Brevet FR2573831A1 — publié le 19860530

- t o. n Dispositif de connexion mécanique La présente Invention concerne un dispositif de connexion mécanique pour relier une ligne de traction, sensiblement verticale, à un point d'ancrage. Particulièrement, l'invention s'applique aux plates-formes marines flottantes maintenues en position au moyen de lignes de traction ancrées au fond de la mer. Un but de l'invention est de réaliser un dispositif de connexion à mécanique simple, ne nécessitant aucun ressort, à fonctionnement sûr, et dont la connexion ne nécessite pas l'appui de la ligne sur le fond du point d'ancrage. L'invention a ainsi pour objet un dispositif de connexion mécanique pour relier une ligne de traction, sensiblement verticale, à un point d'ancrage, comprenant un connecteur mâle, lié à l'extrémité inférieure de la ligne de traction et un connecteur femelle, solidaire du point d'ancrage, caractérisé en ce que le connecteur femelle comprend un corps creux permettant l'introduction par gravité du connecteur mâle, et dont l'alésage interne comprend un rétrécissement à son extrémité supérieure formant un épaulement interne circulaire, en ce que ledit connecteur mâle comprend une noix de forme générale cylindrique et d'axe vertical, munie d'une série annulaire de loquets, articulés à leur extrémité inférieure, les axes d'articulation des loquets étant tous dans un meme plan perpendiculaire à l'axe de ladite noix, une bague coulissante étant disposée autour de ladite noix audessus des loquets, et permettant, en position basse, de maintenir les loquets en position effacée autorisant le passage du connecteur mâle au droit du rétrécissement dudit corps creux, ladite bague comportant une portée d'appui contre l'extrémité supérieure dudit corps creux assurant la remontée de la bague et la libération des loquets, en ce qu'une jupe inférieure coulissante, entoure ladite noix au-dessous desdits loquets, des moyens permettant, après relâchement de la tension de la ligne, son coulissement vers le haut, opérant l'effacement des loquets, lesquels comportent un redan coopérant avec un épaulement de ladite jupe la retenant en position haute, loquets effacés, et en ce que des moyens de liaison relient ladite ligne de traction à ladite noix. Selon une autre caractéristique de l'invention et afin d'obtenir une ouverture certaine des loquets, un taquet-culbuteur est articulé à ladite noix au-dessus de chaque loquet, lesdits taquets étant basculés par ladite bague coulissante lors de son coulissement vers le haut, provoquant l'ouverture vers l'extérieur des loquets par appui des taquets sur les loquets. Selon une autre caractéristique de l'invention, lesdits moyens de liaison reliant la ligne de traction à la noix comprennent un axe central, lié à la ligne, pénétrant dans un alésage de ladite noix, l'extrémité inférieure dudit axe comportant un renflement, un organe élastique annulaire étant interposé entre ledit renflement et une portée inférieure de ladite noix qui repose ainsi sur l'extrémité dudit axe. Cette dernière disposition permet une légère inclinaison de la ligne de traction sans exercer de couple sur les loquets du connecteur mâle. Selon une réalisation préférée de l'invention, lesdits moyens permettant le coulissement vers le haut de ladite jupe comprennent un arbre-piston, lié à ladite noix à sa partie inférieure par une pièce support, l'extrémité supérieure dudit arbre-piston comprenant une portée sphérique convexe coopérant avec une portée sphérique concave réalisée à l'extrémité inférieure dudit renflement, une pièce cylindrique, de diamètre supérieur à celui dudit arbre-piston, étant fixée coaxialement dans le prolongement de son extrémité inférieure, la partie inférieure de ladite jupe formant un cylindre à deux diamètres d'alésage correspondant respectivement à celui dudit arbre-piston et à celui de ladite pièce cylindrique, les deux diamètres d'alésage étant réunis par un épaulement interne, ledit axe central comportant un canal central et ledit arbre-piston comportant un conduit interne dont l'extrémité supérieure prolonge ledit canal et dont l'extrémité inférieure aboutit au niveau de l'extrémité inférieure dudit arbrepiston et à sa périphérie, un fluide hydraulique sous pression étant envoyé dans ledit canal pour mouvoir ladite jupe vers le haut. En cas de non fonctionnement du dispositif hydraulique, pour le relèvement de la jupe, on prévoit que l'extrémité inférieure de ladite jupe, en position basse, se prolonge au-dessous de l'extrémité inférieure de ladite pièce cylindrique fixée audit arbre-piston, de manière à permettre le relèvement, en position haute, de la jupe par appui du connecteur mâle au fond dudit corps creux. Une disposition analogue est prise en cas d'absence de dispositif hydraulique pour relever la jupe. Dans ce cas, la jupe doit descendre au-dessous de l'extrémité inférieure de la noix ou bien audessous dudit renflement dans le cas de moyens de liaison de la ligne à la noix par ledit axe central et ledit organe élastique annulaire. On va maintenant décrire, un exemple préféré de réalisation de l'invention en se référant au dessin annexé dans lequel La figure 1 montre le dispositif de connexion, selon l'invention, avant la connexion, en phase d'approche, en vue partiellement coupée. La figure 2 montre le dispositif en position connectée, ligne tendue, vue en coupe axiale. La figure 3 montre le dispositif en phase de déconnexion, ligne détendue, jupe relevée, loquets effacés, vue en coupe axiale. La figure 4 est une coupe selon IV-IV de la figure 2. En se reportant spécialement aux figures 2 et 4 on va d'abord décrire la structure du dispositif de connexion selon l'invention. Le dispositif comprend un connecteur femelle 1 et un connecteur mâle 2. Le connecteur femelle 1 comprend un corps creux 3 cylindrique d'axe vertical, permettant l'introduction du connecteur mâle 2 par simple descente de la ligne de traction, non représentée, liée au connecteur mâle. Le connecteur femelle 1 est rigidement fixé à un point d'ancrage fixe, au fond de la mer par exemple dans le cas d'un dispositif de connexion pour plate-forme à lignes tendues. L'alésage 4 du corps creux se rétrécit à son extrémité supérieure 5 de façon à former un épaulement circulaire interne 6. Comme on le voit sur les figures, cet épaulement a un profil arrondi. Le connecteur mâle 2 comprend d'abord une noix 7 de forme générale cylindrique d'axe vertical, réalisée en deux parties 7a et 7b assemblées par des vis 8. La noix 7 est munie d'une série annulaire de loquets 9 articulés, huit dans l'exemple décrit. Chaque loquet est articulé à son extrémité inférieure par le moyen d'un tourillon 10 enfilé latéralement dans un logement de section circulaire mais non fermé, d'un bloc il qui en vue de dessus, voir figure 4, a la forme d'un trapèze isocèle. Les axes des tourillons 10 sont tous situés dans un même plan perpendiculaire à I'axendu dispositif de connexion. Tous les blocs 11 sont placés les uns à côté des autres sur une plage annulaire horizontale 12 de la partie 7a de la noix 7. Une bague coulissante 13 est disposée autour de la noix 7 à son extrémité supérieure. Son coulissement vertical est libre et sans aucun serrage. Sa course vers le bas est limitée par un épaulement 14. Comme on peut le voir sur la figure 1, cette bague permet, en position basse, de maintenir les loquets 9 en position effacée. Elle ne permet pas de les y placer mais seulement de les maintenir dans cette position. On verra plus loin, comment ces loquets sont placés en position effacée. Cette bague coulissante 13 comporte à sa partie inférieure une portée 15 (figure 1) qui, lors de l'introduction du connecteur mâle dans le connecteur femelle 1, vient reposer sur une portée d'appui 16 de l'extrémité supérieure 5 du connecteur femelle assurant ainsi la remontée de la bague le long de la noix 7 et la libération des loquets 9 qui peuvent s'ouvrir. Afin que ces loquets s'ouvrent d'une manière certaine, des taquets culbuteurs 17 sont articulés à la noix 7, dans sa partie supérieure 7a, au-dessus des taquets 9. Sur la figure 4, on voit bien que ces taquets 17 tourillonnent dans des joues 18, 19 de la partie 7a. Chaque taquet comporte un bec 20 et un bec 21. On voit ainsi sur la figure 1 que si la bague coulissante 13 remonte, son extrémité inférieure 22 vient buter contre le bec 20 provoquant la rotation du taquet et donc l'appui du bec 21 contre le loquet 9 le repoussant de manière à l'ouvrir vers l'extérieur. Une jupe coulissante 23 est disposée autour de la noix 7 audessous des loquets 9. Cette jupe coulissante permet, par son coulis- sement vers le haut, la tension de la ligne étant relâchée et les loquets 9 ne s'appuyant plus contre l'épaulement 6, d'effacer les loquets 9 (voir figure 3). Lorsque la jupe est ainsi dans cette position haute, loquets effacés, elle reste dans cette position, suspendue par un épaulement 24 s'appuyant sur un redan 25 des loquets. On peut alors remonter la ligne avec le connecteur mâle puisque les loquets sont effacés. Au cours de cette opération, la bague coulissante 13 coulisse par son propre poids vers le bas jusqu'à ce qu'elle vienne coiffer les loquets 9, resserrant leur effacement, ce qui libère la jupe qui retombe. Au cours de cette manoeuvre, les taquets 17, voir figure 3, ont d'abord pivotés sous l'action de l'ex- trémité inférieure 22 de la bague 13 contre le bec 20, pour se placer dans la position représentée en pointillé sur cette figure 3, puis, lorsque la bague 13 est suffisamment descendue, l'axe du taquet se trouvant en face d'une chambre annulaire 26 de la bague 13, les taquets basculent sous le poids du bec 21 pour se retrouver dans la position de la figure 1. On décrira plus loin les moyens utilisés pour opérer le relèvement de la jupe 23. La ligne de traction, non représentée, est liée, d'une manière quelconque connue, à un axe central 27 qui pénètre dans un alésage axial 28 de la noix 7. L'extrémité inférieure de cet axe 27 se termine par un renflement 29 sur lequel repose, par l'intermédiaire d'un organe élastique annulaire 3Q, la noix 7. L'organe élastique 30 est solidement accroché, par exemple collé ou par un autre moyen de liaison, d'une part au renflement 29 et d'autre part à la partie 7b de la noix 7. Ce système de liaison entre la ligne de traction et la noix permet à la ligne d'avoir une légère inclinaison et cela sans exercer de couple de torsion sur les loquets. Sur la figure 2 sont montrées, en traits fins interrompus, les positions extrêmes de l'axe central 27. Enfin, on va maintenant décrire des moyens permettant d'opérer le relèvement de la jupe 23 pour l'effacement des loquets 9 permettant la remontée de la ligne de traction. A cet effet, un arbre-piston 31 est relié à la noix 7, à son extrémité inférieure, par une pièce support 32 au moyen des vis 8. Des vis telles que 33 lient cette pièce support 32 à l'arbre piston 31. Ces liaisons à la noix 7 et à l'arbre-piston 31 sont étanches. L'extrémité supérieure de l'arbre-piston 31 comprend une tête 34 à portée sphérique qui coopère avec une portée sphérique concave réalisée à l'extrémité inférieure du renflement 29 de l'axe central 27. Au dessous de la tête 34, l'arbre-piston 31 se prolonge par un col 35 puis par une portée cylindrique 36 munie d'un joint d'étanchéité 37. A l'extrémité inférieure de cet arbre-piston 31, coaxialement et dans son prolongement, est fixée, au moyen de vis tel que 38, une pièce cylindrique 39 dont le diamètre est supérieur au diamètre de la portée cylindrique 36, formant ainsi un épaulement 40 entre les deux parties 36 et 39. La pièce cylindrique 39 est munie d'un joint d'étanchéité 41. L'axe central 27 est percé d'un canal axial 42. L'arbre-piston 31 comprend un conduit interne 43 dont l'extrémité supérieure s'ouvre à l'extérieur, communiquant avec le canal 42 et dont l'extrémité inférieure aboutit à l'extrémité inférieure de l'arbre-piston 31 à sa périphérie, au niveau de l'épaulement 40 (voir figure 2). La jupe 23 se prolonge vers le bas pour former un cylindre, ouvert en haut et en bas, à deux diamètres d'alésage 44 et 45 correspondant respectivement à la portée 36 et à la pièce cylindrique 39. Un épaulement 47 relie ces deux diamètres internes 44 et 45. Cet épaulement est chanfreiné. Pour le relèvement de la jupe 23, on envoie de l'huile sous pression dans le canal 42. Lors de cette opération, l'huile pénètre dans la cavité 48 située entre le renflement 29,l'organe élastique 30 et la pièce support 32, mais cela n'a pas d'importance car cette cavité est étanche. Au cas où la pression hydraulique ne permettrait pas, par une avarie quelconque, le relèvement de la jupe 23 pour la déconnexion du dispositif, on a prévu un moyen mécanique de secours. Ce moyen consiste en la simple prolongation 49 de la jupe 23 vers le bas, au-delà du cylindre de diamètre 45. Cette prolongation 49 dépassant évidemment, lorsque la jupe est en position basse, figure 2, l'extrémité inférieure de la pièce cylindrique 39. En outre, au bout de cette prolongation 49 est fixé un organe élastique 50. Pour utiliser ce moyen de secours, il suffit de descendre suffisamment la ligne de traction de façon à ce que organe élastique 50 prenne appui contre le fond du connecteur femelle 1. Si le dispositif de connexion, contrairement à l'exemple préféré décrit, ne comporte pas de moyen hydraulique poùr relever la jupe, celle-ci doit alors descendre au-dessous du renflement 29 où même simplement au-dessous de l'extrémité inférieure de la noix 7 si on n'utilise pas non plus le système de liaison préféré décrit entre la noix et la ligne de traction. On pourrait en effet relier rigidement la ligne de traction à la noix 7, celle-ci ne comportant alors pas non plus l'alésage 28. Le relèvement de la jupe se fait alors mécaniquement par appui du connecteur mâle dans le fond du connecteur femelle. Cependant l'exemple décrit est préféré pour ses avantages évidents. Le fonctionnement est le suivant La figure 1 montre l'état des pièces en phase d'approche. On descend la ligne de traction jusqu'à ce que la bague 13 vienne reposer sur l'extrémité 5 du connecteur femelle. A partir de ce moment là, tout en continuant la descente, la bague 13 coulisse vers le haut, l'extrémité 22 de la bague 13 culbute les taquets culbuteurs 17 dont le bec 21 pousse alors les loquets 9 qui s'ouvrent. On remonte alors la ligne jusqu'à ce que les loquets viennent en appui contre l'épaulement 6. On tend alors la ligne à volonté. On est alors dans la position de la figure 2. Pour la déconnexion, on détend la ligne et on l'abaisse un peu. On envoie le fluide hydraulique dans le canal 42. La jupe remonte alors, réalise l'effacement les loquets 9 et reste suspendue aux redans 25 des loquets. On est alors dans la position de la figure 3. Si la pression n'a pas permis de relever la jupe, on agit alors comme on l'a dit précedemment. On remonte alors la ligne. Au tours de cette remontée, la bague 13 vient culbuter les taquets 17 et coiffer les loquets 9, la jupe 23 retombe alors à sa position basse par échappement des loquets et on se retrouve dans la position de la figure 1 qui permet à nouveau une connexion. REVENDICATIONS 1/ Dispositif de connexion mécanique pour relier une ligne de traction, sensiblement verticale à un point d'ancrage, comprenant un connecteur mâle (2), lié à l'extrémité inférieure de la ligne de traction et un connecteur femelle (1), solidaire du point d'ancrage, caractérisé en ce que le connecteur femelle comprend un corps creux (3) permettant l'introduction par gravité du connecteur mâle, et dont l'alésage interne (4) comprend un rétrécissement à son extrémité supérieure formant un épaulement interne circulaire (6), en ce que ledit connecteur mâle comprend une noix (7) de forme générale cylindrique et d'axe vertical, munie d'une série annulaire de loquets (9), articulés à leur extrémité inférieure, les axes d'articulation des loquets étant tous dans un meme plan perpendiculaire à l'axe de ladite noix, une bague coulissante (13) étant disposée autour de ladite noix au-dessus des loquets, et permettant, en position basse, de maintenir les loquets en position effacée autorisant le passage du connecteur mâle au droit dudit rétrécissement dudit corps creux, ladite bague comportant une portée d'appui (15) contre l'extrémité supérieure (5) dudit corps creux assurant la remontée de la bague et la libération des loquets, en ce qu'une jupe inférieure coulissante (23), entoure ladite noix au-dessous desdits loquets, des moyens permettant, après relâchement de la tension de la ligne, son coulissement vers le haut, opérant l'effacement des loquets, lesquels comportent un redan (25) coopérant avec un épaulement (24) de ladite jupe la retenant en position haute, loquets effacés, et en ce que des moyens de liaison (27, 30) relient ladite ligne de traction à ladite noix. 2/ Dispositif de connexion mécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un taquet culbuteur (17) est articulé à ladite noix au-dessus de chaque loquet, lesdits taquets étant basculés par ladite bague coulissante lors de son coulissement vers le haut, provoquant l'ouverture vers l'extérieur des loquets par appui des taquets sur les loquets. 3/ Dispositif de connexion mécanique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de liaison reliant la ligne de traction à la noix comprennent un axe central (27), lié à la ligne, pénétrant dans un alésage (28) de ladite noix, l'extrémité inférieure dudit axe comportant un renflement (29), un organe élastique annulaire (30) étant interposé entre ledit renflement et une portée inférieure de ladite noix qui repose ainsi sur l'extrémité dudit axe. 4/ Dispositif de connexion mécanique selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens permettant le coulissement vers le haut de ladite jupe comprennent un arbre-piston (31), lié à ladite noix à sa partie inférieure par une pièce support (32), l'extrémité supérieure dudit arbre-piston comprenant une portée sphérique convexe (34) coopérant avec une portée sphérique concave réalisée à l'extrémité inférieure dudit renflement, une pièce cylindrique (39), de diamètre supérieur à celui dudit arbre-piston, étant fixée coaxialement dans le prolongement de son extrémité inférieure, la partie inférieure de ladite jupe formant un cylindre à deux diamètres d'alésage (44, 45) correspondant respectivement à celui (36) dudit arbre-piston et à celui de ladite pièce cylindrique (39), les deux diamètres d'alésage étant réunis par un épaulement interne (47), ledit axe central comportant un canal central (42) et ledit arbre-piston comportant un conduit interne (43) dont l'extrémité supérieure prolonge ledit canal et dont l'extrémité inférieure aboutit au niveau de l'extrémité inférieure dudit arbre-piston et à sa périphérie, un fluide hydraulique sous pression étant envoyé dans ledit canal pour mouvoir ladite jupe vers le haut. 5/ Dispositif de connexion mécanique selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'extrémité inférieure (49) de ladite jupe, en position basse, se prolonge au-dessous de l'extrémité inférieure de ladite pièce cylindrique (39) fixée audit arbre-piston, de manière à permettre le relèvement, en position haute, de la jupe (23), par appui du connecteur mâle au fond dudit corps creux. 6/ Dispositif de connexion mécanique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens permettant le coulissement vers le haut de ladite jupe sont constitués par un prolongement de ladite jupe au-dessous de l'extrémité inférieure de ladite noix, l'appui du connecteur sur le fond dudit corps creux provoquant ce coulissement. 7/ Dispositif de connexion mécanique selon la revendication 3, carac térisé en ce que les moyens permettant le coulissement vers le haut de ladite jupe sont constitués par un prolongement de ladite jupe audessous dudit renflement, l'appui du connecteur sur le fond dudit corps creux provoquant ce coulissement.