EP4408734A1 - Système et procédé de mise à l'eau d'une charge lourde - Google Patents

Système et procédé de mise à l'eau d'une charge lourde

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Publication number
EP4408734A1
EP4408734A1 EP22789237.9A EP22789237A EP4408734A1 EP 4408734 A1 EP4408734 A1 EP 4408734A1 EP 22789237 A EP22789237 A EP 22789237A EP 4408734 A1 EP4408734 A1 EP 4408734A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
load
structures
transport
support
lifting
Prior art date
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Application number
EP22789237.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP4408734B1 (fr
Inventor
Nicolas FABRY
Benoît Melen
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Soletanche Freyssinet SA
Original Assignee
Soletanche Freyssinet SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Soletanche Freyssinet SA filed Critical Soletanche Freyssinet SA
Publication of EP4408734A1 publication Critical patent/EP4408734A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP4408734B1 publication Critical patent/EP4408734B1/fr
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Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B73/00—Building or assembling vessels or marine structures, e.g. hulls or offshore platforms
    • B63B73/30—Moving or transporting modules or hull blocks to assembly sites, e.g. by rolling, lifting or floating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C17/00—Overhead travelling cranes comprising one or more substantially horizontal girders the ends of which are directly supported by wheels or rollers running on tracks carried by spaced supports
    • B66C17/06—Overhead travelling cranes comprising one or more substantially horizontal girders the ends of which are directly supported by wheels or rollers running on tracks carried by spaced supports specially adapted for particular purposes, e.g. in foundries, forges; combined with auxiliary apparatus serving particular purposes
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B17/00—Artificial islands mounted on piles or like supports, e.g. platforms on raisable legs or offshore constructions; Construction methods therefor
    • E02B2017/0056—Platforms with supporting legs
    • E02B2017/0069—Gravity structures
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B17/00—Artificial islands mounted on piles or like supports, e.g. platforms on raisable legs or offshore constructions; Construction methods therefor
    • E02B2017/0091—Offshore structures for wind turbines

Definitions

  • the present invention relates to the launching of heavy loads and more particularly but not exclusively those of gravity bases (also called GBF for "Gravity Base Foundation”) used in offshore wind power, or those of jacket structures or floating foundations.
  • GBF Gravity Base Foundation
  • the towers of wind generators are getting taller and taller in order to increase the energy captured thanks to a surface swept by the blades as large as possible.
  • Offshore wind towers have a rotor height of up to 140m or more.
  • Their design involves a gravity base whose weight is related to the installed power (typically 6,000 to 12,000 tons). These bases are most often prefabricated on land to optimize the cost of their construction.
  • the lower part (submerged) of the mast is built in concrete with the base of the base while its emerged part can be built either in concrete or in steel.
  • the lower part of the mast built in concrete, always covers at least the submerged part.
  • the corresponding mast height of the base is generally between 40 and 60m.
  • a specifically designed barge float
  • the base then loaded with carriers of the SPMT type (“Self-Propelled Modular Transporter” - for example of the Kamag type) or with a high-capacity gantry.
  • the barge is then ballasted and submerged to put the base in flotation;
  • This solution is conventionally used for the launching of prefabricated elements such as port caissons.
  • the height of the base mast is a limiting factor when it is assembled on land rather than afloat.
  • the invention meets this need by proposing a system for launching a heavy load, in particular a gravity base for a wind generator comprising a base and a central mast, the system comprising:
  • the movement of the transport structures between the lifting and retracted configurations is carried out without carrying the load, before loading or after unloading the latter, this movement being carried out for the sole purpose of clearing the passage for the load in order to allow position it under the transport structures or release it, and when the load is a gravity base, the mast of the latter to extend vertically between the transport structures.
  • the invention offers multiple advantages.
  • the invention allows the support of a concrete tower or a high metal mast, with or without its generator (wind nacelle, rotor and blades).
  • the invention also makes it possible to limit the maintenance operations of the marine site such as dredging at the location of the launching, because few equipment is in motion under water.
  • the invention makes it possible to have a heavy lifting system whose transport structures can engage and retract simply to insert the base and support it symmetrically, the base comprising an element higher than the transport structures themselves.
  • This solution allows the lifting of the load on a platform, its displacement over the required distance, followed by a descent to float it.
  • the invention makes it possible to avoid the need for a high-capacity barge, the need for a large draft, and a high number of SMPT-type haulage modules, of which employment generally requires the strengthening of port structures and whose carbon footprint is high.
  • each transport structure comprises at least one cross beam made of a metal frame, which makes it possible to gain in lightness.
  • Each transport structure may in particular comprise a set of cross beams made of metal framework, connected together.
  • Each crossbeam can comprise a main section in lattice beam, for example with two, three or four longitudinal elements, extended by slats at the ends, for example with two vertically superimposed longitudinal elements, the slats coming to rest on the support structure and /or the support structure when switching from the lifting configuration to the retracted configuration or vice versa, so as to ensure that at all times the transport structure rests at least on two supports spaced apart longitudinally, namely either on at least two support structures, or on at least one support structure and one support structure.
  • the system may comprise at least two movable supports, in particular sliding supports, for example in the form of carriages, moving on the support structures, carrying the transport structures, the latter being able to move laterally relative to the carriages.
  • the mobile supports are for example moved along the support structures by cable jacks, and the transport structures are for example moved relative to the mobile supports by cable jacks.
  • the term "trolley” should be understood in a broad sense, encompassing trolleys with or without wheels or rollers, and able to move by sliding, rolling or other form of movement.
  • Each transport structure may comprise a plurality of lifting devices allowing the load to be lifted, for example cable jacks.
  • Each support structure can be supported by concrete piers.
  • Each support structure can be at a height from the ground lower than that of the top of the mast, when the load is a gravity base.
  • the top of the mast when the base rests on the ground, is at a height at least twice that of the support structures.
  • Each support structure may include a beam supported by two piers at least at its ends
  • Another subject of the invention is a method for launching a heavy load using a launching system according to the invention, as defined above, the method comprising the following steps:
  • Such a method is particularly suitable for a load having a mast, the latter extending between the front and rear transport structures and at a height greater than these during the movement of the load between the loading and unloading zones, and in particular to a load consisting of a gravity base.
  • FIG. 1 Figure 1 shows partially and schematically, in perspective, an example of a launching system according to the invention
  • FIG. 2 Figure 2 is a schematic perspective view showing the lifting means present on the crosspieces
  • FIG. 3 Figure 3 is a schematic perspective view showing the means for moving the crosspieces along the support structures
  • FIG. 4 Figure 4 is a view similar to Figure 3 showing the displacement means from another angle of view
  • Figure 5 shows partially and schematically in perspective the transition between the main section of the crosspieces and the spouts extending it
  • FIG. 6 represents the slats present at one end of the front crosspieces
  • FIG. 7 figure 7 illustrates the connection between the base of the base and the lifting means
  • Figure 8 is a partial perspective view showing the base being transported
  • Figure 9 is a view similar to Figure 8 from another angle.
  • FIG. 10 Figures 10A to 10G are top and perspective views illustrating different steps of the launching process with the system according to the invention.
  • a launching system 1 usable to launch a load consisting of a gravity base E comprising a base B and a mast F, both in concrete and built on earth.
  • Base E is intended to receive an upper part of the mast and a wind generator nacelle (not shown).
  • the mast F extends for example over a height of more than 20 m above the base B.
  • the weight of the load is for example greater than or equal to 3000t.
  • the base B of the base can have caissons serving as ballast to ensure its flotation to the final location where the base must be placed on the seabed.
  • the outer diameter of the base B is for example greater than or equal to 15 m.
  • the system 1 comprises front 10a and rear 10b transport structures which can move along two support structures 20a and 20b, which are parallel and extend from a zone L for loading the load on the ground up to to an area U for unloading the load into the water.
  • Movement paths 40 can be provided, as shown, to bring the base E from a manufacturing area (not shown) to the loading area L.
  • Each transport structure 10a or 10b comprises, in the example illustrated, several parallel crossbeams 17 made integral by connecting elements 15, the crossbeams 17 being three in number in the example considered.
  • each crossbeam 17 is made with a metal frame, and comprises a main section 11 extended by spouts 12 and 16 at its longitudinal ends.
  • the main section 11 has for example four longitudinal elements 111 parallel to each other and arranged in section like the vertices of a rectangle, as shown in Figure 4 in particular, these longitudinal elements 111 being joined together by metal mesh elements 112.
  • the spouts 12 and 16 each comprise two parallel longitudinal elements 113, superimposed vertically, joined by metal mesh elements 114.
  • the upper longitudinal element 113 is connected to the two upper longitudinal elements 111 by transition elements 115 forming a V, and the same applies to the lower longitudinal element 113.
  • the support structures 20a and 20b each comprise a beam 23, for example made of concrete, resting on vertical piles 21.
  • Oblique bracing beams 22 are arranged on the outer side of the piles 21, to stabilize the support structures opposite each other. -vis lateral forces.
  • Rear 30a and front 30b support structures extend away from support structure 20b.
  • Each support structure comprises for example, as illustrated, a horizontal beam 31, for example of concrete, resting at its ends on vertical piles 32.
  • the support structures 30a and 30b can be stabilized by oblique bracing beams 33, in pairs on the inner and outer sides of the piles 32.
  • Each support structure 30a or 30b is located at a distance from the adjacent support structure 20b which is less than the length of each transport structure 10a or 10b.
  • the rear support structure 30a allows the rear transport structure 10b to be able to pass from a lifting configuration, illustrated in FIG. 1 in particular, where it rests on the support structures 20a and 20b, to a retracted configuration, visible in FIG. 10A in particular, where it rests on the support structure 20b and the support structure 30a.
  • the front support structure 30b allows the front transport structure 10a to be able to pass from a lifting configuration, illustrated in FIG. 10A in particular, where it rests on the support structures 20a and 20b, to a configuration retracted, visible on the figure 10G in particular, where it rests on the support structure 20b and the support structure 30b.
  • the spacing between the support structures 20a and 20b corresponds substantially to the length of the main section 11 of the cross beams 17; the transition portions comprising the transition elements 115 come for example directly above the support structures in the lifting configuration.
  • each transport structure 10a or 10b can rest via the longest spouts 12 on the support structure 20b, and via the shortest spouts 16 on the corresponding support structure. Before the spouts 16 cease to rest on the support structure, the spouts 12 come to rest on the support structure 20a.
  • Trolleys 60 are movable on each support structure 20a or 20b to allow the transport structures 10a and 10b to move along the support structures, between the loading and unloading zones.
  • each drive system 61 can comprise a cable 65 attached to the ends of the corresponding support structure, and extending therebetween.
  • the carriage 60 circulating on the support structure 20b, on which each transport structure is always resting, can carry, as can be seen in particular in Figure 9, at least one drive system 64 adapted to move the corresponding transport structure laterally , between the lifting and retracted configurations, for example at least one cable jack drive system 66.
  • the latter may extend between the connecting elements 15 arranged at the level of the spouts 12 and 16.
  • the carriages 60 may include supports 69 to laterally guide the cross beams 17 during their movement between the retracted and lifting configurations.
  • each transport structure 10a or 10b comprises beams 13 resting on the upper longitudinal elements 111 of the main sections 11, these beams 13 supporting lifting elements 50, for example cable jacks.
  • the distribution of the lifting devices 50 on each crossbeam 17 is chosen according to the nature and geometry of the load to be lifted; in the example considered, the transport structures 10a and 10b have symmetrical arrangements with respect to a plane of symmetry oriented perpendicular to the support structures 20a and 20b.
  • the crossbeam 17 furthest from the mast F can carry, as illustrated in FIG. 8, four lifting members 50 grouped in pairs, the latter being separated by a distance d1 and positioned symmetrically relative to the middle of the crossbeam 17, the middle crossbeam can carry four lifting members 50, the two most central of which are separated by a distance d2 less than d1, and the two outermost are separated by a distance d3 greater than dl, the crossbeam 17 closest to the mast F comprising four lifting members 50, the two most central of which are positioned on the crossbeam 17 substantially like the pairs of lifting members of the crossbeam 17 the outermost, and the two outermost lifting members 50 are separated by a distance d4 greater than d3.
  • lifting devices 50 have fasteners 51, visible in Figure 7 in particular, which can be hooked onto anchors 53 of the base E.
  • System 1 can be used as follows.
  • the rear transport structure 10b is brought into the retracted configuration, where it rests by the spouts 16 on the rear support structure 30a and by the spouts 12 on the support structure 20b, as illustrated in FIG. 10A .
  • the front support structure 10a is in the lifting configuration, and rests by the main section 11 on the support structures 20a and 20b.
  • the base E can be brought into the loading area L, as shown in figure 10B.
  • the passage of the mast F can be carried out as far as the front crosspiece 10a, thanks to the positioning sufficiently set back of the slats 12 of the rear support structure 10b.
  • the rear crosspiece 10b is returned to the lifting configuration, as illustrated in FIG. 10C, and the mast F extends between the support structures 10a and 10b.
  • the fasteners 51 are attached to the base E and the lifting devices 50 actuated to raise it above the ground.
  • the two transport structures 10a and 10b can be moved together to take the base E into the unloading zone U, above the water, as illustrated in FIG. 10D.
  • the latter can be lowered into the water by actuating the lifting devices 50 so as to float, as shown in Figures 10E and 10F.
  • Fasteners 51 can be detached from base E.
  • the front transport structure 10a can then be moved laterally to be brought into the retracted configuration, as illustrated in FIG. 10G, in order to release the base E and allow it to leave the unloading zone U.
  • the front transport structure 10a rests by the slats 16 on the front support structure 30b, and on the support structure 20b by the slats 12.
  • the front transport structure 10a can be brought back into the lifting configuration and then moved backwards so as to be able to take charge of the next base E to be put on the ground. 'water.
  • support structures 30a and 30b can be replaced by a support structure extending continuously along support structures 20a and 20b.
  • the arrangement of the transport structures 10a and 10b can be modified, and one can for example increase or decrease the number of cross beams, depending on the size of the base to be launched for example.
  • the transport structures can be brought into the retracted configuration other than by a translational movement along their longitudinal axis, for example by a rotational movement in a horizontal or vertical plane, or by a more complex movement.
  • Air Pad System a sliding system on an air cushion commonly used for the translation heavy loads, allowing friction to be limited to less than 1% of the vertical force, translation system with sliding supports on an air cushion as described in patent EP1854746, with pads, etc.

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Abstract

Système (1) de mise à l'eau d'une charge lourde (E), notamment une embase gravitaire de générateur éolien comportant un socle et un mat central, le système comportant : - Deux structures de support (20a, 20b) s'étendant entre une zone de réception de la charge sur terre et une zone de déchargement de la charge sur l'eau, - des structures de transport avant et arrière (10a, 10b) pouvant se déplacer ensemble en appui sur les deux structures de support entre les zones de réception et de déchargement, chaque structure de transport étant mobile transversalement relativement aux structures de support pour passer d'une configuration de levage où elle s'étend au moins partiellement au-dessus de la charge à une configuration escamotée où elle libère un espace permettant à la charge de franchir la structure de transport afin d'être mise en place entre les structures de transport dans la zone de réception et libérée dans la zone de déchargement, et inversement, chaque structure de transport comportant des organes de levage de la charge permettant de la soulever dans la zone de réception et de la descendre dans l'eau dans la zone de déchargement, - une structure d'appui arrière (30a) permettant à la structure de transport arrière de reposer sur celle-ci et l'une des structures de support seulement en configuration escamotée, - une structure d'appui avant (30b) permettant à la structure de transport avant de reposer sur celle-ci et sur l'une des structures de support en configuration escamotée.

Description

Description
Titre : Système et procédé de mise à l’eau d’une charge lourde
La présente invention concerne la mise à l’eau de charges lourdes et plus particulièrement mais non exclusivement celles des embases gravitaires (encore appelées GBF pour « Gravity Base Foundation ») utilisées dans l’éolien en mer, ou encore celles des structures jackets ou des fondations flottantes.
Technique antérieure
Les tours de générateurs éoliens sont de plus en plus hautes afin d’augmenter l’énergie captée grâce à une surface balayée par les pales la plus grande possible. Les tours éoliennes offshores ont une hauteur au rotor pouvant atteindre 140m ou plus. Leur conception implique une embase gravitaire dont le poids est en rapport avec la puissance installée (typiquement de 6000 à 12000 tonnes). Ces embases sont le plus souvent préfabriquées à terre pour optimiser le coût de leur construction. La partie basse (immergée) du mât est construite en béton avec le socle de l’embase tandis que sa partie émergée peut être construite soit en béton soit en acier.
La partie basse du mât, construite en béton, couvre toujours au moins la partie immergée. Comme il est courant de poser des éoliennes sur une profondeur comprise entre 20 et 40m, la hauteur de mât correspondante de l’embase est généralement comprise entre 40 et 60m. Les méthodes traditionnelles de mise à l’eau deviennent des solutions plus onéreuses à mesure que les dimensions et poids des éléments à mettre à l’eau augmentent.
Les méthodes connues de mise à l’eau peuvent faire appel à :
• Une barge (flotteur) spécifiquement conçue ; l’embase alors chargée avec des transporteurs de type SPMT (« Self-Propelled Modular Transporter » - par exemple de type Kamag) ou avec un portique de grande capacité. La barge est ensuite ballastée et immergée pour mettre l’embase en flottaison ;
• Un ou plusieurs navires équipés de moyen de levage de grosse capacité, dont les coûts sont en proportion et dont la disponibilité est limitée pour ces charges exceptionnelles ;
• Une plateforme descendue par des câbles avec treuils ou vérins hydrauliques. Les dimensions et poids des embases présentent une limite à cette solution, sans oublier la nécessité de disposer d’une forme de radoub (fosse de mise à l’eau) sous la plateforme ;
• Un ripage (translation) sur une rampe de pente constante et limitée, à l’instar de la technique ancienne utilisée pour mise à l’eau des navires. Celle-ci amène des contraintes et efforts significatifs dans la structure portuaire et également dans l’embase ;
• Un portique ou une structure permettant la prise en charge par le haut puis un ripage (translation) avant la mise à l’eau. Cette solution est utilisée classiquement pour la mise à l’eau d’éléments préfabriqué tels des caissons portuaires. Néanmoins, la hauteur du mât de l’embase est un facteur limitant lorsque celui- ci est assemblé à terre plutôt qu’en flottaison.
Exposé de l’invention
Il existe par conséquent un besoin pour bénéficier d’un système permettant de mettre à l’eau des charges lourdes telles que des embases gravitaires, présentant un mât de hauteur significative, remédiant aux inconvénients de l’art antérieur.
Résumé de l’invention
L’invention répond à ce besoin en proposant un système de mise à l’eau d’une charge lourde, notamment une embase gravitaire de générateur éolien comportant un socle et un mât central, le système comportant :
Deux structures de support s’étendant entre une zone de réception de la charge sur terre et une zone de déchargement de la charge sur l’eau, des structures de transport avant et arrière pouvant se déplacer ensemble en appui sur les structures de support entre les zones de réception et de déchargement, chaque structure de transport étant mobile transversalement relativement aux structures de support pour passer d’une configuration de levage où elle s’étend au moins partiellement au-dessus de la charge à une configuration escamotée où elle libère un espace permettant à la charge de franchir la structure de transport afin d’être mise en place entre les structures de transport dans la zone de réception et libérée dans la zone de déchargement, chaque structure de transport comportant des organes de levage de la charge permettant de la soulever dans la zone de réception et de la descendre dans l’eau dans la zone de déchargement, une structure d’appui arrière permettant à la structure de transport arrière de reposer sur celle-ci et sur l’une des structures de support en configuration escamotée, une structure d’appui avant permettant à la structure de transport avant de reposer sur celle-ci et sur l’une des structures de support en configuration escamotée.
Le déplacement des structures de transport entre les configurations de levage et escamotée s’effectue sans porter la charge, avant chargement ou après déchargement de celle-ci, ce déplacement étant effectué dans le seul but de dégager le passage pour la charge afin de permettre de la positionner sous les structures de transport ou de la libérer, et lorsque la charge est une embase gravitaire, au mât de celle-ci de s’étendre verticalement entre les structures de transport.
L’invention offre de multiples avantages.
Tout d’abord, elle permet de limiter le tirant d’eau nécessaire car il n’y a pas de structure porteuse immergée s’étendant sous la charge, et d’assurer une mise à l’eau indépendamment des conditions de mer et de vent ; ensuite, elle permet de limiter les travaux de génie civil de renforcement des structures portuaires.
L’invention permet la prise en charge d’une tour en béton ou d’un mât métallique de grande hauteur, avec ou sans son générateur (nacelle éolienne, rotor et pales).
L’invention permet également de limiter les opérations d’entretien du site marin tel le draguage à l’emplacement de la mise à l’eau, car peu d’équipements sont en mouvement sous l’eau.
De plus, par rapport aux inconvénients associés à l’état de l’art rappelé ci-dessus, l’invention permet de disposer d’un système de levage lourd dont les structures de transport peuvent s’engager et se rétracter simplement pour y insérer l’embase et la prendre en charge de façon symétrique, l’embase comportant un élément plus haut que les structures de transport elles-mêmes. Cette solution permet le soulèvement de la charge sur un terreplein, un déplacement de celle-ci sur la distance requise, suivi d’une descente pour la mise en flottaison.
L’invention permet d’éviter le recours à une barge de grande capacité, à la nécessité d’un important tirant d’eau, et à un nombre élevé de modules de roulage de type SMPT dont l’emploi nécessite généralement le renforcement des structures portuaires et dont l’empreinte carbone est élevée.
Par ailleurs, la solution qui consisterait à ouvrir chacune des structures de transport dans sa section milieu (mi-travée), zone la plus sollicitée mécaniquement, serait plus compliquée à mettre en œuvre et se révélerait moins compétitive (coûts de fabrication, durée des cycles de levage et déplacement, sécurité).
De préférence, chaque structure de transport comporte au moins une poutre traverse en charpente métallique, ce qui permet de gagner en légèreté. Chaque structure de transport peut notamment comporter un ensemble de poutres traverses en charpente métallique, reliées ensemble. Chaque poutre traverse peut comporter une section principale en poutre treillis, par exemple à deux, trois ou quatre éléments longitudinaux, prolongée par des becs aux extrémités, par exemple à deux éléments longitudinaux superposés verticalement, les becs venant en appui sur la structure de support et/ou la structure d’appui lors du passage de la configuration de levage à la configuration escamotée ou inversement, de manière à faire en sorte qu’à tout moment, la structure de transport repose au moins sur deux appuis espacés longitudinalement, à savoir soit sur les deux structures de support au moins, soit sur au moins une structure de support et une structure d’appui.
Le système peut comporter au moins deux appuis mobiles, notamment des appuis glissants, par exemple sous la forme de chariots, se déplaçant sur les structures de support, portant les structures de transport, ces dernières pouvant se déplacer latéralement relativement aux chariots. Les appuis mobiles sont par exemple déplacés le long des structures de support par des vérins à câble, et les structures de transport sont par exemple déplacées relativement aux appuis mobiles par des vérins à câbles. Le terme « chariot » doit être compris avec un sens large, englobant des chariots munis ou non de roues ou rouleaux, et pouvant se déplacer par glissement, roulement ou autre forme de déplacement.
Chaque structure de transport peut comporter une pluralité d’organes de levage permettant de soulever la charge, par exemple des vérins à câble.
Chaque structure de support peut être portée par des piles en béton. Chaque structure de support peut se trouver à une hauteur du sol inférieure à celle du sommet du mât, lorsque la charge est une embase gravitaire. Par exemple, le sommet du mât, lorsque l’embase repose sur le sol, se situe à une hauteur au moins deux fois supérieure à celle des structures de support. Chaque structure d’appui peut comporter une poutre supportée par deux piles au moins à ses extrémités
L’invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un procédé de mise à l’eau d’une charge lourde en utilisant un système de mise à l’eau selon l’invention, tel que défini ci-dessus, le procédé comportant les étapes suivantes :
Réception de la charge dans la zone de chargement avec la structure de transport arrière en configuration escamotée, passage de la structure de transport arrière en configuration de levage, levage de la charge avec les structure de transport, déplacement de la charge ainsi soulevée par les structures de transport le long des structures de support jusque dans la zone de déchargement, descente de la charge pour sa mise à l’eau, passage de la structure de transport avant en configuration escamotée, déplacement de la charge en flottaison hors de la zone de déchargement.
Un tel procédé convient tout particulièrement à une charge présentant un mât, ce dernier s’étendant entre les structures de transport avant et arrière et à une hauteur supérieure à celles-ci durant le déplacement de la charge entre les zones de chargement et de déchargement, et en particulier à une charge constituée par une embase gravitaire.
Brève description des dessins
L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d’un exemple de mise en œuvre non limitatif de celle-ci, et à l’examen du dessin annexé, sur lequel :
[FIG. 1] la figure 1 représente de manière partielle et schématique, en perspective, un exemple de système de mise à l’eau selon l’invention,
[FIG. 2] la figure 2 est une vue schématique en perspective faisant apparaître les moyens de levage présents sur les traverses,
[FIG. 3] la figure 3 est une vue schématique en perspective faisant apparaître les moyens de déplacement des traverses le long des structures de support,
[FIG. 4] la figure 4 est une vue analogue à la figure 3 montrant les moyens de déplacement sous un autre angle de vue, [FIG. 5] la figure 5 représente de manière partielle et schématique en perspective la transition entre la section principale des traverses et les becs prolongeant celle-ci,
[FIG. 6] la figure 6 représente les becs présents à une extrémité des traverses avant, [FIG. 7] la figure 7 illustre la liaison entre le socle de l’embase et les moyens de levage, [FIG. 8] la figure 8 est une vue partielle et en perspective montrant l’embase en cours de transport,
[FIG. 9] la figure 9 est une vue analogue à la figure 8 sous un autre angle de vue, et
[FIG. 10] les figures 10A à 10G sont des vues de dessus et en perspective illustrant différentes étapes du procédé de mise à l’eau avec le système selon l’invention.
Description détaillée
On a représenté sur les figures 1 à 10 un système 1 de mise à l’eau selon l’invention, utilisable pour mettre à l’eau une charge constituée par une embase gravitaire E comportant un socle B et un mât F, tous deux en béton et construits sur terre.
L’embase E est destinée à recevoir une partie supérieure de mat et une nacelle de générateur éolien (non représentées).
Le mat F s’étend par exemple sur une hauteur de plus de 20 m au-dessus du socle B.
Le poids de la charge est par exemple supérieur ou égal à 3000t.
Le socle B de l’embase peut présenter des caissons servant de ballast pour assurer sa flottaison jusqu’à l’emplacement définitif où l’embase doit être posée sur le fond marin.
Le diamètre extérieur du socle B est par exemple supérieur ou égal à 15 m.
Le système 1 selon l’invention comporte des structures de transport avant 10a et arrière 10b pouvant se déplacer le long de deux structures de support 20a et 20b, parallèles et s’étendant depuis une zone L de chargement de la charge sur le sol jusqu’à une zone U de déchargement de la charge dans l’eau.
Des chemins de déplacement 40 peuvent être prévus, comme illustré, pour amener l’embase E depuis une zone de fabrication (non représentée) jusqu’à la zone de chargement L.
Chaque structure de transport 10a ou 10b comporte dans l’exemple illustré plusieurs poutres traverses 17 parallèles et rendues solidaires par des éléments de liaison 15, les poutres traverses 17 étant au nombre de trois dans l’exemple considéré. De préférence, comme illustré, chaque poutre traverse 17 est réalisée avec une charpente métallique, et comporte une section principale 11 prolongée par des becs 12 et 16 à ses extrémités longitudinales.
La section principale 11 présente par exemple quatre éléments longitudinaux 111 parallèles entre eux et disposés en section comme les sommets d’un rectangle, comme visible sur la figure 4 notamment, ces éléments longitudinaux 111 étant réunis entre eux par des éléments de treillis métallique 112.
Les becs 12 et 16 comportent chacun deux éléments longitudinaux parallèles 113, superposés verticalement, réunis par des éléments de treillis métallique 114.
L’élément longitudinal supérieur 113 se raccorde aux deux éléments longitudinaux supérieurs 111 par des éléments de transition 115 formant un V, et il en est de même de l’élément longitudinal inférieur 113.
Les structures de support 20a et 20b comportent chacune une poutre 23, par exemple en béton, reposant sur des piles verticales 21. Des poutres obliques de contreventement 22 sont disposées sur le côté extérieur des piles 21, pour stabiliser les structures de support vis-à-vis des efforts latéraux.
Des structures d’appui arrière 30a et avant 30b s’étendent à distance de la structure de support 20b.
Chaque structure d’appui comporte par exemple, comme illustré, une poutre horizontale 31, par exemple en béton, reposant à ses extrémités sur des piles verticales 32. Tout comme les structures de support 20a et 20b, les structures d’appui 30a et 30b peuvent être stabilisées par des poutres obliques de contreventement 33, par deux sur les côtés intérieur et extérieur des piles 32.
Chaque structure d’appui 30a ou 30b est située à une distance de la structure de support adjacente 20b qui est inférieure à la longueur de chaque structure de transport 10a ou 10b. La structure d’appui arrière 30a permet à la structure de transport arrière 10b de pouvoir passer d’une configuration de levage, illustrée à la figure 1 notamment, où elle repose sur les structures de support 20a et 20b, à une configuration escamotée, visible sur la figure 10A notamment, où elle repose sur la structure de support 20b et la structure d’appui 30a.
De même, la structure d’appui avant 30b permet à la structure de transport avant 10a de pouvoir passer d’une configuration de levage, illustrée à la figure 10A notamment, où elle repose sur les structures de support 20a et 20b, à une configuration escamotée, visible sur la figure 10G notamment, où elle repose sur la structure de support 20b et la structure d’appui 30b.
L’espacement entre les structures de support 20a et 20b correspond sensiblement à la longueur de la section principale 11 des poutres traverses 17 ; les portions de transition comportant les éléments de transition 115 viennent par exemple à l’aplomb des structures de support en configuration de levage.
En configuration escamotée, chaque structure de transport 10a ou 10b peut reposer par les becs 12, les plus longs, sur la structure de support 20b, et par les becs 16, les plus courts, sur la structure d’appui correspondante. Avant que les becs 16 ne cessent de reposer sur la structure d’appui, les becs 12 viennent en appui sur la structure de support 20a.
Des chariots 60 sont mobiles sur chaque structure de support 20a ou 20b pour permettre aux structures de transport 10a et 10b de se déplacer le long des structures de support, entre les zones de chargement et déchargement.
Ces chariots 60 se déplacent sur des chemins prévus à cet effet sur les structures de support. Le déplacement des chariots 60 peut être assuré par tout système d’entraînement adapté 61, par exemple par des vérins à câbles, comme illustré à la figure 3. Dans l’exemple illustré, on voit que chaque système d’entraînement 61 peut comporter un câble 65 accroché aux extrémités de la structure de support correspondante, et s’étendant entre celles-ci.
Le chariot 60 circulant sur la structure de support 20b, sur laquelle chaque structure de transport est toujours en appui, peut porter, comme visible notamment à la figure 9, au moins un système d’entraînement 64 adapté à déplacer la structure de transport correspondante latéralement, entre les configurations de levage et escamotée, par exemple au moins un système d’entraînement à vérin à câble 66. Ce dernier peut s’étendre entre les éléments de liaison 15 disposés au niveau des becs 12 et 16.
Les chariots 60 peuvent comporter des appuis 69 pour guider latéralement les poutres traverses 17 durant leur déplacement entre les configurations escamotée et de levage.
Dans l’exemple considéré, chaque structure de transport 10a ou 10b comporte des poutres 13 reposant sur les éléments longitudinaux supérieurs 111 des sections principales 11, ces poutres 13 supportant des organes de levage 50, par exemple des vérins à câble.
La répartition des organes de levage 50 sur chaque poutre traverse 17 est choisie en fonction de la nature et de la géométrie de la charge à soulever ; dans l’exemple considéré, les structures de transport 10a et 10b présentent des agencements symétriques par rapport à un plan de symétrie orienté perpendiculairement aux structures de support 20a et 20b.
Pour une charge telle qu’une embase gravitaire E, la poutre traverse 17 la plus éloignée du mât F peut porter comme illustré à la figure 8 quatre organes de levage 50 regroupés par paires, ces dernières étant éloignés d’une distance dl et positionnées symétriquement par rapport au milieu de la poutre traverse 17, la poutre traverse du milieu peut porter quatre organes de levage 50, dont les deux les plus centraux sont éloignés d’une distance d2 inférieure à dl, et les deux les plus extérieurs sont éloignés d’une distance d3 supérieure à dl, la poutre traverse 17 la plus proche du mat F comportant quatre organes de levage 50 dont les deux plus centraux sont positionnés sur la poutre traverse 17 sensiblement comme les paires d’organes de levage de la poutre traverse 17 la plus extérieure, et les deux organes de levage 50 les plus extérieurs sont éloignés d’une distance d4 supérieure à d3.
Ees organes de levage 50 présentent des attaches 51, visibles sur la figure 7 notamment, qui peuvent s’accrocher sur des ancrages 53 de l’embase E.
Ee système 1 peut être utilisé de la manière suivante.
Tout d’abord, la structure de transport arrière 10b est amenée en configuration escamotée, où elle repose par les becs 16 sur la structure d’appui arrière 30a et par les becs 12 sur la structure de support 20b, comme illustré à la figure 10A. La structure de support avant 10a est en configuration de levage, et repose par la section principale 11 sur les structures de support 20a et 20b.
L’embase E peut être amenée dans la zone de chargement L, comme illustré sur la figure 10B. Le passage du mât F peut s’effectuer jusqu’à la traverse avant 10a, grâce au positionnement suffisamment en retrait des becs 12 de la structure de support arrière 10b.
Une fois l’embase E en place, la traverse arrière 10b est ramenée en configuration de levage, comme illustré sur la figure 10C, et le mât F s’étend entre les structures de support 10a et 10b.
Les attaches 51 sont accrochées à l’embase E et les organes de levage 50 actionnés pour soulever celle-ci au-dessus du sol.
Ensuite, les deux structures de transport 10a et 10b peuvent être déplacées conjointement pour emmener l’embase E jusque dans la zone de déchargement U, au-dessus de l’eau, comme illustré à la figure 10D. Une fois l’embase E dans la zone de déchargement U, celle- ci peut être descendue dans l’eau en actionnant les organes de levage 50 de manière à la mettre en flottaison, comme illustré aux figures 10E et 10F. Les attaches 51 peuvent être détachées de l’embase E.
La structure de transport avant 10a peut alors être déplacée latéralement pour être amenée en configuration escamotée, comme illustré à la figure 10G, afin de libérer l’embase E et permettre à celle-ci de quitter la zone de déchargement U. En configuration escamotée, la structure de transport avant 10a repose par les becs 16 sur la structure d’appui avant 30b, et sur la structure de support 20b par les becs 12.
Une fois que l’embase E a quitté la zone de déchargement U, la structure de transport avant 10a peut être ramenée en configuration de levage puis déplacée vers l’arrière de façon à pouvoir prendre en charge l’embase suivante E à mettre à l’eau.
Bien entendu, l’invention n’est pas limitée à l’exemple qui vient d’être décrit.
Par exemple, les structures d’appui 30a et 30b peuvent être remplacées par une structure de support s’étendant continûment le long des structures de support 20a et 20b.
L’agencement des structures de transport 10a et 10b peut être modifié, et l’on peut par exemple augmenter ou diminuer le nombre de poutres traverses, en fonction de la taille de l’embase à mettre à l’eau par exemple. Les structures de transport peuvent être amenées en configuration escamotée autrement que par un mouvement de translation selon leur axe longitudinal, par exemple par un mouvement de rotation dans un plan horizontal ou vertical, ou par un mouvement plus complexe.
De nombreuses solutions techniques autres que celle illustrée peuvent être utilisées pour déplacer les structures de transport le long des structures de support, par exemple des solutions d’entraînement de type Air Pad System (système de ripage sur coussin d’air couramment utilisé pour la translation de charges lourdes, permettant de limiter la friction à moins de 1% de l’effort vertical, système de translation avec appuis glissants sur coussin d’air tel que décrit dans le brevet EP1854746, à patins, ...)
De même, de nombreuses solutions techniques autres que celle illustrée peuvent être utilisées pour déplacer les structures de transport latéralement relativement aux structures de support, par exemple d’autres solutions de lançage sur appuis roulants ou glissants.

Claims

Revendications
1. Système (1) de mise à l’eau d’une charge lourde (E), notamment une embase gravitaire de générateur éolien comportant un socle et un mat central, le système comportant :
Deux structures de support (20a, 20b) s’étendant entre une zone de réception de la charge sur terre et une zone de déchargement de la charge sur l’eau, des structures de transport avant et arrière (10a, 10b) pouvant se déplacer ensemble en appui sur les deux structures de support entre les zones de réception et de déchargement, chaque structure de transport étant mobile transversalement relativement aux structures de support pour passer d’une configuration de levage où elle s’étend au moins partiellement au-dessus de la charge à une configuration escamotée où elle libère un espace permettant à la charge de franchir la structure de transport afin d’être mise en place entre les structures de transport dans la zone de réception et libérée dans la zone de déchargement, et inversement, chaque structure de transport comportant des organes de levage de la charge permettant de la soulever dans la zone de réception et de la descendre dans l’eau dans la zone de déchargement, une structure d’appui arrière (30a) permettant à la structure de transport arrière de reposer sur celle-ci et l’une des structures de support seulement en configuration escamotée, une structure d’appui avant (30b) permettant à la structure de transport avant de reposer sur celle-ci et sur l’une des structures de support en configuration escamotée.
2. Système selon la revendication 1, chaque structure de transport comportant au moins une poutre traverse (17) en charpente métallique.
3. Système selon la revendication 2, chaque structure de transport comportant un ensemble de poutres traverses (17) en charpente métallique, reliées ensemble.
4. Système selon l’une des revendications 2 et 3, chaque poutre traverse comportant une section principale (11) en poutre treillis, notamment à quatre éléments longitudinaux, prolongée par des becs (12, 16) aux extrémités, notamment à deux éléments longitudinaux superposés verticalement, les becs venant en appui sur la structure de support et/ou la structure d’appui lors du passage de la configuration de levage à la configuration escamotée ou inversement, de manière à faire en sorte qu’à tout moment, la structure de transport repose au moins sur deux appuis espacés longitudinalement, à savoir soit sur les deux structures de support au moins, soit sur au moins une structure de support et une structure d’appui. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant deux appuis mobiles (60), notamment chariots, se déplaçant sur les structures de support, portant les structures de transport, ces dernières pouvant se déplacer latéralement relativement aux appuis mobiles. Système selon la revendication précédente, comportant des vérins à câbles (61 ; 66) pour déplacer les appuis mobiles (60) le long des structures de support (20a, 20b) et/ou les structures de transport (10a, 10b) relativement aux appuis mobiles (60). Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, chaque structure de transport comportant une pluralité d’organes de levage (50) permettant de soulever la charge (E). Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, chaque structure de support (20a, 20b) étant portée par des piles en béton. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, chaque structure d’appui comportant une poutre (31) supportée par deux piles au moins (32) à ses extrémités. Procédé de mise à l’eau d’une charge lourde en utilisant un système de mise à l’eau tel que défini dans l’une quelconque des revendications précédentes, le procédé comportant les étapes suivantes :
Réception de la charge dans la zone de chargement (L) avec la structure de transport arrière (10b) en configuration escamotée, passage de la structure de transport arrière en configuration de levage, levage de la charge avec les structures de transport, déplacement de la charge ainsi soulevée par les structures de transport jusque dans la zone de déchargement, descente de la charge pour sa mise à l’eau, passage de la structure de transport avant (10a) en configuration escamotée, déplacement de la charge en flottaison hors de la zone de déchargement (U).
11. Procédé selon la revendication 10, la charge présentant un mât (F), ce dernier s’étendant entre les structures de transport avant et arrière et à une hauteur supérieure à celles-ci durant le déplacement de la charge entre les zones de chargement et de déchargement. 12. Procédé selon l’une des revendications 10 et 11, la charge étant constituée par une embase gravitaire.
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