Brevet FR2643401A1 — publié le 19900824

La présente invention concerne les mécanismes de manoeuvre, ou jacking, pour plateformes marines de forage du type auto-élévatrices. Ces plateformes sont généralement utilisées pour les opérations de forage en mer. Elles comportent une pluralité de jambes supports en forme de grand tube cylindrique, et des mécanismes élévateurs associes a la plateforme, qui agissent directement sur les jambes. Ces mécanismes élévateurs permettent de régler la position de la plateforme par rapport aux jambes et de la maintenir. Dans les systèmes connus, les jambes comportent, disposées en opposition selon une génératrice, des cremailleres sur lesquelles engrenent les pignons de sortie des mécanismes de manoeuvre. Pour une même jambe, on trouve deux mécanismes disposés sensiblement au même niveau chaque mécanisme étant associé à l'une des crémaillères. Selon la nature de la plateforme on peut prévoir de superposer plusieurs paires de mécanismes les unes sur les autres, deux ou trois selon le cas. Ces mécanismes de manoeuvre sont du type moto-réducteurs et ils entraînent la plateforme soit en montée, soit en descente, et, à l'arret ils la maintiennent en position. Le poids total de la plateforme de forage se repartit sur les jambes par les crémaillères et les pignons de sortie des mécanismes. Les charges ne sont pas forcément réparties d'une façon égalitaire sur les différentes jambes. Des surcharges accidentelles peuvent apparaître lorsque par exemple, les fonds marins se dérobent sous une jambe. I1 s'ensuit des augmentations considérables des efforts sur les pignons et crémaillères incriminés et des risques de crique ou rupture dans les pièces mécaniques. Les mécanismes de manoeuvre utilisés a ce jour sont tels qu'ils demandent une surveillance et un controle attentif de tous les organes du mécanisme, ce qui implique un démontage du moto-reducteur et une vérification de l'ensemble des pièces, régulièrement. La présente invention vise à améliorer ces mécanismes en réduisant les efforts au niveau du moto-réducteur lui-meme pour les faire supporter par le seul pignon de sortie. Ainsi le controle et la surveillance du mécanisme se limitent a une surveillance des éléments extérieurs visibles ; les éléments cachés sous carter ou à l'intérieur des bâtis sont a l'abri des criques ou autres dommages créés par les surcharges accidentelles, du fait de l'amélioration sensible des coefficients de sécurité. Dans les installations connues, le pignon de sortie du mécanisme comporte au mieux sept dents qui engrènent avec les crémaillères des jambes ; le choix du module pour ces pignons dépend des charges qui s' exercent au niveau des jambes en question. L'invention propose, pour améliorer le coefficient de sécurité et en particulier pour diminuer les couples qui s'appliquent au réducteur et au moteur placés en amont du pignon, une diminution du nombre de dents du pignon de sortie en le ramenant a six ou cinq dents ce qui procure, pour un poids équivalent de plateforme, une diminution des couples de l'ordre de 16 et 40 % respectivement, par rapport aux techniques antérieures. Pour concilier un nombre réduit de dents sur le pignon de sortie et le rendement d'engrenement, le mécanisme de manoeuvre selon l'invention est tel que le pignon de sortie comporte un diametre primitif corrigé positivement d'une valeur comprise entre 0,5 et 1,1 fois le module. Toujours selon l'invention, le pignon de sortie comporte un diamètre extérieur supérieur au diametre primitif d'une valeur comprise entre 1,65 a 1,96 fois le module. L'invention concerne également les plateformes auto-élévatrices munies de dispositifs de manoeuvre dont les pignons de sortie comportent un nombre de dents réduit à six ou cinq dents. Selon un premier mode de réalisation, lorsque la plateforme comporte deux mécanismes de manoeuvre superposés de façon à engrener sur une meme crémaillère, les pignons de sortie sont décalés d'un demi-pas l'un par rapport a l'autre. Selon un second mode de réalisation, lorsque trois mécanismes de manoeuvre sont superposés de façon a engrener sur une même crémaillère, les pignons de sortie desdits mécanismes sont décalés d'un tiers de pas les uns par rapport aux autres. Toujours selon l'invention, la plateforme peut comporter un ensemble de mécanismes montés dans un bati fixe, directement solidaire de ladite plateforme ou dans un bâti monté flottant dans une structure intermédiaire solidaire de ladite plateforme. L'invention sera encore illustrée par la description suivante et les dessins annexés, donnés a titre indicatif, et dans lesquels - la figure 1 représente, en coupe et en élévation, de façon schématique, le principe d'une plateforme auto-élévatrice - la figure 2 représente un ensemble de mecanismes de manoeuvre d'une plateforme, au niveau d'une des jambes, pour un montage de type flottant - la figure 3 représente un ensemble de mécanismes de manoeuvre comme pour la figure 2, mais dans un montage du type fixe - la figure 4 représente en vue de dessus, avec une coupe au niveau du bati, l'implantation des mécanismes de manoeuvre autour d'une jambe support de plateforme ; - la figure 5 représente, de façon schématique, les pignons et crémaillères pour une jambe. Telle que représentée figure 1, la plateforme 1 est supportée par des piles ou jambes 2 en forme de tube cylindrique, au nombre de trois sur la figure ; ces jambes 2 sont enfoncées dans le sol marin. Ce type de plateforme est amenée sur le lieu de forage, tirée par des remorqueurs. Les jambes sont guidées dans des bâtis 3 situés sur la plateforme 1. Ces bâtis 3 renferment les mécanismes de manoeuvre des jambes, détaillés plus loin. Ces mécanismes permettent, lorsque la plateforme 1 est arrivée sur son lieu de forage, de deplacer les jambes 2 par rapport a ladite plateforme pour, dans un premier temps, les positionner sur le sol marin puis, ensuite, lorsque les jambes sont ancrées sur le sol, soulever la plateforme 1 par rapport au niveau de la mer. On remarque, figure 1, dans la vue en élévation, la plateforme 1 représentée en traits mixtes fins, dans une position d'engin flottant ; dans cette position les jambes sont relevées au-dessus du fond marin. La plateforme est également représentée, en traits forts, ainsi que les jambes dans la position normale d'activité ; les jambes 2 sont ancrees dans le fond marin et la plateforme se situe à un niveau eleve, au-dessus de la surface de la mer On a représenté, figure 2, un ensemble de mecanismes de manoeuvre de la plateforme disposés dans un bati 3, lequel bati 3 est monte flottant dans une structure 4 solidaire de la plateforme.Des organes elastiques 5 et 6 sont interposes entre le bati 3 et la structure intermediaire 4 pour offrir une certaine souplesse entre les jambes 2 et la plateforme I. La figure 3 représente un montage fixe du bâti 3 sur la plateforme 1. Les mecanismes de manoeuvre 7 sont disposes de la meme façon, figure 2 et figure 3 ; les reperes sont identiques. On remarque, sur ces figures 2 et 3, que les jambes 2 comportent, disposées selon une génératrice, des crémailleres 8, diamétralement opposées. Les mécanismes de manoeuvre 7 sont disposés de part et d'autre de la jambe 2 et leur pignon de sortie 9 engrène avec les crémailleres 8 correspondantes. Pour une même jambe 2 on trouve au minimum deux mecanismes de manoeuvre 7, disposés au meme niveau, de part et d'autre de ladite jambe 2. Le nombre de paires de mécanismes 7 dépend généralement du poids de la plateforme. On a representé figures 2 et 3, un ensemble comprenant trois paires de mecanismes de manoeuvre superposés. Chaque mécanisme comporte un pignon de sortie 9 representé avec six dents. Chaque pignon 9 comporte- au moins une dent en contact avec les dents de la crémaillere 8 et, pour une même cremaillere on remarque un décalage des pignons 9 correspondants. Dans le cas d'un ensemble comportant trois mécanismes 7 superposés, on remarque que le décalage des pignons 9 correspond au tiers du pas 10. Dans le cas d'un ensemble avec deux mécanismes superposés, le décalage des pignons 9 serait égal a la moitié du pas 10. On a représenté, figure 4, en vue de dessus, avec une coupe au niveau du bâti 3, deux mécanismes de manoeuvre 7 disposés de part et d'autre de la jambe 2. Les mécanismes de manoeuvre 7 comportent un moteur 11 qui entraîne le pignon 9 par l'intermédiaire d'un ensemble réducteur 12 approprié. Les pignons de sortie 9 sont disposés de part et d'autre de la jambe 2 et engrenent sur les crémailleres 8 solidaires de ladite jambe. Le poids P de la plateforme se transmet aux mécanismes 7 sous forme d'un couple dont la valeur correspond audit poids P, divisé par le nombre de mécanismes 7 et multiplié par R, R étant le rayon d'appui du pignon 9 sur la crémaillere 8. La valeur relative des rayons R proposée pour une crémaillere de module donné, étant proportionnelle au nombre de dents du pignon, le couple appliqué aux mécanismes 7 sera plus faible pour un nombre de dents réduit, pour un meme poids de plateforme. Les pignons de sortie 9 des mécanismes 7 ont donc un nombre de dents limité a six ou cinq. Le nombre de cinq dents pour le pignon de sortie, correspond a un minimum -compte-tenu d'autres conditions qui sont des conditions d'engrenement continu sans a-coups entre le pignon 9 et la cremaillere 8. Pour une charge donnée sur un pignon 9, la valeur du rayon du pignon, dans le cas d'un nombre de dents limité a cinq, est de 40 t inférieure a la valeur du rayon R d'un pignon dont le nombre de dents est de sept, comme utilisé actuellement. Dans le cas d'un pignon avec un nombre de dents limité a six, le rayon est inférieur de 16 %, par rapport à un pignon sept dents. Si une surcharge accidentelle apparaît sur l'une des jambes 2, le moteur 11 et le réducteur 12 d'un mécanisme de manoeuvre 7 sont moins sollicités avec un pignon de sortie 9 comprenant cinq ou six dents. On a illustré, figure 5, schématiquement, les pignons de sortie 9 et les crémailleres 8. Pour obtenir un engrenement correct, il est nécessaire que les diametres fictifs 13, appelés diametres et lignes primitifs du pignon 9 et de la crémaillere 8 soient en concordance au jeu pres. Pour obtenir un bon engrenement, le diametre fictif 13 du pignon 9 est choisi avec une valeur agrandie comprise entre 0,5 fois et 1,1 fois le module, par rapport a la valeur théorique, de façon a obtenir une pression de contact minimale avec un fonctionnement sans a-coups. Le diametre extérieur 14 du pignon 9 correspond au diamètre primitif 13 augmenté d'une valeur comprise entre 1,65 et 1,96 fois le module pour l'obtention d'un bon rendement au niveau de la denture. A titre d'exemple, un pignon de six dents peut avoir les caractéristiques suivantes : module : 100, coefficient de déport : 0,3, angle de pression : 30 ; le diamètre primitif 13, corrigé par application des coefficients précités est de 660 mm ; le diametre de fond est de 460 mm ; le diametre de tete, ou antérieur 14, est de 838 mm apres application des coefficients précités également. Les surépaisseurs et protubérances sont nulles. L'outil de taillage a un coefficient de saillie de 1 et d'arrondi de 0,35. Les signes de référence insérés apres les carac téristiques techniques mentionnées dans les revendications ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernieres et n'en limitent aucunement la portée. ;REVENDICATIONS 1.- Mécanisme de manoeuvre de plateforme auto-élévatrice, constitué d'un moteur (11) et réducteur (12) installés dans un bâti (3) sur ladite plateforme (1), et dont le pignon de sortie (9) engrène avec une crémaillère (8) disposée selon une génératrice de la jambe (2) correspondante, caractérisé en ce qu'il comporte un pignon de sortie (9) comprenant au maximum six dents. 2.- Mecanisme de manoeuvre de plateforme auto-élévatrice selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pignon de sortie (9) comporte cinq dents. 3.- Mécanisme de manoeuvre de plateforme auto-élévatrice, selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le pignon de sortie (9) comporte un diamètre primitif (13) corrigé positivement d'une valeur comprise entre 0,5 et 1,1 fois le module. 4.- Mécanisme de manoeuvre de plateforme auto-élévatrice selon l'une quelconque des revendications 1 a 3, caractérisé en ce que le pignon de sortie (9) comporte un diametre extérieur (14) supérieur au diametre primitif (13) d'une valeur comprise entre 1,65 a 1,96 fois le module. 5.- Plateforme auto-élévatrice comportant deux mécanismes de manoeuvre selon l'une quelconque des revendications 1 a 4, ces deux mécanismes de manoeuvre (7) étant superposés de façon a engrèner sur une même crémaillere (8), caracterisee en ce que les pignons de sortie (9) sont décales d'un demi-pas l'un par rapport a l'autre. 6.- Plateforme auto-éiévatrice comportant, au niveau d'une jambe (2), trois mécanismes selon l'une quelconque des revendications 1 a 4, ces mécanismes étant superposés de façon à engrèner sur une meme crémaillère (8), caractérisée en ce que les pignons de sortie (9) des mécanismes (7) sont décalés d'un tiers de pas les uns par rapport aux autres. 7.- Plateforme auto-élévatrice selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caracterisée en ce qu'elle comporte des mécanismes de manoeuvre (7) disposés dans un bâti (3) monté flottant dans une structure (4) solidaire de la plateforme ; des organes élastiques (5) et (6) étant interposés entre ledit bâti (3) et ladite structure intermédiaire (4). 8.- Plateforme auto-élévatrice selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisée en ce qu'elle comporte des mécanismes de manoeuvre (7) disposés dans un bati fixe, directement solidaire de la plateforme (1).