Brevet FR2980785A1 — publié le 20130405

Bobine de grand diamètre pour conduite tubulaire flexible et procédé de fabrication La présente invention se rapporte à une bobine destinée à recevoir une conduite tubulaire flexible et à un procédé de fabrication d'une telle bobine. Des bobines de grand diamètre sont connues pour recevoir des conduites tubulaires flexibles destinées notamment au transport des hydrocarbures en milieu marin depuis le fond d'une étendue d'eau jusqu'en surface. Ces bobines sont non seulement utilisées lors de la réalisation des conduites où ces 10 dernières sont enroulées entre chaque étapes successives de fabrication des différentes couches les constituant, mais aussi pour les stocker, les transporter et également les poser sur les fonds marins depuis un bateau de pose. Il s'agit de conduites pouvant mesurer plusieurs centaines de mètres et peser plusieurs centaines de tonnes. 15 Les bobines comprennent usuellement un fût cylindrique flanqué de deux flasques permettant de retenir latéralement la conduite enroulée autour du fût. Les flasques présentent respectivement, une jante et à l'intérieur un moyeu concentrique, les deux étant reliés ensemble par des rayons. Le fût est lui formé avec des profilés en H orientés selon la direction des 20 génératrices du fût et ils sont reliés ensemble, d'une part par des arcs ajustés à l'intérieur du fût, et d'autre part à chacune de leurs extrémités par un flanc en formant un bord circulaire. En outre, des équerres sont installées entre les extrémités des profilés et les flancs de manière à renforcer le fût et lui assurer sa rigidité. Les flasques sont alors respectivement reliées au fût par 25 l'intermédiaire des moyeux. On pourra notamment se référer au document FR 2914290, lequel décrit une telle bobine. Un inconvénient de ces bobines réside dans la grande quantité de pièces à assembler et partant, dans leur temps de fabrication et leur coût. En outre, 30 elles sont relativement pesantes, et ce poids additionné à celui de la conduite qui les entoure, est préjudiciable à leur transport en mer. Aussi, un problème qui se pose et que vise à résoudre la présente invention, est de fournir une bobine de grand diamètre qui soit non seulement moins coûteuse, mais tout aussi rigide que les bobines selon l'art antérieur. Dans ce but, et selon un premier aspect, la présente invention propose une bobine de stockage de conduite tubulaire flexible, comprenant d'une part un fût présentant deux bords circulaires opposés et d'autre part deux flasques destinés à être rapportés respectivement sur lesdits deux bords circulaires opposés dudit fût de manière à pouvoir retenir latéralement une conduite tubulaire enroulée autour dudit fût, chacun desdits flasques présentant une jante et un moyeu concentriques reliés radialement ensemble par des rayons ; selon l'invention lesdits flasques et ledit fût sont reliés ensemble par la seule liaison desdits rayons de chacun desdits flasques respectivement avec lesdits bords circulaires. Ainsi, une caractéristique de l'invention réside dans l'assemblage des flasques et du fût, où seuls les bords circulaires du fût sont respectivement reliés aux rayons des flasques indépendamment des moyeux, lesquels sont libres par rapport au fût. De la sorte, on s'affranchit des équerres et des flancs, ce qui diminue non seulement le nombre de pièces à assembler, mais aussi conséquemment, le temps de fabrication, et partant, le coût. La bobine est également allégée par rapport aux bobines de l'art antérieur, sans pour autant que sa rigidité soit amoindrie. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, ledit fût présente deux éléments circulaires coaxiaux formant respectivement lesdits deux bords circulaires, et une pluralité de profilés axiaux reliant axialement ensemble lesdits éléments circulaires. Comme on l'expliquera plus en détail dans la description détaillée de l'invention, les profilés axiaux sont ajustés parallèlement les uns aux autres, tandis que leurs extrémités sont respectivement reliés à la face interne des éléments circulaires. On observera que l'épaisseur radiale des éléments circulaires est sensiblement égale à la dimension maximale de la section des profilés. En outre, chacun desdits flasques présente avantageusement une pluralité de rayons, et lesdits rayons sont respectivement reliés auxdits bords circulaires au droit desdits profilés axiaux. De la sorte, les contraintes qui s'exercent sur les rayons, par exemple dans certaines conditions de transport des bobines, sont directement répercutées sur les profilés, ce qui préserve la rigidité des bobines. De plus, lesdits profilés axiaux sont des profilés tubulaires, ce qui permet d'augmenter leur inertie par rapport à des profilés en H. Cela permet également de simplifier le montage et de réduire le coût de revient. Au surplus, ledit fût comporte en outre un élément circulaire médian situé entre lesdits deux éléments circulaires coaxiaux et relié à ladite pluralité de profilés axiaux. Cet élément circulaire médian permet de reprendre les efforts radiaux subits par le fût sous le poids de la conduite enroulée, et par conséquent de minimiser le fléchissement des profilés axiaux. Par ailleurs, la bobine de stockage comprend des attaches montées respectivement dans lesdits bords circulaires. Ainsi qu'on l'expliquera ci-après, les attaches permettent d'amarrer la bobine sur les bateaux durant leur transport sur les lieux de pose des conduites. L'amarrage au niveau des bords circulaires du fût permet un meilleur maintien, par rapport à un amarrage sur les rayons des flasques. Selon un mode de mise en oeuvre de l'invention particulièrement avantageux, la bobine comporte un tube rectangulaire cintré définissant un seul espace libre intérieur, ledit tube rectangulaire cintré étant appliqué autour de ladite jante pour former bande de roulement. Bien que les bandes de roulement des bobines selon l'art antérieur présentent des tubes rectangulaires munis de cloisons internes les divisant en deux espaces libres, dans le but d'augmenter la résistance à la compression, il s'avère qu'un tube rectangulaire sans cloison, résiste à l'écrasement. Cela permet de minimiser plus encore le temps de fabrication de la bobine. En outre, la bobine comporte des parements installés contre lesdits rayons autour dudit moyeu, et de préférence contre la face interne des flasques de manière à pouvoir recevoir en appui latéral la conduite enroulée. Selon un autre aspect, la présente invention concerne un procédé de fabrication d'une bobine de stockage de conduite tubulaire flexible, ledit procédé étant du type selon lequel : on fournit tout d'abord un fût présentant deux bords circulaires opposés ; puis, on fournit deux flasques présentant chacun une jante et un moyeu concentriques reliés radialement ensemble par des rayons ; ensuite, on rapporte respectivement lesdits deux flasques sur lesdits deux bords circulaires opposés dudit fût. Selon l'invention, on soude ensemble les seuls rayons de chacun desdits flasques respectivement avec lesdits bords circulaires pour relier ensemble lesdits flasques et ledit fût. Ainsi, selon cet autre aspect, on réalise une bobine de grand diamètre de manière aisée et avec un gain de temps important par rapport aux bobines réalisées selon l'art antérieur. En outre, le fût et les flasques peuvent être réalisés simultanément et indépendamment les uns des autres, et assemblés ensuite. Cela permet d'optimiser le temps de fabrication. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, on maintient lesdits bords circulaires dudit fût contre lesdits rayons desdits flasques de manière à former respectivement pour chacun desdits rayons, une zone de contact avec lesdits bords circulaires, et on soude chacun desdits rayons avec lesdits bords circulaires autour de ladite zone de contact. On expliquera plus en détail dans la suite de la description, le mode d'assemblage des différents éléments. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après d'un mode de réalisation particulier de l'invention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la Figure 1 est une vue schématique en perspective d'une bobine de grand diamètre conforme à l'invention; - la Figure 2 est une vue schématique de détail en perspective d'un élément de la bobine illustrée sur la Figure 1; - la Figure 3 est une vue schématique de détail en perspective d'un autre élément de la bobine illustrée sur la Figure 1; - la Figure 4 est une vue schématique de face de la bobine illustrée sur la Figure 1 selon son axe de symétrie ; - la Figure 5 est une vue schématique de côté de la bobine illustrée sur la Figure 1 ; - la Figure 6 est une vue schématique partielle en coupe axiale d'encore un autre élément de détail illustré sur la figure 5 ; et, - la Figure 7 est une vue schématique partielle de face montrant en transparence ledit encore un autre élément de détail illustré sur la figure 6. La Figure 1 illustre en perspective une bobine de grand diamètre 10 comprenant un fût 12 et deux flasques opposés 14 et 16. Chacun des flasques 14, 16 présente une jante 18 et un moyeu 20 concentrique. Les jantes 18 présente chacune une bande de roulement externe 21. Le moyeu 20 présente, un diamètre compris entre deux mille et trois mille millimètres, par exemple deux mille deux cent cinquante millimètres, équivalent au quart de celui de la jante 18. Le moyeu 20 est relié coaxialement à la jante 18 par l'intermédiaire de rayons tubulaires profilés 22, et il s'étend dans le plan moyen défini par la jante 18. Les flasques 14, 16 comprennent par exemple, vingt rayons tubulaires profilés 22. Le fût 12 présente deux bords circulaires opposés 24, 26 auxquels sont reliés les rayons tubulaires profilés 22, conformément à un objet de l'invention. On décrira plus en détail le fût 12 en référence à la Figure 2. On y retrouve ses deux bords circulaires opposés 24, 26. Il comporte des profilés creux rectangulaires ou carrés 28 étendus selon les génératrices du fût 12, et dont les extrémités opposées sont respectivement reliées par soudure à deux éléments circulaires coaxiaux 30, 32. Ces deux éléments circulaires sont réalisés au moyens de cerces d'un même rayon de courbure et reliées entre elles, bout à bout. Ces cerces présentent une section droite rectangulaire. Ils présentent une face interne 34 opposée à une face externe 36 et les extrémités opposées des profilés creux rectangulaires 28 sont respectivement appliqués contre la face interne 34 des éléments circulaires coaxiaux 30, 32. Ils y sont solidarisés au moyen d'un cordon de soudure formé autour des extrémités des profilés creux rectangulaires 28 à la jointure avec les éléments circulaires 30, 32. Les profilés creux rectangulaires 28 sont par exemple au nombre de vingt et ils sont régulièrement séparés angulairement les un des autres de dix-huit 30 degrés en moyenne. Le fût 12 présente en outre un élément circulaire médian 38 ajusté à égale distance et coaxialement entre lesdits deux éléments circulaires 30, 32. De plus, l'élément circulaire médian 38 s'étend dans un plan moyen sensiblement parallèle aux plans moyens des deux éléments circulaires 30, 32. Tout comme ces derniers, l'élément circulaire médian 38 est réalisé avec des cerces soudées bout à bout, dont la section droite est rectangulaire. Au surplus, des encoches de la dimension de la section droite des profilés creux rectangulaires 28 sont ménagées à la périphérie de l'élément circulaire médian 38, pour les recevoir. Elles sont bien évidemment ici au nombre de vingt et réparties uniformément, tous les dix-huit degrés. L'élément circulaire médian 38 est alors soudé sur chacune des faces au moyen d'un cordon de soudure en U à la jointure avec les profilés creux rectangulaires 28. Le fût comprend également des attaches 40 formés d'un anneau pivotant emprisonné sur les faces externes 36 des deux éléments circulaires coaxiaux 30, 32, et aptes à pivoter selon une direction radiale. Les attaches sont par exemple au nombre de dix uniformément réparties sur la face externe 36. On expliquera ci-après leur fonction. On se reportera à présent sur la Figure 3 pour décrire l'un des moyeux 20 représenté sur la Figure 1. Les moyeux des deux flasques 14, 16 sont bien évidemment identiques. Le moyeu 20 comporte une couronne tubulaire support 42, et d'une part, sur la bordure intérieure 48 de la couronne tubulaire support 42, deux couronnes plates 44, 46 soudées espacées l'une de l'autre, et d'autre part, sur la bordure extérieure 49, une couronne conique 50 et une couronne d'arrêt 52 soudées écartées l'une de l'autre de manière à former un réa 54. La couronne conique 50 est inclinée vers la bordure intérieure 48 et vient s'appuyer sur le bord de l'une des couronnes plates 44. Le réa 54 est destiné à recevoir des élingues métalliques, par exemple en acier ou des élingues synthétiques, de type Kevlar® permettant de lever et d'entraîner en mouvement la bobine. Entre les deux couronnes plates 44, 46 viennent s'encastrer les rayons tubulaires profilés 22, lesquels sont soudés d'une part aux jointures avec les extrémités radiales des couronnes plates 44, 46 et d'autre part, à la couronne tubulaire support 42 au niveau de leur extrémité. Ainsi, les deux flasques 14, 16 réalisés indépendamment du fût 12 sont-ils ensuite rapportés de chaque côté du fût 12 pour souder les rayons tubulaires profilés 22 contre la face externe 36 des bords circulaires opposés 24, 26. Pour ce faire le fût 12 et les flasques 14, 16 sont ajustées coaxialement et les rayons tubulaires profilés 22 sont respectivement appliqués contre la face externe 36 des éléments circulaires coaxiaux 30, 32 de manière à ce que lesdits rayons 22 soient positionnés au droit desdits profilés creux rectangulaires 28. Sont ainsi formées, autant de zones de contact que de rayon avec les faces externes 36. Ensuite, un cordon de soudure est ménagé autour de chacune des zones de contact. Pour chacun des rayons tubulaires profilés 22, deux premières portions de cordon de soudure parallèles sont réalisées radialement aux deux jointures opposées du rayon tubulaire profilé 22 et de la face externe 36, et deux secondes portions de cordon parallèles aux deux jointures opposés des tranches intérieur et extérieur de l'élément circulaire et du rayon tubulaire. Les deux premières portions de cordon de soudure sont sensiblement perpendiculaires aux deux secondes portions. Cette opération de soudure est réalisées pour chacun des rayons tubulaire profilé 22, soit en l'espèce vingt, et pour chacun des flasques soit au total quarante. La Figure 1 représente les flasques 14, 16 ainsi assemblés. On observera que le fût 12 et les flasques 14, 16 sont reliés ensemble par la seule liaison des rayons tubulaires profilés 22 respectivement avec les éléments circulaires coaxiaux 30, 32. De la sorte, la bobine 10 est suffisamment rigide pour supporter l'enroulement d'une conduite tubulaire flexible autour du fût 12. En outre, la bobine 10 comporte des parements 56, 58, ou garnitures, installés en regard contre les rayons tubulaires profilés 22 autour dudit moyeu, contre lesquels la conduite tubulaire flexible est apte à venir s'appuyer latéralement. Ces parements 56, 58 sont formés de segments angulaires de tôle assemblés bord à bord et dans lesquels sont ménagées des ouvertures de plus ou moins grande taille destinées au passage de sangles et/ou d'élingues lors de l'étape de colisage de ladite bobine 10 avant son stockage sur site ou avant son transport vers un site de pose de conduites tubulaires flexibles. On retrouve sur la Figure 4 la bobine 10 en vue de face, installées dans un berceau 60 en appuie sur les bandes de roulement 21 des jantes 18. Le berceau est installé et ancré sur un bateau de pose et les bobines 10 y sont installées grâce à des moyens de levage et à l'aide d'élingues engagées dans les réas 54 de chacun des moyeux 20. Par ailleurs, la bobine est maintenue en position fixe au moyen de freins ou « stopper » non représentés, et de quatre élingues par flasque 14, 16 dans le mode de réalisation présenté sur la Figure 4. Deux premières élingues parallèles 62, 64 relient respectivement deux premières attaches 40 sensiblement diamétralement opposées à la structure du berceau 60 et deux secondes élingues croisées 66, 68 relient respectivement deux secondes attaches 40 situées au-dessus des premières attaches 40. Sur la Figure 5, la bobine 10 et le berceau 60 sont représentés partiellement et de côté selon une direction perpendiculaire à l'axe de symétrie de la bobine 10. On y retrouve confondues, respectivement, les deux premières élingues parallèles 62, 64 et les deux secondes élingues croisées 66, 68. On y retrouve également l'un des flasques 14 présentant sa jante 18 et sa bande de roulement 21. La figure 6 représente de façon plus détaillée, l'assemblage de la jante 18. La jante comprend un tube rectangulaire cintré étendu sur toute la périphérie et définissant un seul espace libre intérieur 70. Ce tube rectangulaire est réalisé par l'assemblage de deux couronnes latérales 18a et 18b avec deux bandes annulaires concentriques: une bande interne 18c et une bande externe 18d. La surface externe du tube rectangulaire, soit la bande annulaire externe 18d, forme la bande de roulement 21. Par ailleurs, une âme de renfort métallique plane 72 est disposée à l'intérieur dudit espace libre intérieur 70, au niveau de chacun des rayons tubulaires 22. On retrouve sur la figure 7, vue en transparence à travers la jante 18, l'âme de renfort métallique plane à l'intérieur dudit espace libre intérieur 70, et centrée par rapport aux dimensions de chacun des rayons tubulaires 22.