FR2549799A1

FR2549799A1 - Marine column and its applications.

Info

Publication number: FR2549799A1
Application number: FR8312572A
Authority: FR
Inventors: Gilbert Huard
Original assignee: Bouygues Offshore SA
Current assignee: Saipem SA
Priority date: 1983-07-29
Filing date: 1983-07-29
Publication date: 1985-02-01
Also published as: FR2549799B1

Abstract

The column structure 1 is mounted as a pendulum on a support 3 via a universal joint omnidirectional articulation (2) situated at an intermediate level between the seabed and the surface and the column structure comprises a return counterweight 5. The invention particularly applies to a light-beacon support and a support for a petroleum terminal.

Description

L'invention concerne une colonne marine. The invention relates to a marine column.

Diverses solutions ont déjà été proposées pour constituer une colonne en mer. Certaines solutions préconisent une colonne fixe et d'autres solutions préconisent une colonne capable d'un certain débattement. Various solutions have already been proposed for constituting a column at sea. Some solutions recommend a fixed column and other solutions recommend a column capable of a certain clearance.

Parmi les solutions de ce dernier type, on citera les colonnes flottantes ancrées et les colonnes articulées à un point du fond sous-marin et munies d'un flotteur qui exerce sur la colonne une force de rappel.Among the solutions of the latter type, mention will be made of anchored floating columns and columns articulated at a point on the seabed and provided with a float which exerts a restoring force on the column.

La présente invention concerne une colonne capable de débattement. Cette colonne est constituée d'un support reposant sur le fond de la mer et d'une structure de colonne, la structure de colonne étant montée pendulaire sur le support par une articulation omnidirectionnelle située à un niveau intermédiaire entre le fond de la mer et la surface et comportant un contrepoids de rappel. The present invention relates to a column capable of movement. This column consists of a support resting on the sea floor and a column structure, the column structure being mounted pendulum on the support by an omnidirectional articulation situated at an intermediate level between the sea bottom and the surface and comprising a return counterweight.

Outre les avantages spécifiques à toute colonne articulée (sollicitation moindre par les houles extrêmes, absorption de l'énergie due à des chocs éventuels de navires), une telle conception présente de nombreux avantages
- le contrepoids,étant immergé, est situé dans une zone où les actions de la houle sont faibles, ce qui n'est pas le cas d'un flotteur
- la composante verticale des efforts appliqués à l'articulation est toujours orientée vers le bas, ce qui permet un rattrapage de jeu automatique et évite tout risque de martellement
- pour une même profondeur d'eau et pour des inclinaisons identiques, les déplacements de la superstructure de la colonne sont moins importants pour la colonne pendulaire que pour la colonne articulée conventionnelle à flotteur. In addition to the specific advantages of any articulated column (less stress by extreme swells, absorption of energy due to possible shocks from ships), such a design has many advantages
- the counterweight, being submerged, is located in an area where the actions of the swell are weak, which is not the case of a float
- the vertical component of the forces applied to the joint is always oriented downwards, which allows automatic backlash and avoids any risk of hammering
- for the same depth of water and for identical inclinations, the displacements of the superstructure of the column are less important for the pendulum column than for the conventional articulated column with float.

On décrira ci-après une réalisation typique d'une colonne conforme à la présente invention, en référence aux figures du dessin joint sur lequel
La Figure 1 est un schéma d'une colonne articulée conventionnelle à flotteur
La Figure 2 est un schéma correspondant dans le cas d'une colonne pendulaire selon l'invention
La Figure 3 est une perspective générale d'une colonne selon l'invention destinée à constituer un support de phare
La Figure 4 est une vue de détail de l'articulation de la colonne
La Figure 5 est une vue de détail d'une variante d'articulation ; et
La Figure 6 est une perspective d'une colonne selon l'invention destinée à constituer un terminal pétrolier.A typical embodiment of a column according to the present invention will be described below, with reference to the figures in the accompanying drawing in which
Figure 1 is a diagram of a conventional articulated float column
Figure 2 is a corresponding diagram in the case of a pendulum column according to the invention
Figure 3 is a general perspective of a column according to the invention intended to constitute a headlight support
Figure 4 is a detailed view of the articulation of the column
Figure 5 is a detailed view of an alternative joint; and
Figure 6 is a perspective of a column according to the invention intended to constitute an oil terminal.

La colonne conventionnelle schématisée sur la
Figure 1 est constituée d'une structure de colonne 1 articulée en 2 à un support fixe 3 reposant sur le fond de la mer. Dans cet exemple, l'articulation 2 est située au fond de la mer et la colonne est soumise à la force de rappel d'un flotteur 4.The conventional column shown schematically on the
Figure 1 consists of a column structure 1 hinged in 2 to a fixed support 3 resting on the sea floor. In this example, the joint 2 is located at the sea bottom and the column is subjected to the force recall of a float 4.

La Figure 2 est un schéma d'une colonne selon l'invention qui facilite la comparaison avec la solution connue de la Figure 1. Figure 2 is a diagram of a column according to the invention which facilitates the comparison with the known solution of Figure 1.

Dans la conception selon l'invention, la structure de colonne constitue un pendule qui est articulé à un support 3 fixe sur le fond de la mer en un point 2 qui est situé à un niveau intermédiaire entre le fond de la mer et la flottaison, et la force de rappel est créée par un contrepoids 5 solidaire de la structure de colonne 1 sous l'articulation 2, de préférence à l'extrémité inférieure de la structure de la colonne. In the design according to the invention, the column structure constitutes a pendulum which is articulated to a support 3 fixed on the sea floor at a point 2 which is situated at an intermediate level between the sea floor and the waterline, and the restoring force is created by a counterweight 5 integral with the column structure 1 under the joint 2, preferably at the lower end of the column structure.

Le niveau de l'articulation 2 est choisi de préférence en sorte que pour les conditions d'environnement significatives les plus fréquentes dites conditions d'exploitation ou de service, les actions du vent, de la houle et du courant agissant sur la partie de la structure de colonne située au-dessus de l'articulation équilibrent les actions de la houle et du courant agissant sur la partie de la structure de colonne et le contrepoids situés en dessous de l'articulation. The level of articulation 2 is preferably chosen so that for the most frequent significant environmental conditions known as operating or service conditions, the actions of wind, swell and current acting on the part of the column structure located above the joint balance the actions of the swell and the current acting on the part of the column structure and the counterweight located below the joint.

De préférence, le support 3 forme une cavité à l'intérieur de laquelle se déplace le contrepoids 5 et il est facile de limiter le débattement du contrepoids au moyen de tampons amortisseurs 16 installés sur le contrepoids et/ou sur les parois de la cavité. Preferably, the support 3 forms a cavity inside which the counterweight 5 moves and it is easy to limit the movement of the counterweight by means of damping pads 16 installed on the counterweight and / or on the walls of the cavity.

La force de rappel est fonction de la masse du contrepoids, ainsi que de son volume et de sa forme, compte tenu de la masse d'eau rajoutée. La masse d'eau ajoutée correspond à la masse de l'eau entraînée par la colonne et le contrepoids lors du débattement. Cette masse d'eau entraînée est proportionnelle au volume du corps en mouvement et est d'autant plus importante que les caractéristiques hydrodynamiques de la forme du corps sont mauvaises. The restoring force is a function of the mass of the counterweight, as well as its volume and shape, taking into account the mass of water added. The mass of water added corresponds to the mass of water entrained by the column and the counterweight during travel. This mass of entrained water is proportional to the volume of the moving body and is all the more important when the hydrodynamic characteristics of the body shape are poor.

En limitant le débattement du contrepoids, on peut déterminer l'inclinaison maximale de la structure de colonne. By limiting the travel of the counterweight, the maximum inclination of the column structure can be determined.

On choisit le contrepoids de façon que la période propre d'oscillation de la structure de colonne soit supérieure aux périodes des sollicitations par l'environnement (vent, houle, courant). The counterweight is chosen so that the natural period of oscillation of the column structure is greater than the periods of stress by the environment (wind, swell, current).

Le support a toute structure voulue, soit par exemple une structure de treillis spatial tubulaire fixée au moyen de pieux ou solidaire d'une embase gravitaire ballastable. Dans ce dernier cas, l'ensemble peut être amené depuis la côte par flottaison et descendu en position de service par des opérations simples de ballastage/déballastage. Dans le cas représenté sur la
Figure 3, le support constitue une tour dans l'axe de laquelle est située la colonne, laquelle est articulée sensiblement au sommet de la tour.The support has any desired structure, for example a tubular space lattice structure fixed by means of piles or secured to a ballast gravity base. In the latter case, the assembly can be brought from the coast by flotation and lowered into the service position by simple ballasting / deballasting operations. In the case shown in the
Figure 3, the support constitutes a tower in the axis of which is located the column, which is articulated substantially at the top of the tower.

L'articulation de la structure de colonne au support est omnidirectionnelle. On décrira ci-après deux exemples de réalisation d'une articulation de type cardan, en référence aux Figures 4 et 5. The articulation of the column structure to the support is omnidirectional. Two examples of embodiment of a cardan joint type will be described below, with reference to FIGS. 4 and 5.

I Dans la réalisation de la Figure 4, le cardan est un anneau 6 qui entoure la structure de colonne 1, cette structure s'appuyant sur 1'anneau par deux articulations diamétralement opposées 7, 8 permettant un pivotement de la structure de colonne par rapport à l'anneau autour d'un premier axe horizontal et l'anneau 6 s'appuie sur le support 3 par deux articulations opposées 9, 10 diamétralement opposées permettant un pivotement de l'anneau par rapport au support autour d'un deuxième axe horizontal, ce premier et cé deuxième axes étant perpendiculaires entre eux.I In the embodiment of FIG. 4, the gimbal is a ring 6 which surrounds the column structure 1, this structure resting on the ring by two diametrically opposed articulations 7, 8 allowing the column structure to pivot relative to to the ring around a first horizontal axis and the ring 6 rests on the support 3 by two opposite articulations 9, 10 diametrically opposite allowing the ring to pivot relative to the support around a second horizontal axis , this first and second axes being perpendicular to each other.

Dans la variante de réalisation de la Figure 5, le cardan est constitué par des blocs élastiques 11, de préférence des blocs en élastomère lamifié répartis annulairement sur le support 3, autour de la structure de colonne 1, la structure de colonne reposant sur les blocs. In the alternative embodiment of Figure 5, the gimbal is constituted by elastic blocks 11, preferably blocks of laminated elastomer distributed annularly on the support 3, around the column structure 1, the column structure resting on the blocks .

De préférence, cette structure comporte une jupe conique 12 qui repose sur les blocs, lesquels sont fixés sur une coupelle annulaire intégrée au support 3. Du fait de leur très bonne résistance à la compression et de leur.Preferably, this structure comprises a conical skirt 12 which rests on the blocks, which are fixed on an annular cup integrated in the support 3. Because of their very good resistance to compression and their.

importante déformabilité au cisaillement, les blocs en élastomère lamifié constituent une articulation bien adaptée.significant shear deformability, the laminated elastomer blocks constitute a well-adapted joint.

Les matériaux du support et de la structure de colonne sont choisis à volonté mais on donne la préférence au béton pour la structure du contrepoids. The materials of the support and of the column structure are chosen at will but preference is given to concrete for the structure of the counterweight.

De préférence, la section droite de la colonne diminue vers le haut. Preferably, the cross section of the column decreases upwards.

Parmi toutes les applications d'une colonne conforme à l'invention, on notera en particulier l'application à un support de phare 13 (Figure 3) et l'application à un terminal pétrolier 14 (Figure 6). Among all the applications of a column according to the invention, there is in particular the application to a headlight support 13 (Figure 3) and the application to an oil terminal 14 (Figure 6).

Dans cette dernière application, l'embase 15 du support 3 peut avantageusement être utilisée comme stockage de produit pétrolier.In this latter application, the base 15 of the support 3 can advantageously be used as storage of petroleum product.

L'invention n'est pas limitée à ces deux applications qui n'ont été données qu'à titre d'exemples. The invention is not limited to these two applications which have been given only by way of examples.

Claims

1.- Marine column, consisting of a support resting on the bottom of the sea and a structure of

t column, characterized in that the column structure (1) is mounted pendulum on the support (3) by an omnidirectional articulation (2) located at an intermediate level between the sea floor and the surface and in that the structure column (1) has a return counterweight (5).

2. A marine column according to claim 1, characterized in that the level of said articulation (2) is chosen so that, for the most frequent significant environmental conditions, the actions of wind, swell and current acting on the part of the column structure located above the articulation balance the actions of the swell and of the current acting on the part of the column structure situated below the articulation.

3. A marine column according to claim 1 or 2, characterized in that the joint (2) is a gimbal.

4. A marine column according to claim 3, characterized in that the gimbal is a ring (6) which surrounds the column structure (1), this structure resting on the ring by two articulations (7, 8) allowing a pivoting of the structure relative to the ring around a first axis, and this ring resting on the support (3) by two articulations (9, 10) allowing a pivoting of the ring relative to the support around a second axis, the first and second axes being horizontal and perpendicular to each other.

5. A marine column according to claim 3, characterized in that the gimbal is constituted by elastic blocks (11) distributed annularly on a support around the column structure, the column structure resting on the blocks.

6. A marine column according to claim 5, characterized in that the column structure comprises a conical skirt (12) which rests on the blocks (11), which are fixed to an annular surface of said support.

7. A marine column according to one of claims 1 to 6, characterized in that the support forms a cavity inside which moves the counterweight (5).

8. A marine column according to claim 7, characterized in that the movement of the counterweight is limited by means of damping buffers (16) installed on the counterweight and / or on the walls of the cavity.

9. Marine column according to one of the preceding claims, characterized in that the counterweight (5) is chosen so that the natural period of oscillation of the column structure (1) is greater than the periods of stresses by the environment.

10.- Marine column according to one of the preceding claims, characterized in that the cross section of the column (1) decreases upwards.

11. A marine column according to one of the preceding claims, characterized in that the support (3) constitutes a tower in the axis of which is located the column, which is articulated substantially at the top of the tower.

12.- Marine column according to one of the preceding claims, characterized in that the counterweight (5) is essentially made of concrete.

13.- Application of a marine column according to one of claims 1 to 12 to a headlight support.

14.- Application of a marine column according to one of claims 1 to 12 to an oil terminal.