FR3129134A1 - Installation de mise à l’eau d’une charge lourde - Google Patents

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Abstract

Installation de mise à l’eau d’une charge lourde Installation (1) de mise à l’eau d’une charge lourde (10) présente à terre, notamment une charge constituée par un flotteur de type tripode ou quadripode, comportant : Au moins trois voies de déplacement (30) s’étendant d’une zone de réception de la charge sur terre vers une zone de mise à l’eau de celle-ci, un ensemble d’au moins deux structures porteuses (20) indépendantes l’une de l’autre, mobiles sur des voies respectives, équipées chacune de moyens de levage (60) configurés pour être accrochés à la charge, ces structures porteuses étant équipées chacune d’un contrepoids (22),l’installation étant configurée pour permettre aux moyens de levage (60) des structures porteuses, lorsque la charge est positionnée dans la zone de mise à l’eau, de s’étendre au moins partiellement au-dessus de l’eau afin d’y descendre la charge. Figure pour l’abrégé : Fig. 1

Description

Installation de mise à l’eau d’une charge lourde
La présente invention concerne la mise à l’eau d’une charge lourde, et plus particulièrement, mais non exclusivement, celle d’une charge lourde constituée par un flotteur d’éolienne offshore.
Le développement des éoliennes marines s’est accompagné d’une augmentation de la puissance et de la taille de celles-ci.
Il est maintenant courant d’installer en mer des éoliennes flottantes, comportant un mât porté par un flotteur qui peut être immergé en tout ou partie.
Il a ainsi été développé des éoliennes ayant des flotteurs tripodes ou quadripodes, le mât reposant sur l’un des pieds flotteur ou au centre.
De tels flotteurs peuvent être réalisés en métal ou en béton et présentent un poids et un encombrement important, par exemple 4000 t ou plus.
Ils sont généralement fabriqués à terre et mis à l’eau avec des installations portuaires adaptées à les transporter et à les mettre à l’eau. Ces installations portuaires adaptées, qui disposent de moyens de manutention pour charges lourdes, peuvent s’avérer éloignées du champ d’éoliennes, ce qui rend le transport sur site long et coûteux.
Les installations portuaires les plus proches du champ d’éoliennes peuvent ne pas être adaptées, car trop petites, dépourvues des moyens de manutention adéquats, ou nécessiter des travaux d’infrastructure importants qui ne sont pas forcément rentables s’ils ne servent plus une fois l’installation du champ d’éolienne terminée.
Il existe par conséquent un besoin pour bénéficier d’un système facilitant la mise à l’eau de charges lourdes telles que des structures présentant une hauteur non négligeable, et évitant de recourrir à des infrastructures portuaires lourdes.
L’invention atteint cet objectif en proposant une installation de mise à l’eau d’une charge lourde présente à terre, notamment une charge constituée par un flotteur de type tripode ou quadripode, comportant :
  • Au moins trois voies de déplacement s’étendant d’une zone de réception de la charge sur terre vers une zone de mise à l’eau de celle-ci,
  • un ensemble d’au moins deux structures porteuses indépendantes l’une de l’autre, mobiles sur des voies respectives, équipées chacune de moyens de levage configurés pour être accrochés à la charge, ces structures porteuses étant équipées chacune d’un contrepoids,
  • l’installation étant configurée pour permettre aux moyens de levage des structures porteuses, lorsque la charge est positionnée dans la zone de mise à l’eau, de s’étendre au moins partiellement au-dessus de l’eau afin d’y descendre la charge.
Par « flotteur » on désigne une structure au moins temporairement flottante, le temps de son transport sur site par exemple. Une telle structure est parfois encore appelée « jacket ».
Par « charge lourde » on désigne une charge dont la masse est typiquement supérieure ou égale à 1000 t, mieux à 3000 t, voire à 4000 t, tout en restant inférieure, par exemple, à 15 000 t.
Les moyens de levage peuvent être présents à une extrémité de la structure porteuse et le contrepoids à l’extrémité opposée.
L’invention permet une mise à l’eau moins dépendante des conditions de mer et de vent ; ensuite, elle permet de limiter les travaux de génie civil de renforcement des structures portuaires pour un nombre d’éléments limités à mettre à l’eau.
L’invention permet ainsi de résoudre le problème particulier des investissements coûteux dans les travaux de génie civil portuaire, pour le transfert de flotteurs éoliens, du quai de construction/assemblage vers leur zone de mise à l’eau (ou « load out » en anglais).
L’invention permet également de limiter les opérations d’entretien du site marin tel le draguage à l’emplacement de la mise à l’eau, car peu d’équipements sont en mouvement sous l’eau (sauf dans la variante avec barge submersible détaillée ci-dessous).
L’invention permet d’éviter le recours à des moyens de manutention de grande capacité, qui auraient une empreinte carbone plus élevée.
L’installation peut comporter au moins trois structures porteuses équipées chacune de moyens de levage et d’un contrepoids, les voies de déplacement étant agencées de telle sorte que dans la zone de mise à l’eau tous les moyens de levage des structures porteuses se situent au moins partiellement au-dessus de l’eau pour y descendre la charge.
L’installation peut comporter ou non une barge pour supporter une partie de la charge, et aider à son transport complet jusqu’à la zone de mise à l’eau, cette barge pouvant ou non comporter une structure porteuse similaire à celles se déplaçant sur terre pour amener la charge jusqu’à la zone de mise à l’eau.
La présence d’une barge peut permettre de réduire les travaux de génie civil à prévoir, par rapport à la solution sans barge. Les structures porteuses et/ou la barge peuvent être facilement transportées d’un site à un autre site industriel portuaire. L’invention permet ainsi de disposer d’un système de levage lourd dont les structures de levage peuvent être mobilisées et démobilisées, et transférées par bateau.
Dans des exemples de mise en œuvre de l’invention, l’installation comporte ainsi au moins une barge. Cette barge peut être mobile pour accompagner le déplacement de la charge vers sa position de mise à l’eau. La barge peut être reliée au quai par des amarres qui sont agencées pour être déroulées progressivement à mesure que la charge s’éloigne du quai.
L’installation peut comporter au moins une structure porteuse offshore portée par la barge, munie à une extrémité d’un moyen de levage configuré pour être accroché à la charge.
La barge peut présenter un ballast réglable ou un système de contrepoids permettant de maintenir l’horizontalité de la structure porteuse située dessus, notamment lors du transfert partiel de la charge sur la barge et/ou de la descente de la charge.
La barge peut aussi, en variante, être submersible, étant positionnée dans le prolongement de l’une des voies de déplacement de la charge sur le quai, et comporter une extension à cette voie permettant de déplacer la charge sur la barge. Dans ce cas, la barge est déplacée dans l’eau jusqu’à ce que la charge atteigne complètement la zone de mise à l’eau, puis la barge est progressivement immergée pour accompagner la descente de la charge par les moyens de levage des structures porteuses présentes à terre. Lorsqu’elle est submersible, la barge est de préférence orientée avec son axe longitudinal parallèle au quai. Elle est de préférence munie de tours de stabilité aux quatre coins.
Les structures porteuses peuvent être orientées parallèlement aux voies de déplacement. Une telle solution est tout particulièrement appropriée lorsque l’installation comporte une barge.
En variante, les structures porteuses sont orientées transversalement aux voies de déplacement. Une telle solution convient tout particulièrement à une installation sans barge, le quai comportant par exemple deux plateformes sur pilotis le long desquelles s’étendent les voies de déplacement, la zone de mise à l’eau s’étendant entre ces plateformes.
Les structures porteuses peuvent alors être mobiles selon leur axe longitudinal relativement aux voies de déplacement, de manière à leur permettre d’être écartées de la charge une fois celle-ci mise à l’eau. Cela facilite le départ de la charge en flottaison vers une zone de stockage ou sa destination finale.
De manière générale, les structures porteuses s’étendent généralement de préférence horizontalement, comportant par exemple des poutres treillis. Les poutres treillis peuvent comporter des poutrelles horizontales, reliées entre elles par des éléments de liaison obliques. Ces éléments de liaison peuvent s’étendre dans des plans verticaux, entre deux poutrelles se superposant verticalement. Les poutrelles peuvent être réunies par des traverses supérieures et inférieures.
Les voies de déplacement peuvent comporter des rails et/ou des moyens de déplacement de type SPMT (Self-Propelled Modular Transporter) ; les rails peuvent servir de guides à un système de déplacement de type APS (Air Pad Sliding) qui est un système d’appui de glissement muni de patins sur coussins d’air permettant de réduire le coefficient de frottement de glissement, par exemple à 1% de la charge verticale, et par exemple tel que décrit dans le brevet EP 1 854 746.
Les structures porteuses peuvent être équipées de PPU (« Push Pull Unit ») qui leur permettent de se déplacer le long de rails de glissement, notamment dans le cas de moyens de déplacement de type APS ou à patins de glissement autres.
Les structures porteuses peuvent être agencées pour soulever la charge lors de son transport vers la zone de mise à l’eau. Les voies de déplacement peuvent être équipées de plots d’appui sur lesquels la charge repose, pendant les phases statiques.
Les structures porteuses peuvent comporter des patins en matière synthétique (ou tous autres dispositifs d’appui en matériau élastomère) aptes à venir en appui contre la charge, notamment avant sa mise à l’eau.
Les moyens de levage peuvent comporter des vérins à câbles ou tout autre équipement de levage, par exemple à treuil.
L’invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un procédé de mise à l’eau d’une charge lourde, notamment d’un flotteur de type tripode ou quadripode, à l’aide d’une installation selon l’invention telle que définie ci-dessus, dans lequel :
  • On déplace la charge avec les structures porteuses présentes à terre jusqu’à la zone de mise à l’eau,
  • on agit sur les moyens de levage pour descendre la charge dans l’eau, la charge étant maintenue lors de sa descente en au moins trois points, dont au moins deux sont reliés à des moyens de levage des structures porteuses situées à terre, et le troisième est relié à l’une d’une barge submersible, d’une structure porteuse portée par une barge et d’une structure porteuse présente à terre.
Le déplacement des structures porteuses est effectué de manière synchrone.
Par « à terre » il faut comprendre sur la terre ferme ou sur une plateforme constituant une avancée sur l’eau, reposant sur pilotis par exemple.
Le procédé peut comporter, en cas d’utilisation d’une barge non submersible, une action sur un ballast ou sur la position d’au moins un contrepoids de façon à maintenir la barge horizontale lors du transfert de la charge sur cette barge, avant déplacement de la barge dans sa position finale dans la zone de mise à l’eau.
Le procédé peut comporter, en l’absence de barge, un mouvement de recul des structures porteuses le long de leur axe longitudinal, pour les écarter de la charge, et ainsi faciliter l’éloignement de celle-ci du quai.
Ce mouvement de recul peut être obtenu grâce à des rails transverses, sur lesquels peuvent se déplacer un ou plusieurs vérins supportant la structure porteuse. Le procédé peut comporter une rétractation des vérins engagés dans les rails ayant servi à amener la structure porteuse vers la position de mise à l’eau, et un positionnement des vérins restants dans l’alignement des rails transverses.
Le procédé peut être mis en œuvre en assurant le déplacement de la charge et des structures porteuses par des moyens de déplacement de type APS et PPU.
Les structures porteuses peuvent ainsi soulever la charge, par exemple sur une hauteur inférieure ou égale à 0,5m notamment comprise entre 10 et 50cm, pendant son déplacement jusqu’à la zone de mise à l’eau, et le déplacement peut avoir lieu en utilisant des vérins liés à des ancrages temporaires ; quand les ancrages à l’extrémité des vérins sont activés, l’extension des vérins peut s’accompagner d’un glissement des patins sur des rails des voies de déplacement, par poussée sur ces ancrages ; ensuite, les ancrages sont désactivés, et les vérins rétractés pour déplacer les ancrages vers une nouvelle position, avant de reprendre un cycle d’extension/rétraction des vérins.
Les moyens de levage comportent par exemple au moins deux, mieux au moins trois, encore mieux au moins quatre, vérins à câble.
Le transport de la charge sur terre peut s’effectuer à une faible hauteur du sol, par exemple juste celle nécessaire pour effectuer la prise en charge.
L’invention convient tout particulièrement à la mise à l’eau de charges dont la hauteur est supérieure à cette des structures porteuses.
L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d’exemples de mise en œuvre non limitatifs de celle-ci, et à l’examen du dessin annexé, sur lequel :
la est une vue schématique et partielle, en perspective, d’un premier exemple d’installation selon l’invention, avec barge non submersible,
la est une vue analogue à la , après déplacement de la charge vers la zone de mise à l’eau,
la illustre la poursuite du déplacement de la charge vers sa position de mise à l’eau,
la illustre l’arrivée complète de la charge dans la zone de mise à l’eau,
la est une vue schématique et partielle, en perspective, d’un deuxième exemple d’installation selon l’invention, avec barge submersible,
la est une vue analogue à la après déplacement de la charge vers la zone de mise à l’eau, la barge étant maintenue à quai et la charge étant partiellement déplacée sur la barge,
la illustre la poursuite du déplacement de la charge vers la zone de mise à l’eau, avec éloignement de la barge du quai,
la illustre l’arrivée complète de la charge dans la zone de mise à l’eau,
la illustre la descente de la charge, avec immersion progressive de la barge,
la illustre la poursuite de l’immersion de la charge,
la illustre le retrait de la barge immergée,
la est une vue schématique et partielle, en perspective, d’un troisième exemple d’installation selon l’invention, sans barge,
la représente isolément une structure porteuse,
la illustre l’accouplement des moyens de levage d’une structure porteuse avec la charge,
la illustre le déplacement de la charge vers la zone de mise à l’eau avec l’installation de la ,
la illustre la poursuite du déplacement de la charge vers la zone de mise à l’eau,
la illustre l’arrivée complète de la charge dans la zone de mise à l’eau,
la illustre la descente de la charge,
la illustre le dégagement des structures porteuses après immersion de la charge,
la représente la structure porteuse après son recul,
la représente un détail de réalisation de la structure porteuse,
la illustre le positionnement de la structure porteuse de l’installation de la en vue de son dégagement, et
la représente la structure porteuse après son recul pour la dégager.

Claims (16)

  1. Installation (1) de mise à l’eau d’une charge lourde (10) présente à terre, notamment une charge constituée par un flotteur de type tripode ou quadripode, comportant :
    • Au moins trois voies de déplacement (30) s’étendant d’une zone de réception de la charge sur terre vers une zone de mise à l’eau de celle-ci,
    • un ensemble d’au moins deux structures porteuses (20) indépendantes l’une de l’autre, mobiles sur des voies respectives, équipées chacune de moyens de levage (60) configurés pour être accrochés à la charge, ces structures porteuses étant équipées chacune d’un contrepoids (22),
    • l’installation étant configurée pour permettre aux moyens de levage (60) des structures porteuses, lorsque la charge est positionnée dans la zone de mise à l’eau, de s’étendre au moins partiellement au-dessus de l’eau afin d’y descendre la charge.
  2. Installation selon la revendication 1, comportant au moins une structure porteuse offshore (20) portée par une barge (50), munie d’un moyen de levage (60) configuré pour être accroché à la charge.
  3. Installation selon la revendication 2, la barge (50) étant mobile pour accompagner le déplacement de la charge vers une position de mise à l’eau.
  4. Installation selon la revendication 3, la barge (50) ayant un ballast réglable ou un système de contrepoids permettant de maintenir l’horizontalité de la structure porteuse située dessus.
  5. Installation selon l’une des revendications 3 et 4, la barge étant reliée au quai par des amarres (52, 54) qui sont agencées pour être déroulées progressivement à mesure que la charge s’éloigne du quai.
  6. Installation selon la revendication 1, comportant une barge (50) submersible sur laquelle une partie de la charge peut reposer lorsque la charge est dans la zone de mise à l’eau.
  7. Installation selon la revendication 6, la barge submersible étant positionnée dans le prolongement de l’une des voies de déplacement (30) du quai, et comportant une extension à cette voie permettant de déplacer la charge sur la barge.
  8. Installation selon l’une quelconque des revendications précédentes, les structures porteuses (20) étant orientées parallèlement aux voies de déplacement (30).
  9. Installation selon la revendication 1, comportant au moins trois structures porteuses équipées chacune de moyens de levage (60) et d’un contrepoids (22), les voies de déplacement étant agencées de telle sorte que dans la zone de mise à l’eau tous les moyens de levage des structures porteuses se situent au moins partiellement au-dessus de l’eau pour y descendre la charge.
  10. Installation selon la revendication 9, les structures porteuses étant orientées transversalement aux voies de déplacement.
  11. Installation selon l’une des revendications 9 et 10, comportant deux plateformes (90) sur pilotis le long desquelles s’étendent les voies de déplacement, la zone de mise à l’eau s’étendant entre ces plateformes.
  12. Installation selon l’une des revendications 9 à 11, les structures porteuses (20) étant mobiles selon leur axe longitudinal relativement aux voies de déplacement, de manière à leur permettre d’être écartées de la charge une fois celle-ci mise à l’eau.
  13. Installation selon l’une quelconque des revendications précédentes, les structures porteuses (20) s’étendant généralement horizontalement.
  14. Installation selon l’une quelconque des revendications précédentes, les voies de déplacement comportant des rails (31 ; 95).
  15. Installation selon l’une quelconque des revendications précédentes, les structures porteuses comportant des patins en matière synthétique, notamment élastomère, aptes à venir en appui contre la charge.
  16. Procédé de mise à l’eau d’une charge lourde, notamment d’un flotteur de type tripode ou quadripode, à l’aide d’une installation (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel :
    • On déplace la charge avec les structures porteuses (20) présentes à terre jusqu’à la zone de mise à l’eau,
    • on agit sur les moyens de levage (60) pour descendre la charge dans l’eau, la charge étant maintenue lors de sa descente en au moins trois points, dont au moins deux sont reliés aux moyens de levage des structures porteuses situées à terre, et le troisième est relié à l’une d’une barge submersible, d’une structure porteuse portée par une barge et d’une structure porteuse présente à terre.
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