WO2015136183A1 - Stoppeur de chaîne pour unité flottante et système d'ancrage pour unité flottante associé - Google Patents

Stoppeur de chaîne pour unité flottante et système d'ancrage pour unité flottante associé Download PDF

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WO2015136183A1
WO2015136183A1 PCT/FR2015/050493 FR2015050493W WO2015136183A1 WO 2015136183 A1 WO2015136183 A1 WO 2015136183A1 FR 2015050493 W FR2015050493 W FR 2015050493W WO 2015136183 A1 WO2015136183 A1 WO 2015136183A1
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WO
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chain
floating unit
cradle
male member
stopper
Prior art date
Application number
PCT/FR2015/050493
Other languages
English (en)
Inventor
René Perratone
Original Assignee
O.S.C Offshore Systems Concepts
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by O.S.C Offshore Systems Concepts filed Critical O.S.C Offshore Systems Concepts
Publication of WO2015136183A1 publication Critical patent/WO2015136183A1/fr

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B21/00—Tying-up; Shifting, towing, or pushing equipment; Anchoring
    • B63B21/18—Stoppers for anchor chains

Definitions

  • chain stoppers Also called “chain blockers”, these are used for any type of use and, preferably but not exclusively, in floating units such as offshore platforms or vessels. They can be adapted to any type of anchoring system.
  • An oil platform is a unit allowing the exploitation of hydrocarbon fields at sea, that is to say to extract, produce or store oil and / or other gases, such as, as examples non-limiting hydrocarbons. These products are in principle located on the high seas at depths sometimes very important.
  • hydrocarbon deposit and / or offshore gas platforms There are two types of hydrocarbon deposit and / or offshore gas platforms:
  • FPSO Floating Production Storage and Offloading
  • a chain stopper will be considered in its application to the within a floating production, storage and unloading unit.
  • Such a floating unit is generally in the form of a floating vessel or platform used in the oil and gas industry for the treatment and storage of hydrocarbons and the storage of oil, natural gas or natural gas. Oils produced at sea.
  • a floating unit is anchored to the seabed by a system, permanent or disconnectable, allowing, depending on the environmental conditions, the rotation of other floating units around a docking point.
  • a turret mooring in principle a turret mooring.
  • a turret is connected to the floating unit by a rolling system, said rolling system for example allowing a ship to rotate around the geostatically fixed part of the turret.
  • Such a turret may advantageously be located inside or outside the floating unit, its position depending mainly on the structure of the hull and the number of flexible lines connected to the turret.
  • anchoring also known as “mooring”
  • anchorage is meant the action of immobilizing a floating unit at sea or on a seabed by means of an anchor, by using anchoring devices.
  • anchorage and “anchorage” will be used indistinctly.
  • “Mooring” is understood to mean the action of connecting a floating unit to another system, such as, by way of non-limiting example, a another floating unit, a platform or a pontoon.
  • anchor any embedded object, heavy, preferably steel, for stabilizing a ship by attaching to the seabed and connected by a mooring line.
  • suction anchors In the field of the offshore oil industry, so-called “suction” anchors (also known under the English names “suction caissons”, “suction anchors”, “suction piles” or “suction buckets”) are mainly used.
  • a suction anchor may be in the form of a steel tube or box obstructed at one end, with the exception of a few connection points, and buried vertically in the seabed, with the open end facing downwards. Penetration into the seabed is either by pushing or creating a negative pressure inside the tube. Both techniques have the effect of securing the box in the seabed. In addition, the penetration is first under the effect of the bulk of the box, as a non-limiting example, about sixty tons for an anchor eighteen meters long by four meters in diameter.
  • a ROV also known as Remote Operated Vehicle
  • a ROV is also used to pump water remaining in the unpressed part of the caisson, and thus, by suction, The burying of the box is finished. It This results in an anchorage with a "dummy mass" of up to several hundred tonnes, without having to handle such loads on board the installation vessels.
  • This type of anchorage can be found up to depths of two thousand five hundred meters of water. In some cases, the depths are even greater.
  • a wetting chain advantageously connects the floating unit to the box by any hooking and / or fastening means.
  • An anchoring system is the set of equipment for anchoring a floating unit, such as, by way of non-limiting examples:
  • Said hawse pipe can advantageously be substituted by a guide duct, an element outside the hull of the boat.
  • said duct or hawk generally has a substantially circular section;
  • windlass winch with horizontal axis, cooperating with the chain, positioned and used on the floating unit to raise the anchor.
  • said windlass is generally placed on the forecastle, said forecast being defined as the elevated portion of a floating unit, above a chain well, receptacle of the floating unit for "storing" the chain or chains (s) anchor (s).
  • Such a windlass operates in a manner, advantageously but not limitatively, manual, hydraulic or electrical;
  • a docking or anchoring system is designed to require minimal maintenance during the life of the installation once the system has been installed.
  • said system is designed to admit use and corrosion for twenty years.
  • An anchor chain is advantageously but non-limitatively connected by its distal end to an anchor, for example a suction anchor, by any attachment means, and by its proximal end to the fixed part of a mooring turret. a chain stopper and finally to a chain pit via a windlass.
  • a chain stopper is a safety device, which stops the downward movement of the chain and subtracts the tension from the windlass once the floating unit is anchored. Such a chain stopper further ensures the guidance of the chain during the wetting maneuvers.
  • chain stoppers There are different types of chain stoppers.
  • the choice of a chain stopper depends on various factors, such as the type of floating unit to be anchored or the seabed where anchoring is done.
  • the slide stopper chain stopper on which the chain passes by slipping. The slide serves to guide and hold the chain in a fixed position;
  • roller stopper chain stopper built with a roller on which the chain passes.
  • the roll may have a shape associating the guiding and holding functions;
  • the slide and roller stopper a chain stopper having all the characteristics of the slide and roller stoppers
  • pelican hook stopper also known by the Anglo-Saxon name “Pelican Hook”
  • lever stopper also known by the English name "lever”
  • the horizontal or vertical claw stopper the claws allow the anchor to be held when it is raised;
  • ratchet stopper also known as “ratchet”
  • ratchet means any cleat movable about an axis, for preventing a toothed wheel from turning in the opposite direction to its movement.
  • the chain stoppers are also defined with respect to other factors such as, as non-limiting examples, their classes, the class defining the percentage of tensile strength that can be tolerated without causing a permanent deformation for which a chain stopper is designed, and their orientations, the orientation being defined as positioning a user to maneuver said chain stopper.
  • Such a chain stopper 1 is generally in the form of a compact assembly. It comprises a journal member 4, supported by means of a first pivot connection along an axis of revolution (R) on a support, such as by way of non-limiting example a chain table (also known as Anglo -Saxonne "chain table", not shown in the figure), said support being embedded in the turret for docking a floating unit (not shown in the figure). It further comprises a stopper member 6, mounted on said stopper member 6 by means of a second pivot connection along an axis of revolution (R ').
  • the stopper member advantageously comprises a conventional chain stopper 3, such as a ratchet type chain stopper.
  • first and second pivot links guide the respective rotations of the journal and stopper members by allowing only one rotation around the axis of the links in a single degree of freedom.
  • the axes of the first and second links are advantageously perpendicular.
  • Such first and second pivot links may be embodied by a universal joint, also known by the unique name "Cardan”. "Cardan joint" means any device mechanical producing a hinge for transmitting a rotational movement between two shafts whose geometric axes compete in the same point. In known applications, the cardan joint corresponds accordingly to a double pivot connection.
  • a universal joint has a number of disadvantages.
  • Such a universal joint is a fragile mechanical device and more expensive.
  • the pivot links causing rotational movements, are forced to torsional forces along the "axis" of the chain.
  • torsional is meant any deformation that is subjected to a body that is subjected to the action of two opposing couples acting in parallel planes.
  • the chain composed of links, is forced to such torsional forces, especially on its links, and the universal joint is inoperative to absorb said forces, which causes a weakening of the chain, which can sometimes cause even a breaking of said chain.
  • the windlass positioned on the floating unit exerts an action on the universal joint, since these two elements cooperate in different places with the chain. Said action is reproduced as a constraint.
  • the first pivot connection ensuring cooperation between the journal member and the chain table of the floating unit, ensures rotation around the axis of revolution (R) and can produce large amplitudes. Nevertheless, this rotational movement is limited by the hull of the floating unit.
  • the anchor is intended to be immersed in water and wet on the seabed. Such a first binding can thus lead to too much freedom of movement in rotation.
  • the duct or hawse allowing the transfer of the chain from the seabed to the hull of the ship or more generally of the floating unit has a substantially circular section: such a section leaves the links of the chain free since there is a gap between the duct wall and the links.
  • the links relative to each other, generate twisting movements. Such twisting movements are not absorbed or limited because of the substantially circular section of the pipe or hawse: torsional stresses are thus applied to the links and consequently to the chain. The chain is thus weakened, which can lead to significant risks of rupture of said chain.
  • the invention makes it possible to meet all or some of the disadvantages raised by the known solutions.
  • a chain stopper comprising:
  • a cradle cooperating with a floating unit in a pivot connection about the axis of revolution of said cradle;
  • a guide duct cooperating with said male member, arranged to guide the links of a chain
  • said male member and said cradle cooperate with one another. relative to each other according to a ball joint.
  • the cradle may comprise a through hole intended to accommodate the male member, whose sections of the hole are different and the diameter of the upper section of the hole is greater than the diameter of the lower section of the hole.
  • the cradle and the male member may have shoulders, said shoulders being mutually arranged for the male member to rest on the cradle at their respective shoulders.
  • the chain stopper according to the invention may comprise one or more inserts anti-friction material, resistant to corrosion and cooperating with the cradle and the male member.
  • the conduit and the male member may constitute a single entity.
  • all or part of the conduit may advantageously comprise a square section.
  • the conduit may comprise flared distal and proximal portions.
  • the invention relates to an assembly of chain stoppers, comprising at least two chain stoppers, arranged to be independent of one another, said chain stoppers cooperating with common ratchet support of a floating unit. according to a pivot connection.
  • said assembly comprises at least one chain stopper according to the invention.
  • the invention relates to an anchoring system for floating unit.
  • said system comprises a chain stopper according to the invention.
  • the anchoring system may advantageously comprise an assembly of chain stoppers according to the invention.
  • FIG. 3 shows a graphic description of a chain stopper assembly according to one invention.
  • Figures 2a, 2b, 2c and 2d describe four sectional views of an embodiment of a chain stopper according to the invention.
  • a chain stopper 1 comprises two “main” members, the female 4 hereinafter referred to as a cradle, in which a male member 6 is received.
  • the male member 6 may be wholly or partly pregnant in the cradle 4.
  • a chain 2 is guided from an anchor, for example a suction anchor, to the windlass of a floating unit (the anchor and the windlass not being shown in FIGS. 2a to 2d) .
  • Said chain 2 passes through a conduit 7 permitting its transfer to said windlass, said duct 7 (also known by the Anglo-Saxon "hawse pipe”) being advantageously fixed by any means to the male member 6.
  • the duct 7 and the male member 6 may constitute, advantageous but not limiting, a single entity: this clever arrangement reduces the number of parts and thus reduce the cost of a chain stopper according to the invention.
  • the conduit has flared distal and proximal portions, which allows the chain to move from its minimum and maximum excursion positions. Thanks to the flared appearance, the movements of the chain that could produce the swell at sea are better tolerated and anticipated.
  • all or part of the duct 7 may advantageously comprise a square section to allow the creation of a guide.
  • the square section is advantageously dimensioned with respect to the links of the chain, that is to say that the diagonal of the square section is substantially greater than the width of a link.
  • the links are thus maintained in normal position relative to each other. Consequently, the torsion stresses are no longer applied to the links themselves, but to the duct 7 and subsequently to the ball joint. Thanks to this new duct configuration, it is possible to size the chain by reducing the size of the links and thus reducing the manufacturing and fitting costs of the equipment.
  • the cradle 4 can advantageously but not limitatively be in the form of a trunnion: such trunnion is defined herein as a cylindrical mechanical member of revolution, used to guide a rotational movement and serving as an axis.
  • the cradle 4 can also be embodied in the form of several parts of the trunnion, fixed relative to each other to form a single entity.
  • the journal 4 is supported by means of a pivot connection about an axis of revolution (R) on a support, such as by way of non-limiting example a table or chain table (also known as the English name "chain table”, not shown in Figures 2a to 2d)), said support being embedded in the floating unit.
  • Such a pivot connection can allow the chain, and consequently the chain stopper, to make movements of great amplitude, said movements being driven by the meteorological conditions of the seabed, such as swell phenomena as non-limiting examples.
  • the pin is in the plane of the chain, fixed and adjusted by any means to the floating unit, using guide rings 5.
  • the pin is advantageously but non-limitatively resistant to corrosion and turns inside the guide rings.
  • Said rings 5 are preferably composed of antifriction material with a low coefficient of friction.
  • the ball joint can be embodied by an advantageous configuration.
  • the cradle 4 accommodates the male member 6 within it.
  • a cradle 4 may be in the form of a cylindrical mechanical member of revolution, having a through hole whose sections are different. The diameter of the upper section of the hole is greater than the diameter of the lower section of said hole.
  • the axis of revolution of the hole is substantially normal to the axis of revolution (R) of the cradle 4.
  • the cradle 4 comprises a shoulder 4e, serving as a bearing surface for the male member 6.
  • Said male member 6 itself presents, alternatively or in addition, a shoulder 6e to allow support of the male member 6 on the cradle 4 at their respective shoulders 6th and 4th.
  • the diameters d6i, d6s of the lower sections 6i and 6s respectively of the male member 6 are smaller than the respective diameters d4i, d4s of the lower sections 4i and 4s of the cradle 4.
  • diameters d6i, d6s, d4i and d4s are advantageously dimensioned so that the male member 6 is not mounted adjusted in the cradle 4, but on the contrary, that this arrangement allows sufficient clearance between the male member 6 and the cradle 4 to ensure rotational movements at small angles, especially at the lower sections 4i, 6i and 4s, 6s.
  • shoulder means a portion of an element along which resides a marked change in the diameters of said element, in this case the male member 6 and / or the cradle 4.
  • Such a shoulder can be materialized in different ways: it may consist, advantageously but not exclusively, in a coating of antifriction material and resistant to marine corrosion, said coating being directly applied to the inner walls of the cradle 4 and / or on the outer walls of the male member 6.
  • the shoulder may result from an insert, advantageously positioned between the cradle 4 and the male member 6.
  • Such an insert may be integral with the cradle 4 or the male member 6.
  • the antifriction material ensures a ball joint connection with a minimum of friction .
  • the male member 6 can be crimped within the cradle 4 at its upper section.
  • the cradle 4 may comprise a second shoulder at its upper surface 4s. This clever arrangement makes it possible to limit the movements in translation of the male member 6 within the cradle 4.
  • the ball joint can be offset along the duct 7 to the distal portion of said duct.
  • a device mooring such as a suction anchor
  • the displacement of the ball joint ensures that the conduit 7 and the hull of the floating unit are not in contact with friction. Such displacement thus makes it possible to reduce the risk of damaging a chain stopper 1 according to the invention, but also the hull of a floating unit.
  • the assembly "6-duct male member 7" is crimped within the floating unit to allow the limitation of the race of the ball joint and provides the small angles necessary to reduce fatigue stresses due to torsional movements.
  • the chain stopper 1 advantageously comprises a conventional chain stopper mechanism 3 among those mentioned previously in the document.
  • a ratchet stopper 3 is in principle used to allow the limitation of the stroke of the chain 2.
  • the chain 2 can be freely hoisted through the floating unit. However, when the tension is released, the pawl automatically tilts back to the chain stopper and takes over the tension of the suspended anchor.
  • FIG. 3 illustrates an alternative application of the chain stopper according to the invention in its use within an assembly 10 of chain stoppers.
  • Such an assembly comprises at least two chain stoppers 1.
  • chain stoppers are attached to a floating unit (not shown in the figure) by means of a common chain table or more particularly, in the case of a mooring turret, a chain table.
  • each chain stopper 1 comprises a cradle advantageously in the form of a pin 4, said pin being supported by means of a pivot connection about a common axis of revolution (R) on a support, such as
  • R common axis of revolution
  • the action of each chain stopper can be independent of each other to allow one actuation of each chain independently and maintain degrees of freedom with respect to each other.
  • the assembly of the chain stoppers advantageously comprises a chain stopper 1 according to the invention. The presence of different chain stoppers on the same floating unit ensures a wetting system more reliable over time and particularly suitable for floating units with heavy loads.
  • the invention has been described in its operation in relation to floating production, storage and offloading units (also known by the English name Floating Production Storage and Offloading or FPSO). However, it can not be limited to this example: it can also be implemented for all types of vessels or vessels having a docking system, said docking system being itself provided with a chain. Other modifications may be envisaged without departing from the scope of the present invention defined by the appended claims.

Abstract

L'invention concerne un stoppeur de chaîne (1) pour unité flottante comprenant un berceau (4) coopérant avec une unité flottante, un membre mâle (6) accueilli au sein dudit berceau (4), un conduit de guidage (7) coopérant avec ledit membre mâle (6), agencé pour guider les maillons d'une chaîne (2). Ledit berceau (4) et ledit membre mâle (6) comprennent des épaulements (4e, 6e), agencés mutuellement pour matérialiser une liaison rotule. L'invention concerne en outre un système d'ancrage associé comportant un stoppeur de chaîne (1) selon l'invention.

Description

Stoppeur de Chaîne pour unité flottante et système d'ancrage pour unité flottante associé
L'invention concerne le domaine des stoppeurs de chaînes. Appelés également « bloqueurs de chaînes », ces derniers sont utilisés pour tout type d'usage et, préférentiellement mais non limitativement , dans les unités flottantes telles que des plateformes ou navires du domaine de l'offshore. Ils peuvent être adaptés à tout type de système d'ancrage.
Une plateforme pétrolière est une unité permettant l'exploitation de champs d'hydrocarbures en mer, c'est-à- dire d'extraire, produire ou stocker le pétrole et/ou d'autres gaz, tels que, à titre d'exemples non limitatifs les hydrocarbures. Lesdits produits sont en principe situés en haute mer à des profondeurs parfois très importantes.
Il existe deux types de plateformes d'exploitation de gisement d'hydrocarbures et/ ou gaz en mer :
tout d' abord, des plateformes fixes qui s'appuient sur les fonds marins et peuvent ainsi être reliées de façon rigide à des têtes de puits pétroliers et à des canalisations subaquatiques (ou « pipelines ») ;
ensuite, des unités flottantes de production, de stockage et de déchargement (généralement connues sous l'appellation anglo-saxonne «
Floating Production Storage and Offloading », ci-après désignées FPSO) .
A titre d'exemple préféré mais non limitatif, un stoppeur de chaîne sera considéré dans son application au sein d'une unité flottante de production, de stockage et de déchargement.
Une telle unité flottante se présente généralement sous la forme d'un navire ou d'une plateforme flottante utilisé (e) dans l'industrie pétrolière et gazière, pour le traitement et le stockage des hydrocarbures et le stockage du pétrole, du gaz naturel ou des huiles produits en mer. Avantageusement, une telle unité flottante est ancrée au fond de la mer par un système, permanent ou déconnectable, permettant, en fonction des conditions environnementales, la rotation d'autres unités flottantes autour d'un point d'amarrage, en principe une tourelle d'amarrage. Une tourelle d'amarrage est connectée à l'unité flottante par un système de roulement, ledit système de roulement permettant par exemple à un navire de pivoter autour de la partie géostatiquement fixée de la tourelle d'amarrage. Une telle tourelle peut avantageusement être localisée à l'intérieur ou à l'extérieur de l'unité flottante, sa position dépendant principalement de la structure de la coque et du nombre de lignes flexibles connectées à la tourelle. Dans tout le document, la distinction sera faite entre les notions d' « ancrage » et d' « amarrage ». On entend par « ancrage », également connu sous la dénomination « mouillage », l'action d'immobiliser une unité flottante en mer ou sur un fond marin au moyen d'une ancre, en utilisant des appareils de mouillage. Les termes « mouillage » et « ancrage » seront utilisés indistinctement. On entend par « amarrage », l'action de connecter une unité flottante à un autre système, tel que, à titre d'exemple non limitatif, une autre unité flottante, une plateforme ou encore un ponton .
En variante, pour pouvoir procéder à une telle action d'amarrage, une étape préalable de mouillage ou d'ancrage peut être requise. Une unité flottante est ainsi immobilisée en mer au moyen d'une ancre en utilisant également différents appareils de mouillage. On entend par « ancre », tout objet embarqué, lourd, de préférence en acier, destiné à stabiliser un navire en se fixant sur le fond marin et relié par une ligne de mouillage.
Dans le domaine de l'industrie pétrolière offshore, des ancres dites « à succion » (également connues sous les appellations anglo-saxonnes « suction caissons », « suction anchors », « suction piles » ou « suction buckets ») sont principalement utilisées. Une ancre à succion peut se présenter sous la forme d'un tube ou caisson en acier obstrué à une extrémité, à l'exception de quelques points de connexion, et ensouillé verticalement dans le fond marin, l'extrémité ouverte dirigée vers le bas. La pénétration dans le fond marin se fait soit en poussant, soit en créant une pression négative à l'intérieur du tube. Les deux techniques ont pour effet de sécuriser le caisson dans le fond marin. En outre, la pénétration se fait tout d'abord sous l'effet de la masse propre du caisson, à titre d'exemple non limitatif, environ soixante tonnes pour une ancre de dix- huit mètres de long par quatre mètres de diamètre. On a également recours à un véhicule sous-marin filoguidé ou ROV (également connu sous l'appellation anglo-saxonne « Remote Operated Vehicle ») afin de pomper l'eau restant dans la partie non enfoncée du caisson, et ainsi, par succion, 1 ' ensouillage du caisson est terminé. Il en résulte ainsi un ancrage dont la « masse fictive » peut atteindre plusieurs centaines de tonnes, sans avoir à manipuler de telles charges à bord des navires d'installation. Ce type d'ancrage peut être trouvé jusqu'à des profondeurs de deux mille cinq cent mètres d'eau. Dans certains cas, les profondeurs sont encore plus importantes. En outre, une chaîne de mouillage relie avantageusement l'unité flottante au caisson par tout moyen d'accroché et/ou d'attache.
Pour procéder à un mouillage, il ne suffit pas de « jeter une ancre par-dessus bord ». Plusieurs éléments sont à considérer, tels qu'à titre d'exemples non limitatifs, les équipements de mouillage, également connus sous la dénomination « apparaux de mouillage ». Un système d'ancrage est l'ensemble du matériel permettant d'ancrer une unité flottante, tel que, à titre d'exemples non limitatifs :
une ancre ;
une chaîne, constituées d'éléments appelés mailles ou maillons ;
un écubier, conduit cylindrique pratiqué dans la coque d'un bateau ou plus généralement dans la paroi d'une unité flottante, servant à faire passer la chaîne. Ledit écubier peut avantageusement être substitué par un conduit guide, élément extérieur à la coque du bateau. Dans les deux cas, ledit conduit ou écubier possède généralement une section sensiblement circulaire ;
- un guindeau, treuil à axe horizontal, coopérant avec la chaîne, positionné et utilisé sur l'unité flottante pour relever l'ancre. Ledit guindeau est généralement placé sur le gaillard d'avant, ledit gaillard étant défini comme la partie surélevée d'une unité flottante, au- dessus d'un puits aux chaînes, réceptacle de l'unité flottante destiné à « emmagasiner » la ou les chaîne (s) d' (es) ancre (s) . Un tel guindeau fonctionne de manière, avantageusement mais non limitativement , manuelle, hydraulique ou électrique ;
- un stoppeur de chaîne entre le guindeau et
1 ' écubier .
Un système d' amarrage ou d' ancrage est conçu pour requérir une maintenance minimale durant la vie de l'installation une fois que ledit système a été installé. Préférentiellement , ledit système est conçu pour admettre un usage et une corrosion durant vingt ans.
Une chaîne d'ancrage est avantageusement mais non limitativement reliée par son extrémité distale à une ancre, par exemple une ancre à succion, par tous moyens d'accrochage, et par son extrémité proximale à la partie fixe d'une tourelle d'amarrage par un stoppeur de chaîne et finalement à un puits de chaîne via un guindeau.
Un stoppeur de chaîne est un dispositif de sécurité, permettant de stopper la descente de la chaîne et de soustraire la tension au guindeau une fois l'unité flottante ancrée. Un tel stoppeur de chaîne assure en outre le guidage de la chaîne pendant les manœuvres de mouillage .
Il existe différents types de stoppeurs de chaîne. Le choix d'un stoppeur de chaîne dépend de différents facteurs, tels que le type d'unité flottante à mouiller ou bien le fond marin où l'ancrage se fait. Parmi les différents stoppeurs de chaînes existants, on dénombre : le stoppeur à glissière : stoppeur de chaîne sur lequel la chaîne passe en glissant. La glissière sert à guider et à maintenir la chaîne dans une position fixe ;
le stoppeur à rouleau : stoppeur de chaîne construit avec un rouleau sur lequel la chaîne passe. Le rouleau peut avoir une forme associant les fonctions de guidage et de tenue ;
le stoppeur à glissière et à rouleau : stoppeur de chaîne possédant l'ensemble des caractéristiques des stoppeurs à glissière et rouleau ;
le stoppeur à crochet pélican (également connu sous l'appellation anglo-saxonne « Pélican Hook ») ;
le stoppeur à levier (également connu sous l'appellation anglo-saxonne « lever ») ;
le stoppeur à griffes horizontal ou vertical : les griffes permettent le maintien de l'ancre lorsqu'elle est relevée ;
le stoppeur à cliquet (également connu sous l'appellation anglo-saxonne « ratchet ») : on entend par « cliquet » tout taquet mobile autour d'un axe, servant à empêcher une roue dentée de tourner dans le sens contraire à son mouvement.
Les stoppeurs de chaînes sont également définis par rapport à d'autres facteurs tels que, à titre d'exemples non limitatifs, leurs classes, la classe définissant le pourcentage de charge de rupture supportable sans entraîner une déformation permanente pour lequel un stoppeur de chaîne est conçu, et leurs orientations, l'orientation étant définie comme le positionnement d'un utilisateur pour manœuvrer ledit stoppeur de chaîne.
Un stoppeur de chaîne connu dans l'Etat de la Technique est décrit en liaison avec la figure 1.
Un tel stoppeur de chaîne 1 est généralement sous la forme d'un assemblage compact. Il comporte un membre tourillon 4, supporté au moyen d'une première liaison pivot selon un axe de révolution (R) sur un support, tel qu'à titre d'exemple non limitatif une table à chaîne (également connue sous l'appellation anglo-saxonne « chain table », non représentée sur la figure) , ledit support étant encastré dans la tourelle d'amarrage d'une unité flottante (non représentée sur la figure) . Il comporte en outre un membre stoppeur 6, monté sur ledit membre stoppeur 6 au moyen d'une deuxième liaison pivot selon un axe de révolution (R' ) . Le membre stoppeur comprend avantageusement un stoppeur de chaîne 3 conventionnel, tel qu'un stoppeur de chaîne du type cliquet. Ledit cliquet empêche la chaîne de revenir en arrière et impose ainsi à une telle chaîne de se déplacer dans un sens unique. Ainsi, la chaîne 2 est retenue et sécurisée à l'unité flottante via le stoppeur. En outre, les première et deuxième liaisons pivot guident les rotations respectives des membres tourillon et stoppeur en ne permettant qu'une rotation autour de l'axe des liaisons selon un seul degré de liberté. Les axes des première et deuxième liaisons sont avantageusement perpendiculaires. De telles première et deuxième liaisons pivot peuvent être matérialisées par un joint de Cardan, également connu sous la dénomination unique « Cardan ». On entend par « joint de Cardan » tout dispositif mécanique produisant une articulation servant à la transmission d'un mouvement de rotation entre deux arbres dont les axes géométriques concourent en un même point. Dans les applications connues, le joint de Cardan correspond en conséquence à une double liaison pivot.
Néanmoins, l'utilisation d'un joint de Cardan présente un certain nombre d'inconvénients. Un tel joint de Cardan est un dispositif mécanique fragile et qui plus est coûteux. En effet, les liaisons pivot, entraînant des mouvements de rotation, sont contraintes à des efforts en torsion le long de « l'axe » de la chaîne. On entend par « torsion » toute déformation que l'on fait subir à un corps que l'on soumet à l'action de deux couples opposés agissant dans des plans parallèles. Bien souvent, la chaîne, composée de maillons, est contrainte à de tels efforts en torsion, notamment sur ses maillons, et le joint de Cardan est inopérant pour absorber lesdits efforts, ce qui entraine un affaiblissement de la chaîne, pouvant causer parfois même une rupture de ladite chaîne.
En outre, le guindeau, positionné sur l'unité flottante exerce une action sur le joint de Cardan, puisque ces deux éléments coopèrent en différents lieux avec la chaîne. Ladite action est reproduite sous la forme d'une contrainte. La première liaison pivot, assurant la coopération entre le membre tourillon et le tableau de chaîne de l'unité flottante, garantit la rotation autour de l'axe de révolution (R) et peut produire de grandes amplitudes. Néanmoins, ce mouvement de rotation est limité par la coque de l'unité flottante. Par ailleurs, l'ancre est destinée à être immergé dans l'eau et mouillé au fond marin. Une telle première liaison peut ainsi entraîner une trop grande liberté de mouvements en rotation.
De plus, l'application des deux liaisons pivot sur le même dispositif au moyen d'un joint de Cardan limite indésirablement les rotations selon d'autres axes et impose des efforts de torsion non souhaités sur la chaîne .
Enfin, comme précisé précédemment, le conduit ou écubier permettant le transfert de la chaîne du fond marin vers la coque du navire ou plus généralement de l'unité flottante possède une section sensiblement circulaire : une telle section laisse les maillons de la chaîne libres puisqu' il subsiste un espace entre la paroi du conduit et les maillons. Les maillons, les uns par rapport aux autres, engendrent des mouvements de torsion. De tels mouvements de torsion ne sont pas absorbés ou limités du fait de la section sensiblement circulaire du conduit ou écubier : des contraintes en torsion sont ainsi appliquées sur les maillons et par voie de conséquence sur la chaîne. La chaîne s'en retrouve ainsi affaiblie, ce qui peut entraîner des risques importants de rupture de ladite chaîne.
L' invention permet de répondre à tout ou partie des inconvénients soulevés par les solutions connues.
Parmi les nombreux avantages apportés par un stoppeur de chaîne selon l'invention, nous pouvons mentionner que celui-ci permet :
de diminuer les contraintes de torsion sur la chaîne et ainsi réduire la charge de fatigue dans ladite chaîne ; de restreindre le nombre de pièces dans le stoppeur de chaîne et par voie de conséquence le système d'ancrage, et ainsi baisser les coûts de fabrication et d'assemblage ;
- de réduire la sollicitation des pièces au niveau de l'unité flottante ;
de s'adapter à toute unité flottante.
A cette fin, il est notamment prévu un stoppeur de chaîne comprenant :
un berceau, coopérant avec une unité flottante selon une liaison pivot autour de l'axe de révolution dudit berceau ;
un membre mâle étant accueilli au sein dudit berceau ;
un conduit de guidage coopérant avec ledit membre mâle, agencé pour guider les maillons d'une chaîne ;
Pour diminuer les contraintes de torsion et de flexion sur les maillons de ladite chaîne et ainsi éviter toute rupture anticipée de la chaîne entraînant des problèmes dans les systèmes d'amarrage d'une unité flottante, ledit membre mâle et ledit berceau coopèrent l'un par rapport à l'autre selon une liaison rotule.
De manière avantageuse, le berceau peut comprendre un trou débouchant prévu pour accueillir le membre mâle, dont les sections du trou sont différentes et le diamètre de la section supérieure du trou est supérieur au diamètre de la section inférieure du trou. Par ailleurs, en complément, le berceau et le membre mâle peuvent présenter des épaulements, lesdits épaulements étant mutuellement agencés pour que le membre mâle prenne appui sur le berceau au niveau de leurs épaulements respectifs.
Alternativement, le stoppeur de chaîne selon l'invention peut comporter un ou des inserts en matériau antifriction, résistant (s) à la corrosion et coopérant avec le berceau et le membre mâle.
En variante, pour simplifier le montage et la fabrication d'un stoppeur de chaîne selon l'invention, le conduit et le membre mâle peuvent constituer une seule et même entité.
En variante ou en complément, pour maintenir les maillons d'une chaîne en position normale et réduire les efforts de torsion sur lesdits maillons, tout ou partie du conduit peut avantageusement comporter une section carrée.
En variante ou en complément, le conduit peut comporter des parties distale et proximale évasées.
Selon un deuxième objet, l'invention concerne un assemblage de stoppeurs de chaîne, comportant au moins deux stoppeurs de chaînes, agencés pour être indépendants l'un de l'autre, lesdits stoppeurs de chaînes coopérant avec support cliquet commun d'une unité flottante selon une liaison pivot. Avantageusement, pour assurer une longévité dudit assemblage et garantir une certaine stabilité, ledit assemblage comporte au moins un stoppeur de chaîne conformément à l'invention.
Selon un troisième objet, l'invention concerne un système d'ancrage pour unité flottante. Pour éviter toute rupture anticipée de chaîne et assurer un amarrage optimal, ledit système comporte un stoppeur de chaîne conforme à l'invention.
En variante, le système d'ancrage peut avantageusement comporter un assemblage de stoppeurs de chaîne selon l'invention.
D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent parmi lesquelles :
- la figure 1, précédemment décrite, présente un mode de réalisation d'un stoppeur de chaîne connu dans l'Etat de la Technique ;
- les figures 2a, 2b, 2c et 2d illustrent des vues en coupe détaillées d'un stoppeur de chaîne conformément à l'invention ;
- la figure 3 présente une description graphique d'un assemblage de stoppeur de chaîne conformément à 1 ' invention .
Les figures 2a, 2b, 2c et 2d décrivent quatre vues en coupe d'un mode de réalisation d'un stoppeur de chaîne conforme à l'invention.
Un stoppeur de chaîne 1 conforme à l'invention comporte deux membres « principaux », l'un femelle 4 nommé ci-après berceau, dans lequel est accueilli un membre mâle 6. Le membre mâle 6 peut être en tout ou partie enceint dans le berceau 4. Une chaîne 2 est guidée à partir d'une ancre, par exemple une ancre de succion, jusqu'au guindeau d'une unité flottante (l'ancre et le guindeau n'étant pas représentés sur les figures 2a à 2d) . Ladite chaîne 2 passe au travers d'un conduit 7 permettant son transfert jusqu' audit guindeau, ledit conduit 7 (également connu sous l'appellation anglo- saxonne « hawse pipe ») étant fixé avantageusement par tous moyens au membre mâle 6. Le conduit 7 et le membre mâle 6 peuvent constituer, de manière avantageuse mais non limitative, une seule et même entité : cet agencement astucieux permet de diminuer le nombre de pièces et ainsi réduire le coût d'un stoppeur de chaîne conforme à l'invention. En complément ou en variante, le conduit comporte des parties distale et proximale évasées, ce qui permet à la chaîne de se déplacer de ses positions minimum et maximum d'excursion. Grâce à l'aspect évasé, les mouvements de la chaîne que pourrait produire la houle en mer sont mieux tolérés et anticipés.
Afin d'éviter les efforts de torsion au niveau des maillons de la chaîne 2, tout ou partie du conduit 7 peut avantageusement comporter une section carrée pour permettre la création d'un guide. En effet, la section carrée est avantageusement dimensionnée par rapport aux maillons de la chaîne, c'est-à-dire que la diagonale de la section carrée est sensiblement supérieure à la largeur d'un maillon. Les maillons sont ainsi maintenus en position normale les uns par rapport aux autres. Par conséquent, les contraintes de torsion ne sont plus appliquées sur les maillons eux-mêmes, mais sur le conduit 7 et par la suite sur la liaison rotule. Grâce à cette nouvelle configuration de conduit, il est possible de dimensionner la chaîne en diminuant la taille des maillons et ainsi de réduire les coûts de fabrication et de montage des appareillages.
Le berceau 4 peut avantageusement mais non limitativement se présenter sous la forme d'un tourillon : un tel tourillon est défini dans le présent document comme un organe mécanique cylindrique de révolution, utilisé pour guider un mouvement de rotation et servant d'axe. Le berceau 4 peut également se matérialiser sous la forme de plusieurs parties de tourillon, fixées les unes par rapport aux autres pour former une seule et même entité. Comme décrit précédemment, le tourillon 4 est supporté au moyen d'une liaison pivot autour d'un axe de révolution (R) sur un support, tel qu'à titre d'exemple non limitatif un tableau ou table à chaîne (également connu sous l'appellation anglo-saxonne « chain table », non représenté sur les figures 2a à 2d) ) , ledit support étant encastré dans l'unité flottante. Une telle liaison pivot peut permettre à la chaîne, et par voie de conséquence au stoppeur de chaîne, d'effectuer des mouvements de grandes amplitudes, lesdits mouvements étant entraînés par les conditions météorologiques des fonds marins, tels que les phénomènes de houles à titre d'exemples non limitatifs. Le tourillon est dans le plan de la chaîne, fixé et ajusté par tous moyens à l'unité flottante, à l'aide de bagues de guidages 5. Le tourillon est avantageusement mais non limitativement résistant à la corrosion et tourne à l'intérieur des bagues de guidage. Lesdites bagues 5 sont préférentiellement composées d'un matériau antifriction avec un bas coefficient de friction. Un tel agencement permet d'assurer la liaison pivot entre lesdits tourillon et bagues de guidage. Le berceau 4 et le membre mâle 6 coopèrent l'un par rapport à l'autre selon une liaison rotule (également connue sous la dénomination « liaison sphérique ») , c'est-à-dire que les deux membres 4 et 6 sont liés complètement en translation, mais ils sont également complètement libres en rotation. Une telle liaison rotule permet à la chaîne de se mouvoir selon des petits angles dans toutes les directions et permet de diminuer la sollicitation des pièces au niveau de l'unité flottante. La charge de fatigue est ainsi grandement diminuée puisqu'au lieu de tourner entre les maillons de la chaîne 2, les mouvements de torsion s'effectuent sur l'entité « stoppeur de chaîne » lui-même. La liaison rotule est avantageusement créée au moyen d'un agencement spécifique des membres femelle 4 et mâle 6.
De manière préférée mais non limitative, la liaison rotule peut être matérialisée par une configuration avantageuse. Comme décrit précédemment, le berceau 4 accueille le membre mâle 6 en son sein. Ainsi, un tel berceau 4 peut se présenter sous la forme d'un organe mécanique cylindrique de révolution, comportant un trou débouchant dont les sections sont différentes. Le diamètre de la section supérieure du trou est supérieur au diamètre de la section inférieure dudit trou. En outre, l'axe de révolution du trou est sensiblement normal à l'axe de révolution (R) du berceau 4.
De manière avantageuse mais non limitative, le berceau 4 comprend un épaulement 4e, servant de surface d'appui pour le membre mâle 6. Ledit membre mâle 6 présente lui-même, en variante ou en complément, un épaulement 6e pour permettre l'appui du membre mâle 6 sur le berceau 4 au niveau de leurs épaulements respectifs 6e et 4e. Les diamètres d6i, d6s respectifs des sections inférieures 6i et supérieures 6s du membre mâle 6 sont inférieures aux diamètres d4i, d4s respectifs des sections inférieures 4i et supérieures 4s du berceau 4. En outre, de tels diamètres d6i, d6s, d4i et d4s sont avantageusement dimensionnés pour que le membre mâle 6 ne soit pas monté ajusté dans le berceau 4, mais au contraire, que cet agencement permette un jeu suffisant entre le membre mâle 6 et le berceau 4 pour garantir les mouvements en rotation selon des petits angles, notamment aux niveau des sections inférieures 4i, 6i et supérieures 4s, 6s. On entend par « épaulement » une portion d'un élément le long de laquelle réside un changement marqué des diamètres dudit élément, en l'espèce le membre mâle 6 et/ou le berceau 4. Un tel épaulement peut être matérialisé de différentes manières : il peut consister, avantageusement mais non limitativement , en un revêtement d'un matériau antifriction et résistant à la corrosion marine, ledit revêtement étant directement appliqué sur les parois internes du berceau 4 et/ou sur les parois externe du membre mâle 6. En variante, l' épaulement peut résulter d'un insert, avantageusement positionné entre le berceau 4 et le membre mâle 6. Un tel insert peut être solidaire du berceau 4 ou du membre mâle 6. Le matériau antifriction garantit une liaison rotule avec un minimum de friction.
En variante ou en complément, le membre mâle 6 peut être serti au sein du berceau 4 au niveau de sa section supérieure. A titre d'exemple non exhaustif, le berceau 4 peut comprendre un deuxième épaulement au niveau de sa surface supérieure 4s. Cet agencement astucieux permet de limiter les mouvements en translation du membre mâle 6 au sein du berceau 4.
Par ailleurs, selon une autre variante, la liaison rotule peut être déportée le long du conduit 7 vers la partie distale dudit conduit. Lorsqu'un dispositif d'amarrage, tel qu'une ancre à succion, se trouve dans le même plan que l'unité flottante, le déplacement de la liaison rotule garantit que le conduit 7 et la coque de l'unité flottante ne sont pas en contact avec des frottements. Un tel déplacement permet ainsi de diminuer les risques d' endommagement d'un stoppeur de chaîne 1 conforme à l'invention, mais également de la coque d'une unité flottante.
En outre, préférentiellement , l'ensemble « membre mâle 6-conduit 7 » est serti mobile au sein de l'unité flottante pour permettre la limitation de la course de la liaison rotule et assure les petits angles nécessaires pour diminuer les contraintes de fatigues dues aux mouvements en torsion.
Le stoppeur de chaîne 1 selon l'invention comporte avantageusement un mécanisme de stoppeur de chaîne conventionnel 3 parmi ceux cités précédemment dans le document. Préférentiellement , un stoppeur à cliquet 3 est en principe utilisé pour permettre la limitation de la course de la chaîne 2. La chaîne 2 peut être librement hissée à travers l'unité flottante. Toutefois, lorsque la tension est relâchée, le cliquet bascule automatiquement en arrière sur le stoppeur de chaîne et assure la prise en charge de la tension de l'ancre suspendue.
La figure 3 illustre une variante d'application du stoppeur de chaîne conforme à l'invention dans son utilisation au sein d'un assemblage 10 de stoppeurs de chaîne .
Un tel assemblage comporte au moins deux stoppeurs de chaînes 1. De tels stoppeurs de chaînes sont fixés à une unité flottante (non représentée sur la figure) au moyen d'un tableau de chaîne commun ou plus particulièrement, dans le cas d'une tourelle d'amarrage, d'une table à chaîne. Comme précisé précédemment, chaque stoppeur de chaîne 1 comporte un berceau avantageusement sous la forme d'un tourillon 4, ledit tourillon étant supporté au moyen d'une liaison pivot autour d'un axe de révolution (R) commun sur un support, tel qu'à titre d'exemple non limitatif un tableau de chaîne (également connu sous l'appellation anglo-saxonne « chain table », non représenté sur les figures) , et ledit support étant encastré dans l'unité flottante. Toutefois, l'action de chaque stoppeur de chaîne peut être indépendante l'un de l'autre pour permettre 1 ' actionnement de chaque chaîne indépendamment et conserver des degrés de libertés les uns par rapport aux autres. L'assemblage des stoppeurs de chaînes comporte avantageusement un stoppeur de chaîne 1 conforme à l'invention. La présence de différents stoppeurs de chaînes sur une même unité flottante assure un système de mouillage plus fiable dans le temps et particulièrement adapté pour les unités flottantes aux charges lourdes.
L' invention a été décrite lors de son fonctionnement en relation avec des unités flottantes de production, de stockage et de déchargement (également connues sous la dénomination anglo-saxonne « Floating Production Storage and Offloading » ou FPSO) . Toutefois, elle ne saurait être limitée à cet exemple : elle peut également être mise en œuvre pour tous types de navires ou vaisseaux possédant un système d'amarrage, ledit système d'amarrage étant pourvu lui-même d'une chaîne. D'autres modifications peuvent être envisagées sans sortir du cadre de la présente invention défini par les revendications ci-annexées.

Claims

REVENDICATIONS
Stoppeur de chaîne (1), comportant :
un berceau (4), coopérant avec une unité flottante selon une liaison pivot autour de l'axe de révolution (R) dudit berceau (4);
un membre mâle (6) étant accueilli au sein dudit berceau (4) ;
un conduit de guidage (7) coopérant avec ledit membre mâle (6), agencé pour guider les maillons d'une chaîne
(2);
ledit stoppeur de chaîne étant caractérisé en ce que ledit membre mâle (6) et ledit berceau (4) coopèrent l'un par rapport à l'autre selon une liaison rotule. Stoppeur de chaîne (1) selon la revendication précédente, pour lequel :
le berceau (4) comprend un trou débouchant prévu pour accueillir le membre mâle (6), dont les sections du trou sont différentes et le diamètre de la section supérieure du trou est supérieur au diamètre de la section inférieure du trou ;
le berceau (4) et le membre mâle (6) présentent des épaulements (4e, 6e) , lesdits épaulements étant mutuellement agencés pour que le membre mâle (6) prenne appui sur le berceau (4) au niveau de leurs épaulements respectifs.
3. Stoppeur de chaîne (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un insert en matériau antifriction, résistant à la corrosion et coopérant avec le berceau (4) et le membre mâle (6) .
4. Stoppeur de chaîne (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un cliquet (3) coopérant avec ledit membre mâle (6) et les maillons de la chaîne (2) .
5. Stoppeur de chaîne (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, pour lequel le conduit (7) et le membre mâle (6) constituent une seule et même entité.
6. Stoppeur de chaîne (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, pour lequel tout ou partie du conduit (7) comporte une section carrée.
7. Stoppeur de chaîne (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, pour lequel le conduit (7) comporte des parties distale et proximale évasées .
8. Assemblage de stoppeurs de chaîne (10), comportant au moins deux stoppeurs de chaînes (1), agencés pour être indépendants l'un de l'autre, lesdits stoppeurs de chaînes (1) coopérant avec un support commun d'une unité flottante selon une liaison pivot autour d'un axe de révolution (R) , caractérisé en ce qu'il comporte au moins un stoppeur de chaîne selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.
9. Système d'ancrage pour unité flottante, comportant :
- une chaîne ;
une ancre coopérant avec la partie distale de ladite chaîne ;
un guindeau coopérant avec l'unité flottante et avec la partie proximale de ladite chaîne ;
- un écubier agencé dans la coque de l'unité flottante ;
un stoppeur de chaîne positionné entre ledit écubier et le guindeau ;
caractérisé en ce qu' il comporte un stoppeur de chaîne selon l'une quelconque des revendications 1 à
7.
10. Système d'ancrage pour unité flottante, comportant :
- une chaîne ;
une ancre coopérant avec la partie distale de ladite chaîne ;
un guindeau coopérant avec l'unité flottante et avec la partie proximale de ladite chaîne ;
- un écubier agencé dans la coque de l'unité flottante ;
un stoppeur de chaîne positionné entre ledit écubier et le guindeau ; caractérisé en ce qu' il comporte un assemblage de stoppeurs de chaîne selon la revendication 8.
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