FR2540065A1 - Floating and ballasted structure, held in its place in the open sea - Google Patents
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Abstract
Description
Structure flottante et lestée, maintenue sur son site en mer ouverte. Floating and weighted structure, maintained on its site in the open sea.
La présente invention concerne une structure maritime flottante et lestée maintenue sur son site opdrationnel en mer ouverte,. et dont les applications multiples sont énumdrées plus loin. The present invention relates to a floating and weighted maritime structure maintained on its operational site in the open sea. and whose multiple applications are listed below.
L'invention se rapporte particulièrement, mais non exclusivement, à la construction d'ensembles composites lourds et flottants, dans lesquels une superstructure, qui peut être une tour, repose sur une ou plusieurs plateformes superposées s'appuyant elles-memes par l'intermddiaire de colonnes de soutien sur un ou plusieurs flotteurs, l'ensemble ne reposant pas sur le fond de la mer, mais se trouvant maintenu sur son site par ancrage traditionnel ou par un système de positionnement dynamique. The invention relates particularly, but not exclusively, to the construction of heavy and floating composite assemblies, in which a superstructure, which may be a tower, rests on one or more superimposed platforms themselves supporting by the intermediary support columns on one or more floats, the assembly not resting on the sea bottom, but being maintained on its site by traditional anchoring or by a dynamic positioning system.
A la suite des decouvertes de gisements pétroliers en mer ouverte, un certain nombre de types de structures ont été labourées pour explorer et exploiter ces gisements. Elles peuvent être groupées en deux catégo- ries - soit de conception fixe, telles que les plateformes de production ou plateformes d'habitation reposant sur le fond marin. Elles peuvent être en acier ou en béton. Following the discovery of petroleum deposits in the open sea, a number of types of structures were plowed to explore and exploit these deposits. They can be grouped into two categories - either of fixed design, such as production platforms or housing platforms resting on the seabed. They can be steel or concrete.
- soit de conception mobile.- either of mobile design.
Ce dernier type est utilisé pour certaines plateformes de forage. The latter type is used for certain drilling platforms.
Le type de plateformes de forage varie avec la profondeur d'eau réncon tres - Pour des fonds variant de 0'à 10 mètres de profondeur (zone mardcageuse), ce sont les Swamp barges, barges bailastables reposant sur le fond en opdra- tion.The type of drilling rigs varies with the depth of water encountered - For bottoms varying from 0 'to 10 meters deep (wetted area), these are Swamp barges, bailastable barges resting on the bottom in operation.
- Pour des fonds de 10 à 100 mètres de profondeur, ce sont les plateformes auto-élévatrices, dont la coque se hisse hors de l'eau en prenant appui sur des colonnes par l'intermédiaire de mécanismes appropriés (vérin, roue den tée, etc...), la partie inférieure des colonnes reposant sur le fond.- For bottoms from 10 to 100 meters deep, these are self-elevating platforms, whose hull is hoisted out of the water by resting on columns by means of appropriate mechanisms (jack, toothed wheel, etc ...), the lower part of the columns resting on the bottom.
- Pour des fonds au-deld de 100 mètres de profondeur, on rencontre deux types de supports : ce sont d'une part les navires de forage en positionnement dynamique, et d'autre part les plateformes semi-submersibles, structures flottantes dont les flotteurs principaux, situés en eau profonde, assurent à la fois la flottation de la plateforme et sa bonne stabilité.- For bottoms beyond 100 meters deep, there are two types of supports: these are on the one hand drilling vessels in dynamic positioning, and on the other hand semi-submersible platforms, floating structures including floats main, located in deep water, ensure both the flotation of the platform and its good stability.
Les navires de forage, par leurs dimensions réduites comparées à celles des plateformes semi-submersibles, ne peuvent pas recevoir de lour des superstructures. De plus, au-delà d'une certaine profondeur du fond de la mer, il devient nécessaire de les équiper d'un système de positionnement dynamique, compliqué et onéreux. Ce dernier consiste à munir la coque d'hélices latérales commandées par un ordinateur, qui reçoit des informations de capteurs situés au fond de l'eau et autour du navire. Drilling vessels, by their reduced dimensions compared to those of semi-submersible platforms, cannot receive heavy superstructures. In addition, beyond a certain depth from the bottom of the sea, it becomes necessary to equip them with a dynamic, complicated and expensive positioning system. The latter consists in providing the hull with lateral propellers controlled by a computer, which receives information from sensors located at the bottom of the water and around the ship.
De leur coté, les plateformes semi-subsersibles, très répandues aujourd'hui, reposent toutes sur le même principe : plusieurs flotteurs, de grandes dimensions, immergés pour limiter les effets de la houle, sont surmontés de colonnes supportant un pont métallique qui reçoit la tour de forage ou d'exploitation, les locaux sociaux, les ateliers d'entretien, etc... For their part, the semi-subsersible platforms, very widespread today, all rest on the same principle: several large floats, immersed to limit the effects of the swell, are surmounted by columns supporting a metal bridge which receives the drilling or operating tower, social premises, maintenance workshops, etc.
Les principales caractéristiques de ces plateformes semi-submersibles sont d'une part qu'elles sont très stables, grecs à un large polygone de sustentation constitué par la multiplicité des flotteurs, mais d'autre part que leur poids est tres élevé. Certaines peuvent atteindre 25.000 tonnes. De plus, leur amarrage, a cause de leur poids très élevé, exige des ancres extremement lourdes (15 tonnes en moyenne). The main characteristics of these semi-submersible platforms are on the one hand that they are very stable, Greek to a large support polygon constituted by the multiplicity of floats, but on the other hand that their weight is very high. Some can reach 25,000 tonnes. In addition, their mooring, because of their very high weight, requires extremely heavy anchors (15 tonnes on average).
Le but de la présente invention est de réaliser une structure flottante semi-submersible moins complexe et plus légère que les plateformes semi-submersibles connues, afin de diminuer ou de supprimer les inconvénients pratiques de complexité de structure, de poids élevé et d'ancrage lourd desdites plateformes, et donc de diminuer leur prix de revient pour une application déterminée. The aim of the present invention is to produce a semi-submersible floating structure which is less complex and lighter than known semi-submersible platforms, in order to reduce or eliminate the practical drawbacks of structural complexity, high weight and heavy anchoring. of said platforms, and therefore to reduce their cost price for a specific application.
Dans ce qui suit, on désignera par - "structure" : l'ensemble flottant et lesté considéré - "superstructure" : le sous-ensemble disposé au-dessus du ou des flot teurs - "plateformes" ou "ponts" : les parties horizontales de la supers truc-
ture - "tour" : la partie verticale de la superstructure disposée au-dessus de
la plateforme supérieure - "flotteur" : organe immergé et de géométrie adaptée permettant à la struc
ture de flotter "colonnes de soutien" : les parties verticales de la superstructure s'ap
puyant sur le ou les flotteurs et supportant la
ou les plateformes, ainsi que la tour - "dispositif de rappel" : ensemble comprenant la colonne de ballastage et
le lest de base. In what follows, we will designate by - "structure": the floating and ballasted assembly considered - "superstructure": the sub-assembly placed above the float (s) - "platforms" or "bridges": the horizontal parts some great stuff-
ture - "tower": the vertical part of the superstructure placed above
the upper platform - "float": submerged body and adapted geometry allowing the struc
floating "support columns": the vertical parts of the superstructure are
drawing on the float (s) and supporting the
or the platforms, as well as the tower - "recall device": assembly comprising the ballast column and
the basic ballast.
- "colonne de ballastage" : partie verticale ou oblique disposée sous un
flotteur ou sous un ensemble de flotteurs soli
daires et permettant de régler la ligne de flot
taison par le volume intérieur ballastable-débal-
lastable, et aussi participant au couple de rap
pel dont l'essentiel est fourni par le lest de
base.- "ballast column": vertical or oblique part arranged under a
float or under a set of soli floats
and allowing to adjust the flow line
the interior volume ballastable-unpacking-
lastable, and also participating in the rap couple
pel, most of which is supplied by the ballast of
based.
- "lest de base " : substance agissant par son poids, qui est fixée à la ba
se de la ou des colonne(s) de ballastage, et qui four
nit l'essentiel du couple de rappel nécessaire a la sta
bilité de la structure.- "basic ballast": substance acting by its weight, which is fixed to the ba
of the ballast column (s), and which furnace
removes most of the torque required for sta
bility of the structure.
- "ligne de flottaison" : ligne de contact de la structure avec le niveau
de la mer. Pour une structure donnée, le niveau
de la ligne de flottaison dépend du réglage du vo
lume d'eau dans la ou les colonne(s) de ballasta
ge.- "waterline": line of contact of the structure with the level
from the sea. For a given structure, the level
of the water line depends on the setting of the vo
lume of water in the ballasta column (s)
ge.
- "pilonnement" : ensemble des mouvements verticaux communiqués a la struc
ture, et dûs essentiellement aux effets de la houle.- "heaving": set of vertical movements communicated to the structure
ture, and mainly due to the effects of swell.
- "stabilité" : propriété d'une structure qui tend a ramener son axe verti
cal à la verticale du lieu d'implantation lorsqu'il en a
été écarté par une cause quelconque.- "stability": property of a structure which tends to bring back its vertical axis
cal vertical to the location where it is located
been dismissed by any cause.
La présente invention a pour objet une structure flottante et lestée, maintenue sur son site opérationnel en mer ouverte, caractérisée en ce qu'elle comprend à la fois au moins un flotteur immergé a plus de deux mètres au-dessous du niveau de la mer, la profondeur dtimmersion étant fonction des conditions locales de houle, une superstructure fixée rigidement par des colonnes de soutien sur ledit flotteur ou ensemble de flotteurs solidaires et un dispositif de rappel par gravité également relié rigidement audit flotteur ou ensemble de flotteurs solidaires et constitué a la fois par un lest de base réglable de façon à maîtriser avec précision å une valeur prédéterminée l'angle d'inclinaison maximale de ladite structure flottante par rapport a la verticale, et par au moins une colonne de ballastage, dont le lest réglable permet de contrôler la ligne de flottaison de ladite structure et aussi de participer au contrôle de son angle d'inclinaison, dû aux effets du vent, de la houle et des courants marins. The subject of the present invention is a floating and weighted structure, maintained on its operational site in the open sea, characterized in that it comprises both at least one float submerged more than two meters below sea level, the immersion depth being a function of local swell conditions, a superstructure rigidly fixed by support columns on said float or set of integral floats and a gravity return device also rigidly connected to said float or set of integral floats and constituted at the same time by a base ballast adjustable so as to control precisely at a predetermined value the angle of maximum inclination of said floating structure with respect to the vertical, and by at least one ballast column, whose adjustable ballast makes it possible to control the waterline of said structure and also to participate in the control of its angle of inclination, due to the effects of wind, swell and c sea currents.
La profondeur d'immersion du flotteur est adaptée aux conditions locales de houle, de façon que le flotteur reste toujours immergé, même avec une houle mximale. The depth of immersion of the float is adapted to the local swell conditions, so that the float always remains submerged, even with a minimal swell.
La structure selon l'invention peut ne comporter qu'un seul flotteur métallique, ce qui constitue souvent la solution la plus simple. The structure according to the invention may comprise only one metallic float, which often constitutes the simplest solution.
Elle peut aussi comporter plusieurs flotteurs, reliés entre eux solidairement par tout moyen connu. Ainsi, on peut envisager par exemple un flotteur par colonne de soutien de la superstructure. L'ensemble de ces flotteurs, rendus solidaires, est alors relié rigidement vers le bas a un dispositif de rappel par gravité. It can also include several floats, interconnected integrally by any known means. Thus, one can consider for example one float per support column of the superstructure. All of these floats, made integral, are then rigidly connected downwards to a gravity return device.
On peut aussi envisager un flotteur en forme d'anneau sur lequel reposent les colonnes de soutien et dans lequel s'encastrent vers le bas des colonnes de ballastage disposées circulairement et obliquement, et se terminant vers le bas dans une enveloppe rigide en forme d'anneau contenant le lest de base et de diamètre plus petit que celui du flotteur. One can also consider a ring-shaped float on which the support columns rest and in which are embedded downwards ballast columns arranged circularly and obliquely, and ending down in a rigid envelope in the form of ring containing the base ballast and of smaller diameter than that of the float.
L'essentiel de l'invention réside dans cette liaison rigide entre le ou les flotteurs, surmontés de leur superstructure, et le dispositif de rappel par gravité, c'est-à-dire dans la combinaison d'une structure semisubmersible et d'un dispositif de rappel. Grâce à ce dernier, il devient possible d'alléger considérablement la partie semi-submersible des ensembles lourds, tout en conservant une excellente stabilité, comme on va le montrer plus loin. The essence of the invention resides in this rigid connection between the float (s), surmounted by their superstructure, and the gravity return device, that is to say in the combination of a semi-submersible structure and a reminder device. Thanks to the latter, it becomes possible to considerably lighten the semi-submersible part of the heavy assemblies, while retaining excellent stability, as will be shown below.
Suivant une caractéristique préférentielle de l'invention, le dispositif de rappel par gravité est constitué par une pièce ou un ensemble de pièces creuses, comportant d'une part au moins une colonne de ballastage de forme allongée, disposée verticalement sous le ou les flotteurs, qui peut être remplie d'une quantité variable et réglable de lest, et d'autre part une enveloppe rigide contenant le lest de base. La colonne de ballastage peut être réalisée soit en acier, soit en béton armé, soit en tout autre matériau convenable. I1 en est de meme, a son extrémité inférieure, de l'enveloppe rigide contenant le lest de base. According to a preferred characteristic of the invention, the gravity return device consists of a part or a set of hollow parts, comprising on the one hand at least one ballast column of elongated shape, arranged vertically under the float (s), which can be filled with a variable and adjustable quantity of ballast, and on the other hand a rigid envelope containing the basic ballast. The ballast column can be made either of steel, or of reinforced concrete, or of any other suitable material. It is the same, at its lower end, with the rigid envelope containing the basic ballast.
Suivant une autre caractéristique préférentielle de l'invention, la colonne de ballastage peut être remplie partiellement, ou totalement, ou par compartiments, d'une quantité variable de liquide, tel que de l'eau de mer, ou de l'eau barytée, de densité comprise entre 2 et 3, ou encore de l'eau chargée d'un autre soluté dense et aisément pompable. According to another preferred characteristic of the invention, the ballasting column can be filled partially, or totally, or by compartments, with a variable quantity of liquid, such as sea water, or baryta water, with a density between 2 and 3, or else water loaded with another dense and easily pumpable solute.
Suivant une autre caractéristique préférentielle de l'invention, le lest de base est constitué par une certaine quantité de matériau solide de densité appropriée, non réglable sur le site opérationnel, complétée par une quantité réglable de l'un des deux liquides suivants : l'eau barytée, l'eau chargée d'un autre soluté dense. According to another preferred characteristic of the invention, the basic ballast consists of a certain quantity of solid material of appropriate density, not adjustable on the operational site, supplemented by an adjustable quantity of one of the following two liquids: baryta water, water loaded with another dense solute.
Suivant une autre caractéristique préférentielle de l'invention, la quantité de lest de base, compte tenu de sa position, est réglée de telle manière que I'inclinaison maximale de la structure par rapport à la verticale soit parfaitement adaptée a la fonction à remplir par ladite structure. Dans la très grande majorité des cas d'application, cette inclinaison maximale sur la verticale est réglée, selon l'invention, entre 30 et 100 dans les conditions d'exploitation normales de la structure. According to another preferred characteristic of the invention, the quantity of basic ballast, taking account of its position, is adjusted in such a way that the maximum inclination of the structure relative to the vertical is perfectly suited to the function to be fulfilled by said structure. In the vast majority of application cases, this maximum vertical inclination is set, according to the invention, between 30 and 100 under normal operating conditions of the structure.
Suivant une autre caractéristique préférentielle de l'invention; la colonne de ballastage est munie d'un système de frein hydrodynamique contre le pilonnement, constitué par exemple par un ou plusieurs disques horizontaux soudés extérieurement à la colonne de ballastage, en profondeur, et percés de trous laissant passer l'eau. According to another preferred characteristic of the invention; the ballast column is provided with a hydrodynamic brake system against the heave, constituted for example by one or more horizontal discs welded outside to the ballast column, in depth, and pierced with holes allowing water to pass.
Suivant une autre caractéristique préfdrentielle de la structure selon 1 invention, le flotteur est unique, présente une forme générale aplatie et arrondie, et il est suffisamment immergé pour que les effets d'une houle moyenne en surface se trouvent très atténués a son niveau d'immer- sion.Dans les cas où la superstructure est supportée par au moins trois colonnes qui prennent appui sur le flotteur, ces colonnes, disposées a égale distance de l'axe central du dispositif, peuvent s'encastrer dans le flotteur dans toute son épaisseur, tandis que, au centre, la colonne de ballastage disposée sous le flotteur peut traverser également toute l'épaisseur du flotteur, res diverses contraintes étant supportées par un réseau de poutres et d'entretoises contenues dans le flotteur et raidies par des diaphragmes, ce réseau pouvant aussi être de type tubulaire Ainsi, ce flotteur selon l'invention permet de réaliser une distribution homogène des contraintes transmises les unes de la superstructure, les autres de la colonne de ballastage.Sur la circonférence du flotteur viennent coulisser dans des anneaux les chaines d'ancrage, qui cheminent ensuite jusqu'au pont supérieur le long des colonnes d'appui de la superstructure, et dont la tension et le mou sont réglés depuis ce pont supérieur ou même gun niveau plus élevé, par un système approprié -de réglage et de maintien de la tension correspondant aux conditions de mer les plus sévères. According to another preferred characteristic of the structure according to 1 invention, the float is unique, has a generally flattened and rounded shape, and it is sufficiently submerged that the effects of an average swell at the surface are very attenuated at its level. immersion. In cases where the superstructure is supported by at least three columns which bear on the float, these columns, arranged at equal distance from the central axis of the device, can be embedded in the float throughout its thickness , while, in the center, the ballasting column placed under the float can also pass through the entire thickness of the float, various stresses being supported by a network of beams and spacers contained in the float and stiffened by diaphragms, network can also be of tubular type Thus, this float according to the invention makes it possible to achieve a homogeneous distribution of the stresses transmitted one from the superstructure, the others of the ballast column. On the circumference of the float, the anchor chains slide in rings, which then travel to the upper deck along the support columns of the superstructure, and whose tension and slack are adjusted from this upper deck or even gun level higher, by an appropriate system -adjusting and maintaining the tension corresponding to the most severe sea conditions.
Le flotteur peut aussi présenter une forme ovale, ou sphérique, ou elliptique, ou cylindrique, ou annulaire, etc ... . I1 peut être en acier, ou en tout autre matériau convenable. The float may also have an oval, or spherical, or elliptical, or cylindrical, or annular, etc. shape. It can be made of steel, or any other suitable material.
Suivant une caractéristique particulière de la présente invention, la structure flottante est munie d'un dispositif de contrôle automatique, par ordinateur, de positionnement dynamique, les hélices latérales com mandées par ordinateur étant fixées sur le flotteur, ou sur l'ensemble de flotteurs, et les capteurs qui fournissent les informations utiles étant situés a l'extrémité inférieure du lest de base. According to a particular characteristic of the present invention, the floating structure is provided with an automatic control device, by computer, of dynamic positioning, the lateral propellers controlled by computer being fixed on the float, or on the set of floats, and the sensors which provide the useful information being located at the lower end of the base ballast.
La présente invention a aussi pour objet les diverses applications de ladite structure flottante et lestée. The present invention also relates to the various applications of said floating and weighted structure.
C'est ainsi que l'invention a aussi pour objets - Un phare maritime flottant - Une structure de signalisation flottante - Une torchère offshore située en mer ouverte - Une plateforme de forage - Une plateforme de production et d'exploitation d'hydrocarbures liquides
ou gazeux - Une plateforme d'habitation - Une plateforme de chargement ou de déchargement, au large des cotes, de
navires pétroliers, ou gaziers, ou minéraliers - D'une façon générale, toutes les structures maritimes destinées a
recevoir des équípements9 et tolérant, dans certaines limites
prédéterminées, une légère inclinaison par rapport à la verticale du lieu
d'implantation dans les conditions normales d'exploitation.Thus, the invention also has for its objects - A floating maritime lighthouse - A floating signaling structure - An offshore flare located in the open sea - A drilling platform - A platform for the production and exploitation of liquid hydrocarbons
or gas - A residential platform - A loading or unloading platform, off the coast,
oil, or gas, or mineral vessels - Generally speaking, all maritime structures intended for
receive equipment9 and tolerant, within certain limits
predetermined, a slight inclination from the vertical of the place
location under normal operating conditions.
Comme on le comprend, la structure flottante selon l'invention se trouve à l'opposé des plateformes semi-submersibles de types connus. Dans ces dernières, la stabilité de l'ensemble est obtenue par une multiplicité de flotteurs immergés disposés aux sommets d'un large polygone de sustenta- tion. As can be understood, the floating structure according to the invention is located opposite semi-submersible platforms of known types. In the latter, the stability of the assembly is obtained by a multiplicity of submerged floats arranged at the tops of a large support polygon.
Dans la structure selon l'invention, la stabilité del'ensemble est obtenue par un dispositif de rappel vers la verticale, rendu solidaire du ou des flotteurs. In the structure according to the invention, the stability of the assembly is obtained by a vertical return device, made integral with the float (s).
Les avantages de l'invention par rapport aux plateformes semi-submersibles connues ou structures équivalentes sont multiples
1 - Pour une application donnée, la structure est beaucoup plus légère, et beaucoup moins complexe. La réalisation la plus simple comporte un seul flotteur et trois colonnes de soutien de la superstructure, disposées à 1200 l'une de l'autre. Bien entendu, on peut aussi placer un flotteur sous chacune des trois colonnes de soutien, et relier rigidement entre eux les trois flotteurs, cet ensemble des trois flotteurs étant rendu solidaire du dispositif de rappel. On peut aussi utiliser plus de trois colonnes de soutien en cas de besoin. On peut aussi avoir un certain nombre de flotteurs reliés rigidement entre eux et rendus solidaires du dispositif de rappel. Mais dans tous les cas, la structure reste simple et légère.The advantages of the invention over known semi-submersible platforms or equivalent structures are manifold
1 - For a given application, the structure is much lighter, and much less complex. The simplest embodiment comprises a single float and three columns for supporting the superstructure, arranged at 1200 from one another. Of course, one can also place a float under each of the three support columns, and rigidly connect the three floats together, this set of three floats being made integral with the return device. You can also use more than three support columns if necessary. It is also possible to have a certain number of floats rigidly connected together and made integral with the return device. But in all cases, the structure remains simple and light.
2 - Le volume total du flotteur ou de l'ensemble de flotteurs selon l'invention est considérablement réduit par rapport à celui des flotteurs de plateformes connues, du fait de la plus grande légèreté de la structure. C'est ainsi qu'on peut souvent se contenter d'un flotteur unique de dimensions moyennes, au lieu de cinq flotteurs de grandes dimensions dans les plateformes pentagonales de type connu. 2 - The total volume of the float or of the set of floats according to the invention is considerably reduced compared to that of the floats of known platforms, due to the greater lightness of the structure. This is how we can often be satisfied with a single medium-sized float, instead of five large floats in pentagonal platforms of known type.
3 - La colonne de ballastage présente deux avantages importants d'une part, le volume d'eau intérieur qu'elle contient ajoute son effet au couple de rappel du lest de base, et d'autre part il est possible de faire varier la hauteur de la ligne de flottaison par variation de ce volume d'eau contenu, par ballastage ou déballastage du volume intérieur de cette colonne. 3 - The ballast column has two important advantages on the one hand, the volume of internal water it contains adds its effect to the return torque of the base ballast, and on the other hand it is possible to vary the height of the waterline by variation of this volume of water contained, by ballasting or deballasting of the interior volume of this column.
4 - Le lest de base détermine l'essentiel du couple de rappel permettant de contrer l'angle d'inclinaison admissible pour la structure. 4 - The basic ballast determines most of the restoring torque to counter the admissible angle of inclination for the structure.
5 - Si le dispositif de rappel constitue un remède a l'instabilité transversale, les freins hydrodynamiques selon l'invention, s'ajoutant à l'inertie de la partie immergée, réduisent le pilonnement de la structure. 5 - If the return device constitutes a remedy for transverse instability, the hydrodynamic brakes according to the invention, adding to the inertia of the submerged part, reduce the heaving of the structure.
6 - L'ensemble de la structure étant plus légère., le système d'ancrage sur le fond est lui-meme beaucoup plus léger, donc moins onéreux. Cette légèreté du système d'ancrage concerne à la fois les chaines, les ancres, et le système de reprise des chaines. 6 - The whole structure is lighter. The anchoring system on the bottom is itself much lighter, therefore less expensive. This lightness of the anchoring system concerns both the chains, the anchors, and the chain recovery system.
7 - Une structure selon l'invention se prête bien au positionnement dynamique par ordinateur, les hélices latérales de positionnement se fixant sur le flotteur unique ou sur l'ensemble des flotteurs, tandis que les capteurs sont placés a. l'extrémité inférieure du lest de. base la ovule déplacement par instabilité transversale est ;aximal. 7 - A structure according to the invention lends itself well to dynamic positioning by computer, the lateral positioning propellers attaching to the single float or to all of the floats, while the sensors are placed a. the lower end of the ballast. base the ovum displacement by transverse instability is; aximal.
Afin de bien faire comprendre l'invention, on va décrire ciaprès, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation d'une structure selon l'invention constituant un phare maritime a placer au large, en mer, et non pas sur le continent ni sur une tle ou un îlot. La hauteur du faisceaû lumineux au-dessus de la ligne de flottaison est de 100 mètres. In order to clearly understand the invention, a description will now be given, by way of nonlimiting example, of an embodiment of a structure according to the invention constituting a maritime lighthouse to be placed offshore, at sea, and not on the continent or on a island or an islet. The height of the light beam above the water line is 100 meters.
La figure 1 est une coupe verticale de la structure complète avec son phare éclairant. Figure 1 is a vertical section of the complete structure with its lighting headlight.
La figure 2 est une coupe horizontale selon AA', au niveau du pont supérieur. Figure 2 is a horizontal section along AA ', at the upper deck.
La figure 3 est une coupe verticale du sous-ensemble constitué par le flotteur et par le dispositif de rappel réalisée d'une façon plus dé taillée que la figure l. FIG. 3 is a vertical section of the subassembly constituted by the float and by the return device produced in a more detailed manner than in FIG.
La figure 4 est une vue verticale d'un remorquage sur le site de la structure selon ce mode de réalisation. Figure 4 is a vertical view of a tow on the site of the structure according to this embodiment.
La description qui suit est effectuée de haut en bas de la structure, selon la figure 1, avec références complémentaires aux figures 2 et 3. The following description is made from top to bottom of the structure, according to FIG. 1, with additional references to FIGS. 2 and 3.
Le niveau zéro est le niveau de la mer, c'est-à-dire celui de la ligne de flottaison. Zero level is sea level, that is, the waterline.
La tour de la supersDructure est constituée par le fût du phare, qui supporte le système optique 1, pesant sept tonnes. Ce fût 2 présente une hauteur de 75 mètres au-dessus du pont supérieur, et de 100 mètres environ au-dessus du niveau de la mer. Il comporte plusieurs tronçons, de diamètre croissant de haut en bas, soit - 4 mètres pour le tronçon supérieur 21, - 5 mètres pour le tronçon intermédiaire 22, - 6 mètres pour le tronçon inférieur 23. The supersDucture tower is made up of the lighthouse barrel, which supports the optical system 1, weighing seven tonnes. This bole 2 has a height of 75 meters above the upper deck, and about 100 meters above sea level. It has several sections, of diameter increasing from top to bottom, or - 4 meters for the section upper 21, - 5 meters for the intermediate section 22, - 6 meters for the lower section 23.
Sur la plateforme haute 3 se trouvent, outre l'optique 1 les locaux d'aide à la navigation, et divers équipements pesant 3 tonnes environ, ainsi qu'un mat de charge 4 démontable. On the high platform 3 are located, in addition to the optics 1, the navigation aid premises, and various equipment weighing approximately 3 tonnes, as well as a removable load mast 4.
Le fat 2 du phare est réalisé en acier roulé, convenablement renforcé, afin d'assurer sur toute la hauteur du fat une rigidité suffisante, même sous des sollicitations dynamiques répétées, telles que : oscillations, rafales de vent, etc ... The fat 2 of the headlight is made of rolled steel, suitably reinforced, in order to ensure sufficient rigidity over the entire height of the fat, even under repeated dynamic stresses, such as: oscillations, gusts of wind, etc.
A sa base, une porte d'accès 5, étanche, conduit à un escalier intérieur qui s'enroule autour d'un monte-charge. At its base, a watertight access door 5 leads to an internal staircase which winds around a freight elevator.
Le pont supérieur 6 est à 25 mètres -environ au-dessus de la ligne de flottaison. I1 sert de support à la fois au fat 2 du phare, aux salles des machines 7 et a des locaux d'habitation. I1 peut être soit de conception tubulaire, soit réalisé en profilés soudés. I1 se prolonge par ùn hélipont 8 pouvant accueillir des hélicoptères légers. The upper deck 6 is 25 meters above the waterline. I1 serves as a support both for the fat 2 of the lighthouse, the engine rooms 7 and for living quarters. I1 can be either of tubular design, or made of welded profiles. It is extended by a helideck 8 which can accommodate light helicopters.
Ce pont supérieur 6 présente une épaisseur de 3 mètres. I1 comporte une grue 9 de 5 tonnes de puissance et de 25 mètres de portée, utilisée au chargement et au déchargement des navires, dans la zone-de manutention 10. This upper bridge 6 has a thickness of 3 meters. It includes a crane 9 with 5 tonnes of power and 25 meters of range, used for loading and unloading ships, in handling area 10.
Sur ce pont sont situés cinq groupes générateurs de 35 KVA, ainsi que la salle électrique comportant les armoires électriques nécessaires au bon fonctionnement du système optique, et des utilités diverses, telles que treuils, pompes, etc... On this bridge are located five generator groups of 35 KVA, as well as the electrical room comprising the electrical cabinets necessary for the proper functioning of the optical system, and various utilities, such as winches, pumps, etc.
Dans l'épaisseur de 3 mètres du pont supérieur 6 sont disposés les locaux d'habitation 11. In the thickness of 3 meters from the upper deck 6 are located the living quarters 11.
Le pont supérieur 6, détaillé sur la figure 2, est supporté par trois colonnes de soutien, telles que 12, de 3 mètres de diamètre et de 45 mètres de hauteur, en tubes étanches, disposées à 1200 l'une de l'autre, et prenant naissance dans le flotteur 13, A 20 mètres au-dessous de la ligne de flottaison. The upper bridge 6, detailed in FIG. 2, is supported by three support columns, such as 12, of 3 meters in diameter and 45 meters in height, in sealed tubes, arranged at 1200 from one another, and originating in float 13, 20 meters below the waterline.
Ces trois colonnes de soutien 12 supportent également la passerelle 15, placée a 4 mètres de la ligne de flottaison. Un escalier 10 permet de passer de la passerelle 15 au pont supérieur 6. These three support columns 12 also support the gangway 15, placed 4 meters from the waterline. A staircase 10 makes it possible to pass from the bridge 15 to the upper deck 6.
Les trois colonnes 12, qui sont creuses, servent de gaines de ventilation. En outre, deux des trois colonnes 12 sont utilisées pour le passage des tuyauteries, des câbles électriques, etc . ., ainsi que d'accès au flotteur 13. La troisième 12' des trois colonnes 12 est ballastable et déballastable en eau pour les besoins éventuels du transport, par remorquage de la structure jusqu'au lieu d'implantation, comme décrit plus loin d'après la figure 4. The three columns 12, which are hollow, serve as ventilation ducts. In addition, two of the three columns 12 are used for the passage of pipes, electric cables, etc. ., as well as access to the float 13. The third 12 ′ of the three columns 12 is ballastable and deballastable in water for possible transport needs, by towing the structure to the place of installation, as described below d after Figure 4.
Sur ces trois colonnes de soutien 12 viennent s'accrocher deux plateformes d'accostage 17 et 18, visibles sur la. figure 1, pour des navires allant jusqu'a plus de 2000 tonnes de port en lourd. On these three support columns 12 are hooked two docking platforms 17 and 18, visible on the. Figure 1, for ships up to 2,000 tonnes deadweight.
Le flotteur unique 13-, placé d 20 mètres au-dessous de la ligne de flottaison, présente la forme générale de deux calottes tronconiques, de 30 mètres de diamètre. Sa forme aplatie et son immersion en eau profonde calme lui permettent de se soustraire au maximum aux effets de la houle, qui s'exercent en surface jusqu'd une certaine profondeur-, Son épaisseur est de 6,5 mètres. The single float 13-, placed 20 meters below the waterline, has the general shape of two frustoconical caps, 30 meters in diameter. Its flattened shape and its immersion in calm deep water allow it to escape as much as possible from the effects of the swell, which are exerted on the surface up to a certain depth-, Its thickness is 6.5 meters.
La conception de ce flotteur selon l'invention permet une distribution homogène, bien répartie, des contraintes transmises les unes de la superstructure par l'intermédiaire des trois colonnes de soutien 12, les autres de la colonne de ballastage 19. A cet effet, les trois colonnes 12 d'une part, et la colonne. de ballastage 19 d'autre part, traversent entièrement l'épaisseur du flotteur 13, qui contient en outre un réseau de poutres et de diaphragmes métalliques de raidissement. The design of this float according to the invention allows a homogeneous, well distributed distribution of the stresses transmitted one from the superstructure via the three support columns 12, the other from the ballast column 19. For this purpose, the three columns 12 on the one hand, and the column. ballast 19 on the other hand, pass entirely through the thickness of the float 13, which further contains a network of beams and stiffening metal diaphragms.
L'extérieur du flotteur 13 est constitué d'un habillage en tale d'acier raidie, d'une conception classique en construction navale. The exterior of the float 13 is made up of a stiffened steel sheet covering, of a conventional design in shipbuilding.
Le poids total du flotteur 13 est d'environ 250 tonnes. The total weight of the float 13 is approximately 250 tonnes.
A l'intérieur du flotteur 13, un escalier 20, visible sur la figure 3, permet l'accès à la partie supérieure de la colonne de ballastage 19. Inside the float 13, a staircase 20, visible in FIG. 3, allows access to the upper part of the ballast column 19.
Des pompes de ballastage 21 se trouvent dans la partie inférieure de la périphérie du flotteur 13, dans un compartiment étanche communiquant directement avec la mer et relié à la colonne de lest 19 par l'intermédiaire d'une conduite siphon 22 dont le coude supérieur 23 est situé au niveau du pont supérieur 6. Ballast pumps 21 are located in the lower part of the periphery of the float 13, in a sealed compartment communicating directly with the sea and connected to the ballast column 19 via a siphon pipe 22 including the upper elbow 23 is located on the upper deck 6.
La colonne de ballastage 19, qui vient s'encastrer à la base du flotteur 13, présente un diamètre extérieur de 6 mètres dans sa moitié supérieure 191 et de 5 mètres dans sa moitié inférieure 192. Sa hauteur est de 50 mètres. Son poids, sans lest, est de 150 tonnes. Au niveau supérieur de cette colonne de ballastage l9sont logés, visibles sur la figure 3, deux réservoirs de 50 m3 chacun, l'un 24 de fuel-oil, l'autre 241 d'eau douce. The ballast column 19, which is fitted at the base of the float 13, has an outside diameter of 6 meters in its upper half 191 and 5 meters in its lower half 192. Its height is 50 meters. Its weight, without ballast, is 150 tonnes. At the upper level of this ballast column 19 are housed, visible in FIG. 3, two tanks of 50 m3 each, one 24 of fuel oil, the other 241 of fresh water.
Au-dessous d'eux est située une deuxième salle des pompes 25g assurant la circulation du fuel-oil et de l'veau potable.Below them is a second 25g pump room ensuring the circulation of fuel oil and drinking water.
Le restant de la colonne de lest 19 est un vaste compartiment 26 destiné a recevoir le lest réglable, constitué ici soit par de l'eau de mer, soit par de l'eau barytée, de densité comprise entre 2 et 3, ballastable et déballastable. The remainder of the ballast column 19 is a large compartment 26 intended to receive the adjustable ballast, constituted here either by sea water or by baryta water, of density between 2 and 3, ballastable and deballastable .
De la salle des pompes 25 peut etre commandée une pompe de dEbal- lastage 27 de 200 mètres cubes d l'heure, qui permet de régler la ligne de flottaison en jouant sur le niveau du liquide a l'intérieur de la colonne de ballastage 19. En réglage moyen9 le poids de ce liquide contenu dans la colonne de lest est de 500 tonnes. A pump for unballasting 27 of 200 cubic meters per hour can be ordered from the pump room 25, which makes it possible to adjust the waterline by varying the level of the liquid inside the ballast column 19 In medium setting9 the weight of this liquid contained in the ballast column is 500 tonnes.
A l'extrémité inferieure de la colonne de ballastage 19 est accrochée une enveloppe métallique creuse 28, destinée à recevoir le lest de base, dont le poids est optimisé. Ici, ce lest de base est constitué pour partie par un ensemble de béton/acier,- constituant le lest fixe 33, visible sur la figure 4 et pesant 940 tonnes9 et pour partie par un lest réglable 34 formé d'eau chargée en baryte. Cette disposition permet le remorquage de la structure en position horizontale, comme expliqué plus loin d'après la figure 4. At the lower end of the ballasting column 19 is hung a hollow metal casing 28, intended to receive the basic ballast, the weight of which is optimized. Here, this basic ballast consists partly of a concrete / steel assembly, - constituting the fixed ballast 33, visible in FIG. 4 and weighing 940 tonnes9 and partly by an adjustable ballast 34 formed of water loaded with barite. This arrangement allows the towing of the structure in a horizontal position, as explained below according to FIG. 4.
En position de fonctionnement de la structure sur son site, l'ensemble du lest de la colonne de ballastage, et du lest de base est réglé de telle sorte que l'angle d'inclinaison maximale de la structure sur la verticale, pour des houles correspondant aux conditions d'exploitation, ne dépasse pas 60. In the operating position of the structure on its site, the whole ballast of the ballast column, and the basic ballast is adjusted so that the maximum angle of inclination of the structure on the vertical, for swells corresponding to the operating conditions, does not exceed 60.
Afin de freiner le pilonnement de la structure, c'est-à-dire les mouvements-verticaux susceptibles de lui être communiqués par la houle, la moitié inférieure 192 de la colonne de lest 19 est munie d'un frein hydrody
namique constitué par un disque métallique annulaire 29 de 9 mètres de dia
mètre extérieur, plat, d'une épaisseur de 30 millimètres, et percé de multi
ples orifices de 100 millimètres de diamètre, ménageant un passage a- l'eau
de mer.In order to slow down the heaving of the structure, that is to say the vertical movements likely to be communicated to it by the swell, the lower half 192 of the ballast column 19 is provided with a hydrody brake
namique constituted by an annular metallic disc 29 of 9 meters dia
outside meter, flat, 30 mm thick, and pierced with multi
ples orifices of 100 millimeters in diameter, providing a passage to water
sea.
La structure est ancrée sur le fond au moyen de 3 paires de chai
nes d'ancrage telles que 30, qui viennent coulisser en 31 2 la périphérie
du flotteur 13, et cheminent ensuite le long des trois colonnes 12, jusqu'à
atteindre le pont supérieur en 32, où elles sont connectées a-un système mé-
canique permettant de régler leur tension et de retenir les chaines les
plus sollicitées sous l'action des conditions de mer les plus sévères. The structure is anchored on the bottom by means of 3 pairs of chai
anchors such as 30, which slide at 31 2 the periphery
float 13, and then run along the three columns 12, until
reach the upper deck at 32, where they are connected to a metered system
canic to adjust their tension and retain the chains
more stressed under the action of the most severe sea conditions.
Dans le présent exemple, les parties métalliques de la structure
représentent un poids d'acier de 1.064 tonnes. Avec les équipements, le
lest fixe et le lest variable réglé en position moyenne, le poids total de
la structure est de 4.338 tonnes. Dans le cas d'une houle anormalement for
te, le lest réglable est augmenté en conséquence.In this example, the metal parts of the structure
represent a steel weight of 1,064 tonnes. With the equipment, the
fixed ballast and variable ballast set to medium position, the total weight of
the structure is 4.338 tonnes. In the case of an abnormally strong swell
te, the adjustable ballast is increased accordingly.
La hauteur totale de la structure > depuis le sommet du phare jus
qu'à la base du lest de base, est de 180 mètres, dont 100 mètres au-dessus
du niveau de la mer, et 80 mètres au-des sous. The total height of the structure> from the top of the lighthouse jus
at the base of the base ballast, is 180 meters, of which 100 meters above
from sea level, and 80 meters below.
Dans le présent exemple, le phare est ancré au-dessus d'un fond
situé à 130 mètres de profondeur.In this example, the lighthouse is anchored above a bottom
located 130 meters deep.
La figure 4 représente le remorquage, jusqu'an site de fonctionne-
ment, de la structure selon le mode de réalisation décrit dans le présent
exemple.Figure 4 shows the towing to the operating site.
ment, of the structure according to the embodiment described herein
example.
L'objectif de ce mode de remorquage original est de- li-jt-r le tirant d'eau de la structure en remorquage à un maximum de 12 mètres, afin de
permettre de la sortir de son lieu de fabrication ou d'assemblage, où les
profondeurs d'eau sont limitées, tout en gardant une bonne--partiede la sur
face du pont supérieur et la totalité du fAt du phare à labri de l'eau,
dans les conditions normales de remorquage.The objective of this original towing mode is to li-jt-r the draft of the towing structure to a maximum of 12 meters, in order to
allow it to be removed from its place of manufacture or assembly, where the
water depths are limited, while keeping good - part of the
in front of the upper deck and the whole of the lighthouse away from water,
under normal towing conditions.
Pour un tel remorquage, on charge la structure avec un maximum
d'équipements, à l'exception des chaines d'ancrage, du fuel-oil et de
l'eau, les chaines étant -install8es sur le site avant l'arrivée de la struc
ture.For such towing, the structure is loaded with a maximum
equipment, with the exception of anchor chains, fuel oil and
water, the chains being installed on the site before the arrival of the struc
ture.
On ajuste le poids du lest fixe 33 d'acier et de béton (ici 940
tonnes), afin d'assurer a l'ensemble en position de remorquage une inclinai
son suffisante pour maintenir hors eau les équipements du pont supérieur 6
et le fût du phare 2. We adjust the weight of the fixed ballast 33 of steel and concrete (here 940
tons), in order to ensure that the whole in the towing position a tilt
sound sufficient to keep the upper deck equipment 6 out of water
and the bole of lighthouse 2.
Pour assurer la stabilité de la structure en cours de remorquage, la colonne de soutien 12' (d droite sur la figure 1, en bas sur la figure 4) est ballastée en eau de mer, tandis que les deux autres colonnes 12 de soutien restent vides. To ensure the stability of the structure during towing, the support column 12 '(right in Figure 1, bottom in Figure 4) is ballasted in seawater, while the other two support columns 12 remain empty.
Pour améliorer cette stabilité, il est encore possible d'accrocher des flotteurs complémentaires de part et d'autre du pont supérieur 6. To improve this stability, it is still possible to hang additional floats on either side of the upper deck 6.
La structure étant arrivée sur le site, il suffit alors de déballaster la colonne 12' et de remplir le volume résiduel 34 de l'enveloppe 28 du lest de base, par de l'eau barytée, pour atteindre en lest de base les 2000 tonnes nécessaires au redressement vertical de la structure. The structure having arrived on site, it then suffices to deballast the column 12 'and to fill the residual volume 34 of the casing 28 of the base ballast, with barium water, to reach the base ballast of 2,000 tonnes necessary for the vertical straightening of the structure.
Après avoir connecté les chaines d'ancrage, la colonne de ballastage 19 est ballastée en eau de mer jusqu'à ce que la ligne de flottaison de la structure atteigne le niveau prévu sur la structure. Celle-ci est alors en bon équilibre stable dans ses conditions normales de fonctionnement. After connecting the anchor chains, the ballast column 19 is ballasted in seawater until the water line of the structure reaches the level provided on the structure. This is then in good stable equilibrium under its normal operating conditions.
Les deux principaux avantages de ce type de remorquage sont de réduire considérablement la durée de transport et d'installation de la structure sur le site et de limiter le tirant d'eau en cours de remorquage à des valeurs admissibles. The two main advantages of this type of towing are to considerably reduce the transportation and installation time of the structure on site and to limit the draft during towing to admissible values.
Il est entendu que l'on peut, sans sortir du cadre de l'invention, imaginer des variantes et perfectionnements de détails, de même qu'envisager l'emploi de moyens équivalents. It is understood that it is possible, without departing from the scope of the invention, to imagine variants and refinements of details, as well as to envisage the use of equivalent means.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse | ||
| AR | Application made for restoration | ||
| BR | Restoration of rights |