FR2540065A1 - Structure flottante et lestee, maintenue sur son site en mer ouverte - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne une structure maritime flottante et lestée, maintenue sur son site opérationnel en mer ouverte, soit par ancrage traditionnel, soit par positionnement dynamique. Cette structure est caractérisée en ce qu'elle comprend à la fois au moins un flotteur immergé à plus de deux mètres au-dessous du niveau de la mer, une superstructure fixée rigidement sur ledit flotteur ou ensemble de flotteurs par des colonnes de soutien, et un dispositif de rappel par gravité également relié rigidement audit flotteur ou ensemble de flotteurs, et constitué à la fois par un lest de base réglable de façon à maîtriser avec précision à une valeur prédéterminée l'angle d'inclinaison maximale de ladite structure flottante par rapport à la verticale, et par au moins une colonne de ballastage, dont le lest réglable permet de contrôler la ligne de flottaison de ladite structure et aussi de participer au contrôle de son angle d'inclinaison, dû aux effets du vent, de la houle et des courants marins. Les applications de cette invention peuvent être les suivantes : phare maritime ; torchère offshore ; plate-forme de forage ; plate-forme de production et d'exploitation d'hydrocarbures ; plate-forme d'habitation en mer ; plate-forme de chargement ou de déchargement de gros navires, etc. (CF DESSIN DANS BOPI)
Description
Structure flottante et lestée, maintenue sur son site en mer ouverte.
La présente invention concerne une structure maritime flottante et lestée maintenue sur son site opdrationnel en mer ouverte,. et dont les applications multiples sont énumdrées plus loin.
L'invention se rapporte particulièrement, mais non exclusivement, à la construction d'ensembles composites lourds et flottants, dans lesquels une superstructure, qui peut être une tour, repose sur une ou plusieurs plateformes superposées s'appuyant elles-memes par l'intermddiaire de colonnes de soutien sur un ou plusieurs flotteurs, l'ensemble ne reposant pas sur le fond de la mer, mais se trouvant maintenu sur son site par ancrage traditionnel ou par un système de positionnement dynamique.
A la suite des decouvertes de gisements pétroliers en mer ouverte, un certain nombre de types de structures ont été labourées pour explorer et exploiter ces gisements. Elles peuvent être groupées en deux catégo- ries - soit de conception fixe, telles que les plateformes de production ou plateformes d'habitation reposant sur le fond marin. Elles peuvent être en acier ou en béton.
- soit de conception mobile.
Ce dernier type est utilisé pour certaines plateformes de forage.
Le type de plateformes de forage varie avec la profondeur d'eau réncon tres - Pour des fonds variant de 0'à 10 mètres de profondeur (zone mardcageuse), ce sont les Swamp barges, barges bailastables reposant sur le fond en opdra- tion.
- Pour des fonds de 10 à 100 mètres de profondeur, ce sont les plateformes auto-élévatrices, dont la coque se hisse hors de l'eau en prenant appui sur des colonnes par l'intermédiaire de mécanismes appropriés (vérin, roue den tée, etc...), la partie inférieure des colonnes reposant sur le fond.
- Pour des fonds au-deld de 100 mètres de profondeur, on rencontre deux types de supports : ce sont d'une part les navires de forage en positionnement dynamique, et d'autre part les plateformes semi-submersibles, structures flottantes dont les flotteurs principaux, situés en eau profonde, assurent à la fois la flottation de la plateforme et sa bonne stabilité.
Les navires de forage, par leurs dimensions réduites comparées à celles des plateformes semi-submersibles, ne peuvent pas recevoir de lour des superstructures. De plus, au-delà d'une certaine profondeur du fond de la mer, il devient nécessaire de les équiper d'un système de positionnement dynamique, compliqué et onéreux. Ce dernier consiste à munir la coque d'hélices latérales commandées par un ordinateur, qui reçoit des informations de capteurs situés au fond de l'eau et autour du navire.
De leur coté, les plateformes semi-subsersibles, très répandues aujourd'hui, reposent toutes sur le même principe : plusieurs flotteurs, de grandes dimensions, immergés pour limiter les effets de la houle, sont surmontés de colonnes supportant un pont métallique qui reçoit la tour de forage ou d'exploitation, les locaux sociaux, les ateliers d'entretien, etc...
Les principales caractéristiques de ces plateformes semi-submersibles sont d'une part qu'elles sont très stables, grecs à un large polygone de sustentation constitué par la multiplicité des flotteurs, mais d'autre part que leur poids est tres élevé. Certaines peuvent atteindre 25.000 tonnes. De plus, leur amarrage, a cause de leur poids très élevé, exige des ancres extremement lourdes (15 tonnes en moyenne).
Le but de la présente invention est de réaliser une structure flottante semi-submersible moins complexe et plus légère que les plateformes semi-submersibles connues, afin de diminuer ou de supprimer les inconvénients pratiques de complexité de structure, de poids élevé et d'ancrage lourd desdites plateformes, et donc de diminuer leur prix de revient pour une application déterminée.
Dans ce qui suit, on désignera par - "structure" : l'ensemble flottant et lesté considéré - "superstructure" : le sous-ensemble disposé au-dessus du ou des flot teurs - "plateformes" ou "ponts" : les parties horizontales de la supers truc-
ture - "tour" : la partie verticale de la superstructure disposée au-dessus de
la plateforme supérieure - "flotteur" : organe immergé et de géométrie adaptée permettant à la struc
ture de flotter "colonnes de soutien" : les parties verticales de la superstructure s'ap
puyant sur le ou les flotteurs et supportant la
ou les plateformes, ainsi que la tour - "dispositif de rappel" : ensemble comprenant la colonne de ballastage et
le lest de base.
ture - "tour" : la partie verticale de la superstructure disposée au-dessus de
la plateforme supérieure - "flotteur" : organe immergé et de géométrie adaptée permettant à la struc
ture de flotter "colonnes de soutien" : les parties verticales de la superstructure s'ap
puyant sur le ou les flotteurs et supportant la
ou les plateformes, ainsi que la tour - "dispositif de rappel" : ensemble comprenant la colonne de ballastage et
le lest de base.
- "colonne de ballastage" : partie verticale ou oblique disposée sous un
flotteur ou sous un ensemble de flotteurs soli
daires et permettant de régler la ligne de flot
taison par le volume intérieur ballastable-débal-
lastable, et aussi participant au couple de rap
pel dont l'essentiel est fourni par le lest de
base.
flotteur ou sous un ensemble de flotteurs soli
daires et permettant de régler la ligne de flot
taison par le volume intérieur ballastable-débal-
lastable, et aussi participant au couple de rap
pel dont l'essentiel est fourni par le lest de
base.
- "lest de base " : substance agissant par son poids, qui est fixée à la ba
se de la ou des colonne(s) de ballastage, et qui four
nit l'essentiel du couple de rappel nécessaire a la sta
bilité de la structure.
se de la ou des colonne(s) de ballastage, et qui four
nit l'essentiel du couple de rappel nécessaire a la sta
bilité de la structure.
- "ligne de flottaison" : ligne de contact de la structure avec le niveau
de la mer. Pour une structure donnée, le niveau
de la ligne de flottaison dépend du réglage du vo
lume d'eau dans la ou les colonne(s) de ballasta
ge.
de la mer. Pour une structure donnée, le niveau
de la ligne de flottaison dépend du réglage du vo
lume d'eau dans la ou les colonne(s) de ballasta
ge.
- "pilonnement" : ensemble des mouvements verticaux communiqués a la struc
ture, et dûs essentiellement aux effets de la houle.
ture, et dûs essentiellement aux effets de la houle.
- "stabilité" : propriété d'une structure qui tend a ramener son axe verti
cal à la verticale du lieu d'implantation lorsqu'il en a
été écarté par une cause quelconque.
cal à la verticale du lieu d'implantation lorsqu'il en a
été écarté par une cause quelconque.
La présente invention a pour objet une structure flottante et lestée, maintenue sur son site opérationnel en mer ouverte, caractérisée en ce qu'elle comprend à la fois au moins un flotteur immergé a plus de deux mètres au-dessous du niveau de la mer, la profondeur dtimmersion étant fonction des conditions locales de houle, une superstructure fixée rigidement par des colonnes de soutien sur ledit flotteur ou ensemble de flotteurs solidaires et un dispositif de rappel par gravité également relié rigidement audit flotteur ou ensemble de flotteurs solidaires et constitué a la fois par un lest de base réglable de façon à maîtriser avec précision å une valeur prédéterminée l'angle d'inclinaison maximale de ladite structure flottante par rapport a la verticale, et par au moins une colonne de ballastage, dont le lest réglable permet de contrôler la ligne de flottaison de ladite structure et aussi de participer au contrôle de son angle d'inclinaison, dû aux effets du vent, de la houle et des courants marins.
La profondeur d'immersion du flotteur est adaptée aux conditions locales de houle, de façon que le flotteur reste toujours immergé, même avec une houle mximale.
La structure selon l'invention peut ne comporter qu'un seul flotteur métallique, ce qui constitue souvent la solution la plus simple.
Elle peut aussi comporter plusieurs flotteurs, reliés entre eux solidairement par tout moyen connu. Ainsi, on peut envisager par exemple un flotteur par colonne de soutien de la superstructure. L'ensemble de ces flotteurs, rendus solidaires, est alors relié rigidement vers le bas a un dispositif de rappel par gravité.
On peut aussi envisager un flotteur en forme d'anneau sur lequel reposent les colonnes de soutien et dans lequel s'encastrent vers le bas des colonnes de ballastage disposées circulairement et obliquement, et se terminant vers le bas dans une enveloppe rigide en forme d'anneau contenant le lest de base et de diamètre plus petit que celui du flotteur.
L'essentiel de l'invention réside dans cette liaison rigide entre le ou les flotteurs, surmontés de leur superstructure, et le dispositif de rappel par gravité, c'est-à-dire dans la combinaison d'une structure semisubmersible et d'un dispositif de rappel. Grâce à ce dernier, il devient possible d'alléger considérablement la partie semi-submersible des ensembles lourds, tout en conservant une excellente stabilité, comme on va le montrer plus loin.
Suivant une caractéristique préférentielle de l'invention, le dispositif de rappel par gravité est constitué par une pièce ou un ensemble de pièces creuses, comportant d'une part au moins une colonne de ballastage de forme allongée, disposée verticalement sous le ou les flotteurs, qui peut être remplie d'une quantité variable et réglable de lest, et d'autre part une enveloppe rigide contenant le lest de base. La colonne de ballastage peut être réalisée soit en acier, soit en béton armé, soit en tout autre matériau convenable. I1 en est de meme, a son extrémité inférieure, de l'enveloppe rigide contenant le lest de base.
Suivant une autre caractéristique préférentielle de l'invention, la colonne de ballastage peut être remplie partiellement, ou totalement, ou par compartiments, d'une quantité variable de liquide, tel que de l'eau de mer, ou de l'eau barytée, de densité comprise entre 2 et 3, ou encore de l'eau chargée d'un autre soluté dense et aisément pompable.
Suivant une autre caractéristique préférentielle de l'invention, le lest de base est constitué par une certaine quantité de matériau solide de densité appropriée, non réglable sur le site opérationnel, complétée par une quantité réglable de l'un des deux liquides suivants : l'eau barytée, l'eau chargée d'un autre soluté dense.
Suivant une autre caractéristique préférentielle de l'invention, la quantité de lest de base, compte tenu de sa position, est réglée de telle manière que I'inclinaison maximale de la structure par rapport à la verticale soit parfaitement adaptée a la fonction à remplir par ladite structure. Dans la très grande majorité des cas d'application, cette inclinaison maximale sur la verticale est réglée, selon l'invention, entre 30 et 100 dans les conditions d'exploitation normales de la structure.
Suivant une autre caractéristique préférentielle de l'invention; la colonne de ballastage est munie d'un système de frein hydrodynamique contre le pilonnement, constitué par exemple par un ou plusieurs disques horizontaux soudés extérieurement à la colonne de ballastage, en profondeur, et percés de trous laissant passer l'eau.
Suivant une autre caractéristique préfdrentielle de la structure selon 1 invention, le flotteur est unique, présente une forme générale aplatie et arrondie, et il est suffisamment immergé pour que les effets d'une houle moyenne en surface se trouvent très atténués a son niveau d'immer- sion.Dans les cas où la superstructure est supportée par au moins trois colonnes qui prennent appui sur le flotteur, ces colonnes, disposées a égale distance de l'axe central du dispositif, peuvent s'encastrer dans le flotteur dans toute son épaisseur, tandis que, au centre, la colonne de ballastage disposée sous le flotteur peut traverser également toute l'épaisseur du flotteur, res diverses contraintes étant supportées par un réseau de poutres et d'entretoises contenues dans le flotteur et raidies par des diaphragmes, ce réseau pouvant aussi être de type tubulaire Ainsi, ce flotteur selon l'invention permet de réaliser une distribution homogène des contraintes transmises les unes de la superstructure, les autres de la colonne de ballastage.Sur la circonférence du flotteur viennent coulisser dans des anneaux les chaines d'ancrage, qui cheminent ensuite jusqu'au pont supérieur le long des colonnes d'appui de la superstructure, et dont la tension et le mou sont réglés depuis ce pont supérieur ou même gun niveau plus élevé, par un système approprié -de réglage et de maintien de la tension correspondant aux conditions de mer les plus sévères.
Le flotteur peut aussi présenter une forme ovale, ou sphérique, ou elliptique, ou cylindrique, ou annulaire, etc ... . I1 peut être en acier, ou en tout autre matériau convenable.
Suivant une caractéristique particulière de la présente invention, la structure flottante est munie d'un dispositif de contrôle automatique, par ordinateur, de positionnement dynamique, les hélices latérales com mandées par ordinateur étant fixées sur le flotteur, ou sur l'ensemble de flotteurs, et les capteurs qui fournissent les informations utiles étant situés a l'extrémité inférieure du lest de base.
La présente invention a aussi pour objet les diverses applications de ladite structure flottante et lestée.
C'est ainsi que l'invention a aussi pour objets - Un phare maritime flottant - Une structure de signalisation flottante - Une torchère offshore située en mer ouverte - Une plateforme de forage - Une plateforme de production et d'exploitation d'hydrocarbures liquides
ou gazeux - Une plateforme d'habitation - Une plateforme de chargement ou de déchargement, au large des cotes, de
navires pétroliers, ou gaziers, ou minéraliers - D'une façon générale, toutes les structures maritimes destinées a
recevoir des équípements9 et tolérant, dans certaines limites
prédéterminées, une légère inclinaison par rapport à la verticale du lieu
d'implantation dans les conditions normales d'exploitation.
ou gazeux - Une plateforme d'habitation - Une plateforme de chargement ou de déchargement, au large des cotes, de
navires pétroliers, ou gaziers, ou minéraliers - D'une façon générale, toutes les structures maritimes destinées a
recevoir des équípements9 et tolérant, dans certaines limites
prédéterminées, une légère inclinaison par rapport à la verticale du lieu
d'implantation dans les conditions normales d'exploitation.
Comme on le comprend, la structure flottante selon l'invention se trouve à l'opposé des plateformes semi-submersibles de types connus. Dans ces dernières, la stabilité de l'ensemble est obtenue par une multiplicité de flotteurs immergés disposés aux sommets d'un large polygone de sustenta- tion.
Dans la structure selon l'invention, la stabilité del'ensemble est obtenue par un dispositif de rappel vers la verticale, rendu solidaire du ou des flotteurs.
Les avantages de l'invention par rapport aux plateformes semi-submersibles connues ou structures équivalentes sont multiples
1 - Pour une application donnée, la structure est beaucoup plus légère, et beaucoup moins complexe. La réalisation la plus simple comporte un seul flotteur et trois colonnes de soutien de la superstructure, disposées à 1200 l'une de l'autre. Bien entendu, on peut aussi placer un flotteur sous chacune des trois colonnes de soutien, et relier rigidement entre eux les trois flotteurs, cet ensemble des trois flotteurs étant rendu solidaire du dispositif de rappel. On peut aussi utiliser plus de trois colonnes de soutien en cas de besoin. On peut aussi avoir un certain nombre de flotteurs reliés rigidement entre eux et rendus solidaires du dispositif de rappel. Mais dans tous les cas, la structure reste simple et légère.
1 - Pour une application donnée, la structure est beaucoup plus légère, et beaucoup moins complexe. La réalisation la plus simple comporte un seul flotteur et trois colonnes de soutien de la superstructure, disposées à 1200 l'une de l'autre. Bien entendu, on peut aussi placer un flotteur sous chacune des trois colonnes de soutien, et relier rigidement entre eux les trois flotteurs, cet ensemble des trois flotteurs étant rendu solidaire du dispositif de rappel. On peut aussi utiliser plus de trois colonnes de soutien en cas de besoin. On peut aussi avoir un certain nombre de flotteurs reliés rigidement entre eux et rendus solidaires du dispositif de rappel. Mais dans tous les cas, la structure reste simple et légère.
2 - Le volume total du flotteur ou de l'ensemble de flotteurs selon l'invention est considérablement réduit par rapport à celui des flotteurs de plateformes connues, du fait de la plus grande légèreté de la structure. C'est ainsi qu'on peut souvent se contenter d'un flotteur unique de dimensions moyennes, au lieu de cinq flotteurs de grandes dimensions dans les plateformes pentagonales de type connu.
3 - La colonne de ballastage présente deux avantages importants d'une part, le volume d'eau intérieur qu'elle contient ajoute son effet au couple de rappel du lest de base, et d'autre part il est possible de faire varier la hauteur de la ligne de flottaison par variation de ce volume d'eau contenu, par ballastage ou déballastage du volume intérieur de cette colonne.
4 - Le lest de base détermine l'essentiel du couple de rappel permettant de contrer l'angle d'inclinaison admissible pour la structure.
5 - Si le dispositif de rappel constitue un remède a l'instabilité transversale, les freins hydrodynamiques selon l'invention, s'ajoutant à l'inertie de la partie immergée, réduisent le pilonnement de la structure.
6 - L'ensemble de la structure étant plus légère., le système d'ancrage sur le fond est lui-meme beaucoup plus léger, donc moins onéreux. Cette légèreté du système d'ancrage concerne à la fois les chaines, les ancres, et le système de reprise des chaines.
7 - Une structure selon l'invention se prête bien au positionnement dynamique par ordinateur, les hélices latérales de positionnement se fixant sur le flotteur unique ou sur l'ensemble des flotteurs, tandis que les capteurs sont placés a. l'extrémité inférieure du lest de. base la ovule déplacement par instabilité transversale est ;aximal.
Afin de bien faire comprendre l'invention, on va décrire ciaprès, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation d'une structure selon l'invention constituant un phare maritime a placer au large, en mer, et non pas sur le continent ni sur une tle ou un îlot. La hauteur du faisceaû lumineux au-dessus de la ligne de flottaison est de 100 mètres.
La figure 1 est une coupe verticale de la structure complète avec son phare éclairant.
La figure 2 est une coupe horizontale selon AA', au niveau du pont supérieur.
La figure 3 est une coupe verticale du sous-ensemble constitué par le flotteur et par le dispositif de rappel réalisée d'une façon plus dé taillée que la figure l.
La figure 4 est une vue verticale d'un remorquage sur le site de la structure selon ce mode de réalisation.
La description qui suit est effectuée de haut en bas de la structure, selon la figure 1, avec références complémentaires aux figures 2 et 3.
Le niveau zéro est le niveau de la mer, c'est-à-dire celui de la ligne de flottaison.
La tour de la supersDructure est constituée par le fût du phare, qui supporte le système optique 1, pesant sept tonnes. Ce fût 2 présente une hauteur de 75 mètres au-dessus du pont supérieur, et de 100 mètres environ au-dessus du niveau de la mer. Il comporte plusieurs tronçons, de diamètre croissant de haut en bas, soit - 4 mètres pour le tronçon supérieur 21, - 5 mètres pour le tronçon intermédiaire 22, - 6 mètres pour le tronçon inférieur 23.
Sur la plateforme haute 3 se trouvent, outre l'optique 1 les locaux d'aide à la navigation, et divers équipements pesant 3 tonnes environ, ainsi qu'un mat de charge 4 démontable.
Le fat 2 du phare est réalisé en acier roulé, convenablement renforcé, afin d'assurer sur toute la hauteur du fat une rigidité suffisante, même sous des sollicitations dynamiques répétées, telles que : oscillations, rafales de vent, etc ...
A sa base, une porte d'accès 5, étanche, conduit à un escalier intérieur qui s'enroule autour d'un monte-charge.
Le pont supérieur 6 est à 25 mètres -environ au-dessus de la ligne de flottaison. I1 sert de support à la fois au fat 2 du phare, aux salles des machines 7 et a des locaux d'habitation. I1 peut être soit de conception tubulaire, soit réalisé en profilés soudés. I1 se prolonge par ùn hélipont 8 pouvant accueillir des hélicoptères légers.
Ce pont supérieur 6 présente une épaisseur de 3 mètres. I1 comporte une grue 9 de 5 tonnes de puissance et de 25 mètres de portée, utilisée au chargement et au déchargement des navires, dans la zone-de manutention 10.
Sur ce pont sont situés cinq groupes générateurs de 35 KVA, ainsi que la salle électrique comportant les armoires électriques nécessaires au bon fonctionnement du système optique, et des utilités diverses, telles que treuils, pompes, etc...
Dans l'épaisseur de 3 mètres du pont supérieur 6 sont disposés les locaux d'habitation 11.
Le pont supérieur 6, détaillé sur la figure 2, est supporté par trois colonnes de soutien, telles que 12, de 3 mètres de diamètre et de 45 mètres de hauteur, en tubes étanches, disposées à 1200 l'une de l'autre, et prenant naissance dans le flotteur 13, A 20 mètres au-dessous de la ligne de flottaison.
Ces trois colonnes de soutien 12 supportent également la passerelle 15, placée a 4 mètres de la ligne de flottaison. Un escalier 10 permet de passer de la passerelle 15 au pont supérieur 6.
Les trois colonnes 12, qui sont creuses, servent de gaines de ventilation. En outre, deux des trois colonnes 12 sont utilisées pour le passage des tuyauteries, des câbles électriques, etc . ., ainsi que d'accès au flotteur 13. La troisième 12' des trois colonnes 12 est ballastable et déballastable en eau pour les besoins éventuels du transport, par remorquage de la structure jusqu'au lieu d'implantation, comme décrit plus loin d'après la figure 4.
Sur ces trois colonnes de soutien 12 viennent s'accrocher deux plateformes d'accostage 17 et 18, visibles sur la. figure 1, pour des navires allant jusqu'a plus de 2000 tonnes de port en lourd.
Le flotteur unique 13-, placé d 20 mètres au-dessous de la ligne de flottaison, présente la forme générale de deux calottes tronconiques, de 30 mètres de diamètre. Sa forme aplatie et son immersion en eau profonde calme lui permettent de se soustraire au maximum aux effets de la houle, qui s'exercent en surface jusqu'd une certaine profondeur-, Son épaisseur est de 6,5 mètres.
La conception de ce flotteur selon l'invention permet une distribution homogène, bien répartie, des contraintes transmises les unes de la superstructure par l'intermédiaire des trois colonnes de soutien 12, les autres de la colonne de ballastage 19. A cet effet, les trois colonnes 12 d'une part, et la colonne. de ballastage 19 d'autre part, traversent entièrement l'épaisseur du flotteur 13, qui contient en outre un réseau de poutres et de diaphragmes métalliques de raidissement.
L'extérieur du flotteur 13 est constitué d'un habillage en tale d'acier raidie, d'une conception classique en construction navale.
Le poids total du flotteur 13 est d'environ 250 tonnes.
A l'intérieur du flotteur 13, un escalier 20, visible sur la figure 3, permet l'accès à la partie supérieure de la colonne de ballastage 19.
Des pompes de ballastage 21 se trouvent dans la partie inférieure de la périphérie du flotteur 13, dans un compartiment étanche communiquant directement avec la mer et relié à la colonne de lest 19 par l'intermédiaire d'une conduite siphon 22 dont le coude supérieur 23 est situé au niveau du pont supérieur 6.
La colonne de ballastage 19, qui vient s'encastrer à la base du flotteur 13, présente un diamètre extérieur de 6 mètres dans sa moitié supérieure 191 et de 5 mètres dans sa moitié inférieure 192. Sa hauteur est de 50 mètres. Son poids, sans lest, est de 150 tonnes. Au niveau supérieur de cette colonne de ballastage l9sont logés, visibles sur la figure 3, deux réservoirs de 50 m3 chacun, l'un 24 de fuel-oil, l'autre 241 d'eau douce.
Au-dessous d'eux est située une deuxième salle des pompes 25g assurant la circulation du fuel-oil et de l'veau potable.
Le restant de la colonne de lest 19 est un vaste compartiment 26 destiné a recevoir le lest réglable, constitué ici soit par de l'eau de mer, soit par de l'eau barytée, de densité comprise entre 2 et 3, ballastable et déballastable.
De la salle des pompes 25 peut etre commandée une pompe de dEbal- lastage 27 de 200 mètres cubes d l'heure, qui permet de régler la ligne de flottaison en jouant sur le niveau du liquide a l'intérieur de la colonne de ballastage 19. En réglage moyen9 le poids de ce liquide contenu dans la colonne de lest est de 500 tonnes.
A l'extrémité inferieure de la colonne de ballastage 19 est accrochée une enveloppe métallique creuse 28, destinée à recevoir le lest de base, dont le poids est optimisé. Ici, ce lest de base est constitué pour partie par un ensemble de béton/acier,- constituant le lest fixe 33, visible sur la figure 4 et pesant 940 tonnes9 et pour partie par un lest réglable 34 formé d'eau chargée en baryte. Cette disposition permet le remorquage de la structure en position horizontale, comme expliqué plus loin d'après la figure 4.
En position de fonctionnement de la structure sur son site, l'ensemble du lest de la colonne de ballastage, et du lest de base est réglé de telle sorte que l'angle d'inclinaison maximale de la structure sur la verticale, pour des houles correspondant aux conditions d'exploitation, ne dépasse pas 60.
Afin de freiner le pilonnement de la structure, c'est-à-dire les mouvements-verticaux susceptibles de lui être communiqués par la houle, la moitié inférieure 192 de la colonne de lest 19 est munie d'un frein hydrody
namique constitué par un disque métallique annulaire 29 de 9 mètres de dia
mètre extérieur, plat, d'une épaisseur de 30 millimètres, et percé de multi
ples orifices de 100 millimètres de diamètre, ménageant un passage a- l'eau
de mer.
namique constitué par un disque métallique annulaire 29 de 9 mètres de dia
mètre extérieur, plat, d'une épaisseur de 30 millimètres, et percé de multi
ples orifices de 100 millimètres de diamètre, ménageant un passage a- l'eau
de mer.
La structure est ancrée sur le fond au moyen de 3 paires de chai
nes d'ancrage telles que 30, qui viennent coulisser en 31 2 la périphérie
du flotteur 13, et cheminent ensuite le long des trois colonnes 12, jusqu'à
atteindre le pont supérieur en 32, où elles sont connectées a-un système mé-
canique permettant de régler leur tension et de retenir les chaines les
plus sollicitées sous l'action des conditions de mer les plus sévères.
nes d'ancrage telles que 30, qui viennent coulisser en 31 2 la périphérie
du flotteur 13, et cheminent ensuite le long des trois colonnes 12, jusqu'à
atteindre le pont supérieur en 32, où elles sont connectées a-un système mé-
canique permettant de régler leur tension et de retenir les chaines les
plus sollicitées sous l'action des conditions de mer les plus sévères.
Dans le présent exemple, les parties métalliques de la structure
représentent un poids d'acier de 1.064 tonnes. Avec les équipements, le
lest fixe et le lest variable réglé en position moyenne, le poids total de
la structure est de 4.338 tonnes. Dans le cas d'une houle anormalement for
te, le lest réglable est augmenté en conséquence.
représentent un poids d'acier de 1.064 tonnes. Avec les équipements, le
lest fixe et le lest variable réglé en position moyenne, le poids total de
la structure est de 4.338 tonnes. Dans le cas d'une houle anormalement for
te, le lest réglable est augmenté en conséquence.
La hauteur totale de la structure > depuis le sommet du phare jus
qu'à la base du lest de base, est de 180 mètres, dont 100 mètres au-dessus
du niveau de la mer, et 80 mètres au-des sous.
qu'à la base du lest de base, est de 180 mètres, dont 100 mètres au-dessus
du niveau de la mer, et 80 mètres au-des sous.
Dans le présent exemple, le phare est ancré au-dessus d'un fond
situé à 130 mètres de profondeur.
situé à 130 mètres de profondeur.
La figure 4 représente le remorquage, jusqu'an site de fonctionne-
ment, de la structure selon le mode de réalisation décrit dans le présent
exemple.
ment, de la structure selon le mode de réalisation décrit dans le présent
exemple.
L'objectif de ce mode de remorquage original est de- li-jt-r le tirant d'eau de la structure en remorquage à un maximum de 12 mètres, afin de
permettre de la sortir de son lieu de fabrication ou d'assemblage, où les
profondeurs d'eau sont limitées, tout en gardant une bonne--partiede la sur
face du pont supérieur et la totalité du fAt du phare à labri de l'eau,
dans les conditions normales de remorquage.
permettre de la sortir de son lieu de fabrication ou d'assemblage, où les
profondeurs d'eau sont limitées, tout en gardant une bonne--partiede la sur
face du pont supérieur et la totalité du fAt du phare à labri de l'eau,
dans les conditions normales de remorquage.
Pour un tel remorquage, on charge la structure avec un maximum
d'équipements, à l'exception des chaines d'ancrage, du fuel-oil et de
l'eau, les chaines étant -install8es sur le site avant l'arrivée de la struc
ture.
d'équipements, à l'exception des chaines d'ancrage, du fuel-oil et de
l'eau, les chaines étant -install8es sur le site avant l'arrivée de la struc
ture.
On ajuste le poids du lest fixe 33 d'acier et de béton (ici 940
tonnes), afin d'assurer a l'ensemble en position de remorquage une inclinai
son suffisante pour maintenir hors eau les équipements du pont supérieur 6
et le fût du phare 2.
tonnes), afin d'assurer a l'ensemble en position de remorquage une inclinai
son suffisante pour maintenir hors eau les équipements du pont supérieur 6
et le fût du phare 2.
Pour assurer la stabilité de la structure en cours de remorquage, la colonne de soutien 12' (d droite sur la figure 1, en bas sur la figure 4) est ballastée en eau de mer, tandis que les deux autres colonnes 12 de soutien restent vides.
Pour améliorer cette stabilité, il est encore possible d'accrocher des flotteurs complémentaires de part et d'autre du pont supérieur 6.
La structure étant arrivée sur le site, il suffit alors de déballaster la colonne 12' et de remplir le volume résiduel 34 de l'enveloppe 28 du lest de base, par de l'eau barytée, pour atteindre en lest de base les 2000 tonnes nécessaires au redressement vertical de la structure.
Après avoir connecté les chaines d'ancrage, la colonne de ballastage 19 est ballastée en eau de mer jusqu'à ce que la ligne de flottaison de la structure atteigne le niveau prévu sur la structure. Celle-ci est alors en bon équilibre stable dans ses conditions normales de fonctionnement.
Les deux principaux avantages de ce type de remorquage sont de réduire considérablement la durée de transport et d'installation de la structure sur le site et de limiter le tirant d'eau en cours de remorquage à des valeurs admissibles.
Il est entendu que l'on peut, sans sortir du cadre de l'invention, imaginer des variantes et perfectionnements de détails, de même qu'envisager l'emploi de moyens équivalents.
Claims (10)
1.- Structure flottante et lestée, maintenue sur son site opérationnel en mer ouverte, caractérisée en ce qu'elle comprend à la fois au moins un flotteur immergé a plus de deux mètres au-dssous du niveau de la mer, la profondeur d'immersion étant fonction des conditions locales de houle, une superstructure fixée rigidement par des colonne de soutien sur ledit flotteur ou ensemble de flotteurs solidaires et un dispositif de rappel par gravité également relié rigidement audit flotteur ou ensemble de flotteurs solidaires, et constitué à la fois par un lest de base réglable de façon a maitriser l'angle d'inclinaison maximale de ladite structure avec la verticale, et par au moins une colonne de ballastage dont le lest réglable permet de contrôler la ligne de flottaison de ladite structure et aussi de participer au contr8- le de son angle d'inclinaison.
2.- Structure flottante selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de rappel est constitué par un ensemble de pièces creuses, comportant d'une part au moins une colonne de ballastage, de forme allongée, disposée verticalement sous le ou les flotteurs, qui peut être remplie d'une quantité variable et réglable de lest, et d'autre part une enveloppe rigide contenant le lest de base.
3.- Structure flottante selon la revendication 2, caractérisée en ce que le lest réglable contenu dans la colonne de ballastage est constitué par l'un des trois liquides suivants : l'eau de mer, l'eau barytée, l'eau chargée d'un autre soluté dense.
4.- Structure flottante selon la revendication 2, caractérisée en ce que le lest de base est constitué par une certaine quantité de matériau solide de densité appropriée, non réglable, complétée par une quantité réglable de l'un des deux liquides suivants : l'eau barytée, l'eau chargée d'un autre soluté dense.
5.- Structure flottante selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le lest de base est réglé de telle manière que l'angle d'inclinaison maximale de ladite structure sur la verticale soit compris entre 30 et 100 dans les conditions d'exploitation.
6.- Structure flottante selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la colonne de ballastage est munie d'un système de frein hydrodynamique contre le pilonnement.
7.- Structure flottante suivant l'une quelconque-des revendications 1 à 6, applicable à un phare maritime ou à une structure de signalisation flottante, ou a une torchère en mer, ou a une platefohme de chargement ou de déchargement de gros navires, ou d une plateforme de production ou d'exploitation, ou h une plateforme d'habitation en mer, caractérisée en ce que le flotteur est unique, en ce qu'il présente une forme générale aplatie et arrondie, en ce qu'il sert d'appui à au moins trois colonnes de soutien qui s'encastrent dans toute son dpaisseur, tandis que, en son centre, la colonne de ballastage disposée sous lui le traverse également dans toute son épaisseur.
8.- Structure flottante selon l'une quelconque des revendications 1 a 6, applicable à une plateforme de forage caractérisée en ce que le flotteur unique ou l'ensemble de flotteurs solidaires présente une configuration en anneau, et en ce que le dispositif de rappel comporte d'une part plusieurs colonnes de ballastage obliques et creuses réparties circulairement et d'autre part une enveloppe rigide horizonale, en forme d'anneau creux, fixée rigidement à la base de chacune des colonnes de ballastage et contenant le lest de base.
9.- Structure flottante selon leune quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle est maintenue sur son site opérationnel par ancrage au fond de la mer.
10.- Structure flottante selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle est munie d'un dispositif de contrôle automatique de positionnement dynamique.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8301521A FR2540065B1 (fr) | 1983-02-01 | 1983-02-01 | Structure flottante et lestee, maintenue sur son site en mer ouverte |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8301521A FR2540065B1 (fr) | 1983-02-01 | 1983-02-01 | Structure flottante et lestee, maintenue sur son site en mer ouverte |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| FR2540065A1 true FR2540065A1 (fr) | 1984-08-03 |
| FR2540065B1 FR2540065B1 (fr) | 1993-03-26 |
Family
ID=9285484
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8301521A Expired - Lifetime FR2540065B1 (fr) | 1983-02-01 | 1983-02-01 | Structure flottante et lestee, maintenue sur son site en mer ouverte |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| FR (1) | FR2540065B1 (fr) |
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| FR2540065B1 (fr) | 1993-03-26 |
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