Brevet FR2670742A1 — publié le 19920626

La présente invention concerne les installations de mouillage de plusieurs ancres en vue d'immobiliser un bâtiment flottant tel qu'un navire une plateforme pétrolière ou autre par rapport au fond marin. Une telle installation de mouillage destinée à permettre au bâtiment qui en est équipé de tourner librement sur ses amarres au gré des courants et des vents comporte généralement une tête tournante à laquelle sont fixées les extrémités de chaînes d'ancres, disposée dans un puits ménagé dans la coque du bâtiment. La tête tournante est montée à rotation dans le puits au moyen d'éléments de roulement. Elle est traversée par des chaînes d'ancres dont le mouillage a des emplacements à peu prés équidistants de celui que doit occuper le bâtiment permet à celui-ci de se trouver toujours au-dessus du même site sous-marin en dépit des changements d'orientation qu'il subit du fait de ses mouvements d'évitement. Les installations de mouillage du type précité présentent l'inconvénient essentiel de nécessiter la mise en oeuvre de techniques de construction très élaborées dans la mesure où les roulements de très grandes dimensions utilisés pour le montage de la tête tournante dans le puits du bâtiment impliquent des opérations d'usinage nombreuses tant en ce qui concerne les éléments de roulement qu'en ce qui concerne les chemins de roulement pour ceux-ci prévus sur les parois du puits et sur la tête tournante. Compte tenu des dimensions importantes que peut prendre une telle installation de mouillage en raison du grand tonnage des bâtiments qu'elle équipe, son prix de revient est très élevé et sa mise en place nécessite une main-d'oeuvre très qualifiée. En outre, en raison de sa construction qui implique des tolérances serrées et une grande rigidité, une installation de mouillage d'ancres dont la tête tournante est montée dans son puits par l'intermédiaire d'éléments de roulements tels que des rouleaux d'acier, ne présente aucune souplesse par rapport aux mouvements de roulis ou de tanguage que subit le bâtiment. L'invention vise à remédier aux inconvénients des installations connues en créant une installation de mouillage d'ancres pour bâtiments qui tout en étant d'une construction bien moins coûteuse que les installations connues, présente des performances améliorées notamment en ce qui concerne l'absorbtion des chocs dus aux mouvements du bâtiment provoqués par la houle. Elle a donc pour objet une installation de mouillage d'ancres comprenant une tête tournante pourvue de moyens de fixation de chaînes d'ancres répartis à sa périphérie et montée à rotation avec interposition d'éléments de roulement dans un puits débouchant dans l'eau,- ménagé dans le bâtiment, caractérisé en ce que les éléments de roulement sont constitués par des roues équipées de bandages élastiques. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la Fig.l est une vue schématique en perspective d'un navire équipé d'une-installation de mouillage d'ancres suivant l'invention; - la Fig.2 est une vue partielle en coupe d'un mode de réalisation de l'installation de mouillage d'ancres suivant l'invention; - la Fig.3 est une vue en coupe partielle à plus grande échelle montrant le montage des roues de l'installation de la Fig.2; - la Fig.4 est une vue partielle en élévation et en coupe montrant une variante de construction de l'installation de mouillage d'ancres suivant l'invention; et - la Fig.5 est une coupe partielle suivant la la ligne 5-5 de la Fig.4. La vue schématique représentée à la Fig.l montre en perspective un bâtiment 1 qui dans le présent exemple est un navire portant une tour de forage 2. Le navire 1 est mouillé au moyen d'une série d'ancres dont on voit les chaînes 3. Les extrémités des chaînes d'ancre 3 aboutissant au navire sont reliées à une installation 4 de mouillage d'ancre comprenant une tête tournante 5 montée à rotation dans un puits 6 débouchant dans l'eau, et ménagé dans la partie centrale du bâtiment. Ainsi qu'on l'a déjà indiqué plus haut, ce type d'installation de mouillage d'ancre connue, présente des inconvénients liés à ses coûts de fabrication et de mise en place. Un premier mode de réalisation d'une installation de mouillage d'ancre suivant l'invention est représenté à la Fig.2. Cette figure est une demi-vue en coupe de l'installation de mouillage d'ancre dont la tête tournante est réalisée sous la forme d'une grande bobine présentant un corps 7 auquel sont fixés des flasques d'extrémité 8. L'ensemble de la tête tournante 6 est réalisé par exemple en tôle mécano-soudée. En particulier, les flasques 8 de celle-ci ont une structure en caisson. Les flasques d'extrémité 8 de la tête tournante 6 présentent des diamètres identiques. La tête tournante 6 est montée à rotation dans son puits 5 dont la paroi cylindrique verticale est également réalisée en tôle, par l'intermédiaire de trains de roues 9, 10, 11, 12, portées par les flasques d'extrémité 8. Les roues des trains de roues 9 à 12 sont équipées de bandages pneumatiques 13. Elles pourraient également être pourvues de bandages élastiques pleins. Trois des trains de roues 10 à 12 précités sont portés par des axes à excentriques 14, 15, 16 respectifs, parallèles à l'axe de symétrie de la tête tournante 6 de manière que les roues 10 à 12 prennent appui sur la surface cylindrique verticale du puits 5 et assurent ainsi à la fois la rotation et le centrage de la tête 6 par rapport au-puits. Le train de roues 9 porté par le flasque supérieur 8 de la tête tournante 6, est constitué de roues montées dans le flasque supérieur 8 au moyen d'axes à excentriques 17, orthogonaux à l'axe de symétrie de la tête tournante 6. Les roues du train de roues 9 prennent appui sur une piste de roulement 18 coaxiale au puits 5 et disposée autour du bord supérieur de celui-ci, fixée sur un pont 19 du bâtiment. Dans le mode de réalisation représenté à la Fig.2, les trains de roues 9 à 12 comportent chacun vingt roues disposées à la périphérie de la tête tournante 6. A son extrémité inférieure, le puits 5 est entouré par un rebord périphérique de renforcement 20 fixé dans le prolongement du puits 5 et sur la surface inférieure duquel les roues du train de roues 12 prennent également appui. Dans les flasques d'extrémité 8 sont prévus des tronçons de tube 22, 23 parallèles à l'axe de symétrie de la tête tournante, et disposés à l'extérieur du corps 7 de la tête. Ces tronçons de tube 22, 23 sont pourvus chacun-d'extrémités évasées respectives 24, 25 et constituent des guides pour les chaînes d'ancres, telles que la chaîne 27. Le guide inférieur 23 présente une sortie 28 en forme d'écubier. A son extrémité opposée à l'ancre (non représentée), la chaîne 27 est reliée à un guindeau 29, monté sur un ensemble de poutrelles 30 porté par le flasque supérieur 8 de la tête tournante 6. Dans l'agencement qui vient d'être décrit, la tête tournante 6 est montée à rotation dans le puits 5 par l'intermédiaire des trains de roues 10,11 et 12 interposés entre ladite tête 6 et la paroi cylindrique verticale du puits 5. Elle est en outre supportée verticalement par le train de roues 9 dont les roues coopèrent avec la piste annulaire 18 disposée autour du bord supérieur du puits 5. Le train de roues 9 assure le support vertical de la tête tournante 6 par rapport à la coque du navire. Afin d'éviter le soulèvement de la tête tournante 6 par rapport à la paroi du puits 5, par exemple sous l'action d'un fort tangage, l'installation comporte une piste de butee annulaire 31 disposée au-dessus de la piste de roulement 18 et fixée au pont 19 du navire de manière coaxiale au puits 5 au moyen de colonnes 32. L'installation comporte enfin une passerelle 33 de visite des trains de roues supérieurs 9 et 10 portée par le corps 7 de la tête tournante et une échelle 34, d'accès à la passerelle 33 et au flasque d'extrémité inférieur 8. Sur la Fig.3, on a représenté à plus grande échelle un couple de deux roues appartenant chacune aux trains de roues 9 et 10 de l'installation représentée à la Fig.2. L'axe 17 à excentrique de la roue du train de roues 9 comporte un moyeu 35 dans lequel est monté à rotation par l'intermédiaire de paliers lisses 36,37, un essieu 38 constitué d'un tronçon de tube 39 aux extrémités duquel sont respectivement fixés par soudage, un embout 40 qui porte la fusée 41 de la roue 9, l'axe de la fusée étant décalé par rapport à l'axe de l'essieu pour permettre d'éloigner la roue correspondante de la surface de sa piste de roulement 18 en vue par exemple de changer un pneumatique usé ou de réparer une crevaison. Cette possibilité de modification de la position angulaire de l'axe à excentrique permet également de régler l'effort d'appui de la roue qu'il porte, sur sa piste de roulement. A l'autre extrémité du tronçon de tube 39 est fixé un second embout 42 destiné à recevoir un dispositif d'actionnement hydraulique 43 représenté en trait fin et destiné à assurer le déplacement en rotation de l'essieu 38 en vue d'appliquer la roue 9 correspondante sur-sa piste de roulement 18 avec une force déterminée ou de faire quitter à ladite roue le contact avec cette piste. Le moyeu tubulaire 35 est fixé par soudage à une monture annulaire 44 à laquelle est également fixé par soudage un autre moyeu 45 appartenant à l'axe 14 et portant également de façon excentrique l'une des roues du train 10 de l'installation représentée à la Fig.2. Le montage réglable de l'essieu à excentrique de la roue 10 est similaire de celui de la roue 9. Il ne sera donc pas décrit en détail. Les pneumatiques 13 des roues 9 à 12 sont reliés à une centrale de gonflage commune (non représentée). A cet effet, chacune des roues à pneumatiques est équipée d'un joint tournant permettant la liaison à celui-ci d'un tube de gonflage du pneumatique 13 correspondant. Bien que dans le présent mode de réalisation, les roues de tous les trains de roue de l'installation soient montées au moyen d'essieux à excentriques, il est possible d'envisager le montage de certaines des roues au moyen d'essieux droits. Tel peut être le cas en particulier pour les roues 9 du train de support vertical de la tête tournante Dans un tel cas, pour changer une roue, il suffit de la dégonfler et ensuite de la retirer, l'ef- fort de soutien de l'ensemble étant assuré par les roues voisines. L'installation de mouillage d'ancres représentée à la Fig.4 comporte comme celle décrite en référence à la Fig.3, une tête tournante 48 comprenant un corps cylindrique 49 constitué de viroles superposées 50 et 51 soudées ensemble et aux extrémités duquel sont fixés à leur tour des flasques 52,53 de diamètres différents. Le flasque supérieur 52 de plus grand diamètre porte un train de roues 54 à axe vertical prenant appui contre la paroi cylindrique d'un puits vertical 55 dans lequel est montée la tête tournante et un train de roues 56 à axe horizontal, les roues de ce train prenant appui sur une piste 57 qui entoure le puits 55. Les roues 56 assurent la suspension verticale de la tête tournante 50. Elles sont maintenues à l'encontre de tout déplacement vers le haut par une butée annulaire 58 fixée au pont du navire à proximité de la piste 57 par des colonnes 59. A son extrémité opposée aux flasques 52, le corps 49 comporte un flasque 53 de plus petit diamètre, l'intervalle annulaire défini entre la surface extérieure du flasque 53 et la surface cylindrique intérieure du puits 55 étant destiné à loger deux trains de roues 60 superposés. Chaque train de roues 60 comprend des couples de deux roues 61 montées sur un court essieu 62 articulé en son milieu sur une chape 63 elle-même fixée à la paroi extérieure du flasque d'extrémité 53 par exemple par soudage. Dans le présent exemple, chaque train de roues porté par le flasque d'extrémité inférieur 53 comporte des couples de roues disposées par groupes de trois comme représenté à la Fig.5 sur laquelle on voit que des jeux de trois groupes de roues 60 placés côte à côte, sont disposés dans des positions respectives diamétralement opposées deux à deux pour constituer quatre jeux de trois groupes de roues chacun. Le flasque d'extrémité inférieur 53 comporte comme représenté à la Fig.5, des cloisons radiales de renforcement 64 dans certaines desquelles sont insérés des tubes 65 destinés à constituer des guides pour le passage de chaînes d'ancres telles que la chaîne 66 représentée à la Fig.4. Les guides 65 sont disposés dans le flasque d'extrémité 53 à l'extérieur du corps tubulaire 49 de la tête tournante. En revenant à nouveau à la Fig.4, on voit que la tête tournante comporte un certain nombre de voiles de renforcement 67 qui sont interrompus par des viroles 68 constituant ensemble un passage pour des conduits de liaison entre le bâtiment et le fond marin. Dans le mode de réalisation représenté aux Fig.4 et 5, la tête tournante est prévue pour recevoir huit chaînes d'ancre, à raison de deux chaînes par jeu de trois groupes de roues 61. Dans le mode de réalisation de la Fig.4, les extrémités des chaînes 66 se trouvant à bord du bâtiment sont fixées à la surface supérieure du flasque d'ex trémité 52 de la tête tournante par des coins 70 engagés dans les maillons. supérieurs de chacune des chaînes 66. Le fonctionnement de l'installation de mouillage qui vient d'être décrite va maintenant être examiné en référence à la Fig.2. Lorsque les ancres portées par les chaînes 25 sont mouillées aux emplacements appropriés, la tête tournante 6 de l'installation est à peu près immobilisée par rapport au fond marin, les mouvements qui lui sont permis étant ceux que subit le bâtiment sous l'effet de la houle. La tête tournante 6 prend appui verticalement sur le pont du bâtiment par l'intermédiaire de son train de roues 9 qui porte sur la piste 18. Les sollicitations horizontales que subit la tête tournante 6 sont absorbées par les autres trains de roues 10, 11 et 12 à axes verticaux. L'élasticité des pneumatiques des roues et leur gonflage approprié, leur permet d'absorber d'importants efforts qui s'exercent entre la tête tournante 6 et le puits 5 du bâtiment. Par ailleurs, le réglage de la force d'appui de chacune des roues portées par la tête tournante, sur la surface correspondante du puits avec laquelle elle coopère, d'une part, au moyen d'un gonflage approprié et d'autre part, au moyen des essieux à excentriques de chacune des roues, permet de rattraper d'éventuelles imprécisions de fabrication tant de la tête tournante proprement dite que de la surface du puits dans lequel elle est montée. Par conséquent, la précision normale demandée pour la réalisation de constructions en tôle est amplement suffisante pour la mise en oeuvre de l'installation suivant l'invention. La souplesse du montage réalisé à l'aide d'éléments de roulement à pneumatiques permet d'absorber les déformations dynamiques de la structure et de mieux répartir les efforts de contact en fonction du degré d'écrasement des pneumatiques qui accroît la surface de contact entre les éléments de roulement et les pistes avec lesquelles ils coopèrent. Ceci permet d'éviter tout surdimensionnement de l'épaisseur des tôles entrant dans la construction de l'installation. L'agencement qui vient d'être décrit permet à un bâtiment qui en est équipé, de s'éviter au gré de la houle en tournant simplement autour de sa tête tournante 6. Dans les modes de réalisation qui viennent d'être décrits, les divers trains de roues interposés entre la tête tournante et le puits dans lequel elle est montée, sont fixés à la tête tournante. On peut toutefois envisager un montage dans lequel les trains de roue seraient portés par le bâtiment et prendraient appui sur une tête tournante qui serait pourvue de pistes de roulement pour ces divers trains. Dans le mode de réalisation décrit en référence aux Fig.2 et 4, l'installation comporte trois trains de roues 10,11,12 et 54,60 à axes verticaux interposés entre la paroi latérale et la tête tournante. Il est possible d'interposer entre la paroi latérale et la tête, au moins deux trains de roues à axes verticaux. Par ailleurs, les couples de roues 61 de chaque train de roues 60 peuvent être disposés en groupes d'au moins deux couples répartis à intervalles réguliers à la périphérie du flasque d'extrémité 53 de la tête tournante. REVENDICATIONS 1. installation de mouillage d'ancres comprenant une tête tournante (6; 48) pourvue de moyens de fixation de chaînes d'ancres (27; 66) répartis à sa périphérie et montée à rotation avec interposition d'éléments de roulement dans un puits (5; 55) débouchant dans liteau, ménagé dans le bâtiment, caractérisé en ce que les éléments de roulement sont constitués par des roues (9,10,11,12; 54,56, 60) équipées de bandages élastiques. 2. Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les bandages élastiques des roues (9,10,11,12; 54,56,60) interposées entre la tête tournante (6; 48) et le puits (5; 55) sont des bandages pneumatiques. 3. Installation suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les roues interposées entre la tête tournante (6; 48) et le puits (5; 55) dans lequel elle est montée sont agencés en trains de roues portées par la tête tournante et disposées à la périphérie de celle-ci, et en ce que le puits (5; 55) est pourvu de surfaces de roulement (5; 18; 55; 57) sur lesquelles prennent appui les trains de roues. 4. Installation suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins deux trains de roues (10,11; 54,60) à axes verticaux intreposés entre la paroi latérale de la tête tournante (6; 48) et la paroi verticale du puits (5; 55) dans lequel elle est montée est au moins un train de roues à axes horizontaux (9; 56) de support de la tête tournante, les roues à axes horizontaux étant montées à la partie supérieure de la tête tournante et coopérant avec une piste de roulement (18; 57) disposée autour du bord supérieur du puits (5; 55). 5. Installation suivant l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que les roues de certains au moins des trains de roues. (9,10,11,12) sont montées sur des axes à excentriques (17, 14, 15, 16) et en ce qu'il est prévu un dispositif d'actionnement (43) destiné à assurer le déplacement en rotation de l'axe à excentrique correspondant en vue d'appliquer la roue qu'il porte sur sa piste de roulement avec une force déterminée ou de faire quitter à ladite roue le contact avec cette piste. 6. Installation suivant l'une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que la tête tournante (6;48) est réalisée sous la forme d'une grande bobine comprenant un corps tubulaire (7; 49) pourvu de flasques d'extrémité (8; 52, 53) et en ce que les trains de roues interposées entre la tête tournante (6;48) et le puits (5; 55) dans lequel elle est montée, sont portés par lesdits flasques d'extrémité (8; 52, 53). 7. Installation suivant l'une des revendications 2 à 6, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre une piste de butée annulaire (31; 58) fixée au pont du navire au-dessus de la piste (18; 57) de roulement pour les trains de roues (9; 56) de support de la tête tournante (6;48). 8. Installation suivant l'une des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que les roues de certains desdits trains de roues sont montées par couples de roues (61) montées sur de courts essieux (62) articulés sur des chapes (63) elles-mêmes fixées à la paroi extérieure du flasque d'extrémité (53) correspondant de ladite tête tournante (48). 9. Installation suivant la revendication 8, caractérisée en ce que les couples de roues (61) de chaque train de roues (60) sont disposés en groupes d'au moins deux couples répartis à intervalles réguliers à la périphérie du flasque d'extrémité (53) de la tête tournante.