WO2017198938A1 - Barbotin pour un système d'ancrage au fond marin d'un engin offshore - Google Patents

Barbotin pour un système d'ancrage au fond marin d'un engin offshore Download PDF

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Publication number
WO2017198938A1
WO2017198938A1 PCT/FR2017/051170 FR2017051170W WO2017198938A1 WO 2017198938 A1 WO2017198938 A1 WO 2017198938A1 FR 2017051170 W FR2017051170 W FR 2017051170W WO 2017198938 A1 WO2017198938 A1 WO 2017198938A1
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WO
WIPO (PCT)
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link
chain
downstream
upstream
strand
Prior art date
Application number
PCT/FR2017/051170
Other languages
English (en)
Inventor
Philippe Busson
Original Assignee
Nov-Blm
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 Nov-Blm filed Critical Nov-Blm
Publication of WO2017198938A1 publication Critical patent/WO2017198938A1/fr

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66D—CAPSTANS; WINCHES; TACKLES, e.g. PULLEY BLOCKS; HOISTS
    • B66D1/00—Rope, cable, or chain winding mechanisms; Capstans
    • B66D1/60—Rope, cable, or chain winding mechanisms; Capstans adapted for special purposes
    • B66D1/72—Anchor-chain sprockets; Anchor capstans
    • 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
    • B63B21/22—Handling or lashing of anchors

Definitions

  • the present invention relates generally to the field of sprockets for an anchoring system on the seabed of an offshore machine, in particular for anchoring floating platforms intended for the exploitation of oil wells or production vessels, Storage and Offloading (also known as Floating Production Storage and Offloading Unit - FPSO).
  • Storage and Offloading also known as Floating Production Storage and Offloading Unit - FPSO.
  • Some off-shore equipment including platforms for offshore oil wells, consist of floating supports that are anchored to the ground by means of an anchoring system.
  • This anchoring system generally comprises several groups of a plurality of anchor chains (four to five chains per group, for example), also called anchor lines, each group of anchor chains being arranged at the level of the anchor chain. one of the angles of the off-shore craft.
  • each of these anchor chains comprises means for its attachment to the ground, in particular by means of a solid mass embedded in the seabed.
  • each of these anchor chains extends at a maneuvering station which is provided on the side of the off-shore machine, above its waterline.
  • Each maneuvering station generally comprises - a tensioning winch, composed of a main part commonly referred to as "gypsy", to adjust the tension of the anchor chain, and - stopper means that can be activated / deactivated, to lock the tension applied to this anchor chain.
  • a tensioning winch composed of a main part commonly referred to as "gypsy”
  • - stopper means that can be activated / deactivated, to lock the tension applied to this anchor chain.
  • the portion of anchor chain extending upstream of the gypsy falls by gravity in a container, called "chain well", adapted to its storage.
  • anchor chains In this context, it is common for these anchor chains to consist of two strands:
  • an upstream chain strand commonly referred to as a "messenger chain”, consisting of "small” links, and
  • a downstream chain strand commonly referred to as an anchoring line, consisting of "Large” links, whose caliber is greater than the link size of the upstream chain link.
  • the upstream chain strand thus intervenes during initial traction on the anchor chain. At the end of this initial traction, it is the downstream chain strand which allows the final traction and which, blocked by the stopper means, ensures the effective minimum breaking load of the anchor chain.
  • the upstream chain strand allows a significant economic gain, particularly because of the material gain during the manufacture of its "small” links; it also limits the size of the off-shore machine, and the overall weight of the latter.
  • anchor chains require a passage of one strand of chain, the other strand of chain, at the gypsy.
  • This passage is usually carried out by particular handling of the anchor chain, by means of handling equipment, which is time consuming and which is a source of risk for the personnel.
  • the Applicant has developed a new sprocket in which the anchor chain is able to pass continuously and under load, both turning and deflecting, from one to the other strands of chain.
  • This gypsy is particularly adapted to the tensioning of an anchor chain comprising at least two strands of chains: an upstream chain strand, whose links have a first gauge, and a downstream chain strand, whose links have a second caliber, higher than the first caliber.
  • the warp strands comprise links of the type without struts which each comprise two rectilinear sections connected by two curved sections, to define a light and a median plane.
  • the gypsy comprises a frame carrying a wheel which is operated by motor means about an axis of rotation to drive said anchor chain.
  • This wheel has impressions distributed around its periphery, each adapted to cooperate with a link of said anchor chain.
  • said wheel comprises a plurality of radial teeth which are distributed on its periphery and which are intended to fit into the light of at least some of the links of said chain whose median plane is parallel to the axis of rotation ,
  • the radial teeth each comprise two lateral faces disposed on either side of a median plane in which said axis of rotation extends.
  • the lateral faces are each provided with at least two of said indentations extending in a general plane perpendicular to the axis of rotation of said wheel, to cooperate each with a curved section of a link of said anchor chain whose median plane extends perpendicularly to said axis of rotation, namely:
  • a distal cavity having a first gauge adapted to cooperate with a curved section of a link of the upstream chain strand, and
  • a proximal cavity located between said distal cavity and said axis of rotation, having a second caliber adapted to cooperate with a curved section of a link of the downstream chain strand.
  • the lateral faces of a tooth each of generally staggered or stepped shape, are arranged symmetrically with respect to one another along said median plane, so that each tooth has a proximal portion delimited by two proximal imprints and a distal portion delimited by two distal impressions; the angular width of said distal portion is less than the angular width of said proximal portion, so as to allow the insertion of said distal portion and said proximal portion into the lumen respectively of one link of the upstream warp strand and a link of the downstream chain strand; in this regard, more preferably, the distal and proximal portions are delimited by two faces perpendicular to the axis of rotation, defining their respective thicknesses, and the thickness of the distal portion is less than the thickness of the proximal portion so as to allow the insertion of said distal portion and said proximal portion into the lumen respectively of one link of the upstream warp strand and one link of the downstream warp strand;
  • the wheel has, on the one hand, a distal meshing distance corresponding to the distance between a distal impression of the lateral face of a tooth and a distal impression of the same side face of a juxtaposed tooth, and on the other hand, a proximal meshing distance, corresponding to the distance between a proximal impression of the lateral face of a tooth and a proximal impression of the same lateral face of a juxtaposed tooth; the ratio of said distal meshing distance to said proximal meshing distance is from 1 to 1.5;
  • the wheel has at least three teeth, regularly distributed on its periphery;
  • the imprints are arranged so that the trajectory of the two strands of chains are identical, or at least approximately identical.
  • the present invention also relates to a system for anchoring an offshore machine to a seabed, comprising at least one gypsy according to the invention which is associated with a aforementioned anchor chain.
  • the arrangement of two proximal impressions facing corresponds to the caliber of a link of the downstream strand, and the arrangement of two opposite distal impressions corresponds to the caliber of a series of two to six links of the upstream strand;
  • the strands of chains each comprise a terminal link connected together by means of a connecting link which comprises an upstream end portion secured to the end link of the upstream chain strand, a downstream end portion, secured to the end link of the downstream warp, and a joining portion extending between said two end portions;
  • said connecting link is structured to cooperate with said gypsy so that, simultaneously, on the one hand, said downstream end portion cooperates with a proximal impression of the lateral face of a tooth and, on the other hand the upstream end portion cooperates with a distal impression of the lateral face facing a juxtaposed tooth;
  • the end portions of the connecting link each have a partial ring shape provided with a through hole in which extends one of the end links, which orifices each have a transverse axis extending parallel to one in relation to each other;
  • the gypsy has an inlet and an outlet which are each provided with a guide ramp having a central portion for guiding the upstream warp and a lateral portion for guiding the downstream warp strand; the joining portion of said connecting link comprises two lateral ramps intended to cooperate with said guide ramp so as to cause a pivoting movement of its downstream end portion to facilitate the passage of the downstream chain strand in said guide rail.
  • the present invention also relates to the offshore machine equipped with an anchoring system on the seabed according to the invention.
  • the invention also relates to the link link which comprises:
  • a junction part extending between said two end portions, which connecting link is structured to cooperate with said gypsy so that, simultaneously, on the one hand, said downstream end portion cooperates with a proximal footprint; of the lateral face of a tooth and, on the other hand, the upstream end portion cooperates with a distal impression of the lateral face opposite a juxtaposed tooth.
  • the invention also relates to the anchor chain composed of at least two strands of chains: an upstream chain strand whose links have a first gauge, and
  • warp ends each comprise a terminal link, connected together via a link link mentioned above.
  • FIG. 1 is a schematic side view of the anchoring system according to the invention which comprises a sprocket cooperating with an anchor chain comprising two chain strands having different gauges;
  • FIG. 2 is an isolated view of the sprocket wheel torque and anchor chain, according to Figure 1;
  • Figures 3 and 4 are schematic and isolated views, respectively side and field, of the wheel fitted to the sprocket according to Figures 1 and 2;
  • FIG. 5 is a partial and enlarged view of the wheel according to Figures 3 and 4, in a slight perspective and with a cutting plane extending perpendicularly to its axis of rotation to show the general shape of its footprints;
  • FIG. 6 and 7 show, respectively viewed from the side and field, a connecting link according to the invention which equips the anchor chain according to Figures 1 and 2;
  • FIG. 8 and 9 show enlarged and schematic, respectively according to a horizontal sectional plane and a vertical sectional plane, the cooperation of the connecting link with a guide rail of the gypsy.
  • the anchoring system illustrated schematically in Figure 1, is intended to equip an offshore gear P to be anchored to the seabed.
  • Such an offshore vehicle P consists of a floating machine, for example a floating platform, and in particular an oil platform for the exploitation of oil wells, or a production vessel, of storage and unloading (also referred to as "Floating Production Storage and Offloading (Unit)" - FPSO).
  • a floating machine for example a floating platform, and in particular an oil platform for the exploitation of oil wells, or a production vessel, of storage and unloading (also referred to as "Floating Production Storage and Offloading (Unit)" - FPSO).
  • This offshore gear P is equipped with several groups of a plurality of anchoring systems 1, each of these groups being for example arranged at one of its angles.
  • the anchoring system 1 advantageously comprises a plurality of gypsies 2 (only one of them is shown in FIG. 1) each associated with an anchor chain 3 (shown partially in FIG. 1) intended to extend between the seabed and the offshore gear P.
  • upstream means a part of the anchoring system 1 located on the side of the offshore gear P; and “downstream” means a portion of the anchoring system 1 located on the seabed side.
  • This anchoring system 1 generally comprises complementary devices arranged in series (not shown) cooperating successively with the anchor chain 3, namely:
  • a funnel downstream structure forming a sheet metal drop to bring the last links of the anchor chain 3 tangentially to stopper means, regardless of the outside angle of arrival of this anchor chain 3 ,
  • stopper means intended to block the tension applied to the anchor chain 3,
  • a chain well located upstream of the gypsy 2 and intended to receive an upstream portion of the anchor chain 3 during its tensioning.
  • the anchor chain 3 has two ends (not shown):
  • This downstream end, lower, of the anchor chain 3 is intended to be advantageously fixed by any suitable means to a solid land on the soil of the seabed, or preferably embedded in the soil.
  • This anchor chain 3 consists here of two chain strands:
  • the links 31 1, 321 of the two chain strands 31, 32 are studless type links or "studless", preferably made of steel.
  • Each link 31 1, 321 has a generally oblong shape which comprises two rectilinear sections 31 1 1, 321 1 connected by two curved sections 31 12, 3212; each link 31 1, 321 thus defines a light 31 13, 3213 oblong.
  • Each link 31 1, 321 also has a median plane 31 14, 3214 in which its yarn extends; within each strand of chain 31, 32 in tension, the median planes 31 14, 3214 of two links 31 1, 321 successive extend perpendicularly, or at least approximately perpendicular to one another.
  • the "large” links 321 have a second caliber that is greater than the first caliber of the "small” links 31 1.
  • caliber means in particular the section of the wire constituting a link, defining its thickness; we also mean the size of the link, including its length and width.
  • the links 31 1 of the upstream chain strand 31 advantageously have a caliber approximately corresponding to half the size of the links 321 of the downstream chain strand 32.
  • the size ratio between, on the one hand, the links 321 of the downstream warp wire 32 and, on the other hand, the links 31 1 of the upstream warp wire 31, is advantageously in a ratio close to 2, for example included between 1, 5 and 2.5, preferably between 1, 5 and 2.1.
  • the links 31 1 of the upstream chain strand 31 have a section of 73 mm, with a minimum breaking load of between 4500 and 7000 kN; these links 31 1 have a length of 456 mm and a width of 254 mm.
  • the links 321 of the downstream chain strand 32 have a section of 152 mm, with a minimum breaking load of between 500 and 23,000 kN; these links 321 have a length of 912 mm and a width of 509 mm.
  • the two strands of chains 31, 32 each comprise a terminal link, designated respectively by the marks 35, 36.
  • the end links 35, 36 here consist of removable links, or alternatively non-removable links.
  • end links 35, 36 are connected together via a particular connecting link 37, described in more detail below with reference to FIGS. 6 to 9.
  • this connecting link 37 in combination with a particular form of the gypsy 2, has the advantage of allowing passage of the anchor chain 3 within the gypsy 2, continuously and under load, from one strand of chain 31 or 32 to another strand of chain 32 or 31, both turning and deflecting.
  • the gypsy 2 illustrated in Figure 1 comprises a frame 5 carrying a wheel 6 which is operated by motor means 7 (shown very schematically in Figure 1) about an axis of rotation 6 'to drive said chain.
  • anchor 3 in turn or deviate.
  • the wheel 6, illustrated in greater detail in FIGS. 2 to 5, comprises a hub 61 which cooperates with the drive means 7 and which has a plurality of radial teeth 62 which are evenly distributed around its periphery.
  • This wheel 6 thus has a median plane 6 ", in which the teeth extend. radial 62 and which extends perpendicular to its axis of rotation 6 '( Figure 4).
  • the wheel 6 thus forms a kind of gear pinion, adapted to receive the links 31 1, 321 of the anchor chain 3 in two directions:
  • the radial teeth 62 are shaped, on the one hand, for meshing and biasing the vertical links 31 1 b, 321 b of the anchoring chain 3 and, d on the other hand, to penetrate into the light 31 13, 3213 links 31 1 a, 321 has flat of this same anchor chain 3.
  • the wheel 6 here comprises five teeth 62; in general, this wheel 6 may comprise between 3 and 6 teeth.
  • the radial teeth 62 each have a radial center plane 62 ', in which the axis of rotation 6' of the wheel 6 extends.
  • Each radial tooth 62 has two pairs of faces:
  • the lateral faces 621 of a tooth 62 here have a general staggered or stepped shape, arranged symmetrically with respect to each other along the median plane 62 'of said tooth 62.
  • each tooth 62 is each provided with two cavities
  • Each imprint 63, 64 is for this purpose in the form of a groove adapted to fit and receive one of the curved sections 31 12, 3212 of a link 31 1 b, 321 b vertical anchor chain 3 for his meshing.
  • Each recess 63, 64 has a general shape of a curved groove or groove (shown in section in FIG. 5), having a concave curved longitudinal profile (in a plane of section corresponding to the median plane 6 "of the wheel 6) and a concave curved transverse profile (along a plane of section perpendicular to the median plane 6 "of the wheel 6).
  • each cavity 63, 64 evolves from a first end extending parallel to the median plane 62 'of the tooth 62 to a second end perpendicular to said median plane 62'.
  • the indentations 63, 64 are arranged so that the trajectories (or winding diameters) of the two chain strands 31, 32 are identical, or at least approximately identical, one compared to each other during their journey within the gypsy 2.
  • Each lateral face 621 of a tooth 62 thus comprises:
  • a distal footprint 63 (away from the hub 61), having a first gauge adapted to cooperate with a curved section 31 12 of a vertical link 31 1b of the upstream chain strand 31, and
  • a proximal recess 64 situated between the distal recess 63 and the axis of rotation 6 '(on the hub side 61), having a second gauge adapted to cooperate with a curved section 3212 of a vertical link 321 b of the strand downstream chain 32.
  • the size ratio between, on the one hand, a proximal impression 64 and, on the other hand, a distal impression 63 is advantageously in a ratio close to 2, for example between 1, 5 and 2.5.
  • each tooth 62 is divided into two parts:
  • Each tooth 62 thus comprises a proximal portion 67 terminated / extended by a distal portion 66, which are adapted:
  • these portions 66, 67 of a tooth 62 can be defined by different dimensions:
  • the angular width U of the distal portion 66 is smaller than the angular width L2 of the proximal portion 67, and
  • the angular width U of the distal portion 66 corresponds to the distance between two curved sections 31 12 of links 31 1 of the upstream chain strand 31; the angular width L2 of the proximal portion 67 corresponds to the distance separating two curved sections 3212 of links 321 of the downstream chain strand 32.
  • the thickness EJ_ of the distal portion 66 corresponds to the distance separating the two rectilinear sections 31 1 1 of a link 31 1 of the upstream chain strand 31; the thickness E2 of the proximal portion 67 corresponds to the distance separating the two rectilinear sections 321 1 of a link 321 of the downstream chain strand 32.
  • the angular arrangement of two distal cavities 63 opposite corresponds to the caliber of a series of three links 31 1 of the upstream chain strand 31 (two links 31 1b vertical connected by a link 31 1 a flat) .
  • these two distal cavities 63 is intended to receive between two and six links 31 1 of the upstream chain strand 31 (preferably 3 or 5 links).
  • the distal portion 66 of a tooth 62 has an angular width U. between
  • the proximal portion 67 of a tooth 62 has an angular width L2 of between 400 and 420 mm, a thickness E2 of between 260 and 280 mm and a height H2 of between 200 and 220 mm.
  • each imprint presents:
  • a concave curved longitudinal profile extending over a length of between 1 and 120 mm for the distal impression 63, and between 260 and 270 mm for the proximal impression 64;
  • the structure of the wheel 6 can be further defined by two meshing distances
  • a distal meshing distance D1_ corresponding to the distance between a point of a distal cavity 63 of the lateral face 621 of a tooth 62 and the same point of a distal cavity 63 of the same side face 621 d a tooth 62 juxtaposed
  • a proximal meshing distance D2 corresponding to the distance between a point of a proximal cavity 64 of the lateral face 621 of a tooth 6 and the same point of a proximal cavity 64 of the same lateral face 621 of a tooth 62 juxtaposed.
  • the ratio of these meshing distances is for example between 1 and 1.5.
  • This gypsy 2 also comprises an inlet and an outlet, each of which is provided with a guide ramp 9 (FIGS. 8 and 9) intended to participate in guiding the anchor chain 3 and orienting its links 31 1, 321 in view of their cooperation with the wheel 6.
  • a guide ramp 9 (FIGS. 8 and 9) intended to participate in guiding the anchor chain 3 and orienting its links 31 1, 321 in view of their cooperation with the wheel 6.
  • Each guide ramp 9 has two parts:
  • a lateral part 92 for guiding the downstream chain strand 32.
  • the central portion 91 comprises:
  • the lateral portion 92 is formed by two lateral bearing surfaces 921, separated by the central portion 91 and in front of the latter, to act as sliding surfaces for the flat links 321a.
  • the vertical links 321b of the downstream strand 32 are intended to extend facing and at a distance from the aforementioned central portion 91.
  • the connecting link 37 is particular in that it is structured to cooperate with this gypsy 2 so as to ensure the continuous passage under load of one of the warp ends to the other of the warp ends, as well as only to deviate.
  • This connecting link 37 comprises:
  • This connecting link 37 is adapted to cooperate with the impressions 63, 64 of two teeth 62 juxtaposed with the wheel 6 of the gypsy 2 (that is to say two more teeth 62 angularly offset relative to each other ).
  • the upstream end portion 371 has the general shape of a curved section 31 12 of a link 31 1 of the upstream chain strand 31, and
  • the downstream end portion 372 has the general shape of a curved section 3212 of a link 321 of the downstream chain strand 32.
  • the end portions 371, 372 of this connecting link 37 are here of monobloc type; they are then intended to cooperate with terminal links 35, 36 removable.
  • end portions 371, 372 of the link 37 each define a through hole 3712, 3722 receiving, respectively, one of the end links 35, 36 of the chain strands 31, 32.
  • end portions 371, 372 extend in the same median plane; the two orifices 3712, 3722 each have a through axis 3712 ', 3722' thus extending parallel to one another.
  • the two opposite faces 3731 of the joining portion 373 each comprise two lateral ramps 3732, extending parallel to the traversing axes 3712 ', 3722'.
  • the two side ramps 3732 converge from the downstream end portion 372 to the upstream end portion 371.
  • These side ramps 3732 are intended to cooperate with the guide ramp 9 of the gypsy 3, and in particular with the lateral bearing surfaces 912 of its central portion 91, so as to cause a pivoting movement of its downstream end portion. 372 (illustrated by the arrow F in FIG. 9), to facilitate the passage of the downstream chain strand 32 within said guide ramp 9.
  • the anchors are installed in the seabed, and they are each connected to the downstream end of a downstream strand 32 of the anchor chain 3.
  • the offshore gear P is equipped with the anchoring system 1 comprising the upstream chain strand 31 in engagement with the wheel 6 of the gypsy 2.
  • the end link 35 of the upstream chain strand 31 and the end link 36 of the downstream chain strand 32 are secured to one another by the connecting link 37 according to the invention, on a ship of installation for example.
  • the anchor chain 3 is progressively tension by a suitable rotation of the wheel 6 of the gypsy 2.
  • the gypsy 2 then cooperates successively with the upstream chain strand 31, via the distal cavities 63 of its teeth 62, the connecting link 37 extending between two juxtaposed teeth 62 and the chain strand. downstream 32, via the proximal impressions 64 of its teeth 62.
  • the upstream chain strand 31 cooperates with two successive teeth 62 so that a group of several links 31 1 (in this case three) is suspended between the distal portions 66 of said teeth 62.
  • One of the links 31 1b vertical of this series of links 31 1, located downstream, is biased by the associated distal foot 63.
  • the two links 31 1 has flat, on either side of this group of links 31 1, cover the distal portions 66 of two teeth 62 juxtaposed.
  • the connecting link 37 cooperates with the wheel 6 so that, simultaneously, on the one hand, the downstream end portion 372 cooperates with a proximal cavity 64 of the face lateral 621 of a tooth 62 downstream and, secondly, the upstream end portion 371 cooperates with a distal recess 63 of the side face 621 facing a tooth 62 juxtaposed upstream.
  • end links 35, 36 are then flat and inserted into the teeth 62 juxtaposed.
  • the meshing of the downstream chain strand 32 is obtained by the arrangement of each link 321b vertical in the space formed by two proximal cavities 64 opposite. The loading of this link 321 is then exerted by the proximal cavity 64 located downstream.
  • the links 321b flat, connecting two links 321b vertical, are in turn introduced and fitted on the proximal portions 67 of the teeth 62 successive.
  • the linear speeds of the upstream 31 and downstream 32 chain strands are also identical, or at least approximately identical.
  • This characteristic is particularly interesting for ensuring a fast and efficient routing of the upstream chain strand 31.
  • each guide ramp 9 cooperates successively with - the strand of upstream chain 31, via the central portion 91, the connecting link 37, extending in this central portion 91 and the downstream chain strand 32, via the lateral portion 92.
  • the upstream chain strand 31 travels at the level of the central part 91 so that: the vertical links 31 1 b extend partially into the central rib 91 1, perpendicularly to the lateral bearing surfaces 912, and
  • This phenomenon also causes a movement in spacing from the end link 36 of the downstream chain strand 32 which facilitates the entry and the positioning of the downstream warp 32 with respect to the lateral part 92 of the guide ramp 9.
  • the downstream chain strand 92 then travels along the lateral portion 92 so that:
  • the vertical links 321b extend partially into the central portion 91, perpendicularly to the lateral bearing surfaces 921, and
  • the links 321 has flat slide on the two lateral bearing surfaces 921.
  • the tension applied to the anchor chain 3 by the gypsy 2 is locked by the activation of the stopper means.
  • this anchor chain 3 and its connecting link 37 are simply operated in a kinematic inverse to that described above.

Landscapes

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
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Abstract

Barbotin pour un système d'ancrage au fond marin d'un engin offshore, ledit barbotin (2) étant adapté à la mise en tension d'une chaîne d'ancrage (3) comportant au moins deux brins de chaînes (31, 32) ayant des calibres différents. Le barbotin (2) comporte un bâti (5) portant une roue (6) qui comporte plusieurs dents radiales (62) qui sont réparties sur sa périphérie et qui sont destinées à s'insérer dans la lumière (3113, 3213) des maillons (311, 321) de ladite chaîne (3) dont le plan médian (3114, 3214) est parallèle à l'axe de rotation (6'). Les dents radiales (62) comportent chacune deux faces latérales (621) qui sont chacune munies d'au moins deux empreintes (63, 64), à savoir : - une empreinte distale (63), présentant un premier calibre adapté à coopérer avec un tronçon courbe (3112) d'un maillon (311) du brin de chaîne amont (31), et - une empreinte proximale (64), située entre ladite empreinte distale (63) et ledit axe de rotation (6'), présentant un second calibre adapté à coopérer avec un tronçon courbe (3212) d'un maillon (321) du brin de chaîne aval (32).

Description

Barbotin pour un système d'ancrage au fond marin d'un engin offshore
DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION
La présente invention concerne de manière générale le domaine des barbotins pour un système d'ancrage au fond marin d'un engin offshore, en particulier pour l'ancrage de plateformes flottantes destinées à l'exploitation de puits de pétrole ou de navires de production, de stockage et de déchargement (encore dénommés « Floating Production Storage and Offloading (Unit) » - FPSO). ARRI ERE-PLAN TECHNOLOGIQUE
Certains engins off-shore, notamment les plateformes pour l'exploitation en mer des puits de pétrole, consistent en des supports flottants qui sont ancrés au sol au moyen d'un système d'ancrage.
Ce système d'ancrage comprend généralement plusieurs groupes d'une pluralité de chaînes d'ancrage (quatre à cinq chaînes par groupe, par exemple), encore appelées lignes d'ancrage, chaque groupe de chaînes d'ancrage étant ménagé au niveau de l'un des angles de l'engin off-shore.
L'extrémité inférieure, aval, de chacune de ces chaînes d'ancrage comporte des moyens pour sa fixation au sol, notamment par l'intermédiaire d'un massif enfoncé dans le fond marin.
L'extrémité supérieure, amont, de chacune de ces chaînes d'ancrage s'étend au niveau d'un poste de manœuvre qui est ménagé sur le côté de l'engin off-shore, au-dessus de sa ligne de flottaison.
Chaque poste de manœuvre comprend généralement - un treuil tensionneur, composé d'une pièce principale couramment désignée « barbotin », pour régler la tension de la chaîne d'ancrage, et - des moyens stoppeurs activables/désactivables, pour verrouiller la tension appliquée à cette chaîne d'ancrage.
La portion de chaîne d'ancrage s'étendant en amont du barbotin tombe par gravité dans un contenant, dit « puits à chaîne », adapté à son stockage.
En pratique, la tension initiale exercée sur une chaîne d'ancrage, lors de sa mise en tension, est significativement inférieure (par exemple d'un facteur voisin de 10) par rapport à la tension finale susceptible de s'exercer sur cette même chaîne, correspondant à sa charge de rupture minimale (dit encore « Minimum Breaking Load » ou « MBL »).
Dans ce cadre, il est courant que ces chaînes d'ancrage se composent de deux brins :
- un brin de chaîne amont, couramment désigné « messenger chain », constitué de « petits » maillons, et
- un brin de chaîne aval, couramment désigné « anchoring line », constitué de « grands » maillons, dont le calibre est supérieur au calibre des maillons du brin de chaîne amont.
Le brin de chaîne amont intervient ainsi lors de la traction initiale sur la chaîne d'ancrage. A l'issue de cette traction initiale, c'est le brin de chaîne aval qui permet la traction finale et qui, bloqué par les moyens stoppeurs, assure la charge de rupture minimale effective de la chaîne d'ancrage.
Le brin de chaîne amont permet un gain économique significatif, notamment du fait du gain matière lors de la fabrication de ses « petits » maillons ; il permet aussi de limiter l'encombrement au niveau de l'engin off-shore, et le poids global de ce dernier.
Mais, en vire et en dévire, ces chaînes d'ancrage nécessitent un passage d'un brin de chaîne, à l'autre brin de chaîne, au niveau du barbotin.
Ce passage s'effectue habituellement par des manipulations particulières de la chaîne d'ancrage, au moyen d'équipements de manutention, qui prennent du temps et qui sont sources de risque pour le personnel.
Aujourd'hui, il est de moins en moins admis de mettre en œuvre ce genre d'opérations de manutention.
Il existe par conséquent des besoins pour un système d'ancrage dont le passage d'un brin de chaîne, à l'autre brin de chaîne, serait simplifié au niveau du barbotin. OBJET DE L'INVENTION
Dans ce contexte, la demanderesse a développé un nouveau barbotin dans lequel la chaîne d'ancrage est apte à passer en continu et sous charge, aussi bien en vire qu'en dévire, de l'un à l'autre des brins de chaîne.
Ce barbotin est en particulier adapté à la mise en tension d'une chaîne d'ancrage comportant au moins deux brins de chaînes : un brin de chaîne amont, dont les maillons ont un premier calibre, et un brin de chaîne aval, dont les maillons ont un second calibre, supérieur audit premier calibre. Les brins de chaîne comportent des maillons du type sans étais qui comportent chacun deux tronçons rectilignes reliés par deux tronçons courbes, pour définir une lumière et un plan médian.
Pour cela, le barbotin comporte un bâti portant une roue qui est manœuvrée par des moyens moteurs autour d'un axe de rotation pour entraîner ladite chaîne d'ancrage.
Cette roue comporte des empreintes réparties sur sa périphérie, adaptées chacune à coopérer avec un maillon de ladite chaîne d'ancrage.
Et selon l'invention, ladite roue comporte plusieurs dents radiales qui sont réparties sur sa périphérie et qui sont destinées à s'insérer dans la lumière de certains au moins des maillons de ladite chaîne dont le plan médian est parallèle à l'axe de rotation,
Les dents radiales comportent chacune deux faces latérales disposées de part et d'autre d'un plan médian dans lequel s'étend ledit axe de rotation. Les faces latérales sont chacune munies d'au moins deux desdites empreintes s'étendant dans un plan général perpendiculaire à l'axe de rotation de ladite roue, pour coopérer chacune avec un tronçon courbe d'un maillon de ladite chaîne d'ancrage dont le plan médian s'étend perpendiculairement audit axe de rotation, à savoir :
- une empreinte distale, présentant un premier calibre adapté à coopérer avec un tronçon courbe d'un maillon du brin de chaîne amont, et
- une empreinte proximale, située entre ladite empreinte distale et ledit axe de rotation, présentant un second calibre adapté à coopérer avec un tronçon courbe d'un maillon du brin de chaîne aval.
D'autres caractéristiques non limitatives et avantageuses du barbotin conforme à l'invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes :
- les faces latérales d'une dent, chacune de forme générale étagée ou en escalier, sont agencées symétriquement l'une par rapport à l'autre selon ledit plan médian, de sorte que chaque dent comporte une partie proximale délimitée par deux empreintes proximales et une partie distale délimitée par deux empreintes distales ; la largeur angulaire de ladite partie distale est inférieure à la largeur angulaire de ladite partie proximale, de sorte à permettre l'insertion de ladite partie distale et de ladite partie proximale dans la lumière respectivement d'un maillon du brin de chaîne amont et d'un maillon du brin de chaîne aval ; à cet égard, de préférence encore, les parties distale et proximale sont délimitées encore par deux faces perpendiculaires à l'axe de rotation, définissant leurs épaisseurs respectives, et l'épaisseur de la partie distale est inférieure à l'épaisseur de la partie proximale, de sorte à permettre l'insertion de ladite partie distale et de ladite partie proximale dans la lumière respectivement d'un maillon du brin de chaîne amont et d'un maillon du brin de chaîne aval ;
- la roue présente, d'une part, une distance d'engrènement distale, correspondant à la distance entre une empreinte distale de la face latérale d'une dent et une empreinte distale d'une même face latérale d'une dent juxtaposée et, d'autre part, une distance d'engrènement proximale, correspondant à la distance entre une empreinte proximale de la face latérale d'une dent et une empreinte proximale d'une même face latérale d'une dent juxtaposée ; le ratio de ladite distance d'engrènement distale sur ladite distance d'engrènement proximale est compris entre 1 et 1 ,5 ;
- la roue comporte au moins trois dents, régulièrement réparties sur sa périphérie ;
- les empreintes sont agencés de sorte que la trajectoire des deux brins de chaînes soient identiques, ou au moins approximativement identiques.
La présente invention concerne encore un système pour l'ancrage d'un engin offshore à un fond marin, comprenant au moins un barbotin selon l'invention qui est associé à une chaîne d'ancrage précitée.
D'autres caractéristiques non limitatives et avantageuses du système d'ancrage conforme à l'invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes :
- l'agencement de deux empreintes proximales en regard correspond au calibre d'un maillon du brin aval, et l'agencement de deux empreintes distales en regard correspond au calibre d'une série de deux à six maillons du brin amont ;
- les brins de chaînes comportent chacun un maillon terminal, reliés ensemble par l'intermédiaire d'un maillon de liaison qui comporte une partie d'extrémité amont, solidarisée avec le maillon terminal du brin de chaîne amont, une partie d'extrémité aval, solidarisée avec le maillon terminal du brin de chaîne aval, et une partie de jonction, s'étendant entre lesdites deux parties d'extrémité ; de préférence, ledit maillon de liaison est structuré pour coopérer avec ledit barbotin de sorte que, simultanément, d'une part, ladite partie d'extrémité aval coopère avec une empreinte proximale de la face latérale d'une dent et, d'autre part, la partie d'extrémité amont coopère avec une empreinte distale de la face latérale en regard d'une dent juxtaposée ;
- les parties d'extrémité du maillon de liaison ont chacune une forme partielle d'anneau munies d'un orifice traversant dans lequel s'étend l'un des maillons terminaux, lesquels orifices présentent chacun un axe traversant s'étendant parallèlement l'un par rapport à l'autre ;
- le barbotin comporte une entrée et une sortie qui sont chacune munies d'une rampe de guidage comportant une partie centrale pour le guidage du brin de chaîne amont et une partie latérale pour le guidage du brin de chaîne aval ; la partie de jonction dudit maillon de liaison comporte deux rampes latérales destinées à coopérer avec ladite rampe de guidage de sorte à provoquer un mouvement de pivotement de sa partie d'extrémité aval pour faciliter le passage du brin de chaîne aval dans ladite rampe de guidage.
La présente invention concerne aussi l'engin offshore équipé d'un système d'ancrage au fond marin selon l'invention.
L'invention porte aussi sur le maillon de liaison qui comporte :
- une partie d'extrémité amont, solidarisée avec le maillon terminal du brin de chaîne amont,
- une partie d'extrémité aval, solidarisée avec le maillon terminal du brin de chaîne aval, et
- une partie de jonction, s'étendant entre lesdites deux parties d'extrémité, lequel maillon de liaison est structuré pour coopérer avec ledit barbotin de sorte que, simultanément, d'une part, ladite partie d'extrémité aval coopère avec une empreinte proximale de la face latérale d'une dent et, d'autre part, la partie d'extrémité amont coopère avec une empreinte distale de la face latérale en regard d'une dent juxtaposée.
L'invention concerne aussi la chaîne d'ancrage composée d'au moins deux brins de chaînes : - un brin de chaîne amont dont les maillons ont un premier calibre, et
- un brin de chaîne aval dont les maillons ont un second calibre, supérieur audit premier calibre,
lesquels brins de chaîne comportent chacun un maillon terminal, reliés ensemble par l'intermédiaire d'un maillon de liaison précité.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE D'UN EXEMPLE DE RÉALISATION
L'invention sera encore illustrée, sans être aucunement limitée, par la description suivante d'un exemple de réalisation représenté sur les dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique, orientée de côté, du système d'ancrage conforme à l'invention qui comprend un barbotin coopérant avec une chaîne d'ancrage comportant deux brins de chaîne ayant des calibres différents ;
- la figure 2 est une vue isolée du couple roue de barbotin et chaîne d'ancrage, selon la figure 1 ;
- les figures 3 et 4 sont des vues schématiques et isolées, respectivement de côté et sur champ, de la roue équipant le barbotin selon les figures 1 et 2 ;
- la figure 5 est une vue partielle et agrandie de la roue selon les figures 3 et 4, en légère perspective et avec un plan de coupe s'étendant perpendiculairement à son axe de rotation pour montrer la forme générale de ses empreintes ;
- les figures 6 et 7 représentent, respectivement vues de côté et sur champ, un maillon de liaison selon l'invention qui équipe le chaîne d'ancrage selon les figures 1 et 2 ;
- les figures 8 et 9 représentent de manière agrandie et schématique, respectivement selon un plan de coupe horizontal et un plan de coupe vertical, la coopération du maillon de liaison avec une rampe de guidage du barbotin.
Engin offshore et système d'ancrage
Le système d'ancrage 1 , illustré schématiquement sur la figure 1 , est destiné à équiper un engin offshore P qui doit être ancré au fond marin.
Un tel engin offshore P, représenté ici très sommairement et partiellement sur la figure 1 , consiste en un engin flottant, par exemple une plateforme flottante, et notamment une plateforme pétrolière pour l'exploitation de puits de pétrole, ou un navire de production, de stockage et de déchargement (encore dénommé « Floating Production Storage and Offloading (Unit) » - FPSO).
Cet engin offshore P est équipé de plusieurs groupes d'une pluralité de systèmes d'ancrage 1 , chacun de ces groupes étant par exemple ménagé au niveau de l'un de ses angles.
Cet engin offshore P flotte classiquement sur la masse d'eau, au-dessus du fond marin, en définissant une ligne de flottaison. Le système d'ancrage 1 comprend avantageusement plusieurs barbotins 2 (seul l'un d'entre eux est représenté sur la figure 1 ) associés chacun à une chaîne d'ancrage 3 (représentée partiellement sur la figure 1 ) destinée à s'étendre entre le fond marin et l'engin offshore P.
Par convention, par « amont », on entend une partie du système d'ancrage 1 situé du côté de l'engin offshore P ; et par « aval », on entend une partie du système d'ancrage 1 situé du côté du fond marin.
Ce système d'ancrage 1 comporte généralement des dispositifs complémentaires agencés en série (non représentés), coopérant successivement avec la chaîne d'ancrage 3, à savoir :
- une structure aval en entonnoir, formant une chute en tôle permettant de ramener les derniers maillons de la chaîne d'ancrage 3 de manière tangentielle à des moyens stoppeurs, quel que soit l'angle extérieur d'arrivée de cette chaîne d'ancrage 3,
- des moyens stoppeurs, destinés à bloquer la tension appliquée à la chaîne d'ancrage 3, et
- un puits à chaîne, situé en amont du barbotin 2 et destiné à recevoir une portion amont de la chaîne d'ancrage 3 lors de sa mise en tension.
Chaîne d'ancrage
La chaîne d'ancrage 3 comporte deux extrémités (non représentées) :
- une extrémité amont, destinée à se situer du côté de l'engin offshore P et à pénétrer dans le puits à chaîne précité, et
- une extrémité aval, destinée à se situer du côté du fond marin.
Cette extrémité aval, inférieure, de la chaîne d'ancrage 3 est destinée à être fixée avantageusement par tout moyen approprié à un massif posé sur le sol du fond marin, ou de préférence enfoncé dans ce sol.
Cette chaîne d'ancrage 3 se compose ici de deux brins de chaîne :
- un brin de chaîne amont 31 , composé de « petits » maillons 31 1 ayant un premier calibre, et
- un brin de chaîne aval 32, composé de « grands » maillons 321 ayant un second calibre.
Tel qu'illustré sur la figure 2, les maillons 31 1 , 321 des deux brins de chaîne 31 , 32 sont des maillons du type sans étais ou « studless », avantageusement réalisés en acier.
Chaque maillon 31 1 , 321 a une forme générale oblongue qui comporte deux tronçons rectilignes 31 1 1 , 321 1 reliés par deux tronçons courbes 31 12, 3212 ; chaque maillon 31 1 , 321 définit ainsi une lumière 31 13, 3213 oblongue.
Chaque maillon 31 1 , 321 présente également un plan médian 31 14, 3214 dans lequel s'étend son fil ; au sein de chaque brin de chaîne 31 , 32 en tension, les plans médians 31 14, 3214 de deux maillons 31 1 , 321 successifs s'étendent perpendiculairement, ou au moins approximativement perpendiculairement, l'un par rapport à l'autre.
Les « grands » maillons 321 ont un second calibre qui est supérieur au premier calibre des « petits » maillons 31 1 .
Par « calibre », on entend notamment la section du fil constituant un maillon, définissant son épaisseur ; on entend également les dimensions du maillon, notamment sa longueur et sa largeur.
Les maillons 31 1 du brin de chaîne amont 31 ont avantageusement un calibre correspondant approximativement à la moitié du calibre des maillons 321 du brin de chaîne aval 32.
Le ratio de calibre entre, d'une part, les maillons 321 du brin de chaîne aval 32 et, d'autre part, les maillons 31 1 du brin de chaîne amont 31 , est avantageusement dans un rapport voisin de 2, par exemple compris entre 1 ,5 et 2,5, de préférence compris entre 1 ,5 et 2,1 .
Par exemple, les maillons 31 1 du brin de chaîne amont 31 ont une section de 73 mm, avec une charge de rupture minimale comprise entre 4 500 et 7 000 kN ; ces maillons 31 1 ont une longueur de 456 mm et une largeur de 254 mm. Les maillons 321 du brin de chaîne aval 32 ont quant à eux une section de 152 mm, avec une charge de rupture minimale comprise entre 15 500 et 23 000 kN ; ces maillons 321 ont une longueur de 912 mm et une largeur de 509 mm.
Les deux brins de chaînes 31 , 32 comportent chacun un maillon terminal, désignés respectivement par les repères 35, 36.
Les maillons terminaux 35, 36 consistent ici en des maillons démontables, ou de manière alternative en des maillons non-démontables.
Ces maillons terminaux 35, 36 sont reliés ensemble par l'intermédiaire d'un maillon de liaison 37 particulier, décrit plus en détail ci-après en relation avec les figures 6 à 9.
Tel que développé ci-après, ce maillon de liaison 37, en combinaison avec une forme particulière du barbotin 2, a l'intérêt de permettre un passage de la chaîne d'ancrage 3 au sein du barbotin 2, en continu et sous charge, depuis un brin de chaîne 31 ou 32 à un autre brin de chaîne 32 ou 31 , aussi bien en vire qu'en dévire.
Barbotin
Le barbotin 2, illustré sur la figure 1 , comporte un bâti 5 portant une roue 6 qui est manœuvrée par des moyens moteurs 7 (représentés très schématiquement sur la figure 1 ) autour d'un axe de rotation 6' pour entraîner ladite chaîne d'ancrage 3 en vire ou en dévire.
La roue 6, illustrée plus en détail sur les figures 2 à 5, comprend un moyeu 61 qui coopère avec les moyens moteurs 7 et qui comporte plusieurs dents radiales 62 qui sont régulièrement réparties sur sa périphérie.
Cette roue 6 présente ainsi un plan médian 6", dans lequel s'étendent les dents radiales 62 et qui s'étend perpendiculairement à son axe de rotation 6' (figure 4).
La roue 6 forme ainsi une sorte de pignon d'engrenage, adaptée à recevoir les maillons 31 1 , 321 de la chaîne d'ancrage 3 selon deux orientations :
- des maillons « à plat » 31 1 a et 321 a, dont le plan médian 31 14, 3214 s'étend parallèlement à l'axe de rotation 6' de la roue 6 associée, et
- des maillons dits « verticaux » 31 1 b et 321 b, dont le plan médian 31 14, 3214 s'étend, d'une part, perpendiculairement à l'axe de rotation 6' de la roue 6 associée et, d'autre part, parallèlement au plan médian 6" de cette même roue 6.
Selon l'invention, et tel qu'illustré sur la figure 2, les dents radiales 62 sont conformées, d'une part, pour engrener et solliciter les maillons 31 1 b, 321 b verticaux de la chaîne d'ancrage 3 et, d'autre part, pour pénétrer dans la lumière 31 13, 3213 des maillons 31 1 a, 321 a à plat de cette même chaîne d'ancrage 3.
Tel qu'illustré plus en détails sur les figures 3 à 5, la roue 6 comporte ici cinq dents 62 ; de manière générale, cette roue 6 peut comporter entre 3 et 6 dents.
Les dents radiales 62 présentent chacune un plan médian 62', radial, dans lequel s'étend l'axe de rotation 6' de la roue 6.
Chaque dent radiale 62 comporte deux paires de faces :
- deux faces latérales 621 , agencées de part et d'autre du plan médian 62' de ladite dent 62 (figure 3), et
- deux faces frontales 622, agencées de part et d'autre du plan médian 6" de la roue
6 (figure 4).
Les faces latérales 621 d'une dent 62 ont ici une forme générale étagée ou en escalier, agencées symétriquement l'une par rapport à l'autre selon le plan médian 62' de ladite dent 62.
Les faces latérales 621 de chaque dent 62 sont chacune munie de deux empreintes
63, 64 orientées selon un plan général perpendiculaire à l'axe de rotation 6' de la roue 6 (en l'occurrence son plan médian 6"), pour coopérer chacune avec l'un des maillons 31 1 b, 321 b verticaux de la chaîne d'ancrage 3 (figure 2).
Chaque empreinte 63, 64 se présente pour cela sous la forme d'une rainure apte à épouser et à recevoir l'un des tronçons courbes 31 12, 3212 d'un maillon 31 1 b, 321 b vertical de la chaîne d'ancrage 3 pour son engrènement.
Chaque empreinte 63, 64 a une forme générale d'une rainure ou gorge recourbée (représentée en coupe sur la figure 5), présentant un profil longitudinal courbe concave (selon un plan de section correspondant au plan médian 6" de la roue 6) et un profil transversal courbe concave (selon un plan de section perpendiculaire au plan médian 6" de la roue 6).
En particulier, le profil longitudinal courbe de chaque empreinte 63, 64 évolue depuis une première extrémité s'étendant parallèlement au plan médian 62' de la dent 62 jusqu'à une seconde extrémité perpendiculaire audit plan médian 62'. Comme on peut le voir encore sur la figure 2, les empreintes 63, 64 sont agencées de sorte que les trajectoires (ou diamètres d'enroulement) des deux brins de chaîne 31 , 32 soient identiques, ou au moins approximativement identiques, l'une par rapport à l'autre lors de leur cheminement au sein du barbotin 2.
Chaque face latérale 621 d'une dent 62 comporte ainsi :
- une empreinte distale 63 (à distance du moyeu 61 ), présentant un premier calibre adapté à coopérer avec un tronçon courbe 31 12 d'un maillon 31 1 b vertical du brin de chaîne amont 31 , et
- une empreinte proximale 64, située entre l'empreinte distale 63 et l'axe de rotation 6' (du côté du moyeu 61 ), présentant un second calibre adapté à coopérer avec un tronçon courbe 3212 d'un maillon 321 b vertical du brin de chaîne aval 32.
Le ratio de calibre entre, d'une part, une empreinte proximale 64 et, d'autre part, une empreinte distale 63, est avantageusement dans un rapport voisin de 2, par exemple compris entre 1 ,5 et 2,5.
Tenant compte de ces faces latérales 621 étagées et symétriques, chaque dent 62 est divisée en deux parties :
- une partie distale 66, délimitée par les deux empreintes distales 63 symétriques, et
- une partie proximale 67, délimitée par les deux empreintes proximales 64 symétriques.
Chaque dent 62 comprend ainsi une partie proximale 67 terminée / prolongée par une partie distale 66, qui sont adaptées :
- à solliciter, respectivement, un maillon 321 b vertical du brin de chaîne aval 32 et un maillon 31 1 b vertical du brin de chaîne amont 31 , et
- à s'insérer, respectivement, dans la lumière 3213 d'un maillon 321 a à plat du brin de chaîne aval 32 et dans la lumière 31 13 d'un maillon 31 1 a à plat du brin de chaîne amont 31 .
A ce sujet, ces parties 66, 67 d'une dent 62 peuvent être définies par différentes cotes :
- une largeur angulaire, respectivement U. et L2, correspondant à la distance séparant le fond de leurs empreintes 63, 64 respectives (figure 5),
- une épaisseur, respectivement El et E2, correspondant à la distance séparant leurs faces 661 , 671 perpendiculaires à l'axe de rotation 6' (figure 4), et
- une hauteur, respectivement Hl et H2, correspondant à la hauteur de la couronne dans laquelle s'étendent leurs empreintes 63, 64 respectives (figure 3).
Pour s'insérer dans leurs maillons 31 1 a, 321 a à plat respectifs :
- la largeur angulaire U. de la partie distale 66 est inférieure à la largeur angulaire L2 de la partie proximale 67, et
- l'épaisseur EJ. et la hauteur h de la partie distale 66 est inférieure à l'épaisseur E2 et à la hauteur H2 de la partie proximale 67. En particulier, la largeur angulaire U. de la partie distale 66 correspond à la distance séparant deux tronçons courbes 31 12 de maillons 31 1 du brin de chaîne amont 31 ; la largeur angulaire L2 de la partie proximale 67 correspond à la distance séparant deux tronçons courbes 3212 de maillons 321 du brin de chaîne aval 32.
L'épaisseur EJ_ de la partie distale 66 correspond à la distance séparant les deux tronçons rectilignes 31 1 1 d'un maillon 31 1 du brin de chaîne amont 31 ; l'épaisseur E2 de la partie proximale 67 correspond à la distance séparant les deux tronçons rectilignes 321 1 d'un maillon 321 du brin de chaîne aval 32.
Toujours pour coopérer avec la chaîne d'ancrage 3, tel qu'illustré encore sur la figure 2 :
- l'agencement angulaire de deux empreintes proximales 64 en regard correspond au calibre d'un maillon 321 b vertical du brin de chaîne aval 32, et
- l'agencement angulaire de deux empreintes distales 63 en regard correspond quant à lui au calibre d'une série de trois maillons 31 1 du brin de chaîne amont 31 (deux maillons 31 1 b verticaux reliés par un maillon 31 1 a à plat).
De manière générale, l'agencement de ces deux empreintes distales 63 vise à recevoir entre deux et six maillons 31 1 du brin de chaîne amont 31 (de préférence 3 ou 5 maillons).
Selon un exemple de réalisation :
- la partie distale 66 d'une dent 62 présente une largeur angulaire U. comprise entre
130 et 150 mm, une épaisseur EJ_ comprise entre 100 et 120 mm_et une hauteur h comprise entre 140 et 160 mm ;
- la partie proximale 67 d'une dent 62 présente une largeur angulaire L2 comprise entre 400 et 420 mm, une épaisseur E2 comprise entre 260 et 280 mm et une hauteur H2 comprise entre 200 et 220 mm.
Toujours selon cet exemple de réalisation, chaque empreinte présente :
- un profil longitudinal courbe concave s'étendant sur une longueur comprise entre 1 10 et 120 mm pour l'empreinte distale 63, et entre 260 et 270 mm pour l'empreinte proximale 64 ;
- un profil transversal courbe concave s'étendant sur une longueur comprise entre
100 et 120 mm pour l'empreinte distale 63, et entre 130 et 150 mm pour l'empreinte proximale 64.
La structure de la roue 6 peut encore être définie par deux distances d'engrènement
(figure 3) :
- une distance d'engrènement distale D1_, correspondant à la distance entre un point d'une empreinte distale 63 de la face latérale 621 d'une dent 62 et un même point d'une empreinte distale 63 d'une même face latérale 621 d'une dent 62 juxtaposée, et
- une distance d'engrènement proximale D2, correspondant à la distance entre un point d'une empreinte proximale 64 de la face latérale 621 d'une dent 6 et un même point d'une empreinte proximale 64 d'une même face latérale 621 d'une dent 62 juxtaposée.
Le ratio de ces distances d'engrènement, correspondant à la distance d'engrènement distale Dl sur la distance d'engrènement proximal D2, est par exemple compris entre 1 et 1 ,5.
Ce barbotin 2 comporte également une entrée et une sortie, qui sont chacune munies d'une rampe de guidage 9 (figures 8 et 9) destinée à participer au guidage de la chaîne d'ancrage 3 et à orienter ses maillons 31 1 , 321 en vue de leur coopération avec la roue 6.
Chaque rampe de guidage 9 comporte deux parties :
- une partie centrale 91 , pour le guidage du brin de chaîne amont 31 , et
- une partie latérale 92, pour le guidage du brin de chaîne aval 32.
Plus précisément, la partie centrale 91 comporte :
- une nervure centrale 91 1 , pour servir de passage aux maillons verticaux 31 1 b, et
- deux surfaces d'appui latérales 912, disposées de part et d'autre de cette nervure central 91 1 , pour servir de surfaces de glissement aux maillons à plat 31 1 a.
La partie latérale 92 est formée par deux surfaces d'appui latérales 921 , séparées par la partie centrale 91 et en avant de cette dernière, pour servir de surfaces de glissement aux maillons à plat 321 a.
Les maillons verticaux 321 b du brin aval 32 sont destinés à s'étendre en regard et à distance de la partie centrale 91 précitée.
Maillon de liaison
Le maillon de liaison 37 est particulier en ce sens qu'il est structuré pour coopérer avec ce barbotin 2 de sorte à assurer le passage en continu sous charge de l'un des brins de chaîne à l'autre des brins de chaîne, aussi bien en vire qu'en dévire.
Ce maillon de liaison 37, décrit plus en détail ci-dessous en relation avec les figures 6 et 7, comporte :
- une partie d'extrémité amont 371 , destinée à être solidarisée avec le maillon terminal 35 du brin de chaîne amont 31 ,
- une partie d'extrémité aval 372, destinée à être solidarisée avec le maillon terminal 36 du brin de chaîne aval 32, et
- une partie de jonction 373, raccordant ces deux parties d'extrémités 371 , 372.
Ce maillon de liaison 37 est adapté à coopérer avec les empreintes 63, 64 de deux dents 62 juxtaposées de la roue 6 du barbotin 2 (c'est-à-dire encore deux dents 62 décalées angulairement l'une par rapport à l'autre).
En particulier, lors du passage de ce maillon de liaison 37 au sein de la roue 6 :
- sa partie d'extrémité aval 372 coopère avec une empreinte proximale 64 de la face latérale 621 d'une dent 62 et, simultanément,
- sa partie d'extrémité amont 371 coopère avec une empreinte distale 63 de la face latérale 621 en regard d'une dent 62 juxtaposée (figure 2).
Les parties d'extrémités 371 , 372 de ce maillon 37 présentent ainsi chacune un contour extérieur 371 1 , 3721 ayant la forme partielle d'un anneau, en particulier la forme d'un tronçon courbe d'un anneau :
- la partie d'extrémité amont 371 a la forme générale d'un tronçon courbe 31 12 d'un maillon 31 1 du brin de chaîne amont 31 , et
- la partie d'extrémité aval 372 a la forme générale d'un tronçon courbe 3212 d'un maillon 321 du brin de chaîne aval 32.
Selon la présente forme de réalisation, les parties d'extrémité 371 , 372 de ce maillon de liaison 37 sont ici de type monobloc ; elles sont destinées alors à coopérer avec des maillons terminaux 35, 36 démontables.
Ces parties d'extrémités 371 , 372 du maillon 37 définissent chacune un orifice traversant 3712, 3722 recevant, respectivement, l'un des maillons terminaux 35, 36 des brins de chaîne 31 , 32.
Ces parties d'extrémité 371 , 372 s'étendent dans un même plan médian ; les deux orifices 3712, 3722 ont chacun un axe traversant 3712', 3722' s'étendant ainsi parallèlement l'un par rapport à l'autre.
Les deux faces 3731 opposées de la partie de jonction 373 comportent chacune deux rampes latérales 3732, s'étendant parallèlement aux axes traversants 3712', 3722'.
Au niveau de chaque face 3731 , les deux rampes latérales 3732 convergent depuis la partie d'extrémité aval 372 vers la partie d'extrémité amont 371 .
Ces rampes latérales 3732 sont destinées à coopérer avec la rampe de guidage 9 du barbotin 3, et en particulier avec les surfaces latérales d'appui 912 de sa partie centrale 91 , de sorte à provoquer un mouvement de pivotement de sa partie d'extrémité aval 372 (illustré par la flèche F sur la figure 9), pour faciliter le passage du brin de chaîne aval 32 au sein de ladite rampe de guidage 9.
Procédé
En pratique, l'ancrage d'un engin offshore P se déroule par une succession de phases.
Dans une première phase, les ancres sont installées dans le fond marin, et elles sont chacune raccordées à l'extrémité aval d'un brin aval 32 de la chaîne d'ancrage 3.
De son côté, l'engin offshore P est équipé du système d'ancrage 1 comportant le brin de chaîne amont 31 en prise avec la roue 6 du barbotin 2.
Dans une seconde phase, le maillon terminal 35 du brin de chaîne amont 31 et le maillon terminal 36 du brin de chaîne aval 32 sont solidarisés l'un avec l'autre par le maillon de liaison 37 selon l'invention, sur un navire d'installation par exemple.
Dans une troisième phase, la chaîne d'ancrage 3 est progressivement mise en tension par une rotation adaptée de la roue 6 du barbotin 2.
Cette rotation du barbotin 2 exerce pour cela une traction sur la chaîne d'ancrage 3 qui est déplacée vers l'amont, en direction du puits à chaîne.
Le barbotin 2 coopère alors successivement avec - le brin de chaîne amont 31 , par l'intermédiaire des empreintes distales 63 de ses dents 62, - le maillon de liaison 37, venant s'étendre entre deux dents 62 juxtaposées et - le brin de chaîne aval 32, par l'intermédiaire des empreintes proximales 64 de ses dents 62.
En particulier, le brin de chaîne amont 31 coopère avec deux dents 62 successives de sorte qu'un groupe de plusieurs maillons 31 1 (en l'espèce trois) est suspendu entre les parties distales 66 desdites dents 62.
L'un des maillons 31 1 b verticaux de cette série de maillons 31 1 , situé en aval, est sollicité par l'empreinte distale 63 associée.
Les deux maillons 31 1 a à plat, de part et d'autre de ce groupe de maillons 31 1 , recouvrent les parties distales 66 des deux dents 62 juxtaposées.
De son côté, lors de son passage dans le barbotin 2, le maillon de liaison 37 coopère avec la roue 6 de sorte que, simultanément, d'une part, la partie d'extrémité aval 372 coopère avec une empreinte proximale 64 de la face latérale 621 d'une dent 62 en aval et, d'autre part, la partie d'extrémité amont 371 coopère avec une empreinte distale 63 de la face latérale 621 en regard d'une dent 62 juxtaposée en amont.
La sollicitation de ce maillon de liaison 37 est alors exercée par l'empreinte proximale
64 située en aval.
Les maillons terminaux 35, 36 sont alors à plat et insérés dans les dents 62 juxtaposées.
L'engrènement du brin de chaîne aval 32 est quant à lui obtenu par l'agencement de chaque maillon 321 b vertical dans l'espace formé par deux empreintes proximales 64 en regard. La sollicitation de ce maillon 321 est alors exercée par l'empreinte proximale 64 située en aval.
Les maillons 321 b à plat, reliant deux maillons 321 b verticaux, sont quant à eux introduits et emmanchés sur les parties proximales 67 des dents 62 successives.
Le passage de la chaîne d'ancrage 3 au sein du barbotin 2, en particulier depuis le brin de chaîne amont 31 jusqu'au brin de chaîne aval 32, s'effectue ainsi en continu et sous charge.
Les lignes de trajectoire des brins de chaîne amont 31 et aval 32 étant identiques, ou au moins approximativement identiques, les vitesses linéaires des brins de chaîne amont 31 et aval 32 sont également identiques, ou au moins approximativement identiques.
Cette caractéristique est en particulier intéressante pour assurer un cheminement rapide et efficace du brin de chaîne amont 31 .
Parallèlement, chaque rampe de guidage 9 coopère successivement avec - le brin de chaîne amont 31 , par l'intermédiaire de la partie centrale 91 , - le maillon de liaison 37, venant s'étendre dans cette partie centrale 91 et - le brin de chaîne aval 32, par l'intermédiaire de la partie latérale 92.
Le brin de chaîne amont 31 chemine au niveau de la partie centrale 91 de sorte que : - les maillons 31 1 b verticaux s'étendent partiellement dans la nervure centrale 91 1 , perpendiculairement aux surfaces d'appui latérales 912, et
- les maillons 31 1 a à plat glissent sur les deux surfaces d'appui latérales 912.
Lors du passage du maillon de liaison 37, deux de ses rampes latérales 3732 glissent sur les deux surfaces d'appui latérales 912 de la partie centrale 91 .
Cette coopération provoque un mouvement de pivotement de sa partie d'extrémité aval 372, dans un sens en écartement par rapport à la rampe de guidage 9.
Ce phénomène provoque aussi un mouvement en écartement du maillon terminal 36 du brin de chaîne aval 32 ce qui facilite l'entrée et le positionnement du brin de chaîne aval 32 par rapport à la partie latérale 92 de la rampe de guidage 9.
Le brin de chaîne aval 92 chemine ensuite le long de la partie latérale 92 de sorte que :
- les maillons 321 b verticaux s'étendent partiellement dans la partie centrale 91 , perpendiculairement aux surfaces d'appui latérales 921 , et
- les maillons 321 a à plat glissent sur les deux surfaces d'appui latérales 921 . Dans une phase finale, la tension appliquée à la chaîne d'ancrage 3 par le barbotin 2 est verrouillée par l'activation des moyens stoppeurs.
Lors d'une manœuvre inverse de la chaîne d'ancrage 3 par le barbotin 2, cette chaîne d'ancrage 3 et son maillon de liaison 37 sont tout simplement manœuvrés selon une cinématique inverse à celle décrite ci-dessus.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Barbotin pour un système d'ancrage au fond marin d'un engin offshore, ledit barbotin (2) étant adapté à la mise en tension d'une chaîne d'ancrage (3) comportant au moins deux brins de chaînes (31 , 32) : un brin de chaîne amont (31 ) dont les maillons (31 1 ) ont un premier calibre, et un brin de chaîne aval (32) dont les maillons (321 ) ont un second calibre, supérieur audit premier calibre, lesdits brins de chaîne (31 , 32) comportant des maillons (31 1 , 321 ) du type sans étais qui comportent chacun deux tronçons rectilignes (31 1 1 , 321 1 ) reliés par deux tronçons courbes (31 12, 3212) pour définir une lumière (31 13, 3213) et un plan médian (31 14, 3214),
lequel barbotin (2) comporte un bâti (5) portant une roue (6) qui est manœuvrée par des moyens moteurs (7) autour d'un axe de rotation (6') pour entraîner ladite chaîne d'ancrage (3),
laquelle roue (6) comporte des empreintes (63, 64) réparties sur sa périphérie, adaptées chacune à coopérer avec un maillon (31 1 , 321 ) de ladite chaîne d'ancrage (3),
caractérisé en ce que ladite roue (6) comporte plusieurs dents radiales (62) qui sont réparties sur sa périphérie et qui sont destinées à s'insérer dans la lumière (31 13, 3213) de certains au moins des maillons (31 1 , 321 ) de ladite chaîne (3) dont le plan médian (31 14, 3214) est parallèle à l'axe de rotation (6'),
lesquelles dents radiales (62) comportent chacune deux faces latérales (621 ) disposées de part et d'autre d'un plan médian (62') dans lequel s'étend ledit axe de rotation (6'), lesquelles faces latérales (621 ) sont chacune munies d'au moins deux desdites empreintes (63, 64) s'étendant dans un plan général (6") perpendiculaire à l'axe de rotation (6') de ladite roue (6), pour coopérer chacune avec un tronçon courbe (31 12, 3212) d'un maillon (31 1 , 321 ) de ladite chaîne d'ancrage (3) dont le plan médian (31 14, 3214) s'étend perpendiculairement audit axe de rotation (6'), à savoir :
- une empreinte distale (63), présentant un premier calibre adapté à coopérer avec un tronçon courbe (31 12) d'un maillon (31 1 ) du brin de chaîne amont (31 ), et
- une empreinte proximale (64), située entre ladite empreinte distale (63) et ledit axe de rotation (6'), présentant un second calibre adapté à coopérer avec un tronçon courbe (3212) d'un maillon (321 ) du brin de chaîne aval (32).
2. Barbotin, selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les faces latérales (621 ) d'une dent (62), chacune de forme générale étagée ou en escalier, sont agencées symétriquement l'une par rapport à l'autre selon ledit plan médian (62'), de sorte que chaque dent (62) comporte une partie proximale (67) délimitée par deux empreintes proximales (64) et une partie distale (66) délimitée par deux empreintes distales (63),
et en ce que la largeur angulaire (L1 ) de ladite partie distale (66) est inférieure à la largeur angulaire (L2) de ladite partie proximale (67), de sorte à permettre l'insertion de ladite partie distale (66) et de ladite partie proximale (67) dans la lumière (31 13, 3213) respectivement d'un maillon (31 1 ) du brin de chaîne amont (31 ) et d'un maillon (321 ) du brin de chaîne aval (32).
3. Barbotin, selon la revendication 2, caractérisé en ce que les parties distale (66) et proximale (67) sont délimitées par deux faces (661 , 671 ) perpendiculaires à l'axe de rotation (6'), définissant leurs épaisseurs (E1 , E2) respectives,
et en ce que l'épaisseur (E1 ) de la partie distale (66) est inférieure à l'épaisseur (E2) de la partie proximale (67), de sorte à permettre l'insertion de ladite partie distale (66) et de ladite partie proximale (67) dans la lumière (31 13, 3213) respectivement d'un maillon (31 1 ) du brin de chaîne amont (31 ) et d'un maillon (321 ) du brin de chaîne aval (32).
4. Barbotin, selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les empreintes (63, 64) sont agencés de sorte que la trajectoire des deux brins de chaînes (31 , 32) soient identiques, ou au moins approximativement identiques.
5. Système pour l'ancrage d'un engin offshore à un fond marin, lequel système d'ancrage (1 ) comprend au moins un barbotin (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 qui est associé à une chaîne d'ancrage (3),
laquelle chaîne d'ancrage (3) se compose d'au moins deux brins de chaînes :
- un brin de chaîne amont (31 ) dont les maillons (31 1 ) ont un premier calibre et
- un brin de chaîne aval (32) dont les maillons (321 ) ont un second calibre, supérieur audit premier calibre,
lesquels brins de chaîne (31 , 32) comportent des maillons (31 1 , 321 ) du type sans étais qui comportent chacun deux tronçons rectilignes (31 1 1 , 321 1 ) reliés par deux tronçons courbes (31 12, 3212) pour définir une lumière (31 13, 3213).
6. Système pour l'ancrage d'un engin offshore à un fond marin, selon la revendication 5, caractérisé en ce que :
- l'agencement de deux empreintes proximales (64) en regard correspond au calibre d'un maillon (321 ) du brin aval (32), et
- l'agencement de deux empreintes distales (63) en regard correspond au calibre d'une série de deux à six maillons (31 1 ) du brin amont (31 ).
7. Système pour l'ancrage d'un engin offshore à un fond marin, selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que les brins de chaînes (31 , 32) comportent chacun un maillon terminal (35, 36), reliés ensemble par l'intermédiaire d'un maillon de liaison (37) qui comporte :
- une partie d'extrémité amont (371 ), solidarisée avec le maillon terminal (35) du brin de chaîne amont (31 ),
- une partie d'extrémité aval (372), solidarisée avec le maillon terminal (36) du brin de chaîne aval (32), et
- une partie de jonction (373), s'étendant entre lesdites deux parties d'extrémité (371 ,
372).
8. Système pour l'ancrage d'un engin offshore à un fond marin, selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit maillon de liaison (37) est structuré pour coopérer avec ledit barbotin (2) de sorte que, simultanément, d'une part, ladite partie d'extrémité aval (372) coopère avec une empreinte proximale (64) de la face latérale (621 ) d'une dent (62) et, d'autre part, la partie d'extrémité amont (371 ) coopère avec une empreinte distale (63) de la face latérale (621 ) en regard d'une dent (62) juxtaposée.
9. Système pour l'ancrage d'un engin offshore à un fond marin, selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que les parties d'extrémité (371 , 372) du maillon de liaison (37) ont chacune une forme partielle d'anneau munies d'un orifice traversant (3712, 3722) dans lequel s'étend l'un des maillons terminaux (35, 36), lesquels orifices traversants (3712, 3722) présentent chacun un axe traversant (3712', 3722') s'étendant parallèlement l'un par rapport à l'autre.
10. Système pour l'ancrage d'un engin offshore à un fond marin, selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que le barbotin (2) comporte au moins une rampe de guidage (9) au niveau de son entrée et/ou de sa sortie, laquelle au moins une rampe de guidage (9) comporte une partie centrale (91 ) pour le guidage du brin de chaîne amont (31 ) et une partie latérale (92) pour le guidage du brin de chaîne aval (32),
et en ce que la partie de jonction (373) dudit maillon de liaison (37) comporte deux rampes latérales (3732) destinées à coopérer avec ladite rampe de guidage (9) de sorte à provoquer un mouvement de pivotement de sa partie d'extrémité aval (372) pour faciliter le passage du brin de chaîne aval (32) dans ladite rampe de guidage (9).
1 1 . Maillon de liaison pour un système d'ancrage selon l'une des revendications 5 à 10, lequel maillon de liaison (37) comporte :
- une partie d'extrémité amont (371 ), destinée à être solidarisée avec le maillon terminal (35) du brin de chaîne amont (31 ),
- une partie d'extrémité aval (372), destinée à être solidarisée avec le maillon terminal (36) du brin de chaîne aval (372), et
- une partie de jonction (373), s'étendant entre lesdites deux parties d'extrémité (371 ,
372),
lequel maillon de liaison (37) est structuré pour coopérer avec ledit barbotin (2) de sorte que, simultanément, d'une part, ladite partie d'extrémité aval (372) coopère avec une empreinte proximale (64) de la face latérale (621 ) d'une dent (62) et, d'autre part, la partie d'extrémité amont (371 ) coopère avec une empreinte distale (63) de la face latérale (621 ) en regard d'une dent (62) juxtaposée.
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