Brevet FR2964441A1 — publié le 20120309

Dispositif de mise sous tension de conduites tubulaires L'invention se rapporte à un dispositif de retenue et de mise sous tension d'un élément allongé, particulièrement une conduite tubulaire afin de la déployer dans le fonds de la 5 mer à partir d'un navire de pose. Ces dispositifs de retenue et de mise sous tension sont montés sur des châssis métalliques fixés à la tour inclinable d'un bateau de pose. L'élément allongé est alors immergé dans l'eau en passant au travers d'un passage ménagé dans la coque du 10 bateau et passe au travers de la tour de pose. Le poids d'un tel élément allongé peut représenter plusieurs centaines de tonnes et requière donc des moyens de retenue et de serrage fiables pour éviter que l'élément allongé ne tombe sans contrôle au fonds de la mer. Aussi, l'élément allongé doit être descendu dans le fonds de la mer de façon contrôlé. Ceci nécessite des moyens de mise sous tension capable de déployer des 15 charges importantes représentant plusieurs centaines de tonnes. Des navires de ce type sont connus et on pourra se référer aux brevets US6371694 et US5348423 qui décrivent des navires de pose de conduites tubulaires comprenant une tour de pose munie de moyens de retenue et de mise sous tension. 20 Dans tout ce qui suit, un élément allongé peut comprendre par exemple, une conduite rigide à simple ou à double enveloppe, une conduite flexible liée ou non liée tel que définit dans les documents normatif de l'american petroleum Institute (API) API 17J et API RP 17B, un ombilical, des câbles de manutention de charges. 25 Ces dispositifs de retenue et de serrage largement utilisés dans l'industrie sont des ensembles de chenilles, type bi chenille ou quadri chenille. Ils comprennent généralement un ensemble de chenilles de traction, au moins deux qui viennent enserrées l'élément allongé. Ce chenilles sont montées sur un châssis et des vérins 30 ajustent la position des chenilles sur l'élément allongé pour appliquer la force de serrage prédéterminé requise. Chaque chenille est constituée d'une chaine sur laquelle sont fixés des patins qui vont venir s'appuyer sur la paroi externe de l'élément allongé. Un système de motorisation dédié et une roue dentée entraine le déplacement de la chaine sur les galets de roulements entrainant par la même la tension nécessaire sur l'élément allongé pour le déployer dans la mer à travers un passage ménagé dans la coque du bateau. Des dispositifs de retenue et de serrage sont connus et proposés notamment par 5 Huisman. On pourra se reporter aux brevets WO2009/088287et US2010034592 qui décrivent des dispositifs de ce type. Ces dispositifs sont très fiables même pour des tensions de plusieurs centaines de tonnes. 10 A l'heure où les champs pétrolifères sont de plus en plus profonds, les bateaux de pose doivent augmenter leur capacité pour permettre de déployer des charges de plus en plus lourdes, tout en respectant des contraintes d'encombrements et de stabilité des navires de poses. 15 Sans multiplier le nombre de dispositifs de serrage, une voie pour augmenter la capacité de serrage est d'augmenter le nombre de chenilles pour un même dispositif. Cependant, les divers équipements constitutifs de ces dispositifs sont volumineux, il est difficile d'agencer plus de 4 chenilles en étoile autour d'un élément allongé, particulièrement pour les faibles diamètres et en tenant compte des contraintes 20 d'encombrement. Pour pallier ce problème, la demanderesse propose de remplacer les galets de roulements volumineux et encombrants par un système de bande à recirculation de rouleaux. 25 Selon l'invention le dispositif de mise sous tension et de serrage d'un élément allongé destiné à être déployé dans une étendue d'eau à partir d'une installation de surface comprend un châssis et au moins 2 chenilles opposées ménageant un espace pour le passage de l'élément allongé, chaque chenille comporte une chaine destinée à venir en 30 appui sur la surface externe de l'élément allongé, ladite chaine peut se déplacer sur une support de roulement pour exercer une traction sur l'élément allongé et est caractérisé en ce que le support de roulement est constitué par un grand nombre de rouleaux reliés formant une couronne dans laquelle les rouleaux se déplacent autour d'un support de soutènement en provoquant une recirculation intégrée des rouleaux. 35 D'autres détails caractéristiques de l'invention apparaitront dans la description qui va suivre et illustrée par les figures suivantes : La figure 1 est une vue en coupe d'un dispositif de mise sous tension de l'art 5 antérieur. Les Figures 2 et 3 sont des vues de détails des chenilles de l'art antérieur en coupe axiale et transversale respectivement. Les figures 4 et 5 sont des vues de détails des chenilles selon un premier mode de réalisation de l'invention en coupe axiale et transversale respectivement. 10 La figure 6 est une vue en perspective d'un module à recirculation de rouleaux selon un premier mode de réalisation de l'invention. La figure 7 est une vue de détail en coupe transversale d'une chaine sur son support roulant selon un premier mode de réalisation de l'invention. La figure 8 est une vue de détail en coupe transversale d'une chaine sur son 15 support roulant selon un second mode de réalisation de l'invention. La figure 1 montre une vue en perspective d'un dispositif de mise sous tension (1) encore appelé « tensioner ou caterpillar track » en langue anglaise. II comprend un ensemble de chenilles (10). Deux chenilles opposées sont 20 représentées sur la figure. Un passage de circulation (25) de l'élément allongé est ménagé entre les chenilles. Chacune de ces chenilles est montée sur un châssis de renfort (13) et chacun de ces châssis est monté sur une même structure support (20) fixé sur la tour de pose d'un navire non représenté. Chaque châssis portant les chenilles est relié à la structure support (20) au 25 moyen de vérins (26) de manière à pouvoir ajuster la pression de serrage sur l'élément allongé. Alors que l'élément allongé est enserré entre les patins des chenilles du dispositif de mise sous tension, les chenilles sont entrainées en rotation autour d'au moins 30 une roue dentée motorisée dont les dents s'engagent avec les maillons de chaine, par le moyen d'un moteur électrique ou hydraulique (15) exerçant ainsi une traction dans l'axe de l'élément allongé enserré entre les patins de la chenille et engendrant son immersion progressive dans l'eau de mer. En référence aux figures 2 et 3 montrant des vues de détail en coupe axiale et transversale respectivement d'une chenille (10) de l'art antérieur selon la figure 1, une chenille comprend classiquement de l'intérieur vers l'extérieur, un support de roulement (35), une chaine (38) constituée de maillons de chaine, des patins (41) fixés sur les maillons de chaine et comprenant une surface externe à haut coefficient de friction tel que du polyuréthane et destinés à venir en contact avec la surface externe de l'élément allongé. Cet ensemble constituant la chenille est incorporé dans un châssis de renfort (13). Chaque chaine (38) forme une boucle présentant au moins une portion rectiligne où la chenille (10) est en contact avec l'élément allongé à retenir et des zones courbées (52). Aux extrémités opposées dans les zones les plus courbes de la boucle, se trouvent des roues dentées (31), (32) dont l'une au moins (31) est motorisée. Elles présentent des dents qui s'engagement avec les maillons de chaines. Ainsi, lorsque que la roue motorisée est actionnée, elle entraine le déplacement de la chenille autour de la roue dentée (31) motorisé et de la roue (32) libre qui assure la transmission du mouvement. Sur les trajectoires rectilignes de la chaine (50) (50'), la chaine se déplace sur des roulements (35) qui forment un support rigide pour la chaine. Typiquement, ces roulements sont volumineux car ils doivent reprendre des efforts importants. Ceci est apparent sur la figure 3 qui montre une représentation à l'échelle des différents éléments d'une chenille et d'un élément allongé 11 en appui sur un patin. Le montage du dispositif de mise sous tension selon l'invention est semblable à celui de l'art antérieur. Il diffère simplement en ce que le support de roulement sur lequel se déplace la chaine n'est pas constitué de galets mais d'un ensemble de bande à recirculation de rouleaux que l'on décrira plus en détail dans les paragraphes qui suivent. Les figures 4 et 5 montrent ainsi les chenilles selon l'invention. Elles sont montées sur la tour de manière identique à celles de l'art antérieur. On retrouve sur la figure 4, la chaine (138), un support de roulement (200), un châssis de support, (113) l'ensemble étant monté sur une structure support (non représenté) et fixé sur la tour d'un navire de pose (non représentée). Le support de roulement est une bande à recirculation de rouleaux. Un tel support peut-être fourni par exemple par la société HILMAN. Sur la figure 4 sont représentés plusieurs modules 200 de dimensions variables 5 sur la trajectoire rectiligne (150) (150') de la chenille. La figure 6 montre une vue de détail d'un module à recirculation de rouleaux (200) selon l'invention. Un module (200) comprend une structure métallique (210) présentant un fonds 10 plat (220) et deux bords latéraux (221) et (222) définissant une gouttière destinée à recevoir une bande à recirculation de rouleaux (202). La bande à recirculation de rouleaux 205 est constituée par plusieurs rouleaux (231,232, 233, 236, 237) reliés ensemble au moyen par exemple d'une chaine (234) fixée sur l'extrémité de l'axe de chaque rouleau. 15 Sur la figure 6, la bande présente une série de rouleaux supérieurs (231-233) et une série de rouleaux inférieurs dont l'un (236) est apparent sur les figures 6 et 7. 20 Sur la figure 7, on peut voir que la chaine (138) vient en appui sur les rouleaux supérieurs (231-233, 237) de la bande à recirculation de rouleaux, tandis que les rouleaux inférieurs (236) sont escamotés sous une plaque de support (223) visible sur la figure 7. En fonctionnement, lorsque la chaine (138) est entrainée en mouvement, elle se déplace sur la bande à recirculation de rouleaux 25 entrainant une rotation des rouleaux autour de la plaque support (223) et une circulation des rouleaux. Ainsi, le dernier rouleau supérieur (237) est escamoté sous la plaque support (223), libéré de toute charge tandis que le premier rouleau inférieur (236) va venir le remplacer pour contribuer à reprendre la charge axiale. 30 Le module (200) est dimensionné en fonction de la géométrie de la chaine (138) de sorte que tous les maillons en regard du module se trouvent en appui sur les rouleaux supérieurs (231,232, 233, 237) de la bande (201, 202). Par exemple, le module (200) représenté sur les figures 6 et 7 est constitué de 35 deux bandes à recirculation de rouleaux (201 et 202) agencés parallèlement dans une même structure métallique (200) pour s'intégrer à la géométrie d'une chaine de type RAFER. Selon un autre mode de réalisation représenté sur la figure 8, le module (200) est constitué par trois bandes à recirculation de rouleaux (201'-203') disposés dans leur logement dédié et présente une surface de contact complémentaire adapté pour une chaine de type KETTENWULF. Sur la figure 4, six modules de trois longueurs selon l'axe A-A' différentes sont représentés pour couvrir la portion rectiligne (150'). Le nombre et la longueur de ces modules peut être variable. Cependant, il est préférable de multiplier le nombre de ces modules de petites longueurs pour faciliter leur remplacement éventuel en cas d'usure des rouleaux ou d'endommagement. Ces rouleaux sont très fiables et sont déjà utilisés pour déplacer des charges très lourdes. Leur intégration dans un dispositif de mise sous tension selon l'invention assure une résistance au moins équivalente voir supérieure aux galets utilisés avec les dispositifs de mise sous tension de l'art antérieur tout en offrant une meilleure compacité. Si l'on compare les figures 4 et 5 à I échelle montrant respectivement une chenille avec des galets selon l'art antérieur et une chenille avec des modules à recirculation de rouleaux selon l'invention, on peut voir que le support de roulement constitué par des rouleaux à recirculation de rouleaux est moins volumineux que celui constitué par des galets de l'art antérieur. A capacité équivalente ou même supérieure, on pourrait ainsi intégrer plus de chenilles dans un même dispositif de mise sous tension et passer de bi-chenilles à des qadri-chenilles ou hexa-chenilles.30 REVENDICATIONS1- Dispositif de mise sous tension et de serrage d'un élément allongé destiné à être déployé dans une étendue d'eau à partir d'une installation de surface comprenant un châssis et au moins 2 chenilles opposées ménageant un espace pour le passage de l'élément allongé, chaque chenille comportant une chaine destinée à venir en appui sur la surface externe de l'élément allongé, ladite chaine se déplace sur un support de roulement pour exercer une traction sur l'élément allongé caractérisé en ce que le support de roulement est constitué par un grand nombre de rouleaux reliés formant une couronne dans laquelle les rouleaux se déplacent autour d'un support de soutènement en provoquant une recirculation intégrée des rouleaux. 2- Dispositif de mise sous tension et de serrage d'un élément allongé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le support de roulement est constitué par plusieurs modules à recirculation de rouleaux. 3- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 2 caractérisé en ce que des patins à haut coefficient de friction, sont fixés sur les maillons de la chaine et présentent une surface en contact avec la surface externe de l'élément allongé. 4- Navire de pose destiné à déployer un élément allongé dans le fonds de la mer, comprenant une tour inclinable muni d'un passage pour déployer l'élément allongé en mer et d'au moins un dispositif de mise sous tension et de serrage selon la revendication 1