Brevet FR2903653A1 — publié le 20080118

"Système de transfert d'un fluide tel que du gaz naturel liquéfié entre un navire tel qu'un méthanier navette et une unité flottante ou fixe". L'invention concerne un système de transfert d'un fluide tel que du gaz naturel liquéfié entre un navire tel qu'un méthanier navette et une unité flottante ou fixe de production ou de stockage du fluide, du type à bras articulé et comportant n degrés de liberté, en général 6, chacun assuré par un joint tournant. Un système de ce type est par exemple connu par le document WO 2005/105556. Ce bras doit pouvoir être connecté au méthanier et déconnecté en toute sécurité en conditions de mer difficiles. Ce système et, de manière générale, tous les systèmes de transfert de fluide à base de tuyauteries rigides articulées les unes aux autres, présentent l'inconvénient que tous les joints rotatifs sont prévus sur le bras articulé, dont trois en extrémité de bras, qui, de ce fait, présente une structure complexe, encombrante, de masse importante et dont les rotations sont difficilement maîtrisables notamment lors des manutentions pour connexions / déconnexions en dynamique. L'invention a pour but de pallier cet inconvénient. Pour atteindre ce but, le système de transfert selon l'invention est caractérisé en ce qu'au moins un joint rotatif est prévu sur le navire. Selon une caractéristique de l'invention, le système de transfert est caractérisé en ce que le bras articulé comporte un segment de support relié à une tuyauterie fixe de l'unité flottante ou fixe, un segment de bras extérieur et un segment de bras intérieur qui comportent au moins trois joints tournants tandis que un à trois autres joints tournants sont prévus sur la tuyauterie fixée au manifold et dont l'extrémité porte la bride de connexion du bras articulé. 2903653 2 Selon une autre caractéristique de l'invention, le système de transfert est caractérisé en ce que le bras articulé et la tuyauterie fixe du manifold comportent des coudes et parties en U adaptées pour assurer 5 l'orientation appropriée des axes de rotation des joints tournants. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le système est caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de guidage et de manutention du 10 dispositif de connexion du bras articulé du type à pinoche et trompette, disposé latéralement au dispositif de connexion. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le système de transfert est caractérisé en 15 ce qu'il comprend un dispositif de guidage et de manutention du dispositif de connexion du type à pinoche et trompette, qui est intégré coaxialement aux moyens de connexion. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, 20 caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, illustrant plusieurs modes de réalisation de 25 l'invention et dans lesquels : - la figure 1 est une vue en élévation d'un système de transfert selon l'invention ; - la figure 2 est une vue latérale de ce même système de transfert, en direction de la flèche II de la 30 figure 1 ; - la figure 3 est un schéma cinématique du système de transfert selon l'invention ; - la figure 4 est une vue schématique d'un autre mode de réalisation du système de transfert selon 35 l'invention ; 2903653 3 - les figures 5 et 6 sont respectivement une vue en élévation et une vue latérale d'encore un autre mode de réalisation de l'invention ; -la figure 7 illustre encore un autre mode de 5 réalisation du système de transfert selon l'invention ; et - la figure 8 illustre le rallongement du manifold jusqu'au bord du navire. L'invention sera décrite ci-après dans un mode de 10 réalisation selon lequel deux joints rotatifs du système sont prévus sur le navire. De façon analogue, conformément à l'invention, il est envisageable de prévoir trois joints rotatifs ou seulement un sur le navire. 15 Sur les figures, la référence 1 désigne un navire tel qu'un méthanier navette, 2 le manifold du navire, 3 un bras de transfert articulé qui comporte à son extrémité libre un dispositif de connexion / déconnexion au manifold, désigné par la référence 4 et dont l'autre 20 extrémité est reliée à la tuyauterie 5 de l'unité de production ou de stockage. Cette unité pourrait être flottante ou fixe. La figure montre le système de transfert au cours d'une connexion au manifold du navire. Le bras articulé 3 comporte essentiellement trois 25 segments de tuyauterie articulés les uns aux autres, à savoir un premier segment de support 6 dont l'extrémité libre est reliée à la tuyauterie 5, un deuxième segment de bras 7, dit bras interne, qui est relié au segment 6 par un premier joint tournant 8 et dont l'autre extrémité 30 est reliée par un deuxième joint tournant 9 à un coude 12 à 90 degrés relié par son autre extrémité à un troisième joint tournant 11 qui relie ce coude au troisième segment de bras 10, dit bras externe. L'extrémité inférieure libre du bras externe est reliée par un quatrième joint 35 tournant 15 au dispositif de connexion 4. Il est à noter que l'axe de rotation du joint tournant 9 est perpendiculaire à l'axe de rotation du 2903653 4 joint 8, l'axe du joint tournant 11 est perpendiculaire à l'axe du joint 9 et l'axe du joint 15 est perpendiculaire à celui du joint 11. La figure schématique 3 fait clairement apparaître ces orientations des quatre joints 5 rotatifs du bras articulé 3, ainsi que la disposition relative des différents coudes et pièces d'interconnexion. Les deux joints rotatifs manquants du dispositif de transfert à six degrés de liberté et donc six joints 10 rotatifs sont prévus sur le navire. Ces deux joints de rotation font partie de la tuyauterie de connexion 18 qui est fixée sur le manifold 2 et est formée par deux coudes à 90 19, 20. Les deux joints tournants restants désignés par les références 26 et 27 sont prévus l'un, 27, de 15 même axe que le manifold 2 auquel est relié le coude 19, l'autre 26 reliant les coudes 19 et 20. Les axes des joints tournants 26 et 27 sont orientés perpendiculairement l'un à l'autre. Le système de transfert est équipé d'un dispositif 20 de guidage et de manutention dont une partie est montée sur le bras articulé et une autre sur la tuyauterie de connexion 18. Ce dispositif de guidage comporte, de façon connue en soi, une pinoche 28 qui est orientée par l'effort de 25 traction du câble 35 indiquée plus loin et montée sur un bras de support 29 supporté par l'élément de tuyauterie 20 pour être décalé latéralement de la bride 21, et une trompette 31 montée sur le dispositif de connexion 4 en étant latéralement déportée par un bras de support 32 du 30 coupleur de service 33 du dispositif 4. Les supports 32 et 29 sont tels que les entraxes axe trompette 31 / axe coupleur de service 33 et axe pinoche 28 / axe bride 21 sont identiques. La coopération de la trompette et de la pinoche assure le parallélisme de la face de bride 21 et 35 de la face du coupleur de service 33. Le dispositif comporte en outre un treuil 34 monté, dans l'exemple représenté, sur la partie supérieure du 2903653 5 bras extérieur 10 du bras articulé 3 et un câble 35 susceptible d'être enroulé sur ce treuil et amené par des guide-câbles 36 à travers la trompette 31 pour être fixé, comme dans l'exemple représenté, à l'extrémité de la 5 pinoche 28. Bien entendu, le treuil pourrait être déposé à tout autre endroit approprié, par exemple sur le bras de support de la trompette. Pour assurer un positionnement correct, le bras de support 29 de la pinoche 28 est pourvu à son extrémité 10 d'une fourche d'indexage en rotation 38 destinée à coopérer avec un galet d'indexage en rotation 39 solidaire de la trompette 31 avec un déport latéral approprié correspondant au déport de la fourche 38 / pinoche 28. C'est la coopération du galet 39 et de la 15 fourche 38, qui assure la bonne coaxialité du coupleur 33 et de la bride 21 par rotation autour de l'axe commun pinoche 28 / trompette 31. Il est encore à noter que le bras articulé 3 est équilibré à l'aide d'un contrepoids 41 disposé sur un 20 prolongement 42 du bras interne 7. L'équilibrage doit être tel que le câble de manutention est toujours en tension lors des phases de connexion / déconnexion. Il est à noter que dans un souci d'optimisation de la manutention, on a, dans les figures présentées, 25 avantagement disposé les différents éléments du bras de telle sorte que, quelque soit l'angle de rotation des joints tournants 8, 9, 11 et 15, l'axe de la trompette coupe toujours les axes de rotation des joints tournants 9, 11 et 15. De plus, on s'attachera lors de la 30 réalisation d'un tel système, à disposer les éléments du bras externe 10 et du dispositif de transfert 4 de façon à amener le centre de gravité de ces éléments au niveau de l'axe de la trompette 31 et le plus haut possible. De même, côté manifold, les éléments de la tuyauterie de 35 connexion 18 ont été disposés de telle sorte que l'axe de la pinoche coupe toujours les axes de rotation des joints tournants 26 et 27. On pourra de plus, lors de la 2903653 6 réalisation de la tuyauterie de connexion 18, l'équilibrer à l'aide de contrepoids ou de dispositifs élastique (de type ressorts par exemple). L'ensemble de ces dispositions permet d'optimiser l'alignement du câble 5 de manutention, de l'axe de la pinoche et de l'axe de la trompette quelque que soit la position relative entre le navire et l'unité de stockage ou de production et leurs mouvements. Concernant le fonctionnement du système de 10 transfert selon l'invention, on comprend aisément que les six joints tournants confèrent au système les six degrés de liberté nécessaires. Le positionnement correct du bras 3 sur la bride de connexion 21 du manifold est assuré par le dispositif de guidage (28, 31, 38, 39), ce qui permet 15 au système de transfert selon l'invention d'être également utilisé en mer ouverte malgré les mouvements dynamiques engendrés par l'environnement (houle, courant, vent). En disposant une partie des joints tournants sur le navire, le bras articulé peut être moins imposant et 20 plus léger. La figure 4 illustre une réalisation du dispositif de transfert selon l'invention selon laquelle trois joints tournants correspondant aux joints tournant 8, 9 et 11 des figures 1 à 3 se trouvent sur le bras articulé 25 3, tandis que la tuyauterie 18 fixée au manifold comporte, supplémentairement aux joints tournants 26, 27, un troisième joint tournant désigné par la référence 15' puisqu'il correspond, fonctionnellement, au joint tournant 15 des figures 1 à 3. A cette fin, la tuyauterie 30 18 comporte une partie supplémentaire en forme d'un U 41, le joint 15 étant placé dans la base de cette partie en U de façon a toujours respecter les dispositions géométriques avantageuses citées ci-dessus. Il est à noter que, dans le cas où ce composant deviendrait 35 disponible, l'agencement à trois rotations pourrait être remplacé par une unique rotule à passage fluide ce qui permettrait de réduire l'encombrement. 2903653 7 Les figures 5 et 6 illustrent un mode de réalisation de l'invention selon lequel cinq joints rotatifs sont prévus sur le bras articulé 3, à savoir les joints 8, 9, 11, 15 et 26', ce dernier joint 5 correspondant fonctionnellement au joint 26 des figures 1 à 3. Le joint 26' est disposé juste en amont du dispositif de connexion 4. Le sixième joint tournant 27 reste sur la tuyauterie de manifold 18, conformément aux figures 1 à 3. 10 La figure 7 montre encore un autre mode de réalisation dont la particularité réside dans le fait que le dispositif de guidage et le dispositif de connexion du bras articulé 3 sont intégrés de façon à obtenir une structure coaxiale. La pinoche 28 est disposée 15 coaxialement dans la bride de connexion 21 de la tuyauterie 18 fixée au manifold et la trompette 31 est réalisée dans un organe tubulaire 45 qui est disposé coaxialement dans l'ouverture de connexion 46 du dispositif de connexion en s'étendant dans l'axe de 20 celui-ci tandis que le tube en s'éloignant de l'extrémité prend la forme d'un U permettant à l'organe tubulaire 45 de s'ouvrir vers l'extérieur dans la partie courbée. Le treuil 34 est logé dans l'espace délimité par le tube en U, au-dessus de l'organe tubulaire 45 de la trompette 31 25 pour que le câble puisse passer à travers la trompette. La disposition des joints tournants est celle des figures 1 à 3, avec quatre joints sur le bras articulé 3 et deux sur la tuyauterie de manifold, à l'exception du joint 15 qui n'est plus dans la partie droite du segment de bras 30 extérieure 10 mais sur la branche supérieure de la partie en U du dispositif de connexion 4. Ce joint est indiqué par la référence 15'. Il est encore à noter que la tuyauterie 18 fixée au manifold pourrait être suffisamment longue pour déporter 35 la bride de connexion 21 au niveau du bord du navire et venir prendre appui par un support 45 sur la structure du navire de façon à transmettre tout ou partie des efforts 2903653 8 du bras à la structure du navire et soulager le manifold du navire, comme l'illustre la figure 8. Pour compléter la description, il est à noter que le dispositif de connexion 4 du bras articulé 3 comporte 5 un coupleur de service 33 et un dispositif de déconnexion d'urgence 43. REVENDICATIONS 1. Système de transfert d'un fluide gazeux tel que du gaz naturel liquéfié entre un navire tel qu'un méthanier navette et une unité flottante ou fixe de production et/ou de stockage du fluide, du type à bras articulé et comportant n degrés de liberté, en général six, chacun assuré par un joint tournant, caractérisé en ce qu'au moins un (27, 26, 15) des joints rotatifs est prévu sur le navire (1). 2. Système de transfert selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bras articulé (3) comporte un segment de support (6) relié à une tuyauterie fixe (5)de l'unité flottante ou fixe, un segment de bras extérieur (7) et un segment de bras intérieur (10) qui comportent au moins trois joints tournants (8, 9, 11) tandis que les trois autres joints (26, 27, 15) tournants sont prévus sur la tuyauterie (18) fixée au manifold et dont l'extrémité porte la bride (21) de connexion du bras articulé (3). 3. Système de transfert selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le bras articulé (3) et la tuyauterie fixe (18) du manifold comportent des coudes et parties en U adaptées pour assurer l'orientation appropriée des axes de rotation des joints tournants. 4. Système de transfert selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de guidage et de manutention du dispositif de connexion (4) du bras articulé (10) du type à pinoche (28) et trompette (31), disposé latéralement du dispositif de connexion. 5. Système de transfert selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de guidage et de manutention du dispositif de connexion (4) du type à pinoche (28) et trompette (31), qui est intégré coaxialement aux moyens de connexion.