Brevet FR3158700A1 — publié le 20250801

Porteur mutualisé pour l’installation d’outils destinés à la production en série de structures métalliques, notamment de fondations fixes ou flottantes pour éoliennes offshore L’invention concerne un porteur (30) mutualisé pour l’installation d’outils destinés à la production en série de structures métalliques, chaque structure étant formée par l’assemblage d’au moins deux blocs unitaires différents, le porteur comprenant un guide (32) destiné à être positionné sur l’un des blocs (32) à assembler au voisinage de la jonction avec un autre bloc à assembler, un porteur d’outil (34) destiné à recevoir indifféremment un ou plusieurs outils (38), des moyens pour déplacer le porteur d’outil le long du guide, et des moyens pour connaître la position du porteur d’outil. Figure pour l’abrégé : Fig. 3 Porteur mutualisé pour l’installation d’outils destinés à la production en série de structures métalliques, notamment de fondations fixes ou flottantes pour éoliennes offshore L’invention se rapporte au domaine général de la production en série de structures métalliques, notamment de fondations fixes ou flottantes pour éoliennes offshore ou de structures métalliques utilisées dans le domaine pétrolier. Elle concerne plus précisément un porteur mutualisé pour l’installation d’outils destinés à la production en série de telles structures métalliques. 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 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 (appelée « fondation »). Pour les fondations flottantes, 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. Quant aux fondations fixes, elles peuvent être réalisées en acier, en béton ou combiner ces deux matériaux. Les éoliennes offshore sont le plus souvent rassemblées dans un « parc éolien » ou « ferme éolienne » comportant généralement entre 20 et 100 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 nécessite de devoir réduire autant que possible le temps nécessaire à la mise en place et au retrait des différents outils impliqués dans le processus de fabrication (outils de soudage, outils de contrôle, etc.). De plus, il est nécessaire d’essayer de réduire le nombre de pièces détachées et d’optimiser la maintenance outils (dans l’optique de diminuer le personnel de maintenance et les sessions de formation). Par ailleurs, dans le domaine pétrolier, il est connu de recourir à des installations pour réaliser différentes opérations lors de la fabrication en série de structures métalliques, notamment lors de l’assemblage de sections de conduites en acier. On pourra par exemple citer les publications WO2016026969, WO2018073511, et WO2018073511 qui décrivent différentes installations dédiées à recevoir chacune un outil spécifique (par exemple un équipement de soudage, ou un équipement d’inspection de cordons de soudure, ou un équipement de sablage, etc.). L’inconvénient principal de ces installations est qu’elles ne présentent aucune flexibilité en termes d’utilisation et qu’il est nécessaire de changer l’installation dans son ensemble lorsque l’on passe d’une opération à une autre. L’invention a donc pour objet de proposer un porteur multi-outils pour l’installation d’outils destinés à la production en série de structures métalliques, notamment de fondations fixes ou flottantes pour éoliennes offshores, ce porteur étant mutualisé pour permettre d’utiliser indifféremment l’un ou plusieurs outils lors d’un même passage. Conformément à l’invention, ce but est atteint grâce à un porteur mutualisé pour l’installation d’outils destinés à la production en série de structures métalliques, notamment de fondations fixes ou flottantes pour éoliennes offshore, chaque structure étant formée par l’assemblage d’au moins deux blocs unitaires différents, l’installation comprenant : un guide destiné à être positionné sur l’un des blocs à assembler au voisinage de la jonction avec un autre bloc à assembler ; un porteur d’outil destiné à recevoir indifféremment un ou plusieurs outils ; des moyens pour déplacer le porteur d’outil le long du guide ; et des moyens pour connaître la position du porteur d’outil. Le porteur selon l’invention est remarquable en ce qu’il permet de recourir à une même installation pour l’utilisation d’outils de différentes fonctionnalités rentrant dans la fabrication en série de structures métalliques telles que des fondations pour éoliennes offshore. Il est ainsi possible de maximiser les activités en temps masqué et de réduire autant que possible le temps nécessaire à la mise en place et au retrait des différents outils. De plus, le nombre de pièces de rechange est réduit et la maintenance est optimisée, ce qui permet de réduire le personnel en charge de la maintenance. Le guide peut supporter un ou plusieurs rails sur lequel se déplace le porteur d’outils. Le guide peut être constitué par une structure indépendante des deux blocs de fondation apte à être déplacée par rapport à ceux-ci. Les moyens pour déplacer le porteur d’outil peuvent comprendre un moteur alimenté par une source d’énergie autonome. Alternativement, les moyens pour déplacer le porteur d’outil peuvent comprendre un moteur alimenté par une source d’énergie externe reliée au moteur par un câble ombilical. Les moyens pour connaître la position du porteur d’outil peuvent comprendre un système de positionnement tridimensionnel par rapport aux blocs à assembler. Alternativement, ces moyens peuvent comprendre un codeur et/ou un inclinomètre orbital. L’installation peut comprendre en outre des moyens de pilotage à distance du porteur d’outil. Les outils peuvent être choisis parmi les outils suivants : outil de contrôle de chanfrein, outil de soudage et de contrôle de soudure, outil de contrôle de profilométrie, outil de contrôle non destructif, outil de préchauffage, outil de profilage, outil de préparation de surface en vue d’un dépôt de revêtement anticorrosion, outil de martelage, outil de meulage, etc. L’invention a également 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, le procédé comprenant : l’acheminement et le stockage sur différentes zones de stockage d’une surface de production d’une pluralité de blocs différents de flotteurs, les mêmes blocs de flotteurs étant stockés sur une même zone de stockage de la surface 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 la surface de production entre les différentes zones de celui-ci principalement selon des mouvements de translation ; et les étapes d’assemblage et de soudage primaire, de soudage final et d’achèvement étant mises en œuvre à l’aide d’un porteur tel que défini précédemment. Au cours de l’étape d’assemblage et avant de commencer la phase de soudage primaire, un outil de contrôle de chanfrein peut être installé sur le porteur d’outil afin de contrôler les chanfreins et la variation d’altitude des extrémités respectives des deux blocs à assembler. Dans ce cas, une fois les chanfreins contrôlés et validés, un outil de préchauffage, de soudage et de contrôle de soudure peut être installé sur le porteur d’outil. De plus, au cours de l’étape de soudage final et d’achèvement, une fois les opérations de soudage finalisées, un outil de contrôle de profilométrie peut être installé sur le porteur d’outil pour contrôler le profil des soudures réalisées. FIG. 1 La FIG. 1 montre un exemple de différents blocs unitaires d’un flotteur semi-submersible auquel s’applique l’invention. FIG. 2 La FIG. 2 est une vue schématique et en perspective d’un exemple d’aménagement dans lequel le porteur selon l’invention peut être mise en œuvre. FIG. 3 La FIG. 3 est une vue en perspective montrant le porteur selon l’invention configuré pour le scan de blocs de flotteur à assembler. FIG. 4 La FIG. 4 est une vue en perspective montrant le porteur selon l’invention configuré pour le soudage de blocs de flotteur à assembler. FIG. 5 La FIG. 5 est une vue en perspective montrant le porteur selon l’invention configuré pour la profilométrie de soudures entre des blocs de flotteur. FIG. 6 La FIG. 6 est une vue en perspective montrant le porteur selon l’invention configuré pour le contrôle non destructif de soudure de blocs de flotteur à assembler. FIG. 7 La FIG. 7 est une vue en perspective montrant l’installation selon l’invention configurée pour le martelage de blocs de flotteur à assembler FIG. 8 La FIG. 8 est une vue en perspective montrant l’installation selon l’invention configurée pour le travail de l’état de surface de soudures entre des blocs de flotteur à assembler. FIG. 9 La FIG. 9 est une vue en perspective montrant l’installation selon une variante de réalisation de l’invention. L’invention se rapporte au domaine général de la production en série et à la chaîne de structures métalliques, en particulier de fondations fixes ou flottantes pour éoliennes offshore, notamment des flotteurs de type semi-submersible, mais aussi de structures métalliques utilisées dans le domaine pétrolier, telles que des ancres à succion, des réservoirs de flottabilité de risers, etc.). Les flotteurs auxquels s’applique notamment la présente invention ont la particularité de pouvoir être fabriqués par l’assemblage d’une pluralité de blocs (ou d’éléments) unitaires différents. Dans le mode de réalisation décrit ci-après relatif à la fabrication d’un flotteur semi-submersible d’éolienne offshore, chaque flotteur 2 comprend, comme représenté sur la FIG. 1 , 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 semi-submersibles, ces derniers devant être formés par l’assemblage d’au moins deux blocs unitaires différents de flotteurs. Par ailleurs, au moins les pontons inférieurs 8 de chaque bloc B-1, B-2 sont formés par un assemblage de panneaux plans. Par exemple, comme représenté sur les figures 3 et 4, ces pontons inférieurs sont chacun constitués par l’assemblage de quatre panneaux plans 8 1 à 8 4 formant un parallélépipède rectangle (seuls les panneaux plans 8 1 et 8 4 sont visibles sur les figures 3 et 4). De plus, les pontons inférieurs 8 de chaque bloc du flotteur peuvent être renforcés par des raidisseurs internes longitudinaux 9a et/ou des raidisseurs internes transversaux 9b (voir la FIG. 4 ). On pourra se référer à la demande de brevet FR 23 01328 déposée le 13 février 2023 qui décrit un exemple de structure de flotteur à panneaux plans. Comme représenté sur la FIG. 2 , 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. L’invention prévoit d’utiliser un même porteur 30 multi-outils qui est mutualisé pour aider à la mise en œuvre pratique de chacune des étapes du procédé de production en série des flotteurs. Comme représenté sur la FIG. 3 , ce porteur 30 comprend un guide (ou bande) 36 qui est, dans ce mode de réalisation, préinstallée sur un bloc 32 à assembler au voisinage de la jonction entre deux blocs tout en étant légèrement en retrait par rapport à cette jonction. L’installation comprend également un porteur d’outil qui est destiné à recevoir indifféremment un ou plusieurs outils. Ce porteur d’outil est par exemple un chariot 34 sur lequel est installé le ou les outils. Bien entendu, la bande peut recevoir plusieurs porteurs d’outils dont les outils travaillent simultanément. Le chariot 34 est apte à se déplacer par exemple sur un système de rails (non représentés sur les figures) qui sont montés à la fois sur la face supérieure 32a et sur les deux faces latérales 32b du bloc 32 à assembler sur lequel la bande 36 est préinstallée. Le système de rails peut être modulaire, avec préhension et installation manuelle, et avec une fixation de type magnétique ou mécanique ou par ventouse. Le déplacement du chariot 34 peut être réalisé par un moteur alimenté par une source d’énergie autonome ou par un moteur alimenté par une source d’énergie externe reliée au moteur par un câble ombilical (moteurs non représentés sur les figures). Il est également prévu des moyens pour connaître la position du chariot 34 sur la bande 36. Par exemple, de tels moyens peuvent comprendre un système de positionnement tridimensionnel par rapport aux blocs à assembler afin de garantir la position de la soudure dans les tolérances d’assemblage des deux blocs. Ce système peut être complété par un inclinomètre orbital. De façon avantageuse, l’installation comprend en outre des moyens de pilotage à distance du porteur d’outil. Par exemple, de tels moyens peuvent comprendre un dispositif de contrôle de la vitesse en fonction de la soudure à réaliser, un dispositif de contrôle des paramètres de soudures, etc.. L’invention est remarquable notamment en ce que le même porteur d’outil (ou chariot) est apte à pouvoir accueillir de manière indifférente une pluralité d’outils différents. Ces différents outils sont montés sur le chariot 34 en fonction des besoins, notamment en fonction des zones de la surface de production utilisée dans la fabrication en série de flotteurs semi-submersibles d’éolienne offshore. Ainsi, comme représenté sur la FIG. 3 , l’outil 38 monté sur le chariot 34 peut être un système permettant de scanner les extrémités des blocs de flotteur qui doivent être à assemblées. Un tel outil 38 est notamment utilisé sur les première et deuxième zones de stockage Z-1, Z-2 pour contrôler les surfaces des extrémités des blocs à assembler. Au niveau de ces première et deuxième zones de stockage Z-1, Z-2, d’autres outils peuvent être utilisés, notamment : un outil de biseautage des extrémités des blocs (fraisage des faces selon la métrologie effectuée à la réception des blocs, un outil de positionnement/alignement de la bande sur toutes les faces à une distance correcte des plans de joint (intérieur / extérieur ou les deux), un outil de contrôle du biseau (contrôle des angles par rapport à la procédure qualifiée), un outil de pulvérisation d'apprêt soudable (afin d'éviter la corrosion superficielle entre le biseautage du bloc et le transfert du bloc), etc. Au niveau de la zone d’assemblage et de soudage primaire Z-3 sur laquelle les différents blocs constitutifs d’un même flotteur sont assemblés entre eux et soumis à un soudage primaire, un outil de contrôle de chanfrein est installé sur le chariot de l’installation afin de contrôler les chanfreins et la variation d’altitude des extrémités respectives des deux blocs à assembler. Une fois les chanfreins contrôlés et validés, comme représenté sur la FIG. 4 , un outil de soudage 40 est installé sur le chariot 34. Cet outil de soudage 40 peut être couplé à un appareil de chauffage positionné en amont de l’outil de soudage et un outil d’inspection automatique et en temps réel des cordons de soudure positionné en aval de l’outil de soudage tel que décrit dans la publication WO 2018/073511. Une fois les soudures effectuées, un outil de contrôle de profilométrie des soudures est installé sur le chariot de l’installation pour vérifier la qualité des soudures. Si un défaut de soudure doit être repris, un outil de fraisage 42 peut être installé sur le chariot de l’installation comme représenté sur la FIG. 5 . Cette opération est par exemple réalisée au niveau de zone de soudage final Z-4 sur laquelle les différents blocs constitutifs du flotteur subissent une nouvelle passe de soudure. Lorsque les soudures sont terminées, un outil de contrôle de la profilométrie peut être installé, de même qu’un outil de contrôle non destructif de soudure 44 tel que représenté sur la FIG. 6 . Bien entendu, d’autres outils peuvent être installés sur le chariot de l’installation. Par exemple, comme représenté sur la FIG. 7 , un outil de martelage (« pinning » en anglais) peut être utilisé. Typiquement, le martelage est destiné à l’amélioration de la tenue en fatigue d’une structure en vue du processus de soudage (on pourra par exemple se référer à la publication WO 2009/024406 qui décrit un exemple d’outil de martelage). Comme représenté sur la FIG. 8 , un outil de sablage et de peinture 46 peut également être monté sur le chariot de l’installation afin de préparer les états de surface avant le dépôt des cordons de soudure. Par ailleurs, comme représenté sur la FIG. 9 , la bande sur laquelle est apte à se déplacer le chariot 34 porteur d’outil peut être constituée par une platine de jonction 48 qui est montée contre l’extrémité à raccorder de l’un deux blocs B-1, B-2 à assembler. Plus précisément, dans ce mode de réalisation alternatif, le chariot 34 se déplace sur une crémaillère 50 formée sur la partie en saillie de la platine de jonction 48. Porteur (30) mutualisé pour l’installation d’outils destinés à la production en série de structures métalliques, notamment de fondations fixes ou flottantes pour éoliennes offshore, chaque structure étant formée par l’assemblage d’au moins deux blocs unitaires différents, l’installation comprenant : un guide (36 ; 48) destiné à être positionné sur l’un des blocs (32) à assembler au voisinage de la jonction avec un autre bloc à assembler ; un porteur d’outil (34) destiné à recevoir indifféremment un ou plusieurs outils ; des moyens pour déplacer le porteur d’outil le long du guide ; et des moyens pour connaître la position du porteur d’outil. Porteur selon la revendication 1, dans lequel le guide supporte un ou plusieurs rails sur lequel se déplace le porteur d’outil (34). Porteur selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel les moyens pour déplacer le porteur d’outil comprennent un moteur alimenté par une source d’énergie autonome. Porteur selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel les moyens pour déplacer le porteur d’outil comprennent un moteur alimenté par une source d’énergie externe reliée au moteur par un câble ombilical. Porteur selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel les moyens pour connaître la position du porteur d’outil comprennent un système de positionnement tridimensionnel par rapport aux blocs à assembler. Porteur selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel les moyens pour connaître la position du porteur d’outil comprennent un codeur et/ou un inclinomètre orbital. Porteur selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant en outre des moyens de pilotage à distance du porteur d’outil. Porteur l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le guide est constitué par une structure (32) indépendante des deux blocs de fondation apte à être déplacée par rapport à ceux-ci. Porteur selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le guide est constitué par une platine de jonction (48) montée contre l’extrémité à raccorder de l’un des deux blocs de fondation. Porteur selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel les outils sont choisis parmi les outils suivants : outil de contrôle de chanfrein, outil de soudage (40) et de contrôle de soudure, outil de contrôle de profilométrie, outil de contrôle non destructif (44), outil de préchauffage, outil de profilage, outil de préparation de surface en vue d’un dépôt de revêtement anticorrosion, outil de martelage, et outil de meulage. Procédé de production en série de flotteurs semi-submersibles pour éoliennes offshore constitués chacun par l’assemblage d’au moins deux blocs (B-1, B-2) unitaires différents, le procédé comprenant : l’acheminement et le stockage sur différentes zones de stockage (Z-1, Z-2) d’une surface de production (10) d’une pluralité de blocs différents de flotteurs, les mêmes blocs de flotteurs étant stockés sur une même zone de stockage de la surface 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 de la surface de production, suivie d’une étape d’achèvement du flotteur au niveau d’une zone d’achèvement (Z-5) distincte des autres zones de la surface de production ; les blocs de flotteurs et les flotteurs en cours de fabrication étant déplacés sur la surface de production entre les différentes zones de celui-ci principalement selon des mouvements de translation, et les étapes d’assemblage et de soudage primaire, de soudage final et d’achèvement étant mises en œuvre à l’aide d’un porteur selon l’une quelconque des revendications 1 à 10. Procédé selon la revendication 11, dans lequel, au cours de l’étape d’assemblage et avant de commencer la phase de soudage primaire, un outil de contrôle de chanfrein est installé sur le porteur d’outil de l’installation afin de contrôler les chanfreins et la variation d’altitude des extrémités respectives des deux blocs à assembler. Procédé selon la revendication 12, dans lequel, une fois les chanfreins contrôlés et validés, un outil de préchauffage, de soudage et de contrôle de soudure est installé sur le porteur d’outil (34). Procédé selon l’une quelconque des revendications 11 à 13, dans lequel, au cours de l’étape de soudage final et d’achèvement, une fois les opérations de soudage finalisées, un outil de contrôle de profilométrie est installé sur le porteur d’outil pour contrôler le profil des soudures réalisées.