EP0029768A1 - Process and apparatus for watching and controlling an articulated fluid-transfer arm for linking a ship to a platform in the sea - Google Patents

Process and apparatus for watching and controlling an articulated fluid-transfer arm for linking a ship to a platform in the sea Download PDF

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EP0029768A1
EP0029768A1 EP80401601A EP80401601A EP0029768A1 EP 0029768 A1 EP0029768 A1 EP 0029768A1 EP 80401601 A EP80401601 A EP 80401601A EP 80401601 A EP80401601 A EP 80401601A EP 0029768 A1 EP0029768 A1 EP 0029768A1
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EP
European Patent Office
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ship
computer
arm
point
envelope
Prior art date
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EP80401601A
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German (de)
French (fr)
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EP0029768B1 (en
Inventor
Thomas Ehret
Gérard Ovieve
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John Bean Technologies NV
FMC Technologies SAS
Original Assignee
FMC Europe NV
FMC Europe SA
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Filing date
Publication date
Application filed by FMC Europe NV, FMC Europe SA filed Critical FMC Europe NV
Publication of EP0029768A1 publication Critical patent/EP0029768A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0029768B1 publication Critical patent/EP0029768B1/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67D—DISPENSING, DELIVERING OR TRANSFERRING LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B67D9/00—Apparatus or devices for transferring liquids when loading or unloading ships
    • B67D9/02—Apparatus or devices for transferring liquids when loading or unloading ships using articulated pipes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B27/00—Arrangement of ship-based loading or unloading equipment for cargo or passengers
    • B63B27/24—Arrangement of ship-based loading or unloading equipment for cargo or passengers of pipe-lines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/02—Devices for facilitating retrieval of floating objects, e.g. for recovering crafts from water
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/8158—With indicator, register, recorder, alarm or inspection means
    • Y10T137/8225—Position or extent of motion indicator
    • Y10T137/8242—Electrical
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/8593—Systems
    • Y10T137/8807—Articulated or swinging flow conduit

Definitions

  • the present invention relates to a method and an installation for monitoring and controlling an articulated fluid transfer arm with an emergency disconnection device, intended to connect and connect a ship to a platform at sea.
  • the invention meets these various imperatives and constraints by ensuring, in particular, either the stopping of any circulation of fluid, or the emergency disconnection.
  • a geometric point, taken in space, in the area of connection of the articulated arm to the ship, is considered in relation to a pendular plane in which the articulated arm is located.
  • the values of the signals from the computer approaching the alarm envelope are used to trigger the alarm.
  • the values of the signals from the computer approaching the intervention envelope semi-automatically produce the alarm for the operator, who can act on a device for stopping the circulation of fluid in the transfer arm and, automatically , produce the direct action of sealing means of said pipe.
  • the invention also relates to an installation for monitoring and controlling an articulated fluid transfer arm intended to connect and connect a ship to a platform at sea and implementing the above method.
  • the installation comprises, in addition to the computer, sensor means allowing constant monitoring of the parameters to which the ship is exposed simply moored to the platform.
  • the boom is, during loading operations, substantially in a horizontal position and has two degrees of freedom: - a rotation relative to a vertical axis secured to the platform, which rotation allows the arm to follow the horizontal drift of the ship ; and - a rotation with respect to a horizontal axis secured to the platform, which rotation allows the arm to rise or lower to follow the vertical drift (due mainly to the tide) of the ship.
  • an oil tanker (T) is shown connected to an offshore platform (P) by means of a simple hawser or mooring (A).
  • A On the arrow (F) of said platform hangs an articulated fluid transfer arm (L) itself connected at a theoretical point (M) of the ship.
  • the articulated arm (L) can be of any suitable type and is provided with at least one device for stopping the circulation of fluid (not shown) and a device for emergency disconnection (1 ) of which a part (lA) is integral with the ship (T) ( Figure 2).
  • the articulated arm suspended from the arrow is of the accordion or zigzag type, but it is obvious that this choice is in no way restrictive.
  • the arrow (F) can rotate around a vertical axis and around a horizontal axis.
  • the vessel (T) is subject to continual variations in the sea state and the connection point ( M ) considered is illustrative, according to three degrees of freedom (H - S W - S U ) of the movements of the vessel resulting from variations in this sea state.
  • the point (M) is part of a plane, preferably pendulum, in which is located the articulated arm (L) and all angular or linear displacements of said pendular plane correspond to variable coordinates in the space of the point (M); the axis OX being taken as corresponding to the longitudinal axis of the ship.
  • variable coordinates of point (M) can be measured at all appropriate points; on the arm (L), on the boom (F) of the platform or even on the ship itself.
  • the sea state intervenes mainly on the angular displacements and the linear displacements of the ship.
  • the phenomena which characterize it can be of slow or fast action vary in time and according to the places of the globe where we are. This is how tides and currents cause rather slow linear movements while the waves cause rather rapid linear and angular movements of the ship.
  • the amplitude and the duration of these oscillations depend in fact on several factors and on the relationship with each other (dimensions, direction and speed of propagation of the swell; dimensions, inertia and righting moment of the ship, etc.).
  • the ship itself therefore constitutes in itself an important factor, determined by its dimensions, its type of construction, its resistance to the sea as to that of the wind and depending on whether it is in the empty or loaded state.
  • the most complete possible set of these various data and these various events of variable frequency (regular or irregular, fortuitous or rare) occurring in various places and of variable importance in the scale of the potential risks of damage and accidents that they represent is inventoried and analyzed statistically and supplied in memory to a computer or other calculator.
  • the computer accumulates in memory the information supplied by sensors in order to statistically process a representative sample of the situation. In order to reflect the development of the situation, the sample is periodically renewed, the oldest information being rejected to make room for the most recent information.
  • movements (H '- SW' - SU ') having a frequency of the order of that of the wave are called “rapid movements” and movements (H “- SW” ) having a period much longer than that of the wave (or constants) are called “slow movements”.
  • the arm (L) takes account of the movements (H '- S W ' - SU ') while the arrow (F) takes account of the movements (H "- SW").
  • the computer discriminates slow horizontal displacements in particular by analysis by digital filter, and the result of this operation is the displacement of the arrow to compensate for the drift.
  • the measured values of the variable angular displacements of the point (M) considered on the ship, like the variable linear displacements of this same point (M) are continuously supplied to the computer.
  • One of the tasks of the computer is then to continuously compare the information acquired from statistical analysis (AS) with the information it constantly receives from measurement sensors. From the result of this continuous comparison, the computer provides usable signals, either semi-automatic or automatic, on the circulation of the fluid in the transfer arm (circulation stop device) or on the emergency disconnection. (emergency disconnection device) and sufficiently in advance to take into account the inertia of these fluid circulation stop and emergency disconnection devices.
  • AS statistical analysis
  • one or more limit thresholds (Sl - S2 - S3) are imposed on the computer so that the approach of these thresholds generates a triggering of an alarm or a triggering of 'an operation, by one or more of the operating signals supplied by the computer.
  • An operating criterion imposed by the invention is therefore to force the point (M) to remain within a volume delimited by a surface called "capable envelope".
  • a work envelope which is a closed surface containing all the possible trajectories of the point (M) is calculated with a given probability of crossing (for example it can be agreed that the probability for the point (M) of crossing the work envelope in ten years is less than 1/100).
  • the fluid transfer arm is calculated so that the working envelope is inscribed entirely inside the capable envelope of the arm.
  • the function of the computer is to ensure that point (M) never crosses the working envelope S ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ). E as given as for coordinates , ⁇ , ⁇ data, the point (M) is fixed, it is possible to determine the coordinates of (M) in a system centered in (Mo). When the arm is disconnected, the point (M) returns to a position (R) which is a rest position.
  • the movements of the point (M) are measured before, during and after the connection of the arm (L) to the vessel (T).
  • the arrow (F) is substantially in a horizontal position and. has two degrees of freedom: - a rotation relative to a vertical axis integral with the platform, which rotation allows the arm (L) to follow the horizontal drift of the ship; and - a rotation with respect to a horizontal axis secured to the platform, which rotation allows the arm to rise or lower to follow the vertical drift (due mainly to the tide) of the ship.
  • Two accelerometers (Acc 1 and Acc 2) are provided to measure the vertical movement (direction Z) and the horizontal movement (direction Y only).
  • the sensitive axes of the accelerometers are preferably mounted on a stabilized platform or with Cardan joint.
  • the acceleration signals are integrated twice.
  • the DC signal For the transmission of the DC signal to the platform at sea (P) it is preferably trans formed as a low frequency square wave signal, amplitude modulated. This low-frequency signal is then demodulated to obtain an exploitable signal. It is thus possible to do without any electric transmission cable and to use a low energy.
  • the instrumentation can be installed on the moorings of a buoy subjected to the wave, which constitutes, in itself, a reliable means allowing the measurement of the vertical movement of the sea.
  • the geometry of the articulated arm is determined by several angles using potentiometric means.
  • the measurement of the angles a, ⁇ , y allows the determination of the coordinates X, Y, Z of the point (P) located at the point of connection of the articulated arm with the loading connector.
  • the determination of the point (P) is considered sufficient by measuring only the angles ⁇ , ⁇ , y .
  • the measuring instruments can be constituted by four potentiometers (POl - P02 - P03 - P04) intended to measure the angles a, ⁇ , y, ⁇ .
  • the first of these potentiometers is installed on the articulated arm (L) and the fourth on the ship (T).
  • An electrical connection is provided between the vessel and the articulated arm to connect the fourth potentiometer and this connection is waterproof.
  • the potentiometers are installed in watertight boxes, of robust construction with sealed axis passage.
  • the output signal from each potentiometer is a voltage proportional to the angle measured.
  • two sets of four potentiometers each are provided in order to increase the security of the measurements.
  • the readings can be compared and crossed if necessary by comparison of eight groups of three readings each for the angles a, 8, y.
  • the invention applies whether or not the arm L is connected to the ship (T).
  • the movement of point (M) at the front of the ship can be determined, according to one embodiment, by the combination of two cameras, both fixed to the arrow (F), one at the end of the arrow (camera A), the other at the base of the arrow (camera B).
  • a transmitting diode is required at the front of the ship at a point close to point M.
  • the two cameras are directed at this point and the combination of the two measurement forms provides the three-dimensional movement of the front of the ship relative to a system of references taken from the arrow (F).
  • the two cameras are installed so that they can "see” the point (M) regardless of the position of the articulated arm (L).
  • X, Y and Z are the coordinates relative to a reference system taken on the arrow (with the horizontal OY axis).
  • the cameras are placed in waterproof boxes and fitted with windscreen wipers.
  • optical axes of the two cameras are preferably in the same plane.
  • the power of the emitting diode and the aperture ratio of the lenses are calculated as a function of the distance from the point (M) and the detector of each camera is also calculated accordingly.
  • a single camera placed at the end of the arrow (camera A).
  • This camera is mounted on the gimbal and looks down, vertically, at two points B and C of the bow of the ship, fixed relative to point (M). These points B and C are equipped with emitting diodes.
  • the distance between these points is the distance 1 o .
  • a maximum distance 1 max can be calculated according to three or more travel times. This maximum distance 1 max is very close to the real distance 1 so this arrangement provides the absolute X and Y coordinates of the two points B and C of the bow of the ship and the X and Y coordinates of the point (M).
  • the vertical displacement Z is not measured by the camera and, in this case, additional equipment is required.
  • Z in this case can be measured by a distance measuring device such as an infrared rangefinder or equivalent device.
  • This device continuously monitors the distance from the front of the ship and the output signal is measured and filtered to give an accurate representation.
  • This equipment can be protected against bad weather, in particular, against heavy rain and against substantially vertical reflection from the deck of the ship exposed to the sun.
  • a television camera is installed at the end of the arrow ( F ) and directed at the bow of the ship. This arrangement allows the operator to view the operations at the front of the ship and in particular to control the positioning of the articulated arm (L) during this connection.
  • This camera is also placed in a waterproof casing and fitted with windscreen wipers.
  • this surveillance camera is camera A already installed for measuring the displacement of the bow of the ship.
  • Connection monitoring begins once the boat is moored. Before any operation takes place, the movement (Z) of the vessel is given by an accelerometer or a "Datawell" type buoy. Statistical analysis decides whether the operation can be carried out or not. In the event that the operation is not to be carried out, the computer interrupts the sequence; if the operation can be carried out, the means available for measuring the movement (Y) is the optical means, which gives the distance separating the arrow (F) from the central axis of the ship and allows the computer to trigger rotation in the arm position.

Abstract

L'invention consiste à analyser statistiquement pour chaque étude les risques potentiels d'avaries ou d'accidents relatifs à une situation données, à disposer d'un ordinateur, micro-ordinateur ou autre calculateur, à fournir en mémoire les résultats de cette analyse statistique à l'ordinateur, lequel reçoit, par ailleurs, constamment les informations de divers capteurs et détermine à l'aide de ces informations la position, en coordonnées dans l'espace, d'un point théorique de raccordement du bras au navire, à demander à l'ordinateur la comparaison continue entre les informations reçues des différents capteurs et les résultats d'analyse statistique des risques potentiels, lequel ordinateur fournit alors des signaux exploitables, soit en semi-automatique, soit en automatique, sur la connexion, sur la circulation du fluide ou sur la déconnexion d'urgence, et suffisamment à l'avance pour tenir compte notamment de l'inertie des systèmes d'arrêt de circulation de fluide et de déconnnexion d'urgence.The invention consists in statistically analyzing for each study the potential risks of damage or accidents relating to a given situation, having a computer, microcomputer or other calculator, providing in memory the results of this statistical analysis to the computer, which also constantly receives information from various sensors and uses this information to determine the position, in space coordinates, of a theoretical point of connection of the arm to the ship, to be requested to the computer, the continuous comparison between the information received from the various sensors and the results of statistical analysis of potential risks, which computer then provides usable signals, either semi-automatic or automatic, on the connection, on the traffic of the fluid or on the emergency disconnection, and sufficiently in advance to take account in particular of the inertia of the systems for stopping the circulation of fluid and for disconnecting emergency.

Description

La présente invention se rapporte à un procédé et à une installation de surveillance et de commande d'un bras articulé de transfert de fluide à dispositif à déconnexion d'urgence, destiné à relier et reliant un navire à une plate-forme en mer.The present invention relates to a method and an installation for monitoring and controlling an articulated fluid transfer arm with an emergency disconnection device, intended to connect and connect a ship to a platform at sea.

Si l'on peut considérer la plate-forme comme sensiblement à l'état fixe, il n'en n'est pas de même du navire amarré à la plate-forme par une seule aussière et qui, sous l'action des vagues, des courants ou du vent, présente des mouvements alternatifs ou non, de grande envergure.If one can consider the platform as substantially in a fixed state, it is not the same for the ship moored to the platform by a single hawser and which, under the action of the waves, currents or wind, presents reciprocating or non-large-scale movements.

Il est indispensable de tenir compte de ces divers mouvements du navire afin d'éviter des risques graves d'avaries et d'accidents dans le cas, en particulier, où le bras articulé de chargement ou de déchargement sert au transfert de produits fluides cryogéniques. Une intervention s'impose alors sur le circuit même du transfert, en bloquant toute circulation de fluide et, dans les cas extrêmes, en produisant la déconnexion d'urgence entre le bras et le navire lorsque le bras se trouve déjà connecté au navire.It is essential to take account of these various movements of the ship in order to avoid serious risks of damage and accidents in the case, in particular, where the articulated loading or unloading arm is used for the transfer of cryogenic fluids. An intervention is therefore necessary on the transfer circuit itself, blocking all circulation of fluid and, in extreme cases, producing emergency disconnection between the arm and the ship when the arm is already connected to the ship.

L'invention répond à ces divers impératifs et contraintes en assurant notamment, soit l'arrët de toute circulation de fluide, soit la déconnexion d'urgence.The invention meets these various imperatives and constraints by ensuring, in particular, either the stopping of any circulation of fluid, or the emergency disconnection.

Le procédé selon l'invention consiste :

  • - à analyser statistiquement pour chaque étude les risques potentiels d'avaries ou d'accidents relatifs à une situation donnée,
  • - à disposer d'un ordinateur, micro-ordinateur ou autre calculateur,
  • - à fournir en mémoire les résultats de cette analyse statistique à l'ordinateur, lequel reçoit, par ailleurs, constamment, les informations de divers capteurs et détermine à l'aide de ces informations la position, en coordonnées dans l'espace, d'un point théorique de raccordement du bras au navire,
  • - à demander à l'ordinateur la comparaison continu entre les informations reçues des différents capteurs et les résultats d'analyse statistique des risques potentiels, lequel ordinateur fournit alors des signaux exploitables, soit en semi-automatique, soit en automatique, sur la connexion, sur la circulation du fluide ou sur la déconnexion d'urgence et suffisamment à l'avance pour tenir compte notamment de l'inertie des systèmes d'arrêt de circulation de fluide et de déconnexion d'urgence.
The method according to the invention consists:
  • - to analyze statistically for each study the potential risks of damage or accidents relating to a given situation,
  • - to have a computer, microcomputer or other calculator,
  • - to provide in memory the results of this statistical analysis to the computer, which, moreover, constantly receives the information from various sensors and determines with the aid of this information the position, in coordinates in space, of a theoretical point of connection of the arm to the ship,
  • - to ask the computer for a continuous comparison between the information received from the various sensors and the results of statistical analysis of potential risks, which computer then provides usable signals, either semi-automatic or automatic, on the connection, on the circulation of the fluid or on the emergency disconnection and sufficiently in advance to take account in particular of the inertia of the systems for stopping the circulation of the fluid and the emergency disconnection.

Un point géométrique, pris dans l'espace, dans la zone de raccordement du bras articulé au navire, est considéré par rapport à un plan pendulaire dans lequel se trouve le bras articulé.A geometric point, taken in space, in the area of connection of the articulated arm to the ship, is considered in relation to a pendular plane in which the articulated arm is located.

Trois enveloppes de travail sont également considérées autour d'un point fixe nominal dans la zone de raccordement du bras articulé au navire

  • - une première enveloppe centrale ou enveloppe d'alarme ;
  • - une enveloppe intermédiaire ou enveloppe d'intervention et,
  • - une enveloppe extérieure ou enveloppe de limite extrême.
Three working envelopes are also considered around a nominal fixed point in the connection area of the articulated arm to the ship
  • - a first central envelope or alarm envelope;
  • - an intermediate envelope or intervention envelope and,
  • - an outer envelope or extreme limit envelope.

Les valeurs des signaux issus de l'ordinateur approchant l'enveloppe d'alarme servent à déclencher l'alarme.The values of the signals from the computer approaching the alarm envelope are used to trigger the alarm.

Les valeurs des signaux de l'ordinateur approchant l'enveloppe d'intervention produisent en semi-automatique l'alarme à l'opérateur, lequel peut agir sur un dispositif d'arrêt de circulation de fluide dans le bras de transfert et, en automatique, produisent l'action directe de moyens d'obturation de ladite canalisation.The values of the signals from the computer approaching the intervention envelope semi-automatically produce the alarm for the operator, who can act on a device for stopping the circulation of fluid in the transfer arm and, automatically , produce the direct action of sealing means of said pipe.

Les valeurs des signaux de l'ordinateur approchant l'enveloppe extrême déclenchent le processus prévu de déconnexion d'urgence.The values of the computer signals approaching the extreme envelope initiate the planned emergency disconnection process.

L'invention vise également une installation de surveillance et de commande d'un bras articulé de transfert de fluide destiné à relier et reliant un navire à une plate-forme en mer et mettant en oeuvre le procédé ci-dessus.The invention also relates to an installation for monitoring and controlling an articulated fluid transfer arm intended to connect and connect a ship to a platform at sea and implementing the above method.

L'installation, conforme à l'invention, comprend, outre l'ordinateur, des moyens capteurs permettant la surveillance constante des paramètres auquel est exposé le navire simplement amarré à la plate-forme.The installation, according to the invention, comprises, in addition to the computer, sensor means allowing constant monitoring of the parameters to which the ship is exposed simply moored to the platform.

La flèche est, pendant les opérations de chargement, sensiblement dans une position horizontale et possède deux degrés de liberté : - une rotation par rapport à un axe vertical solidaire de la plate-forme, laquelle rotation permet au bras de suivre la dérive horizontale du navire ; et - une rotation par rapport à un axe horizontal solidaire de la plate-forme, laquelle rotation permet au bras de se lever ou de s'abaisser pour suivre la dérive verticale (due en majeure partie à la marée) du navire.The boom is, during loading operations, substantially in a horizontal position and has two degrees of freedom: - a rotation relative to a vertical axis secured to the platform, which rotation allows the arm to follow the horizontal drift of the ship ; and - a rotation with respect to a horizontal axis secured to the platform, which rotation allows the arm to rise or lower to follow the vertical drift (due mainly to the tide) of the ship.

Les déplacements linéaires et angulaires sont calculés à partir de mesures faites :

  • - soit sur le bras par des capteurs d'angles ou des accéléromètres et retransmis par câbles,
  • - soit en dehors du bras par caméra ou ensemble de caméras, optiques ou à laser,
  • - soit sur le bateau au moyen d'une bouée "Datawell" et une transmission radio.
Linear and angular displacements are calculated from measurements made:
  • - either on the arm by angle sensors or accelerometers and retransmitted by cables,
  • - either outside the arm by camera or set of cameras, optical or laser,
  • - either on the boat by means of a "Datawell" buoy and a radio transmission.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre faite en regard des dessins annexés sur lesquels :

  • - la figure 1 est une vue schématique en perspective représentant le navire pétrolier relié par un bras articulé à la flèche d'une plate-forme en mer ;
  • - la figure 2 est une vue en élévation de face moins schématique du bras articulé relié à la flèche et au navire ;
  • - la figure 3 représente un point théorique de raccordement du bras articulé au navire, considéré par rapport à des coordonnées dans l'espace et une enveloppe de travail ;
  • - la figure 4 représente en perspective une forme de réalisation d'observation de l'avant du navire à l'aide de deux caméras ;
  • - la figure 5 est une vue en prspective d'une forme de réalisation d'observation de l'avant du navire par une seule caméra ;
  • - la figure 6 est une vue en plan de l'aire d'observation de cette caméra ;
  • - la figure 7 est un organigramme de fonctionnement d'une installation conforme à l'invention.
Other characteristics and advantages of the present invention will emerge from the description which follows, given with reference to the appended drawings in which:
  • - Figure 1 is a schematic perspective view showing the oil tanker connected by an articulated arm to the boom of a platform at sea;
  • - Figure 2 is a less schematic front elevation view of the articulated arm connected to the boom and the ship;
  • - Figure 3 shows a theoretical point of connection of the articulated arm to the ship, considered in relation to coordinates in space and a work envelope;
  • - Figure 4 shows in perspective an embodiment of observation of the front of the ship using two cameras;
  • - Figure 5 is a perspective view of an embodiment of observation of the front of the ship by a single camera;
  • - Figure 6 is a plan view of the viewing area of this camera;
  • - Figure 7 is an operating flow diagram of an installation according to the invention.

Sur la figure 1 des dessins, un navire pétrolier (T) est représenté relié à une plate-forme en mer (P) au moyen d'une simple aussière ou amarre (A). Sur la flèche (F) de ladite plate-forme est suspendu un bras articulé de transfert de fluide (L) lui-mëme relié en un point théorique (M) du navire. Il doit être précisé que le bras articulé (L) peut être de tout type approprié et se trouve muni d'au moins un dispositif d'arrêt de circulation de fluide (non représenté) et d'un dispositif à déconnexion d'urgence (1) dont une partie (lA) est solidaire du navire (T) (figure 2). Dans la forme de réalisation schématisée, le bras articulé suspendu à la flèche est du type accordéon ou zigzag, mais il est évident que ce choix n'est en aucune sorte restrictif.In FIG. 1 of the drawings, an oil tanker (T) is shown connected to an offshore platform (P) by means of a simple hawser or mooring (A). On the arrow (F) of said platform hangs an articulated fluid transfer arm (L) itself connected at a theoretical point (M) of the ship. It should be noted that the articulated arm (L) can be of any suitable type and is provided with at least one device for stopping the circulation of fluid (not shown) and a device for emergency disconnection (1 ) of which a part (lA) is integral with the ship (T) (Figure 2). In the schematic embodiment, the articulated arm suspended from the arrow is of the accordion or zigzag type, but it is obvious that this choice is in no way restrictive.

La flèche (F) peut tourner autour d'un axe vertical et autour d'un axe horizontal.The arrow (F) can rotate around a vertical axis and around a horizontal axis.

Le navire (T) est soumis aux variations continuelles de l'état de mer et le point de raccordement (M) considéré est illustratif, selon trois degrés de liberté (H - SW - SU) des mouvements du navire résultant des variations de cet état de mer.The vessel (T) is subject to continual variations in the sea state and the connection point ( M ) considered is illustrative, according to three degrees of freedom (H - S W - S U ) of the movements of the vessel resulting from variations in this sea state.

Le point (M) fait partie d'un plan, de préférence pendulaire, dans lequel se situe le bras articulé (L) et tous déplacements angulaires ou linéaires dudit plan pendulaire correspondent à des coordonnées variables dans l'espace du point (M) ; l'axe OX étant pris comme correspondant à l'axe longitudinal du navire.The point (M) is part of a plane, preferably pendulum, in which is located the articulated arm (L) and all angular or linear displacements of said pendular plane correspond to variable coordinates in the space of the point (M); the axis OX being taken as corresponding to the longitudinal axis of the ship.

Comme il sera expliqué plus loin les coordonnées variables du point (M) peuvent ëtre mesurées en tous points appropriés ; sur le bras (L), sur la flèche (F) de la plate-forme ou encore sur le navire lui-même.As will be explained below, the variable coordinates of point (M) can be measured at all appropriate points; on the arm (L), on the boom (F) of the platform or even on the ship itself.

L'état de mer intervient principalement sur les déplacements angulaires et les déplacements linéaires du navire. Les phénomènes qui le caractérisent peuvent être d'action lente ou rapide, varier dans le temps et suivant les lieux du globe où l'on se trouve. C'est ainsi que marées et courants provoquent des déplacements linéaires plutôt lents alors que les vagues provoquent des déplacements linéaires et angulaires du navire plutôt rapides. L'amplitude et la durée de ces oscillations dépendent en fait de plusieurs facteurs et du rapport des uns avec les autres (dimensions, direction et vitesse de propagation de la houle ; dimensions, inertie et couple de redressement du navire, etc.).The sea state intervenes mainly on the angular displacements and the linear displacements of the ship. The phenomena which characterize it can be of slow or fast action, vary in time and according to the places of the globe where we are. This is how tides and currents cause rather slow linear movements while the waves cause rather rapid linear and angular movements of the ship. The amplitude and the duration of these oscillations depend in fact on several factors and on the relationship with each other (dimensions, direction and speed of propagation of the swell; dimensions, inertia and righting moment of the ship, etc.).

Le navire lui-mëme constitue donc en soi un facteur important, déterminé par ses dimensions, son type de construction, sa résistance à la mer comme à celle du vent et suivant qu'il est à l'état vide ou chargé.The ship itself therefore constitutes in itself an important factor, determined by its dimensions, its type of construction, its resistance to the sea as to that of the wind and depending on whether it is in the empty or loaded state.

Il convient en effet de considérer également l'état des vents (force et direction) dont l'action peut s'exercer directement sur le navire (dérive du navire).It should indeed also consider the state of the winds (force and direction) whose action can be exerted directly on the ship (drift of the ship).

Conformément à un aspect de l'invention, un ensemble le plus complet possible de ces diverses données et de ces divers évènements de fréquence variable (réguliers ou irréguliers, fortuits ou rares) survenant en des lieux divers et d'importance variable dans l'échelle des risques potentiels d'avaries et d'accidents qu'ils représentent, est inventorié et analysé statistiquement et fourni en mémoire à un ordinateur ou autre calculateur.In accordance with one aspect of the invention, the most complete possible set of these various data and these various events of variable frequency (regular or irregular, fortuitous or rare) occurring in various places and of variable importance in the scale of the potential risks of damage and accidents that they represent, is inventoried and analyzed statistically and supplied in memory to a computer or other calculator.

L'ordinateur accumule en mémoire les informations fournies par des capteurs afin de traiter statistiquement un échantillon représentatif de la situation. Afin de rendre compte de l'évolution de la situation, l'échantillon est périodiquement renouvelé, les informations les plus anciennes étant rejetées pour faire place aux informations les plus récentes.The computer accumulates in memory the information supplied by sensors in order to statistically process a representative sample of the situation. In order to reflect the development of the situation, the sample is periodically renewed, the oldest information being rejected to make room for the most recent information.

Suivant un mode d'investigation choisi mais nullement limitatif, des mouvements (H' - SW' - SU') ayant une fréquence de l'ordre de celle de la vague sont dits "mouvements rapides" et des mouvements (H" - SW") ayant une période beaucoup plus longue que celle de la vague (ou constants) sont dits "mouvements lents".According to a chosen but in no way limiting mode of investigation, movements (H '- SW' - SU ') having a frequency of the order of that of the wave are called "rapid movements" and movements (H "- SW" ) having a period much longer than that of the wave (or constants) are called "slow movements".

Le tableau ci-après fait apparaître une classification de mouvements suivant ce mode d'investigation en considération des trois axes OX, OY, OZ :

Figure imgb0001
The table below shows a classification of movements according to this mode of investigation in consideration of the three axes OX, OY, OZ:
Figure imgb0001

Le bras (L) tient compte des mouvements (H' - SW' - SU') alors que la flèche (F) tient compte des mouvements (H" - SW").The arm (L) takes account of the movements (H '- S W ' - SU ') while the arrow (F) takes account of the movements (H "- SW").

Il doit ëtre remarqué que l'ordinateur discrimine les déplacements lents horizontaux notamment par annalyse par filtre numérique, et le résultat de cette opération est le déplacement de la flèche pour compenser la dérive.It should be noted that the computer discriminates slow horizontal displacements in particular by analysis by digital filter, and the result of this operation is the displacement of the arrow to compensate for the drift.

Toujours suivant ce mode d'investigation donné à titre d'exemple le (ou les) paramètres définissant "l'agitation" du navire sont fonctions ;

  • - du point du navire considéré ;
  • - du (ou des) paramètre de l'état de mer considéré ;
  • - des caractéristiques hydrodynamiques du navire.
Still according to this mode of investigation given by way of example, the parameter (s) defining "agitation" of the vessel are functions;
  • - from the point of the ship considered;
  • - the sea state parameter (s) considered;
  • - hydrodynamic characteristics of the ship.

Par ailleurs, en cours de fonctionnement, les valeurs mesurées des déplacements angulaires variables du point (M) considéré sur le navire, comme les déplacements linéaires variables de ce même point (M) sont continuellement fournies à l'ordinateur.Furthermore, during operation, the measured values of the variable angular displacements of the point (M) considered on the ship, like the variable linear displacements of this same point (M) are continuously supplied to the computer.

Une des tâches de l'ordinateur est alors de comparer continüment l'acquis des informations de l'analyse statistique (AS) avec les informations qu'il reçoit sans cesse des capteurs de mesure. Du résultat de cette comparaison continuelle, l'ordinateur fournit des signaux exploitables, soit en semi-automatique, soit en automatique, sur la circulation du fluide dans le bras de transfert (dispositif d'arrët de circulation) ou sur la déconnexion d'urgence (dispositif de déconnexion d'urgence) et suffisamment à l'avance pour tenir compte de l'inertie de ces dispositifs d'arrêt de circulation de fluide et de déconnexion d'urgence.One of the tasks of the computer is then to continuously compare the information acquired from statistical analysis (AS) with the information it constantly receives from measurement sensors. From the result of this continuous comparison, the computer provides usable signals, either semi-automatic or automatic, on the circulation of the fluid in the transfer arm (circulation stop device) or on the emergency disconnection. (emergency disconnection device) and sufficiently in advance to take into account the inertia of these fluid circulation stop and emergency disconnection devices.

Dans le cadre de cette tache, un ou plusieurs seuils limites (Sl - S2 - S3) sont imposés à l'ordinateur de sorte que l'approche de ces seuils soit génératrice d'un déclenchement d'une alarme ou d'un déclenchement d'une opération, par un ou plusieurs des signaux d'exploitation fournis par l'ordinateur.Within the framework of this task, one or more limit thresholds (Sl - S2 - S3) are imposed on the computer so that the approach of these thresholds generates a triggering of an alarm or a triggering of 'an operation, by one or more of the operating signals supplied by the computer.

Un critère d'exploitation imposé par l'invention est donc d'obliger le point (M) à rester à l'intérieur d'un volume délimité par une surface appelée "enveloppe capable".An operating criterion imposed by the invention is therefore to force the point (M) to remain within a volume delimited by a surface called "capable envelope".

Selon l'invention, une enveloppe de travail qui est une surface fermée renfermant toutes les trajectoires possibles du point (M) est calculée avec une probabilité de franchissement donnée (par exemple on peut convenir que la probabilité pour le point (M) de franchir l'enveloppe de travail en dix ans soit inférieur à 1/100).According to the invention, a work envelope which is a closed surface containing all the possible trajectories of the point (M) is calculated with a given probability of crossing (for example it can be agreed that the probability for the point (M) of crossing the work envelope in ten years is less than 1/100).

Par ailleurs, le bras de transfert de fluide est calculé de telle sorte que l'enveloppe de travail soit inscrite entièrement à l'intérieur de l'enveloppe capable du bras.Furthermore, the fluid transfer arm is calculated so that the working envelope is inscribed entirely inside the capable envelope of the arm.

Il est important de noter que l'enveloppe de travail est calculée en ne tenant pas compte des mouvements lents du bateau.It is important to note that the working envelope is calculated without taking into account the slow movements of the boat.

Il faut également considérer que le volume de l'enveloppe de travail croît très rapidement avec l'état d'agitation du navire au point (M) et qu'il est nécessaire, dans pratiquement tous les cas, de donner des limites à l'agitation du point (M).It should also be considered that the volume of the working envelope increases very rapidly with the state of agitation of the ship at point (M) and that it is necessary, in almost all cases, to give limits to the agitation of point (M).

Ces limites s'imposent de toute façon du fait des possibilités d'amarrage et des distances de sécurité.These limits are imposed anyway due to the mooring possibilities and safety distances.

Le point (M) peut donc voyager dans un volume dans l'espace dont la limite est une surface appelée enveloppe de travail S (a, ψ , θ) = 0 (voir figure 1 pour définition de a, ψ ,6) et qui possède un axe vertical passant par un point Mo (ao' ψ o = o, θo = 0) qui est le point de travail nominal du bras (figure 3).The point (M) can therefore travel in a volume in space whose limit is a surface called the working envelope S (a, ψ, θ) = 0 (see figure 1 for definition of a, ψ, 6) and which has a vertical axis passing through a point Mo (a o ' ψ o = o, θ o = 0) which is the nominal working point of the arm (figure 3).

En faisant varier φb et ψ b, il est possible de faire varier les coordonnées absolues de Mo ( p , φ, ψ) par rapport à un système de référence (par exemple la plate-forme).By varying φ b and ψ b, it is possible to vary the absolute coordinates of Mo (p, φ, ψ) relative to a reference system (for example the platform).

La fonction de l'ordinateur est d'assurer que le point (M) ne traverse jamais l'enveloppe de travail S (α, ψ , θ). Etant donné que pour des coordonnées

Figure imgb0002
, φ , ψ données, le point (M) est fixé, il est possible de déterminer les coordonnées de (M) dans un système centré en (Mo). Quand le bras est déconnecté, le point (M) retourne à une position (R) qui est une position de repos.The function of the computer is to ensure that point (M) never crosses the working envelope S (α, ψ, θ). E as given as for coordinates
Figure imgb0002
, φ, ψ data, the point (M) is fixed, it is possible to determine the coordinates of (M) in a system centered in (Mo). When the arm is disconnected, the point (M) returns to a position (R) which is a rest position.

Il existe deux possibilités d'action pour l'ordinateur :

  • a) le "recalage" de (Mo) en l'amenant en (M") et, dans ce cas, la surface limite et la position de repos (R) suivent le point (Mo).
  • b) de déconnecter le système et dans ce cas (M) retourne en (R) mais le risque demeure que durant ce retour le point (M) puisse traverser la surface limite.
There are two possibilities of action for the computer:
  • a) the "registration" of (Mo) by bringing it into (M ") and, in this case, the limit surface and the rest position (R) follow the point (Mo).
  • b) to disconnect the system and in this case (M) returns to (R) but the risk remains that during this return point (M) may cross the limit surface.

Les autres tâches de l'ordinateur sont alors :

  • 1°) de vérifier que les limites susnommées ne seront pas atteintes ;
  • 2°) de corriger les mouvements lents du bateau ;
  • 3°) de diriger les séquences d'opérations nécessaires au début et à la fin du chargement ;
  • 4°) d'informer les opérateurs de la situation et des opérations en cours ;
  • 5°) de prendre les dispositions prévues en cas d'urgence.
The other tasks of the computer are then:
  • 1 °) to verify that the above-mentioned limits will not be reached;
  • 2 °) to correct the slow movements of the boat;
  • 3 °) to direct the sequences of operations necessary at the beginning and at the end of loading;
  • 4 °) to inform operators of the current situation and operations;
  • 5 °) to take the measures provided in case of emergency.

Les déplacements linéaires et angulaires sont calculés à partir de mesures faites :

  • - soit sur le bras (L) par des capteurs d'angles ou des accéléromètres et retransmis par câbles,
  • - soit en dehors du bras par caméra ou ensemble de caméras, optiques ou à laser,
  • - soit sur le bateau au moyen d'une bouée "Datawell" et une transmission radio.
Linear and angular displacements are calculated from measurements made:
  • - either on the arm (L) by angle sensors or accelerometers and retransmitted by cables,
  • - either outside the arm by camera or set of cameras, optical or laser,
  • - either on the boat by means of a "Datawell" buoy and a radio transmission.

Les mouvements du point (M) sont mesurés avant, pendant et après la connexion du bras (L) au navire (T).The movements of the point (M) are measured before, during and after the connection of the arm (L) to the vessel (T).

Pendant les opérations de chargement, la flèche (F) est sensiblement dans une position horizontale et. possède deux degrés de liberté : - une rotation par rapport à un axe vertical solidaire de la plate-forme, laquelle rotation permet au bras (L) de suivre la dérive horizonntale du navire ; et - une rotation par rapport à un axe horizontal solidaire de la plate-forme, laquelle rotation permet au bras de se lever ou de s'abaisser pour suivre la dérive verticale (due en majeure partie à la marée) du navire.During the loading operations, the arrow (F) is substantially in a horizontal position and. has two degrees of freedom: - a rotation relative to a vertical axis integral with the platform, which rotation allows the arm (L) to follow the horizontal drift of the ship; and - a rotation with respect to a horizontal axis secured to the platform, which rotation allows the arm to rise or lower to follow the vertical drift (due mainly to the tide) of the ship.

Deux accéléromètres (Acc 1 et Acc 2) sont prévus pour mesurer le mouvement vertical (direction Z) et le mouvement horizontal (direction Y seulement).Two accelerometers (Acc 1 and Acc 2) are provided to measure the vertical movement (direction Z) and the horizontal movement (direction Y only).

Afin d'éviter de mesurer les accélérations indésirables qui peuvent accompagner le roulis et le tangage, les axes sensibles des accéléromètres sont, de préférence, montés sur une plate-forme stabilisée ou à la Cardan.In order to avoid measuring the undesirable accelerations which can accompany roll and pitch, the sensitive axes of the accelerometers are preferably mounted on a stabilized platform or with Cardan joint.

Afin d'obtenir les déplacements verticaux et horizontaux, les signaux d'accélération sont intégrés deux fois.In order to obtain vertical and horizontal displacements, the acceleration signals are integrated twice.

Pour la transmission du signal de courant continu à la plate-forme en mer (P) celui-ci est de préférence transformé en un signal basse fréquence d'onde carrée, modulé en amplitude. Ce signal basse-fréquence est ensuite démodulé pour obtenir un signal exploitable. Il est possible ainsi de se passer de tout câble électrique de transmission et d'utiliser une faible énergie.For the transmission of the DC signal to the platform at sea (P) it is preferably trans formed as a low frequency square wave signal, amplitude modulated. This low-frequency signal is then demodulated to obtain an exploitable signal. It is thus possible to do without any electric transmission cable and to use a low energy.

L'instrumentation peut ëtre installée sur les amarres d'une bouée soumise à la vague, qui constitue, en soi, un moyen fiable permettant la mesure du mouvement vertical de la mer.The instrumentation can be installed on the moorings of a buoy subjected to the wave, which constitutes, in itself, a reliable means allowing the measurement of the vertical movement of the sea.

Quand le bras (L) est relié au navire (T), la géométrie du bras articulé est déterminée par plusieurs angles à l'aide de moyens potentiométriques.When the arm (L) is connected to the vessel (T), the geometry of the articulated arm is determined by several angles using potentiometric means.

La mesure des angles a, β, y permet la détermination des coordonnées X, Y, Z du point (P) situé au point de raccordement du bras articulé avec le connecteur de chargement.The measurement of the angles a, β, y allows the determination of the coordinates X, Y, Z of the point (P) located at the point of connection of the articulated arm with the loading connector.

Théoriquement, un angle supplémentaire

Figure imgb0003
est nécessaire pour déterminer la position du point (M) situé à l'avant du navire.Theoretically, an additional angle
Figure imgb0003
is necessary to determine the position of point (M) located at the front of the ship.

Toutefois, pour des raisons pratiques (instruments et câbles) et en raison de ce que l'on s'intéresse au mouvement du bras articulé, la détermination du point (P) est considérée comme suffisante en mesurant seulement les angles α, β, y.However, for practical reasons (instruments and cables) and because of our interest in the movement of the articulated arm, the determination of the point (P) is considered sufficient by measuring only the angles α, β, y .

Le mouvement du point (M) est donc assimilé au mouvement du point (P) (figure 2).The movement of the point (M) is therefore assimilated to the movement of the point (P) (Figure 2).

De plus, il est requis de déterminer l'attitude du navire (T) par rapport à la flèche (F). Ceci est obtenu en mesurant l'angle d'embardée de giration ou de lacet 6, à la base du bras articulé (L).In addition, it is required to determine the attitude of the vessel (T) in relation to the arrow (F). This is obtained by measuring the angle of gyration or yaw 6, at the base of the articulated arm (L).

Les instruments de mesure peuvent être constitués par quatre potentiomètres (POl - P02 - P03 - P04) destinés à mesurer les angles a, β, y, δ.The measuring instruments can be constituted by four potentiometers (POl - P02 - P03 - P04) intended to measure the angles a, β, y, δ.

Le premier de ces potentiomètres est installé sur le bras articulé (L) et le quatrième sur le navire (T). Une connexion électrique est prévue entre le navire et le bras articulé pour connecter le quatrième potentiomètre et cette connexion est étanche à l'eau.The first of these potentiometers is installed on the articulated arm (L) and the fourth on the ship (T). An electrical connection is provided between the vessel and the articulated arm to connect the fourth potentiometer and this connection is waterproof.

Les potentiomètres sont installés dans des boitiers étanches, de construction robuste à passage d'axe étanche. Le signal de sortie de chaque potentiomètre est une tension proportionnelle à l'angle mesuré.The potentiometers are installed in watertight boxes, of robust construction with sealed axis passage. The output signal from each potentiometer is a voltage proportional to the angle measured.

Suivant une forme de réalisation, deux jeux de quatre potentiomètres chacun sont prévus afin d'augmenter la sécurité des mesures. Les relevés peuvent être comparés et croisés si nécessaire par comparaison de huit groupements de trois relevés chacun pour les angles a, 8, y.According to one embodiment, two sets of four potentiometers each are provided in order to increase the security of the measurements. The readings can be compared and crossed if necessary by comparison of eight groups of three readings each for the angles a, 8, y.

L'invention s'applique que le bras L soit ou non relié au navire (T).The invention applies whether or not the arm L is connected to the ship (T).

Le mouvement du point (M) à l'avant du navire peut ëtre déterminé, suivant une forme de réalisation, par la combinaison de deux caméras, toutes deux fixées à la flèche (F), l'une à l'extrémité de la flèche (caméra A), l'autre à la base de la flèche (caméra B).The movement of point (M) at the front of the ship can be determined, according to one embodiment, by the combination of two cameras, both fixed to the arrow (F), one at the end of the arrow (camera A), the other at the base of the arrow (camera B).

Une diode émettrice est requise à l'avant du navire en un point proche du point M. Les deux caméras sont dirigées sur ce point et la combinaison des deux formes de mesure fournit le mouvement tridimensionnel de l'avant du navire par rapport à un système de références pris sur la flèche (F).A transmitting diode is required at the front of the ship at a point close to point M. The two cameras are directed at this point and the combination of the two measurement forms provides the three-dimensional movement of the front of the ship relative to a system of references taken from the arrow (F).

Les deux caméras sont installées afin qu'elles puissent "voir" le point (M) quelle que soit la position du bras articulé (L).The two cameras are installed so that they can "see" the point (M) regardless of the position of the articulated arm (L).

Cette disposition de moyens fonctionne de la façon suivante :

  • Depuis les mesures obtenues par les deux caméras, deux ensembles de coordonnées du point (M) peuvent ëtre obtenus :
    • - le degré de liberté (Y) et le degré de liberté (Z) tels que vus par la caméra (B) (ces degrés sont obtenus directement si l'axe de la caméra (B) est horizontal ou avec une légère transformation s'il ne l'est pas) ;
    • - les degrés de liberté (Y) et (X) tels que vus par la caméra (A).
This arrangement of means works as follows:
  • From the measurements obtained by the two cameras, two sets of coordinates of the point (M) can be obtained:
    • - the degree of freedom (Y) and the degree of freedom (Z) as seen by the camera (B) (these degrees are obtained directly if the axis of the camera (B) is horizontal or with a slight transformation s' it is not);
    • - the degrees of freedom (Y) and (X) as seen by the camera (A).

X, Y et Z sont les coordonnées par rapport à un système de référence pris sur la flèche (avec l'axe OY horizontal).X, Y and Z are the coordinates relative to a reference system taken on the arrow (with the horizontal OY axis).

Les caméras sont placées dans des boîtiers étanches et équipées d'essuie-glaces.The cameras are placed in waterproof boxes and fitted with windscreen wipers.

Les axes optiques des deux caméras sont de préférence dans un même plan.The optical axes of the two cameras are preferably in the same plane.

La puissance de la diode émettrice et le rapport d'ouverture des lentilles sont calculés en fonction de la distance du point (M) et le détecteur de chaque caméra est également calculé en conséquence.The power of the emitting diode and the aperture ratio of the lenses are calculated as a function of the distance from the point (M) and the detector of each camera is also calculated accordingly.

Il doit être remarqué que cette forme de réalisation ne nécessite aucune connexion, que ce soit par câble électrique ou par signaux radios.It should be noted that this embodiment requires no connection, either by electric cable or by radio signals.

Suivant une forme de réalisation simplifiée, on fait appel à une seule caméra placée à l'extrémité de la flèche (caméra A). Cette caméra est montée à la Cardan et regarde vers le bas, verticalement, deux points B et C de l'avant du navire, fixes par rapport au point (M). Ces points B et C sont équipés de diodes émettrices.According to a simplified embodiment, use is made of a single camera placed at the end of the arrow (camera A). This camera is mounted on the gimbal and looks down, vertically, at two points B and C of the bow of the ship, fixed relative to point (M). These points B and C are equipped with emitting diodes.

La distance entre ces points est la distance 1o.The distance between these points is the distance 1 o .

En mesurant les positions des points B et C et la distance BC telles que vues par la caméra à chaque moment, une distance maximum 1max peut être calculée selon trois temps de déplacement ou plus. Cette distance maximum 1max est très proche de la distance réelle 1 ainsi cette disposition fournit les coordonnées absolues X et Y des deux points B et C de l'avant du navire et les coordonnées X et Y du point (M).By measuring the positions of points B and C and the distance BC as seen by the camera at each moment, a maximum distance 1 max can be calculated according to three or more travel times. This maximum distance 1 max is very close to the real distance 1 so this arrangement provides the absolute X and Y coordinates of the two points B and C of the bow of the ship and the X and Y coordinates of the point (M).

Le déplacement vertical Z n'est pas mesuré par la caméra et, dans ce cas, un équipement supplémentaire est nécessaire.The vertical displacement Z is not measured by the camera and, in this case, additional equipment is required.

Z dans ce cas peut être mesuré par un dispositif de mesure de distance tel qu'un télémètre infrarouge ou dispositif équivalent. Ce dispositif surveille continuellement la distance de l'avant du navire et le signal de sortie est mesuré et filtré afin de donner une représentation exacte. Cet équipement peut être protégé contre le mauvais temps, en particulier, contre les fortes pluies et contre la réflexion sensiblement verticale du pont du navire exposé au soleil.Z in this case can be measured by a distance measuring device such as an infrared rangefinder or equivalent device. This device continuously monitors the distance from the front of the ship and the output signal is measured and filtered to give an accurate representation. This equipment can be protected against bad weather, in particular, against heavy rain and against substantially vertical reflection from the deck of the ship exposed to the sun.

Enfin, une surveillance visuelle peut être prévue durant les opérations de chargement et particulièrement durant les opérations de connexion. A cet effet, une caméra de télévision est installée à l'extrémité de la flèche (F) et dirigée sur l'avant du navire. Cette disposition permet à l'opérateur de visualiser les opérations à l'avant du navire et en particulier de contrôler la mise en position du bras articulé (L) pendant cette connexion.Finally, visual surveillance can be provided during loading operations and special during connection operations. For this purpose, a television camera is installed at the end of the arrow ( F ) and directed at the bow of the ship. This arrangement allows the operator to view the operations at the front of the ship and in particular to control the positioning of the articulated arm (L) during this connection.

Cette caméra est également placée dans un carter étanche et pourvue d'essuie-glaces.This camera is also placed in a waterproof casing and fitted with windscreen wipers.

Suivant une variante, cette caméra de surveillance est la caméra A déjà installée pour la mesure du déplacement de l'avant du navire.According to a variant, this surveillance camera is camera A already installed for measuring the displacement of the bow of the ship.

La surveillance de connexion commence une fois que le bateau est amarré. Avant que toute opération ait lieu, le mouvement (Z) du navire est donné par un accéléromètre ou une bouée du type "Datawell". L'analyse statistique décide si l'opération peut être effectuée ou non. Dans le cas où l'opération ne doit pas être effectuée, l'ordinateur interrompt la séquence ; dans le cas où l'opération peut être effectuée, le moyen disponible pour la mesure du mouvement (Y) est le moyen optique, lequel donne la distance séparant la flèche (F) de l'axe central du navire et permet à l'ordinateur de déclencher la rotation en position du bras.Connection monitoring begins once the boat is moored. Before any operation takes place, the movement (Z) of the vessel is given by an accelerometer or a "Datawell" type buoy. Statistical analysis decides whether the operation can be carried out or not. In the event that the operation is not to be carried out, the computer interrupts the sequence; if the operation can be carried out, the means available for measuring the movement (Y) is the optical means, which gives the distance separating the arrow (F) from the central axis of the ship and allows the computer to trigger rotation in the arm position.

Il est bien entendu, enfin, que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter des équivalences dans ses éléments constitutifs sans, pour autant, sortir du cadre de l'invention qui est défini dans les revendications qui suivent.It is understood, finally, that the present invention has only been described and shown as a preferred example and that it will be possible to provide equivalences in its constituent elements without, however, departing from the scope of the invention which is defined in the claims which follow.

Claims (29)

1. Procédé de surveillance et de commande d'un bras articulé de transfert de fluide, à dispositif à déconnexion d'urgence, destiné à relier et reliant un navire à une plate-forme en mer, caractérisé en ce qu'il consiste : - à analyser statistiquement pour chaque étude les risques potentiels d'avaries ou d'accidents relatifs à une situation données ; - à disposer d'un ordinateur, micro-ordinateur ou autre calculateur ; - à fournir en mémoire les résultats de cette analyse statistique à l'ordinateur, lequel reçoit, par ailleurs, constamment les informations de divers capteurs et détermine à l'aide de ces informations la position, en coordonnées dans l'espace, d'un point théorique de raccordement du bras au navire ; - à demander à l'ordinateur la comparaison continue entre les informations reçues des différents capteurs et les résultats d'analyse statistique des risques potentiels, lequel ordinateur fournit alors des signaux exploitables, soit en semi-automatique, soit en automatique, sur la connexion, sur la circulation du fluide ou sur la déconnexion d'urgence, et suffisamment à l'avance pour tenir compte notamment de l'inertie des systèmes d'arrêt de circulation de fluide et de déconnexion d'urgence. 1. A method of monitoring and controlling an articulated fluid transfer arm, with an emergency disconnection device, intended to connect and connect a ship to a platform at sea, characterized in that it consists: - to analyze statistically for each study the potential risks of damage or accidents relating to a given situation; - have a computer, microcomputer or other calculator; - to provide in memory the results of this statistical analysis to the computer, which, moreover, constantly receives information from various sensors and determines with the aid of this information the position, in coordinates in space, of a theoretical point of connection of the arm to the ship; - to ask the computer for the continuous comparison between the information received from the various sensors and the results of statistical analysis of potential risks, which computer then provides usable signals, either semi-automatic or automatic, on the connection, on the circulation of the fluid or on the emergency disconnection, and sufficiently in advance to take account in particular of the inertia of the systems for stopping the circulation of the fluid and the emergency disconnection. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un ensemble le plus complet possible de ces diverses données et de ces divers évènements de fréquence variable (réguliers ou irréguliers, fortuits ou rares) survenant en des lieux divers et d'importance variable dans l'échelle des risques potentiels d'avaries et d'accidents qu'ils représentent, est inventorié et analysé statistiquement et fourni en mémoire à l'ordinateur.2. Method according to claim 1, characterized in that a most complete set possible of these various data and these various events of variable frequency (regular or irregular, fortuitous or rare) occurring in various places and of variable importance in the scale of the potential risks of damage and accidents that they represent, is inventoried and analyzed statistically and provided in memory to the computer. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'analyse statistique tient compte de l'état de la mer dont les phénomènes peuvent ëtre d'action lente ou rapide, varier dans le temps et suivant les lieux du globe où l'on se trouve, marées et courants provoquant des déplacements linéaires plutôt lents alors que les vagues provoquent des déplacements linéaires et angulaires du navire plutôt rapides.3. Method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the statistical analysis takes account of the state of the sea, the phenomena of which can be of slow or rapid action, vary over time and according to the places of the globe where we are, tides and currents causing rather slow linear movements while the waves cause rather rapid linear and angular movements of the ship. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le navire lui-mëme constitue en soi un facteur, déterminant, par ses dimensions, son type de construction, sa résistance à la mer comme à celle du vent et suivant qu'il est à l'état vide ou chargé.4. Method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the ship itself constitutes in itself a factor, determining, by its dimensions, its type of construction, its resistance to sea as to that of the wind and depending on whether it is empty or loaded. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'ordinateur accumule en mémoire les informations fournies par des capteurs afin de traiter statistiquement un échantillon représentatif de la situation et afin de rendre compte de l'évolution de la situation, l'échantillon est périodiquement renouvelé, les informations les plus anciennes étant rejetées pour faire place aux informations les plus récentes.5. Method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the computer accumulates in memory the information supplied by sensors in order to statistically process a representative sample of the situation and in order to account for the evolution of the situation, the sample is periodically renewed, the oldest information being rejected to make room for the most recent information. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que des mouvements (H' - SW' - SU') ayant une fréquence de l'ordre de celle de la vague sont considérés comme "mouvements rapides" et des mouvements (H" - SW") ayant une période beaucoup plus longue que celle de la vague (ou constants) sont considérés comme "mouvements lents".6. Method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that movements (H '- SW' - SU ') having a frequency of the order of that of the wave are considered to be "rapid movements" and movements (H "- SW") having a much longer period than that of the wave (or constants) are considered as "slow movements". 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'ordinateur discrimine les déplacements lents horizontaux, notamment par analyse par filtre numérique, et le résultat de cette opération est le déplacement de la flèche pour compenser la dérive.7. Method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the computer discriminates the slow horizontal displacements, in particular by analysis by digital filter, and the result of this operation is the displacement of the arrow to compensate for the drift . 8. Procédé selon les revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le bras L tient compte des mouvements rapides (H' - SW' - SU') alors que la flèche (F) tient compte des mouvements lents (H" - SW"), le mouvement lent (SU") pouvant ëtre négligé.8. Method according to claims 1 to 7, characterized in that the arm L takes account of rapid movements (H '- SW' - SU ') while the arrow (F) takes account of slow movements (H "- SW" ), the slow movement (SU ") can be neglected. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'en cours de fonctionnement, les valeurs mesurées des déplacements angulaires variables du point théorique de raccordement (M) considéré sur le navire, comme les déplacements linéaires variables de ce mëme point (M) sont continuellement fournies à l'ordinateur.9. Method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that during operation, the measured values of the variable angular displacements of the theoretical connection point (M) considered on the ship, such as the variable linear displacements of this same point (M) are continuously supplied to the computer. 10. Procédé selon les revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'un critère d'exploitation imposé est d'obliger le point (M) à rester à l'intérieur d'un volume délimité par une surface appelée "enveloppe capable".10. Method according to claims 1 to 9, characterized in that an operating criterion imposed is to force the point (M) to remain inside a volume delimited by a surface called "capable envelope". 11. Procédé selon les revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'un ou plusieurs seuils limites (SI - S2 - S3) d'approche d'enveloppes capables sont imposés à l'ordinateur, de sorte que l'approche de ces seuils soit génératrice d'un déclenchement d'une alarme, d'une annulation ou d'une interdiction ou d'un déclenchement d'une opération, par un ou plusieurs des signaux d'exploitation fournis par l'ordinateur.11. Method according to claims 1 to 10, characterized in that one or more limit thresholds (SI - S2 - S3) for approaching capable envelopes are imposed on the computer, so that the approach of these thresholds either generating an alarm, canceling or prohibiting or triggering an operation, by one or more of the operating signals supplied by the computer. 12. Procédé selon les revendications -1 à 11, caractérisé en ce qu'une enveloppe de travail renfermant toutes les trajectoires possibles du point (M) est calculée avec une probabilité de franchissement donnée.12. Method according to claims -1 to 11, characterized in that a work envelope containing all the possible trajectories of the point (M) is calculated with a given probability of crossing. 13. Procédé selon les revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le bras de transfert de fluide est calculé de telle sorte que l'enveloppe de travail soit inscrite entièrement à l'intérieur de l'enveloppe capable du bras.13. Method according to claims 1 to 12, characterized in that the fluid transfer arm is calculated so that the working envelope is inscribed entirely inside the envelope capable of the arm. 14. Procédé selon les revendications 1 à 13, caractérisé en ce que trois enveloppes de travail sont considérées : - une première enveloppe centrale ou enveloppe d'alarme ; - une enveloppe intermédiaire ou enveloppe d'intervention ; et - une enveloppe extérieure ou enveloppe de limite extrême ; - les valeurs des signaux issus de l'ordinateur approchant l'enveloppe d'alarme servent à déclencher l'alarme ; - les valeurs des signaux de l'ordinateur approchant l'enveloppe d'intervention produisent en semi-automatique l'alarme à l'opérateur, lequel peut agir sur un dispositif d'arrêt de circulation de fluide dans le bras de transfert et, en automatique, produisent l'action directe de moyens d'obturation de ladite canalisation ; - les valeurs des signaux de l'ordinateur approchant l'enveloppe extrëme déclenchent le processus prévu de déconnexion d'urgence. 14. Method according to claims 1 to 13, characterized in that three working envelopes are considered: - a first central envelope or alarm envelope; - an intermediate envelope or intervention envelope; and - an outer envelope or extreme limit envelope; - the values of the signals from the computer approaching the alarm envelope are used to trigger the alarm; - the values of the signals from the computer approaching the intervention envelope produce a semi-automatic alarm for the operator, who can act on a device for stopping the circulation of fluid in the transfer arm and, in automatic, produce the direct action of sealing means of said pipeline; - the values of the signals from the computer approaching the extreme envelope trigger the planned emergency disconnection process. 15. Procédé selon les revendications 1 à 14, caractérisé en ce que d'autres taches de l'ordinateur sont : - de vérifier que les limites susnommées ne seront pas atteintes ; - de corriger les mouvements lents du bateau ; - de diriger les séquences d'opérations nécessaires au début et à la fin du chargement ; - d'informer les opérateurs de la situation et des opérations en cours ; - de prendre les dispositions prévues en cas d'urgence. 15. Method according to claims 1 to 14, characterized in that other tasks of the computer are: - to verify that the above-mentioned limits will not be reached; - to correct the slow movements of the boat; - to direct the sequences of operations necessary at the beginning and at the end of the loading; - inform operators of the current situation and operations; - take the necessary measures in the event of an emergency. 16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'un point géométrique, pris dans l'espace, dans la zone de raccordement du bras articulé au navire, est considéré par rapport à un plan pendulaire dans lequel se trouve le bras articulé.16. The method of claim 15, characterized in that a geometric point, taken in space, in the connection area of the articulated arm to the ship, is considered relative to a pendular plane in which is located the articulated arm. 17. Installation de surveillance et de commande d'un bras articulé de transfert de fluide destiné à relier et reliant un navire à une plate-forme en mer et mettant en oeuvre le procédé ci-dessus selon les revendications 1 à 16, caractérisée en ce qu'elle comprend outre l'ordinateur, des moyens capteurs permettant la surveillance constante des paramètres auquel est exposé le navire simplement amarré à la plate-forme.17. Installation for monitoring and controlling an articulated arm for transferring fluid intended for connecting and connecting a ship to a platform at sea and implementing the above method according to claims 1 to 16, characterized in that that it includes, in addition to the computer, sensor means enabling constant monitoring of the parameters to which the ship is exposed simply moored to the platform. 18. Installation selon la revendication 17, caractérisé en ce que la flèche (F) est, pendant les opérations de chargement, sensiblement dans une position horizontale et possède deux degrés de liberté : - une rotation par rapport à un axe vertical solidaire de la plate-forme, laquelle rotation permet au bras (L) de suivre la dérive horizontale du navire ; et - une rotation par rapport à un axe horizontal solidaire de la plate-forme, laquelle rotation permet au bras de se lever ou de s'abaisser pour suivre la dérive verticale (due en majeure partie à la marée) du navire.18. Installation according to claim 17, characterized in that the arrow (F) is, during the loading operations, substantially in a horizontal position and has two degrees of freedom: - a rotation relative to a vertical axis integral with the plate -form, which rotation allows the arm (L) to follow the horizontal drift of the ship; and - a rotation with respect to a horizontal axis secured to the platform, which rotation allows the arm to rise or lower to follow the vertical drift (due mainly to the tide) of the ship. 19. Installation selon les revendications 17 et 18, caractérisée en ce que les déplacements linéaires et angulaires sont calculés à partir de mesures faites : - soit sur le bras (L) par des capteurs d'angles ou des accéléromètres et retransmis par câbles, - soit en dehors du bras par caméra ou ensemble de caméras, optiques ou à laser, - soit sur le bateau au moyen d'une bouée "Datawell" et une transmission radio. 19. Installation according to claims 17 and 18, characterized in that the linear and angular displacements are calculated from measurements made: - either on the arm (L) by angle sensors or accelerometers and retransmitted by cables, - either outside the arm by camera or set of cameras, optical or laser, - either on the boat by means of a "Datawell" buoy and a radio transmission. 20. Installation selon la revedication 19, caractérisée en ce que deux accéléromètres (Accl et Acc2) sont prévus pour mesurer le mouvement vertical (direction Z) et le mouvement horizontal (direction Y).20. Installation according to claim 19, characterized in that two accelerometers (Accl and Acc2) are provided for measuring the vertical movement (direction Z) and the horizontal movement (direction Y). 21. Installation selon les revendications 18 à 20, caractérisée en ce que, afin d'éviter de mesurer les accélérations indésirables qui peuvent accompagner le roulis et le tangage, les axes sensibles des accéléromètres sont, de préférence, montés sur une plate-forme stabilisée ou à la Cardan.21. Installation according to claims 18 to 20, characterized in that, in order to avoid measuring the undesirable accelerations which can accompany roll and pitch, the sensitive axes of the accelerometers are preferably mounted on a stabilized platform or Cardan. 22. Installation selon les revendications 18 à 21, caractérisée en ce que la transmission du signal d'accélération de courant continu à la plate-forme en mer (P) est de préférence transformée en un signal basse-fréquence d'onde carrée, modulé en amplitude, ce signal basse-fréquence étant ensuite démodulé pour obtenir un signal exploitable.22. Installation according to claims 18 to 21, characterized in that the transmission of the direct current acceleration signal to the offshore platform (P) is preferably transformed into a low-frequency square wave, modulated signal in amplitude, this low-frequency signal then being demodulated to obtain an exploitable signal. 23. Installation selon la revendication 17, caractérisée en ce que quand le bras (L) est relié au navire (T), la géométrie du bras articulé est déterminée par plusieurs angles à l'aide de moyens potentiomètres et la mesure des angles a, β, γ permet la détermination des coor- donnnées X, Y, Z du point (P) situé au point de raccordement du bras articulé avec le connecteur de chargement.23. Installation according to claim 17, characterized in that when the arm (L) is connected to the vessel (T), the geometry of the articulated arm is determined by several angles using potentiometer means and the measurement of the angles a, β, γ allows the determination of the X, Y, Z coordinates of the point (P) located at the point of connection of the articulated arm with the loading connector. 24. Installation selon la revendication 23, caractérisée en ce que deux jeux de quatre potentiomètres chacun sont prévus afin d'augmenter la sécurité des mesures.24. Installation according to claim 23, characterized in that two sets of four potentiometers each are provided in order to increase the security of the measurements. 25. Installation selon la revendication 17, caractérisée en ce que le mouvement du point (M) à l'avant du navire est déterminé par la combinaison de deux caméras, toutes deux fixées à la flèche (F), l'une à l'extrémité de la flèche (caméra A), l'autre à la base de la flèche (caméra B), une diode émettrice étant placée à l'avant du navire en un point proche du point (M), et les deux caméras étant dirigées sur ce point, la combinaison des deux formes de mesure fournissant le mouvement tridimensionnel de l'avant du navire.25. Installation according to claim 17, characterized in that the movement of the point (M) at the front of the ship is determined by the combination of two cameras, both attached to the arrow (F), one at the end of the arrow (camera A), the other at the base of the arrow (camera B), a transmitter diode being placed at the front of the ship at a point close to point (M), and the two cameras being directed at this point, the combination of the two measurement forms providing the three-dimensional movement of the bow of the ship. 26. Installation selon les revendications 17 et 25, caractérisée en ce qu'on fait appel à une seule caméra placée à l'extrémité de la flèche (caméra A), cette caméra étant montée à la Cardan et regardant vers le bas, verticalement, deux points B et C de l'avant du navire, fixes par rapport au point (M).26. Installation according to claims 17 and 25, characterized in that a single camera is used placed at the end of the arrow (camera A), this camera being mounted with the gimbal and looking down, vertically, two points B and C of the bow of the ship, fixed relative to point (M). 27. Installation selon la revendication 26, caractérisée en ce que le déplacement vertical est mesuré par un dispositif de mesure de distance tel qu'un télémètre infrarouge ou dispositif équivalent.27. Installation according to claim 26, characterized in that the vertical displacement is measured by a distance measuring device such as an infrared rangefinder or equivalent device. 28. Installation selon les revendications 17 à 27, caractérisée en ce qu'une surveillance visuelle est prévue durant les opérations de chargement et particulièrement durant les opérations de connexion, une caméra de télévision étant à cet effet installée à l'extrémité de la flèche (F) et dirigée sur l'avant du navire, cette disposition permettant à l'opérateur de visualiser les opérations à l'avant du navire et en particulier de contrôler la mise en position du bras articulé (L) pendant cette connexion.28. Installation according to claims 17 to 27, characterized in that a visual monitoring is provided during the loading operations and particularly during the connection operations, a television camera being installed for this purpose at the end of the boom ( F) and directed towards the front of the ship, this arrangement allowing the operator to view the operations at the front of the ship and in particular to control the positioning of the articulated arm (L) during this connection. 29. Installation selon l'une quelconque des revendications 26, 27, 28, caractérisée en ce que la caméra de surveillance est la caméra (A) déjà installée pour la mesure du déplacement de l'avant du navire.29. Installation according to any one of claims 26, 27, 28, characterized in that the surveillance camera is the camera (A) already installed for measuring the displacement of the bow of the ship.
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