FR2678703A1 - Procede de fabrication d'une ligne a raideur variable et element associe. - Google Patents
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L9/00—Rigid pipes
- F16L9/12—Rigid pipes of plastics with or without reinforcement
Abstract
- Procédé de fabrication d'une ligne à raideur variable sur une partie de sa longueur et l'élément associé qui permet de donner à la ligne sa raideur variable. - L'élément est intégré en cours de fabrication de la ligne ou déposé après autour de la ligne, l'élément est constitué de sous-couches de matériau composite dans lesquelles les directions des fibres ont au moins une composante faisant un angle nul ou de faible valeur avec l'axe du tube, les couches se terminent de façon dégradée. - Application du procédé à la fabrication d'un pied de colonne montante ou pied de riser.
Description
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une ligne à raideur variable localement et un élément à raideur variable permettant de donner à la ligne la raideur variable.
Cette invention peut être notamment appliquée pour la fabrication d'une ligne connectée à un point fixe, l'autre extrémité de cette ligne étant susceptible de déplacement, ce point fixe pouvant etre au fond de l'eau.
La présente invention est notamment applicable aux lignes tendues, par exemple aux lignes d'ancrage, aux lignes de transfert de production pétrolière, telles les colonnes montantes, également désignées par le terme anglo-saxon de "Riser".
Les colonnes actuelles de forage et de production sont généralement liées au fond de la mer par une articulation composée d'une rotule ou d'un joint flexible qui admet un mouvement angulaire de l'ordre de 10 dans une direction quelconque. L'exception à cette règle est donnée par les plate-formes à lignes tendues, installees sur les gisements de HUTTON en Mer du Nord, et de JOLLIET dans le Golfe du
Mexique, pour lesquelles les colonnes de production sont encastrées directement dans les têtes de puits qui se trouvent regroupées à la verticale de la plate-forme.
Mexique, pour lesquelles les colonnes de production sont encastrées directement dans les têtes de puits qui se trouvent regroupées à la verticale de la plate-forme.
Un tel encastrement est avantageux pour plusieurs raisons.
Tout d'abord, il évite d'imposer une flexion importante aux tubages de production qui se trouvent à l'intérieur de la colonne. Il réduit par ailleurs les débattements angulaires de celle-ci. Enfin, il est plus compact, moins cher et demande moins d'entretien qu'une rotule.
Dans le cas d'un prolongateur de forage, une telle liaison réduit considérablement l'usure des tiges.
L'inconvénient d'un encastrement est que les moments induits par le déport latéral de la plate-forme ainsi que par l'effet du courant marin peuvent être très importants. Pour réduire les contraintes de flexion, qui autrement dépasseraient la limite admissible dans la colonne, il devient nécessaire de donner à la colonne ou ligne, une raideur variable sur une partie de sa longueur, plus particulièrement au voisinage de l'encastrement. Ceci est réalisé grâce à un élément à raideur variable.
L'élément peut être conçu pour que la courbure provoquée soit sensiblement constante sur toute sa longueur. Ceci demande que la raideur en flexion (EI) évolue d'une façon précise le long de l'élément.
Les données du problème sont les suivantes
A B = l'angle en pied de la colonne dans le cas d'une
articulation sans raideur,
(EI)R = la raideur en flexion de la colonne,
(EI)o = la raideur en flexion de l'extrémité supérieure de
l'élément à raideur variable,
Mg = le moment maximal admissible à la jonction entre la colonne
et l'élément,
Si T = la force de traction à la jonction
et CO = la force de cisaillement à la jonction et en posant
A B = l'angle en pied de la colonne dans le cas d'une
articulation sans raideur,
(EI)R = la raideur en flexion de la colonne,
(EI)o = la raideur en flexion de l'extrémité supérieure de
l'élément à raideur variable,
Mg = le moment maximal admissible à la jonction entre la colonne
et l'élément,
Si T = la force de traction à la jonction
et CO = la force de cisaillement à la jonction et en posant
R = ce rayon de courbure minimum admissible de l'élément
e
(= (EI)o/Mo)
L = la longueur de l'élément
Pour mieux comprendre ces désignations, on peut se reporter à la figure 6 de la présente demande.
Il peut être démontré que les relations suivantes sont approximativement exactes C0 = KR#M0 (1)
La longueur (L) nécessaire pour l'élément
La longueur (L) nécessaire pour l'élément
L'angle (Ae) dont doit fléchir l'élément est
L'évolution requise de la raideur en flexion (EI) le long de l'élément
Le moment maximal à l'extrémité inférieure de l'élément
On déduit de l'équation (2) que plus la raideur minimale en flexion (El)o de l'élément est faible, plus l'élément peut être court.
L'équation (5) démontre que le moment maximal transmis à la fondation est en rapport direct avec la longueur (L) de l'élément et du rayon de courbure (Re) admis. Il est donc intéressant de rendre cet élément aussi souple que possible.
Dans le cas où la colonne est fabriqué dans un matériau souple comme, par exemple, un matériau composite (fibres de carbone/fibres de verre/ résine) et l'élément est constitué d'un matériau raide comme de l'acier par exemple, il est possible que le moment admissible (Mg) à la jonction entre eux soit beaucoup plus faible dans la colonne que dans l'élément.
Il y a deux solutions possibles.
L'élément peut être fait plus long que nécessaire pour lui-même. L'alternative est d'introduire un joint de transition de plusieurs mètres de long et de section constante entre la colonne et l'élément à raideur variable.
La solution optimale, pour éviter d'avoir à introduire un joint de transition entre la colonne et l'élément à raideur variable, est que l'extrémité supérieure de l'élément soit au moins aussi souple en flexion que la colonne elle-même.
On procédera de la même façon dans le cas où la colonne est fabriquée dans un matériau raide, comme de l'acier, par exemple, et l'élément est constitué d'un matériau souple comme par exemple un matériau composite (fibres de carbone, fibres de verre, résine).
Dans la description qui suit de la présente invention, on entend par matériau composite un matériau comprenant des fibres, telles des fibres de verre, fibres de carbone, fibres d'aramides, enrobées dans une matrice, telle une matrice thermoplastique ou thermodurcissable, par exemple une résine époxy.
Par drapage, on entend la dépose d'un ensemble de fibres enduites de résine en applicant une pression de contact. Les fibres peuvent être préimprégnées par la résine ou enduites de résine après dépose.
Le drapage peut être réalisé avec des nappes unidirectionnelles constituées avec des fibres selon une seule direction ou avec des tissus dont les fibres ont en général deux directions faisant un angle de 900.
La partie courante d'un tube est définie comme étant généralement composée de plusieurs couches constituées de fibres enroulées selon au moins deux angles par rapport à l'axe d'un tube initial.
On connaît différents procédés pour fabriquer des tubes dont l'allongement est pratiquement insensible aux variations des conditions opératoires lors de leur utilisation en recherche et exploitation d'hydrocarbures, plus particulièrement, les trois brevets suivants.
Ainsi, le brevet FR-2.557.254 décrit un procédé permettant de réaliser des conduites flexibles dont l'allongement est pratiquement insensible à l'effet de la pression interne.
Par le brevet FR-2.267.840, on connaît un procédé de réalisation de tubes en matériaux composites dont la longueur ne varie pratiquement pas sous l'effet des variations de la pression interne.
Le brevet FR-2.648.535 permet l'optimisation des caractéristiques du tube en matériaux composites tels ceux décrits dans les deux brevets précédemment cités.
Mais, ces procédés antérieurs ne permettent pas d'obtenir un tube ou un élément dont la raideur varie.
Par le brevet français FR-2.616.858, on connaît un élément dont la raideur en flexion varie pour se rapprocher de celle d'une colonne en matériau composite. Selon ce document antérieur, l'élément ainsi réalisé est constitué de coquilles en métal ou éventuellement en d'autres matériaux, disposées en une ou plusieurs couches autour du tube. Les dimensions de chaque coquille et la répartition des différentes couches des coquilles sont telles que l'évolution de la raideur de l'ensemble tube + coquilles le long de l'élément soit celle requise par un pied de riser à raideur variable, tout en respectant les contraintes limites des différents composants de l'élément.
Les éléments antérieurs ne permettent cependant pas d'avoir des valeurs de raideur en flexion sensiblement égales à celles d'une colonne en matériau composite.
La présente invention concerne un procédé de réalisation d'une ligne de raideur variable, sur au moins une partie de sa longueur, et l'élément permettant d' arriver à ce résultat.
Le procédé de réalisation met en oeuvre des techniques de bobinage telles que celles décrites dans les brevets FR-2.557.254,
EN. 88/02.500 et EN. 89/08.308 et de drapage connues par l'art antérieur.
EN. 88/02.500 et EN. 89/08.308 et de drapage connues par l'art antérieur.
Le procédé selon l'invention permet de réaliser une ligne dont la raideur varie sur au moins une partie de sa longueur. Selon cette invention, on associe à la ligne au moins un élément de raideur variable, l'élément étant constitué de sous-couches de matériau composite dans lesquelles les directions des fibres ont au moins une composante faisant un angle nul ou un angle de faible valeur avec l'axe de la ligne, les sous-couches se terminant de façon dégradée.
On peut effectuer l'association de l'élément de raideur variable en entourant la ligne et en le liant à celle-ci.
On peut intégrer l'élément à raideur variable au cours du processus de fabrication de la ligne.
Le procédé comporte alors les étapes suivantes 1) on enroule une première couche de matériau composite de fibres de façon hélicoidale avec un angle alpha z par rapport à l'axe d'un
tube initial, 2) on enroule une seconde couche de matériau composite de fibres de
façon hélicoîdale avec un angle béta p par rapport à l'axe du tube, 3) on dépose une ou plusieurs sous-couches drapées en matériau
composite, les sous-couches ayant des dimensions longitudinales
allant en diminuant avec l'éloignement de la sous-couche par
rapport à l'axe du tube, 4) on enroule une ou plusieurs couches du type de la première ou de la
seconde couche, 5) on soumet l'ensemble à une étape de réticulation.
tube initial, 2) on enroule une seconde couche de matériau composite de fibres de
façon hélicoîdale avec un angle béta p par rapport à l'axe du tube, 3) on dépose une ou plusieurs sous-couches drapées en matériau
composite, les sous-couches ayant des dimensions longitudinales
allant en diminuant avec l'éloignement de la sous-couche par
rapport à l'axe du tube, 4) on enroule une ou plusieurs couches du type de la première ou de la
seconde couche, 5) on soumet l'ensemble à une étape de réticulation.
La réticulation de l'ensemble peut être réalisée, soit par une voie thermique ou tout autre processus utilisant les rayonnements (Rayons X ou bombardement électronique), par exemple, par ionisation, ce dernier procédé étant particulièrement bien adapté compte tenu de l'épaisseur importante de la structure de la zone à raideur variable.
En procédant de cette façon, on multiplie les liaisons entre les couches apportant la raideur variable et les couches constituant la partie courante de la ligne. Ainsi, on optimise la répartition des efforts entre les couches de raideur variable et la partie courante de la ligne.
La cohésion d'une ou plusieurs sous-couches est alors assurée par la matrice qui adhère aux fibres et forme sensiblement un milieu continu au moment de la réticulation.
On choisit les valeurs des angles alpha et beta de façon à assurer la stabilité de la structure de la ligne en pression et en traction.
On peut employer des sous-couches drapées en matériau composite tel du carbone.
On peut utiliser au moins deux matériaux composites différents pour les couches bobinées ou enroulées.
On répète les opérations 3 et 4 autant de fois qu'il est nécessaire pour obtenir une valeur de raideur variable de la ligne spécifiée.
On dépose au cours de l'étape 3 des sous-couches dont les dimensions longitudinales décroissent de façon constante au fur et à mesure que la position de la sous-couche est éloignée de l'axe du tube.
On dépose au cours de l'étape 3 des sous-couches dont les dimensions longitudinales décroissent de façon variable au fur et à mesure que la position de la sous-couche est éloignée de l'axe du tube.
Selon la présente invention, la raideur en flexion variable de la ligne est assurée par la présence d'au moins un élément à raideur variable.
On peut appliquer le procédé à la fabrication d'une ligne telle une colonne montante ou un pied de colonne montante ou riser.
Ladite ligne peut être connectée à un point fixe situé au fond de l'eau, l'autre extrémité de cette ligne étant fixée à une plate-forme flottante de surface telle une plate-forme marine.
L'élément à raideur variable est composé d'au moins une couche constituée de sous-couches de matériau composite de renfort dans lesquelles les directions des fibres ont au moins une composante faisant un angle nul ou de faible valeur avec l'axe de la ligne et se terminant de façon dégradée.
Le matériau composite de renfort constituant une sous-couche peut être du carbone.
Les sous-couches de fibres de carbone peuvent être des sous-couches de carbone drapées.
La valeur du décalage introduit entre les différentes sous-couches de matériau composite de renfort est constant.
La valeur du décalage introduit entre les différentes sous-couches de matériau composite de renfort est variable.
L'élément à raideur variable peut être appliqué à une ligne telle une colonne montante ou un pied de riser.
La ligne réalisée selon le processus précédemment décrit comporte une extrémité dont la forme est adaptée à la forme interne dtune pièce métallique assemblée à ladite ligne.
La présente invention sera mieux comprise et ses avantages apparaîtront plus clairement à la description qui suit d'exemples particuliers illustrés par les figures ci-jointes parmi lesquelles - la figure 1 représente un schéma d'ensemble qui comporte une
plate-forme marine, une ligne et un joint de connexion de celle-ci
au fond de l'eau, - la figure 2 représente un élément à raideur variable, - les figures 3A et 3B représentent une possibilité de réalisation
d'une ligne à raideur variable, - les figures 4A et 4B représentent un deuxième mode de réalisation
d'une ligne à raideur variable, - la figure 5 représente un schéma d'ensemble de la base d'une ligne
assemblée à une pièce métallique et sa connection au sol, - la figure 6 sert à introduire les grandeurs déjà mentionnées
précédemment.
plate-forme marine, une ligne et un joint de connexion de celle-ci
au fond de l'eau, - la figure 2 représente un élément à raideur variable, - les figures 3A et 3B représentent une possibilité de réalisation
d'une ligne à raideur variable, - les figures 4A et 4B représentent un deuxième mode de réalisation
d'une ligne à raideur variable, - la figure 5 représente un schéma d'ensemble de la base d'une ligne
assemblée à une pièce métallique et sa connection au sol, - la figure 6 sert à introduire les grandeurs déjà mentionnées
précédemment.
Sur la figure 1, la référence 1 désigne le fond marin auquel doit être fixée la ligne 2 par l'intermédiaire de l'élément de connexion 3 ou partie de la ligne à raideur variable selon la présente invention.
La référence 4 désigne la surface de l'eau sur laquelle flotte une plateforme 5, par exemple à lignes tendues 6. La colonne est soumise à un effort de traction symbolisé par la flêche 8 pouvant être exercée à partie de la plateforme 5.
Cette plateforme ainsi que la colonne sont soumises du fait, notamment, du vent et des courants 35 à des déplacements symbolisés par les flêches 7. Ces déplacements imposent une déformation de la ligne 2 du type illustré à la figure 1.
Afin que ces déplacements n'entraînent pas une rupture rapide du pied de la ligne à l'endroit où celle-ci est encastrée au sol, la présente invention propose un connecteur 3 à raideur variable de faible encombrement.
La figure 2 représente un élément de raideur variable Ev composé de 6 sous-couches de carbone C1, ...C6 drapées, les décalages dl, ...d5 introduits entre les différentes sous-couches étant égaux.
On ne sortira pas du cadre de la présente invention si les valeurs dl, ...d5 ont des valeurs différentes ou décalage variable.
La figure 3A illustre une façon de réaliser une ligne selon la présente invention, la figure 38 étant une vue de détail représentant la manière dont l'élément de raideur variable Ev est intégré en cours de fabrication de la ligne 2.
Sur la présente figure 3A, l'extrémité de la ligne 2 est assemblée à une pièce tubulaire métallique ou embout de raccordement 31 (Fig. 5) selon le procédé d'assemblage décrit dans la demande
EN. 91/05.340.
EN. 91/05.340.
Dans l'exemple représenté sur la figure 3A, la partie 10 de la ligne 2 assurant la connexion avec le sol, a une section sensiblement constante sur une longueur 11 de 0,40 m suivie d'une partie 12 dont la variation d'épaisseur suit la diminution de longueur des sous-couches de carbone drapées constituant l'élément de raideur variable dont le détail est donné sur la figure 3B, sur une longueur de 3 m par exemple.
Sur la figure 38 pour obtenir une longueur de ligne ayant une raideur variable, on a introduit trois éléments de raideur variable Ev - la référence 21 indique le début de la longueur courante de la ligne
(c'est-à-dire en dehors de la zone à raideur variable), - l'ensemble est entouré par une couche de verre fretté 20, - la référence 22 désigne la chemise d'étanchéité.
(c'est-à-dire en dehors de la zone à raideur variable), - l'ensemble est entouré par une couche de verre fretté 20, - la référence 22 désigne la chemise d'étanchéité.
La longueur de la ligne 10 sur laquelle varie la raideur est constituée de la façon suivante - une couche de fibres de verre 13 constituée de huit sous-couches
13a...13h superposées constituant chacune en une paire d'enroulement
hélicoldaux entrecroisés de fibres avec le même pas d'enroulement
par exemple, mais en sens contraire l'une de l'autre, l'angle que
fait la direction propre de la fibre avec l'axe de la ligne 2 une
valeur alpha, les sous-couches sont noyées dans un matériau
d'enrobage qui peut être par exemple une résine epoxy, - une couche de carbone 14 constituée de trois sous-couches 14a, 14b,
14c superposées, déposées de la même façon que les sous-couches de
fibres de verre avec un angle béta. Les couches de verre 13 et de
carbone 14 recouvrent la longueur totale de la ligne 2, les
sous-couches sont noyées dans un matériau d'enrobage qui peut être
par exemple une résine époxy, - un élément à raideur variable 15 constitué de six sous-couches
drapées de carbone 15a, ...15f, dont la longueur diminue de façon
progressive longitudinalement lorsque la position de la sous-couche
s'éloigne de l'axe de la ligne 2, - puis, une couche de fibres de verre 16 identique à la couche 13, un
élément à raideur variable Ev 17 identique à 15, une couche de
carbone 18 identique à la couche 14,...
13a...13h superposées constituant chacune en une paire d'enroulement
hélicoldaux entrecroisés de fibres avec le même pas d'enroulement
par exemple, mais en sens contraire l'une de l'autre, l'angle que
fait la direction propre de la fibre avec l'axe de la ligne 2 une
valeur alpha, les sous-couches sont noyées dans un matériau
d'enrobage qui peut être par exemple une résine epoxy, - une couche de carbone 14 constituée de trois sous-couches 14a, 14b,
14c superposées, déposées de la même façon que les sous-couches de
fibres de verre avec un angle béta. Les couches de verre 13 et de
carbone 14 recouvrent la longueur totale de la ligne 2, les
sous-couches sont noyées dans un matériau d'enrobage qui peut être
par exemple une résine époxy, - un élément à raideur variable 15 constitué de six sous-couches
drapées de carbone 15a, ...15f, dont la longueur diminue de façon
progressive longitudinalement lorsque la position de la sous-couche
s'éloigne de l'axe de la ligne 2, - puis, une couche de fibres de verre 16 identique à la couche 13, un
élément à raideur variable Ev 17 identique à 15, une couche de
carbone 18 identique à la couche 14,...
L'ensemble est fretté par une couche de fibres de verre circonférentielle 20.
L'angle alpha est de préférence compris entre 50 et 750
L'angle béta varie, de préférence, entre 10 et 250.
L'angle béta varie, de préférence, entre 10 et 250.
On obtient une ligne dont la raideur varie de 4,7 MNm2, à 11,5MNm2 sur une longueur de 3 mètres par exemple en disposant 5 éléments à raideur variable constitués chacun de six sous-couches de carbone drappées.
Une des possibilités de répartition des différentes couches et des éléments à raideur variable est donnée dans le tableau 1.
La longueur sur laquelle on dégrade l'élément à raideur variable est par exemple égale à 0,30 mètres.
TABLEAU 1
<tb> : <SEP> Nature <SEP> de <SEP> : <SEP> Technique <SEP> : <SEP> Nombre <SEP> de <SEP> : <SEP> Epaisseur <SEP> : <SEP> Epaisseur
<tb> : <SEP> la <SEP> couche <SEP> : <SEP> de <SEP> dépôt <SEP> : <SEP> sous-couches <SEP> : <SEP> de <SEP> chaque <SEP> : <SEP> totale <SEP> de
<tb> : <SEP> : <SEP> : <SEP> : <SEP> sous-couches <SEP> : <SEP> la <SEP> couche
<tb> : <SEP> couche
<tb> : <SEP> extérieure <SEP>
<tb> fibres <SEP> de <SEP> : <SEP> frettée
<tb> verre
<tb> : <SEP> fibres <SEP> de <SEP> : <SEP> bobiné <SEP> : <SEP> 7 <SEP> : <SEP> <SEP> 2,7 <SEP> mm <SEP> : <SEP> 15,4 <SEP> mm
<tb> verre <SEP> : <SEP> α <SEP> # <SEP> 60 <SEP>
<tb> <SEP> carbone <SEP> : <SEP> drapée <SEP> : <SEP> 6 <SEP> : <SEP> <SEP> 2,2 <SEP> mm <SEP> : <SEP> 13,2 <SEP> mm
<tb> <SEP> 0/90 <SEP>
<tb> : <SEP> carbone <SEP> : <SEP> bobinée <SEP> : <SEP> 3 <SEP> : <SEP> <SEP> 1,68 <SEP> mm <SEP> : <SEP> 5,04 <SEP> mm
<tb> : <SEP> : <SEP> ss <SEP> # <SEP> 19 <SEP> :
<tb> : <SEP> carbone <SEP> drapée <SEP> : <SEP> 6 <SEP> : <SEP> <SEP> 2,2 <SEP> mm <SEP> : <SEP> 13,2 <SEP> mm
<tb> <SEP> 0/90 <SEP>
<tb> fibres <SEP> de <SEP> : <SEP> bobinée <SEP> : <SEP> 8 <SEP> : <SEP> <SEP> 3,2 <SEP> mm <SEP> : <SEP> 25,6 <SEP> mm
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<tb> <SEP> 0/90 <SEP>
<tb> : <SEP> carbone <SEP> : <SEP> bobinée <SEP> 3 <SEP> : <SEP> 1,81 <SEP> mm <SEP> : <SEP> <SEP> 5,43 <SEP> mm
<tb> <SEP> : <SEP> : <SEP> ss <SEP> # <SEP> 19 <SEP>
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<tb>
La cohésion ou assemblage entre les éléments de raideur variable introduits et les couches constituant la partie courante de la ligne est, par exemple, assurée par la matrice qui adhère aux fibres et forme sensiblement un milieu continu au moment de la réticulation.
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<tb> fibres <SEP> de <SEP> : <SEP> bobinée <SEP> : <SEP> 8 <SEP> : <SEP> <SEP> 3,2 <SEP> mm <SEP> : <SEP> <SEP> 25,6 <SEP> mm
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<tb> : <SEP> carbone <SEP> : <SEP> drapée <SEP> : <SEP> 6 <SEP> : <SEP> 2,2 <SEP> mm <SEP> : <SEP> 13,6 <SEP> mm
<tb> 0/900 <SEP>
<tb> : <SEP> carbone <SEP> : <SEP> bobiné <SEP> : <SEP> 3 <SEP> : <SEP> 1,68 <SEP> mm <SEP> : <SEP> 5,04 <SEP> mm
<tb> fibres <SEP> de <SEP> : <SEP> bobiné <SEP> : <SEP> 8 <SEP> : <SEP> 3,2 <SEP> mm <SEP> : <SEP> 25,6 <SEP> mm
<tb> : <SEP> verre <SEP> : <SEP> α <SEP> # <SEP> 60 <SEP>
<tb>
La cohésion ou assemblage entre les éléments de raideur variable introduits et les couches constituant la partie courante de la ligne est, par exemple, assurée par la matrice qui adhère aux fibres et forme sensiblement un milieu continu au moment de la réticulation.
On ne sortira pas du cadre de la présente invention si l'on dispose plusieurs éléments de raideur variable sur la ligne en cours de fabrication en les répartissant sur la longueur de la ligne.
Le nombre d'éléments intégrés en cours de fabrication localement sur la ligne est fonction de la valeur de la raideur que l'on veut apporter à la ligne.
Cet exemple est nullement limitatif, les paramètres nombre d'éléments à raideur variable, nombre de sous-couches constituant un élément à raideur variable, répartition de ceux-ci dans la fabrication de la ligne, longueur sur laquelle on dégrade l'élément à raideur variable pouvant changer.
La figure 4A représente un mode de réalisation de la ligne 2 selon le procédé précédemment décrit dans lequel on rapporte deux éléments à raideur variable Ev autour d'une ligne 2 afin de doter la ligne d'une raideur variant sur une partie de sa longueur.
Sur la figure 4B, on a représenté la manière dont les deux éléments Ev sont rapportés et liés à la ligne 2.
Les deux éléments de raideur variable 23 et 24 sont déposés autour de la ligne 2.
On dépose le premier élément 23 sur la ligne 2, la liaison entre les deux étant assurée, par exemple par un film de colle, puis on le recouvre par une couche de fibres de verre 25 bobinée identique aux couches constituant habituellement la partie courante de la ligne 2.
On dépose ensuite le deuxième élément 24 autour de la couche de fibres de verre 25.
L'ensemble est fretté par une couche de fibres de verre circonférentielle 26 qui se prolonge, par exemple sur une longueur de 0,20 m, au-delà de la longueur de l'ensemble constitué par les éléments Ev et les couches de fibres de verre, rapportés autour de la ligne 2.
Sur le présent exemple, la ligne 2 a une section constante sur une longueur 27 de 0,40 m et une section variant en fonction du nombre d'éléments Ev rapportés sur une longueur 28 par exemple de 3 m.
La variation de raideur de la ligne se fait sur la partie 28.
Le nombre d'éléments que l'on rapporte autour de la ligne est fonction de la valeur de raideur variable dont on veut doter la ligne.
On ne sortira pas de la présente invention si l'on répartit les éléments en plusieurs endroits de la ligne.
Sur la figure 5, on a montré une façon dont la connexion de la ligne 2 à raideur variable se fait avec le fond.
Dans le mode de mise en oeuvre représenté sur cette figure, la ligne 2 possède une partie de raideur variable 30.
L'extrémité de la ligne 2 reçoit une pièce tubulaire métallique ou embout de raccordement 31 décrit dans le brevet EN.
91/05.340.
Dans l'exemple représenté sur la figure 5, l'extrémité de la ligne 2 a une section constante sur une partie de sa longueur de façon à l'assembler à l'embout de raccordement 31 (voir détail
Fig. 3A).
Fig. 3A).
Cet exemple est nullement limitatif, on peut envisager tout autre forme pour l'embout et adapter la forme de l'extrémité de la ligne 2 en conséquence.
L'embout comprend entre autre deux inserts à l'intérieur desquels la ligne est insérée et non représentée sur la figure.
Les inserts sont munis de perçage radiaux qui reçoivent des pions 32 traversant radialement la paroi de la ligne 2 et dont les extrémités occupent lesdits perçages en regard.
La connexion de la ligne 2 à l'installation de fond se fait par un connecteur 33 qui assure la continuité avec l'installation de fond. Les efforts de traction sont transmis directement par la ligne 2 à l'embase 34 par l'intermédiaire du connecteur 33.
Bien entendu, diverses modifications et/ou adjonctions peuvent être apportées par l'homme de métier ou procédé et à l'élément dont la description vient d'être donnée à titre illustratif et nullement limitatif, sans sortir du cadre de l'invention.
Claims (19)
1. - Procédé permettant de réaliser une ligne dont la raideur varie sur au moins une partie de sa longueur, caractérisé en ce que l'on associe à ladite ligne au moins un élément de raideur variable, ledit élément étant constitué de sous-couches de matériau composite dans lesquelles les directions des fibres ont au moins une composante faisant un angle nul ou un angle de faible valeur avec l'axe du tube, lesdites sous-couches se terminant de façon dégradée.
2. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on associe au moins un élément de raideur variable en entourant ladite ligne et en le liant à celle-ci.
3. - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on associe ledit élément de raideur variable en l'intégrant dans le processus de fabrication de la ligne.
4. - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes a) on enroule une première couche de matériau composite de fibres de
façon hélicoîdale avec un angle alpha par rapport à l'axe d'un tube
initial, b) on enroule une seconde couche de matériau composite de fibres de
façon hélicoldale avec un angle béta par rapport à l'axe du tube, c) on dépose une ou plusieurs sous-couches drapées en matériau
composite, lesdites sous-couches ayant des dimensions
longitudinales allant en diminuant avec l'éloignement de ladite
sous-couche par rapport à l'axe du tube, d) on enroule une ou plusieurs couches du type de la première ou de la
seconde couche, e) on soumet l'ensemble à une étape de réticulation.
5. - Procédé selon la rvendication 4, caractérisé en ce que l'on choisit les angles alpha et beta de façon à assurer la stabilité de la structure de la ligne en pression et en traction.
6. - Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les sous-couches drapées en matériau composite sont des fibres de carbone.
7. - Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on répète les opérations c) et d) autant de fois qu'il est nécessaire pour obtenir une valeur de raideur variable de la ligne spécifiée.
8. - Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on diminue les dimensions des sous-couches déposées au cours de l'étape c) de façon constante.
9. - Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on diminue les dimensions longitudinales des sous-couches déposées au cours de l'étape c) de façon variable.
10. - Procédé selon la revendiation 4, caractérisé en ce que l'on utilise au moins deux matériaux composites pour réaliser la première et la seconde couche.
11. - Ligne selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que la ligne est une colonne montante ou un pied de colonne montante.
12. - Ligne selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que ladite ligne est connectée à un point fixe situé au fond de l'eau, l'autre extrémité de cette ligne étant fixée à une plate-forme flottante de surface telle une plate-forme marine.
13. - Elément de raideur variable permettant de donner unr raideur variable à une ligne, caractérisé en ce qu'il est composé d'au moins une couche constituée de sous-couches de matériau composite de renfort dans lesquelles les directions des fibres ont au moins une composante faisant un angle nul ou de faible valeur avec l'axe de la ligne, lesdites sous-couches se terminant de façon dégradée.
14. - Elément selon la revendication 13, caractérisé en ce que le matériau composite de renfort constituant une sous-couche comporte du carbone.
15. - Elément selon la revendication 14, caractérisé en ce que les sous-couches de fibres de carbone sont des sous-couches de carbone drapées.
16. - Elément selon la revendication 13, caractérisé en ce que le décalage graduel introduit entre les différentes sous-couches de matériau composite de renfort est constant.
17. - Elément selon la revendication 13, caractérisé en ce que le décalage graduel entre les différentes sous-couches de matériau composite de renfort est à pas variable.
18. - Elément selon l'une des revendications 13 à 17 permettant de donner une raideur variable à une ligne, caractérisé en ce que ladite ligne est une colonne ou un pied de colonne montante.
19. - Une ligne selon la revendication 1, caractérisé en ce que son extrémité a une forme adaptée à la forme interne d'une pièce métallique assemblée à ladite ligne.
Priority Applications (8)
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|---|---|---|---|
| FR9108210A FR2678703B1 (fr) | 1991-07-01 | 1991-07-01 | Procede de fabrication d'une ligne a raideur variable et element associe. |
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| EP92913291A EP0546138B1 (fr) | 1991-07-01 | 1992-06-24 | Procede de fabrication d'une ligne a raideur variable et element associe |
| DE69207366T DE69207366T2 (de) | 1991-07-01 | 1992-06-24 | Verfahren zur herstellung einer leitung mit veränderlicher steifheit und damit verbundenes element |
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| NO930716A NO305182B1 (no) | 1991-07-01 | 1993-02-26 | FremgangsmÕte for fremstilling av en line eller ledning med variabel stivhet, samt anvendelse av slik line eller ledning |
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