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Perfectionnements aux suPPorts de charqes lourdes et à
leurs ~rocédés de mise en charqe.
L'invention est relative aux supports de charges
lourdes, c'est-à-dire généralement de l'ordre de plu-
sieurs milliers de tonnes, supports qui sont légèrement
déformables au cours de leurs mises en charge et qui
sont lnterposés verticalement entre une embase et la
charge lourde supportée.
Elle s'applique en particulier aux plate-formes
de forage en mer comprenant un tablier horizontal rigide
qui repose sur plusieurs piliers.
Au cours de la construction d'une telle plate-
forme, le tablier est chargé progressivement et il est
sollicité légèrement à la flexion du fait que ses zones
comprises entre les piliers et en porte-à-faux au-delà
de ces piliers tendent à s'affaiser par rapport aux
zones qui se trouvent à l'aplomb des piliers.
Il convient donc d'interposer entre les piliers
et le tablier un support agencé de façon à rendre pos-
sibles les flexions du tablier car, si ce n'est pas le
cas, les contraintes qui en résultent peuvent provoquer
des détériorations ou ruptures locales dudit tablier
et/ou desdits piliers.
Dans les modes de réalisation connus, les sup-
ports du genre en question sont généralement constitués
par des corps en un matériau susceptible de subir des
déformations plastiques.
Les déformations de ces corps sont irréversi-
bles, ce qui est un inconvénient lorsque le support
n'atteint son état déformé définitif qu'au terme d'une
évolution irrégulière.
De plus, les tolérances de fabrication desdits
corps sont difficiles à respecter de sorte que ceux-ci
présentent un comportement difficile à prévoir avec
exactitude lorsqu'ils sont soumis à de très fortes
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charges : en particulier ils peuvent être sujets à un
écrasement indésirable au terme d'une période inférieure
à la durée de vie souhaitée pour la charge supportée.
L'invention a pour but, entre autres, de remé-
dier à ces inconvénients.
A cet effet, les supports du genre en question
sont essentiellement caractérisés selon l'invention en
ce qu'ils comprennent une pluralité de plots composés
chacun d'au moins un vérin plat hydraulique se prêtant à
des déformations verticales et de flexion et des moyens
de butée horizontale, les différents plots étant répar-
tis en des emplacements, de l'embase, en lesquels la
charge leur impose des déformations verticales d'ampli-
tudes différentes, et les vérins des différents plots
étant associés à un circuit hydraulique permettant à
volonté de les faire communiquer entre eux lors de la
mise en charge du support, de façon à appliquer en
permanence dans tous ces vérins une même pression ren-
dant possibles leurs déformations verticales diversi-
fiées, et de les isoler les uns des autres.
Les vérins plats hydrauliques ci-dessus sont
composés chacun, d'une faSon connue en soi, par une cap-
sule étanche remplie de liquide et formée de deux dis-
ques métalliques bordés par une rigole périphérique et
soudés tête-bêche le long de leurs bords.
Dans des modes de réalisation intéressants, on a
recours en outre à l'une au moins des dispositions
suivantes :
- l'un au moins des plots est associé à une portée plane
permettant le glissement horizontal relatif entre le
plot et la charge supportée et à des moyens de butée
horizontale spéciaux pour limiter l'amplitude de ce
glissement relatif,
- l'un au moins des plots est prolongé verticalement par
un réceptacle de volume variable rempli d'un matériau
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susceptible de jouer successivement deux rôles dis-
tincts, savoir un premier rôle correspondant à la fer-
meture du réceptable, pour lequel le matériau qu'il
contient se comporte comme un bloc indéformable, et un
second rôle, associé à l'ouverture d'un orifice d'éva-
cuation dans le réceptacle, pour lequel ledit matériau
se prête à l'évacuation hors de ce dernier, ledit ré-
ceptacle étant associé à des moyens permettant de fai-
re jouer successivement au matériau de remplissage ses
deux rôles ci-dessus.
L'invention vise également les procédés permet-
tant la mise en charge progressive d-es supports du genre
en question.
Ces procédés sont essentiellement caractérisés
en ce que, dans un premier temps, on met en communica-
tion les uns avec les autres les volumes intérieurs des
vérins plats des différents plots et en ce que, lorsque
la charge supportée a pris sa forme définitive, on rem-
plit les différents vérins d'un produit durcissable.
Dans un mode de réalisation intéressant, après
une première mise en communication mutuelle des diffé-
rents vérins, on isole chacun de ces vérins au cours
d'une certaine période de mise en charge ; après quoi,
on les met à nouveau en communication pour leur permet-
tre de prendre la forme imposée par les déformations de
la charge supportée ; après quoi, on isole à nouveau ces
vérins, ce cycle étant renouvelé plusieurs fois avant le
blocage des vérins en leurs formes définitives.
Pour ce qui est des plots associés à des récep-
tacles à contenu vidable évoqués ci-dessus, on peut les
remplacer meme après durcissement du contenu de leurs
vérins en~ procédant à la suite des opérations suivan-
tes : on vide le réceptacle associé audit plot de son
matériau de remplissage, on débranche le circuit hydrau-
lique relié au plot, on dégage latéralement ce plot, onle remplace par l'ensemble d'un nouveau plot associé à
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un réceptacle du genre ci-dessus garni de son matériau
de remplissage, mais avec son vérin plat vide, et on
charge ce dernier vérin de faSon à lui conférer un degré
de gonflement identique à celui du vérin plat comporté
par le plot d'vrigine.
L'invention comprend, mises à part ces disposi-
tions principales, certaines autres dispositions qui
s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera
plus explicitement question ci-après.
Dans ce qui suit, l'on va décrire un mode de
réalisation préféré de l'invention en se référant aux
dessins ci-annexés d'une manière bien entendu non limi-
tative.
La figure 1, de ces dessins, montre en coupe
axiale verticale selon I-I, figure 2, un plvt cvnstitu-
tif d'un suppvrt établi conformément à l'invention.
La figure 2 montre le même plvt en plan vu de
dessvus selvn II-II, figure 1.
Les figures 3 et 4 sont des coupes partielles
semblables à la figure 1 et pour lesquelles le plot se
trouve respectivement en son état le plus expansé ver-
ticalement et en son état le plus écrasé.
La figure 5 montre schématiquement en plan une
pvrtion du suppvrt ci-dessus faisant apparaître une plu-
ralité de ses plots constitutifs.
Les figures 6 et 7 montrent schématiquement en
coupe verticale un ensemble de ces plots pvur respecti-
vement deux états de déformation différents de la charge
supportée.
Les figures 8 à 11 montrent schématiquement un
ensemble de plots du genre ci-dessus mettant en oeuvre
~ un perfectionnement de l'invention qui permet leur rem-
placement individuel, ces quatre figures correspondant à
quatre étapes successives du remplacement de l'un de ces
plots.
La figure 12 montre en coupe partielle un plot
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s
mettant en oeuvre une variante du perfectionnement pré-
cédent.
Le support ici considéré est supposé par exemple
interposé entre un pilier 1 d'une plate-forme de forage
en mer et le tablier 2 de cette plate-forme.
Le pilier 1 se présente notamment sous la forme
d'une couronne de grand diamètre, --ce diamètre pouvant
par exemple être compris entre 15 et 20 m--, délimitée
supérieurement par une surface de portage horizontale en
forme de couronne annulaire de 1 à 2 m d'épaisseur ra-
diale.
Comme on le sait, le tablier 2 ci-dessus est mis
en charge progressivement sur place, ce qui conduit à le
déformer légèrement étant donné que certaines de ses
zones, non situées à l'aplomb des piliers, ont tendance
à s'affaiser légèrement par rapport à celles qui sont
situées à l'aplomb de ces piliers : il en résulte une
légère flexion verticale dudit tablier et il faut que le
support soit conçu de manière à encaisser les déforma-
tions correspondantes
A cet effet, le support en question est consti-
tué par une pluralité de plots 3 --en général au nombre
de plusieurs dizaines-- placés côte à côte sur la cou-
ronne définissant la portée supérieure de chaque pilier
1.
Chaque plot 3 comprend au moins un vérin plat
hydraulique 4 d'un type connu en lui-même, c'est-à-dire
une capsule hermétique pleine de liquide formée par sou-
dage mutuel, le long de leurs bords, de deux disques
métalliques entourés par une rigole;
L'ensemble des deux rigoles appliquées l'une
contre l'autre d'une capsule forme un bourrelet péri-
phérique 8.
Le volume intérieur de chaque capsule peut être
mis en communication, à travers une conduite 5 contrôlée
par une vanne 6, avec les volumes intérieurs des autres
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capsules et éventuellement avec une pompe 7 ou autre
appareil permettant d'ajuster la pression du liquide
dans l'ensemble du circuit.
Dans le mode de réalisation préféré illustré sur
les figures 1 à 4, le nombre des vérins plats 4 compris
par chaque plot 3 est égal à deux.
Le vérin inférieur 4 est placé sur une embase 9
elle-même entourée par une gorge périphérique 10 propre
à recevoir le bourrelet 8 de ce vérin inférieur et pro-
longée par un rebord vertical ascendant 11.
Sur ce vérin inférieur est placée une galette 12
elle-même entourée par un dégagement annulaire 13 ser-
vant de logement supérieur pour le bourrelet 8 ci-
dessus, ladite galette étant logée avec un faible jeu
horizontal à l'intérieur du rebord 11.
Le vérin supérieur 4 est à son tour placé sur la
face supérieure de la galette 12, laquelle présente un
dégagement périphérique 14 propre à recevoir le bourre-
let 8 de ce vérin supérieur.
Un couvercle à fond plat 15 recouvre ledit vérin
supérieur 4 et présente successivement à sa périphérie
une rainure 16 chevauchant le bourrelet 8 du vérin supé-
rieur 4 et un rebord vertical descendant 17 fermant
extérieurement ladite rainure 16 et entourant avec un
faible jeu horizontal la galette 12.
Une feuille 18 de polytétrafluoroéthylène (PTFE)
recouvre la face supérieure plane du couvercle 15
Par ailleurs la face inférieure du tablier 2
présente au-dessus de chaque plot 3 une plaque 19 revê-
tue inférieurement d'une feuille 20 en acier inoxydablepropre à reposer directement sur la feuille 18 et des
butées 21 sont rapportées autour de la plaque 19, pro-
pres à coopérer horizontalement avec des portées en
regard 22 du couvercle 15 pour limiter les courses hori-
zontales de glissement mutuel des deux feuilles 18 et20, c'est-à-dire celles du tablier 2 par rapport aux
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plots 3.
La figure 1 représente les différents composants
de ces plots 3 en leur position moyenne : en particu-
lier, le degré de remplissage en liquide des deux vérins
4 est moyen de sorte que chacun de ces vérins peut être
davantage dilaté verticalement, comme visible sur la
figure 3, ou au contraire écrasé (figure 4) par rapport
à cette position moyenne.
Le montage permet également de donner au couver-
cle 15 une légere inclinaison par rapport à l'embase 9.
A titre purement illustratif, les amplitudes desréglages possibles avec un tel plot, à partir de la po-
sition moyenne de ses composants, et pour un diamètre
extérieur de chaque vérin plat de l'ordre de 40 cm, sont
de l'ordre de + 15 mm pour les débattements verticaux,
de l'ordre de ~ 0,003 radian pour les débattements angu-
laires et de l'ordre de + 30 mm pour les glissements
horizontaux.
On voit encore sur les figures 1 et 5 des pla-
ques carrées 23 prévues sur les piliers 1 pour servir desocles aux plots 3.
La mise en charge du support décrit ci-dessus
est la suivante.
Initialement les vannes 6 sont toutes ouvertes,
les vérins plats 4 sont tous chargés en liquide de façon
à présenter un état de gonflement moyen tell que celui
représenté sur les figures 1 à 6 et le tablier 2 --ou
tout au moins sa face inférieure de portée-- est recti-
ligne et horizontal.
A partir de cette situation, le tablier se dé-
forme au cours de la mise en charge progressive de la
plate-forme et il vient occuper une position déformée
telle que celle incurvée schématisée en C sur la figure
7.
A cette nouvelle forme du tablier correspondent
8 1334614
des déformations des différents vérins plats 4 consti-
tutifs des plots 3 du support.
Par exemple, certains de ces vérins sont alors
dilatés verticalement, comme c'est le cas pour les deux
plots du milieu de la figure 7, alors que d'autres sont
au contraire légèrement écrasés et inclinés (voir les
deux plots extrêmes de la figure 7).
Ces nouvelles formes dilatées, écrasées et/ou
inclinées sont prises très simplement et automatiquement
par les vérins en raison de leur grande déformabilité
due à leur remplissage en liquide et à leur mise en com-
munication mutuelle.
Lorsque la déformation du tablier 2 a cessé d'é-
voluer, il peut être avantageux de bloquer les diffé-
rents vérins dans les formes définitives qu'ils ont
alors acquises.
A cet effet, on remplace le liquide contenu dans
ces vérins par un produit durcissable tel qu'un coulis
de ciment ou qu'une résine.
Le tablier 2 chargé et légèrement déformé est
alors supporté d'une manière parfaitement équilibrée
tout au long de la surface portante du pilier 1 sans
création d'aucune contrainte locale excessive.
Selon une variante avantageuse, la mise en char-
ge des vérins 4 est effectuée en plusieurs cycles suc-
cessifs.
On commence par mettre ces vérins en communica-
tion mutuelle de fa,con à équilibrer exactement les
pressions du liquide dans ceux-ci.
Puis on les isole les uns des autres en fermant
les vannes 6.
C'est seulement ensuite, après une première pha-
se de mise en charge, que l'on ouvre à nouveau les
vannes de façon à rétablir la communication entre les
vérins, ce qui permet à l'ensemble de s'adapter automa-
tiquement aux nouvelles conditions locales de charge,
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g
chaque vérin prenant alors la position déformée corres-
pondant à la fois à la déformation du tablier 2 à son
aplomb et à l'équilibrage de la pression dans la tota-
lité des vérins.
Puis on isole à nouveau les vérins les uns des
autres en fermant les vannes 6.
C'est seulement après plusieurs de ces cycles
d'ouverture et fermeture des vannes que la déformation
du tablier est devenue définitive et que l'on bloque
alors les vérins de la manière exposée ci-dessus.
Cette variante présente l'avantage de minimiser
les inconvénients dus à la créatlon éventuelle d'une
fuite dans le circuit d'alimentatlon hydraulique des
vérins.
En effet, les périodes au cours desquelles les
vérins sont mis en communication mutuelle sont très
courtes et se prêtent à une surveillance aisée et, au
cours des autres périodes, au cours desquelles les
vérins sont isolés, les fuites éventuelles ne peuvent
affecter tout au plus qu'un seul vérin, ce qui ne
représente qu'une très petite fraction de la charge
supportée totale, de sorte que le support assuré col-
lectivement par tous les vérins n'est pratiquement pas
perturbé et que la réparation est facile.
Les figures 8 à 12 illustrent un perfectionne-
ment permettant de remplacer individuellement chaque
plot 3 même après durcissement du contenu de son (ou de
ses) vérin(s) 4.
Selon ce perfectionnement, on monte chaque plot
3 sur un socle constitué par un réceptacle 24 de volume
intérieur variable initialement rempli par un matériau
susceptible de remplir successivement deux rôles
distincts, savoir :
- un premier rôle correspondant à la fermeture
du réceptable 24, pour lequel le matériau 25 qu'il con-
tient se comporte comme un bloc indéformable,
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_, ~o
- et un second rôle, associé à l'ouverture d'un
orifice d'évacuation dans le réceptacle pour lequel
ledit matériau 25 se prête à l'évacuation hors de ce
dernier.
5Dans le mode de réalisation des figures 8 à 11,
le réceptacle 24 est un bac rigide à parois latérales
verticales placé sous le plot 3, dont la base 9 est em-
boîtée jointivement dans ce bac et le matériau de rem-
plissage 25 est du sable.
10Tant que le bac est fermé, le plot 3 repose sur
le sable 25 présent dans le bac, sable qui se comporte
comme un bloc unique indéformable.
Pour vider le bac il suffit de dégager dans sa
paroi des ouvertures suffisamment larges et d'introduire
à travers ces ouvertures un jet d'eau ou d'air suffisam-
ment puissant.
Selon la variante schématisée sur la figure 12,
le matériau de remplissage 25 n'est plus du sable, mais
un matériau -tel que par exemple une résine de brai épo-
xy- susceptible de durcir à la température ambiante et
d'être transformé par chauffage de faSon à devenir faci-
lement éliminable, cette transformation pouvant être
notamment une liquéfaction : les calories nécessaires à
un tel chauffage peuvent être apportées audit matériau à
l'aide d'une résistance électrique 26 noyée dans celui-
ci et reliée à une source de courant électrique appro-
priée 27.
Dans un cas comme dans l'autre, le remplacement
d'un plot détérioré par un plot neuf peut être facile-
ment obtenu par la suite des opérations suivantes.
Initialement, l'ensemble composé par le plot 3,
avec le contenu de son vérin 4 durci, et par le bac 24
rempli de matériau 25 présente une hauteur hors tout
maximum.
35Cet ensemble participe au support de la charge
lourde 2, mais seulement pour une petite fraction de
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cette charge, laquelle peut atteindre toutefois quelques
centaines de tonnes.
Pour dégager ce plot, il faut réduire ladite
hauteur.
A cet effet on évacue le matériau 25 du bac 24 à
travers au moins une ouverture (non représentée) dégagée
dans la paroi de ce bac, selon la flèche F (figure 9),
de préférence à l'aide d'un jet de lavage approprié,
après avoir rendu ledit matériau éliminable si nécessai-
re, notamment par chauffage.
La vidange de ce bac fait rentrer le plot 3 dans
celui-ci selon la flèche G.
On débranche alors la tuyauterie 5 qui aboutis-
sait au plot 3 considéré, notamment au niveau de la van-
ne 6 la plus proche (figure 10) et on dégage latérale-
ment l'ensemble plot-bac considéré.
Puis on dispose ~ la place de cet ensemble un
nouvel ensemble dans lequel le vérin 4 se présente à son
état dégonflé (figure 11), ce qui donne à la hauteur
hors tout de cet ensemble une valeur inférieure à la
distance verticale entre l'embase 1 et la charge 2 à
l'emplacement considéré.
On branche enfin le circuit 5 sur le vérin 4 du
nouvel ensemble et on charge ce dernier vérin à la pres-
sion suffisante pour établir le contact vertical entrele nouveau plot 3 et la charge 2 (flèche H, figure 11)
de façon que ce plot participe au support de cette char-
ge dans la même proportion que chacun des autres plots.
En suite de quoi, et quel que soit le mode de
réalisation adopté, on dispose finalement d'un support
de charges lourdes légèrement déformables au cours de
leur mise en charge dont la constitution, la mise en
oeuvre et les avantages résultent suffisamment de ce qui
précède.
Comme il va de soi, et comme il résulte d'ail-
leurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite
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12
nullement à ceux de ses modes d'application et de réali-
sation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en
embrasse, au contraire, toutes les variantes, notamment:
- celles où le nombre des vérins plats superpo-
sés compris par chaque plot serait supérieur à deux etpar exemple égal à trois, les moyens de butée horizon-
tale étant bien entendu adaptés en conséquence,
- celles où un coussin en matériau élastique tel
que du Néoprène serait interposé entre l'un au moins des
10 plots 3 et la structure qui le porte (1) ou la masse
lourde qu'il supporte (2), un tel coussin pouvant rem-
placer les éléments de contact glissants (18,20) ou être
prévu en compléments de ces éléments,
- et celles où les vérins plats seraient dispo-
sés selon des plans inclinés, par exemple selon lesfacettes latérales d'une pyramide renversée, au lieu
d'être horizontaux.
