FR2478701A2 - Oscillatable permanent marine installation - has steel lattice shaft connected to base by spherical pivot joint - Google Patents

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Abstract

An oscillatable marine installation comprises a concrete and steel lattice shaft supported by a demountable pivot joint on a base fixed to the sea-bed and including an anti-torque device. The pivot joint is made up of three parts a casing fixed to the shaft, a part-spherical housing fixed to the base, and a pivot member. The pivot member has an upper part cooperating with the casing, a flange which can be fixed to the casing, and a lower part-spherical part which supports a resilient assembly and a bush. The bush is fixed on the housing. The anti-torque device comprises a universal joint, concentric with the pivot joint. Two opposite pivots of the cross-piece of the universal joint are supported by the lower part of the shaft and the other two pivots by the base. At least two opposite pivots have damping devices. The pivots supported by the base are mounted on supports of adjustable.

Description

L'invention concerne un ouvrage tel qu'une plateforme devant titre installée en site fixe, en mer ou dans une nappe d'eau et pouvant servir à différents usages, tels que stockage de matériaux, travaux de forage, etc.. The invention relates to a structure such as a front platform installed in a fixed site, at sea or in a body of water and which can be used for different uses, such as storage of materials, drilling work, etc.

L'ouvrage comporte un fût qui repose sur une embase, en appui sur le fond, et qui supporte, à sa partie supérieure, la plateforme proprement dite, le fAt ayant une hauteur suffisante pour la plate forme soit toujours au-dessus du niveau de l'eau. The structure comprises a barrel which rests on a base, resting on the bottom, and which supports, at its upper part, the platform proper, the fAt having a sufficient height for the platform is always above the level of the water.

Le fût est relié à l'embase par une articulation sphérique lui permettant d'osciller en tous sens sous l'action de la houle. Il comprend une partie étanche formant flotteur disposée de manière que son centre de poussée hydrostatique soit au-dessus du centre de gravité de l'ensemble du fdt, de laplateforme et des masses qu'elle porte, pour assurer le rappel du fAt dans sa position verticale. En outre, le poids total de l'ensemble est supérieur & la force ascensionnelle maximale s'exerçant sur le fAt pour les houles les plus fortes et l'articulation sphérique est ainsi soumise en permanence à une compression.L'articulation peut ainsi donner lieu à une grande variété de réalisations; elle peut par exemple être constituée de deux calottes sphériques métalliques, glissant l'une sur l'autre, ou de deux calottes séparées par un coussin ou garniture déformable. Selon des réalisations décrites dans le brevet principal et la première addition, la garniture se présente sous forme d'une calotte sphérique ou d'éléments discrets de calotte sphérique constitués d'empilement de feuilles d'élastomères frettées par des totales minces intercalées comprises entre deux armatures en tôle épaisse. Les armatures sont fixées sur les calottes correspondantes de l'articulation. La garniture ainsi formée peut se déformer suffisamment pour permettre la libre oscillation de la plateforme. The barrel is connected to the base by a spherical articulation allowing it to oscillate in all directions under the action of the swell. It includes a waterproof part forming a float arranged so that its hydrostatic center of thrust is above the center of gravity of the whole of the fdt, of the platform and of the masses which it carries, to ensure the return of the fAt to its position vertical. In addition, the total weight of the assembly is greater & the maximum upward force exerted on the fAt for the strongest swells and the spherical joint is thus permanently subjected to compression. The joint can thus give rise to to a wide variety of achievements; it can for example consist of two metallic spherical caps, sliding one on the other, or two caps separated by a deformable cushion or lining. According to embodiments described in the main patent and the first addition, the lining is in the form of a spherical cap or discrete spherical cap elements consisting of a stack of sheets of elastomers hooped by thin totals inserted between two thick sheet metal fittings. The reinforcements are fixed on the corresponding caps of the joint. The lining thus formed can be deformed enough to allow free oscillation of the platform.

Comme il a été signalé dans le deuxième certificat d'addition, les courants marins et/ou les vents peuvent imprimer un couple de torsion à l'ouvrage qui aura tendance à pivoter autour de son axe. Tant que les efforts de torsion seront faibles, la garniture équilibrera ce couple par un couple de rappel développé par les couches d'élastomère. Dans le cas où les deux surfaces de l'articulation sont libres l'une par rapport à 1'autre, plus aucune force de rappel ne vient contrebalancer le couple de rotation. La rotation de la plateforme présente alors des inconvénients sérieux, en particulier quand celle-ci fait partie dlun ensemble relié par des ponts et des passerelles.Des inconvé nients graves apparaissent également lorsque le couple
produit une contrainte qul de torsion/ dépasse la limite élastique de la garniture qui est alors cisailliée, ce qui entratne la mise hors d'usage de l'articulation.As mentioned in the second certificate of addition, sea currents and / or winds can impart a torque to the structure, which will tend to pivot around its axis. As long as the torsional forces are low, the lining will balance this torque by a restoring torque developed by the layers of elastomer. In the case where the two surfaces of the joint are free relative to one another, no more restoring force counterbalances the torque. The rotation of the platform then presents serious drawbacks, in particular when it is part of an assembly connected by bridges and walkways. Serious drawbacks also appear when the torque
produces a torsional stress / exceeds the elastic limit of the lining which is then sheared, which causes the joint to be put out of use.

L'invention vise à éviter la rotation des éléments sphériques de l'articulation, selon l'axe du fût, par un dispositif anti-torsion disposé entre le fût et l'embase sur lequel il repose. The invention aims to avoid rotation of the spherical elements of the articulation, along the axis of the barrel, by an anti-torsion device disposed between the barrel and the base on which it rests.

L'ouvrage oscillant, selon l'invention, est remarquable en ce qu'il comporte un dispositif antitorsion constitué par une liaison à cardan, concentrique à l'articulation sphérique supportant le fût, dont deux articulations opposées du croisillon de cardan sont supportées par la partie inférieure du fût et les deux autres articulations par l'embase.  The oscillating structure, according to the invention, is remarkable in that it comprises an anti-torsion device constituted by a universal joint, concentric with the spherical articulation supporting the barrel, of which two opposite articulations of the universal joint are supported by the lower part of the barrel and the other two joints by the base.

La description et les figures données ciaprès à titre d'exemple permettront de comprendre comment peut être réalisée l'invention. The description and the figures given below by way of example will make it possible to understand how the invention can be implemented.

La figure 1 est une vue schématique d'un dispositif anti-torsion selon l'invention. Figure 1 is a schematic view of an anti-torsion device according to the invention.

La figure 2 est une vue en coupe partielle d'un exemple de réalisation du dispositif
La figure 3 est une vue partielle, réduite, de dessus selon III-III de la figure 2
La figure 4 est une vue de détail agrandie, selon IV-IV de la figure 3.Figure 2 is a partial sectional view of an embodiment of the device
Figure 3 is a partial view, reduced, from above along III-III of Figure 2
FIG. 4 is an enlarged detail view, according to IV-IV of FIG. 3.

La figure 1 représente une vue schématique partielle de la partie inférieure d'une platef orme conforme au brevet principal. Le fût 1 repose sur l'embase 2 par l'intermédiaire de l'articulation sphérique 3. La calotte sphérique convexe 4 de l'articulation est fixée à la partie inférieure du fût et repose directement ou indirectement, par un coussin ou garniture déformable 23, dans la calotte sphérique concave 5 fixée à l'embase 2. Figure 1 shows a partial schematic view of the lower part of an elm platform according to the main patent. The barrel 1 rests on the base 2 via the spherical articulation 3. The convex spherical cap 4 of the articulation is fixed to the lower part of the barrel and rests directly or indirectly, by a deformable cushion or lining 23 , in the concave spherical cap 5 fixed to the base 2.

Le dispositif anti-torsion 6, disposé entre la base du fût et la surface de l'embase, est constitué d'une liaison à cardan concentrique à l'articulation 3. The anti-torsion device 6, disposed between the base of the barrel and the surface of the base, consists of a cardanic connection concentric with the joint 3.

Selon la réalisation schématique représentée, un cadre 7, de préférence carré, dénommé par la suite croisillon, porte à chaque sommet une articulation dont l'axe de rotation est dirigé selon les diagonales ou selon deux axes orthogonaux. Dans cet exemple, on a admis que chaque articulation est formée de deux éléments : un palier et un tourillon, le croisillon portant les tourillons et le fût et l'embase supportant les paliers. Ainsi les tourillons opposés disposés selon une même diagonale, par exemple, les tourillons 8 et 10, coopèrent avec les paliers 12 et 14 portés par l'embase 2 et les tourillons 9 et 11 avec les paliers 13 et 15 portés par le fût I et, en particulier, par ltextrémité des bras 20 et 21. According to the schematic embodiment shown, a frame 7, preferably square, hereinafter referred to as a cross, carries at each vertex an articulation whose axis of rotation is directed along the diagonals or along two orthogonal axes. In this example, it has been admitted that each articulation is formed of two elements: a bearing and a journal, the crosspiece carrying the journals and the barrel and the base supporting the bearings. Thus the opposite journals arranged along the same diagonal, for example, the journals 8 and 10, cooperate with the bearings 12 and 14 carried by the base 2 and the journals 9 and 11 with the bearings 13 and 15 carried by the barrel I and , in particular, by the end of the arms 20 and 21.

Selon une forme de réalisation, les tourillons 8 et 10 coopèrent avec les paliers 12 et 14 par l'intermédiaire d'un amortisseur. L'amortisseur étant fixé d'une part au palier, d'autre part au tourillon Sa déformation en torsion doit titre suffisamment grande pour permettre la rotation des tourillons par rapport aux paliers sans qu'il se produise de frottement ou de glissement relatif. Des amortisseurs semblables peuvent titre également prévus entre les tourillons 9, 11 et les paliers correspondants 13, 15. According to one embodiment, the pins 8 and 10 cooperate with the bearings 12 and 14 by means of a damper. The damper being fixed on the one hand to the bearing, on the other hand to the trunnion Its deformation in torsion must be sufficiently large to allow the rotation of the trunnions relative to the bearings without there being any friction or relative sliding. Similar dampers can also be provided between the pins 9, 11 and the corresponding bearings 13, 15.

Les articulations du dispositif anti-torsion ne supportent pas de charges verticales et horizontales, dirigées selon les flèches 16, 18 et 19, celles-ci étant reprises en totalité par l'articulation sphérique centrale 3, mais elles doivent reprendre les efforts de torsion, indiqués par la flèche 17, et les transmettre à l'embase. The articulations of the anti-torsion device do not support vertical and horizontal loads, directed according to the arrows 16, 18 and 19, these being taken up entirely by the central spherical articulation 3, but they must take up the torsional forces, indicated by arrow 17, and transmit them to the base.

La structure du croisillon doit donc être rigide vis-àvis des couples s'exerçant dans son plan. Par contre, elle présente une flexibilité ou élasticité vis-à-vis des forces 16 perpendiculaires à son plan, et des forces 18, 19 s'exerçant dans son plan, beaucoup plus grande que celles de I'articulatio:ette élasticité du croisillon et des articulations du cardan fait que les forces verticales et les forces horizontales passent par l'articulation sphérique centrale. Par contre, la rigidité en torsion du cardan, beaucoup plus grande que celle de l'articulation sphérique, fait que les couples de torsion sont transmis directement à l'embase par le cardan.The structure of the spider must therefore be rigid vis-à-vis the couples acting in its plane. On the other hand, it has a flexibility or elasticity with respect to the forces 16 perpendicular to its plane, and forces 18, 19 acting in its plane, much greater than those of the articulation: this elasticity of the spider and of the cardan joints causes the vertical and horizontal forces to pass through the central spherical joint. On the other hand, the torsional rigidity of the cardan joint, much greater than that of the spherical joint, means that the torsional torques are transmitted directly to the base by the cardan joint.

Les figures 2, 3 et 4 montrent un exemple de réalisation d'un ouvrage comportant un dispositif antitorsion. Les éléments semblables à ceux de la figure a portent les mêmes références. Figures 2, 3 and 4 show an embodiment of a structure comprising an anti-torsion device. Elements similar to those in Figure a have the same references.

Le fût I est formé- d'une structure treillis dont l'extrémité inférieure comporte un entretoisement 22 supportant, dans l'axe du fût, une partie 4 de l'articulation sphérique 3. Cette partie 4 coopère avec la deuxième partie 5 fixée dans ltembase 2. L'articulation représentée est du type démontable décrit dans le troisième certificat d'addition. Les portées sphériques de l'articulation sont séparées par une garniture 23 constituée d'éléments séparés, Chacune des portées est prolongée par un corps conique 24 et 25, coopérant respectivement avec une chemise 26 et 27, de forme appropriée. Les chemises sont fixées respectivement à la structure du fût 7 et de l'embase 2. The barrel I is formed of a lattice structure whose lower end comprises a bracing 22 supporting, in the axis of the barrel, a part 4 of the spherical joint 3. This part 4 cooperates with the second part 5 fixed in ltembase 2. The joint shown is of the removable type described in the third addition certificate. The spherical bearing surfaces of the joint are separated by a lining 23 made up of separate elements. Each of the bearing surfaces is extended by a conical body 24 and 25, cooperating respectively with a jacket 26 and 27, of suitable shape. The liners are fixed respectively to the structure of the barrel 7 and of the base 2.

Le croisillon de cardan 7 est constitué par un châssis carré, tubulaire, portant à chaque sommet une cage 28 maintenant les tourillons 8, 10 et 9, 11 coaxiaux selon chaque diagonale du châssis. The cardan brace 7 is constituted by a square, tubular chassis, carrying at each vertex a cage 28 holding the pins 8, 10 and 9, 11 coaxial along each diagonal of the chassis.

Selon une forme de réalisation, les paliers 13 et 15 sont fixés de manière définitive à l'extrémité des bras 20 et 21 lors de la construction, tandis que les paliers 12 et 14 sont montés sur des supports réglables en hauteur, constitués de corps cylindro-coniques 29, susceptibles de coopérer avec des logements appropriés 30 prévus dans l'embase 2. Lors de la mise en place du fût sur l'embase, le corps conique 25 de l'articulation sphérique et les corps cylindro-coniques 29 du cardan viennent se loger respectivement dans la chemise 27 et les logements 30 de l'embase. Après fixation de l'articulation sphérique 3, les corps 29 sont fixés dans les logements 30 par un liant 31 Cen résine polymérisable ou coulis de ciment) injecté.Ce mode de construction facilite l'assemblage du fût avec l'embase et permet de supprimer les efforts parasites dus aux imprécisions de fabrication. According to one embodiment, the bearings 13 and 15 are fixed definitively at the end of the arms 20 and 21 during construction, while the bearings 12 and 14 are mounted on supports adjustable in height, consisting of cylindrical bodies -conical 29, capable of cooperating with appropriate housings 30 provided in the base 2. When the barrel is placed on the base, the conical body 25 of the spherical joint and the cylindrical-conical bodies 29 of the gimbal are housed respectively in the jacket 27 and the housings 30 of the base. After fixing the spherical joint 3, the bodies 29 are fixed in the housings 30 by a binder 31 Cen polymerizable resin or cement grout) injected. This construction method facilitates the assembly of the barrel with the base and allows to remove parasitic forces due to manufacturing inaccuracies.

Les amortisseurs, prévus dans au moins deux paliers opposés, par exemple 12, 14, sont réalisés sous forme de coussinets 32 entre les paliers et les tourillons et sont constitués de bagues cylindriques concentriques, alternées, d'élastomère et de ttle maintenues entre elles par collage ou vulcanisation. The shock absorbers, provided in at least two opposite bearings, for example 12, 14, are produced in the form of bearings 32 between the bearings and the journals and consist of concentric, alternating cylindrical rings of elastomer and ttle held together by bonding or vulcanization.

Selon la forme de réalisation montrée sur les figures 2 à 4, les corps cylindro-coniques 29 et l'extrémité des bras 20 et 21 portent les coussinets 32 dans lesquels sont fixés les tourillons 8, 9, 10, 11 dont les extrémités tournent dans des paliers prévus dans les cages 28. According to the embodiment shown in Figures 2 to 4, the cylindrical-conical bodies 29 and the end of the arms 20 and 21 carry the bearings 32 in which are fixed the pins 8, 9, 10, 11 whose ends rotate in bearings provided in the cages 28.

Selon une autre forme de réalisation non représentée, deux articulations opposées peuvent être agencées comme ci-dessus décrit et les deux autres articulations formées par un palier, fixé à la structure de l'embase ou du fût, équipé d'un coussinet dont la fourrure intérieure, constituée par une bague métallique, sert de portée au tourillon fixé sur le croisillon.  According to another embodiment not shown, two opposite articulations can be arranged as described above and the other two articulations formed by a bearing, fixed to the structure of the base or of the barrel, equipped with a pad including the fur inner, consisting of a metal ring, serves as a bearing for the pin fixed on the cross.

Selon une forme préférée de réalisation, les coussinets portent intérieurement et extérieurement des armatures métalliques 32, 33, solidaires des bagues d'élastomère 34, fixées sur le tourillon et dans le palier sans possibilité de mouvements de glissement de rotation ou longitudinal. Le déplacement de rotation entre le tourillon et le palier est obtenu uniquement par déformation élastique des couches d'élastomère. According to a preferred embodiment, the bearings internally and externally carry metal frames 32, 33, integral with the elastomer rings 34, fixed on the trunnion and in the bearing without the possibility of rotational or longitudinal sliding movements. The rotational movement between the journal and the bearing is obtained only by elastic deformation of the elastomer layers.

Claims (10)

REVENDICATIONS 1. Ouvrage oscillant installé en site fixe dans une nappe d'eau selon l'une des revendications 1 à 14 et 18 du brevet principal, caractérisé en ce qu'il comporte, entre le fût (1) et l'embase (2), un dispositif anti-torsion (6) constitué par une liaison à cardan, concentrique à l'articulation sphérique (5) supportant le fût, dont deux articulations opposés (9,13; 11,15) du croisillon de cardan sont supportées par la partie inférieure du fût et les deux autres articulations (8, 12; 10,14) par l'embase. 1. Oscillating structure installed in a fixed site in a water table according to one of claims 1 to 14 and 18 of the main patent, characterized in that it comprises, between the barrel (1) and the base (2) , an anti-torsion device (6) constituted by a universal joint, concentric with the spherical joint (5) supporting the barrel, of which two opposite articulations (9,13; 11,15) of the universal joint are supported by the lower part of the barrel and the two other joints (8, 12; 10,14) by the base. 2. Ouvrage oscillant selon la revendication 1, dans lequel une articulation est formée d'au moins deux éléments : un palier avec lequel coopère un tourillon, caractérisé en ce qu'au moins le fût porte deux bras (20, 21), supportant un élément d'articulation (13,15 ou 11,9) et placés diamétralement opposés sur un axe passant par lwarticulation sphérique l'autre élément d'articulation (11, 9 ou 13, 15) étant fixé sur le croisillon. 2. Oscillating structure according to claim 1, in which an articulation is formed of at least two elements: a bearing with which a pin cooperates, characterized in that at least the barrel carries two arms (20, 21), supporting a articulation element (13,15 or 11,9) and placed diametrically opposite on an axis passing through the spherical articulation the other articulation element (11, 9 or 13, 15) being fixed on the spider. 3. Ouvrage oscillant selon la revendication n ou 2, caractérisé en ce que le croisillon de cardan (7) est formé d'un chtssis approximativement carré, dont les sommets portent les tourillons (8, 9, 10, 118) dirigés selon les diagonales du carré et concourantes au centre de l'articulation sphérique (3) 3. Oscillating structure according to claim n or 2, characterized in that the universal joint (7) is formed by an approximately square chtssis, the vertices of which bear the pins (8, 9, 10, 118) directed along the diagonals square and concurrent at the center of the spherical joint (3) 4. Ouvrage oscillant selon la revendication 3, caractérisé en ce que le chassie du croisillon est formé d'une structure rigide vis-à-vis des couples de torsion (17) s'exerçant dans son plan et susceptible de fléchir ou de se déplacer élastiquement sous l'action de forces (18, 19, 16), autres que les forces de torsion, s'exerçant dans son plan ou perpendiculairement à son plan. 4. Oscillating structure according to claim 3, characterized in that the crosspiece drive is formed from a rigid structure vis-a-vis the torques (17) acting in its plane and capable of bending or moving elastically under the action of forces (18, 19, 16), other than the torsional forces, acting in its plane or perpendicular to its plane. 5. Ouvrage oscillant selon lune des revendications 1 à 4, l'articulation comportant au moins deux éléments, caractérisé en ce que le croisillon de cardan porte à ses sommets des cages (28) recevant au moins un des élé- ments de l'articulation. 5. Oscillating structure according to one of claims 1 to 4, the articulation comprising at least two elements, characterized in that the cardan spider carries at its summits cages (28) receiving at least one of the elements of the articulation . 6. Ouvrage oscillant selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins les paliers de deux articulations opposées comportent des amortisseurs (32).  6. Oscillating structure according to one of the preceding claims, characterized in that at least the bearings of two opposite articulations comprise shock absorbers (32). 7. Ouvrage oscillant selon la revendication 6, caractérisé en ce que les amortisseurs (32) forment des coussinets disposés entre les paliers (12, 13, 14 15) et les tourillons (8, 9, 10, 11) et sont constitués de bagues cylindriques concentriques alternées d'élastomère et de toue. 7. Oscillating structure according to claim 6, characterized in that the shock absorbers (32) form bearings arranged between the bearings (12, 13, 14 15) and the pins (8, 9, 10, 11) and consist of rings concentric cylindrical alternating of elastomer and toue. 8. Ouvrage oscillant selon la revendication 7, caractérisé 8n ce que le cousinnet présente une armature intérieur p solidaire du tourillon et une armature exté rieureisotidaire du palier permettant la rotation uniquement par déformation de l'élastomère. 8. Oscillating structure according to claim 7, characterized 8n that the cousinnet has an internal reinforcement p secured to the journal and an external reinforcement of the bearing allowing rotation only by deformation of the elastomer. 9. Ouvrage oscillant selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments d'articulation (12, 14) supportés par l'embase (2) sont fixés sur des supports (29) réglables en hauteur coopérant avec des logements (30) prévus dans l'embase. 9. Oscillating structure according to one of the preceding claims, characterized in that the articulation elements (12, 14) supported by the base (2) are fixed on supports (29) adjustable in height cooperating with housings ( 30) provided in the base. 10. Ouvrage oscillant selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'espace entre le support (29) et le logement (30) est rempli par un liant injecté (31).  10. Oscillating structure according to claim 9, characterized in that the space between the support (29) and the housing (30) is filled with an injected binder (31).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1519891A (en) * 1967-02-24 1968-04-05 Entpr D Equipements Mecaniques Improvements to structures such as platforms for underwater work
US3766582A (en) * 1972-02-07 1973-10-23 Exxon Production Research Co Offshore structure having a removable pivot assembly

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