Brevet FR2780763A1 — publié le 20000107

Dispositif d'encastrement d'un manchon raidisseur de conduite pétrolière sur une structure porteuse La présente invention concerne un dispositif d'encastrement d'une terminaison de conduite pétrolière sur une structure porteuse, notamment une plate-forme ou un bateau, la terminaison comportant une paroi sensiblement cylindrique ou conique au niveau de la partie devant être encastrée. Dans un exemple d'application typique mais non limitatif, la terminaison est constituée par un manchon raidisseur comportant une chemise formant la paroi sensiblement cylindrique mentionnée. Les manchons raidisseurs utilisés pour limiter la courbure d'une conduite flexible sont bien connus, et on pourra se reporter par exemple aux brevets EP 0 565 445 A ou FR 97 03 095 de la Demanderesse. Lorsqu'une conduite flexible, munie d'un manchon raidisseur et d'un embout est treuillée sur une plate-forme pour y être fixée par encastrement, il faut que le dispositif d'encastrement soit construit pour résister à de fortes sollicitations, composées d'une part des charges axiales résultant du poids de la conduite immergée, mais surtout des moments de flexion s'exerçant sur le manchon raidisseur, moments qui résultent notamment des courants marins et de la houle. Il convient que ces sollicitations soient convenablement reprises dans le dispositif d'encastrement. Les dispositifs connus de la Demanderesse à ce jour utilisent des assemblages boulonnés encombrants alors que la place est un problème crucial sur les plate-formes. De plus, l'opération de connexion de l'ensemble conduite dispositif - structure porteuse est rendue complexe et longue. Dans un exemple particulier de dispositif connu, le manchon raidisseur comporte à son extrémité une large bride, qu'on passe à travers une ouverture de la structure porteuse, après quoi deux plaques épaisses sont glissées sous la bride. Les plaques se retrouvent à cheval sur un piédestal solidaire de la structure porteuse. Puis les plaques sont boulonnées au piédestal et la bride vissée aux plaques, boulons et vis étant précontraints. Le but de l'invention est de proposer un dispositif d'encastrement efficace et compact. L'invention atteint son but grâce à un dispositif d'encastrement d'une terminaison - et notamment un manchon raidisseur - de conduite pétrolière sur une structure porteuse, la terminaison comportant une paroi sensiblement cylindrique ou conique au niveau de la partie devant être encastrée, caractérisé en ce qu'il comporte un tube sensiblement cylindrique ou conique creux fixé sur la structure porteuse et de diamètre intérieur légèrement supérieur au diamètre de ladite paroi cylindrique ou conique, et deux dispositifs de support/centrage respectivement inférieur et supérieur prévus en bas et en haut dudit tube pour coopérer avec ladite paroi en vue de supporter/centrer ladite terminaison. La terminaison est treuillée, comme connu en soi, jusqu'à ce que sa dite paroi soit à l'intérieur dudit tube, dont les dimensions légèrement supérieures et la présence avantageuse d'un entonnoir d'entrée permettent cette manoeuvre. Grâce aux deux dispositifs de support/centrage situés à quelque distance l'un de l'autre, il est possible d'aligner correctement la terminaison avec l'axe du tube et de l'y maintenir solidement, en utilisant le bras de levier pour contrer les effets du moment de flexion, qui constitue le point le plus critique. Comme indiqué, la paroi de la terminaison peut être sensiblement cylindrique ou conique, et comprendre éventuellement des épaulements, le tube étant sensiblement complémentaire. Toutefois, il peut être avantageux de prévoir un peu plus de jeu au niveau de l'un des dispositifs de support/centrage; par exemple dans le cadre d'un agencement sensiblement cylindrique, il est néanmoins possible de prévoir que le diamètre de la paroi est légèrement supérieur en bas de manière à y diminuer le jeu et donc la taille du dispositif de support/centrage tout en permettant une entrée facile de la terminaison dans le tube. L'un des dispositifs de support/centrage, de préférence le dispositif supérieur, est constitué par au moins un élément conique coopérant avec un épaulement prévu sur la terminaison avec une portée conique prévue sur ledit tube. Les éléments coniques peuvent être des éléments distincts répartis circonférentiellement, ou de préférence être constitués par un collier en deux parties. Avantageusement, la portée conique est prévue à l'extrémité supérieure dudit tube, et le collier conique y repose en réalisant à la fois un support et un certain centrage et alignement sur l'axe. L'épaulement prévu sur la terminaison est avantageusement constitué par le bord supérieur d'une rainure annulaire formée dans la paroi cylindrique et logeant partiellement le collier conique. L'autre desdits dispositifs de support/centrage est avantageusement constitué par des saillies escamotables, circonférentiellement réparties (de préférence au moins trois) prévues dans la paroi intérieure dudit tube et susceptibles d'être forcées radialement vers l'intérieur au contact de ladite paroi cylindrique de la terminaison. Dans une forme possible de réalisation, chaque saillie est constituée par une cheville, en une ou plusieurs parties, logée radialement dans un trou radial du tube et qu'on vient individuellement forcer radialement vers l'intérieur contre le tube, par exemple grâce à un filetage prévu dans le trou radial et sur la partie arrière de la cheville, laquelle forme alors une vis de pression. Dans une autre forme de réalisation, chaque saillie escamotable est constituée par une bille logée dans un orifice débouchant radialement dans le tube. Avantageusement, le mouvement radial forcé de la bille vers l'intérieur est provoqué par un coin logé dans la paroi dudit tube. Le coin peut être prévu à l'extrémité inférieure d'une broche logée dans un passage vertical intérieur de la paroi du tube creux. Le coin peut être formé par une rampe prévue sur la broche pour agir soit en montant soit en descendant. De manière la plus avantageuse, le mouvement de la broche est actionnable par le haut du dispositif, qui est le plus facilement accessible. Le mouvement des broches peut être collectif ou individuel. Un mécanisme à vérin hydraulique peut être associé à chaque broche. Le matériau de la bille et celui du coin sont prévus de manière à limiter leurs déformations lors de la poussée de la bille hors de son orifice lorsqu'elle vient créer une pression sur la paroi de la terminaison. La force impartie au coin et donc à la bille ainsi que le matériau de la paroi de la terminaison à l'endroit du contact avec les billes sont choisis de manière soit à créer une empreinte plastique dans ladite paroi lors de l'installation (en créant alors une précontrainte) soit au contraire à limiter une telle empreinte à une profondeur négligeable lors des sollicitations maximales. La paroi de la terminaison peut d'ailleurs comprendre à l'endroit du contact des billes une ceinture faite dans un autre matériau que le reste de la paroi, plus dur ou plus tendre selon le but recherché. Le dispositif à billes réalise donc un centrage et, en coopération avec le dispositif supérieur, un alignement de la terminaison, en même temps que par la pression et éventuellement l'enfoncement des billes, il assure une fixation ferme de la terminaison dans le dispositif d'encastrement. Outre ses avantages inhérents en termes de compacité et de résistance, le dispositif à billes de l'invention a l'avantage de ne pas nécessiter de surface de contact axial préétablie redondante avec le dispositif supérieur et qui conduirait à un contrôle très strict des tolérances de fabrication. L'invention sera mieux comprise grâce à la description suivante d'un mode particulier de réalisation, se référant aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe du dispositif d'encastrement de l'invention et du raidisseur encastré, - la figure 2 est une vue en coupe du détail du dispositif de support/centrage supérieur du dispositif d'encastrement, la figure 2A étant une vue analogue simplifiée montrant une modification du collier conique, - les figures 3A, 3B et 3C sont des vues en coupe du détail du dispositif de support/centrage inférieur du dispositif d'encastrement à trois étapes successives du verrouillage, - la figure 4 est une vue en demi-coupe transversale du détail du dispositif de support/centrage inférieur du dispositif d'encastrement, - les figures 5A, 5B, 5C et 5D sont des vues latérales illustrant quatre étapes de l'amenée d'un manchon raidisseur dans le dispositif d'encastrement de l'invention, - la figure 6 est une vue analogue à la figure 1 d'un dispositif d'encastrement de l'art antérieur. Le dispositif d'encastrement 1 illustré est destiné à encastrer le manchon raidisseur 2 qui équipe la conduite flexible 3. Il pourrait aussi bien s'agir d'encastrer une terminaison distincte du manchon raidisseur (par exemple située dans son prolongement) mais présentant comme lui une paroi sensiblement cylindrique ou conique. Le dispositif 1 comporte essentiellement un tube creux de maintien 4, comportant à l'extérieur une bride radiale 5 grâce à laquelle il est fixé à une structure porteuse, constituée d'éléments de poutres 6 solidaires du pont (non représenté) ou de la plate-forme à laquelle la conduite doit être suspendue. Le manchon 2 comporte à son extrémité une plaque annulaire 7, dont est issue une chemise sensiblement cylindrique 8 couvrant la périphérie du manchon 2. La plaque 7 est fixée au manchon par des boulons filetés 9 et bloque ainsi le rebord d'un insert 11 du raidisseur. L'insert 11 reçoit le manchon 12 de l'embout terminal 13, lequel manchon comporte une nervure 14 de fixation que vient serrer un collier de fixation 15. Le dispositif d'encastrement 1 de l'invention comprend deux dispositifs de support/centrage respectivement inférieur 16 et supérieur 17. Le dispositif supérieur 17 consiste essentiellement en un collier en deux parties 18 à surface conique 19. Le bord intérieur 20 du collier vient se loger sous un épaulement formé par le bord d'une rainure périphérique 29 pratiquée dans la partie supérieure de la chemise 7,8, et le collier porte par sa surface 19 contre la portée conique 21 qui forme le bord supérieur du tube creux 4. Dans la modification représentée sur la figure 2A, le collier 18 comporte à sa périphérie, en haut de la portée conique 19, un rebord 19' qui vient coopérer avec un rebord 21' formé en haut de la portée conique 21 du tube 4, de manière à favoriser la mise dans l'axe du collier 18 lors de sa descente sur le tube 4. Un jeu "e" est prévu entre les rebords 19' et 21' en position finale pour ne pas interférer avec la coopération des portées 19 et 21. Le dispositif inférieur 16 comprend des billes prisonnières 22 (par exemple de 3 à 60, réparties circonférentiellement, les dessins n'en représentant que quatre) logées dans la paroi 4 du tube creux dans des logements formés par un orifice cylindrique 23 débouchant d'un côté radialement à l'intérieur du tube 4 et communiquant de l'autre côté avec un passage longitudinal 24 s'étendant dans la paroi 4 jusqu'à son extrémité supérieure. Comme le montre la figure 3A, le logement de bille permet à la bille 22 d'être retenue en position escamotée, entièrement à l'intérieur de la paroi 4, c'est-à-dire sans faire saillie à l'intérieur du tube. Une broche 25 à extrémité en forme de coin 26 est logée dans le passage 24 au-dessus de la bille 22. Lorsque (figure 3B), on enfonce la broche 25 (soit par des moyens mécaniques ou hydrauliques, soit par le poids même de la conduite transmis par le collier 18 sur les têtes des broches), le coin 26 pousse la bille 22 radialement vers l'intérieur, dans l'orifice 23 dont le diamètre est très légèrement supérieur à celui de la bille 22, sauf au niveau d'une bordure 27 destinée à empêcher l'échappement total de la bille 22. En poursuivant l'enfoncement du coin, la bille 22 fait de plus en plus saillie à l'intérieur du tube 4 (au maximum d'une quantité légèrement inférieure au rayon de la bille) et vient rencontrer la jupe 8 de la chemise du manchon 2 dans laquelle elle s'imprime, le cas échéant, par déformation de la jupe, ce qui crée un verrouillage efficace du manchon dans le tube. On a représenté sur les figures SA à 5D les phases d'approche et de verrouillage d'un manchon dans un tube d'arrimage 4, en dessous duquel on a fixé, comme il est connu en soi, un entonnoir ou trompette de guidage 30. Le manchon 2 est hissé par l'intermédiaire de l'embout 13 et d'un câble qui s'enroule sur le treuil 32 (figure SA). Du fait que les billes 22 sont escamotées dans la paroi du tube creux 4, la jupe 8 du manchon 2 peut passer sans entrave dans ledit tube, jusqu'à ce que la nervure 29 dépasse hors du tube 4 (figure 5B) et qu'on puisse installer le collier en deux parties 18. Le manchon 2 peut alors reposer en appui par l'intermédiaire dudit collier 18 sur la portée conique 19 d'extrémité du tube 4, l'axe 34 du manchon étant dans une position s'approchant de plus en plus de l'axe 33 du tube 4 (figure 5C). La coaxialité et la fixation définitive s'obtiennent dans la phase finale (figure 5D) o les broches 25 à coin sont enfoncées dans leur passage respectif et forcent les billes 22 radialement vers l'intérieur contre et, le cas échéant, partiellement dans la jupe 8 du manchon 2. Pour faciliter les opérations, le bord bas du tube 4 et le bord haut de la chemise sont chanfreinés ou arrondis. Le dispositif supérieur de support/centrage 17 assure la reprise des efforts axiaux et des moments de flexion tandis que le dispositif inférieur de support/centrage assure la reprise des efforts de cisaillement et des moments de flexion. La figure 6 montre, à des fins de comparaison, un dispositif d'encastrement de l'art antérieur. Le manchon 2' comporte une large bride 7' boulonnée sur deux plaques épaisses 40'qui ont été glissées sous elles et qui sont elles-même boulonnées sur un piédestal 41' lié à la structure porteuse 6'. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'encastrement d'une terminaison (2) de conduite pétrolière sur une structure porteuse (6), la terminaison comportant une paroi sensiblement cylindrique ou conique (8) au niveau de la partie devant être encastrée, caractérisé en ce qu'il comporte un tube creux (4) sensiblement cylindrique ou conique fixé sur la structure porteuse et de diamètre intérieur légèrement supérieur au diamètre de ladite paroi cylindrique ou conique (8), et deux dispositifs de support/centrage respectivement inférieur (16) et supérieur (17) prévus en bas et en haut dudit tube (4) pour coopérer avec ladite paroi cylindrique (8) ou conique en vue de supporter/centrer ladite terminaison (2) 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'un (17) des dispositifs de support/centrage est constitué par au moins un élément conique (18) coopérant avec un épaulement prévu sur la terminaison (2) et avec une portée conique (19) prévue sur ledit tube (4). 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément conique est un collier en deux parties (18). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la portée conique (19) est prévue à l'extrémité supérieure dudit tube (4). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'un (16) desdits dispositifs de support/centrage est constitué par des saillies escamotables (22) prévues dans la paroi intérieure dudit tube (4) et susceptibles d'être forcées radialement vers l'intérieur au contact de ladite paroi (8) de la terminaison (2). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque saillie escamotable est constituée par une bille (22) logée dans un orifice (23) débouchant radialement dans le tube (4) 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le mouvement radial forcé de la bille vers l'intérieur est provoqué par un coin (26) logé dans la paroi dudit tube (4). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le coin (26) est prévu à l'extrémité inférieure d'une broche (25) logée dans un passage (24) vertical intérieur de la paroi du tube creux (4). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le coin (26) est actionnable depuis la partie supérieure du dispositif. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite terminaison est constituée par un manchon raidisseur (2) à chemise sensiblement cylindrique.