FR2950314A1 - Systeme adapte pour le transfert de fortes charges notamment entre une unite flottante a tourelle montee en pivot dans l'unite flottante et amarre sur le fond marin - Google Patents

Abstract

Système adapté pour le transfert de fortes charges, notamment entre une première unité (1) telle qu'une unité flottante à amarrage rotatif à point unique et une deuxième unité (2) sensiblement immobile relativement aux fonds marins monté en pivot dans la première unité, telle qu'une tourelle montée en pivot dans un puits (3) traversant la coque de l'unité flottante, amarrée sur le fond marin, le système comprenant, un arrangement de guidage de la tourelle comprenant des éléments de rotation interposés entre les deux unités ainsi que des moyens d'absorption des déformations notamment de la première unité. Le système est caractérisé en ce que l'agencement de guidage comprend une butée axiale (9) qui comprend un grand nombre d'éléments de rotation (15), qui sont régulièrement répartis sous forme d'au moins une couronne (14) coaxiale à l'axe de rotation et en ce que les éléments de rotation (15) sont des éléments élastiquement déformables pour l'absorption desdites charges. L'invention est utilisable pour des unités flottantes à système d'amarrage rotatif à point unique.

Description

L'invention concerne un système adapté pour le transfert de fortes charges, notamment entre une première unité telle qu'une unité flottante à amarrage rotatif à point unique et une deuxième unité sensiblement immobile relativement aux fonds marins et montée en pivot dans la première unité, telle qu'une tourelle montée en pivot dans un puits s'étendant verticalement à travers la coque de l'unité flottante, amarrée sur le fond marin et traversée par des conduits de transfert de fluide à des installations sur l'unité flottante, le système comprenant, pour le transfert des charges entre la deuxième unité et la première unité un arrangement de guidage comprenant des éléments de rotation interposés entre les deux unités ainsi que des moyens d'absorption des déformations notamment de la première unité, produite, le cas échéant par des contraintes exercées par l'environnement. L'invention concerne particulièrement le cas d'unités flottantes comportant des tourelles de grand diamètre, par exemple de 25 mètres, nécessaires pour accueillir un grand nombre de conduites de transfert de fluide, par exemple 50 conduites. Dans ces conditions, le système de guidage de la tourelle tournant dans le puits de l'unité flottante doit supporter des fortes charges, à savoir les charges d'ancrage statique et dynamique, des charges transmises par les conduites de transfert, également statique et dynamique, les poids de la tourelle et des équipements embarqués, notamment les système de transfert des fluide tournant, qui sont statiques, ainsi que dynamiques dues à la masse de la tourelle tournante et de ses équipements, subissant des accélérations dues aux mouvements de l'unité flottante. Il s'avère que les efforts verticaux qui doivent être repris par le système de guidage pourraient être par exemple de l'ordre de 10000 à 15000 tonnes et les efforts radiaux par exemple de l'ordre de 1000 à 1500 tonnes.

Pour résoudre le problème de la reprise de charges très importantes dans des systèmes comportant des tourelles tournantes d'un grand diamètre, il est connu par le brevet US 6 990 917 d'utiliser une tourelle qui comporte un plateau supérieur au moins support de la butée axiale et un plateau inférieur de fixation des lignes d'ancrage et un certain nombre de colonnes de connexion des deux plateaux et dont le plateau supérieur est configuré de façon à pouvoir absorber des contraintes. A cette fin, ce plateau supérieur comporte un moyeu et une partie annulaire extérieure reliée au moyeu par une pluralité d'éléments formant rayons radiaux. L'invention a pour but d'apporter aux problèmes 15 posés par la tourelle d'un grand diamètre, une solution plus simple que celle donnée dans le brevet US. Pour atteindre ce but, le système selon l'invention est caractérisé en ce que l'agencement de guidage comprend une butée axiale qui comprend un grand nombre 20 d'éléments de rotation, qui sont régulièrement répartis sous forme d'au moins une couronne coaxiale à l'axe de rotation et en ce que les éléments de rotation (15) sont des éléments élastiquement déformable pour l'absorption desdites charges et déformations. 25 Selon une caractéristique de l'invention le système est caractérisé en ce que la butée axiale comprend une pluralité de couronnes superposées et espacées dans la direction de l'axe du puits. Selon une autre caractéristique de l'invention le 30 système est caractérisé en ce que dans chaque couronne les éléments de rotation sont disposés entre une plateforme annulaire, solidaire de la tourelle et une plateforme solidaire de l'unité flottante. Selon encore une autre caractéristique de 35 l'invention le système est caractérisé en ce que les plateformes de la tourelle sont montées sur la face extérieure cylindrique de celle-ci, coaxiale à l'axe de la tourelle. Selon encore une autre caractéristique de l'invention le système est caractérisé en ce qu'au moins certaines des plateformes solidaires de l'unité flottante (1) sont montées sur une structure annulaire de support établie sur le pont supérieur de l'unité flottante autour du puits. Selon encore une autre caractéristique de l'invention le système est caractérisé en ce que certaines des plateformes de l'unité flottante sont placées dans une partie supérieure sur un plus grand diamètre que celui du puits. Selon encore une autre caractéristique de l'invention le système est caractérisé en ce que les couronnes de la butée axiale sont juxtaposées entre le pont de l'unité flottante et une large plateforme de la tourelle, coaxialement à l'axe du puits. Selon encore une autre caractéristique de l'invention le système est caractérisé en ce que les surfaces du pont et de la plateforme sont inclinées vers le bas en direction de l'axe du puits ou inversement. Selon encore une autre caractéristique de l'invention le système est caractérisé en ce qu'il comprend un palier radial qui comporte au moins une couronne d'éléments de rotation élastique, placée dans un espace annulaire du puits, entre la tourelle et l'unité flottante. Selon encore une autre caractéristique de l'invention le système est caractérisé en ce que le palier radial comporte plusieurs couronnes coaxiales, superposées de façon espacée dans la direction de l'axe du puits. Selon encore une autre caractéristique de 35 l'invention le système est caractérisé en ce que le palier radial peut comprendre au moins une couronne de galets cylindriques rigides interposée entre la tourelle et une surface de l'unité flottante. Selon encore une autre caractéristique de l'invention le système est caractérisé en ce que les éléments de rotation sont constituées par des roues qui sont groupées par paires dont les essieux sont axialement alignés et donc communs et en ce que les essieux alignés sont orientés radialement par rapport à l'axe du puits. Selon encore une autre caractéristique de l'invention le système est caractérisé en ce que les roues de la butée axiale sont à essieux porteurs, que l'essieu commun est porté par un support fixé sur la plateforme de la tourelle ou de l'unité flottante et en ce que les roues sont en contact de roulement avec la surface inférieure de la plateforme supérieure adjacente de l'unité flottante ou de la tourelle. Selon encore une autre caractéristique de l'invention le système est caractérisé en ce que les roues du palier radial sont à essieux porteurs et sont groupés par paire ayant un essieu commun. Selon encore une autre caractéristique de l'invention le système est caractérisé en ce que l'essieu commun est porté par un support qui est fixé sur la face extérieure cylindrique de la tourelle ou de l'unité flottante et en ce que les roues sont en contact de roulements avec la surface en regard de la surface pourvue des supports des paires de roues. Selon encore une autre caractéristique de l'invention le système est caractérisé en ce que les éléments de rotation sont des roues ou rouleaux à essieux non porteurs qui sont en contact de roulement avec une surface de la tourelle et une surface de l'unité flottante. Selon encore une autre caractéristique de l'invention le système est caractérisé en ce que plusieurs roues ou rouleaux sont groupés de façon à former un véhicule qui se déplace sur une trajectoire circulaire coaxiale à l'axe du puits autour de celui-ci et en ce que chaque couronne est formée par une succession de véhicules coaxiale à l'axe du puits. Selon encore une autre caractéristique de l'invention le système est caractérisé en ce que les rouleaux de la butée axiale sont des rouleaux cylindriques ou coniques. Selon encore une autre caractéristique de l'invention le système est caractérisé en ce que les essieux de rouleaux coniques sont inclinés vers le bas en direction de l'axe du puits ou inversement. Selon encore une autre caractéristique de l'invention le système est caractérisé en ce que les rouleaux du palier radial sont des rouleaux cylindriques ou coniques. Selon encore une autre caractéristique de l'invention le système est caractérisé en ce que les roues sont des pneus ou des roues à bandage plein élastiquement déformable.

Selon encore une autre caractéristique de l'invention le système est caractérisé en ce que les rouleaux sont en un matériau élastiquement déformable ou à bandage élastique ou sont constitués par une enveloppe pressurisée.

Selon encore une autre caractéristique de l'invention le système est caractérisé en ce que les éléments de rotation sont des billes élastiques interposées entre les faces de contact de roulements de la tourelle et de l'unité flottante et qui sont disposées dans des cages de rotation. Selon encore une autre caractéristique de l'invention le système est caractérisé en ce que les billes sont disposées dans une couronne pour le transfert des charges axiales pour l'utilisation dans une butée axiale. Selon encore une autre caractéristique de l'invention le système est caractérisé en ce que les billes sont des charges radial. Selon encore une autre caractéristique de l'invention le système est caractérisé en ce que les billes sont agencées dans une couronne pour le transfert des charges axiale et radiale, qui est utilisé simultanément comme butée axiale et de palier radial, les billes étant à contact oblique.

Selon encore une autre caractéristique de l'invention le système est caractérisé en ce qu'une couronne est pourvue d'une piste de roulement extérieure reliée à la face extérieure de la tourelle pour assurer qu'en cas d'une déviation de la tourelle de sa position centrale dans le puits, non seulement les éléments de rotation du côté de la déviation, mais aussi situés diamétralement opposé participant à l'absorption des contraintes. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et apparaîtront plus clairement explicative qui va suivre faite schématiques annexés, donnés d'exemple, illustrant plusieurs l'invention et dans lesquels : - la figure 1 est une vue flottante pourvue d'une tourelle montée en pivot dans une ouverture en forme de puits vertical à travers le corps de l'unité flottante, la tourelle étant amarrée au sol marin par des lignes d'ancrage et traversée par des conduites de transfert d'un fluide tel que du pétrole ; - la figure 2A est une vue en coupe dans un plan vertical, perpendiculaire à la direction longitudinale de l'unité flottante et montré, en élévation, un premier mode de réalisation d'un système de guidage de la tourelle dans le puits de l'unité flottante ; agencées dans une couronne pour le transfert radiales pour l'utilisation dans un palier avantages de celle-ci dans la description en référence aux dessins uniquement à titre modes de réalisation de

schématique d'une unité - les figures 2B et 2D sont des vues de dessus de couronnes de roues élastiques respectivement d'une butée axiale et d'un palier radial du système selon la figure 2A ; - les figures 2Ca à 2Cc sont trois vues montrant une paire de roues élastiques dans des vues respectivement selon la direction indiquée IICa-IICa de la figure 2B, perpendiculaire à cette direction et de dessus ; - la figure 3A est une vue similaire à la figure 2A et montre une première version de réalisation du mode représenté à la figure 2A ; - la figure 3B est une vue correspondant à la figure 2Ca, avec cependant un élément roulant composé de 15 deux roues jumelées; - la figure 4A est une vue similaire à la vue 2A, d'une autre version de réalisation de celle-ci ; - la figure 4B est une vue de dessus d'une partie du palier radial de la figure 4A ; 20 - les figures 5A à 5D sont des vues schématiques expliquant l'effet produit par le palier radial des figures 4A et 4B ; - la figure 6 est une vue similaire à la figure 2A d'une autre version de réalisation du système selon la 25 figure 2A ; - les figures 7A à 9 sont des vues similaires à la figure 2A, de trois versions différentes d'un deuxième mode de réalisation du système selon l'invention, la figure 7B est une vue de dessus de la couronne de la 30 figure 7A ; - la figure 10A est une vue de dessus d'une couronne de roues élastiques selon un troisième mode de réalisation, la couronne étant formée par une succession de véhicules à quatre roues élastiques, disposée autour 35 de l'axe du puits ; - les figures 10B à 10D sont trois vues différentes d'un véhicule selon la figure 10, respectivement en coupe selon la ligne Xb-Xb, perpendiculaire à cette direction et de-dessus ; - la figure 11A est une vue similaire à la figure 2A, démontrant un quatrième mode de réalisation de 5 l'invention ; - la figure 11B est une vue de dessus de la couronne de la butée axiale de la figure 11A ; - la figure 11C est une vue en coupe selon la ligne XIc - XIc de la figure 11B, mais à plus grande échelle ; 10 - la figure 11D est une vue de dessus, à plus grande échelle, d'un véhicule à deux rouleaux de la figure 11B - la figure 11E est une vue de dessus du palier radial de la figure 11A ; 15 - la figure 11F est une vue en coupe partielle, à plus grande échelle, le long de la ligne XIf-XIf de la figure 11E ; - la figure 11G est une vue, à plus grande échelle, avec arrachement, en direction de la flèche XIg de la 20 figure 11E - la figure 12A est une vue de dessus d'une partie de la couronne d'un palier radial d'un cinquième mode de réalisation de l'invention, dans lesquels les éléments de rotation sont formés par des billes élastiques ; 25 - la figure 12B est une vue en coupe selon la ligne XIIb-XIIb de la figure 10B, à une plus grande échelle ; - la figure 12C est une vue, avec arrachement, et à plus grande échelle en direction de la flèche XIIc de la 30 figure 12A - la figure 12D est une vue en direction de la flèche XIId de la figure 12C ; - la figure 13A est une vue de dessus d'une partie d'une couronne d'une butée axiale dont les éléments de 35 rotation sont formés par des billes élastiques ; - la figure 13B est une vue en coupe, à plus grande échelle, selon la ligne XIIIb-XIIIb de la figure 13A ; - la figure 13C est une vue, avec arrachement, et à plus grande échelle, en direction de la flèche XIIIc de la figure 13A ; - la figure 13D est une vue de dessus d'une partie 5 de la figure 13A ; - la figure 14A est une vue de dessus d'une autre version de réalisation d'une couronne à billes élastiques selon l'invention, qui peut servir de butée axiale et de palier radial ; 10 - la figure 14B est une vue en coupe, à plus grande échelle, le long de la ligne XIVb-XIVb de la figure 14A ; - les figures 15 et 16 sont des vues similaires à la figure 2A d'un système à billes élastiques comprenant respectivement une butée axiale et un palier radial et 15 une couronne de billes formant à la fois la butée axiale et le palier radial ; - la figure 17A est une vue similaire à la figure 2A mais dont la butée axiale est pourvue de dispositifs d'amortissement ; 20 - la figure 17B est une vue de dessus de la butée axiale de la figure 17A, équipée du dispositif d'amortissement ; - la figure 17C est une vue de dessus du palier radial de la figure 17A, qui est pourvue de dispositifs 25 d'amortissements ; - les figures 17D et 17E sont des vues d'un dispositif amortisseur selon l'invention respectivement en élévation et de dessus ; - les figures 18A et 18B illustrent, de façon 30 schématique, deux possibilités de mise en oeuvre d'une paire de roues élastiques selon l'invention, utilisable dans le cadre du premier mode de réalisation de l'invention (figure 2A) ; - la figure 19 est une vue similaire à la figure 35 7A, mais montre un plateau et une face en regard, qui présentent des surfaces inclinées de logement de la couronne. - les figures 20A et 20B illustrent la possibilité de réaliser des rouleaux cylindriques et coniques par assemblage de roues individuelles. L'invention sera décrite ci-après dans son application à une installation telle que représentée à la figure 1. Cette installation comprend une unité flottante 1 de production, de stockage et de déchargement d'un fluide notamment de pétrole, et une tourelle 2 qui est notamment montée en pivot dans une ouverture 3 en forme de puits s'étendant entièrement verticalement à travers le corps de l'unité flottante. La tourelle est amarrée au sol marin par des lignes d'ancrage 4 qui sont fixés en 5 au plateau de base 6 de la tourelle. La figure montre deux parmi un grand nombre de conduites 7 de transfert de fluide, par exemple de pétrole, dont une extrémité va vers des têtes de puits non représentées, tandis que la partie supérieure des conduites passe à travers la tourelle pour transporter les fluides aux différents équipements de l'unité flottante.

La tourelle 2 est guidée dans le puits 3 par des agencements de guidage qui comportent un dispositif de butée axiale et un palier radial, qui seront décrites ci-après et qui sont aptes à absorber les grandes charges produites par la tourelle et les déplacements d'appuis résultant des déformations que subit l'unité flottante sous l'effet du vent et des vagues. Les agencements de guidage sont adaptés pour le transfert de fortes charges entre la tourelle et l'unité flottante. La tourelle peut avoir un grand diamètre par exemple supérieur à 25m et l'unité flottante peut avoir une longueur supérieure à 300m. Ces indications n'ont été données qu'à tire d'exemple pour donner une idée des dimensions. C'est dans le même but que certaines figures montrent des personnes à titre de référence.

Les figures 2A à 2D illustrent un premier mode de réalisation de l'invention. L'agencement de guidage axial 9 qui constitue une butée axiale comprend une pluralité de plateformes 12, 13 annulaires notamment horizontalement et coaxiales à l'axe de la tourelle et du puits et superposées dans la direction de ces axes. Les plateformes 12 sont solidaires de la tourelle 2 qui dépasse au moins dans l'exemple représenté vers le haut le pont 10 de l'unité flottante. Les plateformes 13 sont montées sur une structure de support en forme d'une tour annulaire 19 montée sur le pont 10 coaxial à l'axe du puits 3. Les plateformes annulaires 12 et 13 sont disposées de façon qu'à chaque plateforme 12 est associée une plateforme 13 de façon à former une paire. Entre chaque paire de plateformes 12 et 13 est interposée une couronne 14 d'éléments rotatifs en forme de roues 15 élastiquement déformables.

Les plateaux 12 de la tourelle sont montés sur la surface cylindrique extérieure de celle-ci et sont espacés d'une distance permettant l'engagement entre deux plateformes 12 d'une plateforme 13 de l'unité flottante et la disposition entre la face inférieure de la plateforme 12 au-dessous de cette plateforme 13 et celle-ci d'une couronne 14 d'éléments rotatifs. La figure 2B montre l'arrangement circulaire en forme d'une couronne 14 des éléments rotatifs 15 de la butée axiale. Comme on le voit sur les figures 2B et 2Ca et 2Cb, les éléments rotatifs en forme de roues cylindriques 15 sont arrangés par paires, les roues de chaque paire étant montées sur un poteau de support 21 qui s'étend verticalement vers le haut à partir de la face supérieure du pont 10 de l'unité flottante ou de la face supérieur 22 des plateformes annulaires 13. Les deux roues sont montées rotatives sur le poteau de support 21 par un essieu 23 horizontal, les deux essieux 23 des roues étant alignés et orientés radialement à l'axe du puits. Les deux roues sont en contact de roulement avec la face inférieure du plateau 12 situées au-dessus du plateau 13, cette surface constituant donc une piste de roulement. Il est à noter que les roues pourraient être de natures diverses, à condition de pouvoir se déformer élastiquement dans les directions d'absorption des charges. Les roues pourraient être par exemple des pneus ou des roues à bandage plein élastiquement déformable.

Il est à noter que la plateforme 12 est continue et annulaire car elle constitue la piste ; la plateforme 13 n'est pas nécessairement continue car elle supporte des éléments discontinus. Le palier radial 24 interposé entre la face interne 20 du puits 3 et la face externe 26 de la tourelle 2 comporte une pluralité de couronnes 25, par exemple quatre, de paires de roues 15, qui sont superposées dans l'axe du puits et de la tourelle, en étant espacé entre le pont supérieur 10 de l'unité flottante jusqu'à un niveau un peu au-dessous de la mi-hauteur de l'unité flottante. Les paires de roues sont agencées de la manière représentée aux figures 2Ca à 2Cb, les poteaux de support 21 étant solidaires de la face interne 4 du puits.

Grâce aux configurations de la butée axiale et du palier radial, qui viennent d'être décrites, l'invention permet la présence d'un grand nombre de roues élastiquement déformables 15 dont le diamètre correspond à la hauteur d'homme, comme cela est indiqué schématiquement. A titre d'exemple, chaque butée axiale peut comprendre quarante paires de roues, c'est-à-dire 80 roues. Etant donné que la butée comporte 6 couronnes, la butée axiale comprend donc, au total, 480 roues. Concernant le palier radial, dans l'exemple représenté, il comporte, dans chaque couronne, 40 paires de roues, c'est-à-dire 80 roues. Au total, le palier radial comporte donc 320 roues. La figure 3A montre une autre version de mise en oeuvre de la butée axiale et du palier radial, du concept de la figure 2A. Dans le cas de la figure 3A, le puits 3 est étagé et comporte une partie supérieure 27 d'un diamètre plus important, s'étendant, dans l'exemple représenté, sur approximativement un tiers de la hauteur de l'unité flottante et une portion de puits inférieur 28 d'un diamètre plus faible. Le diamètre de la partie de puits supérieur 27 est choisi de façon que l'espace annulaire formé entre la paroi cylindrique interne de la partie de puits 27 et la surface cylindrique extérieure de la tourelle 2 permette la réception de deux couronnes de butée axiale 14 telles que représentée à la figure 2 et décrites en se référant à celle-ci.

Dans la version de mise en oeuvre du palier radial de la figure 3, seulement deux couronnes 25 sont nécessaires, chaque paire de roues comportant cependant des roues jumelées 15', représentées plus en détail sur la figure 3B.

Des roues jumelées pourraient également être utilisées, le cas échéant, dans la butée axiale. Dans ce cas, les roues sont cependant indépendantes c'est-à-dire peuvent tourner indépendamment l'une par rapport à l'autre autour d'un même axe géométrique.

Les figures 4A et 4B montrent une version de réalisation qui comporte une butée axiale 9 correspondant à celle de la figure 2. Par contre le palier radial 24 présente une particularité qui assure une meilleure utilisation des éléments de rotation 15. Pour obtenir cet effet, on prévoit pour chaque couronne 25 du palier radial une piste de roulement extérieure 30 qui est relié à la face extérieure de la tourelle 26 par des traverses 31. Les figures schématiques 5A à 5D illustrent l'effet avantageux produit par la piste extérieure 30 par comparaison d'un palier radial à piste unique selon les figures 5A et 5B. Les figures 5C et 5D illustrent le fonctionnement du palier radial double piste. La figure 5A montre un palier radial à simple piste conformément aux figures 2 et 3, à l'état sans charge radiale et donc sans déviation radiale de la tourelle. A la figure 5B, la tourelle 2 s'est déplacée légèrement vers la droite, ce qui a pour conséquence une déformation des roues 15 par la surface extérieure cylindrique 26 de la tourelle. Les roues situées à gauche ne sont plus en contact avec cette surface intérieure et ne participent donc pas à l'absorption des charges radiales produites par déviation radiale de la tourelle. Les figures 5C et 5D montrent que la présence de la piste extérieure 30 qui est solidaire de la surface cylindrique extérieure 26 de la tourelle, a pour résultat qu'une déviation radiale vers la droite, conformément à la figure 5D, provoque également un déplacement vers la droite de la piste extérieure 30, ce qui fait que les roues 15 diamétralement opposées aux roues déformées par la surface extérieure 26 de la tourelle sont également déformées et participent donc à l'absorption des charges radiales. Grâce à la participation non seulement des roues du côté de la déviation mais également des roues radialement opposées, le nombre de couronnes 25 de roues, dans la version représentée aux figures 4A et 4B, utilisant un palier radial double piste, est réduit de 4 à 2, en comparaison à la figure 2. La figure 6 illustre une version de réalisation qui est similaire à celle montrée à la figure 3A dans la mesure où deux couronnes 14 de la butée axiale sont disposées dans une zone supérieure de plus grand diamètre 35 du puits 3. Par contre, différemment de la figure 3, la tourelle comporte trois portions, une portion supérieure 37 d'un diamètre plus faible et dont la face extérieure cylindrique supporte six plateformes annulaires superposées 12, une portion intermédiaire tronconique 38 s'élargissant coniquement vers le bas et une portion inférieure 39 cylindrique qui est pourvue du plateau de fixation des lignes d'ancrage 4 et de l'arrivée des conduites de transfert 7 du fluide. Le palier radial est également différent de celui de la figure 3 puisqu'il ne comporte que deux couronnes de galets 42 non déformables, éventuellement métalliques, à savoir une couronne en bas de la structure 43 de support des plateformes annulaires 13 et une autre en haut de cette structure de support. La tour de support comporte à cette fin en haut et en bas une saillie radiale annulaire 44 qui s'étend radialement vers l'axe du puits. On constate que les deux couronnes de galets 42 sont disposées au niveau de la partie radialement réduite 37 de la tourelle 2. Les figures 7A et 7B montrent un deuxième mode de réalisation de l'invention dont la particularité réside dans le fait que la butée axiale 9 comporte cinq couronnes 14 de roues 15 qui sont disposés dans la direction radiale du puits et de la tourelle, entre le pont supérieur 10 de l'unité flottante et une plateforme unique radiale très large 46 au niveau de la tête de la tourelle 2. En raison de cet agencement de la butée axiale, le palier radial 24 ne comporte qu'une couronne 25 de roues jumelées 15' disposée près du pont supérieur 10 du puits. Cet agencement permet ci nécessaire d'obtenir une plus grande résistance à la rotation de la butée axiale 9. Entre chaque rangée concentrique on peut disposer d'une place suffisante à l'accès d'un opérateur et la maintenance. Pour avoir suffisamment de place pour la disposition des couronnes radialement juxtaposées 14 de la butée axiale, le diamètre du puits 3 est réduit dans une portion supérieure cylindrique 47 de l'unité flottante, les parties intermédiaires 48 et inférieures 49 étant respectivement tronconiques et cylindriques. La tourelle 2 présente une forme complémentaire et comporte donc une partie cylindrique supérieure à diamètre réduit 50, une partie intermédiaire tronconique 51 et une partie inférieure cylindrique 52 qui est pourvue de la plateforme inférieure de fixation de lignes d'ancrage 4.

Il est également possible d'utiliser dans le palier radial 24 à la place de la couronne de roues jumelées 15', une couronne de galets métalliques 45, comme le montre la figure 8. La figure 9 montre une autre version du système selon la figure 7A, qui se distingue de cette dernière par le fait que la piste de roulements notée 54 du pont supérieur 10 est inclinée vers le bas en direction de l'axe du puits. Cette piste inclinée est avantageuse notamment pour réduire, voire annuler, les efforts à reprendre par le palier radial.

La figure 19 montre encore une autre version de réalisation du système selon l'invention, qui comporte un plateau de tourelle large avec juxtaposition d'une pluralité de couronnes 14 de roues, qui sont en contact de roulement avec la face inférieure du plateau 46 et dont les poteaux de support 21 sont montés sur une surface appropriée de l'unité flottante, autour du puits 3. La surface de roulement du plateau 46 qui est conique et la surface d'installation des poteaux de support sont inclinés vers le bas en direction de l'axe du puits, d'un angle important de par exemple de 30°, ce qui permet la suppression d'un palier radial spécifique. Ainsi le guidage de la tourelle est réalisé par un unique roulement conique. La conicité est choisie en fonction des efforts appliqués à la tourelle. Bien entendu on pourrait aussi prévoir que l'inclinaison vers le bas se fasse lors de l'éloignement de l'axe. Les figures 10A à 10D montrent un troisième mode de réalisation de l'invention dont la particularité réside dans la mise en oeuvre de la butée axiale. Dans ce mode de réalisation les essieux des roues ne sont plus des essieux porteurs mais sont en contact de roulement direct avec les surfaces formant les pistes de roulements des plateformes 12, 13 solidaires de la tourelle 2 et de l'unité flottante 1. Comme le montre les figures 10B à 10D, les roues 15 sont arrangées par paires dont les essieux 23 sont axialement alignés. Chaque fois deux paires de roues adjacentes sont reliées l'une à l'autre par une barre de connexion 56 pour former un véhicule 54 à quatre roues. Les essieux alignés des deux paires sont orientés radialement par rapport à l'axe du puits. Chaque paire de roues d'un véhicule est montée par un galet 55 dans un rail de guidage 57 qui est fixé sur la face inférieure formant piste de roulements du plateau supérieur de chaque paire de plateaux 12, 13 entre lesquelles les roues sont disposées. L'utilisation du principe des essieux non porteurs présente l'avantage d'assurer un équilibre réalisé directement au niveau du bandage élastique des roues, alors que, dans le cas des essieux porteurs, la charge reprise par la roue au niveau de son bandage est intégralement transmise à l'essieu via les flancs du pneu. De plus la capacité d'absorption des déformations est doublée. La butée axiale est ainsi constituée d'un train de véhicules 54 à quatre roues, chaque véhicule suivant une trajectoire circulaire coaxiale à l'axe du puits. La figure 11A illustre un quatrième mode de réalisation de l'invention, qui se distingue des modes de réalisation précédents par le fait que les éléments de rotation de la butée axiale 9 sont formés par des rouleaux coniques élastiques 60, dont l'axe est orienté horizontalement et dont le diamètre diminue en direction de l'axe du puits. Ces roulements coniques sont disposés entre des pistes de roulements 61 et 62 inclinées de façon complémentaire respectivement du pont supérieur 10 de l'unité flottante et d'une plateforme appropriée 63 à la tête de la tourelle 2. Les figures 11C et 11D illustrent le montage des rouleaux coniques 60. Ceux-ci sont agencés par paires de façon que chaque paire constitue un véhicule 64 qui comporte une barre de connexion radialement interne 65 et une barre de connexion radialement externe 66 des rouleaux, chaque barre étant coudée et orientée de façon que les essieux des rouleaux s'étendent radialement par rapport à l'axe du puits. Les rouleaux élastiques peuvent être de toute matière ou agencement approprié, par exemple être des rouleaux pneumatiques ou à bande de roulement élastique. Chaque véhicule est relié à un rail de guidage 67 coaxial à l'axe du puits par l'intermédiaire de deux dispositifs de deux galets 68, chacun disposés dans l'alignement axial de l'essieu d'un rouleau 60, de façon que les deux galets s'engagent dans un chemin de guidage, autour de l'axe du puits, qui est formé par le rail 67. Le chemin de guidage est fait de manière que les rouleaux n'ont qu'un seul degré de liberté qui est le déplacement en direction de la périphérie du puits. Comme le montre les figures 11A, 11E à 11G le palier radial 24 comporte une couronne de rouleaux élastiques cylindriques 70 qui sont montés entre un support supérieur 71 et un support inférieur 72, qui s'étendent coaxialement à l'axe du puits et sont formés par des éléments 74, articulés les uns aux autres à la manière des éléments d'une chaîne au niveau des essieux des rouleaux de façon qu'un élément ou maillon de chaîne retienne deux rouleaux adjacents. L'essieu 76 de chaque rouleau 70 porte une pièce 77 en forme d'un L dont une branche est solidaire de l'extrémité de l'essieu tandis que l'autre branche qui s'étend parallèlement à l'axe de l'essieu 76, porte au niveau de son extrémité libre un ou deux galets 78 dont l'axe de rotation est orienté perpendiculairement à l'axe du rouleau et qui sont retenus dans un rail de guidage 80 en forme d'un L dont une extrémité est fixée sur la surface supérieure d'un support annulaire 82 lui-même fixée sur la surface du puits 3. On constate que les rouleaux cylindriques 70 sont disposés entre la tourelle et la surface du puits, en contact de roulement avec les surfaces respectivement externe et interne de la tourelle et du puits et sont immobilisées dans la direction de l'axe du puits. Il est à noter que les rouleaux de la butée axiale 9 peuvent aussi être des rouleaux cylindriques. Dans ce cas il est avantageux que les rouleaux soient constitués des roues jumelées indépendantes. Les figures 12A à 12D illustrent un cinquième mode de réalisation d'un palier radial 24, qui a pour particularité que les éléments de rotation sont formés par une rangée de billes élastiques à contact radial 82, qui sont retenues dans une cage à roulement 84 entre une bague intérieure 85 liée à la tourelle et une bague extérieure 86 liée au puits, qui constituent des pistes de roulement fixées respectivement à la tourelle et la face du puits. On constate que les pistes sont concaves. La cage de roulement 84 comporte quatre rails circulaires 88 disposé coaxialement à l'axe du puits, deux rails au niveau de la bague intérieure 85 et deux près de la bague extérieure 86. La cage est en appui par deux galets supports 89 sur une plateforme annulaire radiale 91 solidaire de la tourelle et par un galet 89 sur la bague extérieure 86. Les quatre rails sont reliés entre eux par des traverses 90 qui portent au niveau de leur milieu des éléments en forme de calottes sphériques 90' qui sont en contact de roulement avec les billes. Les figures 13A à 13D montrent une butée à billes élastiques, qui est destinée à servir de butée axiale 9. Les billes sont disposées entre deux bagues concaves 92 et 93 respectivement supérieure et inférieure dans une cage 84 comme les billes du palier radial. Les galets supports 89 sont en appui roulant sur la bague inférieure 93 et un organe de guide radial 94 est également prévu au côté radialement intérieur. Les bagues inférieure et supérieure sont alors solidaires respectivement du pont 10 de la plateforme flottante 1 et du plateau supérieur de la tourelle. Les bagues présentent une forme convexe emprisonnant les billes et réduisant la pression de contact bille/piste.

Les figures 14A et 14B montrent une butée à billes élastiques à contact oblique qui peut à la fois servir de butée axiale que de palier radial. Dans ce cas la bague inférieure et la bague supérieure sont convexes et couvrent une étendue angulaire de 45° dans un plan vertical pour pouvoir retenir aussi bien des efforts axiaux que radiaux. Les bagues inférieure 93 et supérieure 92 sont solidaires respectivement du pont 10 de l'unité flottante 1 et de la plateforme 63 de la tourelle 2, d'une part, dans l'utilisation de butée axiale, ou du puits de l'unité flottante et de la tourelle d'autre part dans le cas de l'utilisation comme palier radial. On constate que la cage est tournée d'un angle de 45°, l'angle peut être différent, à choisir en fonction des efforts appliqués à la tourelle, par rapport à la figure 10. Les galets de support 89 sont en appui roulant sur la cage inférieure 93 et sur une pièce 92' en saillie vers l'extérieur de la cage supérieure 92. Les figures 15 et 16 illustrent le guidage de la tourelle par association d'une butée axiale et d'un palier radial, décrits ci-dessus (figure 15) et par une rangée de billes à contact oblique (figure 16).

Les figures 17A à 17D montrent un système selon les figures 2A à 2C, dont la butée axiale et le palier radial sont pourvus d'un dispositif d'amortissement noté 95. Ce dispositif comprend un support 96 d'un vérin amortisseur 97 dont la tige mobile 98 porte à son extrémité un galet 99 dont l'axe de rotation est perpendiculaire à l'axe de la tige. Pour équiper la butée axiale 9 de moyens amortisseur, on dispose dans la couronne des paires de roues 15, une pluralité de dispositifs amortisseur 95 dont le support est monté sur le pont ou une plateforme annulaire de l'unité flottante tandis que le galet est en contact de roulements avec la piste de roulement de la plateforme annulaire correspondant de la tourelle. Comme le montre la figure 17B, les dispositifs amortisseurs sont disposés autour du puits, dans la direction périphérique, dans la couronne ici toutes les deux paires de roues.

La figure 17C montre la disposition des dispositifs amortisseurs 95 dans le palier radial, entre la tourelle et les surfaces de puits. On constate que les dispositifs d'amortisseurs sont disposés en parallèle aux éléments roulant de guidage de la tourelle. Le dispositif comporte des vérins amortisseurs de tout type connus, par exemple de type hydraulique, viscoélastique ou à friction. Les propriétés d'amortissement peuvent aussi être incluses dans les éléments roulant par exemple par remplissage des pneus. Il est à noter que la disposition et la répartition des dispositifs amortisseurs dans la butée axiale et le palier radial n'ont été données qu'à titre d'exemple et peuvent être différentes en fonction du résultat d'amortissement que l'on souhaite obtenir. Les figures 18A et 18B illustrent deux versions d'une butée axiale à pistes de roulement coniques. Dans le cas de la figure 18A les roues comportent une bande de rouleaux cylindriques. Il est à noter que l'angle de conicité de deux pistes est choisie de façon que les lignes de prolongement des surfaces coniques et l'axe de l'essieu commun s'entrecoupent en un seul point sur l'axe de rotation. Sur la figure 18B les roues possèdent une bande de roulement conique, dont l'angle est choisi de façon que le prolongement des faces coniques des pistes de bande de roulement ainsi que l'axe de l'essieu s'entrecoupent en un même point sur l'axe de rotation. Il est à noter que le fait de placer la piste de la butée axiale en partie inférieure de la structure d'appui de la tourelle, en sous-face, constitue un avantage des dispositions proposées dans l'invention car cela permet d'éviter qu'un obstacle ou objet contendant pouvant endommager les pneus puisse se trouver sur la piste au moment du passage du pneu (et également réduit naturellement l'accumulation de graisse et poussières pouvant venir souiller la piste.

De plus, un autre avantage des dispositions prises est de placer le support des pneus du côté du bateau. Non seulement, on peut plus aisément opérer en maintenance, mais de plus, il est aisé de câbler les équipements, notamment l'instrumentation de suivi du comportement des éléments roulants. Bien entendu de diverses modifications peuvent être apportées à l'invention telles que décrites et représentées aux figures. En effet, les différentes versions et modes de réalisation n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. Ainsi, comme le montre les figure 20A et 20B, les rouleaux cylindriques et coniques peuvent être réalisés par assemblage et juxtaposition axiale de plusieurs roues à bandage élastique individuelles 100.

Dans le cadre de l'invention, notamment en cas de pneus, il peut être envisagé de minimiser le coefficient de résistance au roulement des pneus, dans la mesure où les bonnes performances d'adhérence des pneus ne sont pas recherchées. Il pourrait même être avantageux de minimiser le frottement piste/pneus. Par exemple la piste de roulements pourrait être faite en un matériau favorisant un glissement, le cas échéant par lubrification. Il est également possible d'envisager le gonflage des pneus à l'eau pour éviter les déformations sous charge. Toutes les solutions sont applicables à des éléments roulant élastiques, qui pourraient être formés par des élastomères frettés, composites ou analogue. De nombreuses combinaisons piste/bande de roulement sont possibles pour la butée axiale : piste plane / bande de roulement cylindrique (figure 2A): roulement avec glissement du fait de la différence entre les vitesses circonférentielles extérieure et intérieure ; - piste conique / bande de roulement cylindrique 35 (figure 18A) la bande de roulement s'adapte par déformation propre à la conicité de la piste pour un roulement sans glissement et sans pertes par déformations élastiques ; - piste conique / bande de roulement conique (figure 18B) bande de roulement et piste géométriquement compatibles par un roulement sans glissement et sans pertes par déformation élastique. Il est encore à noter que les fonctions des plateformes solidaires de la tourelle et de l'unité flottante sont interchangeables.

D'autre part, l'invention a été décrite dans son application à une unité flottante à amarrage à point unique par l'intermédiaire de la tourelle. Bien entendu l'invention est utilisable par tout système présentant la même problématique ou une problématique similaire.15

Claims (27)

1. REVENDICATIONS1. Système adapté pour le transfert de fortes charges, notamment entre une première unité (1) telle qu'une unité flottante à amarrage rotatif à point unique et une deuxième unité (2) sensiblement immobile relativement aux fonds marins monté en pivot dans la première unité, telle qu'une tourelle montée en pivot dans un puits (3) s'étendant verticalement entièrement à travers la coque de l'unité flottante, amarrée sur le fond marin et traversée par des conduits (7) de transfert de fluide à des installations sur l'unité flottante, le système comprenant, pour le transfert des charges entre la deuxième unité (2) et la première unité (1) un arrangement de guidage comprenant des éléments de rotation interposés entre les deux unités ainsi que des moyens d'absorption des déformations notamment de la première unité, produite, le cas échéant par des contraintes exercées par l'environnement, caractérisé en ce que l'agencement de guidage comprend une butée axiale (9) qui comprend un grand nombre d'éléments de rotation (15), qui sont régulièrement répartis sous forme d'au moins une couronne (14) coaxiale à l'axe de rotation et en ce que les éléments de rotation (15) sont des éléments élastiquement déformables pour l'absorption desdites charges.
2. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la butée axiale (9) comprend une pluralité de couronnes (14) superposées et espacées dans la direction de l'axe du puits.
3. 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que dans chaque couronne (14) les éléments de rotation sont disposés entre une plateforme annulaire (12), solidaire de la tourelle (2) et une plateforme solidaire (13) de l'unité flottante (1).
4. 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que les plateformes (12) de la tourelle (2) sontmontées sur la face extérieure cylindrique de celle-ci, coaxiale à l'axe de la tourelle.
5. 5. Système selon une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'au moins certaines des plateformes (13) solidaires de l'unité flottante (1) sont montées sur une structure annulaire de support (19) établie sur le pont supérieur (10) de l'unité flottante (1) autour du puits (3).
6. 6. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que certaines des plateformes (13) de l'unité flottante (1) sont placées dans une partie supérieure sur un plus grand diamètre que celui du puits.
7. 7. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les couronnes de la butée axiale sont juxtaposées entre le pont (10) de l'unité flottante (1) et une large plateforme (46) de la tourelle (2), coaxialement à l'axe du puits.
8. 8. Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que les surfaces du pont et de la plateforme sont inclinées vers le bas en direction de l'axe du puits ou inversement.
9. 9. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend un palier radial (24) qui comporte au moins une couronne (25) d'éléments de rotation élastique (15), placée dans un espace annulaire du puits (3), entre la tourelle (2) et l'unité flottante (1).
10. 10. Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que le palier radial (24) comporte plusieurs couronnes (25) coaxiales, superposées de façon espacée dans la direction de l'axe du puits (3).
11. 11. Système selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le palier radial (24) peut comprendre au moins une couronne de galets cylindriques rigides interposée entre la tourelle et une surface de l'unité flottante.
12. 12. Système selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les éléments de rotation (15, 15')sont constituées par des roues qui sont groupées par paires dont les essieux (23) sont axialement alignés et donc communs et en ce que les essieux alignés sont orientés radialement par rapport à l'axe du puits.
13. 13. Système selon la revendication 12, caractérisé en ce que les roues (15) de la butée axiale (19) sont à essieux porteurs (23), que l'essieu commun est porté par un support (21) fixé sur la plateforme (12, 13) de la tourelle (2) ou de l'unité flottante (1) et en ce que les roues (15) sont en contact de roulement avec la surface inférieure de la plateforme (13, 12) supérieure adjacente de l'unité flottante (1) ou de la tourelle (2).
14. 14. Système selon la revendication 13, caractérisé en ce que les roues (15) du palier radial (24) sont à essieux porteurs et sont groupés par paire ayant un essieu (23) commun.
15. 15. Système selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'essieu commun (23) est porté par un support (21) qui est fixé sur la face extérieure cylindrique (26) de la tourelle (2) ou de l'unité flottante (1) et en ce que les roues (15') sont en contact de roulements avec la surface en regard de la surface pourvue des supports des paires de roues.
16. 16. Système selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que les éléments de rotation (15') sont des roues ou rouleaux à essieux non porteurs qui sont en contact de roulement avec une surface de la tourelle et une surface de l'unité flottante.
17. 17. Système selon la revendication 16, caractérisé en ce que plusieurs roues (15, 15') ou rouleaux (60) sont groupés de façon à former un véhicule (34, 64) qui se déplace sur une trajectoire circulaire coaxiale à l'axe du puits autour de celui-ci et en ce que chaque couronne (24) est formée par une succession de véhicules coaxiale à l'axe du puits.
18. 18. Système selon la revendication 17, caractérisé en ce que les rouleaux (60) de la butée axiale (9) sont des rouleaux cylindriques ou coniques.
19. 19. Système selon la revendication 18, caractérisé en ce que les essieux (23) de rouleaux coniques (60) sont inclinés vers le bas en direction de l'axe du puits ou inversement.
20. 20. Système selon la revendication 19, caractérisé en ce que les rouleaux (70) du palier radial (24) sont 10 des rouleaux cylindriques ou coniques.
21. 21. Système selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que les roues (15) sont des pneus ou des roues à bandage plein élastiquement déformable.
22. 22. Système selon l'une des revendications 16 à 20, 15 caractérisé en ce que les rouleaux (60, 70) sont en un matériau élastiquement déformable ou à bandage élastique ou sont constitués par une enveloppe pressurisée.
23. 23. Système selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que les éléments de rotation sont des 20 billes élastiques (82) interposées entre les faces de contact de roulements de la tourelle (3) et de l'unité flottante (1) et qui sont disposées dans des cages de rotation (84).
24. 24. Système selon la revendication 23, caractérisé 25 en ce que les billes (82) sont disposées dans une couronne pour le transfert des charges axiales pour l'utilisation dans une butée axiale.
25. 25. Système selon la revendication 23, caractérisé en ce que les billes (82) sont agencées dans une couronne 30 pour le transfert des charges radiales pour l'utilisation dans un palier radial (24).
26. 26. Système selon la revendication 23, caractérisé en ce que les billes (82) sont agencées dans une couronne pour le transfert des charges axiale et radiale, qui est 35 utilisé simultanément comme butée axiale (9) et de palier radial (24), les billes étant à contact oblique.
27. 27. Système selon l'une des revendications 9 à 26, caractérisé en ce qu'une couronne (25) est pourvue d'une piste de' roulement extérieure (30) reliée à la face extérieure (26) de la tourelle (2) pour assurer qu'en cas d'une déviation de la tourelle de sa position centrale dans le puits, non seulement les éléments de rotation du côté de la déviation, mais aussi situés diamétralement opposé participant à l'absorption des contraintes.