PONTLEVY, Thierry (9 Quater avenue du Maréchal Leclerc, Frepillon, F-95740, FR)
BEAUGER, Claude (17 villa des Moulins, Courcouronnes, F-91080, FR)
LE CLOEREC, Gérard (2ter rue Spitalieri, Le Palais Jocelyn n°23, Nice, F-06000, FR)
PONTLEVY, Thierry (9 Quater avenue du Maréchal Leclerc, Frepillon, F-95740, FR)
BEAUGER, Claude (17 villa des Moulins, Courcouronnes, F-91080, FR)
| REVENDICATIONS 1 . - Système (100 ; 1 100) de contrôle en temps réel d'au moins un lien (20 ; 1021 à 1024) entre des première et seconde structures (10, 12), au moins la seconde structure étant une structure flottante, le ou chaque lien étant propre à être connecté par une première extrémité à la première structure et par sa seconde extrémité à la seconde structure, caractérisé en ce qu'il comporte : un moyen d'acquisition (104, 106, 130, 150 ; 104, 105, 106, 1 152) de variables cinématiques du mouvement de la seconde extrémité du ou de chaque lien par rapport à sa première extrémité, - un moyen de détermination (180) d'une grandeur représentative des contraintes mécaniques que subit le ou chaque lien, à partir de variables cinématiques délivrée(s) par le moyen d'acquisition, un moyen de génération (190) d'une consigne en fonction de la ou des grandeurs délivrée(s) par le moyen de détermination. 2. - Système selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit lien est une conduite (20) de transfert de fluide pour le transbordement d'un fluide entre les première et seconde structures. 3.- Système selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen d'acquisition comporte, pour le ou chaque lien, un dispositif inertiel/GPS de mesure de variables cinématiques de la seconde extrémité dudit lien, chaque dispositif inertiel/GPS (106) comportant une centrale inertielle (120) et un récepteur GPS (122). 4.- Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérise en ce que le moyen d'acquisition comporte au moins un premier dispositif inertiel/GPS (104) de mesure de variables cinématiques de la première extrémité du ou de chaque lien, ledit au moins un premier dispositif inertiel/GPS comportant une premier centrale inertielle (1 10) et au moins un premier récepteur GPS (1 12). 5.- Système selon la revendication 4, caractérise en ce que le ou l'un des premier(s) récepteur(s) GPS (1 12) fonctionne en tant que récepteur fixe d'un système de positionnement par satellite mettant en œuvre le principe de cinématique temps réel, les autres récepteurs GPS (122) fonctionnant en tant que récepteur mobile dudit système de positionnement par satellite mettant en œuvre le principe de cinématique temps réel. 6. - Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le moyen d'acquisition comporte, en outre, un dispositif inertiel/GPS embarqué (1 105) de mesure de variables cinématiques de la seconde structure (12), ledit dispositif inertiel/GPS embarqué comportant une centrale inertielle (1 1 10) et au moins un récepteur GPS (1 1 1 1 à 1 1 14). 7. - Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le moyen de détermination (180) de grandeurs représentatives des contraintes mécaniques dans la ou chaque lien est propre à tenir compte des variables cinématiques acquises à l'instant présent et/ou à un instant passé. 8. - Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le moyen de détermination (180) de grandeurs représentatives des contraintes mécaniques dans le ou chaque lien est propre à déterminer la valeur d'une fonction d'état dudit lien. 9. - Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le moyen de génération (190) d'une consigne est propre émettre une consigne de sécurité vers un système d'actionnement d'un dispositif de déconnexion d'urgence du ou de chaque lien. 10. - Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que, ledit lien étant une conduite de transfert de fluide, le moyen de génération (190) d'une consigne est propre émettre une consigne de sécurité vers un système d'actionnement des pompes et des vannes permettant la circulation du fluide dans la ou chaque conduite. 1 1 . - Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il est propre émettre une consigne de positionnement vers un système de positionnement dynamique de la première structure et/ou de la seconde structure. 12. - Procédé de contrôle en temps réel d'au moins un lien (20 ; 1021 à 1024) entre des première et seconde structures (10, 12), au moins la seconde structure étant une structure flottante, le ou chaque lien étant propre à être connecté par une première extrémité à la première structure et par sa seconde extrémité à la seconde structure, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à : acquérir des variables cinématiques du mouvement de la seconde extrémité du ou de chaque lien par rapport à sa première extrémité, déterminer une grandeur représentative des contraintes mécaniques que subit le ou chaque lien, à partir de variables cinématiques acquises, - générer une consigne en fonction de la ou des grandeurs déterminées. |
La présente invention a pour domaine celui des systèmes et procédés de contrôle d'un lien entre deux structures dont l'une au moins est une structure flottante.
Pour transférer un fluide, comme par exemple, du gaz naturel liquéfié, entre une unité de production située en mer, telle qu'une unité flottante de gazéification (FSRU), et une unité de stockage située au voisinage de la cote, telle qu'une plateforme de stockage, il est connu de charger ou de décharger des navires citerne intermédiaires.
Pour ce faire, le navire citerne s'approche de l'unité, qu'elle soit de production ou de stockage. Il se positionne, par exemple, dans une configuration bord à bord ou dans une configuration « tandem », dans laquelle la proue du navire est placée dans l'axe de la poupe de l'unité.
Puis, une conduite de transfert de fluide, de préférence flexible est déroulée depuis l'unité, pour être raccordée, par son extrémité libre, au navire.
Une fois connectée, la conduite est suspendue librement entre son extrémité fixe, sur l'unité, et son extrémité libre, connectée au navire.
Le chargement et/ou le déchargement peut alors commencer. Il s'agit d'une opération longue pouvant prendre entre quelques heures et quelques jours.
Or, durant la phase où l'on procède à la connexion de la conduite au navire et durant la phase où la conduite est connectée au navire, que le fluide soit on non en train d'être transbordé d'une structure à l'autre, la position et la vitesse relative du navire par rapport à l'unité évoluent à cause, par exemple, de l'état de la mer, de l'état de remplissage du navire, etc.
En conséquence, la conduite de transfert de fluide à connecter ou connectant les deux structures subit des efforts mécaniques qu'il est nécessaire de les maintenir dans certaines limites, ne serait-ce que pour des questions de sécurité. Ainsi, l'existence d'un lien entre les deux structures impose des contraintes dans le positionnement relatif du navire par rapport à l'unité.
Jusqu'à présent, par exemple dans la configuration tandem, un équipement de mesure situé sur l'unité détermine l'angle entre les axes des deux structures et la distance séparant les deux structures, au moyen d'un laser réfléchi par des réflecteurs placés sur le navire. Les mesures d'angle et de distance obtenues sont affichées sur un écran en cabine. Un opérateur compare ces mesures avec une gamme de valeurs autorisées. Simultanément, grâce à une interface d'un système de positionnement dynamique de l'unité et/ou du navire, l'opérateur commande l'actionnement des moyens de propulsion de l'une et/ou de l'autre des structures pour modifier la position relative des deux structures et, ainsi, replacer les mesures d'angle et de distance dans la gamme de valeurs autorisées.
L'intervention d'un opérateur pour effectuer cette régulation n'est pas satisfaisante. Il est difficile pour un opérateur d'anticiper la dynamique des mouvements relatifs des deux structures et, par conséquent, d'anticiper la survenue d'un positionnement relatif incompatible avec les propriétés mécaniques de la conduite. Il y a, par conséquent, des risques quant à la sécurité du transbordement du fluide entre les deux structures : rupture de la conduite, perte de fluide, danger pour les opérateurs présents sur les structures, etc.
Pour réduire ces risques au maximum, dès que la position relative du navire et de l'unité s'écarte d'un positionnement relatif neutre, l'opérateur est tenté de couper les pompes et de fermer les vannes des manifolds de l'unité et du navire, qui assurent la circulation du fluide dans la conduite. Il est également tenté de déconnecter d'urgence la conduite du manifold du navire. Ces interruptions du transbordement du fluide, qui ne sont pas toujours justifiées, ont un impact direct sur le temps nécessaire au chargement et/ou au déchargement du navire et finalement sur les coûts d'exploitation de l'installation.
Il y a donc un besoin pour un suivi automatique, en temps réel, des conditions d'utilisation d'un lien entre un navire et une unité de stockage ou de production.
L'invention a donc pour but de répondre à ce besoin.
L'invention a pour objet un système de contrôle en temps réel d'au moins un lien entre des première et seconde structures, au moins la seconde structure étant une structure flottante, le ou chaque lien étant propre à être connecté par une première extrémité à la première structure et par sa seconde extrémité à la seconde structure. Ce système comporte : un moyen d'acquisition de variables cinématiques du mouvement de la seconde extrémité du ou de chaque lien par rapport à sa première extrémité ; un moyen de détermination d'une grandeur représentative des contraintes mécaniques que subit le ou chaque lien, à partir de variables cinématiques délivrée(s) par le moyen d'acquisition ; un moyen de génération d'une consigne en fonction de la ou des grandeurs délivrée(s) par le moyen de détermination.
Suivant des modes particuliers de réalisation, le système comporte une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :
le lien est une conduite de transfert de fluide pour le transbordement d'un fluide entre les première et seconde structures.
le moyen d'acquisition comporte, pour le ou chaque lien, un dispositif inertiel/GPS de mesure de variables cinématiques de la seconde extrémité dudit lien, chaque dispositif inertiel/GPS comportant une centrale inertielle et un récepteur GPS. le moyen d'acquisition comporte au moins un premier dispositif inertiel/GPS de mesure de variables cinématiques de la première extrémité du ou de chaque lien, ledit au moins un premier dispositif inertiel/GPS comportant une premier centrale inertielle et au moins un premier récepteur GPS.
- le ou l'un des premier(s) récepteur(s) GPS fonctionne en tant que récepteur fixe d'un système de positionnement par satellite mettant en œuvre le principe de cinématique temps réel, les autres récepteurs GPS fonctionnant en tant que récepteur mobile dudit système de positionnement par satellite mettant en œuvre le principe de cinématique temps réel.
- le moyen d'acquisition comporte, en outre, un dispositif inertiel/GPS embarqué le mesure de variables cinématiques de la seconde structure, le dispositif inertiel/GPS embarqué comportant une centrale inertielle et au moins un récepteur GPS.
le moyen de détermination de grandeurs représentatives des contraintes mécaniques dans la ou chaque lien est propre à tenir compte des variables cinématiques acquises à l'instant présent et/ou à un instant passé.
le moyen de détermination de grandeurs représentatives des contraintes mécaniques dans le ou chaque lien est propre à déterminer la valeur d'une fonction d'état dudit lien.
le moyen de génération d'une consigne est propre émettre une consigne de sécurité vers un système d'actionnement d'un dispositif de déconnexion d'urgence du ou de chaque lien.
le lien étant une conduite de transfert de fluide, le moyen de génération d'une consigne est propre émettre une consigne de sécurité vers un système d'actionnement des pompes et des vannes permettant la circulation du fluide dans la ou chaque conduite. - le système est propre émettre une consigne de positionnement vers un système de positionnement dynamique de la première structure et/ou de la seconde structure.
L'invention a également pour objet un procédé de contrôle en temps réel d'au moins un lien entre des première et seconde structures , au moins la seconde structure étant une structure flottante, le ou chaque lien étant propre à être connecté par une première extrémité à la première structure et par sa seconde extrémité à la seconde structure, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à :
acquérir des variables cinématiques du mouvement de la seconde extrémité du ou de chaque lien par rapport à sa première extrémité,
déterminer une grandeur représentative des contraintes mécaniques que subit le ou chaque lien, à partir de variables cinématiques acquises,
générer une consigne en fonction de la ou des grandeurs déterminées. L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 est une représentation schématique d'un navire bord à bord avec une unité de stockage reposant sur le fond marin ;
- La figure 2 est une représentation agrandie de la figure 1 montrant l'extrémité libre de la conduite de transfert de fluide au cours de sa connexion au navire ;
- les figures 3, 4, 5 et 6 représentent, dans le plan Y-Z des figures 1 et 2, les positions extrêmes de l'extrémité libre de la conduite de transfert ;
- la figure 7 représente, schématiquement, un premier mode de réalisation du système de contrôle selon l'invention ;
- la figure 8 représente un second mode de réalisation du système selon l'invention ; et,
- la figure 9 représente un triplet d'enveloppes de sécurité pour le mode de réalisation de la figure 8.
En se référant à la figure 1 , un premier mode de réalisation de l'invention va être présenté pour le cas du transfert d'un fluide entre une première structure fixe et une seconde structure flottante.
Sur la figure 1 , la première structure est une unité de stockage 10 reposant sur le fond marin. La seconde structure est un navire citerne 12.
Le navire 12 est positionné bord à bord avec l'unité 10.
L'agencement 14 pour le transfert de fluide relie un premier manifold 16 de l'unité
10 à un second manifold 18 du navire 12.
L'agencement 14 comporte une conduite flexible 20 et un module de connexion 22 qui est situé entre la conduite 20 et le second manifold 18.
Comme cela est représenté plus en détail sur la figure 2, le module de connexion
22 comporte, successivement, un connecteur de fixation 30 du module 22 à une bride du manifold 18, un dispositif intermédiaire de soufflet et cardan 34 pour tenter d'isoler mécaniquement la bride du manifold 18 de la conduite 20, un dispositif 36 de déconnexion d'urgence permettant de déconnecter la conduite 20 du module 22, et un connecteur 38 de fixation du module 22 à un embout 42 adapté équipant l'extrémité libre de la conduite 20.
Un dispositif de support 35 du module 22 permet de supporter le module 22 sur le pont du navire tout en autorisant un mouvement relatif du module 22 par rapport au navire 12. En outre, le module 22 est équipé d'un dispositif de guidage de l'extrémité libre de la conduite. Ce dispositif comporte une trompette 39, dont l'axe s'étend sensiblement parallèlement à l'axe du connecteur de fixation 38, et un treuil 40 dont le câble passe à travers la trompette et est fixé à une pinoche 41 équipant l'embout 42 de la conduite 20.
La conduite 20 comporte un premier embout (non représenté) à son extrémité fixe, permettant une connexion sans degré de liberté, à un connecteur du premier manifold de l'unité 10.
Comme indiqué ci-dessus, l'extrémité opposée, extrémité libre de la conduite 20, est munie d'un embout 42.
L'embout 42 comporte un dispositif de guidage conjugué de celui équipant le module de connexion 22. Le dispositif de guidage conjugué comporte une pinoche 41 dont l'axe s'étend sensiblement parallèlement à l'axe de l'embout 42. Le câble du dispositif de guidage du module de connexion tire l'extrémité de la pinoche pour guider l'engagement de celle-ci dans la trompette et présenter correctement l'embout 42 du connecteur 38 afin de réaliser la connexion.
La conduite est utilisée en chaînette.
Dans le présent mode de réalisation, la première extrémité de la conduite 20 est fixe par rapport à l'unité 10. La seconde extrémité de la conduite 20, équipée de l'embout 42, est mobile par rapport à l'unité 10. L'embout 42 est mobile lors de la phase de connexion de la conduite 20 au manifold 18, car elle est déplacée à la fois par l'actionnement d'un treuil de suspension 48 maintenu à un portique 49 solidaire de la structure 10, et à la fois par le treuil de guidage 40 du dispositif de guidage. L'embout 42 est mobile pendant la phase connectée, qu'il y ait ou non transfert de fluide, à cause des mouvements du navire 12 auquel l'embout 42 est alors connecté.
On notera que le module de connexion 22 autorise des mouvements relatifs entre l'embout 42 et le connecteur 30 du manifold 18, mais avec un débattement réduit.
Il est nécessaire que les efforts mécaniques le long de la conduite lors de son utilisation restent dans des plages admissibles pour éviter tout problème de sécurité. Pour garantir cela, on détermine préalablement les positions autorisées pour la conduite. Dans le mode de réalisation présenté, la position de la conduite est déterminée par la position de son extrémité libre par rapport à son extrémité fixe.
Sur les figures 3 à 6 ont été représentées les différentes positions extrêmes autorisées pour l'embout 42.
Sur la figure 3, l'embout 42 est dans sa position la plus haute et la plus proche de l'unité 10. Dans cette configuration, la conduite 20 présente un rayon de courbure minimum autorisé. Sur la figure 4, l'embout 42 se trouve dans sa position la plus basse et la plus éloignée de l'unité 10. Dans cette position, la conduite 20 atteint son extension maximale autorisée.
Dans ce plan Y-Z, une zone autorisée rectangulaire est alors définie à partir des positions extrêmes représentées aux figures 3 et 4. Ainsi, à la figure 5, la conduite 20 est représentée alors que l'embout 42 se situe dans le coin inférieur droit de la zone autorisée, correspondant à la position de l'embout 42 la plus basse et la plus proche de l'unité 10. A la figure 6, la conduite 20 est représentée alors que l'embout 42 se trouve dans le coin supérieur gauche de la zone autorisée, correspond à la position de l'embout 42 la plus haute et la plus éloignée de l'unité 10.
Le navire 12 pouvant également se déplacer par rapport à l'unité 10 selon la troisième dimension (direction X orthogonale au plan des figures 1 et 2), une zone autorisée de l'embout 42 dans le plan X-Z est également définie.
Finalement, ces différentes zones autorisées permettent de définir une enveloppe de sécurité à l'intérieur de laquelle doit se situer l'embout 42 pour que les efforts le ong de la conduite restent inférieurs à un ensemble de valeurs seuil.
De manière plus générale, une enveloppe de sécurité est une fonction complexe dépendant de plusieurs paramètres tels que la configuration entre la première et la seconde structure, l'état de la mer, l'état de remplissage de l'une et/ou de l'autre des structures, la hauteur entre le point le plus bas de la conduite et le niveau des vagues, la longueur de la conduite, la structure de la gaine de la conduite, la plus ou moins grande rigidité du matériau dont est constituée la conduite, les degrés de liberté introduits et les débattements autorisés par le module de connexion permettant de relier une extrémité de la conduite et une structure, etc.
Une enveloppe de sécurité dépend également de la phase d'utilisation de la conduite. On contrôle, de préférence, la position d'une conduite par rapport à un triplet d'enveloppes. Une première enveloppe ENV1 est définie, délimitant un volume réduit, à l'intérieur duquel les efforts sur l'embout et la conduite flexible sont très satisfaisants. Tant que l'on reste à l'intérieur de cette enveloppe ENV1 , on a un fonctionnement satisfaisant de la connexion entre l'embout et le module de connexion, qui est compatible avec le transfert de fluide entre les deux structures.
Une seconde enveloppe ENV2, entourant la première, est définie qui délimite un volume à l'intérieur duquel les efforts mécaniques de la connexion et de la conduite flexible sont tels qu'il faut arrêter les pompes et fermer les vannes de circulation de fluide dans la conduite. On initie la séquence de coupure de la circulation du fluide dès que l'on traverse la frontière entre les enveloppes ENV1 et ENV2. Une troisième enveloppe ENV3, entourant la seconde, est définie qui délimite un volume à l'intérieur duquel les efforts mécaniques sont tels qu'il faut déconnecter d'urgence la conduite du module de connexion. On initie la séquence de déconnexion d'urgence dès que l'on traverse la frontière entre les enveloppes ENV2 et ENV3.
Le système de contrôle permettant de suivi du mouvement d'au moins une conduite va maintenant être décrit.
Un premier mode de réalisation du système de contrôle est représenté schématiquement sur la figure 7. Dans ce premier mode de réalisation, l'ensemble du système est embarqué à bord de la première structure.
Le système de contrôle 100 comporte un premier dispositif inertiel/GPS 104 implanté sur l'extrémité fixe de la conduite et un second dispositif inertiel/GPS 106 implanté sur l'extrémité libre de la conduite.
Le premier dispositif inertiel/GPS 104 comporte une première centrale inertielle 1 10 et un premier récepteur GPS 1 12.
Les centrales inertielles sont connues de l'homme du métier. La première centrale inertielle 1 10 comporte trois gyroscopes, trois accéléromètres, et une carte électronique permettant, à partir des mesures effectuées par ces capteurs, de calculer, en temps réel, l'accélération vectorielle du point d'implantation de la centrale inertielle. Par intégrations successives, une centrale inertielle permet d'acquérir la vitesse et la position de son point d'implantation. Il est à noter que pour ces intégrations successives, la centrale inertielle a besoin d'être calibrée.
Le premier récepteur GPS 1 12 comporte une première antenne 1 14 et une première carte électronique 1 16 permettant, à partir de différents signaux radioélectriques émis par une constellation de satellites et captés par la première antenne, de déterminer la position instantanée du point d'implantation du récepteur GPS. Par dérivations successives, le premier récepteur GPS 1 12 permet de délivrer la vitesse et l'accélération de son point d'implantation.
Le second dispositif inertiel/GPS 106 comporte, de manière similaire, une seconde centrale inertielle 120 et un second récepteur GPS 122 comportant une seconde antenne 124 et une seconde carte GPS 126.
Le système 100 comporte une carte GPS principale 130 connectée, via des connexions filaires bidirectionnelles, aux première et seconde cartes 1 16 et 126.
La carte GPS principale 130 est propre à coupler les premier et second récepteurs GPS 1 16 et 126 entre eux sur le principe de la cinématique temps réel, « Real Time Kinematic » en anglais (RTK), connu de l'homme du métier. Ainsi, le premier récepteur GPS 1 12 fonctionne en tant que récepteur de base de l'équipement RTK, tandis que le second récepteur 122 fonctionne en tant que récepteur mobile de l'équipement RTK.
Le système 100 comporte un calculateur 150, un système informatique de sécurité 170 et un ordinateur serveur 200.
Le calculateur 150 comporte une interface d'entrée à laquelle sont connectées les première et seconde centrales inertielle 1 10 et 120 et la carte GPS principale 130, et ceci via des connexions filaires bidirectionnelles.
Le calculateur 150 comporte une interface de sortie au moyen de laquelle il est relié au système informatique de sécurité 170 et à l'ordinateur serveur.
Le calculateur 150 est un ordinateur dédié au calcul des variables cinématiques du mouvement relatif de l'extrémité libre d'une conduite par rapport à son extrémité fixe. Il comporte des moyens de mémorisation, tels qu'une mémoire vive RAM et une mémoire morte ROM, et des moyens de calcul tels qu'un processeur. Le calculateur 150 est apte à exécuter les instructions de programmes logiciels stockés dans ses moyens de mémorisation.
Le calculateur 150 exécute en particulier un module applicatif 160 propre à calculer les variables cinématiques du mouvement de la conduite à partir des données acquises appliquées sur l'interface d'entrée.
Les données de position, vitesse et accélération relatives instantanées sont transmises, en sortie, à un module 180 et à l'ordinateur serveur propre à générer une grandeur correspondant aux efforts mécaniques que subit la conduite.
Le module 180 est paramétrable par le choix d'au moins une enveloppe de sécurité. Il prend en entrée les variables cinématiques générées en sortie du module 160 et calcule une grandeur correspondant aux efforts mécaniques dans la conduite contrôlée.
La notion d'enveloppe traduisant spatialement les contraintes mécaniques que subit la conduite, dans le mode de réalisation décrit, la grandeur calculée par le module 180 est une fonction booléenne d'état de la conduite. Par exemple, cette fonction prend la valeur nulle lorsque la position relative de l'extrémité libre de la conduite est à l'intérieur de l'enveloppe, et la valeur unité lorsque la position relative de l'extrémité libre de la conduite est à l'extérieur de l'enveloppe.
Le système informatique de sécurité 170 est un ordinateur dédié aux fonctions de sécurité. Il est propre à exécuter un module 190 de génération d'une consigne de sécurité. Le module 190 prend en entrée la valeur de la grandeur déterminée en sortie du module 180. Le module 190 est propre à générer, en sortie, un signal de consigne adressé à un moyen d'actionnement adapté avec lequel le système 100 est interfacé.
Le système 170 est interfacé, directement, avec le système d'actionnement des vannes et des pompes situé sur l'unité 10. La consigne est alors une consigne de sécurité propre à commander un ou plusieurs de ces moyens.
Le système 170 est relié à un dispositif d'émission/réception radio 250 permettant l'établissement d'une communication hertzienne avec des systèmes distant. Il est ainsi possible d'interfacer le système 100, indirectement, avec le système d'actionnement des vannes et des pompes du manifold du navire 12, le système d'actionnement du dispositif de déconnexion d'urgence à bord du navire, et/ou le système de positionnement dynamique du navire.
Le système 170 exécute un module de transmission 230 apte à transmettre les variables cinématiques en sortie du calculateur 150 au système de positionnement dynamique du navire, ainsi qu'une consigne de sécurité générée à destination du système d'actionnement des vannes et des pompes et/ou le système d'actionnement du dispositif de déconnexion d'urgence à bord du navire.
Le système 100 comporte un ordinateur serveur 200 relié au calculateur 150 et au système informatique de sécurité 170.
Le serveur 200 exécute un module d'interface homme/machine 210, permettant à un opérateur d'interagir avec le système 100.
Le serveur 200 exécute un module de configuration 220. Ce module 220 permet à un opérateur de créer et de sauvegarder dans une base de données 225 du serveur 200 de nouvelles enveloppes de sécurité. Le module 220 permet à l'opérateur de choisir au moins une enveloppe dans une liste d'enveloppes, puis de transmettre l'enveloppe choisie vers le système informatique de sécurité 170 pour configurer le calculateur 150, plus particulièrement le module 180.
Pour utiliser le système 100, alors que la conduite 20 est connectée au manifold 18 du navire 12, l'opérateur configure d'abord le module 180 à travers l'interface 210 au moyen du module 220. Une enveloppe de sécurité est choisie pour configurer le module 180.
Puis, les premier et second dispositifs inertiel/GPS 104, 106 mesurent périodiquement la position, la vitesse et l'accélération de la première extrémité et de la seconde extrémité de la conduite 40. Ces variables cinématiques sont transmises au module 160 qui détermine la position relative instantanée de l'embout 42. Le module 160 transmet cette donnée aux modules 180 et 190 et au serveur 200.
Le module 180 détermine la valeur de la fonction d'état en comparant la position relative instantanée avec l'enveloppe de sécurité choisie.
Le module 190 reçoit la valeur instantanée de la fonction d'état. Si celle-ci n'est pas nulle, il y a lieu de générer une consigne de sécurité demandant par exemple la fermeture des vannes et l'arrêt des pompes. Un signal de consigne de sécurité est émis directement du système informatique de sécurité 170 vers les systèmes d'actionnement situé sur la première structure 10. Un signal de consigne de sécurité est émis, via le système 170 et le dispositif d'émission /réception radio 250, vers le système d'actionnement situé sur la seconde structure 12.
Simultanément, pour tenter de repositionner le navire par rapport à l'unité et, ainsi respecter les contraintes de positionnement des deux structures imposées par la présente de la conduite, la position relative instantanée de l'embout est transmise depuis le calculateur 150, via le système 170 et le dispositif d'émission /réception radio 250, vers le système de positionnement dynamique du navire.
En variante, la position relative instantanée de l'embout est affichée sur l'écran d'un ordinateur de contrôle situé sur le navire. Un opérateur actionne en conséquence le système de positionnement dynamique du navire pour replacer l'embout à l'intérieur de l'enveloppe choisie qui est également affichée sur ledit écran de contrôle.
On a représenté sur la figure 8 un mode de réalisation plus complexe du système de contrôle. Le système 1 100 comporte, un premier sous-système 1 101 , à bord de l'unité 10, et un second sous-système 1 102, à bord du navire 12.
Le système 1 100 de la figure 8 a pour fonction de contrôler, simultanément, quatre conduites flexibles 1021 à 1024, déroulées depuis I'unité10 vers le navire12, l'unité et le navire étant dans une configuration tandem.
Les conduites sont associées par paires. Chaque paire de conduites est portée par une roue 1048, 1049 qui est située sur le pont arrière de l'unité 10. La rotation de la roue autour d'un axe sensiblement parallèle au plan du pont de l'unité permet de dérouler ou d'enrouler une longueur de conduite. Une roue est montée pivotante par rapport au pont de l'unité, autour d'un axe de pivotement sensiblement vertical, perpendiculaire au plan du pont du navire. Le plan de la roue pivote donc par rapport à l'unité comme cela est visible sur la figure 9.
Le premier sous-système 1 101 comporte, pour chacune des quatre conduites et comme dans le premier mode de réalisation ci-dessus, un premier dispositif inertiel/GPS 104 implanté sur l'extrémité fixe d'une conduite et un second dispositif inertiel/GPS 106 implanté sur l'extrémité libre de la conduite. Une carte GPS principal (non représentée) couple les récepteurs GPS des premier et second dispositifs inertiel/GPS 104 et 106 équipant une même conduite.
En variante, pour des raisons économiques, les deux premiers dispositifs inertiel/GPS associés à l'extrémité fixe des conduites d'une même paire de conduites partagent leur centrale inertielle. En effet, l'accélération de l'extrémité fixe de ces deux conduites est identique.
Le premier sous-système comporte, en outre, deux calculateurs 1 150 et 1 151 du type du calculateur 150 présenté ci-dessus. Chaque calculateur est dédié à l'acquisition des valeurs cinématiques des deux conduites d'une même paire de conduites. Il est pour cela connecté aux dispositifs Inertiel/GPS associés à ces conduites.
Le premier sous-système 1 101 comporte un premier système informatique de sécurité 1 170 similaire au système 170 présenté ci-dessus, auquel sont connectés les deux calculateurs 1 150 et 1 151 . Le premier système informatique de sécurité 1 170 est interfacé, directement, au système d'actionnement des vannes et pompes du manifold de l'unité 10, ainsi qu'au système de positionnement dynamique de l'unité 10.
Le premier système informatique de sécurité 1 170 est relié à un premier dispositif d'émission/réception 1250. Un serveur 1200 est également connecté au système 1 170 et aux calculateurs 1 150 et 1 151 .
Le second sous-système 1 102 comporte un dispositif inertiel/GPS 1 105 comportant quatre récepteurs GPS 1 1 1 1 à 1 1 14 et une centrale inertielle 1 1 10.
Deux récepteurs GPS sont placés sur un bord du navire, tandis que les deux autres sont placés sur le bord opposé. Les récepteurs GPS sont couplés par paire au moyen d'une carte GPS principale (non représentée). Chaque paire comprend un récepteur GPS placé sur un bord et un récepteur GPS placé sur le bord opposé, les récepteurs GPS n'ayant pas la même position le long de l'axe longitudinal du navire.
La centrale inertielle 1 1 10 est placée sensiblement sur l'axe longitudinal du navire.
Le second sous-système 1 102 comporte un calculateur 1 152 embarqué, similaire au calculateur 150 présenté ci-dessus.
Le calculateur 1 152 est propre à calculer la position, la vitesse et l'accélération de tout point du navire à partir des mesures effectuées par le dispositif inertiel/GPS 1 105. En particulier, le calculateur 1 152 permet d'acquérir les variables cinématiques du mouvement des quatre connecteurs du manifold 18 du navire 12 auxquels doivent être connectées les quatre conduites 1021 à 1024. Le second sous-système 1 102 comporte un second système informatique de sécurité 1 171 similaire au système 170 présenté ci-dessus, auquel est connecté le calculateur 1 152. Le second système informatique de sécurité 1 171 est interfacé au système d'actionnement des vannes et pompes du manifold 18 du navire 12, au système d'actionnement du dispositif de déconnexion d'urgence du manifold 18, ainsi qu'au système de positionnement dynamique du navire 12.
Le second système informatique de sécurité 1 171 est relié à un second dispositif d'émission/réception 1251 . Un second serveur 1201 est relié au second système informatique de sécurité 1 171 et au calculateur 1 152 embarqué.
Dans le fonctionnement qui va être décrit, le premier sous-système 1 101 agit en tant que maître et le second sous-système 1 102 en tant qu'esclave.
Dans une étape initiale d'approche, le navire 12 vient se positionner relativement à l'unité 10 dans une configuration tandem.
Puis, au moyen de l'interface proposée par le serveur 1200, un opérateur, situé sur l'unité 10, établit une liaison de communication entre les premier et second sous- systèmes, via les dispositifs d'émission/réception radio 1250 et 1251 .
Une fois cette communication établie, le premier serveur 1200 interroge le second serveur 1201 pour rapatrier des données nécessaires au choix de deux triplets d'enveloppes de sécurité. Ces données sont, par exemple, la nature du navire, ses capacités de propulsion, etc. Sur la base de ces données rapatriées, ainsi que des données présentes dans la base de données du premier serveur 1200 (nature des flexibles, capacité de propulsion de l'unité 10, etc.) et d'autres données circonstancielles (état de la mer, etc.) deux triplets d'enveloppes sont choisis par l'opérateur et transmis au premier système informatique 1 170 pour configurer son module de détermination d'une grandeur représentative des efforts imposés aux conduites.
Les deux triplets d'enveloppes choisis sont surimposés sur la figure 9. Le premier triplet d'enveloppes ENV1 1 , ENV21 , ENV31 est associé aux conduites portées par la roue 1049, tandis que le second triplet d'enveloppes ENV12, ENV22, ENV32 est associé aux conduites portées par la roue 1048.
Dans une étape de réalisation de la connexion, le premier sous-système 1 170 contrôle les positions des quatre connecteurs du manifold du navire par rapport aux extrémités fixes des conduites devant y être connectées. Le système 1 100 fonctionne alors en tant que système de guidage pour la l'établissement de la connexion. Les données de position, vitesse et accélération des connecteurs sont transmises via la liaison de communication hertzienne entre le second et le premier sous-système. A chaque instant, le premier sous-système 1 170 détermine si la position relative d'une paire de connecteurs du manifold du navire se situe dans l'enveloppe ENV1 1 et si la position relative de l'autre paire de connecteurs du manifold du navire se situe dans l'enveloppe ENV12.
Le positionnement du navire par rapport à l'unité est alors réguler de sorte que les connecteurs se situent à l'intérieur des deux enveloppes ENV1 1 et ENV12. Une fois cette condition vérifiée, la connexion de chacune des conduites à l'un des connecteurs du manifold peut être réalisée, sans que les efforts mécaniques à appliquer aux conduites sortent des limites acceptables.
Dans une étape connectée, le premier sous-système contrôle, pour chaque conduite, la position de son extrémité libre par rapport à son extrémité fixe. Le premier sous-système contrôle la position relative des deux extrémités libres des conduites d'une paire de conduites par rapport aux seconde et troisième enveloppes ENV21 et ENV31 . Simultanément, il contrôle la position relative des deux extrémités libres des conduites de l'autre paire de conduites par rapport aux seconde et troisième enveloppes ENV22 et ENV32.
Dès qu'une des extrémités libres sort de la première enveloppe pour entrer dans la seconde, une consigne de sécurité de fermeture des vannes et d'arrêt des pompes est émise, d'une part, vers le système d'actionnement des pompes et vannes du manifold de l'unité et d'autre part vers le système d'actionnement des pompes et vannes du manifold du navire.
Dès qu'une des extrémités libres sort de la seconde enveloppe pour entrer dans la troisième enveloppe, une consigne de sécurité de déconnexion d'urgence est émise vers le système d'actionnement du dispositif de déconnexion d'urgence du navire.
Simultanément, une consigne de positionnement est émise en direction, d'une part, du système de positionnement dynamique de l'unité et, d'autre part, vers le système de positionnement dynamique du navire, dans le but de corriger le positionnement relatif du navire et de l'unité pour replacer les extrémités libres des conduites à l'intérieur des enveloppes de sécurité.
On notera que dans le cas d'un triplet d'enveloppes, la fonction d'état prend, par exemple, la valeur 1 lorsque la position relative de l'embout est à l'intérieur de la première enveloppe ENV1 , la valeur 2 lorsque la position relative de l'embout est à l'extérieur de la première enveloppe ENV1 , mais à l'intérieur de la seconde enveloppe ENV2, la valeur 3 lorsque la position relative de l'embout est à l'extérieur de la seconde enveloppe ENV2 mais à l'intérieur de la troisième enveloppe ENV3, la valeur 4 lorsque la position relative de l'embout est à l'extérieur de la troisième enveloppe ENV3. Le principe de la présente invention peut être mis en œuvre pour tout type de lien entre deux structures dont une est flottante. Bien que la présente description détaille le cas d'une conduite flexible, le lien pourrait par exemple être une conduite rigide, une amarre, un bras rigide entre les deux structures, ou l'équivalent.
Pour des raisons de simplification de la description, les enveloppes de sécurité présentées sont des enveloppes pour le contrôle de la position relative instantanée de l'extrémité libre d'une conduite ou d'un connecteur. En variante, des enveloppes de sécurité prenant en compte la vitesse et/ou l'accélération relatives instantanées de l'extrémité libre sont utilisées par le système de contrôle.
Dans encore une autre variante, au lieu de ne considérer que les valeurs instantanées de différentes variables cinématiques, le système de contrôle prend en compte les différentes valeurs de ces variables cinématiques sur une période de temps dans le but de tenir compte de la dynamique du lien et de réaliser des calculs de tendance.