Brevet FR3117100A1 — publié le 20220610

La présente invention concerne une grue à flèche articulée, pour application offshore, laquelle grue à flèche articulée (1) comprend une structure support (2), une flèche articulée (3), portée par ladite structure support (2), des moyens de manœuvre (4) de ladite structure support (2) et de ladite flèche articulée (3), et des moyens de commande (5), pour le pilotage desdits moyens de manœuvre (4). Les moyens de commande (5) comportent un module de compensation active (51) qui est conçu pour piloter lesdits moyens de manœuvre (4), tenant compte de données provenant d’un module d’acquisition des mouvements (7), de sorte à stabiliser une extrémité aval (323) de la flèche terminale (32), avantageusement dans un plan horizontal et/ou une position verticale, de préférence encore dans toutes les directions. Figure pour l’abrégé : 1 Grue à flèche articulée, pour application offshore Domaine technique de l'invention La présente invention concerne le domaine technique des grues maritimes, et en particulier celui des grues à flèche articulée pour application offshore. Etat de la technique Au cours des dernières années, un nouveau marché s'est développé pour les navires pour service d’opération en parc éolien (wind farm Service Operation Vessels - SOVs). Sur ces navires, il est nécessaire d’emporter des outils et des pièces de rechange en vue d’intervenir sur les éoliennes en mer (ou éoliennes offshore) qui sont implantées au large des côtés sur une plate-forme attachée à une fondation. Or les opérations offshore en haute mer sont compliquées par les mouvements du navire occasionnés par les vagues. Malgré cet environnement, une manipulation contrôlée des charges est indispensable à un travail en toute sécurité. Pour remédier à cette contraintes, le navire doit être équipé d’une grue présentant des exigences spécifiques. En effet, la précision du positionnement de la charge, et de l'extrémité de la flèche de la grue, est cruciale pour éviter les collisions avec la plate-forme de l'éolienne. Cette contrainte implique une compensation du mouvement du navire dans toutes les directions au niveau de la grue. Pour cela, une approche a été de concevoir une grue dont la flèche est modifiée avec une flèche terminale montée mobile en translation sur une flèche principale. Une autre approche a consisté à rapporter une interface dédiée entre l’outil et la pointe de la flèche. Ces solutions de l’art antérieur n’étant pas entièrement satisfaisantes, il existe un besoin d’une nouvelle solution offrant une compensation du mouvement du navire dans toutes les directions. Présentation de l'invention Afin de remédier à l’inconvénient précité de l’état de la technique, la présente invention propose une grue à flèche articulée, pour application offshore. La grue à flèche articulée comprend : - une structure support (crane house), - une flèche articulée (knuckle boom), portée par ladite structure support, - des moyens de manœuvre de ladite structure support et de ladite flèche articulée, et - des moyens de commande, pour le pilotage desdits moyens de manœuvre. La flèche articulée comprend une flèche principale (main boom) et une flèche terminale (jib), en série, laquelle flèche principale et laquelle flèche terminale comportent chacune une extrémité amont et une extrémité aval. La structure support comprend des moyens d’articulation (slewing mechanism) pour définir un mouvement de pivotement de la flèche articulée selon un axe de pivotement (slewing). La structure support et laquelle extrémité amont de la flèche principale coopèrent par le biais de moyens d’articulation amont pour définir un mouvement d’oscillation de ladite flèche principale selon un axe d’articulation amont (luffing). L’extrémité aval de la flèche principale et l’extrémité amont de la flèche terminale coopèrent par le biais de moyens d’articulation aval pour définir un mouvement de pliage de ladite flèche terminale selon un axe d’articulation aval (folding). Les moyens de manœuvre comportent : - au moins un actionneur en pivotement, pour générer le mouvement de pivotement de ladite flèche articulée, - au moins un premier actionneur linéaire (luffing cylinder), pour générer ledit mouvement d’oscillation de ladite flèche principale, et - au moins un second actionneur linéaire (folding cylinder), pour générer ledit mouvement de pliage de ladite flèche terminale. Et lesdits moyens de commande comportent un module de compensation active (Active 3D Compensation) qui est conçu pour piloter lesdits moyens de manœuvre, tenant compte de données provenant d’un module d’acquisition des mouvements (MRU - Motion Reference Unit), de sorte à stabiliser l’extrémité aval de la flèche terminale, avantageusement dans un plan horizontal et/ou une position verticale, de préférence encore dans toutes les directions. La présente invention assure ainsi une stabilisation de l’extrémité aval de la flèche terminale par un pilotage, en combinaison, du mouvement de pivotement de la flèche articulée, du mouvement d’oscillation de la flèche principale et du mouvement de pliage de la flèche terminale. Selon un mode de réalisation particulier, ledit au moins un second actionneur linéaire est raccordé à ladite structure support et à ladite flèche terminale. Dans un tel mode de réalisation, le mouvement de pliage de la flèche terminale, mis en œuvre par ledit au moins un second actionneur linéaire qui est raccordé à la structure support (au lieu de la flèche principale), nécessite une puissance réduite pour le mouvement d’oscillation de la flèche principale. Cette approche est intéressante car le mouvement d’oscillation de la flèche principale (relevage) consomme l'essentiel de l'énergie en mode de compensation. D’autres caractéristiques non limitatives et avantageuses de ce mode de réalisation conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes : - ledit au moins un second actionneur linéaire est raccordé à ladite flèche terminale par l’intermédiaire de moyens de transmission mécanique ; de préférence, ledit au moins un second actionneur linéaire comporte deux extrémités, une extrémité amont assemblée directement avec la structure support, et une extrémité aval assemblée avec la flèche terminale par l’intermédiaire des moyens de transmission mécanique ; - les moyens de transmission mécanique comprennent une structure de parallélogramme déformable qui comprend au moins un bras longitudinal, interposé entre ledit au moins un second actionneur linéaire et ladite flèche terminale, s’étendant avantageusement en regard et le long de la flèche principale, et au moins deux bras oscillants, intercalés chacun entre ledit bras longitudinal et la flèche principale ; de préférence, les moyens de transmission comportent encore un organe de jonction, intercalé entre une extrémité aval dudit au moins un bras longitudinal et l’extrémité amont de la flèche terminale, lequel organe de jonction prolonge ladite flèche terminale du côté de son extrémité amont, et laquelle extrémité aval dudit au moins un bras longitudinal coopère avec ledit organe de jonction par le biais de moyens d’articulation. D’autres caractéristiques non limitatives et avantageuses du produit conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes : - ledit au moins un premier actionneur linéaire (luffing cylinder) est agencé entre la structure support et la flèche principale ; de préférence, ledit au moins un premier actionneur linéaire et ledit au moins un second actionneur linéaire sont implantés de part et d’autre de la flèche principale, par exemple respectivement regard d’une paroi frontale inférieure et d’une paroi frontale supérieure ; - ledit grue à flèche articulée comporte un tambour de treuil associé à des moyens d’entraînement en rotation et destiné à recevoir un organe de levage allongé ; de préférence, ledit module de compensation active est conçu pour piloter également ledit tambour de treuil, tenant compte de données provenant dudit module d’acquisition des mouvements, de sorte à piloter le mouvement d’enroulement dudit tambour de treuil ; - ledit au moins un premier actionneur linéaire et/ou ledit au moins un second actionneur linéaire consiste en un vérin hydraulique ou en un vérin électrique ; - le module de compensation comprend des moyens de collecte des données provenant du module d’acquisition des mouvements (MRU - Motion Reference Unit), des moyens de traitement, pour déterminer des instructions de commande pour les moyens de manœuvre qui sont adaptées à stabiliser l’extrémité aval de la flèche terminale, voire aussi des instructions de commande pour le tambour de treuil, et des moyens de pilotage, pour piloter lesdits moyens de manœuvre, voire aussi ledit tambour de treuil, tenant compte desdites instructions de commande ; - ladite grue à flèche articulée comporte un module d’acquisition des mouvements (MRU - Motion Reference Unit). De manière générale, selon un mode de réalisation particulier, la grue à flèche articulée comporte encore une plateforme qui est solidarisée avec l’extrémité aval de la flèche terminale par l’intermédiaire de moyens de raccordement. Les moyens de raccordement comportent une combinaison d’au moins deux actionneurs : - au moins un premier actionneur en pivotement, destiné à générer un mouvement de pivotement de ladite plateforme par rapport à ladite extrémité aval, selon un axe de rotation en lacet qui est parallèle audit axe de pivotement de la flèche articulée, et - au moins un second actionneur en pivotement, destiné à générer un mouvement de pivotement de ladite plateforme par rapport à ladite extrémité aval, selon un axe de rotation en tangage qui est parallèle à l’axe d’articulation amont et à l’axe d’articulation aval. Et le module de compensation active est conçu pour piloter lesdits au moins deux actionneurs desdits moyens de raccordement, tenant compte de données provenant d’un module d’acquisition des mouvements, de sorte à stabiliser activement ladite plateforme, avantageusement en lacet et en tangage. D’autres caractéristiques non limitatives et avantageuses, en lien avec la plateforme, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes : - les moyens de raccordement comportent un organe de liaison intégrant lesdits au moins deux actionneurs, lequel organe de liaison comporte deux extrémités : une première extrémité, supérieure, solidarisée avec ladite extrémité aval de la flèche terminale et une second extrémité, inférieure, solidarisée avec ladite plateforme ; de préférence, ladite première extrémité comporte ledit au moins un second actionneur en pivotement, et ladite second extrémité comporte ledit au moins un premier actionneur en pivotement ; encore de préférence, l’organe de liaison est solidarisé latéralement avec l’extrémité aval de la flèche terminale, et ledit organe de liaison comporte deux tronçons : un tronçon supérieur, rectiligne et parallèle à l’axe de rotation en lacet, de sorte que l’axe de rotation en tangage traverse ladite extrémité aval de la flèche terminale, et un tronçon inférieur, recourbé, de sorte que l’axe de rotation en lacet traverse ladite extrémité aval de la flèche terminale ; - les moyens de raccordement comportent des moyens amortisseurs, avantageusement passifs, conférant un degré de liberté en translation de ladite plateforme par rapport à l’extrémité aval de la flèche terminale, selon un axe de translation parallèle à l’axe de rotation en lacet ; - la plateforme se présente sous la forme d’une cabine adaptée à recevoir au moins un individu ; - la plateforme comporte au moins un organe amortisseur de choc, passif, adapté à amortir les contacts / les chocs avec l’environnement ; - la plateforme est équipée de moyens de pilotage manuel desdits au moins deux actionneurs des moyens de raccordement ; - l’extrémité aval de la flèche terminale et les moyens de raccordement coopèrent par le biais de moyens de liaison amovible, intégrant des moyens de raccordement électrique et mécanique. La présente invention concerne encore un engin pour application offshore, équipé d’une grue à flèche articulée selon l’invention, par exemple un navire pour service d’opération en parc éolien (wind farm Service Operation Vessels - SOVs). La présente invention concerne encore la plateforme précitée, en tant que telle, avec ses moyens de raccordement. Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. Grue à flèche articulée, pour application offshore, laquelle grue à flèche articulée (1) comprend : - une structure support (2), - une flèche articulée (3), portée par ladite structure support (2), - des moyens de manœuvre (4) de ladite structure support (2) et de ladite flèche articulée (3), et - des moyens de commande (5), pour le pilotage desdits moyens de manœuvre (4), laquelle flèche articulée (3) comprend une flèche principale (31) et une flèche terminale (32), en série, laquelle flèche principale (31) et laquelle flèche terminale (32) comportent chacune une extrémité amont (312, 322) et une extrémité aval (313, 323), laquelle structure support (2) comprend des moyens d’articulation (21) pour définir un mouvement de pivotement de la flèche articulée (3) selon un axe de pivotement (21’), laquelle structure support (2) et laquelle extrémité amont (312) de la flèche principale (31) coopèrent par le biais de moyens d’articulation amont (35) pour définir un mouvement d’oscillation de ladite flèche principale (31) selon un axe d’articulation amont (35’), laquelle extrémité aval (313) de la flèche principale (31) et laquelle extrémité amont (322) de la flèche terminale (32) coopèrent par le biais de moyens d’articulation aval (36) pour définir un mouvement de pliage de ladite flèche terminale (32) selon un axe d’articulation aval (36’), lesquels moyens de manœuvre (4) comportent : - au moins un actionneur en pivotement (41), pour générer le mouvement de pivotement de ladite flèche articulée (3), - au moins un premier actionneur linéaire (42), pour générer ledit mouvement d’oscillation de ladite flèche principale (31), et - au moins un second actionneur linéaire (43), pour générer ledit mouvement de pliage de ladite flèche terminale (32), et lesquelles moyens de commande (5) comportent un module de compensation active (51) qui est conçu pour piloter lesdits moyens de manœuvre (4), tenant compte de données provenant d’un module d’acquisition des mouvements (7), de sorte à stabiliser l’extrémité aval (323) de la flèche terminale (32), avantageusement dans un plan horizontal et/ou une position verticale, de préférence encore dans toutes les directions. Grue à flèche articulée, selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit au moins un second actionneur linéaire (43) est raccordé à ladite structure support (2) et à ladite flèche terminale (32). Grue à flèche articulée, selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit au moins un second actionneur linéaire (43) est raccordé à ladite flèche terminale (32) par l’intermédiaire de moyens de transmission mécanique (45). Grue à flèche articulée, selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit au moins un second actionneur linéaire (43) comporte deux extrémités : - une extrémité amont (431) assemblée directement avec la structure support (2), et - une extrémité aval (432) assemblée avec la flèche terminale (32) par l’intermédiaire des moyens de transmission mécanique (45). Grue à flèche articulée, selon l’une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisée en ce que les moyens de transmission mécanique (45) comprennent une structure de parallélogramme déformable qui comprend : - au moins un bras longitudinal (461), interposé entre ledit au moins un second actionneur linéaire (43) et ladite flèche terminale (32), s’étendant avantageusement en regard et le long de la flèche principale (31), et - au moins deux bras oscillants (462), intercalés chacun entre ledit bras longitudinal (461) et la flèche principale (31). Grue à flèche articulée, selon la revendication 5, caractérisée en ce que les moyens de transmission mécanique (45) comportent encore un organe de jonction (47), intercalé entre une extrémité aval (4612) dudit au moins un bras longitudinal (461) et l’extrémité amont (322) de la flèche terminale (32), lequel organe de jonction (47) prolonge ladite flèche terminale (32) du côté de son extrémité amont (322), et laquelle extrémité aval (4612) dudit au moins un bras longitudinal (461) coopère avec ledit organe de jonction (47) par le biais de moyens d’articulation (475). Grue à flèche articulée, selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que ledit au moins un premier actionneur linéaire (42) est agencé entre la structure support (2) et la flèche principale (31). Grue à flèche articulée, selon les revendications 7 et 2, en combinaison, caractérisée en ce que ledit au moins un premier actionneur linéaire (42) et ledit au moins un second actionneur linéaire (43) sont implantés de part et d’autre de la flèche principale (31), par exemple respectivement regard d’une paroi frontale inférieure (314) et d’une paroi frontale supérieure (315). Grue à flèche articulée, selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que ledit grue à flèche articulée (1) comporte un tambour de treuil (8) associé à des moyens d’entraînement en rotation et destiné à recevoir un organe de levage allongé (81), et en ce que, de préférence, ledit module de compensation active (51) est conçu pour piloter également ledit tambour de treuil (8), tenant compte de données provenant dudit module d’acquisition des mouvements (7), de sorte à piloter le mouvement d’enroulement dudit tambour de treuil (8). Grue à flèche articulée, selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que ledit au moins un premier actionneur linéaire (42) et/ou ledit au moins un second actionneur linéaire (43) consiste en un vérin hydraulique ou en un vérin électrique. Grue à flèche articulée, selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que le module de compensation active (51) comprend : - des moyens de collecte des données (511) provenant du module d’acquisition des mouvements (7), - des moyens de traitement (512), pour déterminer des instructions de commande pour les moyens de manœuvre (4) qui sont adaptées à stabiliser l’extrémité aval (323) de la flèche terminale (32), voire aussi des instructions de commande pour le tambour de treuil (8), et - des moyens de pilotage (513), pour piloter lesdits moyens de manœuvre (4), voire aussi ledit tambour de treuil, tenant compte desdites instructions de commande. Grue à flèche articulée, selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que ladite grue à flèche articulée (1) comporte un module d’acquisition des mouvements (7). Grue à flèche articulée, selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que ladite grue à flèche articulée (1) comporte encore une plateforme (9) qui est solidarisée avec l’extrémité aval (323) de la flèche terminale (32) par l’intermédiaire de moyens de raccordement (10), lesquels moyens de raccordement (10) comportent une combinaison d’au moins deux actionneurs (101, 102) : - au moins un premier actionneur en pivotement (101), destiné à générer un mouvement de pivotement de ladite plateforme (9) par rapport à ladite extrémité aval (323), selon un axe de rotation en lacet (101’) qui est parallèle audit axe de pivotement (21’) de la flèche articulée (3), et - au moins un second actionneur en pivotement (102), destiné à générer un mouvement de pivotement de ladite plateforme (9) par rapport à ladite extrémité aval (323), selon un axe de rotation en tangage (102’) qui est parallèle à l’axe d’articulation amont (35’) et à l’axe d’articulation aval (36’), et lequel module de compensation active (51) est conçu pour piloter lesdits au moins deux actionneurs (101, 102) desdits moyens de raccordement (10), tenant compte de données provenant d’un module d’acquisition des mouvements, de sorte à stabiliser activement ladite plateforme (9), avantageusement en lacet et en tangage. Engin pour application offshore, équipé d’une grue à flèche articulée (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 13, par exemple un navire pour service d’opération en parc éolien (wind farm Service Operation Vessels - SOVs).