CA1038701A - Ancrages de structures flottantes - Google Patents

Abstract

La présente demande a pour objet un dispositif d'ancrage d'une structure flottante de type offshore comportant un bras s'étendant entre un chapeau d'ancrage destiné à obturer une enceinte sous-marine ouverte à sa partie supérieure, et ladite structure flottante, ledit bras étant articulé à chaque extrémité pour pivoter autour d'un axe horizontal solidaire du chapeau d'ancrage et autour d'un axe horizontal solidaire de la structure flottante, ledit chapeau d'ancrage étant susceptible de pivoter à l'ancrage autour d'un axe vertical. Ce dispositif est caractérisé en ce qu'un moyen amortisseur obtenu d'une part, par la division du bras en une partie supérieure et une partie inférieure, raccordées entre elles par un axe horizontal de façon que ledit bras soit ainsi articulé et, d'autre part, du fait que l'extrémité supérieure de la partie inférieure du bras articule comporte un flotteur de grande capacité, est interposé entre lesdits axes.

Description

103870~.
~'in~e~tion se rapporte au perfectionnement des - syst~me~ d'ancrage de structures flottantes déerit dan~ la demande de brevet c~nadien No 188,913 déposée le 21 d~c~mbre 1973 au nom du demandeur.
~ e système d'ancrage, selon cette demande consiste, dans le ca~ d'ancrage de plate-formes semi-~ubmer~ibles desti-- . ...
nées ~ l'exploitation de champs pétroliers, ~ aménager une enceinte sou~-marine ou~erte ~ ~a partie supérieure et contenant un manifold pour la colle¢te des effluents de puits sou~-mari~, cette enceinte présentant des chemins de roulement ayant pour axe de symétrie l'axe ~ertical de :
l'enceinte, et ~ appliquer de façon étanche ~ur l'ou~ertu~e de cette en¢e~nte un ohapeau d'ancrage. ~tant donné les dimen~ions des mani~olds, d'une part, et le volume consid~ra_ ble des plate-forme~ ~errant au stockaee et a l'évacuation de~ ef~luent~ recueillis, d'autre part, le chapeau d'ancrage :
doit ~tre solidement raccordé ~ l'enceinte sous-marine et ~
cet eifet on utilise, lors du raccordement~ la dif~érence de pre~on que l'on crée entre la pression intérieure de l'enceinte ainsi obturée, pre3sion que l'on am~ne a la pression atmosphérlque, et la pression de l~eau s~exercant sur ~e cha~
.. . . .
peau d~a~ora~e. ~a ~oroe oo~sla~xable r0t0n~nt alor~ le ohapeau permet dlutillBer a~n~1 de~ ~truotuxes d~ gra~d~
~lm~n~ions~ ~e ohapeau a~anorQge peut oontenir une ohambre a~ oontrôle desserrie par u~ tunnel int~rieur ~ un bras artioul~ ~ oon extr~mit~ l~r~rieure sur un axe ~orizontal ~olidaire du chapeau et ~ so~ extrémit~ sup~rieure ~ur u~ axe horl~ontal solidaire de la structure flottante. ~a chambxe de.
oontr~le permet la ¢omma~de du ~errouillage du chapeau sur ,; .
l'e~ceinte ~ l'aide de mo~ns de roulement permettant au chapeau d~ancrage de tourner autour de son axe vertical lors ; : :

, "' `~

~03~7~1 du deplacement de la structure flottante.
La structure d'ancrage ainsi realisee peut resister aux importantes forces mises en jeu par les vagues et resister encore aux efforts de plaques de glace a la derive en a~joignant au bras de liaison une ~ambe de force convenablement articul~e sur la structure flottante.
Les articulations du bras et de la jambe de force prevues dans un tel systeme d'ancrage assurant une certaine souplesse, les efforts importants agissant sur la structure flottante sont en partie absorbes par les deplacements de la plate-forme et du bras d'ancrage.
La presente invention a pour objet d'ameliorer la realisation d'un tel système d'ancrage de structure flottante, en assurant une grande souplesse dans la transmission au chapeau d'ancrage des efforts exerces sur la structure flottante par l'intermediaire du bras d'ancrage.
Plus precis8ment, la pr~sente invention a pour objet la r~alisation d'un tel système d'ancrage, caracterise en ce que le bras d'ancrage est divise en deux parties articulees autour d'un axe horizontal, la partie directement reliee au chapeau ~;
d'ancrage comportant à son extr~mit~ superieure un flotteun de grande capacité.
Selon un mode de réalisation préf~r~e de l'invantion, la hauteur de la partie du bras d'ancrage, dlrectement articul~ ;
8ur le chapeau d'ancrage, est telle qu'en position verticale, la partie du bras directement articulé sur le chapeau d'ancrage, est telle qu'en position verticale, la partie du bras directement articul~ sur la structure flottante est sensiblement horizontal.
Selon un autre mode de r~alisation préférée de l'inven-tion, des propulseurs sont joints a la partie du bras relie directement à la structure flottante, ces propulseurs étant montes au voisinage de son extrémité articulée sur la partie du

- 2 -~3~7~
bras du chapeau d~ancrage. Cette adjonction a pour principal intérêt de faciliter la pose du chapeau d'ancrage sur l'enceinte sous-marine.
Selon un troisième mode de réalisation préféree de l'invention, les extremites du bras d'ancrage, directement - raccordee au chapeau, portent des propulseurs d'axes horizontaux en vue des déplacements latéraux au cours de la pose du chapeau d'ancrage, ce dernier comportant au moins un propulseur d'axe de poussée horizontal perpendiculaire aux précédents.
Une telle structure d'ancrage est particulièrement bien adaptée, d'une part, pour résister aux effortæ importants auxquels elle peut être soumise en raison de fortes vagues ou de la dérive du pack, d'autre part, pour effectuer un ancrage même en eaux profondes.
D'autres objets et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description suivante faite en r~férence au dessin annex~ qui représente, à titre d'exemple non limitatif, un mode de realisation du système d'ancrage selon l'invention.
Sur les dessinæ:
La figure 1 représente une vue schématique générale en élévation du dispositif d'ancrage d'une plate-forme flottante, la figure 2 la vue schématique de face de la partle 8upérieure du chapeau d'anarage avec coupe partielle e~ arrache-ment du bra~ d ' ancrage, la figure 3 la vue sch~matique latérale du chapeau, la figure 4 la vue en coupe prise le long de la liqne 103~
IV-IV de la figuxe 3, la figure 5 la vue schématique en coupe de la partie supérieure du flotteur principal sur lequel pi~ote le bra~ de raccordement ~ la plate-forme flottante, la figure 6 la vue en coupe de la partie sup~rieure du flotteur prin¢ipal prise le lo~g de la ligne VI-VI de la figure 5, la ~igure 7 la vue ~chématique en élévation dlun dispositif du type repré~enté figure 1 adapté pour r~si~ter au pa¢~.
En ~e référant ~ la ~iguxe 1~la plate-forme d'exploitation 1 est ~outenue par des piles ~ solidaires d'une :
ou de plusieurs bases flottantes 2, pouxvues de tous réser~oirs appropri~s~ ~a paxtie sup~rieure 4 du bra~ d'ancrage 5 dé~ign~ . ;
par la suite bxas supérieur 4, pivote autour d'un axe horizon- :.
tal 6 pax l'intermédiaire d'un ~oint tournant 7 dont le r~le e~t d'éviter la tran~mis~i~n du couple de roulis au bras d'ancrage 5. ~e dernier e~t pourvu d'une articulation en sa partle oentrale de façon que le bras sup~rieur 4 et la partle in~érleure 8 du bras d'ancra~e 5, designe par la suite bras inr6xieur 8, pirotent autour d'u~ axe horiæontal 9. ~ br~a In~rieur 8 0st r~ au ohapeau d'anorage 10 par l'lnterm~-diaire d'u~ axe horizontal 11, ~igur~ 2, oomme dan~ le mod~ ae r~alis~tion dé¢rit ~ la demande.d~ bre~et pr~clt~e.
: ~o moae d'ancrage du chapeau 10 ~tant ~dentique au mode d'anorage d~crit à la demande de br~et pr~clt~e, l'enceinte d'anorage situ~e dan~ le blo~ de b~to~ 12 n'a pas eté repr~ent~e. ~e redan d'acier 13 a ~t~ port~, oependant~ :
sur le des~in pour rappeler l'identit~ des mode~ d'ancrage, Comme dani la ~éali~ation décrite ~ la dema~de pré-cit~e, lo bras a'ancrage 5 comporte ~ sa partie inf~rieure un - 4- i ~:
' '~: ' ' ' .

103f~7ffa~ ," , ballast 14 pe~mettant de rf~gler la flottabilit~ de l'ext~émite6 inférieure du bras 8 au cours de la pose du chapeau d'ancrage 10.
he braff~ 5 comporte de m~me dan~f sa pfartie centrale un autre ballast 14 ~oisin de l'axe 9 pe~mett~nt lf'allègement du brasf.
. Selon la présfente réalisation, on allf~fge de façon ~ permanente le bras 5 par la présence dtun flotteur prin¢ipal 15 ~ l'extrémité duquel est fixé l'axe hoxizontal 9 autour duquel pivote le brasf supérieur 4. ~
~insi, le bras 5 pivotant ~ sfe~ extrémités autour de~ .:
axes horizontaux 11 et 6, et en sa partie médiane autour de ..
l'faxe horizontal 9, on ~oit qu'il su~fit d'ancrer le chapeau f 10, comme e~po~ ~ la demande préoitée, pour placer le dispo~i-tif d'anorage en po~ition d'opérati~fn comme repr~se~té ~ la ~ifgure 1. On peut ¢onstatex aisément ~ue me~me en cas de vagues .
importantes, le3 e~fortfs engendrff6s ne f~ont plus directement absorb~fs par la strucfture du bra~ 5 maifs que ces e~orts sont largement atténu~fs par le d~placeme~t que subit l'enf~emble chaq~e vaguef importante. En e~et, a~ant donné ~ne cfertaine ~ouplessef au bxas d'ancrage 5 et cn raison d~ la ~lottab1lit~
lmporbante aon~ée au ~latteur prl~oipal 15~ on ~oit que toute tra~slatlon lon~itudinale ~oartant la plate-forme 1 de ~on point d'anorage 12 entraine une inolinaison et un l~ger enfon-: oement du flotteur 15~ lè flotteur 15 tendant ~ xamener progres-~l~ement l'ensemble à sa po8itlo~ primiti~e dès que l'effQrt ~ a~ant engendré cette translation ¢esse. De plu8, m~me en oa~
de renverse~ent brusque de ¢et effort ramenant la plate-forme ~ers l'an¢rage, le bras 5 et son ancrage ne subis~ent plu~
de ohocs ~iolents.
Afi~ de réduire encore les ef~ort~ exercés sur la , . _ 5 _ . . ~ .. . ... . . .. . ... ... ... . .. . . .. ... .. . . .. .. ..

103~7~1 ; ~t~ucutre du bras d~anGrage 5 et de ~aciliter la pose du chapeaR
d~ancrage 10, on pr~voit un bras 8 tel que lorsqu'il se trouve en poæition ~erticale, le bras de raccoraement 4 se trouve en position ~ensiblement hori~ontale da~ l~alignement du propul-~eur 40 pour une oharge moyenne de la plate-forme. Ainsi, l'a~e de poussée du ou des propulæeurs 40 se trouve sensiblement dans le plan des axe~ horizontaux 6 et 9 ~ es moyens de mise en place du chapeau d~a~crage 10 ~ont semblables ~ ceux décrit~ ~ la demande de brevet pxécité.
~ependant, afin de permettre un débattement angulaire plus im-porta~t du bra~ 8,.on a d~placé les propulseurs transversaux 16, primitivement ~olidaire~ du chapeau d~anorage 10, pour les nDnter sur le c8té du ballast réglable inférieur 14. ~e braR 8, figures 1 ~ 4, se trou~e en outre centré, e~ position ~erticale, sur la partie centrale du chapeau 10 entre eux propul~eurs lon-gitudinau~ 17 de direction de poussée parallel~ aux propulseurs 40 une fois le ¢hapeau pos~. ~es propulseurs 17 sont commandés par les arbres 18 entra~nés par le~ moteur~ électriques 19. Des oloisons 20 délimitent une chambre de contr81e 21, les parties 22 ~tant réser~ées au~ moteur~ et autres équipements non repr~sent~s.
Au ~oisinage du pa~age ~rroulll~ 23, on ~ repr~s0nt~
un ~rin 24, relié ~ la ~ol~ au bras 8 et au chap0au d~ancraga 10. Ce ~rin a pour r81e de régler l~attltude du chapeau 10.
ublll~ation d~un vérin d~appui 25 ~ur le redan 13, ~igure lj et d~un ~rin 26 pour le verrouillage du vérin 25 a d~Jà
. ~t~ exposé ~ la demande de brevet pr~oitée.
; ~a partie supérieure du flotteur principal 15, pluQ
~is~le ~igures 5 et 6, comporte des propulseurs trans~ersaux

3 27 ~itués Qensiblement danQ l~axe du bras d~ancrage sup~rieur :
et commandés par les arbxes 28 entrafn~9 par les moteurs 29 du ..
co~portement 30. Dans la partie centrale du flotteur ~e trou~e ~:~
, - 6 103~
la cage dlun élévateur 31 command~ p~r la machinerie 32 et - accessible de la chambre 33 dont l'étanchéité est assurée par .- une cloison 34. ~e bras 4, ~olidaire du cylindre 35, pi~ote dans un palier approprié de la cloison 34 autour d~ l'axe 9 du cylin- -. :
; dre 35. ~e tunnel d'accè~ 36 se termine ~ l'intérieur du . ..
cylindre 35 par un gas 37 donnant accès a la chambre 33. On peut ainsi accéder aiséme~t ~ la chambre de contr61e 21, ~igure ~- 4, par un tunnel corre~pondant du bra3 8 aboutissant au s.~s : 38 intérieur ~ l'axe 11. - ' , ~fin de faciliter la mise en place du chapeau d'an-crage 10, on a encore pré~u à l'extrémité du bras 4 proche de 80n axe de pi~otem~nt 9 des propulseurs d'axe~ ~erticau~
j 39.
~orsque lton doit utili~er le dispo~ltif d~orit dans une mer pou~ant etre cou~erte de glaces, on ad~oint au bra~ 4, une ~ambe de force 41, figure 7, raccord~e par son extr~mité
sup~rieure ~ la partie cylLndrique ~upérieure des pile~ 42 de ! la pIate-forme 1 au moyen d'un ~érin 43 pivotant autour de l'a~e 44 et raocord~ par son extrémité inf~rieure ~ un chariot 45 p~r un ase 46, le chariot ~ta~t rete~u sur le bras 4 au moyen d'une glis~ière 47. ~e vérin 43 est alor3 oontx~l~ pour malnte~ir horizontale la plat0~0rme 1. Si la mer e~t oharg~0 a~ glaoe~ ~ la d~ri~e~ lo pxo~il 48 de la parbie de~ pil~a ~2 8ituée au-de~us de la p~rtle oyllndrique e8b identique oe lui déorit ~ la demande préoltée et permét, en conJugaison ~veo 1~ ~mbe do foroe 41, d'~iter le basculement et ou l'e~on¢ement de la plate-~orme 1.
On remarquera que la pr~sence des propul~eurs 17 ~ur le chapeau d'ancrage 10 permet une correction alsée de tout mouvement pendulair~ du bra9 lnférieur 8 lors de l'ancrage.
Le~ déplaoQme~ts transversaux des bras au ¢ours de la pose sont . :
,.. :.
- - 7 - : ~

~.. ~, .

~0387~
obtenus par les propulseurs ~upérieurs 27 se trouvant sur le flotteur principal 15, ces propulseurs étant disposés pour que l'e~fort de poussée soit sensiblement dans le m~me plan -~
que l'axe 9.
~e flotteur principal 15 est normalement vide en position ancrée. Pour les opérations de ¢onnexion et de déconnexion, un certain volume d'eau est introduit dans ce flotteur de açon que, lors~ue le flotteur in~érieur 14 ~ ~lottabilit~ réglabl~ est plein d'eau, le bras ait une n ottabilité légèrement négative. Au cour~ de ces opérations, le pilote installé dan~ la chambre 21 ayant à sa disposition . .
le contr~le de l'en~emble des propulseur~ longitudinaux 17 et 40, ~erticaus 39 et trans~erses 16 et ~7, les propulseurs 16, 17 et 39 permettent d'e~ectuer un r~glage précis de la de~cente du chapeau 10 dan3 l'a~e de la base 12.
D~s que la jonction ~t réalisée on vide entièrement le flotteur principal 15 et é~entuellement le ~lotteur $n~rieur . :
14 pour augmenter la flottabilit~ de la structure 5 en ~ue de limiter l'amplitude de l'inclinal~on du bras 8.
~a déconnexion du chapeau d'ancrage ~'e~fectue en rempllssant entièrement d'eau le ~lotteur in~xieur 14 et parbiellement le ~lobbour~15 ot ~ proc~d~nb aux op~r~tion~ ~
d~orlte9 dan9 la ~m~nde préol~é~ pour le~ op~ration~ de d~oo~nexion lor~ue le bras eæt sous te~io~
e mode de réaliæatlon qui ~ient d'~tre d~orit a l~a~a~tage a'absorb~r d'importante~ for¢es dc oompres~ion fatl- ;~
~: ~ant la structure du bras rlgide, ain~i que le~ forces de traotio~. .
Il ~a de soi que ae nombreuseæ adjonctions ou ::
; 30 changements pourraient etr~ apportés aux di~erses partie~ des ..
~ ~tructures décrites sans sortir dw cadre de l'invention. C'est : :
, .
- 8 - ~
.
~ .
. ...

10~7~
ainsi ~ue tout ou partie de~ propulseurs pourralent ~tre orientables ou m~me disposé~ dans un tunnel ~ travers les bras, les tunnels de circulation traversant les bras 4 et 8 étant alors ~entuellement déviés. ::
Etant donné ~ue le raccordement du manifold alimenté
par les di~erses conduites sous-mar~nes s9efiectue d~une manière identique ~ celle d~crite ~ la demande précitée, ~.
on n~a représenté ni le mani~old, ~i les conduites amenant le~ eifluents ~ txa~ers le bras 5. On notera~ cep~ndant, :
qu'en raison de la disposition axiale du chapeau d~ancrage .
et du manifold, on p~ut pr~voir un raccord rigide, tourna~t et ~tanche, reliant le manifold ~ une canalisation pré~ue ~:
dans le ¢ylindre 11, figures 2 et 4, et s~étendant à traver~
le bras artioulé 5, un raccord passant par le cglindre 35, figure 6, ~aisant passer la canalisation dans le bras 4.

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Claims (10)

Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit:-

1. Dispositif d'ancrage d'une structure flottante comportant un bras s'étendant entre ladite structure flottante et un chapeau d'ancrage destiné à obturer une enceinte sous-marine ouverte à sa partie supérieure, ledit bras étant articulé à
chaque extrémité pour pivoter autour d'un axe horizontal solidaire du chapeau d'ancrage et autour d'un axe horizontal solidaire de la structure flottante, ledit chapeau d'ancrage étant susceptible de pivoter à l'ancrage autour d'un axe vertical, caractérisé
en ce que le bras d'ancrage est divise en une partie supérieure et une partie inférieure, articulées autour d'un axe horizontal, la partie inférieure directement reliée au chapeau d'ancrage comportant à son extrémité supérieure un flotteur de grande capacité.

2. Dispositif d'ancrage selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit flotteur est solidaire dudit axe horizontal et dont la longueur de la partie inférieure dudit bras est telle que lorsque cette dernière est verticale la partie supérieure du bras est sensiblement horizontale.

3, Dispositif d'ancrage selon la revendication 2 caractérisé en ce que la ou les bases de la structure flottante comportent au moins un propulseur caractérisé en ce que l'axe do poussée est sensiblement dans le plan des axes horizontaux de la partie supérieure du bras.

4. Dispositif d'ancrage selon les revendications 1,2 ou 3 caractérisé en ce que la partie inférieure du bras se raccorde au chapeau d'ancrage par un axe horizontal passant par l'axe vertical dudit chapeau.

5. Dispositif d'ancrage selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'axe horizontal autour duquel pivotent les parties supérieure et inférieure du bras se trouve sur un flotteur supérieur de ladite partie inférieure du bras et décalé vers la structure flottante par rapport à l'axe de la partie inférieure du bras en position verticale.

6. Dispositif d'ancrage selon la revendication 5 caractérisé en ce que ledit flotteur comporte des propulseurs transverses, d'axe de poussée parallèle à l'axe horizontal dudit flotteur pour le pivotement du bras, ces propulseurs étant disposés du côté opposé audit axe horizontal par rapport à
l'axe vertical de la partie inférieure et l'axe de poussée de ces propulseurs étant sensiblement au niveau dudit axe horizontal.

7. Dispositif d'ancrage selon la revendication 1 caractérisé en ce que la partie inférieure dudit bras comporte au moins un propulseur transverse d'axe de poussée parallèle aux axes d'articulation du bras.

8. Dispositif d'ancrage selon la revendication 1 caractérisé en ce que la partie supérieure du bras comporte, du côté de son axe d'articulation à la partie inférieure, au moins un propulseur d'axe de poussée perpendiculaire à l'axe longitudinal de la partie supérieure du bras.

9. Dispositif d'ancrage selon la revendication 1 caractérisé en ce que le chapeau d'ancrage comporte au moins un propulseur d'axe de poussée perpendiculaire à l'axe de pivotement du bras sur le chapeau.

10. Dispositif d'ancrage selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte une jambe de force destinée à assurer l'horizontalité de la plate-forme de la structure flottante.