Brevet FR3155805A1 — publié le 20250530

Procédé de positionnement et d’alignement de blocs de flotteur semi-submersible pour éolienne offshore L’invention concerne un procédé de positionnement et d’alignement de blocs de flotteur (2) semi-submersible pour éolienne offshore par rapport à un bloc de référence, le flotteur étant constitué par l’assemblage d’au moins deux blocs unitaires différents, le procédé comprenant le positionnement de chaque bloc unitaire sur une pluralité de systèmes de positionnement (30) comprenant chacun une plateforme (32) sur laquelle est destiné à reposer le bloc de flotteur et qui est montée sur un mécanisme commandé de translation horizontale et verticale, et l’ajustement coordonné des plateformes des systèmes de positionnement afin de positionner et d’aligner les blocs unitaires les uns par rapport aux autres. Figure pour l’abrégé : Fig. 2. Procédé de positionnement et d’alignement de blocs de flotteur semi-submersible pour éolienne offshore L’invention se rapporte au domaine général de la production en série de flotteurs pour éoliennes offshore. Elle concerne plus précisément un procédé de positionnement et d’alignement de blocs unitaires formant de tels flotteurs. Une éolienne offshore a pour but d’utiliser l’énergie du vent afin de produire de l’électricité grâce à une turbine et à un générateur électrique. Il existe deux principaux types d’éoliennes offshore : les éoliennes fixes qui sont implantées sur les fonds marins (à de faibles profondeurs typiquement inférieures à 50m), et les éoliennes flottantes qui offrent l’avantage de pouvoir être construites sur terre et implantées dans des zones où la profondeur des fonds marins dépasse typiquement 50m. Les éoliennes flottantes qui sont concernées par la présente invention comprennent une turbine généralement formée par un moteur à plusieurs pales rotatives à axe horizontal et un générateur électrique accouplé au moteur, le moteur et le générateur étant fixés à une extrémité supérieure d’un mât (ou pylône) vertical. L’extrémité inférieure du mât est quant à elle montée sur une structure de support flottant (appelée « flotteur »). Il existe différents types de flotteurs, à savoir les flotteurs semi-submersibles (avec ou sans contrepoids pendulaire), les flotteurs immergés avec câbles tendus (ou plateformes « TLP » pour « Tension-Leg Platform » en anglais), les flotteurs de type « SPAR » (pour « Single Point Anchor Reservoir »), les flotteurs semi-submersibles de type « barge », etc. On pourra par exemple se référer à la publication WO 2019/106283 qui décrit une structure de support flottant dont la structure principale présente une forme torique ou polygonale. Les éoliennes offshore sont le plus souvent rassemblées dans un « parc éolien » ou « ferme éolienne » comportant généralement entre 20 et 50 éoliennes de plusieurs mégawatts de puissance unitaire. Dans les projets de développement de parcs éoliens offshore flottants, le calendrier de livraison des flotteurs est un paramètre clé pour la réussite de la livraison de grands parcs éoliens offshore dans des fenêtres d'installation qui sont serrées. En outre, la capacité à garantir une production locale des flotteurs est de la plus haute importance, mais les surfaces terrestres disponibles pour l'assemblage des flotteurs constituent généralement un obstacle majeur. On connaît de la demande de brevet FR 23 02023 déposée le 3 mars 2023 un procédé de production en série de flotteurs pour éoliennes offshore constitués chacun par l’assemblage d’au moins deux blocs unitaires différents de flotteurs. Ce procédé est remarquable en ce qu’il permet de fabriquer des flotteurs pour éoliennes offshore à la chaîne sur une surface terrestre de superficie très limitée. La mise en œuvre d’un tel procédé de production pose un certain nombre de problèmes techniques, en particulier celui de devoir positionner les blocs de flotteurs avec une grande précision pour permettre leur assemblage. L’invention a donc pour objet de proposer un procédé de positionnement et d’alignement de blocs de flotteur semi-submersible permettant de répondre à ce problème. Conformément à l’invention, ce but est atteint grâce à un procédé de positionnement et d’alignement de blocs de flotteur semi-submersible pour éolienne offshore par rapport à un bloc de référence, le flotteur étant constitué par l’assemblage d’au moins deux blocs unitaires différents, le procédé comprenant : le positionnement de chaque bloc unitaire sur une pluralité de systèmes de positionnement comprenant chacun une plateforme sur laquelle est destiné à reposer le bloc de flotteur et qui est montée sur un mécanisme commandé de translation horizontale et verticale, et l’ajustement coordonné des plateformes des systèmes de positionnement afin de positionner et d’aligner les blocs unitaires les uns par rapport aux autres. Le procédé selon l’invention est remarquable en ce qu’il recourt à une pluralité de systèmes de positionnement sur lesquels reposent les blocs unitaires et qui sont pilotés de façon coordonnée afin d’ajuster les blocs les uns par rapport aux autres lors des différentes étapes de fabrication des flotteurs. Ce procédé de positionnement est ainsi réalisé de manière automatique avec un minimum d’intervention humaine. De préférence, l’ajustement coordonné des plateformes des systèmes de positionnement comprend la mesure du positionnement et la commande des systèmes de positionnement associés à chaque bloc unitaire en fonction d’un bloc cible. Dans ce cas, la mesure du positionnement des systèmes de positionnement peut être réalisée par un appareil topographique. De plus, la mesure du positionnement et le pilotage des systèmes de positionnement peuvent être réalisés de façon filaire ou de façon non filaire à distance. L’invention a également pour objet un système de positionnement pour la mise en œuvre du procédé tel que défini précédemment, comprenant une plateforme sur laquelle est destiné à reposer le bloc de flotteur et qui est montée sur un mécanisme de translation horizontale et verticale. L’invention a encore pour objet un procédé de production en série de flotteurs semi-submersibles pour éoliennes offshore constitués chacun par l’assemblage d’au moins deux blocs unitaires différents de flotteurs, le procédé comprenant : l’acheminement et le stockage sur différentes zones de stockage d’un quai de production d’une pluralité de blocs différents de flotteurs, les mêmes blocs de flotteurs étant stockés sur une même zone de stockage du quai de production ; la fabrication à la chaîne de flotteurs comprenant successivement pour, chaque flotteur, une étape de préparation des blocs, une étape d’assemblage et de soudage primaire des blocs de flotteur entre eux au niveau d’une zone d’assemblage et de soudage primaire distincte des zones de stockage et adjacente à celles-ci, suivie d’une étape de soudage final des blocs entre eux au niveau d’une zone de soudage final distincte des autres zones de la surface de production, suivie d’une étape d’achèvement du flotteur au niveau d’une zone d’achèvement distincte des autres zones de la surface de production ; les blocs de flotteurs et les flotteurs en cours de fabrication étant déplacés sur le quai de production entre les différentes zones de celui-ci principalement selon des mouvements de translation ; et les blocs de flotteurs et les flotteurs en cours de fabrication étant positionnés et alignés dans les zones d’assemblage et de soudage primaire, de soudage final, et d’achèvement au moyen du procédé tel que défini précédemment. Les systèmes de positionnement sont avantageusement dimensionnés de façon à surélever les blocs de flotteurs et les flotteurs en cours de fabrication pour permettre le passage de véhicules de transport à roues multiples. Chaque flotteur peut être formé par l’assemblage de trois blocs : un premier bloc comprenant une colonne centrale, une colonne extérieure et un ponton inférieur, et deux seconds blocs identiques comprenant chacun une colonne extérieure et un ponton inférieur, auquel cas, au niveau de la zone d’assemblage et de soudage primaire, le premier bloc est statique et constitue un bloc cible et le positionnement des deux seconds blocs est ajusté en fonction de la position du premier bloc. Chaque bloc de flotteur peut être positionné dans les zones d’assemblage et de soudage primaire, de soudage final, et d’achèvement au moyen de deux rangées parallèles de systèmes de positionnement. FIG. 1 La FIG. 1 est une vue schématique et en perspective d’un exemple d’installation pour la mise en œuvre du procédé de positionnement selon l’invention. FIG. 2 La FIG. 2 est une vue de dessus d’un flotteur en cours de fabrication montrant les systèmes de positionnement selon l’invention. FIG. 3 La FIG. 3 est une vue en perspective d’un exemple de système de positionnement selon l’invention. FIG. 4 Les figures 4A à 4D montrent les différents déplacements possibles de la plateforme du système de positionnement de la FIG. 3 . L’invention se rapporte au domaine général de la production en série et à la chaîne de flotteurs pour éoliennes offshore, notamment des flotteurs de type semi-submersible. Les flotteurs auxquels s’applique la présente invention ont la particularité de pouvoir être fabriqués par l’assemblage d’une pluralité de blocs unitaires différents. Dans l’exemple d’application décrit ci-après, chaque flotteur 2 comprend, comme représenté sur les figures 1 et 2, quatre colonnes dont une colonne centrale 4 qui est destinée à recevoir un mât d’éolienne et trois colonnes extérieures 6 qui sont raccordées à la colonne centrale par des pontons inférieurs 8. En pratique, de tels flotteurs 2 peuvent être formés chacun par l’assemblage de trois blocs : un premier bloc B-1 comprenant la colonne centrale 4, une colonne extérieure 6 et un ponton inférieur 8, et deux seconds blocs B-2 identiques comprenant chacun une colonne extérieure 6 et un ponton inférieur 8. Bien entendu, l’invention s’applique à d’autres types et d’autres formes de flotteurs, ces derniers devant être formés par l’assemblage d’au moins deux blocs unitaires différents de flotteurs. Comme représenté sur la FIG. 1 , ces flotteurs 2 peuvent être fabriqués sur une surface terrestre de production 10 relativement compacte et susceptible d’accueillir les différents éléments et équipements nécessaires à la fabrication des flotteurs. Cette surface de production 10 est divisée en différentes zones Z1 à Z6, à savoir : une première zone de stockage Z-1 sur laquelle sont stockés les blocs B-1, une deuxième zone de stockage Z-2 sur laquelle sont stockés les blocs B-2, une zone d’assemblage et de soudage primaire Z-3 sur laquelle les différents blocs B-1, B-2 constitutifs d’un même flotteur sont assemblés entre eux et soumis à un soudage primaire, une zone de soudage final Z-4 sur laquelle les différents blocs constitutifs du flotteur subissent une nouvelle passe de soudure, une zone d’achèvement Z-5 sur laquelle le flotteur est inspecté et équipé de divers équipements, et une zone tampon Z-6 sur laquelle un flotteur 2’ présentant des défauts de fabrication peut être mis en retrait pour être réparé. Une barge de transport 20 est amarrée au quai de chargement de la surface de production. Le flotteur 2 localisé en zone d’achèvement Z-5 est alors chargé sur la barge de transport par des moyens de transport. On notera que les blocs de flotteurs et les flotteurs en cours de fabrication sont déplacés entre les différentes zones de la surface de construction par des véhicules de transport à roues multiples ou par ripage, c’est-à-dire principalement en suivant des mouvements de translation. Au niveau des zones d’assemblage et de soudage primaire Z-3, de soudage final Z-4, et d’achèvement Z-5, les blocs B-1, B-2 et les flotteurs en cours de fabrication sont positionnés et alignés au moyen d’un procédé selon l’invention illustré notamment par la FIG. 2 . Selon ce procédé de positionnement et d’alignement, chaque bloc B-1, B-2 est positionné au niveau de ces zones sur une pluralité de systèmes de positionnement 30. Comme représenté sur la FIG. 3 , chaque système de positionnement 30 comprend notamment une plateforme 32 sur laquelle est destiné à reposer le bloc de flotteur et qui est montée sur un mécanisme commandé 34 de translation horizontale et verticale. Plus précisément, le mécanisme commandé 34 (par exemple à vérins hydrauliques ou mécaniques) permet de déplacer la plateforme 32 selon les deux directions horizontales X, Y et la direction verticale Z. Les figures 4A à 4D illustrent, en vue de côté, ces déplacements de la plateforme 32 selon les directions X et Z. On notera que le mécanisme commandé 34 est dimensionné pour permettre à la plateforme de reprendre le poids complet du bloc de flotteur (supérieur à 100 tonnes). On notera également que les systèmes de positionnement 30 sont disposés sur des fondations 36 fixes formant supports. Ces fondations 36 permettent d’éviter les collisions avec les véhicules de transport à roues multiples pendant les transferts de blocs de flotteur. Ils permettent également de minimiser la déformation et la contrainte des blocs de flotteur pendant les phases d’assemblage. Ils permettent encore de minimiser la pression d’appui sur le sol de la surface de production. Par ailleurs, les plateformes 32 des différents systèmes de positionnement 30 sur lesquels sont positionnés un même bloc de flotteur B-1, B-2 sont ajustées les unes par rapport aux autres afin de positionner et d’aligner les blocs les uns par rapport aux autres en vue de leur assemblage et de leur soudage. Plus précisément, au niveau de la zone d’assemblage et de soudage primaire Z-3, un premier bloc de flotteur est amené et positionné sur des systèmes de positionnement. Ce premier bloc de flotteur joue le rôle de bloc cible. Les deux autres blocs de flotteur sont amenés et positionnés à leur tour sur des systèmes de positionnement. Les plateformes de ces derniers sont ajustées de façon coordonnée afin de positionner et d’aligner les deux blocs par rapport notamment au bloc cible. Cet ajustement peut être réalisé dans une contrainte de temps minimal (typiquement inférieure à 10mn) et de précision de l’ordre du millimètre pour permettre l’exécution des opérations de mise bout à bout et de liaison par soudage. De plus, l’ajustement est coordonné entre les différents systèmes de positionnement grâce à la mesure du positionnement et à la commande des systèmes de positionnement associés à chaque bloc de flotteur en fonction du bloc cible. Comme représenté sur la FIG. 2 , la mesure du positionnement des différents systèmes de positionnement 30 peut être réalisée par des appareils topographiques 38 (de type laser, scanner, théodolite, etc.) localisés angulairement entre les branches du flotteur. Ces appareils topographiques 38 sont connectés aux mécanismes de commande des systèmes de positionnement 30 pour leur envoyer les ordres de commande adéquats. La transmission des instructions entre les appareils topographiques 38 et les mécanismes de commande des systèmes de positionnement 30 peut être filaire ou non filaire (par exemple à distance par ondes). Procédé de positionnement et d’alignement de blocs de flotteur (2) semi-submersible pour éolienne offshore, le flotteur étant constitué par l’assemblage d’au moins deux blocs unitaires (B-1, B-2) différents, le procédé comprenant : le positionnement de chaque bloc unitaire sur une pluralité de systèmes de positionnement (30) comprenant chacun une plateforme (32) sur laquelle est destiné à reposer le bloc de flotteur et qui est montée sur un mécanisme commandé (34) de translation horizontale et verticale, et l’ajustement coordonné des plateformes des systèmes de positionnement afin de positionner et d’aligner les blocs unitaires les uns par rapport aux autres. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’ajustement coordonné des plateformes des systèmes de positionnement comprend la mesure du positionnement et la commande des systèmes de positionnement associés à chaque bloc unitaire en fonction d’un bloc cible. Procédé selon la revendication 2, dans lequel la mesure du positionnement des systèmes de positionnement est réalisée par un appareil topographique (38). Procédé selon l’une des revendications 2 et 3, dans lequel la mesure du positionnement et la commande des systèmes de positionnement sont réalisés de façon filaire. Procédé selon l’une des revendications 2 et 3, dans lequel la mesure du positionnement et la commande des systèmes de positionnement sont réalisés à distance. Système de positionnement (30) pour la mise en œuvre du procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant une plateforme (32) sur laquelle est destiné à reposer le bloc de flotteur (B-1, B-2) et qui est montée sur un mécanisme (34) de translation horizontale et verticale. Procédé de production en série de flotteurs (2) semi-submersibles pour éoliennes offshore constitués chacun par l’assemblage d’au moins deux blocs unitaires (B-1, B-2) différents de flotteurs, le procédé comprenant : l’acheminement et le stockage sur différentes zones de stockage (Z-1, Z-2) d’un quai de production d’une pluralité de blocs différents de flotteurs, les mêmes blocs de flotteurs étant stockés sur une même zone de stockage du quai de production ; la fabrication à la chaîne de flotteurs comprenant successivement pour, chaque flotteur, une étape de préparation des blocs, une étape d’assemblage et de soudage primaire des blocs de flotteur entre eux au niveau d’une zone d’assemblage et de soudage primaire (Z-3) distincte des zones de stockage et adjacente à celles-ci, suivie d’une étape de soudage final des blocs entre eux au niveau d’une zone de soudage final (Z-4) distincte des autres zones du quai de production, suivie d’une étape d’achèvement du flotteur au niveau d’une zone d’achèvement (Z-5) distincte des autres zones du quai de production ; les blocs de flotteurs et les flotteurs en cours de fabrication étant déplacés sur le quai de production entre les différentes zones de celui-ci principalement selon des mouvements de translation ; et les blocs de flotteurs et les flotteurs en cours de fabrication étant positionnés et alignés dans les zones d’assemblage et de soudage primaire, de soudage final, et d’achèvement au moyen du procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5. Procédé selon la revendication 7, dans lequel les systèmes de positionnement (30) sont dimensionnés de façon à surélever les blocs de flotteurs et les flotteurs en cours de fabrication pour permettre le passage de véhicules de transport à roues multiples. Procédé selon l’une des revendications 7 et 8, dans lequel : chaque flotteur est formé par l’assemblage de trois blocs : un premier bloc (B-1) comprenant une colonne centrale (4), une colonne extérieure (6) et un ponton inférieur (8), et deux seconds blocs (B-2) identiques comprenant chacun une colonne extérieure (6) et un ponton inférieur (8), et dans lequel au niveau de la zone d’assemblage et de soudage primaire, le premier bloc est statique et constitue un bloc cible et le positionnement des deux seconds blocs est ajusté en fonction de la position du premier bloc. Procédé selon l’une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel chaque bloc de flotteur est positionné dans les zones d’assemblage et de soudage primaire, de soudage final, et d’achèvement au moyen de deux rangées parallèles de systèmes de positionnement.