'élévation d'un mécanisme d'élévation est de l'ordre de 750 à 4000 KN par pignon (charge maximale de 000 KN environ par pignon). Une caractéristique supplémentaire essentielle de l'invention est ta conception de la transmission par engrena- ges telle que la boîte d'engrenages 7 elle-même est assemblée à partir de modules uniformes d'engrenages planétaires 15 qui peuvent être attachés les uns aux autres. La figure 13 montre trois transmissions différen- tes, a,b,c. La transmission a consiste en un unique module d'engrenages planétaires 15; dans la transmission b, deux modules 15 et 15' ont été utilisés afin que le module 15 entraîné par la machine d'entraînement entraîne le module ' qui à son tour entraîne le pignon. D'une façon correspon- dante, dans la transmission c, il existe trois modules 15, ' et 15". En prévoyant un nombre fortement limité, 10 à 15 pièces, de modules (boites d'engrenages) 15 de tailles diffé- rentes, il est possible de couvrir toutes les variantes envi- sageables concernant la transmission elle-même par engrenages. La transmission type est un train d'engrenages planétaires. Comme il existe de nombreux types différents de plateformes, à l'aide du concept décrit ci-dessus et au moyen de variantes du bâti du mécanisme d'élévation (bâti auquel la boite d'en- grenages est fixée) une réalisation peut être exécutée rapi- dement pour une plateforme quelconque quelLe qu'elle soit, par exemple pour des plateformes dont les jambes sont pour- vues d'une ou de deux crémaillères. La transmission par engre- nages peut être détachée du bâti et en être séparée comme une unité entière. Une autre caractéristique essentielle à mentionner est l'insensibilité des roues à denture à toutes déformations du carter porteur parce que, en règle générale, des tentati- ves sont faites pour utiliser le carter comme un récepteur des forces horizontales en provenance de la jambe, forces qui ont tendance à déformer Le carter en sens latéral. Pour cette raison, dans les mécanismes d'élévation intégrés classiques, les roues à denture placées à l'intérieur du bâti peuvent être endommagées. Il est à noter que Les trains d'engrenages plané- taires classiques actuels ne représentent pas une solution optimale parce qu'ils ont été conçus initialement pour un fonctionnement continu alors que les transmissions des méca- nismes d'élévation sur les plateformes de forage ne sont en fonctionnement que très rarement. Les figures 14a à 14d illustrent l'assemblage d'un mécanisme d'élévation à partir de composants modulaires en relation avec une crémaillère double. Dans un module de bâti ', deux pignons 6 sont ajustés sur des arbres 17, sur les- quels sont montées les boîtes d'engrenages 7 avec leurs méca- nismes d'entraînement 8. Par exemple, quatre modules de bâti 5' sont ajustés Les uns sur les autres. Les bras 14 de couple de deux boîtes d'engrenages placées l'une après l'autre sont interconnectés à l'aide de vérins hydrauliques 18. Les figures 15a à 15d illustrent la même réalisa- tion avec une crémaillère simple. Les figures 16a et 16b illustrent deux boîtes d'engrenages différentes. En fonction du rapport de transmis- sion souhaité, l'une d'elles peut être utilisée soit avec les composants visibles sur les figures 14a à 14c, soit avec ceux des figures 15a à 15c. Il est à noter que le mécanisme est assemblé à par- tir des mêmes composants à la fois pour des jambes équipées de crémaillères simples et pour des jambes équipées de cré- maiLlères doubles, seuls les modules de bâti diffèrent les uns des autres. En utilisant deux, au maximum trois modules de bâti différents, au maximum huit tailles différentes de pignons, ainsi que dix, au maximum quinze modules différents de boites d'engrenages, il est possible d'assembler toutes les variantes envisageables de mécanismes d'élévation qui peuvent être requises en pratique. Le chiffrage des offres devient aussi considérablement plus facile puisque le méca- nisme est toujours composé d'éléments standardisés. REVENDICATIONS 1.Type de mécanismes d'élévation (4) fonctionnant au moyen de roues à denture (6) grimpant Le long d'une cré- maillère (3) sur la jambe (2) d'une plateforme éLevable (1), dans lequel le mécanisme d'élévation consiste en une unité composée d'une roue à denture grimpante ou de deux roues à denture grimpantesparallèles(6), d'une machine d'entraînement (8) entrainant chaque roue à denture, et d'engrenages (7) placés entre chaque roue à denture et la machine d'entraîne- ment entraînant ladite roue, caractérisé en ce que Les méca- nismes d'élévation (4) nécessités pour différentes applica- tions, ayant différentes capacités d'élévation, et utilisables en liaison avec une crémaillère simple ou une.crémaillère double (3) sont assemblés à l'aide d'un nombre limité de modules différents de bâtis(5') de pignons grimpants (6) et d'engrenages (7). 2. Type de mécanismes d'élévation seton la revendication 1, caractérisé en ce que deux, au maximum trois modules différents de bâti (5') et six, au maximum huit, pignons grimpeurs différents (6) sont utilisés. 3. Type de mécanisme d'éLévation selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la boite d'engrenages (7) relative à chaque pignon grimpeur (6) est construite comme un module individuel qui est attaché tel quel au bâti (5) de l'équipement d'élévation seulement quand la plateforme de forage a été assemblée. 4. Type de mécanisme d'élévation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'un train d'engrenages planétaires est utilisé dans la boîte d'engrenages (7) du mécanisme d'élévation (4). 5. Type de mécanisme d'élévation selon la revendi- cation (4) caractérisé en ce que les engrenages de transmis- sion (7) nécessités par différentes applications et ayant diverses caractéristiques de transmission sont constitués par l'installation de deux ou de plusieurs trains d'engrena- ges planétaires (15) de taillesdifférentes, en série, un total de dix à quinze trains planétaires de tailles diffé- rentes étant utilisés pour diverses variantes. 6. Mécanisme d'élévation (4) du type selon la revendication 1 pour une plateforme élevable (1) dans lequel ce mécanisme comprend un bâti (5), une ou plusieurs roues a denture (6) grimpant le long d'une crémaillère simple (3) au moins sur une jambe (2) d'une plateforme, une machine d'entraînement (8) pour entraîner chacune des roues à denture grimpante ainsi qu'un ensemble d'engrenages disposés entre chaque roue à denture grimpante et la machine d'entraînement, de sorte que chaque roue à denture grimpante (6) ou deux roues à denture grimpantes placées côte à côte, la machine d'entraînement (8) entraînant chaque roue à denture et les ensembles d'engrenages (7) placés entre chaque roue à denture et la machine d'entraînement de celle-ci constituent un module distinct, caractérisé en ce que chaque ensemble d'engrenages (7) est un module distinct en relation avec le bâti (5). 7. Mécanisme d'élévation selon la revendication 6 caractérisé en ce que la boîte d'engrenages (7) comprend un train planétaire. - 8. Mécanisme d'élévation selon la revendication 7 caractérisé en ce que la boite d'engrenages (7) comprend deux ou plusieurs trains planétaires (15) de tailles différentes montés en série. 9. Mécanisme d'élévation selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que les bras de couple (14) de deux boîtes d'engrenages (7) placées l'une après l'autre et grimpant le long d'une crémaillère simple (3) sur une jambe (2) d'une plateforme sont interconnectés de sorte que les couples produits par les pignons grimpeurs (6) de chaque boite d'engrenages se compensent les uns les autres. 10. Mécanisme d'élévation selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que les bras de couple (14) de deux boîtes d'engrenages (7) placées côte à _ - côte et grimpant le long d'une crémaillère double (3) sur une jambe (2) d'une plateforme sont interconnectés de sorte que les couples produits par les pignons grimpeurs (6) des boites d'engrenages se compensent les uns les autres.