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(11) | EP 0 045 684 A1 |
| (12) | DEMANDE DE BREVET EUROPEEN |
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| (54) | Agencement mécanique permettant, notamment, le dégagement d'un bras articulé de transfert de produits fluides, en déconnexion d'urgence |
| (57) L'invention se rapporte aux bras articulés de transfert de produits fluides, du type
général comportant une embase, un tube interne et un tube externe articulés entre
eux, et un système de contrepoids, le tube interne pivotant sur l'embase et le tube
externe portant un dispositif de déconnexion d'urgence. Le procédé et l'agencement selon l'invention ont recours à au moins un contrepoids additionnel (16) porté par une poutre pivotante (17) à l'arrière du tube interne, lequel centrepoids est calculé et sa position choisie, de manière que l'ensemble articulé qu'il constitue avec sa poutre permette l'équilibre du bras en manoeuvre normale en reportant le couple (P x 1) qu'il engendre, sur l'embase, et en ne conservant que l'action de son poids sur l'arrière du tube interne et, d'autre part, que ledit couple permette de sur-équilibrer ou sous-équilibrer le bras articulé, en fonction de la position de son tube interne, en se reportant sur ce dernier, au moment de la déconnexion d'urgence. L'invention s'applique au chargement et au déchargement de produits fluides, en particulier de produits pétroliers. |
[0001] L'invention se rapporte aux bras articulés de transfert (chargement ou déchargement d'un navire par exemple) de produits fluides, du type général comportant une embase, un tube interne et un tube externe articulés entre eux, et un système de contrepoids le tube interne pivotant sur l'embase, et le tube externe portant un ensemble à coudes et dispositif de déconnexion d'urgence, une partie de cet ensemble restant solidaire du navire en déconnexion d'urgence.
[0002] Un problème rencontré dans ce domaine est celui de la difficulté de raccordement au navire des bras de chargement marins lorsqu'ils sont déséquilibrés en manoeuvre normale et des dangers encourus lorsque le système hydraulique servant à les manoeuvrer est en panne. Un autre problème est celui des bras de chargement marins qui, lorsqu'ils sont sur-équilibrés sur l'ensemble articulé ou sous-équilibrés (le bras étant en déconnexion d'urgence vide ou plein) peuvent avoir tendance à se rapprocher du navire avec des risques de chocs, notamment dans le cas où la déconnexion est faite le tube interne se trouvant en arrière de l'axe vertical de l'embase du bras. Un autre problème est celui de la courbe décrite par l'extrémité de la partie-de l'ensemble coudes-dispositif de déconnexion d'urgence restant solidaire du tube externe, lorsque le tube interne remonte, notamment dans le cas où l'angle entre le tube externe et le tube interne reste constant ou varie très lentement.
[0003] On connait plusieurs familles de bras de chargement de produits pétroliers comprenant un système de contrepoids à deux contrepoids.
[0004] On connait notamment une famille de bras dans lesquels un parallélogramme déformable comprend un tube interne et un prolongement arrière de ce tube interne. Le parallélogramme supporte deux contrepoids, l'un sur le prolongement arrière et l'autre proche de l'articulation d'un petit côté et d'un grand côté du parallélogramme déformable. L'autre petit côté du parallélogramme est solidaire et dans le prolongement arrière du tube externe du bras de chargement. La déformation du parallélogramme peut être bloquera l'aide d'un vérin prenant appui et articulé sur l'embase.
[0005] Pour une position donnée fixe du tube interne tout mouvement d'oscillation du tube externe se traduit par une oscillation correspondante mais de sens opposé du contrepoids de parallélogramme.
[0006] Un mouvement d'oscillation du tube externe se traduit par une déformation du parallélogramme permettant de conserver au bras externe une position parallèle à lui-même et d'angle constant, le contrepoids de parallélogramme conservant également dans ce cas une position parallèle à lui-même et à celle du tube externe.
[0007] Il y a donc interdépendance entre le tube interne et le petit côté du parallélogramme portant le contrepoids (9a).
[0009] La présente invention remédie aux problèmes exposés plus haut et vise un procédé et un agencement mécanique à deux contrepoids, différent des familles qui précèdent, permettant notamment, le dégagement d'un bras articulé en déconnexion d'urgence, caractérisés en ce qu' ils consistent à considérer l'un des contrepoids comme un contrepoids additionnel placé à pivotement libre à l'arrière du tube interne, lequel contrepoids additionnel est calculé et sa position choisie de manière, d'une part, que l'ensemble articulé qu'il constitue permette l'équilibre du bras en manoeuvre normale en reportant le couple (P x 1) qu'il engendre, sur l'embase, et en ne conservant que l'action de son poids sur l'arrière du tube interne et, d'autre part, que ledit couple (P x 1) permette de sur-équilibrer ou de sous-équilibrer le bras articulé, en fonction de la position du tube interne de ce bras, en se reportant sur ce dernier au moment de la déconnexion d'urgence.
[0010] Suivant une forme de réalisation le contrepoids additionnel est porté par une poutre annexe montée pivotante sur une poutre arrière prolongeant le tube interne.
[0011] L'invention apporte notamment pour avantages :
- que le tube interne part en arrière, en déconnexion vide ou pleine, quelle que soit la position du bras ;
- que l'agencement est mécanique ;
- qu'elle ne nécessite pas de détection d'absence ou de présence de produit dans le bras.
[0012] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre faite en regard des dessins annexés sur lesquels :
la figure 1 est une vue en élévation latérale d'une forme de réalisation possible d'un bras de transfert de produits fluides équipé conformément à l'invention ;
la figure 2 en est une vue partielle, en bout et de l'arrière ;
la figure 3 est un schéma explicatif du procédé selon l'invention ;
les figures 4 et 5 sont des schémas représentatifs du fonctionnement dudit bras, en marche normale, selon deux cas possibles ;
les figures 6 et 7 sont des schémas représentatifs du fonctionnement dudit bras, en déconnexion d'urgence, suivant les deux cas des figures 4 et 5 ;
la figure 8 est un schéma représentatif du fonctionnement du bras, en déconnexion d'urgence, le tube interne se trouvant en arrière de la verticale de l'embase; et
les figures 9 et 10 sont des schémas montrant des emplacements différents du dispositif de commande du tube externe du bras.
[0013] Dans la forme de réalisation représentée aux figures 1 à 3 en particulier, l'invention est appliquée à un bras articulé de transfert de produits fluides, notamment de produits pétroliers, entre une installation à quai (Q) et un navire (N) par exemple. Dans cette forme de réalisation choisie seulement à titre d'exemple pour illus- trer l'application de l'invention, le bras articulé comprend une embase (1) et, monté à pivotement sur cette embase, à l'aide de deux coudes (2) et (3) et de deux roule- ments (4) et (5), un tube interne (6) à une extrémité duquel est articulé un tube externe (7). Selon cette dispo- sition, un premier pivotement se fait autour d'un axe vertical Z-Z de l'embase et un second pivotement se produit autour d'un axe horizontal X-X. Sur une poutre (8) prolongeant, à l'arrière, le tube interne (6) on trouve la roue (9) du système de contrepoids (10) laquelle est reliée par un câble (11) à l'autre roue (12) du système. Le tube externe (7) porte à son extrémité un ensemble (13) a coudes (14) et dispositif de déconnexion d'urgence (15) pour la liaison avec le navire. Il doit être remarqué qui une partie de cet ensemble demeure sur le navire lors d'une déconnexion d'urgence.
[0014] Conformément à l'invention et pour remédier aux problèmes exposés plus haut, au moins un contrepoids addi- tionnel (16) est prévu sur le prolongement arrière du tube interne (6) constitué par la poutre (8). Plus précisément, le contrepoids additionnel (16) est monté sur une poutre annexe (17) fixée sur une poulie (18) mobile autour d'un axe (19) porté par la poutre (8). Cette poulie mobile (18) est reliée par un câble (20) à une poulie (21) montée folle sur l'embase mais susceptible d'être verrouillée à l'embase par l'intermédiaire d'un vérin (22) monté oscil- lant sur une fourche (23) solidaire de l'embase et dont la tige de commande est articulée en (24) sur la poulie (21). Un vérin (25) fixé à la poutre (8) et dont le piston est relié au câble (20) constitue le dispositif de commande du tube interne (6). Un autre vérin (26), quel que soit son emplacement, permet la commande du tube externe (7). Des formes de réalisation de l'emplacement de ce dispositif de commande du tube externe seront décrites plus loin.
[0015] Le fonctionnement d'un bras articulé de transfert de fluides équipé selon l'invention est le suivant :
En marche normale, le tube externe est équilibré "vide" par ses propres contrepoids prévus à cet effet.
[0016] La poulie folle (21) est verrouillée hydrauliquement à l'embase par l'intermédiaire du vérin (25). De ce fait, le couple P x 1 engendré par le système de contrepoids additionnels et sa poutre annexe (17) est transmis à l'embase en passant, successivement, par le câble (20), la poulie (21) et le vérin (22) sous forme de forces et bras de levier. Seul le poids P est à considérer au centre de la poulie (18) sur la poutre arrière (8) du tube interne pour l'équilibre du bras articulé.
[0017] Pendant la manoeuvre du tube interne et quelle que soit sa position, le contrepoids additionnel ne change pas d'inclinaison par rapport aux axes fixes de l'embase.
[0018] Le vérin (25) permet de manoeuvrer le tube interne (8) en envoyant la pression dans une chambre ou dans l'autre du vérin pour commander la descente ou la remontée.
[0020] Le bras étant connecté au navire deux possibilités s'offrent aux utilisateurs :
Cas I. Laisser le vérin (22) bloqué hydrauliquement et libérer le vérin (25) de commande du tube interne et le vérin (26) de commande du tube externe (figure 4).
[0021] Cas II. Débloquer le vérin (22) pour rendre folle la poulie (21) et bloquer le vérin (25) qui transmet le couple (P x 1) au tube interne mais le laisse libre de tout mouvement. Libérer le vérin (26) de commande du tube externe. Le bras connecté se retrouve ainsi sous-équilibré ou sur-équilibré suivant la position du tube interne au moment de la connexion (figure 5).
[0022] Dans le cas I, le contrepoids additionnel garde la même inclinaison par rapport aux axes fixes de l'embase quels que soient les mouvements du bras engendrés par le déplacement du navire, alors que dans le cas II le contrepoids additionnel garde un angle constant avec le tube interne. En d'autres termes, dans le cas I, l'angle (a) du contrepoids additionnel reste constant avec l'horizontale (figure 4) alors que dans le cas II l'angle (a) du contrepoids additionnel est variable avec l'horizontale et l'angle (β) du contrepoids additionnel avec la poutre du tube interne est constant (figure 5).
[0023] Sur les deux figures 4 et 5, les références A et B représentent les déplacements possibles verticaux et horizontaux du navire N pendant le temps de connexion du bras qui se trouve sur le quai Q.
[0024] En déconnexion d'urgence du bras et suivant les deux possibilités énoncées ci-dessus :
Cas I. Dès le départ de la séquence de déconnexion d'urgence on peut bloquer le vérin (25) et libérer le vérin (22) pour rendre la poulie (21) folle, de manière à ce que le couple (P x 1) soit transmis au tube interne par le vérin (25). On peut bloquer le vérin (26) ou le laisser libre suivant la solution prise pour son emplacement, de sorte que l'inclinaison du tube externe (7) définie par l'angle (β) par rapport à l'horizontale peut rester constante par rapport à l'embase (figure 6). Ainsi, le tube interne (6) tourne vers l'arrière (flèche F1, angle(δ) autour de l'axe horizontal XX) jusqu'à ce que le piston du vérin (22) vienne en butée mécanique (la course (cl) du vérin (22) régit l'angle de remontée (δ) du tube interne).
[0025] Cas II. Dès la déconnexion d'urgence, le bras étant déjà sur ou sous-équilibré, le tube interne (6) part en arrière (flèche Fl, figure 7). Il reste seulement à bloquer le vérin (26), si nécessaire, pour garder une inclinaison constante au tube externe (angle p par rapport à l'horizontale).
[0026] La différence entre les deux possibilités est celle de la course angulaire parcourue par le tube interne après la déconnexion. Cette course est constante dans le cas I mais variable dans le cas II, en fonction de la course déjà parcourue entre le moment de la connexion (N1) et le moment de la déconnexion (N2) due au déplacement du navire (N). Au moment de la connexion (N1) le tube externe fait un angle quelconque avec l'horizontale.
[0027] Sur la figure 7 (cas II) la référence (C2) représente la course nécessaire pour laisser libre le déplacement du navire pendant la déconnexion et pour remonter suffisamment le tube interne après la déconnexion.
[0028] Sur les deux figures 6 et 7 la référence (El) représente la courbe parcourue par le point (0) si la position du tube externe restait fixe par rapport à la position du tube interne. La référence (E2) représente la courbe obtenue conformément à l'invention et permettant notamment d'éviter les chocs avec le navire.
[0029] Il doit être remarqué que, lors de la déconnexion d'urgence, même si le tube interne se trouve en arrière de la verticale Z-Z à ce moment là, celui-ci continue à reculer (flèche F2, figure 8).
[0030] Sur la figure 3, l'emplacement du dispositif ou vérin (26) de commande du tube externe (7) est prévu entre ledit tube externe et une poulie folle (27) disposée à l'articulation du tube interne avec le tube externe et reliée par un câble (28) à une poulie (29) fixée à l'embase. Le corps du vérin (26) est monté oscillant sur le bras externe (7), alors que l'extrémité de sa tige est articulée en (30) à la poulie folle (27).
[0031] D'autres emplacements du vérin (26) sont prévus aux figures 9 et 10 des dessins, sans que ces choix d'emplacements soient limitatifs.
[0032] Sur la figure 9 deux vérins (26) de commande du tube externe (7) sont disposés sur chacun des brins d'un câble (31) reliant une poulie (32) fixée au tube externe (7) et une poulie (33) fixée à l'embase.
[0033] Sur la figure 10, le corps du vérin (26) de commande du tube externe (7) est monté oscillant sur l'embase (1) alors que l'extrémité de sa tige est articulée en (34) à une poulie (35) montée folle sur l'embase. La poulie (35) est reliée par un câble (36) à une poulie (37) fixée au tube externe.
[0034] Il est bien entendu que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple pré- férentiel et que l'on pourra apporter des équivalences dans ses éléments constitutifs sans, pour autant, sortir du cadre de ladite invention qui est défini dans les revendications qui suivent.
1. Procède permettant notamment le dégagement, en déconnexion d'urgence, qu'il soit
plein ou vide et quelle que soit sa position, d'un bras articulé de transfert de produits
fluides du type général comportant une embase, un tube interne et un tube externe
articulés entre eux, et un système de contrepoids, à deux contrepoids le tube interne
pivotant sur l'embase et le tube externe portant un ensemble à coudes et dispositif
de déconnexion d'urgence, caractérisé en ce qu'il consiste à considérer l'un des contrepoids
comme un contrepoids additionnel (16) placé à pivotement libre à l'arrière du tube interne et à calculer et choisir une
position de ce contrepoids addi-. tionnel de manière, d'une part, que le contrepoids additionnel permette l'équilibre
du bras en manoeuvre normale en reportant le couple qu'il engendre, sur l'embase et
en ne conservant que l'action de son poids sur l'arrière du tube interne et, d'autre
part, que ledit couple permette de sur-équilibrer ou sous-équilibrer le bras articulé,
en fonction de la position du tube interne de ce bras, en se reportant sur ce dernier
au moment de la déconnexion d'urgence.
2. Agencement mécanique à deux contrepoids mettant en oeuvre le procédé exposé selon
la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend deux contrepoids un contrepoids
classique et un contrepoids additionnel (16) porté par une poutre annexe (17) montée
pivotante sur une poutre arrière (8) prolongeant le tube interne, l'ensemble articulé
constitué par le contrepoids additionnel et sa poutre permettant l'équilibre du bras
en manoeuvre normale et le sur-équilibre ou sous-équilibre du bras articulé en fonction
de la position du tube interne de ce bras, en déconnexion d'urgence.
3. Agencement selon la revendication 2, caractérisé en ce que la poutre annexe (17)
est fixée sur une poulie (18) mobile autour d'un axe (19) porté par la poutre (8)
de prolongement arrière, ladite poulie mobile étant reliée par un câble (20) à une
poulie (21) montée folle sur l'embase mais susceptible d'être verrouillée à l'embase.
4. Agencement selon la revendication 3, caractérisé en ce que le verrouillage de la
poulie folle (21) est obtenu à l'aide d'un vérin (22) monté oscillant sur l'embase
et dont la tige de commande est articulée sur la poulie folle.
5. Agencement selon l'une quelconque des reven- dications 2 à 4, caractérisé en ce qu'un vérin (25) fixé à la poutre (8) de prolongement
arrière et dont le piston est relié au câble (20) constitue le dispositif de commande
du tube interne.
6. Agencement selon l'une quelconque des reven- dications 2 à 5, caractérisé en ce qu'un autre vérin (26), quel que soit son emplacement,
permet la commande du tube externe (7).
7. Agencement selon les revendications 2 à 6, caractérisé en ce que l'emplacement
du dispositif ou vérin (26) de commande du tube externe (7) est prévu entre ledit
tube externe et une poulie folle (27) disposée à l'articu- lation du tube interne avec le tube externe, et reliée par un câble (28) à une poulie
(29) fixée à l'embase.
8. Agencement selon l'une quelconque des reven- dications 2 à 6, caractérisé en ce que le dispositif ou vérin (26) de commande du tube
externe (7) est disposé sur un câble (31) reliant une poulie (32) fixée au tube externe
(7) et une poulie (33) fixée à l'embase.
9. Agencement selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que
le dispositif de commande ou vérin (26) du tube externe (7) est monté oscillant sur
l'embase (1) alors que sa tige est articulée à une poulie (35) montée folle sur l'embase,
un câble (36) reliant la poulie (35) à une poulie (37) fixée au tube externe.
10. Mode d'utilisation de l'agencement selon l'une quelconque des revendications 2
à 9, et selon le procédé de la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à
laisser le vérin (22) de verrouillage de la poulie folle (21) bloqué hydrauliquement
et à libérer le vérin (25) de commande du tube interne et le vérin (26) de commande
du tube externe, le contrepoids additionnel (16) gardant la même inclinaison par rapport
aux axes verticaux de l'embase, quels que soient les mouvements du bras engendré par
le déplacement du point de chargement ou de déchargement (par exemple un navire).
11. Mode d'utilisation selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il consiste,
dès la séquence de déconnexion d'urgence, à bloquer le vérin (25) et libérer le vérin
(22) pour rendre la poulie (21) folle, de manière à ce que le couple soit transmis
au tube interne par le vérin (25), le vérin (26) étant bloqué ou laissé libre suivant
la solution prise pour son emplacement, de sorte que l'inclinaison du tube externe
par rapport à l'horizontale peut rester constante par rapport à l'embase.
12. Mode d'utilisation de l'agencement selon l'une quelconque des revendications 2
à 9 et selon le procédé de la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à
débloquer le vérin (22) pour rendre folle la poulie (21) et à bloquer le vérin (25)
qui transmet le couple au tube interne (6) mais le laisse libre de tout mouvement
et à libérer le vérin (26) de commande du tube externe, le contrepoids additionnel
(16) gardant un angle constant avec le tube interne.
13. Mode d'utilisation suivant la revendication 12, caractérisé en ce qu'il consiste,
dès la séquence de déconnexion d'urgence, le bras étant déjà sur ou sous-équilibré,
à bloquer le vérin (26) si nécessaire pour garder une inclinaison constante au tube
externe (7) par rapport à l'horizontale.