Brevet FR2912723A1 — publié le 20080822

SYSTEME D'ARTICULATION, DE COMMANDE DE DEPLACEMENT SOUS L'EFFET DE FORCES HYDROSTATIQUES ET DE VERROUILLAGE DE COQUES POUR ENGIN FLOTTANT La présente invention concerne des coques articulées pour un engin flottant du type présentant une structure flottante constituée d'une plate-forme et au moins deux coques, lesdites coques étant articulées à pivotement à la plate-forme pour pouvoir se déplacer notamment entre au moins deux positions de flottaison prédéterminées, l'une dans laquelle elles sont alignées avec le plan de la plate-forme, l'autre dans laquelle elles s'étendent sensiblement à angle droit de ladite plate-forme. Un engin flottant de ce type est décrit dans la demande de brevet WO 2005/047096 Al. Ce document décrit des moyens de ballastage/déballastage commandés de manière simultanée et/ou alternée pour provoquer un déplacement des coques. Par ailleurs, des moyens de verrouillage permettent d'immobiliser les coques dans chacune de leurs positions de flottaison. Un tel engin flottant peut être utilisé par exemple dans une première configuration dans laquelle les coques s'étendent sensiblement perpendiculairement à la plate-forme pour former par exemple un catamaran et une seconde configuration dans laquelle les coques s'étendent sensiblement dans le plan de la plate-forme pour former par exemple une barge. D'autres applications sont envisageables (pontons flottants, etc.). Toutefois, dans un souci de simplification, nous désignerons dans ce qui suit la configuration de l'engin dans laquelle les coques s'étendent sensiblement perpendiculairement à la plate-forme par configuration catamaran et la configuration dans laquelle les coques s'étendent dans le plan de la plate-forme par configuration barge. Les moyens de ballastage/déballastage permettent de provoquer le pivotement des coques dans le sens désiré sous l'effet de forces hydrostatiques. Par exemple, pour passer d'une configuration barge à une configuration catamaran, des ballast ménagés dans les coques sont remplis afin de faire couler ces dernières par pivotement autour de leur axe jusqu'à ce qu'elles se trouvent en position catamaran où elles sont verrouillées. Les ballasts sont ensuite vidés pour que l'engin remonte verticalement et que la flottaison soit assurée par les coques. Les moyens de verrouillage/déverrouillage décrits dans ce document sont constitués par des axes de verrouillage solidaires d'un élément de charnière couplé à la plate-forme tandis qu'un autre élément de charnière couplé à la coque comporte un logement destiné à recevoir cet axe. De tels moyens sont compliqués et coûteux à mettre en oeuvre, notamment dans le cas d'engins flottants de très grande taille. Les moyens connus de verrouillage/déverrouillage utilisés dans des structures de types comparables ou les moyens connus dans l'état de la technique qui pourraient être adaptés à une telle structure sont également très coûteux et compliqués à mettre en oeuvre. Afin notamment de remédier à cet inconvénient, la présente invention concerne selon son acception la plus générale une Système d'articulation, de commande de déplacement sous l'effet de forces hydrostatiques et de verrouillage de coques pour engin flottant du type présentant une plate-forme et au moins deux coques, lesdites coques étant articulées à pivotement à la plate- forme pour pouvoir se déplacer entre une première configuration dans laquelle elles sont alignées avec le plan de la plate-forme et au moins une seconde configuration dans laquelle elles s'étendent sensiblement à angle droit de ladite plate-forme, des moyens de ballastage/déballastage étant commandés de manière simultanée ou alternée pour provoquer un déplacement des coques et des moyens de verrouillage permettant d'immobiliser les coques dans chacune de leurs positions de flottaison, caractérisé en ce que l'articulation entre chacune des coques et la plate-forme comprend un moyen formant came permettant un guidage suivant une direction sensiblement verticale de l'axe de pivotement de la coque par rapport à la plate forme entre une position déverrouillée dans laquelle ladite coque peut pivoter autour dudit axe et une position verrouillée dans laquelle ladite coque est immobilisée par rapport à ladite plate-forme dans ladite seconde configuration des coques. Les axes de pivotement peuvent par exemple être fixe par rapport à ladite plate-forme et des moyens formant came sont ménagés sur les coques, s'étendant sensiblement suivant la hauteur desdites coques. On peut également envisager la configuration inverse dans laquelle l'axe est fixe par rapport aux coques et des moyens formant cames sont ménagés sur ladite plate-forme. Avantageusement, ladite position verrouillée correspond à la position la plus haute de ladite coque dans ladite seconde configuration des coques. Ainsi, pour passer de la position déverrouillée à la position verrouillée, on vide les ballasts de manière à ce que les coques remontent suffisamment par rapport à la plate-forme pour venir en position verrouillée. Avantageusement, ladite articulation entre chacune des coques et la plate-forme comprend deux cylindres alignés logés dans des trous oblongs formant cames s'étendant suivant la hauteur de la coque rectilignement ou avec une certaine courbure. Les trous oblongs formant came peuvent avoir par exemple une forme de haricot de manière à obtenir un décalage des coques vers l'extérieur de l'engin lors de leur pivotement. Avantageusement, dans ladite position verrouillée, chacune desdites coques vient en prise avec au moins un logement respectif ménagé à cet effet sous ladite plate-forme. Avantageusement, ladite coque vient en butée avec un moyen de butée latérale de ladite plate-forme dans ladite position verrouillée, ledit moyen étant ménagé plus bas que le logement d'encastrement de ladite coque. Chacune des coques vient donc en prise avec la plate-forme d'une part par l'intermédiaire d'un ou plusieurs logements permettant l'encastrement de cette dernière et 25 30 d'autre part par l'intermédiaire d'un moyen de butée latéral intervenant plus bas, ce qui assure une immobilisation parfaite de la coque par rapport à la plate-forme. Alternativement, le moyen de butée latérale peut être remplacé par un contact entre un axe de pivotement et la paroi d'un trou oblong correspondant. Toutefois, ce mode de réalisation est moins souhaitable étant donné qu'il y a alors des efforts importants qui s'exercent sur l'axe. Un autre problème que la présente invention se propose de résoudre est celui de la commande de l'initiation des déplacements des coques par rapport à la plate-forme. En effet, notamment en configuration catamaran, à partir de la position déverrouillée, le déplacement de la coque par rapport à la plate-forme doit se faire en translation si on souhaite passer de la position déverrouillée à la position verrouillée ou en pivotement si l'on souhaite passer de la configuration catamaran à la configuration barge. Pour résoudre ce problème, la présente invention propose que chacune des coques comprenne un ensemble de capacités formant ballasts prévues pour immerger ladite coque lorsqu'elles sont remplies, au moins une desdites capacités ayant un barycentre décalé vers l'intérieur dudit engin par rapport au barycentre de ladite coque dans ladite seconde configuration des coques, de sorte que, lorsque ladite au moins une capacité est vide et les autres capacités sont pleines, la force de gravité exercée par le poids de la coque est inférieure à la force de poussée d'archimède mais le moment de cette force par rapport à l'axe de pivotement s'oppose au pivotement de la coque, de sorte que cette dernière remonte en translation vers ladite position verrouillée. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, se référant aux dessins annexés correspondant à des modes de réalisation non limitatifs, où . • la figure 1 représente une vue schématique de dessus d'un engin flottant selon l'invention, en 10 configuration catamaran, • la figure 2 représente une vue en coupe transversale de l'engin flottant de la figure 1 selon la direction AA, la figure 3 représente une vue en coupe 15 transversale de l'engin flottant de la figure 1 selon la direction BB, • la figure 4 représente une vue schématique de dessus de l'engin flottant selon l'invention, en configuration barge, 20 25 • les figures 7A à 7H représentent les différentes étapes de ballastage/déballastage pour passer d'une configuration barge à une configuration catamaran, et • les figures 8A à 8H représentent les différentes 30 étapes de ballastage/déballastage pour passer d'une configuration catamaran à une configuration barge. la figure 5 représente une vue en coupe transversale de l'engin flottant de la figure 3 selon la direction AA, figure 6 représente une vue en coupe la transversale de l'engin flottant de la figure 3 selon la direction BB, En référence aux figures 1 à 6 un engin flottant présente une structure flottante constituée d'une plate-forme 1 assurant la liaison entre deux coques 2. Ces coques sont articulées à pivotement à la plate-forme pour pouvoir se déplacer entre deux configuration de flottaison, une configuration catamaran, représentée sur les figures 1 à 3, dans laquelle les coques s'étendent perpendiculairement à la plate-forme, et une configuration barge, représentée sur les figures 4 à 6, dans laquelle les coques s'étendent dans le plan de la plate-forme. Les coques 2 sont munies d'un ensemble de moyens de ballastage/déballastage 10. Chacun des moyens de ballastage déballastage 10 comprend deux capacités ou réservoir ou ballast 10A et 10B ménagés à l'intérieur de la coque. Un système de pompes, vannes et conduites formant prises d'eau (non représenté) permet la vidange ou le remplissage de ces capacités. Selon l'invention, au moins une capacité a un barycentre décalé vers l'intérieur dudit engin par rapport au barycentre de ladite coque dans ladite seconde configuration des coques. Dans l'exemple représenté, chaque coque comprend deux capacités latérales 10A et 10B disposées côte à côte. En pratique, ces capacités occupent l'essentiel du volume intérieur de la coque et elles sont séparées par une cloison médiane qui s'étend du bas de la coque au moins jusqu'au niveau d'un axe 20 d'articulation de la coque sur la plate-forme. La capacité latérale 10A qui se trouve du côté de la coque située vers l'intérieur de l'engin flottant forme la coque à barycentre décalé vers l'intérieur dudit engin par rapport au barycentre de ladite coque. La taille des capacités est telle que lorsqu'elles sont entièrement remplies d'eau, le poids de la coque l'emporte sur la poussée d'archimède. En revanche, lorsque la capacité latérale 10A est vidée, le poids de la coque devient inférieur à la poussée d'archimède. En revanche, lorsque l'engin est en configuration catamaran, le moment de ce poids par rapport à l'axe de pivotement 20 s'oppose au pivotement de la coque vers l'extérieur de l'engin flottant lorsque seule la capacité latérale 10A est vidée. l'articulation entre chacune des coques et la plate- forme comprend un moyen formant came 30 permettant un guidage suivant une direction sensiblement verticale d'un axe de pivotement 20 de la coque par rapport à la plate-forme entre une position déverrouillée dans laquelle ladite coque peut pivoter librement autour dudit axe et une position verrouillée dans laquelle ladite coque est immobilisée par rapport à ladite plate-forme dans ladite seconde configuration des coques. Chacun des axes de pivotement 20 est constitué en pratique par deux cylindres alignés sur le côté correspondant de la plate-forme. Chacun de ces cylindres est logé dans le moyen formant came constitué par un trou oblong 30 ménagé au niveau de la partie supérieure de la coque 2 correspondante. Ainsi qu'on le voit sur les figures 1 et 3, la plate-forme est pourvue de deux prolongements latéraux 40 sur chacun de ses côtés. Un cylindre de l'axe de pivotement 20 est ménagé au niveau de chacun de ces prolongements latéraux 40. Par ailleurs, est ménagé au niveau de chacun des prolongements 40 un logement trapézoïdal 50 faisant saillie vers le bas (voir figure 3) dans lequel la coque, de forme adaptée, peut venir s'encastrer en position verrouillée dans la configuration catamaran. Avantageusement, des moyens de butée latérale 60 (voir figure 3) sont en outre ménagés sur les zones des côtés latéraux de la plate-forme laissées libres par les prolongement latéraux 40. L'encastrement des coques dans les logements 50 combinée à la butée des coques sur les moyens de butée latérale assure une immobilisation complète des coques en position verrouillée. La position déverrouillée correspond à la position la plus basse des coques dans lesquelles elles sont complètement libérées des moyens d'immobilisation ménagés sur la plate-forme et peuvent pivoter librement vers la configuration barge. Ainsi qu'on le voit sur la figure 6, un logement 90 est ménagé sur un côté extérieur de chacune des coques 2, en dessous de la zone supérieure dans laquelle est ménagé le trou oblong 30. Un élément trapézoïdal en saillie 100 de forme correspondante est ménagé sur la plate-forme 1, s'étendant vers le bas, à l'extrémité de chaque prolongement latéral 40. Cet élément trapézoïdal 100 vient s'encastrer dans le logement 90 lorsque les coques 2 se trouvent en configuration barge (voir figure 6). Par ailleurs, ainsi qu'on le voit bien sur la figure 5, une zone d'extrémité inclinée 70 de chacun des prolongements latéraux 40 est adaptée à venir en butée contre une zone inclinée correspondante 80 ménagée sur la coque. L'encastrement des éléments trapézoïdaux 100 dans les logements 90 correspondants conjugué à la butée des surfaces 70 contre les surfaces 80 correspondantes assurent l'immobilisation des coques en configuration barge, pour tant que la poussée d'archimède compense le poids des coques. En référence aux figures 7A à 7H l'on va maintenant décrire les différentes étapes de ballastage/déballastage pour passer d'une configuration barge à une configuration catamaran. La description est faite pour une seule coque, mais il 20 est bien entendu qu'elle est également valable pour l'autre coque pour laquelle des étapes symétriques sont effectuées. De l'eau est pompée pour remplir les capacités, à commencer par la capacité 10A (figure 7A) Une fois que 25 suffisamment d'eau a été pompée dans les capacités pour que le poids de la coque 2 soit supérieur à la poussée d'Archimède, la coque coule par pivotement autour de l'axe 20 (figure 7B et 7C) jusqu'à ce qu'elle s'étende perpendiculairement à la plate-forme 1, dans la position 30 déverrouillée de la configuration catamaran (figure 7D). A partir de là, la capacité 10A est vidée de son eau (et donc remplie d'air) jusqu'à ce que le poids de la coque ne soit plus suffisant pour vaincre la poussée d'Archimède (figure 7 E). Etant donné que la capacité 10B reste pleine, le centre de gravité se trouve largement décalé vers l'extérieur par rapport à la verticale de l'axe 20 et par conséquent le moment du poids sollicite la coque dans le sens d'un pivotement vers l'intérieur, ce qui maintient cette coque en appui contre la butée 60. La coque est ainsi immobilisée en pivotement. Du fait de la poussée d'archimède, elle va donc remonter verticalement (figure 7E) jusqu'à encastrement dans les logements 50 (figure 7F). A partir de là, la capacité 10B est vidée à son tour (et donc remplie d'air), ce qui va provoquer la remontée verticale de tout l'engin dans son ensemble (figure 7G et 15 7H) afin que les coques 2 assurent sa flottaison. En référence aux figures 8A à 8H l'on va maintenant décrire les différentes étapes de ballastage/déballastage pour passer d'une configuration catamaran à une 20 configuration barge. Là encore, la description est faite pour une seule coque, mais il est bien entendu qu'elle est également valable pour l'autre coque pour laquelle des étapes 25 symétriques sont effectuées. De l'eau est pompée pour remplir les capacités 10A et 10B (figure 8B) Une fois que suffisamment d'eau a été pompée dans les capacités pour que le poids de l'engin soit 30 supérieur à la poussée d'Archimède, l'engin coule jusqu'à ce que la plate-forme vienne en contact avec l'eau (figure 8C) puis ce sont les coques qui descendent par rapport à la plate-forme jusqu'à atteindre la position déverrouillée de la configuration catamaran (figure 8D). A partir de là, les deux capacités sont vidées jusqu'à ce que le poids de la coque ne soit plus suffisant pour vaincre la poussée d'Archimède (figure 7 E). Etant donné que la capacité 10B est vidée en même temps que la capacité 10A, il n'y a pas de moment sollicitant la coque contre la butée 60 et la coque remonte donc par pivotement autour de l'axe 20 (figures 8 E et 8F) jusqu'à la configuration barge (figure 8G et 8H). REVENDICATIONS 1 - Système d'articulation, de commande de déplacement sous l'effet de forces hydrostatiques et de verrouillage de coques pour engin flottant du type présentant une plate-forme (1) et au moins deux coques (2), lesdites coques étant articulées à pivotement à la plate-forme (1) pour pouvoir se déplacer entre une première configuration dans laquelle elles sont alignées avec le plan de la plate-forme (1) et au moins une seconde configuration dans laquelle elles s'étendent sensiblement à angle droit de ladite plate-forme (1), des moyens de ballastage/déballastage (10) étant commandés de manière simultanée ou alternée pour provoquer un déplacement des coques et des moyens de verrouillage (50, 60, 70, 80, 90, 100) permettant d'immobiliser les coques dans chacune de leurs positions de flottaison, caractérisé en ce que l'articulation entre chacune des coques et la plate-forme comprend un moyen (30) formant came permettant un guidage suivant une direction sensiblement verticale de l'axe de pivotement (20) de la coque par rapport à la plate-forme entre une position déverrouillée dans laquelle ladite coque peut pivoter autour dudit axe et une position verrouillée dans laquelle ladite coque est immobilisée par rapport à ladite plate-forme dans ladite seconde configuration des coques. 2 - Système d'articulation, de commande de déplacement sous l'effet de forces hydrostatiques et de verrouillage de coques selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit axe de pivotement (20) est fixe par rapport à ladite plate-forme (1) et ledit moyen formant came (30) est ménagé sur ladite coque (2), s'étendant sensiblement suivant la hauteur de ladite coque. 3 - Système d'articulation, de commande de déplacement sous l'effet de forces hydrostatiques et de verrouillage de coques selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite position verrouillée correspond à la position la plus haute de ladite coque (2) dans ladite seconde configuration des coques. 4 - Système d'articulation, de commande de déplacement sous l'effet de forces hydrostatiques et de verrouillage de coques selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que ladite articulation entre chacune des coques et la plate- forme comprend deux cylindres (20) alignés logés dans des trous oblongs (30) formant cames s'étendant suivant la hauteur de la coque (2) rectilignement ou avec une certaine courbure. 5 - Système d'articulation, de commande de déplacement sous l'effet de forces hydrostatiques et de verrouillage de coques selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, dans ladite position verrouillée, ladite coque (2) vient en prise avec au moins un logement respectif (50) ménagé à cet effet sous ladite plate-forme (1). 6 - Système d'articulation, de commande de déplacement sous l'effet de forces hydrostatiques et de verrouillage de coques selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite coque (2) vient en butée avec un moyen de butée latérale (60) de ladite plate-forme (1) dans ladite position verrouillée, ledit moyen étant ménagé plus bas que le logement (50) de ladite coque (2). 7 - Système d'articulation, de commande de déplacement sous l'effet de forces hydrostatiques et de verrouillage de coques selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chacune desdites coques (2) comprend un ensemble de capacités (10) formant ballasts prévues pour immerger ladite coque (2) lorsque ces capacités sont remplies, au moins une desdites capacités (10A) ayant un barycentre décalé vers l'intérieur dudit engin par rapport au barycentre de ladite coque (2) dans ladite seconde configuration des coques, de sorte que, lorsque ladite au moins une capacité (10A) est vide et les autres capacités (10B) sont pleines, la force de gravité exercée par le poids de la coque est inférieure à la force de poussée d'archimède mais le moment de cette force par rapport à l'axe de pivotement (20) s'oppose au pivotement de la coque, de sorte que cette dernière remonte en translation vers ladite position verrouillée.