Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
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PCT/FR2014/052141
Système de transfert de fluide entre une
installation fixe ou flottante de production ou de
stockage de fluide et un navire tel qu'un méthanier
navette .
L'invention concerne un système de fluide entre une
installation fixe ou flottante de production ou de
stockage de fluide et un navire tel qu'un méthanier
navette, du type comprenant au moins un agencement de
bras articulés qui comporte un bras intérieur articulé à
une extrémité par un joint à axe horizontal à une
structure de support de façon à pivoter dans un plan
vertical, et un bras extérieur articulé à une extrémité à
l'extrémité extérieure du bras intérieur, par un joint
rotatif dont l'axe est orienté horizontalement lorsque ce
bras s'étend verticalement, et portant à son extrémité
libre un dispositif de connexion/déconnexion à un ou d'un
manifold de navire, l'agencement de bras articulé
comportant en outre un joint rotatif dont l'axe s'étend
dans la direction longitudinale de ce bras, et étant
pourvu de contrepoids disposés sur le bras intérieur au
niveau de son articulation à la structure de support.
Un système de transfert de ce type est déjà connu
par la demande de brevet français FR 2 903 653. Dans le
système décrit dans ce document, le joint de rotation
dont l'axe s'étend dans la direction longitudinale du
bras est disposé au niveau de l'articulation au bras
extérieur, ce qui présente l'inconvénient qu'un poids
relativement important est placé à l'extrémité libre du
bras intérieur. D'autre part, une partie lourde et
encombrante de ce système, comprenant au moins un joint
tournant est transféré sur le méthanier navette ou elle
est montée sur le manifold.
Un autre inconvénient majeur réside dans le fait
que le bras extérieur n'est pas équilibré.
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A ces inconvénients s'ajoutent encore qu'en raison
de l'architecture du dispositif de bras, le dispositif de
déconnexion d'urgence est vertical si bien, en cas de
déconnexion d'urgence, la partie abandonnée de ce
dispositif sur le méthanier navette peut basculer.
L'invention a pour but de pallier ces
inconvénients.
Pour atteindre ce but, le système de transfert
selon l'invention est caractérisé en ce que le joint
rotatif dont l'axe s'étend dans la direction
longitudinale du bras intérieur est disposé au niveau de
l'articulation du bras intérieur à la structure de
support.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le
système est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens
d'équilibrage du bras extérieur.
Selon encore une autre caractéristique de
l'invention le système est caractérisé en ce que les
moyens d'équilibrage du bras extérieur comprennent un
contrepoids qui est monté sur l'extrémité côté structure
de support du bras intérieur, de façon à tourner avec ce
bras lorsque celui-ci tourne autour de son axe
longitudinal, et est relié au bras extérieur par des
moyens de liaison.
Selon encore une autre caractéristique de
l'invention le système est caractérisé en ce que le
contrepoids d'équilibrage du bras extérieur est disposé à
un angle d'un mécanisme de liaison aux bras intérieur et
extérieur, en forme d'un parallélogramme déformable et
solidaire en rotation du bras intérieur.
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Selon encore une autre caractéristique de
l'invention le système est caractérisé en ce que le
contrepoids est disposé à une extrémité d'un dispositif
de tringles 28 dont l'autre extrémité est articulée qu'au
bras intérieur, et en ce que le contrepoids est articulé
en à une extrémité d'une tige de liaison dont l'autre
extrémité est articulée en à un prolongement axial (31)
du bras extérieur, au côté de l'articulation au bras
intérieur.
Selon encore une autre caractéristique de
l'invention le système est caractérisé en ce que le
dispositif de tringles est articulé à un prolongement
axial prévu du bras intérieur, côté support, et porteur
du contrepoids d'équilibrage du bras intérieur.
Selon encore une autre caractéristique de
l'invention le système est caractérisé en ce que le
dispositif de connexion/déconnexion à/ou d'un manifold de
navire comprend trois joints rotatifs dont les axes
rotatifs sont perpendiculaires les uns aux autres, un
mécanisme de déconnexion d'urgence et des moyens de
raccord amovible au manifold, en ce que le mécanisme de
déconnexion d'urgence est disposé notamment à côté des
moyens raccord en étant axialement aligné avec ces moyens
et le manifold de façon que, dans un cas de déconnexion
d'urgence, ne reste connecté au manifold qu'une partie du
mécanisme de déconnexion d'urgence et les moyens raccord.
Selon encore une autre caractéristique de
l'invention le système est caractérisé en ce que la
structure de support est un mât de support.
Selon encore une autre caractéristique de
l'invention le système est caractérisé en ce qu'il
comprend une pluralité d'agencements de bras articulés
montés chacun sur une structure de support, les uns à
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côté des autres, de façon qui peuvent être connectés à
des manifolds de navire sans se gêner mutuellement.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts,
caractéristiques, détails et avantages de celle-ci
apparaîtront plus clairement au cours de la description
explicative qui va suivre faite en référence aux dessins
schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple
illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans
lesquels :
la figure 1 est une vue en perspective d'un
système de transfert d'un fluide selon l'invention, dans
une position déployée ;
la figure 2 est une vue latérale du système
selon la figure 1, connecté à un manifold de navire ;
la figure 3 est une vue de face du système selon
la figure 1 de l'invention ;
la figure 4 est une vue de dessus du système
selon la figure 1 ;
la figure 5 est une vue en perspective d'un
système comportant une pluralité d'agencements du bras
articulés selon l'invention connectés à plusieurs
manifolds d'un navire ;
la figure 6 est une vue de face du système selon
la figure 5 ;
la figure 7 est une vue en perspective d'un
dispositif de connexion / déconnexion selon l'invention ;
la figure 8 est une vue de face du système de
connexion / déconnexion, dans sa position connectée au
manifold, avant une déconnexion d'urgence, et
la figure 9 est une vue latérale du manifold
après une déconnexion d'urgence.
Comme il ressort notamment des figures 1 à 4, un
système de transfert d'un système de fluide, notamment du
gaz naturel liquéfié (GNL) comprend au moins un
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agencement de bras articulé 2 destiné à être connecté à
un manifold 4, conformément à la figure 2, d'un navire
tel qu'un méthanier navette (non représenté),
l'agencement de bras articulé faisant partie d'une
installation fixe ou flottante de production ou de
stockage du fluide.
Le dispositif de bras articulé 2 comprend une
structure de support, réalisé dans l'exemple représenté,
sous forme d'un mât de support vertical 6, en haut duquel
est monté pivotant dans un plan vertical, par
l'intermédiaire d'un premier joint rotatif à axe
horizontal 8, un bras intérieur 10 qui porte à son
extrémité libre un bras extérieur 12 qui est articulé au
bras 10 par un deuxième joint rotatif 14 dont l'axe est
orienté horizontalement quand ce bras s'étend
verticalement. A l'extrémité libre du bras extérieur 12
est monté un dispositif de connexion / déconnexion 16 à
a trois joints rotatifs, qui est destiné à être connecté au
manifold 4 d'un navire.
L'agencement de bras articulé 2 comprend un
troisième joint rotatif 18 dont l'axe s'étend dans la
direction longitudinale du bras intérieur 10 et qui est
disposé au niveau de l'articulation de ce bras au mât de
support 6. Ce joint 18 permet au bras intérieur 10 de
tourner autour de son axe longitudinal et donc au
dispositif de connexion / déconnexion 16 de se déplacer
perpendiculairement au plan de pivotement vertical du
bras intérieur 10.
Plus précisément, on constate que le bras intérieur
10 est supporté via le joint rotatif 18, par une pièce 20
qui est montée pivotante sur une face latérale en haut du
mât de support 6 de façon à établir le joint rotatif à
axe horizontal 8. Le joint 18 est réalisé par exemple par
un roulement à billes.
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L'agencement de bras articulé 2 est équilibré par
un dispositif de contrepoids 22 comprenant un premier
contrepoids 24 qui est disposé à l'extrémité d'un
prolongement 25 du bras 10 au côté d'articulation au mât
6. Un deuxième contrepoids 27 est monté sur le
prolongement 25 à l'aide d'un dispositif de tringles 28
articulée en 26 au prolongement 25 et est situé à l'état
de repos sans rotation du bras 10 dans le plan vertical
de pivotement de ce bras 10. Dans cette position, l'axe
de pivotement 26 du dispositif de tringles s'étend
perpendiculairement à ce plan vertical.
Le contrepoids 27 est en outre relié par une tige
de liaison 29 à l'extrémité d'un prolongement axial 31 du
bras extérieur 12, au côté de l'articulation de ce bras
extérieur 12 au bras intérieur 10 par l'intermédiaire du
joint rotatif 14. Les extrémités de la tige de liaison 29
sont articulées respectivement au contrepoids 27 et à
l'extrémité du prolongement 31, en 32 et 33, de façon que
le contrepoids 27 se trouve disposé à un angle d'un
parallélogramme déformable, formé par le bras intérieur
10 et la tige de liaison 29, d'une part, et le dispositif
de tringles 28 et le prolongement 31 d'autre part, avec
des axes de pivotement 26, 32, 33 et le joint 14.
Ce parallélogramme est solidaire du bras intérieur
10 de façon à pivoter avec ce bras lorsque celui-ci
tourne autour de son axe longitudinal. Le contrepoids 27
forme ainsi un moyen d'équilibrage propre du bras
extérieur 12, tandis que le contrepoids 24 équilibre le
bras intérieur 10.
Concernant le dispositif de connexion/déconnexion
16, au/du manifold 4 d'un navire, il comprend trois
joints rotatifs 34, 36, 38 dans l'ordre à partir de
l'extrémité du bras 12, dont les axes rotatifs sont
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perpendiculaires les uns aux autres, un mécanisme de
déconnexion d'urgence 40 disposé entre les joints 36 et
38 et les moyens 42 de raccord amovible au manifold 4.
Les figures 7 à 9 montrent un mode de réalisation
perfectionné du dispositif de connexion/déconnexion 16.
Ce mode de réalisation du dispositif de
connexion/déconnexion 16 est conçu pour être connecté à
un manifold horizontal 4 sans que reste connectée au
manifold une pièce qui est susceptible de pivoter autour
de l'axe du manifold après une déconnexion d'urgence.
A cette fin, le mécanisme de déconnexion d'urgence
40 est disposé entre le dernier joint rotatif 38 et le
moyen de raccord 42. Le mécanisme de déconnexion
d'urgence 40 et le raccord 42 sont axialement alignés
entre eux et au manifold. Ainsi, après une déconnexion
d'urgence, seulement une moitié 40' du mécanisme de
déconnexion d'urgence 40 et le raccord 42 restent
connectés au manifold. L'invention permet donc d'éviter
le basculement de la partie abandonnée, demeurant sur le
manifold.
Avantageusement, le mécanisme de déconnexion
d'urgence 40 est un système à double vannes papillon,
pour permettre de réduire la masse et l'encombrement,
d'une part, mais aussi le volume résiduel du gaz naturel
liquéfié entre les deux vannes. Un tel système est décrit
dans le brevet européen EP 1 405 003.
Ci-avant on a décrit un système de transfert selon
l'invention qui ne comporte qu'un agencement de bras
articulés 2. Les figures 5 et 6 montrent un système selon
l'invention, qui comprend une pluralité d'agencements de
bras articulés, dans l'exemple représenté quatre, dont
trois sont montrés à l'état connecté à un manifold 4
tandis que le quatrième est en position repliée de repos.
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Les figures illustrent un avantage de l'invention, qui
réside dans le fait que les dispositifs de connexion /
déconnexion 16 des agencements de bras articulés
adjacents 2 ne risquent pas de se gêner en venant en
contact les uns avec les autres et qu'il n'y a pas de
balayage du pont par les bras.
Il est à noter que l'invention est conçue pour
transférer du fluide dont du gaz naturel liquéfié (GNL).
Le système selon l'invention présente des multiples
avantages. Il a été conçu pour que les efforts exercés
sur un manifold d'un navire, tel qu'un méthanier navette,
soient très faibles. Le vent dans la direction
longitudinale des navires étant un élément majeur de
création d'efforts par l'agencement de bras articulé sur
le manifold, l'invention permet de réduire ces efforts
sensiblement en faisant que le bras intérieur ne pivote
que dans un seul plan vertical. Ainsi, l'extrémité du
bras intérieur qui porte le bras extérieur devient pour
ce dernier un point d'appui "fixe" suivant la direction
longitudinale des navires. Seuls les effets du vent
transmis à l'extrémité inférieure du bras extérieure ont
un impact sur les efforts au manifold, ce qui permet de
réduire de manière significative les efforts au manifold.
L'équilibrage non seulement du bras intérieur, mais
également du bras extérieur permet de minimiser les
efforts imposés par les bras sur les manifolds des
méthaniers navettes. La masse mobilisée par les
mouvements des méthaniers navettes est minimale du fait
que les contrepoids sont disposés au niveau du mât de
support 6.
L'invention permet d'augmenter la raideur
structurelle des bras ce qui rend possible de réduire de
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manière significative l'effet des vibrations et d'éviter
des phénomènes d'amplifications dynamiques des efforts.
Il est à noter que la connexion d'un agencement de
bras articulé selon l'invention peut être faite en
man uvrant cet agencement par un opérateur assisté par un
système de compensation des mouvements des navires qui
est connu en soi. Dans une première étape, l'opérateur
man uvre le bras et le positionne dans une position
intermédiaire. Puis, à l'étape suivante, le système de
compensation des mouvements est mis en route de façon que
l'extrémité suive les mouvements du manifold. Enfin, à la
troisième étape, le système de compensation de mouvements
est encore en route et l'opérateur dirige l'avance de
l'extrémité du bras extérieur vers le manifold et
effectue la connexion. Bien entendu, la connexion
pourrait aussi être faite totalement automatiquement. A
cette fin, le bras extérieur part de sa position rangée
ou d'une position intermédiaire et se connecte
automatiquement au manifold sans intervention directe
d'opérateur. Ces man uvres de connexion sont simplifiées
par le fait que la masse des parties mobiles est
minimisée.
Le dispositif de déconnexion d'urgence étant
horizontal et directement situé à côté du raccord de
connexion/déconnexion rapide, en cas de déconnexion
d'urgence, la partie abandonnée sur le manifold est
réduite, et ne peut pas basculer.
Bien entendu, de multiples modifications peuvent
être apportées à l'invention telle que décrite et
représentée sur les figures, sans sortir du cadre de
l'invention. Ainsi, concernant les articulations 8, 18 et
14, la réalisation de leurs joints rotatifs avec
dissociation de leurs fonctions mécanique et passage de
fluide n'est pas obligatoire et ces joints peuvent être
mis en uvre de toute autre façon appropriée connue.
