FR2847225A1 - Barge de grandes dimensions presentant des cavites formant cavernes dans la coque - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne une barge de grandes dimensions comprenant une coque (1) assurant sa flottabilité, de préférence d'au moins 100 m de longueur et de largeur inférieure à 50 % de sa longueur, et un pont supérieur (16) capable de supporter des équipements (6).Selon l'invention, ladite coque (1) comprend au moins une caverne (21 - 24) constituée par un renfoncement dans une des parois périphériques (11 - 14) de ladite coque sur une partie de la longueur (XX') ou de la largeur (YY') de ladite coque et sur une partie de la hauteur (ZZ') de ladite coque, ledit renfoncement étant situé au moins partiellement dans la partie immergée de ladite coque, ladite caverne (2) comprenant des parois latérales de caverne (32) et une paroi de fond de caverne (31) reliées à ladite paroi périphérique (11 - 14) de ladite coque par au moins un plancher de caverne (35) et un plafond de caverne (34), lesquels plancher (35) et plafond (34) assurent la jonction entre lesdites parois latérales de caverne (32).

Description

Barge de grandes dimensions présentant des cavités formant cavernes dans

la coque La présente invention concerne généralement le domaine de la production en mer de pétrole à partir d'un support flottant du type barge installé en surface, plus particulièrement la présente invention concerne une barge de grandes dimensions présentant des cavités formant cavernes dans la coque. On entend ici par " grande dimension " que le

plus petit côté est d'au moins 30 mètres.

Plus particulièrement encore, la présente invention concerne une barge de grande longueur comprenant une coque essentiellement parallélépipédique d'au moins 100 m de longueur et de largeur inférieure à 50 % de sa longueur assurant sa flottabilité et un pont capable de supporter des équipements, ladite coque présentant notamment un creux

d'une hauteur inférieure à 30 %, de préférence 10% de sa longueur.

Les barges utilisées dans l'exploitation pétrolière sont de très grandes dimensions et représentent des masses d'inertie considérables puisqu'elles peuvent atteindre et dépasser 500 000 TPL (Tonnes Port en Lourd). Elles sont en général allongées et mesurent jusqu'à 350 m de longueur 60 à 80 m de largeur et ont un creux de 35 à 45 m (le creux représente la hauteur de la structure ou distance entre le pont et le fond

de la coque).

Dès que la profondeur d'eau devient importante, l'exploitation des champs de production, notamment des champs pétroliers, s'effectue en général à partir de supports flottants de ce type. Ces supports flottants comportent en général des moyens d'ancrage pour rester en position malgré les effets des courants, des vents et de la houle. Ils comportent aussi en général des moyens de stockage et de traitement du pétrole ainsi que des moyens de déchargement vers des pétroliers enleveurs. Ces derniers se présentent à intervalle régulier pour effectuer l'enlèvement de la production. L'appellation de ces supports flottants de type barge est le terme anglo-saxon "Floating Production Storage Offloading" (signifiant "moyen flottant de stockage, de production et de

déchargement") ci-après abrégé par "FPSO".

-2 Les têtes de puits sont souvent réparties sur la totalité du champ et les conduites de production, ainsi que les lignes d'injection d'eau et les câbles de contrôle commande, sont déposés sur le fond de la mer en direction d'un emplacement fixe, à la verticale duquel le support flottant est positionné en surface. Certains puits sont situés à la verticale du support flottant et

l'intérieur du puits est alors accessible directement depuis la surface.

Dans ce cas la tête de puits équipée de son "arbre de NoÙl" peut être installée en surface, à bord du support flottant. On peut alors effectuer, à partir d'un derrick installé sur ledit support flottant, toutes les opérations de forage, de production et de maintenance du puits pendant toute la durée de vie dudit puits. On parle alors de tête de puits sèche et l'on peut ajouter la fonction forage (Drilling) et le "FPSO" devient "FDPSO", ou encore DTU (Dry Tree Unit = unité à têtes de puits

sèches).

On connaît le brevet FR 2.754.011 décrivant une barge et un système de guidage pour conduite reliant ladite barge au fond de la mer au niveau de têtes de puits en accès direct. Ces conduites de liaison fond-surface sont appelées "riser", et dans le cas cité, sont équipées de

flotteurs.

Dans les FDPSOs, les risers remontent en surface dans une cavité centrale du support flottant appelée baie de forage ou 'wellbay" ou encore "moon pool". La cavité traverse la coque verticalement de part en part sur une hauteur d'environ trente mètres, avec un tirant d'eau d'environ vingt mètres; elle est en général installée à l'axe support flottant, à égale distance de ses extrémités, car c'est la zone o les amplitudes des mouvements et des accélérations est la plus faible lorsque

le navire est soumis aux phénomènes de roulis, de tangage et de lacet.

La profondeur d'eau de certains champs pétroliers dépasse 1 500 m et peut atteindre 3 000 m. Le poids des risers sur de telles hauteurs nécessite, pour leur maintient en position, des efforts verticaux pouvant atteindre et dépasser plusieurs centaines de tonnes. On utilise alors des éléments de flottabilité de type "bidon" installés à divers niveaux sur les

risers reliant la surface aux ultra grands fonds (1 000-3 000 m).

-3 Le flotteur et la conduite sont soumis aux effets de la houle, du courant, mais étant raccordés au FPSO en surface, sont aussi indirectement soumis aux effets du vent. Il en résulte des mouvements latéraux et verticaux importants, pouvant atteindre plusieurs mètres, de l'ensemble riser-flotteur-barge, surtout dans la zone sujette à la houle. Pour éviter que les risers n'interfèrent entre eux et n'interfèrent avec la coque du support flottant, lesdits risers sont écartés les uns des autres de plusieurs mètres et aussi de plusieurs mètres des parois de la "wellbay" (ci-après baie de forage), ce qui conduit, pour une version intégrant 20 risers, à des "wellbays pouvant atteindre 80 m de longueur et 20 m de largeur. Les barges du type FDPSO de forme essentiellement parallélépipédique mesurent jusqu'à 350 m de longueur, 65 m de largeur et possèdent une hauteur au niveau du bordé pouvant dépasser 35 m. De telles barges ont un tonnage de port en lourd peuvent dépasser 500 000 TPL (Tonnes, Port en Lourd) et sont peu sensibles à des variations de charges. Ces barges sujettes à la houle ont un bon comportement lorsque la houle se présente selon l'axe longitudinal du navire, car en général, la longueur d'onde des houles longues correspond sensiblement à la longueur de la barge et son influence est sans grande importance face à l'inertie globale de la barge. Par contre, lorsqu'une houle de mêmes caractéristiques se présente de travers, le comportement de la barge devient inacceptable car les amplitudes des mouvements résultants sont

trop importantes.

Les barges de ce type peuvent donc être installées sans difficultés dans des mers o les houles extrêmes sont orientées dans une direction privilégiée, comme c'est le cas dans le Golfe de Guinée, car elles sont alors ancrées de telle manière que leur axe longitudinal concide sensiblement avec l'axe desdites houles extrêmes. Par contre lorsque les houles sont multidirectionnelles, on préfère utiliser des supports flottants de type SPAR ou TLP, comme support de têtes de puits sèches ou des FPSOs sur touret ou encore des plates-formes semi-submersibles, l'ensemble de ces solutions étant beaucoup mieux adaptées à ces conditions environnementales que l'on rencontre principalement au large - 4 du Brésil, dans le Golfe du Mexique, en mer du Nord ou encore en Extrême Orient. Les SPARs, sont de longs cigares flottants verticaux maintenus en position par des ancrages caténaires, et les TLPs ("Tension Leg Platform") sont des plates-formes à lignes d'ancrage tendues, lesdites lignes étant en général verticales. Les plates-formes semisubmersibles sont utilisées dans les opérations de forage et certaines opérations de production sur des durées courtes ou longues. Ces platesformes semi-submersibles présentent une plus grande stabilité, car la majeure partie de la flottabilité se trouve située bien en dessous de la surface de l'eau, des piles ou des éléments de structure de sections réduites reliant lesdits éléments de flottabilité à la structure porteuse constituant le pont principal sur le quel sont installés la majeure partie des équipements de forage ou de production, lesquels peuvent représenter plusieurs milliers de tonnes. Toutefois, les plates-formes semi-submersibles comme les SPARs et TLPs sont très sensibles à la charge en tête, car toute surcharge pondérale au niveau du pont doit être compensée par une flottabilité et doivent en conséquence être prévu lors

de la construction du support flottant.

Les supports flottants du type barge qui présentent une section horizontale mouillée considérablement plus importante, sont peu sensibles à des variations de charge en tête qui peuvent sans difficultés être 5 à 10 fois supérieures, et même plus, à celles que peuvent accepter

lesdits SPARs, TLPs et plates-formes semi-submersibles.

On connaît le brevet NL 7 907 448 qui décrit un support flottant de type barge muni de tunnels transversaux destinés à réduire les effets

de houles transversales.

Ces tunnels correspondent à une cavité transversale traversant la coque d'un bord à l'autre dans une direction perpendiculaire à la direction longitudinale de la coque, le tunnel étant situé au moins partiellement dans la partie immergée de la coque. Le comportement de la barge dans certains types de houle est amélioré par l'intégration dans la coque de ces pénétrations horizontales appelées tunnels. Toutefois, ces tunnels, qui ne permettent la pénétration de l'eau que dans la direction transversale de la coque, n'appportent pas une stabilisation -5 suffisante dans une houle multidirectionnelle mais seulement dans une

houle de travers par rapport à l'axe longitudinal de la coque.

D'autre part, on a constaté que si l'intégration de ces tunnels permet de réduire la dimension des surfaces verticales de la coque sur laquelle des efforts horizontaux s'exercent, ce qui en théorie devait permettre de soustraire une partie de la coque aux effets de la houle et en conséquence de réduire les mouvements engendrés à celle-ci par la houle, tout en créant des surfaces horizontales supplémentaires devant conduire en théorie à une réduction des mouvements verticaux engendrant la nécessité d'un déplacement d'une masse d'eau supplémentaire dans le mouvement vertical de la coque, on observe en pratique qu'il se produit un phénomène de résonance de la houle qui peut conduire à des amplifications considérables des mouvements verticaux de l'eau dans les tunnels conduisant ainsi à des mouvements importants de la coque. Ce phénomène se produit lorsque la période propre de la houle se trouve trop rapprochée en fréquence propre de celle de la coque. Pour ajuster la réponse en fréquence de la coque, et éviter ainsi l'apparition des phénomènes indésirables de résonance dans la zone des tunnels, on est amené à dimensionner les tunnels en fonction des spectres de houle spécifiques aux sites concernés et à rajouter des dispositifs d'amortissement sensés créer des actions correctrices pour certaines valeurs particulières de fréquence de houle. Mais, en pratique, il apparaît que ces dispositifs d'amortissement sont encore insuffisants On connaît en effet, par ailleurs, divers systèmes d'absorption de la houle destinés, soit à minimiser les efforts sur les structures, comme dans le cas du mur Jarlan, soit à créer une atténuation de ladite houle en aval, comme dans le cas des murs d'eau oscillants, constitués d'une simple plaque installée de manière fixe par rapport au sol dans la hauteur de la tranche d'eau près du rivage. Mais, de tels dispositifs connus de l'homme de l'art dans le domaine du génie côtier et de la construction de plates- formes fixes pour l'industrie du pétrole offshore, sont insuffisants. Le problème posé selon la présente invention est de réaliser une structure flottante de type barge, de grandes dimensions, capable de -6 recevoir des équipements considérables, par exemple de forage, de traitement de pétrole ou de gaz, de stockage desdits produits et présentant un bon comportement hydrodynamique dans des mers difficiles, notamment avec des houles multidirectionnelles, telles qu'on les rencontre par exemple au large du Brésil, dans le Golfe du Mexique ou encore en Extrême Orient, tout en conservant les avantages d'une structure flottante peu sensible à la charge, donc à la quantité et la

masse d'équipements installés à son bord.

Le problème est encore plus aigu dans le cas o les têtes de puits sont ramenées en surface et installées au sein d'une cavité centrale ou baie de forage, car, pour atteindre un niveau de sécurité indispensable au bon déroulement des opérations, on recherche une stabilité maximale du support flottant, qui reste le meilleur garant pour la sécurité des

personnels et des équipements.

Pour résoudre ce problème, la présente invention fournit une barge de grandes dimensions comprenant une coque assurant sa flottabilité, de préférence d'au moins 100 m de longueur et de largeur inférieure à 50% de sa longueur, et un pont supérieur capable de supporter des équipements, caractérisée en ce que ladite coque comprend au moins une caverne constituée par un renfoncement dans une des parois périphériques de ladite coque sur une partie de la longueur (XX') ou de la largeur (YY') de ladite coque et sur une partie de la hauteur (ZZ') de ladite coque, ledit renfoncement étant situé au moins partiellement dans la partie immergée de ladite coque, ladite caverne comprenant des parois latérales de caverne et une paroi de fond de caverne reliées à ladite paroi périphérique de ladite coque par au moins un plancher de caverne et un plafond de caverne, lesquels plancher et

plafond assurent la jonction entre lesdites parois latérales de caverne.

On comprend que ladite paroi de fond de caverne délimite une zone de la coque dans laquelle celle-ci présente une section horizontale réduite correspondant à un rétrécissement de la largeur de ladite coque lorsque le renfoncement est réalisé dans une des parois périphériques latérales s'étendant dans la direction longitudinale de la coque ou correspondant à un rétrécissement de la longueur de ladite coque lorsque -7 la caverne est réalisée dans une des parois périphériques d'extrémité avant ou arrière de ladite coque s'étendant dans une direction transversale correspondant à la largeur de ladite coque appelée ci-après

"lparoi périphérique transversale".

On comprend également que lesdites parois périphériques de ladite coque sont les parois externes sensiblement verticales de ladite coque qui assurent la jonction entre ledit pont supérieur de la coque et ledit

fond de la barge.

Ces cavernes permettent une pénétration horizontale de l'eau de mer jusqu'à rencontrer un mur d'obstacle à l'intérieur de la caverne constitué par ladite paroi de fond de caverne. En effet, l'intégration d'une caverne présente l'avantage d'introduire des surfaces sensiblement horizontales supplémentaires de contact mer/coque au niveau du plancher de caverne, conduisant à une réduction des mouvements verticaux. La caverne engendre la nécessité d'un déplacement d'une

masse d'eau supplémentaire dans le mouvement vertical de la structure.

La résultante des efforts verticaux est diminuée car la pression de la houle qui s'exerce sur le plancher de caverne est dans le sens opposé aux

efforts engendrés par la houle sur le fond de la coque.

Enfin, la réduction de section horizontale mouillée au niveau de la surface d'eau engendrée par ladite paroi de fond de caverne a pour effet

de diminuer la raideur hydrostatique de la coque.

Ces deux effets couplés d'augmentation de la masse d'eau ajoutée qui atténue les mouvements verticaux et de diminution de la raideur hydrostatique due à ladite paroi de fond, ont pour effet d'augmenter très sensiblement la période propre du mouvement mécanique vertical du corps flottant, ce qui élimine radicalement les effets de résonance constatés dans les supports flottants de grande dimension même avec une cavité transversale traversant ladite coque du type tunnel, laquelle

ne comporte pas de dite paroi de fond.

Le comportement de la barge selon l'invention dans une houle multidirectionnelle est considérablement amélioré par l'intégration dans

la coque de ces pénétrations horizontales en forme de caverne.

Les mouvements de la barge sont considérablement réduits et la barge peut être exploitée sans risques majeurs pendant toute la durée de vie du champ qui, dans certains cas, peut atteindre et dépasser 20 annees. Dans un mode de réalisation avantageux d'une barge selon l'invention, elle comprend au moins une paire de cavernes, chacune des deux cavernes étant disposée sur une paroi périphérique différente de ladite coque, de préférence deux parois opposées de ladite coque, de préférence encore disposées symétriquement par rapport à un plan axial

longitudinal (XZ) ou plan axial transversal (YZ) de ladite coque.

On comprend que les deux dites cavernes de ladite paire de cavernes peuvent être situées dans: - soit, deux parois périphériques latérales longitudinales opposées de ladite coque; et dans ce cas si lesdites cavernes sont disposées symétriquement elles le seront par rapport à un plan axial longitudinal, - soit, deux parois périphériques transversales respectivement d'extrémité avant ou arrière; et dans ce cas si elles sont disposées symétriquement elles le seront par rapport à un plan axial transversal de ladite coque, - soit, une dite paroi périphérique latérale et une dite paroi

périphérique transversale d'extrémité avant ou arrière.

Dans un mode préféré de réalisation d'une barge selon l'invention, elle comprend au moins une paire de cavernes en communication dont lesdites parois de fond de chacune des deux cavernes n'occupent qu'une partie du fond de la caverne, de préférence au moins 25%, de préférence encore au plus 95%, de la distance entre lesdites parois latérales de caverne, de sorte que l'eau de mer peut traverser ladite coque d'une dite caverne à l'autre en passant dans l'espace libre entre l'une au moins desdites parois latérales de chacune desdites cavernes et ladite paroi de

fond de chacune desdites cavernes.

On comprend que ce mode de réalisation préféré de l'invention permet de réaliser une cavité traversant ladite coque d'un bord à l'autre, de préférence dans une direction perpendiculaire (YY)' à la direction longitudinale de ladite coque (XX') lorsque les deux cavernes sont réalisées dans les deux dites parois périphériques latérales longitudinales opposées. Dans une houle de travers par rapport à l'axe longitudinal du support, deux types de pression peuvent être exercés sur la coque les pressions s'exerçant sur les surfaces horizontales et les pressions s'exerçant sur les surfaces verticales, lesquelles sont responsables, respectivement, des mouvements de la coque verticaux, tels que tangage

et pilonnement, et horizontaux tel que roulis.

Ce mode de réalisation avec des cavernes en communication permet de réduire les surfaces verticales de coque au niveau de la paroi de fond sur laquelle les efforts horizontaux s'exercent, et permet ainsi de soustraire une partie de la structure aux effets de la houle et, en

conséquence, de réduire les mouvements engendrés par cette dernière.

La barge munie de ces cavernes présente un comportement en tangage, pilonnement et roulis radicalement amélioré par rapport à une

barge conventionnelle ou à une barge comportant un tunnel.

L'intégration de cavernes dans la coque permet, en effet, de réduire la surface verticale de coque sur laquelle les efforts horizontaux s'exercent et, ainsi, de soustraire une partie de la structure aux effets de

la houle et réduire les mouvements engendrés par cette dernière.

L'intégration de ces cavernes présente également l'avantage d'introduire des surfaces de contact mer/barge supplémentaires, sensiblement horizontales, qui conduisent à une réduction des mouvements verticaux en agissant sur deux points fondamentaux: ils diminuent la résultante des efforts verticaux générés par la houle et ils engendrent le déplacement d'une masse d'eau supplémentaire dans le

mouvement vertical de la structure.

Ainsi, la résultante des efforts verticaux est diminuée car la pression de la houle s'exerce sur les plans sensiblement horizontaux pour ceux situés en plancher des cavernes, dans le sens opposé aux efforts

engendrés par la houle sur le fond de navire.

De plus, la présence de ces surfaces de contact mer/barge considérables, sensiblement horizontales, situées respectivement en sous-face de la barge et en plancher de la caverne, ont pour effet de - 10 créer, dans la direction perpendiculaire, donc sensiblement verticalement, des masses ajoutées d'eau considérables dans la même direction. Enfin, les cavernes ont pour autre effet de réduire la section horizontale mouillée au niveau de la surface de l'eau, ce qui diminue la

raideur hydrostatique du flotteur.

Ces deux effets couplés, augmentation de la masse ajoutée d'eau verticale et diminution de la raideur hydrostatique ont pour effet d'augmenter très sensiblement la période propre du mouvement mécanique vertical du corps flottant, ce qui élimine radicalement les effets de résonance constatées dans les supports flottants de grandes

dimension de l'art antérieur.

Pour ajuster la réponse en fréquence de la structure, on est amené à dimensionner les cavernes, comme mentionné ci-après, en fonction des spectres de houle spécifiques au site concerné et à rajouter des dispositif d'amortissement qui auront pour fonction de créer des actions correctrices pour certaines valeurs particulières de fréquences de houle ou certains angles d'incidence de ladite houle et d'éviter ainsi l'apparition de phénomènes indésirables de résonances dans la zone des

cavernes.

Plus particulièrement, le rapport entre la profondeur de la caverne et la largeur maximale de la barge a une influence sur ladite période propre ainsi que sur l'amplitude du mouvement à ladite période. Il apparaît ainsi que, lorsque la profondeur de la caverne diminue (la largeur de la coque au niveau des cavernes augmente), la période propre de la structure flottante augmente, ce qui est favorable mais, en revanche, l'amplitude des mouvements d'eau dans les cavernes augmente,

elle aussi, ce qui va à l'encontre du but recherché.

Dans un mode de réalisation avantageux, la profondeur desdites cavernes est telle que la largeur de ladite coque, au niveau desdites cavernes, est d'au moins 25%, de préférence au plus 50%, par rapport à la largeur de la coque définie par la distance entre les parois

périphériques opposées de ladite coque, adjacentes auxdites cavernes.

- 11 Dans un mode de réalisation plus particulièrement avantageux une barge selon l'invention comporte au moins une paire de cavernes latérales réalisées dans desdites parois périphériques latérales longitudinales opposées de ladite coque, de préférence, lesdites cavernes étant disposées symétriquement par rapport au plan axial longitudinal (XZ) de ladite coque, lesdites cavernes de ladite paire de cavernes étant

en communication selon l'invention.

Lesdites parois de fond n'occupant qu'une partie du fond de ladite caverne, les dimensions desdites parois de fond dans ladite direction longitudinale correspondant à au moins 75% de la distance entre lesdites parois latérales de caverne, et - la largeur de ladite coque délimitée par la distance entre lesdites parois de fond des deux cavernes latérales étant d'au moins 25%, de préférence au plus 50%, par rapport à la largeur de la coque définie par la distance entre les parois périphériques opposées de ladite coque adjacentes aux dites cavernes, et - lesdites parois latérales de chaque caverne latérale étant espacées d'une distance d'au moins 20%, de préférence de 20 à 30%, de la dimension de ladite coque dans ladite direction longitudinale (XX'), et - la hauteur de chaque dite caverne latérale définie par la hauteur entre les bords desdits plancher et plafond au niveau desdites parois périphériques latérales étant d'au moins 25%, de préférence au moins %, de préférence encore de 50 à 75%, de la hauteur de la coque entre

ledit pont supérieur et le fond de la coque immergée.

On a définie ci-dessus la largeur de la coque au niveau des cavernes en référence à la distance entre les parois périphériques opposées adjacentes aux dites cavernes; mais celle-ci peut être plus précisément définie par référence à la distance entre les bords externes desdites parois latérales de cavernes opposées ou des bords externes

desdits planchers ou desdits plafonds de cavernes opposés.

Plus particulièrement encore, une barge selon l'invention comprend une cavité centrale verticale, correspondant de préférence à une baie de forage, et deux paires de cavernes latérales, lesdites cavernes présentant au fond un espace libre permettant la communication entre - 12 les deux dites cavernes, ledit espace libre étant constitué entre un bord latéral de ladite paroi de fond de caverne et le bord interne d'une dite paroi latérale de caverne, l'autre bord de ladite paroi de fond de caverne étant constitué par une paroi périphérique de ladite cavité centrale, les deux dites paires de cavernes latérales étant disposées de part et d'autre de ladite cavité centrale verticale dans ladite direction longitudinale (XX'), de préférence symétriquement par rapport aux plans axiaux

verticaux (YZ), (XZ) de ladite coque.

De préférence encore, une barge selon l'invention comprend une cavité centrale verticale du type baie de forage et une paire de cavernes d'extrémité avant et arrière de préférence disposées symétriquement par rapport auxdits plans axiaux verticaux (YZ), (XZ) de ladite coque, chaque caverne d'extrémité avant ou arrière étant en communication chacune avec deux cavernes d'une des deux paires de cavernes latérales disposées du même côté de ladite cavité centrale, la paroi de fond de chacune desdites cavernes avant ou arrière étant constituée par une paroi transversale reliant les parois de fond de chacune des deux dites cavernes latérales d'une même dite paire de cavernes latérales, et les parois latérales de chacune desdites cavernes avant et arrière étant espacées d'une distance de 50 à 80 % de la largeur maximum de la coque

auxdites extrémités avant et arrière.

Plus particulièrement, une barge selon l'invention comprend alors quatre piliers d'angle assurant la jonction entre le fond de la coque et ledit pont supérieur de la barge, et formant lesdites parois latérales desdites cavernes, une des parois latérales de chacune desdites cavernes d'extrémité avant ou arrière étant formée par une face desdits piliers, et une des parois latérales de chacune desdites cavernes latérales étant formée par une autre face desdits piliers, l'autre dite paroi latérale de chaque dite caverne latérale longitudinale étant constituée par une paroi

périphérique de ladite cavité centrale verticale.

On comprend que la largeur desdites cavités d'extrémité avant ou arrière est délimitée par les faces internes dedits piliers d'angle de la barge espacés d'une distance dans ladite direction transversale (YY)' - 13 représentant de préférence 50% à 75% de la largeur maximum de la barge

délimitée par les faces externes des deux piliers correspondants.

Dans la mesure o chacune desdites cavernes d'extrémité avant et arrière communique avec chacune des deux dites cavernes latérales opposées d'une même paire de cavernes disposées du même côté de ladite cavité centrale verticale, l'eau de mer peut traverser ladite coque dans une dite direction transversale (YY)' en contournant lesdites parois de fond de cavernes qui forment un mur d'obstacles axial en forme de

chicane à l'intérieur de ladite coque.

Ce mode de réalisation permet également un passage de l'eau à travers les parois transversales d'extrémité avant et arrière de la coque, l'eau de mer pouvant s'écouler entre les ouvertures desdites cavernes latéralesdans lesdites parois périphériques latérales de ladite coque et les ouvertures desdites cavernes d'extrémité avant et, respectivement,

arrière.

De préférence encore, lesdites cavernes présentent une même hauteur représentant au moins 50%, de préférence de 50 à 75%, de la hauteur de la coque, située de préférence plus proche dudit pont supérieur que dudit fond de la coque et ayant de préférence au moins 50%, de préférence encore de 50 à 75%, de la hauteur située au-dessous de la ligne de flottaison de ladite coque, ladite coque présentant un

creux d'une hauteur inférieure à 30%, de préférence 15%, de sa longueur.

La présente invention concerne en particulier une barge de grandes dimensions possédant sur son pont, par exemple des équipements de traitement, des équipements de forage et des têtes de puits en surface, situées au sein d'un moon pool, l'ensemble correspondant à une charge globale pouvant atteindre et dépasser 50 000 tonnes, voire 100 000 tonnes. Dans un mode de réalisation avantageux, une barge selon l'invention comprend au moins un tunnel formé par une cavité transversale traversant ladite coque d'une paroi périphérique latérale à l'autre dans une direction transversale perpendiculaire (YY') à ladite direction longitudinale (XX') de la coque, le tunnel étant situé au moins

partiellement dans la partie immergée de ladite coque.

- 14 Plus particulièrement, une barge selon l'invention comprend au moins une première caverne partiellement immergée et au moins une deuxième caverne ou undit tunnel complètement immergé, ladite première caverne étant disposée de manière superposée à ladite deuxième caverne ou audit tunnel, et la hauteur totale desdites cavernes et dit tunnel éventuellement superposés représente une hauteur d'au moins

%, de préférence de 50 à 75%, de la hauteur de la coque.

Dans une variante de réalisation toutes les cavernes sont situées à

une même hauteur, notamment toutes sont partiellement immergées.

Selon une variante de réalisation, ladite caverne, et le cas échéant ledit tunnel, est de forme essentiellement parallélépipédique, les planchers et plafonds étant disposés horizontalement et les parois

latérales (32) et parois de fond (3J) étant disposées verticalement.

Dans un mode préféré de réalisation de l'invention, le plancher ou le plafond de ladite caverne intègre des marches, des plans obliques ou une combinaison des deux, jouant le rôle d'absorbeur d'énergie et d'amortisseur. Dans un mode préféré de réalisation de l'invention, ladite caverne, ou le cas échéant ledit tunnel, comprend des structures internes ou externes constituant des amortisseurs pour réduire les mouvements du support flottant en créant des turbulences dans le mouvement de l'eau à

l'intérieur de ladite caverne ou dit tunnel.

Plus particulièrement, les amortisseurs peuvent être constitués par au moins une paroi verticale, horizontale ou inclinée, de préférence perforée, disposée sur ou à proximité du plancher ou sous plafond de

ladite caverne ou, le cas échéant, dudit tunnel.

Plus particulièrement encore, ledit plafond ou, de préférence, ledit plancher desdites cavernes comprend des plans obliques ou verticaux

formant des marches.

On comprend que ces marches jouent le rôle d'absorbeurs

d'énergie et d'amortisseurs.

Selon une variante avantageuse de réalisation de l'invention, le plancher de ladite caverne, ou le cas échéant ledit tunnel, est perforé par des deuxièmes cavités, de préférence verticales traversant la partie basse 15 de la structure de la coque située dessous lesdits planchers des cavernes jusqu'au fond de la coque, lesdites deuxièmes cavités jouant également le

rôle d'amortisseur.

De préférence, ladite coque comprend des extensions de structures extérieures sur toute la longueur de la coque, jouant le rôle de quilles antiroulis, situées de préférence le long desdits planchers des cavernes et

le long des extrémités inférieures des bordés latéraux de la coque.

A titre d'écran de protection contres les fortes mers, ladite caverne, ou ledit tunnel, peut avantageusement comprendre au moins une paroi horizontale fixée au plafond de ladite caverne, ou ledit tunnel, et s'étendant, de préférence à l'extérieur de la coque par des pans inclinés

vers le haut.

Dans une variante de réalisation la coque peut comprendre au moins une première caverne partiellement immergée et au moins une deuxième caverne ou un tunnel complètement immergé, la première

caverne et la deuxième caverne ou le tunnel étant superposés.

Dans un mode de réalisation préférentiel, la hauteur de la caverne ou la hauteur totale des cavernes et tunnels superposés représentent une hauteur d'au moins 50 %, de préférence de 50 à 75 % de la hauteur de la

coque.

Plus particulièrement encore, notamment lorsque la caverne est partiellement immergée, au moins 50 % de la hauteur desdites cavernes, de préférence de 50 à 75 %, est située au-dessous de la ligne de

flottaison de ladite barge.

Dans un mode préféré de réalisation de l'invention ladite caverne, ou le cas échéant ledit tunnel, comprend des structures de renfort consistant en des poutres ou des parois verticales disposées entre le

plancher et le plafond de ladite caverne ou dudit tunnel.

La présente invention s'applique plus particulièrement à une barge comprenant une structure de coque en béton, acier, combinaison de béton et acier ou tout autre matériau composite et recevant des équipements de forage, production, traitement et stockage de pétrole 4, la longueur de la coque 1 étant supérieure à 150 m, de préférence supérieure à 300 m, sa largeur étant supérieure à 30 m, de préférence - 16 supérieure à 50 m et sa hauteur étant supérieure à 20 m, de préférence

supérieure à 30 m.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention

apparaîtront à la lecture de la description détaillée de certains modes de

réalisation qui va suivre, faite en référence aux figures suivantes dans lesquelles: les figures 1, 2 et 3 sont des vues simplifiées d'une barge selon l'invention, respectivement en vue de coté (figure 1), en section selon un plan correspondant au niveau de l'eau (figure 2) et en perspective (figure

3),

la figure 4 est une vue en perspective éclatée, d'une barge, la partie mouillée étant représentée en traits pleins, la partie hors d'eau en pointillés, la figure 5 est une section transversale axiale de la barge selon un plan (Y', ZZ')au niveau de la baie de forage, les figures 6, 7 et 8 sont des sections transversales de la barge selon un plan (Y', ZZ') selon respectivement les coupes AA, BB et CC de la figure 2, les figures 9, 10 et 11 sont des sections transversales de la barge au niveau AA de la figure 2 détaillant des dispositifs complémentaires d'absorption d'énergie, la figure 12 est une section d'une barge au niveau de la surface de

le mer détaillant des dispositifs complémentaires d'absorption d'énergie.

les figures 13 et 14 sont respectivement des vues de côté et en coupe transversale d'une barge selon AA de la figure 13 présentant des cavernes dans la zone de la surface de la mer associées à des tunnels

traversant la coque de part en part.

la figure 15 représente un graphique étudiant l'influence de la

profondeur des cavernes.

la figure 16 représente en coupe en vue de dessus, une barge

sensiblement carrée selon l'invention.

Les figures 1 à 4 représentent une structure en béton ou en acier d'une coque de barge 1 de forme générale essentiellement parallélépipédique. 17 La coque 1 supporte des équipements 6 de forage, de production, de traitement et de stockage de pétrole, représentés sur les figures 5 à 10. La coque 1 est traversée sur toute sa hauteur dans sa partie centrale par une cavité verticale 4 constituant une baie de forage destinée à recevoir, notamment des conduites de liaison fonds-surfaces

appelées "risers".

La cavité centrale 4 est de forme essentiellement parallélépipédique, sa longueur étant disposée le long de la direction longitudinale de la coque XX' et sa largeur dans la direction transversale YY' de la coque, ladite cavité centrale 4 étant de préférence centrée par

rapport à l'axe longitudinal XX' de la coque.

La barge, telle que représentée sur les figures 1 à 14, comporte - un pont supérieur 16,, - une partie basse 17 dont la sous-face 15 constitue le fond de la coque, - des parois périphériques 1i à 14 assurant la jonction entre le pont supérieur 16 et la partie inférieure 17 de la barge, à savoir deux parois périphériques latérales 11 et 12 dans la direction longitudinale XX' et

deux parois transversales d'extrémité avant 13 et d'extrémité arrière 14.

En fait, la paroi périphérique de la baie de forage 4 est encadrée dans la direction longitudinale par des murs axiaux 42 qui lui sont accolés. Ces murs axiaux 42 correspondent à des diminution de la largeur de la coque. La jonction entre la partie supérieure 16 et la partie inférieure 17-15 de la barge est consolidée par quatre piliers d'angle 5, qui viennent renforcer la jonction réalisée en outre par la paroi périphérique centrale de la baie de forage 41 et lesdits murs axiaux 42* Les murs axiaux 42, de part et d'autre de la baie de forage 4 dans la direction longitudinale XX', ne s'étendent pas dans ladite direction longitudinale XX' jusqu'au niveau des piliers 5 de manière à former un espace libre 33 entre les parois d'extrémité 31 desdits murs axiaux 42 et les piliers 32 Cet espace libre 33 permet le passage de l'eau de mer traversant la coque 1 transversalement, mais aussi dans une direction - 18 longitudinale ou inclinée en traversant les cavernes d'extrémité avant 23

et arrière 24 décrites ci-après.

Les quatre piliers d'angle 5 et les faces externes 32 desdites parois périphériques 4, de la baie de forage 4 ainsi que lesdits murs axiaux 42 forment des cavernes 21 à 24 comme détaillé ci-après. La barge selon l'invention comporte deux paires de cavernes latérales 21, 22 disposées symétriquement de part et d'autre de la baie de forage dans la direction longitudinale XX', et une paire de cavernes 23,

24, d'extrémités avant 23 et arrière 24.

Les deux paires de cavernes latérales 2" 2. sont constituées par - des parois latérales 32 de caverne qui s'étendent dans une direction transversale YY' perpendiculaire à la direction longitudinale des parois périphériques longitudinales, respectivement 1, et 12, de la coque 1, l'une des parois latérale de caverne 32 étant formée par la face externe de la paroi périphérique 41 de la baie de forage 4 de part et d'autre de la baie de forage, et l'autre paroi latérale 32 desdites cavernes

2", 22 étant formée par une des faces internes desdits piliers d'angle 5.

Les parois de fond 31 desdites cavernes latérales 21 et 22 sont formées par les faces opposées dans la direction longitudinale desdits murs axiaux 42. Dans la mesure o lesdits murs axiaux 42 sont en retrait par rapport au niveau des piliers 5 dans la direction longitudinale, lesdites parois de fond 3, n'occupent pas entièrement le fond des cavernes latérales 2, et 22. Les parois latérales 32 des cavernes d'extrémités avant 23 et arrière 24 sont formées par les faces internes en vis à vis s'étendant dans ladite direction longitudinale XX' des piliers d'angle 5. Les parois de fond 31 desdites cavernes d'extrémités avant 23 et arrière 24 sont formées par les parois transversales d'extrémité des murs axiaux 42. Les murs axiaux 42, qui s'étendent dans ladite direction longitudinale XX' parallèlement auxdites parois périphériques latérales 1, et 12 se terminent, en effet, à l'avant et à l'arrière par des parois transversales perpendiculaires dont la largeur dans ladite direction transversale est inférieure à la distance entre lesdites faces internes en vis à vis 32 de deux piliers d'angle 5 disposés symétriquement par rapport à un plan

axial longitudinal XZ de ladite coque.

- 19 Les deux cavernes latérales 2, et 22 de chaque paire de cavernes latérales communiquent entre elles par un espace libre 33 formant une chicane permettant à l'eau de mer de traverser transversalement la coque depuis une paroi périphérique latérale 1, jusqu'à la paroi opposée 12 mais en contournant lesdits murs axiaux 42 Cette forme de chicane améliore considérablement l'absorption d'énergie de la houle pour certaines fréquences et certaines incidences de ladite houle. Mais, en outre, chacune desdites cavernes d'extrémités avant 23 et arrière 24 communique avec chacune desdites cavernes latérales 21 et 22 de ladite paire de cavernes disposées du même côté de la baie de forage par rapport à un plan axial YZ de ladite coque de ladite caverne d'extrémité avant 23 ou arrière 24. Cette circulation multidirectionnelle de l'eau pouvant traverser la coque entre une paroi d'extrémité avant 13 ou arrière 14 et une des parois périphériques latérales 11 ou 12 de la coque, contribue également à réduire l'énergie de la houle par dissipation de l'énergie résultant de la circulation multidirectionnelle de l'eau de mer à travers la coque. Lesdites parois de fond 31 desdites cavernes latérales 21, 22 correspondent à des largeurs réduites de la coque 1 qui s'étendent depuis la baie de forage 4, plus précisément depuis la face externe 32 de la parois périphérique 41 de la baie de forage 4, vers les parois d'extrémité 13 et 14 de la coque et s'arrêtent avantageusement avant lesdites extrémités avant 13 et arrière 14 de la barge. De même, les parois de fonds 31 s'étendant dans la direction transversale YY' desdites cavernes d'extrémités avant 23 et arrière 24, correspondent à une longueur réduite de la coque. Ces largeur et longueur réduites de la coque créent une section horizontale réduite de la coque au niveau desdites cavernes 21 à 24. La raideur mécanique de la coque est assurée aux angles par lesdits piliers de forte section situés aux quatre coins et reliant le pont 16 constituant la partie supérieure de la coque à la partie inférieure 15, 17

de la coque.

Dans un mode de réalisation, les dimensions de la barge et de ses différentes cavernes sont les suivantes: - 20 Dans la direction longitudinale XX', les piliers d'angle 5 présentent des faces correspondant aux parois latérales 32 des cavernes d'extrémités avant 23 et arrière 24 d'une part, et, d'autre part, des extrémités avant et arrière desdites parois périphériques latérales longitudinales 11 et i2 de la coque 1 de 20 m. La distance entre les faces des piliers d'angle 5 s'étendant dans la direction transversale YY' et les parois de fond 31 s'étendant dans la même direction transversale YY' desdites cavernes d'extrémités avant 23 et arrière 24 (correspondant aux parois d'extrémité

des murs axiaux 42) est de 10 m.

La longueur des murs axiaux 42 et donc des parois de fond 31 desdites cavernes latérales 2" 22 est de 70 m. Les portions de parois périphériques latérales longitudinales 1"1 12 correspondant aux bordés latérales de ladite baie de forage séparant deux cavernes latérales, respectivement 21 et 22, dans ladite direction longitudinale XX', sont de

100 m.

La longueur de ladite baie de forage 4 dans la direction

longitudinale XX' est de 80 m.

Dans ladite direction transversale YY', la profondeur desdites cavernes latérales 21 et 22 correspondant à la largeur dans la direction transversale desdites parois latérales 32 de cavernes latérales 21 et 22 formée par la face externe de la paroi périphérique 4, de la baie de forage 4, est de 22,5 m. L'autre paroi latérale 32 de cavernes latérales 2l, 22 qui n'est pas reliée directement à la paroi de fond 31 desdites cavernes latérales 21 et 22 et qui correspond à l'une des faces desdites piliers d'angle 5, s'étendant dans ladite direction transversale YY', présente une dimension dans cette dite direction transversale de 10 m, de sorte que la distance dans ladite direction transversale YY' entre les parois de fond 3, desdites cavernes latérales 21 et 22 et la bordure intérieure à la caverne de ladite paroi latérale 32 délimitant une zone de passage libre 33 entre ladite paroi latérale 32 des cavernes latérales 2, et 22 et ladite paroi

de fond 3, desdites cavernes latérales 2, et 22, est de 12,5 m.

La distance dans ladite direction transversale YY' entre deux parois de fond 31 de deux cavernes latérales opposées 21 et 22, qui correspond à la largeur (dans ladite direction transversale YY') de la - 21 paroi de fond 3, desdites cavernes d'extrémités avant 23 et arrière 24, est de 15 m. La distance dans ladite direction transversale YY' entre les faces internes de deux piliers d'angle exposés symétriquement par rapport à un plan axial longitudinal XZ, lesdites faces correspondant à deux parois latérales 32 desdites cavernes d'extrémités avant 23 et arrière

24, est de 40 m.

Ladite barge correspond donc à une longueur maximum de 300 m

et une largeur maximum de 60 m.

La jonction entre les parois latérales 32 desdites cavernes 2, à 24 est réalisée par des plafonds 34 et planchers 35. Les plafonds 34 assurent la jonction entre les bords supérieurs desdites parois de fond 3, et desdites parois latérales 32. Lesdits planchers 3, assurent la jonction entre les bords inférieurs desdites parois de fond 3, et desdites parois

latérales 32 desdites cavernes 2, à 24.

Les cavernes 21 à 24 sont de préférence excentrées sur la hauteur la partie basse 17 de la structure de la coque située sous les cavernes 21 à 24 représente une hauteur plus importante que celle de la partie haute 16 de la structure située au-dessus des cavernes, en particulier la hauteur de ladite partie basse 17 peut correspondre à une hauteur double de celle de

ladite partie haute 1i.

Les cavernes 21 à 24 sont situées de telle sorte que la ligne de flottaison 7 de la barge correspond sensiblement à la mi-hauteur des cavernes. Les hauteurs desdites cavernes 21 à 24 dans la direction verticale ZZ' dans l'exemple illustratif de réalisation donné précédemment sont de 24 m. Pour une barge présentant les dimensions mentionnées ci-dessus, la période propre du mouvement vertical passe dans une configuration de chargement correspondant à un tonnage port en cours (TPL) de 275000 T, d'une valeur proche de 13 secondes en l'absence de cavernes 21 à 24, à une valeur proche de 23 secondes lorsque ladite coque 1 comporte lesdites cavernes 21 à 24. Les houles multidirectionnelles rencontrées de manière courante ont une période, en général, inférieure à 16 secondes, atteignant exceptionnellement 20 secondes. On cherche - 22 alors en général des coques à structure flottante dont la fréquence propre est la plus éloignée possible des fréquences de la houle, de manière à éviter les phénomènes de résonance (R) entre les mouvements de la houle et les mouvements de la structure qui peuvent conduire à des amplifications considérables des mouvements de la coque en roulis, en

tangage et en pilonnement.

En effet, lorsqu'un support flottant est soumis à une houle de fréquence proche de la fréquence de résonance dudit support flottant, il se produit un transfert d'énergie de la houle vers ledit support flottant, qui a pour effet d'amplifier les mouvements, risquant soit de le déstabiliser l'ensemble et de rendre dangereuses les opérations réalisées

à bord, soit de conduire à la ruine dudit support.

Le comportement de la barge munie des cavernes 21 à 24 décrites ci-dessus présente un comportement en tangage, en roulis et en pilonnement radicalement amélioré par rapport à une barge conventionnelle. A hauteur de caverne constante, le rapport entre la profondeur des cavernes latérales 21 et 22 et la largeur maximum de la barge 1 a une influence sur la période propre du support flottant en pilonnement, ainsi que sur l'amplitude des mouvements d'eau dans les cavernes à ladite période. Dans la figure 15, on a représenté les résultats de calculs relatifs à l'influence de la largeur L du mur axial sur, d'une part la période propre T du mouvement vertical du système et d'autre part le facteur d'amplification K de l'amplitude de la réponse des mouvements d'eau dans les cavernes à la fréquence de résonance. Il apparaît ainsi que si la profondeur des cavernes augmente et donc si la largeur du mur axial 42 diminue, la période propre en pilonnement de la coque augmente, ce qui est favorable, mais, en revanche, le facteur d'amplification K de l'amplitude des mouvements d'eau dans les cavernes, ramené à lm de houle incidente, augmente lui aussi, ce qui va à l'encontre du but recherché. La période propre recherchée étant au delà de 22-24 sec., ce graphique précise la largeur avantageuse du mur axial 42 qui sera - 23 d'environ 15m, ce qui correspond à des cavernes de 22.5m, et il en

résulte un facteur d'amplification K de 5 environ.

Pour une largeur de mur de 60m, la profondeur de la caverne est nulle, ce qui correspond à une barge conventionnelle selon l'art antérieur et la période de résonance est sensiblement 13sec. Pour une largeur de mur nul, l'extrapolation de la courbe donne une excellente valeur de la période de résonance de 29-30sec, mais un facteur d'amplification K supérieur à 10, ce qui va à l'encontre du but recherché. Le comportement dans une telle configuration correspond sensiblement à un tunnel transversal selon l'art antérieur, de mêmes

dimensions que ladite caverne.

En combinant avantageusement aux cavernes, des dispositifs variés d'absorption d'énergie, soit localisés, soit répartis, soit encore en combinant des cavernes et des tunnels en superposition ou juxtaposition, on améliore la stabilité d'ensemble en réduisant le facteur d'amplification K, ce qui correspondrait sensiblement à un décalage vers le bas, de la courbe de la figure 15, relative audit facteur K. Les figures 9 et 10 décrivent divers amortisseurs 101 à 1015 qui ont pour fonction de réduire les mouvements de la barge en créant de manière locale des turbulences dont l'objectif est, soit respectivement, soit en combinaison, de créer de l'amortissement visqueux ou de la masse ajoutée, soit d'organiser un chaos qui empêche l'apparition de résonances de type mode propre, détruisant ainsi les modes parasites qui ne manqueraient pas de se produire en l'absence de tels dispositifs. Ces termes étant connus de l'homme de l'art dans le domaine des calculs

hydrodynamiques, ne seront pas développés plus en détails ici.

Sur la figure 9 on a représenté des voiles en acier ou en béton horizontaux 101 et 102, fixés sur respectivement, le plafond 34 des cavernes et le plancher 35 des cavernes 21 à 24. Ces voiles horizontaux 1 0, et 102 sont avantageusement perforés 103. Le voile horizontal 102 constitue un second plancher, percé de trous 103, aux contours réguliers ou de préférence irréguliers, répartis de manière régulière ou non. Il est rendu solidaire de la structure de la barge par les supports 11. Ledit second plancher crée alors localement un mur d'eau oscillant. Les murs 24 d'eau oscillants réalisés dans les applications côtières sont en général supportés par des piles enfoncées dans le sol, ce qui rend le dispositif fixe. Le dispositif selon l'invention est fixe par rapport à la structure de la barge, cette dernière étant libre de tous mouvements par rapport à la houle. Dans la même figure 9, le voile supérieur 10, constitue un écran présentant des trous 103 et solidaire, par l'intermédiaire des supports 11, de la en sous-face de la partie émergée de la structure. Ledit écran joue un rôle identique à mur Jarlan, et absorbe une partie de l'énergie d'une houle extrême, dont le haut de la vague entrerait un contact direct, avec la partie émergée de la structure, soit au niveau du bordé, soit au niveau de la sous face de la partie supérieure de la structure. A cet effet, le voile supérieur 10, déborde avantageusement de la coque par des

extensions en forme de pans inclinés vers le haut 104.

Dans la partie inférieure 15, 17 de la barge 1 et de préférence au niveau des bordés de la barge, on installe avantageusement des extensions de structure 106, continues ou non sur toute la longueur de la barge, jouant le rôle de quille antiroulis. Ces quilles antiroulis ont pour fonction de créer un amortissement du roulis de la barge, d'une part par augmentation de l'inertie globale du système par masse d'eau ajoutée, et d'autre part par dissipation d'énergie par création de tourbillons vers l'extrémité de ladite quille antiroulis. Des quilles antiroulis similaires sont avantageusement installées en partie haute de manière à augmenter dans cette zone, les amortissements par effet visqueux ou par

effet de masse d'eau ajoutée.

Les cavernes 2 sont représentés de forme parallélépipédique et sensiblement horizontale, mais, comme représenté sur la figure 9 dans la partie droite, elles présentent avantageusement une forme en escalier 1015 associée à des pans coupés obliques, présentant ainsi une ouverture de hauteur maximale au niveau du bordé du support, ladite hauteur se réduisant lorsque l'on se rapproche de l'axe longitudinal XX du support flottant. La hauteur des cavernes 2 représente une hauteur d'environ les

deux tiers de la hauteur de la structure de la coque.

- 25 Dans la figure 10, l'amortissement est créé par des deuxièmes cavités 107 sensiblement verticales à travers la structure inférieure du fond 17 de la barge, mettant en communication la sous-face 15 de la barge avec le plancher 3, des cavernes 21 et 22. Ainsi, lorsque la houle agit sur l'ensemble de la structure immergée, les différences de pression existants dans la zone de la sous-face et la zone des cavernes crée des échanges de masses d'eau. Lesdits échanges créent des pertes de charge qui engendrent un effet d'amortissement visqueux. Plusieurs dispositifs améliorent avantageusement cet amortissement. Dans le cas de la deuxième cavité 107, les pertes de charge sont créées principalement au niveau des orifices supérieurs et inférieurs desdites deuxièmes cavités. La perte de charge peut-être avantageusement reportée au niveau de chicanes 108 ou de diaphragmes 109, les entrées desdites deuxièmes cavités 107 étant avantageusement profilées en formes arrondies 107 ou en forme d'entonnoir pour minimiser les pertes de charges dans ces zones. Des accessoires complémentaires, tels des couvercles 1013 présentant, par exemple, des ouvertures latérales tubulaires 1014, ou encore des formes d'entonnoir 1011, créeront des amortissement complémentaires au niveau de la sousface de la structure, comme au niveau du plancher du tunnel, selon l'endroit ou ils sont installés. Lesdites deuxièmes cavités 107 décrites peuvent avoir une section quelconque, régulière ou non sur leur longueur et seront de

préférence cylindrique à section circulaire ou prismatique.

Sur cette même figure 10, on a représenté des deuxièmes cavités verticales 107 traversant la partie basse 17 de la coque entre le plancher des cavernes et le fond 15 de la coque, ces deuxièmes cavités verticales 107 étant de section horizontale régulière ou non. Certaines dites deuxièmes cavités verticales 107 comprennent le long de leur paroi verticale des extensions de structures horizontales 108 et 109 disposées en quinconce sur les parties opposées de la paroi, de manière à créer une chicane 108 ou disposées face à face sur des parties opposées de la paroi

de manière à créer un goulet d'étranglement 109.

Certaines desdites deuxièmes cavités verticales 107 débouchent au niveaudu plancher 35 des cavernes 2l, 22 ou du fond 15 de la coque, - 26 selon une forme évasée 10,0, c'est-à-dire que le diamètre ou la section au niveau dudit plancher 35 ou dudit fond 15 est plus grand que dans le reste de la hauteur de ladite deuxième cavité 1l à l'intérieur de la

structure en partie basse 17 de la coque.

Certaines des dites deuxièmes cavités verticales 107 se terminent avantageusement par une extension en dessous du fond 15 de la coque en forme d'entonnoir 10, La figure 11 détaille un mode d'amortissement par adjonction d'un voile vertical 105 présentant des trous 103 réguliers ou non, répartis de manière régulière ou non, de manière à créer des amortissements par effet visqueux, lorsque l'environnement direct est agité par la houle, les

courants ou les mouvements propres de la barge.

Lesdits voiles verticaux 105 (figure 11) ou horizontaux 101, 102 (figure 9) peuvent être plans ou courbes ou gauches (figure 12), continus ou discontinus et sont avantageusement perforés. Il est également possible de réaliser des voiles d'amortissement inclinés entre la verticale

et l'horizontal.

La figure 12 est une coupe en vue de dessus à un niveau correspondant audessus du plancher 3, des cavernes, détaillant, d'une part sur la partie gauche, des écrans 105 verticaux, perforés 103 ou non, de forme rectiligne, en ligne brisée ou sinueuse ou encore de forme gauche, d'autre part sur la partie droite, desdites deuxièmes cavités verticales 107 de formes variées telles des formes circulaires, oblongues

ou prismatiques, lesdites formes étant régulière ou non sur leur hauteur.

La présente invention a été décrite dans le cadre d'une barge comportant des têtes de puits en surface, mais elle s'applique à tous les domaines industriels et de loisir dans lesquels on recherche une stabilité maximale du support flottant soumis aux conditions environnementales, par exemple le traitement du gaz et son stockage sous forme liquéfiée à des températures cryogéniques (-1650C) ou encore pour l'installation d'équipements industriels, tels que, par exemple des turbines à gaz produisant de l'électricité ou encore une base de lancement de missiles ou de fusées pour l'industrie spatiale ou toute autre application telles

que des bases de loisir et des hôtels.

- 27 Le support flottant constituant la coque de la barge 1 peut être construit en tous types de matériau autre que l'acier, tels le béton ou une

combinaison de béton acier ou encore tout matériau composite.

La forme de ces barges est plus ou moins dictée par les outils de production que possèdent les chantiers navals et la largeur indiquée précédemment a rarement été dépassée en raison des limitations ou de l'optimisation des formes de radoubs et des cales sèches disponibles sur le plan mondial. La construction dans un chantier naval peut donc créer des limitations en ce qui concerne les dimensions maximales en largeur et hauteur, mais l'invention concerne aussi des barges présentant des largeurs et hauteurs beaucoup plus importantes par rapport à leur longueur, par exemple dans le cas de barges de 100 m, voire 150 m de largeur, et des hauteurs de 50 m, voire 70 m, pouvant alors conduire ainsi à des formes carrées, polygonales, voire même circulaires ou ovales, ainsi la figure 16 représente une barge selon l'invention,

sensiblement carrée et présentant sur chacune de ses faces des cavernes.

- 28

Claims (20)

REVENDICATIONS

1. Barge de grandes dimensions comprenant une coque (1) assurant sa flottabilité, de préférence d'au moins 100 m de longueur et de largeur inférieure à 50 % de sa longueur, et un pont supérieur (16) capable de supporter des équipements (6), caractérisée en ce que ladite coque (1) comprend au moins une caverne (21 - 24) constituée par un renfoncement dans une des parois périphériques (1, - 14) de ladite coque sur une partie de la longueur (XX') ou de la largeur (YY') de ladite coque et sur une partie de la hauteur (ZZ') de ladite coque, ledit renfoncement étant situé au moins partiellement dans la partie immergée de ladite coque, ladite caverne (2) comprenant des parois latérales de caverne (32) et une paroi de fond de caverne (31) reliées à ladite paroi périphérique (11 - 14) de ladite coque par au moins un plancher de caverne (35) et un plafond de caverne (34), lesquels plancher (35) et plafond (34) assurent la jonction entre lesdites parois

latérales de caverne (32).

2. Barge selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une paire de cavernes (21 - 24), chacune des deux cavernes (21 - 24) étant disposée sur une paroi périphérique différente (1, 14) de ladite coque, de préférence deux parois opposées (11 - 12 ou 13 - 14) de ladite coque, de préférence encore disposées symétriquement par rapport à un plan axial longitudinal (XZ) ou plan axial transversal (YZ) de ladite coque.

3. Barge selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une paire de cavernes (21 - 24) en communication dont lesdites parois de fond (31) de chacune des deux cavernes n'occupent qu'une partie du fond de la caverne, de préférence au moins 25%, de préférence encore au plus 95%, de la distance entre lesdites parois latérales (32) de caverne, de sorte que l'eau de mer peut traverser ladite coque d'une dite caverne à l'autre en passant dans l'espace libre (33) entre l'une au moins desdites parois latérales (32) de chacune desdites cavernes (21 - 24) et ladite

paroi de fond (31) de chacune desdites cavernes (21 - 24).

- 29

4. Barge selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce

que la profondeur desdites cavernes (2, à 24) est telle que la distance entre les parois périphériques opposées de ladite coque au niveau desdites cavernes est d'au moins 25%, de préférence au plus 50%, par rapport à la distance entre les parois périphériques opposées de ladite coque adjacentes

auxdites cavernes.

5. Barge selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une paire de cavernes latérales (21, 22) réalisées dans desdites parois périphériques latérales longitudinales opposées (Il, 12) de ladite coque, de préférence, lesdites cavernes étant disposées symétriquement par rapport au plan axial longitudinal (XZ) de ladite coque, lesdites cavernes de ladite paire de cavernes étant en communication selon la revendication 3, - lesdites parois de fond (31) n'occupant qu'une partie du fond de ladite caverne, les dimensions desdites parois de fond (31) dans ladite direction longitudinale correspondant à au moins 75% de la distance entre lesdites parois latérales de caverne (32), et - la largeur de ladite coque (1) délimitée par la distance entre lesdites parois de fond (31) des deux cavernes latérales (21, 22) étant d'au moins 25%, de préférence au plus 50%, par rapport à la largeur de la coque définie par la distance entre les parois périphériques opposées de ladite coque, adjacentes aux dites cavernes, et - lesdites parois latérales (32) de chaque caverne latérale (21, 22) étant espacées d'une distance d'au moins 20%, de préférence de 20 à 30%, de la dimension de ladite coque dans ladite direction longitudinale (XX'), et - la hauteur de chaque dite caverne latérale (21, 22) définie par la hauteur entre les bords desdits plancher et plafond au niveau desdites parois périphériques latérales (11, 12) étant d'au moins 25%, de préférence au moins %, de préférence encore de 50 à 75%, de la hauteur de la coque entre ledit

pont supérieur (16) et le fond (15) de la coque immergée.

6. Barge selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisée en ce

qu'elle comprend une cavité centrale verticale (4), correspondant de préférence à une baie de forage (4), et deux paires de cavernes latérales (21, - 30 22), lesdites cavernes présentant au fond un espace libre (33) permettant la communication entre les deux dites cavernes, ledit espace libre étant constitué entre un bord latéral de ladite paroi de fond (3J) de caverne et le bord interne d'une dite paroi latérale (32) de caverne, l'autre bord de ladite paroi de fond (3J) de caverne étant constitué par une paroi périphérique (4J) de ladite cavité centrale (4), les deux dites paires de cavernes latérales (2f, 22) étant disposées de part et d'autre de ladite cavité centrale verticale (4) dans ladite direction longitudinale (XX'), de préférence symétriquement par

rapport aux plans axiaux verticaux (YZ, XZ) de ladite coque (1).

7. Barge selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comprend une paire de cavernes d'extrémité avant et arrière (23, 24), de préférence disposées symétriquement par rapport auxdits plans axiaux verticaux (YZ, XZ) de ladite coque, chaque caverne d'extrémité avant ou arrière (23, 24) étant en communication chacune avec deux cavernes (2f, 22) d'une des deux paires de cavernes latérales disposées du même côté de ladite cavité centrale (4), la paroi de fond (31) de chacune desdites cavernes avant ou arrière (23, 24) étant constituée par une paroi transversale reliant les parois de fond (3J) de chacune des deux dites cavernes latérales (21, 22) d'une même dite paire de cavernes latérales, et les parois latérales (32) de chacune desdites cavernes avant et arrière (23, 24) étant espacées d'une distance de 50 à 80 % de la largeur maximum de la coque auxdites extrémités avant et

arrière (23, 24).

8. Barge selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisée en ce

qu'elle comprend quatre piliers d'angle (5) assurant la jonction entre le fond (15) de la coque et ledit pont supérieur (16) de la barge, et formant lesdites parois latérales (32) desdites cavernes, une des parois latérales (32) de chacune desdites cavernes d'extrémité avant ou arrière (23, 24) étant formée par une face desdits piliers (5), et une des parois latérales (32) de chacune desdites cavernes latérales (21, 22) étant formée par une autre face desdits piliers, l'autre dite paroi latérale (32) de chaque dite caverne latérale (21, 22) longitudinale étant constituée par une paroi périphérique (4,) de ladite cavité

centrale verticale (4).

9. Barge selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce

que lesdites cavernes (2,, 22) présentent une même hauteur représentant au - 31 moins 50%, de préférence de 50 à 75%, de la hauteur de la coque, située de préférence plus proche dudit pont supérieur (16) que dudit fond (15) de la coque et ayant de préférence au moins 50%, de préférence encore de 50 à %, de la hauteur située au-dessous de la ligne de flottaison (7) de ladite coque, ladite coque présentant un creux d'une hauteur inférieure à 30%, de

préférence 15%, de sa longueur.

10. Barge selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce

que ladite coque (1) comprend au moins un tunnel (11) formé par une cavité transversale traversant ladite coque d'une paroi périphérique latérale (1j) à l'autre (12) dans une direction transversale perpendiculaire (YY') à ladite direction longitudinale (XX') de la coque, le tunnel étant situé au moins

partiellement dans la partie immergée de ladite coque.

11. Barge selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce

que lesdites cavernes et le cas échéant ledit tunnel sont de forme essentiellement parallélépipédique, les planchers et plafonds étant disposés horizontalement et les parois latérales (32) et parois de fond (31) étant

disposées verticalement.

12. Barge selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce

que ladite caverne, et le cas échéant ledit tunnel, comprend des structures internes ou externes constituant des amortisseurs (10, - 1015) pour réduire les mouvements de ladite coque en créant des turbulences dans le

mouvement de l'eau à l'intérieur de ladite caverne (21 - 24) ou dit tunnel (11).

13. Barge selon la revendication 12, caractérisée en ce que ladite caverne, ou le cas échéant ledit tunnel, comprend au moins un amortisseur consistant en une paroi verticale (105) ou une paroi horizontale (101, 102) ou inclinée (104), de préférence perforée (103), disposée sur ou à proximité dudit plancher (35) ou sous le plafond (34) de ladite caverne, ou le cas

échéant dudit tunnel.

14. Barge selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisée en ce

que ledit plafond (34) ou, de préférence, ledit plancher (35) desdites cavernes

comprend des plans obliques (1015) ou verticaux formant des marches (1016) .

15. Barge selon l'une des revendications 12 à 14, caractérisée en ce

que ledit plancher (35) d'une dite caverne, ou le cas échéant d'un dit tunnel, - 32 est perforé par des deuxièmes cavités (107) rejoignant le fond (15) de ladite

coque, de préférence verticalement.

16. Barge selon l'une des revendications 11 à 15, caractérisée en

ce que ladite caverne (2, - 24), et/ou le cas échéant ledit tunnel (11), comprend des structures de renfort consistant en des poutres ou des parois verticales (105), de préférence perforées (103), disposées entre ledit plancher (3.) et ledit plafond (34) de ladite caverne, ou dudit tunnel.

17. Barge selon l'une des revendications 12 à 16, caractérisée en

ce que ladite coque (1) comprend des extensions de structures à l'extérieur (104, 106), sur au moins une partie de la longueur de ladite coque, lesdites structures d'extension jouant le rôle de quilles antiroulis (106), situées de préférence le long desdits planchers (35) dedite caverne ou dit tunnel et le long des bords inférieurs desdites parois

périphériques latérale (1f, 12) de ladite coque.

18. Barge selon l'une des revendications 12 à 17, caractérisée en

ce que ladite caverne, ou le cas échéant ledit tunnel, comprend au moins une paroi horizontale interne (101, 102) située à proximité du plafond (34) ou du plancher (3_), ladite paroi étant de préférence perforée (103) et, de préférence encore, s'étendant à l'extérieur (104) de la coque de

manière inclinée vers le haut.

19. Barge selon l'une des revendications précédentes,

caractérisée en ce que la structure de la coque (1) est en béton, acier, combinaison de béton et acier ou tout autre matériau composite, et reçoit des équipements de forage, production, traitement et stockage de pétrole.

20. Barge selon l'une des revendications 1 à 19, caractérisée en

ce que la longueur de ladite coque (1) est supérieure à 200 m, de préférence supérieure à 300 m, sa largeur étant supérieure à 30 m, de préférence supérieure à 50 m, et sa hauteur étant supérieure à 20 m, de

préférence supérieure à 35 m.