FR2500054A1 - Methode de construction d'une structure marine de grande dimension - Google Patents

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Terry D Petty
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Abstract

L'INVENTION CONCERNE UNE METHODE DE CONSTRUCTION IN SITU D'UNE STRUCTURE TUBULAIRE MARINE INDEPENDANTE, A PARTIR DE TUBES DE FLOTTABILITE POSITIVE, SELON LAQUELLE ON IMMERGE UN PREMIER TUBE 31 AU-DESSOUS DU NIVEAU DE L'EAU 9 AU MOYEN DE CABLES 19 ET D'ANCRES 17, ON PLACE UN SECOND TUBE FLOTTANT 32 IMMEDIATEMENT AU-DESSUS DU PREMIER TUBE, ON UTILISE LA FLOTTABILITE DU PREMIER TUBE 31 POUR RELEVER LE SECOND TUBE 32 AU-DESSUS DU NIVEAU DE L'EAU, ON REALISE UNE CONNEXION ENTRE LE PREMIER ET LE SECOND TUBES, ON IMMERGE LES DEUX TUBES AU MOYEN DESDITS CABLES 19 ET ANCRES 17 ET ON RENOUVELLE LES ETAPES CI-DESSUS POUR LES AUTRES TUBES JUSQU'A CE QUE LA STRUCTURE TUBULAIRE SOIT ENTIEREMENT REALISEE.

Description

On sait qu'il est possible par un système de conversion de l'énergie thermique, de produire de l'électricité en utilisant la différence de température existant entre l'eau chaude de surface de l'océan et l'eau froide en profondeur0 Un tel système comprend, de manière classique, une plateforme flottante qui supporte une centrale électrique utilisant un fluide de travail tel que l'ammonisque.
L'ammoniaque peut s'évaporer et se condenser dans un faible interpelle de température. L'eau chaude de la surface de la mer est pompée dans un évaporateur où l'ammoniaque liquide est chauffé et vaporisé. Un turbo-générateur convertit énergie thermiaue do la vapeur d'ammoniaque en énergie mécanique et ensuite en énergie électrique. Un condenseur reçoit l'eau froide d'une grande tour flottante qui descend bas dans la mer à un niveau où on trouve de l'eau relativement froide
Le condenseur condense la vapeur d'ammoniaque qui quitte la turbine à l'état liquide. L'ammoniaque liquide est ensuite mis sous pression et retourne à l'évaporateur, ce qui complète le cycle.
L'invention concerne d'une manière générale une méthode de construction d'une structure marine telle qu'une tour de grandes dimensions qui peut être utilisée, par exemple, dans un système de conversion d'énergie thermique.
L'invention concerne une méthode de construction d'une structure marine indépendante sur un site éloigné des tubes à partir de plusieurs tubes flottants, qui comprend les étapes suivantes t a) - on immerge un premier tube relativement long au-dessous du niveau
de l'eau en utilisant des câbles et des ancres ; b) - on amène, en le faisant flotter, un second tube plus court juste
au-dessus du premier tube t c) - on utillse la flottabilité du premier tube pour soulever le second
tube au-dessus du niveau de l'eau ; d) - on réalise une interconaection entra lesdits premier et second
tubes ; e)- on immerge ces tubes au moyen de câbles et d'ancres ; et f) - on renouvelle les étapes (b) à (e) pour les tubes restants.
Selon une modalité préférée, les câbles sont commandés par des treuils qui sont montés sur une installation flottante placée au-dessus du site de construction et les ancres sont suspendues à des câbles de manière à être placées sur le fond de la mer suivant une configuration prédéter mine'e.
La méthode selon l'invention se caractérise en ce que chaque tube comporte des chambres de flottaison et en ce que au moins certaines de ces chambres sont sélectivement inondables.
La méthode se caractérise en outre en ce que le premier tube est muni de moyens de fixation pour fixer les extrémités extérieures des câbles et le tube supérieur est zani de moyens de fixation pour fixer les extrémités intérieures des câbles, de manière à ancrer l'installation flottante telle qu'une tour sur le fond de la mer de manière indépendante par rapport au navire et aux treuils.
L'invention a également pour objet une structure marine telle qu'une tour, construite en utilisant cette méthode
La méthode préférée selon l'invention utilise une plate-forme comportant plusieurs treuils. Une barge conçue de manière à pouvoir être partiellement immergée transporte successivement les tubes, chacun ayant une flottabilité positive obtenue au moyen de chambres de flottaison dont au moins certaines peuvent être inondées. Â chaque cible du treuil est suspendue une ancre qui est larguée au fond de la mer. Â l'extrémité basse du tube le plus bas se trouvent des crochets auxquels sont conneotées les extrémités extérieures des câbles. Â l'aide des câbles et des ancres, le tube inférieur est en premier immerge, ensuite le second tube eot placé au-dessus du tubc inférieur. La flottabilité positive du tube inférieur permet de soulever le second tube au-dessus de la surface de l'eau. Les chambres de flottaison du tube inférieur et du second tube sont reliées entre elles pour permettre le passage de fluide de l'une à l'autre. Le tube le plus bas et le second tube ainsi reliés sont entièrement immergés et un troisième tube est placé au-dessus du second tube0 La flottabilité positive du tube inférieur et du second tube permettent de soulever le troisième tube au-dessus du niveau de l'eau.
Les chambres du second et du troisième tubes sont également interconnec- tées. Le tube inférieur, le second et le troisième tubes ainsi construits sont entièrement immergés et l'on répète le processus jusqu'à ce que le dernier ou tube supérieur soit fixé à l'avant-dernier tube.
En utilisant les cibles de treuil et en inondant sélectivement les chambres de flottabilité par l'eau de mer, la structure ou tour ainsi construite est immergée au niveau désiré dans la masse d'eau et est ancrée au fond de la mer. Les extrémités intérieures des cibles sont détachées de leurs treuils. Le tube supérieur comporte une pluralité de crochets espacés auxquels les extrémités intérieures des cibles de treuil sont attachées. L'installation ou tour est alors indépendante du navire et se tnintient par elle-même à l'aide seulement d'ancres qui sont suspendues aux câbles.
Des modes spécifiques et préférés de mise en oeuvre de l'invention sont illustrés dans les dessins annexés dans lesquels :
- la figure I est une représentation schématique d'une plate-forme
flottante semi-submersible qui peut être utilisée pour la cons
truction de la structure ou tour narine
- la figure 2 est une vue de face,partiellement en coupe de la
plate-forme représentée à la figure 1 t
- la figure 3 est une vue de la plate-forme suivant la ligne 3-3
de la figure 2 ;
- les figures 4 à 13 illustrent les étapes ssuccessi.ves do mise en
place de plusieurs ancres sur le fond de la mer ; ;
- les figures 14 à 17 montrent le positionnement du premier tube
ou tube inférieur par rapport au navire et la fixation des câbles
de treuil aux crochets prévus h l'extrémité inférieure du premier
tube ;
- les figures 18 à 21 montrent la manière d'immerger le tube infé
rieur, le positionnement du second tube au-dessus dra premier tube
et l'utilisation de la flottabilité du tube inférieur pour relever
le second tube hors de l'eau
- les figures 22 et 23 illustrent les étapes succeasives pour
ériger une structure milititubes en forme de tour et l'immerger à
une hauteur prédéterminée au-dessus du fond de la mer ;;
- la figure 24 montre la manière d'ancrer la structure ou tour
flottante au fond de la mer t
- la figure 25 représente une super-structure connectée à la
structure ou tour flottante ;
- la figure 26 est une vue en coupe horizontale du tube inférieur
représentant les compartiments inondables ;
- la figure 27 est une vue en coupe verticale suivant la ligne
27-27 du tube représenté à la figure 26 ;
- la figure 28 est une vue partielle en coupe verticale de l'ex-
trémité supérieure du tube supérieur ; et
- la figure 29 illustre la manière de relier entre eux mécaniqueS
ment les tubes et de relier pour le passage des fluides leurs
compartiments inondables.
La méthode préférée est illustrée en se référant aux dessins qui représentent une installation flottante classique telle qu'une plateforme semi-submersible 10 (figure 1), par exemple du type utilisé pour le forage en mer. Une telle plate-forme 10 comporte classiquement des pontons horizontaux 13 (figure 2) reliés par des colonnes verticales 14.
 la périphérie d'un espace libre ou dégagement rectangulaire 12 dans la plate-forme 10 sont montés plusieurs treuils 13. Une barge classique 16 (figure 4) est utilisée pour transporter successivement des masses ou ancres 17, chacune pourvue d'une poulie j8 (figure 4k).
Le processus de construction commence quand la barge 16 est mise en place dans le dégagement 12 (figure 5) de manière que la pre mièvre masse transportée 17 se trouve au-dessous d'un treuil correspondant 13 (figures 6-7). Alors l'extrémité libre extérieure du câble de treuil 19 est placée de manière N former une boucle passant sur la poulie 18 (figures 8-9) et est fixée de manière amovible à un crochet 20 sur la plate-forme 10. L'extrémité de la barge 16 qui supporte l'ancre 17 est alors complètement immergée tandis que le treuil 13 est actionné jusqu'à ce que son cible 19 supporte complètement l'ancre 17 (figure 10). La barge 16 est alors dégagée de la plate-forme 10 pour transporter une seconde ancre 17 (figure 11) tandis que la première ancre 17 est abaissée par le cible 19 jusqu'au fond de la mer 21o De la manière décrite cidessus, la barge 16 va transporter successivement de nombreuses ancres 17 qui sont mises en place de préférence suivant un cercle sur le fond de la mer 21 (figures 12-13). La construction de la structure ou tour 40 peut commencer en utilisant plusieurs tubes 30-34.
Chaque tube peut être constitué en tout matériau approprié tel que béton, acier, etc... Le matériau préféré est un béton ammé léger.
Chaque tube a par lui-mtme une flottabilité positive c'est-à-dire qu'il est capable de se déplacer de lui même d'une position entièrement immergée à une position partiellement immergée. De plus chaque tube comporte des compartiments ou chambres 29 (figure 26) qui peuvent outre inondés d'eau.
La flottabilité d'un seul tube ou de plusieurs tubes peut être réglée en inondant sélectivement d'eau de mer ou en vidant des chambres particulières 29.
se se référant maintenant aux figures 14 h 16, le premier tube 30 qui est le tube inférieur, partiellement immergé, est amené en flottaison verticale vers la plate forme et placé à l'intérieur du dégagement 12.
Le tube 30 peut alors être tracté par un remorqueur (non représenté).
L'extrémité inférieure du tube 30 comporte des crochets 31. Une fois que le tube 30 est centré dans le dégagement 12, les extrémités extérieures des câbles 19 sont attachées aux crochets respectifs 31 (figure 17). En faisant fonctionner les treuils 13 pour appliquer une tension à leurs cables 19 (figures 18-19) il est possible d'immerger le tube 30 à n'importe quel niveau désiré.
En mime temps, un second tube plus court32 (figures 19-19A) est mis en place dans le dégagement 12 de manière à se trouver directement au-dessus du tube inférieur 30 (figure 20). Ensuite, les cibles 19 sont reltchés (figure 21) pour permette à la flottabilité positive inhérente au tube 30, de s'exercer en relevant le tube 32 au-dessus du niveau de l'eau 9. Une connexion mecanique 62 (figure 29) est alors réalisée au-dessus du niveau de l'eau entre les tubes 30 et 32 (figure 20) et une connexion par tubes 69 est réalisée entre leurs chambres de flottaison 29.
Ces étapes de construction sont répétées pour un autre tube court 32 (figures 22-23) et pour plusieurs tubes longs 33 ainsi que pour le tube supérieur 34. De cette manière, la structure ou tour 40 se trouve entièrement érigée et complètement immergée nais flottant su- dessus du fond de la mer 21.
Ainsi au moyen des câbles de tension 19 auxquels sont suspendues les ancres 17, chaque élément de construction de la structure ou tour tubulaire peut être immergé de manière à placer au-dessus de son sommet un tube supplémentaire o Si nécessaire le ballastage de chambres particulières 29 peut aussi être utilisé en conjonction avec l'effort de traction exercé par les câbles 19. Les cibles 19 sont détendus lorsque l'on désire laisser s' exercer la flottabilité naturelle de la structure pour soulever au-dessus du niveau de l'eau 9 le dernier tube ajouté.
Chacune des chambres 29 est étanche à l'eau. Le niveau de l'eau dans les chambres de ballastage choisies peut être contrôlé au moyen de vannes (non représentées) tandis que d'autres chambres peuvent être hermétiquement fermées sous la pression atmosphérique et sont conçues de manière à supporter la pression hydrostatique locale de la mer. Un tel ballastage est bien connu dans la technique et il n'est pas nécessaire de le décrire davantage.
Le tube supérieur 34 comporte sur sa paroi des crochets 35 espacés sur sa circonférence (figure 23). Quand la structure ou tour tubulaire 40 est entièrement immergée et flottante, les extrémités intérieures des câbles 19 sont détachées de leurs treuils 13 et sont fixées aux crocheta correspondants 35 (figure 24). La structure ou tour 40 se maintient d'elle-même quand elle est ancrée au fond de la mer 21 par des ancres 17 suspendues aux câbles 19. Ensuite la plate-forme 10 peut s'en éloigner dans la direction de la flèche 54.
Une superstructure 50 est maintenant amenée au-dessus et accou- plée à la structure ou tour 40, de préférence au moyen d'un j@int tournant 51. De cette manière, la superstructure 50 a une liberté de mouvement par rapport à la structure ou tour 40. La superstructure 50 peut suppor- ter une centrale électrique dont l'eau froide est soutirée par la struoture ou tour tubulaire 40 ainsi qu'on l'a décrit ci-dessus.
Le tube inférieur 30 est placé à une distance suffisante audessus du fond de la mer 21 pour epOcher que la vase ne soit entraînée dans la structure ou tour. Un tamis 60 (figures 26-27) est prive pour fonctioemer copie filtre. Suivant un mode de réalisation préféré de la structure ou tour 40, toue les tubes 30-34 ont un diamètre intérieur d'environ 50 mètre. La longueur du tube inférieur 30 peut outre de l'ordre de 30 mètres. La flottabilité nette du tube 30 peut être de l'ordre de 50 * Le tube 32 peut avoir une longueur d'environ 10 mètres et aussi une flottabilité nette d'environ 50 %.Par suite, le tube 30 peut être immergé à environ 7 mètres au-dessous du niveau de l'eau 9 et il doit avoir une flottabilité positive suffisante pour relever le prenier tube 32 tors de l'eau. L'infrastructure constituée par les tubes 30 et 32 'a relever le troisième tube 32 hors de l'eau à un niveau d'environ 3 mètres.
Les tubes 33 peuvent avoir une longueur, par exemple, d'environ 15 mètres et une flottabilité nette de 25 %, L'infrastructure constituée par le tube 30, le premier tube 32 et le second tube 32 est immergée b environ 15 mètres au-dessous du niveau de l'eau 9, de manière à recevoir le premier tube 33.Les étapes de construction sont alors répétées pour tous les tubes longs 33 et pour le tube supérieur 340
Une caractéristique importante du processus dc construction selon l'invention réside dans l'utilisation d'ancres 17 placées au fond de la mer 21, en coopération avec des câbles de treuil 19 pour immerger les infrastructures et finalement pour permettre à la structure construite te 40 de se maintenir par elle-même à environ 150 à 300 mètres au-dessus du fond de la mer 210
La partie inférieure de la structure 4Q peut avoir une flotta
bilité négative tandis que la partie supérieure doit avoir une flottabi
lité positive. le cette manière la structure 40 aura une plus grande
stabilité quand elle est entierement immergée et flottaute.

Claims (5)

R E V z N D I C A T I O N S
1. - Procédé de construction in situ d'une structure tubulaire
marine indépendante à partir de tubes de flottabilité positive,
comprenant les étapes suivantes
a) - immersion d'un premier tube au-dessous du niveau de l'eau
au moyen de câbles et d'ancres ;
b) - positionnement en flottaison d'un second tube directement
au-dessus du premier tube t
c) - relevage du second tube au-dessus du niveau de l'eau sous
l'effet de la flottabilité du premier tube ;
d) - interconnection du premier et du second tubes
e) - immersion de ces tubes au moyen desdits cibles et ancres ;
et
f) - renouvellement des étapes de b) à e) pour les tubes
restants jusqu'à ce que la structure tubulaire soit com
plètement construi@e.
2. - Méthode selon la revendication 1, dans laquelle les câbles
sont commandés par des treuils qui sont montés sur une installation
flottante placée au-dessus du site de construction et où les ancres
sont suspendues auxdits câbles.
3. - Méthode selon la revendication 2, caractérisée en ce que
chaque tube comporte des chambres de flottaison et en ce que au
moins certaines de ces chambres peuvent être sélectivement inondées.
4. - Méthode selon la revendication 3, caractérisée en ce que
le premier tube est muni de moyens de fixation pour y fixer les ex-
trémités extérieures des câbles et le tube supérieur de la structure
tubulaire est muni de moyens de fixation pour y fixer les extréi-
tés intérieures desdits câbles de maniére à ancrer cette stracture
tubulaire au fond de l'eau d'une manière indépendante de ladite
installation flottante ainsi que des treuils.
5. - Structure marine tubulaire construite suivant le procédé
décrit à l'une des revendications précédentes.
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