Brevet FR3131769A1 — publié le 20230714

La présente invention concerne un dispositif de connexion mécanique, conçu pour la connexion mécanique amovible des extrémités libres (L11, L21) de deux lignes offshore (L), avantageusement une ligne d’ancrage et une ligne messager. Le dispositif de connexion mécanique (1) comprend deux modules (2, 3) qui sont attachés avec une extrémité libre (L11, L21) des lignes offshore (L). Le dispositif de connexion mécanique (1) comprend des moyens de verrouillage 5 qui comportent un organe de manœuvre (6), pour manœuvrer les moyens de verrouillage (5) depuis une configuration verrouillée jusqu’à une configuration déverrouillée. L’organe de manœuvre (6) est mobile entre deux positions selon un degré de liberté en translation (T) parallèle à l’axe longitudinal (1’) des modules (2, 3) en état assemblé, de préférence dans un sens aval vers amont. Figure pour l’abrégé : 2 Dispositif de connexion mécanique, conçu pour la connexion mécanique amovible des extrémités libres de deux lignes offshore Domaine technique de l'invention La présente invention concerne le domaine de l’industrie offshore. Elle concerne en particulier les dispositifs de connexion mécanique qui sont conçus pour la connexion mécanique amovible des extrémités libres de deux lignes offshore mises en œuvre par exemple lors de l’ancrage de structures flottantes. Etat de la technique Dans le domaine offshore, des structures flottantes sont classiquement ancrées au sol au moyen de lignes d’ancrage, dites encore « mooring lines », généralement sous la forme de chaînes. Pour cela, l’extrémité inférieure d’une ligne d’ancrage comporte classiquement des moyens pour sa fixation au sol, par l’intermédiaire d’un massif enfoncé dans le fond marin. L’extrémité supérieure de cette même ligne d’ancrage est quant à elle avantageusement assemblées à la structure flottante par l’intermédiaire d’un dispositif dénommé couramment « chaumard » qui est généralement implanté sous le niveau de la ligne de flottaison. La tension appliquée à la ligne d’ancrage est verrouillée par des moyens de blocage en translation équipant le chaumard, par exemple sous la forme d’une mâchoire composée de deux mors articulés autour d’axes de rotation parallèles entre eux. De manière classique, pour effectuer cette mise en tension, l’extrémité libre d’une ligne messager (dite encore « messenger line ») est connectée temporairement avec l’extrémité libre de la ligne d’ancrage. Cette ligne messager peut alors être utilisée pour appliquer une traction sur la ligne d’ancrage, jusqu’à obtenir la tension recherchée sur cette dernière. La connexion entre la ligne d’ancrage et la ligne messager doit donc être temporaire, classiquement mise en œuvre par un dispositif de connexion mécanique dédié tenant compte notamment des efforts subis lors de la traction. Un tel dispositif de connexion mécanique comprend habituellement deux modules qui sont respectivement solidarisés avec l’extrémité libre d’une ligne offshore et qui sont conformés pour une manœuvre relative entre des états assemblé / désassemblé. Mais, en pratique, les dispositifs de connexion mécanique actuels ne sont pas entièrement satisfaisants. En effet, une fois la ligne d’ancrage en tension, la déconnexion des modules est souvent particulièrement complexe en raison des conditions d’intervention (parfois sous la ligne de flottaison). De plus, cette déconnexion nécessite généralement une intervention « humaine » sur le dispositif de connexion mécanique, par exemple par un plongeur ou via un drone sous-marin (ROV). Ce problème de déconnexion est d’autant plus important, notamment sur le plan du coûts et du temps, lorsque le nombre de déconnexion augmente (par exemple dans le cas de fermes d’éoliennes flottantes, avec des dizaines de modules à désaccoupler). Il existe donc un besoin d’un dispositif de connexion mécanique dont les modules pourraient être déconnectés sans intervention extérieure, y compris sous la ligne de flottaison. Présentation de l'invention Afin de remédier à l’inconvénient précité de l’état de la technique, la présente invention propose un dispositif de connexion mécanique, conçu pour la connexion mécanique amovible des extrémités libres de deux lignes offshore, avantageusement une ligne d’ancrage et une ligne messager. Le dispositif de connexion mécanique comprend deux modules : - un premier module, amont, comportant des moyens d’attache avec une extrémité libre d’une première ligne offshore, avantageusement la ligne messager, et - un second module, aval, comportant des moyens d’attache avec une extrémité libre d’une seconde ligne offshore, avantageusement la ligne d’ancrage. Les modules sont conformés pour une manœuvre relative entre deux états : - un état assemblé, dans lequel les modules sont assemblés et définissent un axe longitudinal, avec ledit premier module définissant une extrémité amont et ledit second module définissant une extrémité aval, et - un état désassemblé, dans laquelle les modules sont séparés l’un par rapport à l’autre. Le dispositif de connexion mécanique comprend des moyens de verrouillage qui présentent deux configurations : - une configuration verrouillée, dans laquelle les modules sont verrouillés dans ledit état assemblé, et - une configuration déverrouillée, dans laquelle les modules sont manœuvrables entre ledit état assemblé et ledit état désassemblé. Les moyens de verrouillage comportent un organe de manœuvre, pour manœuvrer les moyens de verrouillage depuis la configuration verrouillée jusqu’à la configuration déverrouillée. Et, selon l’invention, l’organe de manœuvre est mobile entre deux positions selon un degré de liberté en translation parallèle à l’axe longitudinal des modules en état assemblé, de préférence dans un sens aval vers amont, à savoir : - une position initiale, de préférence du côté de ladite extrémité aval, dans laquelle les moyens de verrouillage sont dans la configuration verrouillée, et - une position finale, de préférence du côté de l’extrémité amont, dans laquelle les moyens de verrouillage sont dans la configuration déverrouillée. Une telle solution technique permet d’envisager une déconnexion automatique des modules, sans nécessiter une intervention « humaine » sur le dispositif de connexion mécanique. Comme évoqué précédemment, le gain est significatif (notamment sur le plan du coût, du temps et de la sécurité) lorsque le nombre de déconnexion augmente (par exemple dans le cas de fermes d’éoliennes flottantes avec des dizaines de modules à désaccoupler). Selon un mode de réalisation préféré, le second module comprend un corps tubulaire comportant deux surfaces cylindriques : - une surface cylindrique intérieure définissant un logement adapté à recevoir le premier module dans l’état assemblé, et - une surface cylindrique extérieure le long de laquelle l’organe de manœuvre est guidé selon ledit degré de liberté en translation. D’autres caractéristiques non limitatives et avantageuses de ce mode de réalisation préféré, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes : - l’organe de manœuvre consiste en une bague comportant une surface cylindrique intérieure, épousant la surface cylindrique extérieure du corps tubulaire pour le guidage en translation, et une surface annulaire aval, avantageusement tronconique, constituant avantageusement une surface d’appui, notamment pour le déplacement depuis la position initiale jusqu’à la position finale et pour l’appui sur des moyens de blocage en translation d’un chaumard ; - les moyens de verrouillage comprennent d’une part, sur le second module, au moins un conduit radial, ménagé traversant dans le corps tubulaire, un organe de verrouillage, par exemple au moins une bille, rapporté libre en translation dans ledit au moins un conduit radial pour définir les configurations verrouillée / déverrouillée, et ledit organe de manœuvre comportant une réservation destiné à recevoir l’organe de verrouillage dans la configuration déverrouillée, et d’autre part, sur le premier module, au moins une réservation destinée à recevoir l’organe de verrouillage dans la configuration verrouillée ; - le premier module comporte un corps tubulaire définissant deux surfaces : une surface cylindrique intérieure destinée à recevoir l’extrémité libre de la première ligne offshore, et une surface cylindrique extérieure épousant, au jeu près, le logement du second module. 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 : - l’organe de manœuvre coopère avec des moyens de maintien déformable, par exemple des rondelles belleville ou un bloc élastomère, destinés à tendre à maintenir ledit organe de manœuvre en position initiale et à être déformés pour générer le déplacement depuis la position initiale jusqu’à la position finale ; le corps tubulaire comporte avantageusement une collerette qui est raccordée à la surface cylindrique extérieure, à distance des moyens d’attache, lesquels moyens de maintien déformable sont avantageusement implantés entre ladite collerette et l’organe de manœuvre ; - le dispositif de connexion mécanique comprend un troisième module comportant des moyens d’attache avec une extrémité libre de la première ligne offshore ; le troisième module et le second module comportent des moyens de solidarisation amovible additionnels qui sont adaptés à leur connexion mécanique temporaire après désassemblage du premier module et du second module ; les moyens de solidarisation amovible additionnels consistent par exemple en des orifices traversants radiaux qui sont verrouillés par un organe mécanique allongé, par exemple une goupille ou broche ; - dans l’état assemblé, les modules sont encore reliés par un organe de liaison dégradable qui est destiné à être rompu lors du passage d’un état assemblé à un état désassemblé. La présente invention concerne encore le couple de lignes offshore, dont les extrémités libres sont assemblées par un dispositif de connexion mécanique selon l’invention. Les lignes offshore L sont choisies avantageusement parmi une chaine ou un câble. La présente invention concerne aussi la structure flottante comprenant un chaumard muni de moyens de blocage en translation d’une ligne d’ancrage dans un sens amont vers aval. Le chaumard est associé à : - un couple de lignes offshore selon l’invention, ou - la ligne d’ancrage comportant le second module du dispositif de connexion mécanique selon l’invention, dans l’état désassemblé, et dans laquelle les moyens de blocage en translation, en position active, sont aptes à bloquer en translation l’organe de manœuvre dans le sens amont vers aval et, le cas échéant, à générer une manœuvre en translation de l’organe de manœuvre depuis la position initiale jusqu’à sa position finale. Encore selon l’invention, le procédé pour l’ancrage d’une structure flottante au moyen de couples de lignes offshore comprend : - une étape de traction sur la première ligne offshore d’un couple de lignes offshore au travers d’un chaumard, dans un sens aval vers amont, jusqu’au passage du dispositif de connexion mécanique en amont des moyens de blocage en translation, - une étape de relâchement dudit couple de lignes offshore, dans laquelle les moyens de blocage en translation bloquent l’organe de manœuvre et provoquent une manœuvre dudit organe de manœuvre depuis la position initiale jusqu’à la position finale, conduisant à une configuration déverrouillée des moyens de verrouillage, - une nouvelle étape de traction sur la première ligne offshore pour sa récupération, le second module étant maintenu au sein du chaumard par lesdits moyens de blocage en translation. 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. Dispositif de connexion mécanique, conçu pour la connexion mécanique amovible des extrémités libres (L11, L21) de deux lignes offshore (L), avantageusement une ligne d’ancrage et une ligne messager, lequel dispositif de connexion mécanique (1) comprend deux modules (2, 3) : - un premier module (2), amont, comportant des moyens d’attache (21) avec une extrémité libre (L11) d’une première ligne offshore (L1), avantageusement la ligne messager, et - un second module (3), aval, comportant des moyens d’attache (31) avec une extrémité libre (L21) d’une seconde ligne offshore (L2), avantageusement la ligne d’ancrage, lesquels modules (2, 3) sont conformés pour une manœuvre relative entre deux états : - un état assemblé, dans lequel les modules (2, 3) sont assemblés et définissent un axe longitudinal (1’), avec ledit premier module (2) définissant une extrémité amont (1a) et ledit second module (3) définissant une extrémité aval (1b), et - un état désassemblé, dans laquelle les modules (2, 3) sont séparés l’un par rapport à l’autre, lequel dispositif de connexion mécanique (1) comprend des moyens de verrouillage (5) qui présentent deux configurations : - une configuration verrouillée, dans laquelle les modules (2, 3) sont verrouillés dans ledit état assemblé, et - une configuration déverrouillée, dans laquelle les modules (2, 3) sont manœuvrables entre ledit état assemblé et ledit état désassemblé, lesquels moyens de verrouillage (5) comportent un organe de manœuvre (6), pour manœuvrer les moyens de verrouillage (5) depuis la configuration verrouillée jusqu’à la configuration déverrouillée, caractérisé en ce que l’organe de manœuvre (6) est mobile entre deux positions selon un degré de liberté en translation (T) parallèle à l’axe longitudinal (1’) des modules (2, 3) en état assemblé, de préférence dans un sens aval vers amont, à savoir : - une position initiale, de préférence du côté de ladite extrémité aval (1b), dans laquelle les moyens de verrouillage (5) sont dans la configuration verrouillée, et - une position finale, de préférence du côté de l’extrémité amont (1a), dans laquelle les moyens de verrouillage (5) sont dans la configuration déverrouillée. Dispositif de connexion mécanique, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second module (3) comprend un corps tubulaire (35) comportant deux surfaces cylindriques : - une surface cylindrique intérieure (351) définissant un logement (353) adapté à recevoir le premier module (2) dans l’état assemblé, et - une surface cylindrique extérieure (352) le long de laquelle l’organe de manœuvre (6) est guidé selon ledit degré de liberté en translation (T). Dispositif de connexion mécanique, selon la revendication 2, caractérisé en ce que l’organe de manœuvre (6) consiste en une bague (6) comportant : - une surface cylindrique intérieure (61), épousant la surface cylindrique extérieure (352) du corps tubulaire (35) pour le guidage en translation, et - une surface annulaire aval (62), avantageusement tronconique, constituant avantageusement une surface d’appui, notamment pour le déplacement depuis la position initiale jusqu’à la position finale et pour l’appui sur des moyens de blocage en translation (C23) d’un chaumard (C). Dispositif de connexion mécanique, selon l’une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que les moyens de verrouillage (5) comprennent : d’une part, sur le second module (3) : - au moins un conduit radial (51), ménagé traversant dans le corps tubulaire (35), - un organe de verrouillage (52), par exemple au moins une bille, rapporté libre en translation dans ledit au moins un conduit radial (51) pour définir les configurations verrouillée / déverrouillée, - ledit organe de manœuvre (6) comportant une réservation (65) destiné à recevoir l’organe de verrouillage (52) dans la configuration déverrouillée, d’autre part, sur le premier module (2), au moins une réservation (23) destinée à recevoir l’organe de verrouillage (52) dans la configuration verrouillée. Dispositif de connexion mécanique, selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le premier module (2) comporte un corps tubulaire (35) définissant deux surfaces : - une surface cylindrique intérieure (351) destinée à recevoir l’extrémité libre (L11) de la première ligne offshore (L1), et - une surface cylindrique extérieure (352) épousant, au jeu près, le logement (353) du second module (3). Dispositif de connexion mécanique, selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l’organe de manœuvre (6) coopère avec des moyens de maintien déformable (7), destinés à tendre à maintenir ledit organe de manœuvre (6) en position initiale et à être déformés pour générer le déplacement depuis la position initiale jusqu’à la position finale. Dispositif de connexion mécanique, selon la revendication 6 en combinaison avec la revendication 2, caractérisé en ce que le corps tubulaire (35) comporte une collerette (355) qui est raccordée à la surface cylindrique extérieure (352), à distance des moyens d’attache (31), lesquels moyens de maintien déformable (7) sont implantés entre ladite collerette (355) et l’organe de manœuvre (6). Dispositif de connexion mécanique, selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le dispositif de connexion mécanique (1) comprend un troisième module (8) comportant des moyens d’attache (81) avec une extrémité libre (L11) de la première ligne offshore (L1), et en ce que le troisième module (8) et le second module (3) comportent des moyens de solidarisation amovible additionnels (9) qui sont adaptés à leur connexion mécanique temporaire après désassemblage du premier module (2) et du second module (3). Dispositif de connexion mécanique, selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que, dans l’état assemblé, les modules (2, 3) sont encore reliés par un organe de liaison dégradable (10) qui est destiné à être rompu lors du passage d’un état assemblé à un état désassemblé. Couple de lignes offshore (L), dont les extrémités libres (L11, L21) sont assemblées par un dispositif de connexion mécanique (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, lesquelles lignes offshore (L) sont choisies avantageusement parmi une chaine ou un câble. Structure flottante (S) comprenant un chaumard (C) muni de moyens de blocage en translation (C23) d’une ligne d’ancrage (L2) dans un sens amont vers aval, lequel chaumard (C) est associé à : - un couple de lignes offshore (L) selon la revendication 10, ou - la ligne d’ancrage (L2) comportant le second module (3) du dispositif de connexion mécanique (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans l’état désassemblé, et dans laquelle les moyens de blocage en translation (C23), en position active, sont aptes à bloquer en translation l’organe de manœuvre (6) dans le sens amont vers aval et, le cas échéant, à générer une manœuvre en translation de l’organe de manœuvre (6) depuis la position initiale jusqu’à sa position finale. Procédé pour l’ancrage d’une structure flottante (S) selon la revendication 11 au moyen de couples de lignes offshore (L) selon la revendication 10, lequel procédé comprend : - une étape de traction sur la première ligne offshore (L1) d’un couple de lignes offshore (L) au travers d’un chaumard (C), dans un sens aval vers amont, jusqu’au passage du dispositif de connexion mécanique (1) en amont des moyens de blocage en translation (C23), - une étape de relâchement dudit couple de lignes offshore (L), dans laquelle les moyens de blocage en translation (C23) bloquent l’organe de manœuvre (6) et provoquent une manœuvre dudit organe de manœuvre (6) depuis la position initiale jusqu’à la position finale, conduisant à une configuration déverrouillée des moyens de verrouillage (5), - une nouvelle étape de traction sur la première ligne offshore (L1) pour sa récupération, le second module (3) étant maintenu au sein du chaumard (C) par lesdits moyens de blocage en translation (C23).