Brevet FR2967749A1 — publié le 20120525

Dispositif de mise sous tension et de serraqe d'un élément allonqé de forme tubulaire La présente invention concerne un dispositif de mise sous tension et de serrage d'un élément allongé de forme tubulaire destiné à être posé sur un fond d'une étendue d'eau à partir d'une installation de pose en surface, comme par exemple un navire de pose. Dans tout ce qui suit, un élément allongé de forme tubulaire peut comprendre par exemple, une conduite rigide à simple ou double enveloppe, une conduite flexible liée ou non liée telle que définie dans les documents normatifs de l'American Petroleum Institute (API) API 17J et API 17B, un ombilical sous-marin décrit dans le document normatif API 17E, ou un câble électrique de puissance. On connaît par exemple dans les brevets US 6 371 694 et US 5 348 423, des navires de pose d'un élément allongé qui comportent une tour de pose équipée d'un dispositif de mise sous tension et de serrage de cet élément allongé. L'élément allongé est immergé dans l'eau en passant au travers de la tour de pose, d'une part et d'un passage ménagé dans la coque du navire, d'autre part. Le poids de l'élément allongé lors de son immersion peut représenter plusieurs centaines de tonnes ce qui requiert l'utilisation d'un dispositif de mise sous tension et de serrage dudit élément allongé afin d'éviter qu'il ne tombe sans contrôle sur le fond de l'étendue d'eau. Le dispositif de mise sous tension et de serrage porté par la tour de pose du navire permet de déployer l'élément allongé sur le fond de manière contrôlée. Ce type de dispositif utilisé jusqu'à présent comprend un ensemble de chenilles, au nombre de 2, 3 ou de 4, qui viennent enserrer l'élément allongé. A cet effet, chaque chenille est portée par un châssis de renfort qui est déplaçable par exemple par des vérins entre une position escamotée et une position appliquée contre l'élément allongé pour serrer l'élément allongé selon une force prédéterminée. Chaque chenille est formée par une chaîne munie de maillons portant des patins destinés à être appliqués sur la paroi externe de l'élément allongé dans la position de serrage. Des moyens de motorisation adaptés entraînent en rotation la chaîne ainsi que les patins pour appliquer sur l'élément allongé la tension nécessaire lors de son déploiement sur le fond de l'étendue d'eau. Actuellement, les champs pétrolifères sont de plus en plus profonds si bien que les navires de pose doivent avoir des performances plus importantes pour déployer des charges de plus en plus lourdes, tout en respectant les contraintes d'encombrement et de stabilité des navires. Une solution pour augmenter la capacité de serrage consiste à multiplier les dispositifs de mise sous tension et de serrage sur la tour de pose en superposant trois ou quatre dispositifs. Cette solution a pour inconvénient d'augmenter la hauteur et le poids de la tour ce qui pose problème pour la stabilité du navire. Une autre solution consiste à multiplier le nombre de chenilles pour enserrer l'élément tubulaire. Mais l'augmentation du nombre de chenilles se heurte à l'encombrement en largeur des chaînes et des patins limitant en capacité à serrer des petits diamètres en regard du diamètre maximum de serrage possible. L'invention a pour but de proposer un dispositif de mise sous tension et de serrage d'un élément allongé de forme tubulaire qui, par des moyens simples à mettre en ceuvre, évite ces inconvénients et qui permet de serrer des éléments allongés de faible diamètre. L'invention a donc pour objet un dispositif de mise sous tension et de serrage d'un élément allongé de forme tubulaire, destiné à être posé sur un fond d'une étendue d'eau à partir d'une installation de pose en surface, caractérisé en ce qu'il comporte six chenilles uniformément réparties autour d'une circonférence et ménageant entre elles un espace pour le passage d'un élément allongé, chaque chenille étant entraînée en rotation par des moyens de motorisation intégrés à ladite chenille et étant portée par un châssis de renfort déplaçable entre une position passive escamotée de la chenille et une position active d'application de ladite chenille contre l'élément allongé. Le dispositif peut encore présenter une ou plusieurs caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - chaque chenille comprend une chaîne munie de maillons portant des patins et formant une boucle dont les extrémités opposées comportent une roue dentée engrènant avec les maillons de la chaîne et dont au moins une est entraînée par lesdits moyens de motorisation, - les moyens de motorisation comprennent un moto-réducteur intégré à ladite roue dentée et un moteur hydraulique coudé entraînant le moto-réducteur, et - la largeur des patins de la chaîne de chaque chenille est comprise entre 200 et 280 mm et de préférence de l'ordre de 265 mm. L'invention a également pour objet un navire de pose d'un élément allongé de forme tubulaire sur un fond d'une étendue d'eau, comprenant une tour de pose munie d'un passage dudit élément allongé, caractérisé en ce que la tour de pose porte au moins un dispositif de mise sous tension et de serrage de l'élément allongé tel que précédemment mentionné. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la Fig. 1 est une vue de profil d'un navire de pose d'un élément allongé de forme tubulaire mettant en ceuvre un dispositif de mise sous tension et de serrage, conforme à l'invention, - la Fig. 2 est une vue schématique en coupe transversale d'un dispositif de mise sous tension et de serrage, conforme à l'invention, - la Fig. 3 est une vue schématique en coupe selon la ligne 3-3 de la Fig. 2, et - la Fig. 4 est une vue schématique de dessus d'une variante du dispositif de mise sous tension et de serrage, conforme à l'invention. Sur la Fig. 1, on a représenté schématiquement un navire 1 équipé d'une installation de pose d'un élément allongé 3 de forme tubulaire composé par exemple de tronçons reliés entre eux par des embouts de connexion de type connu non représentés. Le navire de pose 1 est du type équipé de moyens de positionnement dynamique, non représentés, et d'un puits central 8 ou « moon pool » au travers duquel l'élément allongé 3 peut être posé sur le fond 9 d'une étendue d'eau. Cette installation de pose comporte des moyens de stockage 2 de l'élément tubulaire 3 qui, dans l'exemple de réalisation représenté sur la Fig. 1, sont constitués par un panier de forme sensiblement cylindrique d'axe vertical. Selon un autre mode de réalisation, les moyens de stockage 2 peuvent être constitués par plusieurs bobines d'enroulement de l'élément tubulaire 3. L'installation comporte également une tour de pose 5 munie, à sa partie, supérieure, de moyens de guidage 4 de l'élément allongé 3 formés par exemple par une goulotte 4 permettant le passage de cet élément allongé 3 à une direction verticale. La tour de pose 5 est éventuellement inclinable. Avant d'être déployé sur le fond 9 de l'étendue d'eau, l'élément allongé 3 passe sur la goulotte 4 et dans au moins un dispositif de mise sous tension et de serrage désigné par la référence générale 10, puis dans un passage 8 ménagé dans la coque du navire 1. Chacun des dispositifs 10 de mise sous tension et de serrage encore appelé « tensioner » ou « caterpillar track » en langue anglaise reprend une partie de la charge. Ces dispositifs 10 sont disposés verticalement dans la tour de pose 5 en aval des moyens de guidage 4 et des moyens de stockage 2. Ces dispositifs 10 sont destinés à supporter le poids de l'élément allongé 3 disposé verticalement jusqu'au fond 9 de l'étendue d'eau. En se reportant maintenant aux Figs. 2 à 4, on va décrire un dispositif 10 de mise sous tension et de serrage de l'élément allongé 3 de forme tubulaire. Ainsi que représenté à la Fig. 2, le dispositif 10 comprend un ensemble de chenilles 11 et, plus particulièrement, six chenilles 11 uniformément réparties autour d'une circonférence et opposées deux à deux. Les chenilles 11 sont toutes semblables et ménagent entre elles un espace pour le passage de l'élément allongé 3. Comme représenté schématiquement à la Fig. 3, chaque chenille 11 est formée par une chaîne munie de maillons 12 portant des patins 13 destinés à être appliqués contre la paroi externe de l'élément allongé 3, ainsi qu'on le verra ultérieurement. La largeur des patins 13 de la chaîne 12 est comprise entre 200 et 280 mm et de préférence de l'ordre de 265 mm. La chaîne 12 de chaque chenille 11 est portée par un châssis de renfort 15 et cette chaîne est entraînée en rotation par des moyens de motorisation intégrés à ladite chenille 11, comme cela sera décrit ultérieurement. Le châssis support 15 de chaque chenille est monté sur une même structure support 20 (Fig. 2) fixée sur la tour de pose 5 du navire 1. Le châssis de renfort 15 est relié à la structure support 20 au moyen de plusieurs ensembles de vérins 21 de façon à déplacer le châssis de renfort 15 et les patins 13 de la chaîne 12 de la chenille 11 entre une position passive escamotée de cette chenille 11 et une position active d'application des patins 12 de ladite chenille 11 contre la paroi externe de l'élément allongé 3. Comme cela apparaît à la Fig. 3, chaque chenille 11 forme une boucle présentant au moins une portion rectiligne 11 a dans laquelle les patins 13 de la chaîne 12 de cette chenille 11 sont en contact avec l'élément allongé 3 à retenir dans la position active. La boucle présente des extrémités opposées courbes 11 b. A chacune de ses extrémités 11 b, la chaîne 12 de la chenille 11 s'engrène sur une route dentée 16 dont au moins une est entraînée en rotation par les moyens de motorisation. Dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures, seule la roue dentée 16 de l'extrémité supérieure courbe 11 b de la boucle décrite par la chaîne 11 est motorisée. Selon l'invention, et comme montré à la Fig. 2, les moyens de motorisation comprennent un moto-réducteur 17 intégré à la roue dentée 16 et un moteur hydraulique coudé 18 entraînant le moto-réducteur 17. Ainsi, lorsque la roue motorisée 7 est actionnée par le moteur hydraulique coudé 18 et le moto-réducteur 17, elle entraîne le déplacement de la chaîne 12 et des patins 13 de la chenille 11 autour de cette roue motorisée 16 et de la roue libre 16 qui assure la transmission du mouvement. Sur les trajectoires rectilignes de la chaîne 12, cette chaîne 12 se déplace sur un organe de guidage 19 formant un support rigide pour ladite chaîne. Chaque organe de guidage est constitué par exemple par un rail ou par des roulements ou des supports de roulements, comme décrit dans la demande de brevet en France n° 1003564 du 7 septembre 2010 au nom de la Demanderesse. Le corps de chaque vérin 21 est relié à la structure support 20 par un pivot 22 et l'extrémité libre de la tige de chaque vérin 21 est guidée et reliée au châssis de renfort 15 de la chenille 11 correspondante par un ensemble désigné par la référence 22 et de type connu couramment utilisé pour ce genre de dispositif. Selon un autre mode de réalisation représenté à la Fig. 4, la structure support 20 est formée de deux tronçons 20a et 20b articulés entre eux permettant ainsi de faire pivoter par exemple le tronçon 20b pour ménager un passage entre les deux tronçons 20a et 20b de la structure support 20. Le dispositif de mise sous tension et de serrage à six chenilles selon l'invention permet un important gain en hauteur et en poids de la tour de pose du navire, ce qui permet l'utilisation de plus petits bateaux, l'instabilité étant l'élément majeure dans le dimensionnement d'une coque d'un navire pour une telle utilisation. Le dispositif de mise sous tension et de serrage selon l'invention permet aussi une amélioration de la résistance au serrage des éléments allongés, tout en autorisant un serrage de cet élément allongé par deux ou trois ou six chenilles. Le serrage en mode tri-chenilles permet un serrage d'un élément allongé de diamètre extérieur plus faible qu'en mode hexa-chenilles. Enfin, le serrage de l'élément allongé en six points autorise une plus grande tolérance face au problème de déviation de cet élément allongé à l'entrée du dispositif de mise sous tension et de serrage. REVENDICATIONS1.- Dispositif de mise sous tension et de serrage d'un élément allongé (3) de forme tubulaire destiné à être posé sur un fond d'une étendue d'eau à partir d'une installation de pose (1) en surface, caractérisé en ce qu'il comporte six chenilles (11) uniformément réparties autour d'une circonférence et ménageant entre elles un espace pour le passage de l'élément allongé (3), chaque chenille (11) étant entraînée en rotation par des moyens (17, 18) de motorisation intégrés à ladite chenille (11) et étant portée par un châssis de renfort (15) déplaçable entre une position passive escamotée de la chenille (11) et une position active d'application de ladite chenille (11) contre l'élément allongé (3). 2. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque chenille (11) est formée par une chaîne (12) portant des patins (13) et formant une boucle dont les extrémités opposées comportent une roue dentée (16) engrènant avec les maillons de la chaîne (12) et dont au moins une est entraînée par les moyens (17, 18) de motorisation. 3. - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de motorisation comprennent un moto-réducteur (17) intégré à ladite roue dentée (16) et un moteur hydraulique coudé (18) entraînant le moto-réducteur (17). 4. - Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la largeur des patins (13) de la chaîne (12) de chaque chenille (11) est comprise entre 200 et 280 mm et de préférence de l'ordre de 265 mm. 5. - Navire (1) de pose d'un élément allongé (3) de forme tubulaire sur le fond d'une étendue d'eau comprenant une tour de pose (5) munie d'un passage dudit élément allongé (3), caractérisé en ce que la tour de pose (5) porte au moins un dispositif (10) de mise sous tension et de serrage de l'élément allongé (3) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4.25