Brevet FR3127467A1 — publié le 20230331

Système et procédé de mise à l’eau d’une charge lourde Système (1) de mise à l’eau d’une charge lourde (E), notamment une embase gravitaire de générateur éolien comportant un socle et un mat central, le système comportant : Deux structures de support (20a, 20b) s’étendant entre une zone de réception de la charge sur terre et une zone de déchargement de la charge sur l’eau, des structures de transport avant et arrière (10a, 10b) pouvant se déplacer ensemble en appui sur les deux structures de support entre les zones de réception et de déchargement, chaque structure de transport étant mobile transversalement relativement aux structures de support pour passer d’une configuration de levage où elle s’étend au moins partiellement au-dessus de la charge à une configuration escamotée où elle libère un espace permettant à la charge de franchir la structure de transport afin d’être mise en place entre les structures de transport dans la zone de réception et libérée dans la zone de déchargement, et inversement, chaque structure de transport comportant des organes de levage de la charge permettant de la soulever dans la zone de réception et de la descendre dans l’eau dans la zone de déchargement, une structure d’appui arrière (30a) permettant à la structure de transport arrière de reposer sur celle-ci et l’une des structures de support seulement en configuration escamotée, une structure d’appui avant (30b) permettant à la structure de transport avant de reposer sur celle-ci et sur l’une des structures de support en configuration escamotée. Figure pour l’abrégé : Fig.1 Système et procédé de mise à l’eau d’une charge lourde La présente invention concerne la mise à l’eau de charges lourdes et plus particulièrement mais non exclusivement celles des embases gravitaires (encore appelées GBF pour « Gravity Base Foundation ») utilisées dans l’éolien en mer, ou encore celles des structures jackets ou des fondations flottantes. Les tours de générateurs éoliens sont de plus en plus hautes afin d’augmenter l’énergie captée grâce à une surface balayée par les pales la plus grande possible. Les tours éoliennes offshores ont une hauteur au rotor pouvant atteindre 140m ou plus. Leur conception implique une embase gravitaire dont le poids est en rapport avec la puissance installée (typiquement de 6000 à 12000 tonnes). Ces embases sont le plus souvent préfabriquées à terre pour optimiser le coût de leur construction. La partie basse (immergée) du mât est construite en béton avec le socle de l’embase tandis que sa partie émergée peut être construite soit en béton soit en acier. La partie basse du mât, construite en béton, couvre toujours au moins la partie immergée. Comme il est courant de poser des éoliennes sur une profondeur comprise entre 20 et 40m, la hauteur de mât correspondante de l’embase est généralement comprise entre 40 et 60m. Les méthodes traditionnelles de mise à l’eau deviennent des solutions plus onéreuses à mesure que les dimensions et poids des éléments à mettre à l’eau augmentent. Les méthodes connues de mise à l’eau peuvent faire appel à : Une barge (flotteur) spécifiquement conçue ; l’embase alors chargée avec des transporteurs de type SPMT (« Self-Propelled Modular Transporter » – par exemple de type Kamag) ou avec un portique de grande capacité. La barge est ensuite ballastée et immergée pour mettre l’embase en flottaison ; Un ou plusieurs navires équipés de moyen de levage de grosse capacité, dont les coûts sont en proportion et dont la disponibilité est limitée pour ces charges exceptionnelles ; Une plateforme descendue par des câbles avec treuils ou vérins hydrauliques. Les dimensions et poids des embases présentent une limite à cette solution, sans oublier la nécessité de disposer d’une forme de radoub (fosse de mise à l’eau) sous la plateforme ; Un ripage (translation) sur une rampe de pente constante et limitée, à l’instar de la technique ancienne utilisée pour mise à l’eau des navires. Celle-ci amène des contraintes et efforts significatifs dans la structure portuaire et également dans l’embase ; Un portique ou une structure permettant la prise en charge par le haut puis un ripage (translation) avant la mise à l’eau. Cette solution est utilisée classiquement pour la mise à l’eau d’éléments préfabriqué tels des caissons portuaires. Néanmoins, la hauteur du mât de l’embase est un facteur limitant lorsque celui-ci est assemblé à terre plutôt qu’en flottaison. Il existe par conséquent un besoin pour bénéficier d’un système permettant de mettre à l’eau des charges lourdes telles que des embases gravitaires, présentant un mât de hauteur significative, remédiant aux inconvénients de l’art antérieur. L’invention répond à ce besoin en proposant un système de mise à l’eau d’une charge lourde, notamment une embase gravitaire de générateur éolien comportant un socle et un mât central, le système comportant : Deux structures de support s’étendant entre une zone de réception de la charge sur terre et une zone de déchargement de la charge sur l’eau, des structures de transport avant et arrière pouvant se déplacer ensemble en appui sur les structures de support entre les zones de réception et de déchargement, chaque structure de transport étant mobile transversalement relativement aux structures de support pour passer d’une configuration de levage où elle s’étend au moins partiellement au-dessus de la charge à une configuration escamotée où elle libère un espace permettant à la charge de franchir la structure de transport afin d’être mise en place entre les structures de transport dans la zone de réception et libérée dans la zone de déchargement, chaque structure de transport comportant des organes de levage de la charge permettant de la soulever dans la zone de réception et de la descendre dans l’eau dans la zone de déchargement, une structure d’appui arrière permettant à la structure de transport arrière de reposer sur celle-ci et sur l’une des structures de support en configuration escamotée, une structure d’appui avant permettant à la structure de transport avant de reposer sur celle-ci et sur l’une des structures de support en configuration escamotée. Le déplacement des structures de transport entre les configurations de levage et escamotée s’effectue sans porter la charge, avant chargement ou après déchargement de celle-ci, ce déplacement étant effectué dans le seul but de dégager le passage pour la charge afin de permettre de la positionner sous les structures de transport ou de la libérer, et lorsque la charge est une embase gravitaire, au mât de celle-ci de s’étendre verticalement entre les structures de transport. L’invention offre de multiples avantages. Tout d’abord, elle permet de limiter le tirant d’eau nécessaire car il n’y a pas de structure porteuse immergée s’étendant sous la charge, et d’assurer une mise à l’eau indépendamment des conditions de mer et de vent ; ensuite, elle permet de limiter les travaux de génie civil de renforcement des structures portuaires. L’invention permet la prise en charge d’une tour en béton ou d’un mât métallique de grande hauteur, avec ou sans son générateur (nacelle éolienne, rotor et pales). L’invention permet également de limiter les opérations d’entretien du site marin tel le draguage à l’emplacement de la mise à l’eau, car peu d’équipements sont en mouvement sous l’eau. De plus, par rapport aux inconvénients associés à l’état de l’art rappelé ci-dessus, l’invention permet de disposer d’un système de levage lourd dont les structures de transport peuvent s’engager et se rétracter simplement pour y insérer l’embase et la prendre en charge de façon symétrique, l’embase comportant un élément plus haut que les structures de transport elles-mêmes. Cette solution permet le soulèvement de la charge sur un terreplein, un déplacement de celle-ci sur la distance requise, suivi d’une descente pour la mise en flottaison. L’invention permet d’éviter le recours à une barge de grande capacité, à la nécessité d’un important tirant d’eau, et à un nombre élevé de modules de roulage de type SMPT dont l’emploi nécessite généralement le renforcement des structures portuaires et dont l’empreinte carbone est élevée. Par ailleurs, la solution qui consisterait à ouvrir chacune des structures de transport dans sa section milieu (mi-travée), zone la plus sollicitée mécaniquement, serait plus compliquée à mettre en œuvre et se révélerait moins compétitive (coûts de fabrication, durée des cycles de levage et déplacement, sécurité). De préférence, chaque structure de transport comporte au moins une poutre traverse en charpente métallique, ce qui permet de gagner en légèreté. Chaque structure de transport peut notamment comporter un ensemble de poutres traverses en charpente métallique, reliées ensemble. Chaque poutre traverse peut comporter une section principale en poutre treillis, par exemple à deux, trois ou quatre éléments longitudinaux, prolongée par des becs aux extrémités, par exemple à deux éléments longitudinaux superposés verticalement, les becs venant en appui sur la structure de support et/ou la structure d’appui lors du passage de la configuration de levage à la configuration escamotée ou inversement, de manière à faire en sorte qu’à tout moment, la structure de transport repose au moins sur deux appuis espacés longitudinalement, à savoir soit sur les deux structures de support au moins, soit sur au moins une structure de support et une structure d’appui. Le système peut comporter au moins deux appuis mobiles, notamment des appuis glissants, par exemple sous la forme de chariots, se déplaçant sur les structures de support, portant les structures de transport, ces dernières pouvant se déplacer latéralement relativement aux chariots. Les appuis mobiles sont par exemple déplacés le long des structures de support par des vérins à câble, et les structures de transport sont par exemple déplacées relativement aux appuis mobiles par des vérins à câbles. Le terme « chariot » doit être compris avec un sens large, englobant des chariots munis ou non de roues ou rouleaux, et pouvant se déplacer par glissement, roulement ou autre forme de déplacement. Chaque structure de transport peut comporter une pluralité d’organes de levage permettant de soulever la charge, par exemple des vérins à câble. Chaque structure de support peut être portée par des piles en béton. Chaque structure de support peut se trouver à une hauteur du sol inférieure à celle du sommet du mât, lorsque la charge est une embase gravitaire. Par exemple, le sommet du mât, lorsque l’embase repose sur le sol, se situe à une hauteur au moins deux fois supérieure à celle des structures de support. Chaque structure d’appui peut comporter une poutre supportée par deux piles au moins à ses extrémités L’invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un procédé de mise à l’eau d’une charge lourde en utilisant un système de mise à l’eau selon l’invention, tel que défini ci-dessus, le procédé comportant les étapes suivantes : Réception de la charge dans la zone de chargement avec la structure de transport arrière en configuration escamotée, passage de la structure de transport arrière en configuration de levage, levage de la charge avec les structure de transport, déplacement de la charge ainsi soulevée par les structures de transport le long des structures de support jusque dans la zone de déchargement, descente de la charge pour sa mise à l’eau, passage de la structure de transport avant en configuration escamotée, déplacement de la charge en flottaison hors de la zone de déchargement. Un tel procédé convient tout particulièrement à une charge présentant un mât, ce dernier s’étendant entre les structures de transport avant et arrière et à une hauteur supérieure à celles-ci durant le déplacement de la charge entre les zones de chargement et de déchargement, et en particulier à une charge constituée par une embase gravitaire. L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d’un exemple de mise en œuvre non limitatif de celle-ci, et à l’examen du dessin annexé, sur lequel : la représente de manière partielle et schématique, en perspective, un exemple de système de mise à l’eau selon l’invention, la est une vue schématique en perspective faisant apparaître les moyens de levage présents sur les traverses, la est une vue schématique en perspective faisant apparaître les moyens de déplacement des traverses le long des structures de support, la est une vue analogue à la montrant les moyens de déplacement sous un autre angle de vue, la représente de manière partielle et schématique en perspective la transition entre la section principale des traverses et les becs prolongeant celle-ci, la représente les becs présents à une extrémité des traverses avant, la illustre la liaison entre le socle de l’embase et les moyens de levage, la est une vue partielle et en perspective montrant l’embase en cours de transport, la est une vue analogue à la sous un autre angle de vue, et [FIG. 10] les figures 10A à 10G sont des vues de dessus et en perspective illustrant différentes étapes du procédé de mise à l’eau avec le système selon l’invention. Système (1) de mise à l’eau d’une charge lourde (E), notamment une embase gravitaire de générateur éolien comportant un socle et un mat central, le système comportant : Deux structures de support (20a, 20b) s’étendant entre une zone de réception de la charge sur terre et une zone de déchargement de la charge sur l’eau, des structures de transport avant et arrière (10a, 10b) pouvant se déplacer ensemble en appui sur les deux structures de support entre les zones de réception et de déchargement, chaque structure de transport étant mobile transversalement relativement aux structures de support pour passer d’une configuration de levage où elle s’étend au moins partiellement au-dessus de la charge à une configuration escamotée où elle libère un espace permettant à la charge de franchir la structure de transport afin d’être mise en place entre les structures de transport dans la zone de réception et libérée dans la zone de déchargement, et inversement, chaque structure de transport comportant des organes de levage de la charge permettant de la soulever dans la zone de réception et de la descendre dans l’eau dans la zone de déchargement, une structure d’appui arrière (30a) permettant à la structure de transport arrière de reposer sur celle-ci et l’une des structures de support seulement en configuration escamotée, une structure d’appui avant (30b) permettant à la structure de transport avant de reposer sur celle-ci et sur l’une des structures de support en configuration escamotée. Système selon la revendication 1, chaque structure de transport comportant au moins une poutre traverse (17) en charpente métallique. Système selon la revendication 2, chaque structure de transport comportant un ensemble de poutres traverses (17) en charpente métallique, reliées ensemble. Système selon l’une des revendications 2 et 3, chaque poutre traverse comportant une section principale (11) en poutre treillis, notamment à quatre éléments longitudinaux, prolongée par des becs (12, 16) aux extrémités, notamment à deux éléments longitudinaux superposés verticalement, les becs venant en appui sur la structure de support et/ou la structure d’appui lors du passage de la configuration de levage à la configuration escamotée ou inversement, de manière à faire en sorte qu’à tout moment, la structure de transport repose au moins sur deux appuis espacés longitudinalement, à savoir soit sur les deux structures de support au moins, soit sur au moins une structure de support et une structure d’appui. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant deux appuis mobiles (60), notamment chariots, se déplaçant sur les structures de support, portant les structures de transport, ces dernières pouvant se déplacer latéralement relativement aux appuis mobiles. Système selon la revendication précédente, comportant des vérins à câbles (61 ; 66) pour déplacer les appuis mobiles (60) le long des structures de support (20a, 20b) et/ou les structures de transport (10a, 10b) relativement aux appuis mobiles (60). Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, chaque structure de transport comportant une pluralité d’organes de levage (50) permettant de soulever la charge (E). Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, chaque structure de support (20a, 20b) étant portée par des piles en béton. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, chaque structure d’appui comportant une poutre (31) supportée par deux piles au moins (32) à ses extrémités. Procédé de mise à l’eau d’une charge lourde en utilisant un système de mise à l’eau tel que défini dans l’une quelconque des revendications précédentes, le procédé comportant les étapes suivantes : Réception de la charge dans la zone de chargement (L) avec la structure de transport arrière (10b) en configuration escamotée, passage de la structure de transport arrière en configuration de levage, levage de la charge avec les structures de transport, déplacement de la charge ainsi soulevée par les structures de transport jusque dans la zone de déchargement, descente de la charge pour sa mise à l’eau, passage de la structure de transport avant (10a) en configuration escamotée, déplacement de la charge en flottaison hors de la zone de déchargement (U). Procédé selon la revendication 10, la charge présentant un mât (F), ce dernier s’étendant entre les structures de transport avant et arrière et à une hauteur supérieure à celles-ci durant le déplacement de la charge entre les zones de chargement et de déchargement. Procédé selon l’une des revendications 10 et 11, la charge étant constituée par une embase gravitaire.