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'79;29 - ~
L~invention concerne un moyen de liaison d~une
: structure ~lottante ~ une station dlancrage sous~m~rin ou a une ..
structure d'une i.nstallation sous-marine~ et notamment d~une
; plate~orme flottante de c~rande capacité de stockage a un mani-
fold pour la collecte des produits pétroliers, et se rapporte
.. plus particulièrement à un moyen de liaison susceptible d'assu- ~.
rer un ancrage ~lable de la plate~forme, capable a la fois
d'être commandé pour libérer rapidement cette dernière et de
permettre la libre rotation de la plate~forme autour de la .
. lO station d'ancrage sous les effets du vent et de la houle. - ~:
Dans sa demande de brevet canadien n 188.913 du : :
21 decembre 1973, le clemandeur avait preconise comme moyen de
liaison un chapeau d'ancrage porte par l'extremite d'un bras
relie à la structure ~lottante, ce chapeau d'ancrage étant
. : . .
susceptible de prendre une position inclinée variable par
rapport au bras en tournant autour d~un axe horizontal assurant
la liaison entre le:bras et le chapeau. La structure flottante
. pouvait tourner autour de l'axe vertical du chapeau, celui-ci
:~ étant monté pour etre mobile sur la partie supérieure de l.a
. 20 paroi-d'une enceinte contenant le manifold auquel se raccordait
une conduite appropriée supportée par le bras.
. Bien qu'un tel système de liaison soit eE~icace
; dans les conditions normales, une telle structure ris~ue de su-
bir une ~aticJue anormale par ~ortes intempéries ou ~ la suite
d'une action combinée du vent et de plaques de glaces à la
,
. dérive.
L'objet principal de la présente invention est un
.
moyen de liaison entre une structure ~lottante et une station
d'ancraye présentant une enceinte ou une cavité sous-marine, .. :
caractérisé en ce qu'il comprend un chapeau d'ancrage disposé
. au dessus de l~enceinte ou la cavité et maintenu ~ixement
sur celle-ci par pression hydrostatique, l'étancheité entre le
milieu externe et l~enceinte ou la cavité étant assurée par
~ ,; '
ZC ~ ,.,
.. . . .. . .. , . . . . , ~ . , . . , . .:
7~3iZ~ -
: ' '
~; au moins un joint annul~ire obstruant tout passage entre deux
surfaces tronconiques ~ixe~, llune constituant la partie
supérieure de l'enceinte ou de la cavité, l~autre la surface
latérale du chapeau, et un bras~porteur solidaire du chapeau
d~ancrage et articule sur celui-ci au moyen d'une rotule, ledit
bras reliant le chapeau d~ancrage a la structure flottante.
QuelIes que soient les conditions mé-téorologiques
et les mouvements subis par la plate-forme flottante, le moyen
de liaison selon l~invention permet d'éviter toutes les
contraintes anormales qui pourraient être exercées par le bras
reliant la structure flottante au chapeau maintenu sur l'encein-
te et notamment les contraintes dues aux efforts de torsion.
On peut, de ce fai-t, utiliser un tel moyen même lorsque l'ancra-
ge est profond. On peut aussi utiliser, dans le cas de
profondeurs plus importantes, un bras composé de deux parties:
- l'une verticale, l'autre horizontale, ces parties etant
; reliées par une articulation d~axe horizontal sans risque
; de torsions anormales.
De plus, le chapeau n'étant plus mobile sur son assi-
se, on peut prévoir une surface d'appui plus grande que dansles moyens de liaison anterieurs et accroitre encore la fiabi-
lité de l'ensemble.
Selon un premier mode de realisation pré~éré de
l'inven~ion, le moyen de liaison comporte en outre une liaison
d'écoulement formée de deux parties se raccordant l'une à
l'autre au moyen d~une rotule dont le centre coincide avec la
rotule de liaison du bras-porteur au chapeau d'ancrage.
Outre l'avantage résultant de la possibilite de faire
s'ecouler les produits petroliers par des tubes métalliques
rigides ne subissant aucune contrainte importante, on dispose
dlun espace entre les parois interne de la rotule du chapeau
d~ancrage et externe de la rotule de la conduite d'ecoulement
2 -
~ .
: ~ ~ . ,-
7~Z9
.. ''' . . .
que l~on peut rendre su~Eisant pour donner acc~s a llintérieur
de l~enceinte et pour contrBler ainsi les divers appareillages --
susceptibles d~etre raccordés ~ la conduite dlécoulement. Le
chapeau étant immobile sur son enceinte, il n'y a d'ailleurs
aucun inconvenient a alourdir le chapeau d'ancrage par la
presence de tous appareillages de sécurité, vannes de secours
par exemple.
Selon un second mode de realisation préEere de
l'invention, le moyen de liaison comporte, d'une part, des
butees limitant l'inclinaison de la ro-tule au cours de la
descente du bras~porteur et, d'autre part, des passages situés
dans la partie inférieure du chapeau en vue de son verrouilla-
ge sur l'enceinte lorsque le chapeau repose sur celle-ci.
Ce mode de liaison est particulièrement bien adapté
pour résister aux efforts importants auxquels peut etre soumis
; le chapeau d'ancrage puisque celui-ci étant fixe peut reposer
sur son assise par les deux surfaces tronconiques qui sont -
relativement grandes, sans risque de dé-térioration des joints
d'étanchéité.
Selon un troisième mode de réalisa-tion préEéré
de l'invention, le moyen de liaison est concDu de Eacon à ce que
les surfaces des butées soient constituées par des sur~aces
tronconiques dont les yenératrices diveryent la surface sup~-
rieure du chapeau et la surface délimitant la partie inférieure
du raccordement de la rotule à la~base du bras-porteur du
chapeau permettant une inclination de la rotule autour d'un
axe horizontal sans entra~ner le contact de ces surfaces après `
ancrage du chapeau.
On réalise ainsi un moyen de liaison fiable et parti-
culierement bien adapté aux ancrages profonds de plate-formes
importantes sujettes a des conditions météorologiques parti- -
culiarement séveres,
_
' -
,' ' .
` ` 1~t~7~9
. .
. ~in de su~prime~ toutes contraintes ~normales de
llaxe horizontal de liaison de la structure flottante au bras- ;.
porteur du ch.apeau d~ancrage en cas de mouvement de lacet de la
structure flottante, on substitue a cet axe une rotule traversée
.par un passage prolongeant le passage intérieur au bras. Il
devient alors possible de maintenir aisément la structure flot- .-
tante a son point d'ancrage sans avoir a utiliser un joint :~
tournant horizontal destiné a éviter seulement la transmission
. du roulis de la structure flottante. La rotule évite donc :
toutes les contraintes résultant du tangage, du roulis et des
- lacets, tout en simplifiant considérablement la structure de
liaison du bras d~ancrage a la structure flo-ttante.
. D ~ autres avantages et caractéristiques ressortiront
de la description suivante Eaite en référence au dessin annexé
. qui représen-te, a titre d~exemple non limitati~, un mode de
;: réalisation de l'invention.
.. Sur le dessin:
la Eigure 1 représente la vue schématique avec
. arrachement et partiellement en coupe du moyen de liaison de
. 20 l'installation sous-marine a la station sous-marine;
la figure 2 la vue schématique du moyen de liaison
apr~s inclinaison du bras-porteur, et
1~ Eigure 3 la vue schematique en coupe avec
arrachement de la fixation du bras-porteur à la structure
de plate-forme.
~ ans l~exemple de réalisation représente, la station
sous-marine ~ laquelle se -trouve ancrée la pla-te-forme flottan-
te reliée au bras 1 compxend essentiellement une enceinte
~: . étanche 2 pouvant comporter notamment un manifold 3 collectantles produits p~troliers. Afin de montrer la généralité des
applications du moyen de liaison objet de l'invention, on a
représenté en 4 une conduite dlécoulement d'un puits schématisé
. en 5 et en 6 une conduite intermédiaire raccordée a une condulte
. ~f~ - 4 -
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:
~ 7~3Z~
d'ecoulement 7. Des vannes 8 et 9 perme-~tent de contraler
l~acces au mani~old 3. Celui-ci peu-t se terminer en 10 par
Ulle Vanlle susce~tible dl~tre raccordee à un connecteur 11 d'un.
-tube 12 pouvant appartenir au moyen de liaison de l'encein-te
2 à la plate-forme reliée au bras
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~79Z9
1. . .
~le~tr~mit~ in~rieure du bra~ c~mporte une rotule 13 ~'
gli~nt ~ l~intbrieur de ~on enveloppe 14 fai~ant partie du
ch~peau d~ancrage d~igné par la ré~rence gén~rale 150 ~e
chapeau 15 s~applique ain~i, par ~e~ eur~ace~ lat~ralee tr~nconl-
que~ 17 et quelle que ~oit l~inclinai~on de la rotule 13 d~n~
~on enveloppe 14, ~ur la ~ur~ce tronconi~ue 16 bor~ant l'ou~er-
ture de l~enceinte 2~ Au moin~ un ~oint 18 as~ure l~tanchétt~ :
de l'inter~ace 16-~7~ Des verrou~ 19, commandé~ par de~ ~érIn~
20 par e~emple~ per~ettent le maintien du c~apeau d~ancrage 15 `'
arant d~etre plaqu~ sou~ l~e~fet de la pre~ion hydro~tati~ue au
moment o~ l~on vide l~encei~te ou la cavit~ 2 ~ue l~on remplLt
d'air ~ la pre~ion atmo~ph~rique~ ~es ~e~rou~ 19 pén~trent dans
le~ logement~ 21'con~titu~ de pr~ren¢e par une ~imple gorge
annulai.re ~ituée ~ la partie inférieure de la ~ur~ace tronooni~ue
16, Il suffit de r~mener le~ verrou~ ntérieur de~ lo~em~nt~
22 du chapeau 15 pour libérer le brs~ 1 de son ancrage apr~s
rempl~sage dleau de l'enceinte et équil~brage de~ pres~on~ par
des o~rcuits quelconque~ et p~r con~quent non repr~enté~,
~orsque l'on d~$re pén~trer dans l'e~ceinte ~erm~e ou
dsn~ la oa~t~ noxmalement ou~erte 2, on pr~voit dan~ la rotule
13 u~ pae~age 2~ ¢ondui~ant de la ohambre 24 ~ une porte 27 de 1
p~roi l~érieure 28 du chapeau d~ancrage~ ~a chambre 2~ peut
comporter le~ commande~ d~entr~nement de~ propul~eurs 25 et 26
de~tin~s respectivement au~ déplacement~ ~erticaux e~ tran~-
~er~aux de la partie in~rieure du bra~ 1 ain~ que la commande
du balla~t 29 de~tiné ~ alléger ou alourdir le br~O Un coulo~r, .
non repr~senté, relie la ohambre 24 ~ la plate-forme ~lottante.
~'~tanch~ité entre l'enoe~nte 2 et le milieu externe lor~ue la
porte 27 e~t ou~erte, pour mettre en communication la chambre 24
e~ l'enceinte 2, e~t a~sur~e par ~u moin~ un joint 30a de 18
rotule 13 glis~ant ~ur l~en~eloppe 14 et ou un ~oint 30b contenu
-5-
7929
.:
dan~ une gorge de l'enYeloppe 14 ~ur laquelle gli~e la rotule.
Chaque joint 30a ou 30b peut ~tre con~titu~ en fait
- par plu~ieur~ ~oint~ par~ le~, une pelli~ule d'huile ~tant
prévue e~tre les ~oint~ 30a et 30b d~ faço~ ~ ~ercrir de film
lubri~icateur et ~ contrebalan~er la pre~ion h~dro~tatique, Ie
: ~oint 30a est mont~ de pr~f~renc~ ~ la p~rtie in~rleure de la
rotule 13 et le joint ~Ob ~ la partie supérieure de l~enveloppe
14 en contact ~ec la rotule,
: ~e pas~sge 23 oontient dan~ ~a part~e oentrale la ~:
co~duite d~coulement 31 raccord~e au tronçon 12 du chapeau
-~: dtanorage par la rotule 32 de m~e centre que la *otule 13.
. Ie proc~dé de ~ixation du moyen de liai~on qui v~ent
dtetre déorlt oon3i~e ~ contr81er la descente lente de l~extrémit~
in~érieure du bras 1 ~usqu'~ ce que la ~ur~ace lat~rale tron-
ooni~ue 17 du chape~u 15 vienne glisser ~ur la ~urface conique
16 de l~enceinte 2, pUi8 à verrouiller le chapeau 15 a l~aide de
la commande de~ v~rin~ 20 en ~ln du mouvement de de~cente du
chapeau 15,; Apra~ ~idage de l'eau oon-tenue dan~ l'ence~nte 80U~- .
marine et rempl~s~age d~air à la pres~ion atmo~ph~rique~ on peut
: 20 alors ou~rir la porte 27.'
Selon une ~arian~e, l~en~einte 2 pourralt au~3i rester
en permanenoe ~ ~a pres~ion atmo~phéri~ue au mo~en d~une cloi~on
. étanahe comportant une porte ~i~u~e au n~e~u compri~ entre le~
: raoeords 10 et 11, la partle du chapeau aompr~e entre Xa cloison
~upérieure de l'enoeinte 2 et la parbi 28 du chapeau ~ormant ~a~.
Afin de réali~er un an¢rage capablë de rési~ter à de~
e~Por~ oo:~idérable~, on réali~e une enreloppe 14 recou~rant la
rotule 13 ~ur une ~urface largement ~upérieure ~ une demi- sphare ~-
et l'on pr~oit ~ la partie inférisure du bras 1 et ~ la partie
~upérieure du chapeau 25 de~ ~ur~ace~ tronconique~ 33 et 34 dont
le~ gén~ratriae~l prl~e~ re~pe¢ti~ement sur ¢hacune de~ ~urface~9
di~ergent ~ partir de la rotule de faQon ~ permettre un d~batte-
-6- :
.. j u
.
a ~a
ment suffi~ant du ~hapeau 15 psr rapport au bra~ 1 pour que ce~
~urface~ ne pui~ent buter l'une contre l'autre pendant l'ancrageO
De~ but~e~ telles ~ue 35, ~ ~ur~¢e de ~ontac~ tro~-
conique, peu~ent ~tre di~po~e~ ~dif~érem~nt ~ur 1Q chapeau 15
ou sur le bra~ 1 a~in de limiter le~ deplacement~ relatif~ du
bra~ 1 et du chspeau 15 avant la mi~e en place de celui-ci au~
de~su~ de l'enceinte 2
~'extrémi:~é superieure du bra~ d'articulation 1~
repré~entée ~igure ~, comporte une rotule 36 contenant un ~a~ 37
limité par le~ porte~ 44 permettant de mettre en communication le
coulo~r condui~snt ~usqu'~ l'ence~nte 2 par la porte 27 du
chapeau 15, ~igure 2, avec la plate-forme don~ ~eule la partie
38 enveloppant la rotule 36 a ~t~ repré~ent~e, ~'en~eloppe 38
contient deux ~oint~ 39 ~t 40 i~olant la chambre 41 de la mer,
De l'hu~le ~ous~pre~ion entre le~ joint~ 39 et 40 permet de
oréer un ~ilm étanche a~surant le libre roulement de la rotule
~6, Ainsi~ quel ~ue s~it le mouvement de la plate-forme, auoune
oontrainte genante n'est oommuniqu~e par la ~tructure 38 au bras
d'ancrage 1~ que oe mou~ement soit dû au roulis, au tangage ou
au laoet,
Bien qu'il soit tou~our~ pos~ible d'utili~er, comme on
l'a ~ait dan~ le mode de réalisation de la ~lgure 2~ une rotule
de meme oentre ~ue la rotule 36~ figure 3~ pour ~aire pa~eer la
conduite d'~¢oulement 31 du bra~ 1 ~ la plate~orme9 on peut
8U~ comme le repré~ente ~e~te figure, amener la conduite 31
.; ~u~qul~ l'extr~mité sup~r~eure et externe du bra3 1 et la
racoorder par un flexible 42 ~ la condulte 43 ~olidaire de la
~tructure 38, Cette variante de réali~ation peut ~tre utili~ée
sans in~on~énient pui~qu'~ l'exception du mouvement de rouli~,
.: 30 le~ amplitude~ du mou~ment de la rotule 36 par rapport ~ la
plate~forme ~ont faible~f quel~ues degr~s pour le roulis et
encore moin~ pour le lacet~
-7-
Bien gue l~on n'ait décrit qu'un mode de réali~ation
du moyen de li~i~on ~e pr~ant ~ un ancrage ai~ c~e la plate-
forme, il e~t clair gue l'o~ ne 90rtirait pas du cadre de
l'invention en remplaçant tout ou p~rtie de~ él~ments décrit~
. par leurs éguivalent~, ~
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