DELEIGNIES, Mathieu (35 rue Aristide Briand, Wasquehal, Wasquehal, F-59290, FR)
| REVENDICATIONS
1. Dispositif pour libérer automatiquement une liaison mécanique par câble ou cordaqe (4) entre deux éléments, dans une zone présentant des conditions d'atmosphère explosible, ledit dispositif comprenant :
- un ensemble mécanique (11) sous forme d'une enceinte
(21) qui est apte à être traversée par un câble ou cordage (4) et qui renferme au moins un sectionneur comprenant un burin (25) associé à une enclume (20) et des moyens (23, 24) de déplacement du burin (25) par rapport à l'enclume pour la découpe du câble ou cordage (4), des moyens de positionnement (15A, 15B, 15C) du câble ou cordage (4) permettant de faire passer le câble ou cordage (4) entre l'enclume (20) et le burin (25) , et des moyens de mesure (16) de la tension du câble ou cordage (4),
- des moyens de contrôle et de commande (12) permettant de commander automatiquement le déclenchement du sectionneur, le burin (25) du sectionneur étant dans un matériau anti-étincelles .
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l'enclume (20) est dans un matériau antiétincelles .
3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un ou plusieurs guides (17) fixes qui permettent le guidage dans l'enceinte du câble ou cordage (4) et qui sont dans un matériau antiétincelles .
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau anti-étincelles est un alliage de cuivre- béryllium (Cu-Be) .
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau anti-étincelles est un métal choisi parmi le groupe suivant : laiton, bronze, alliage cuivre- nickel, alliage cuivre-aluminium, titane.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le sectionneur est un sectionneur pyrotechnique (19) .
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de contrôle et de commande (12) permettent le déclenchement automatique du sectionneur (19) , sur base de la mesure de la tension dans le câble ou cordage (4), lorsqu'un seuil prédéterminé de tension est atteint.
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enceinte (21) comporte un orifice d'entrée et un orifice de sortie du câble ou cordage (4), les deux orifices étant équipés de galets (18), de préférence en PTFE, configurés pour limiter l'entrée d'air ou de gaz extérieur à l'intérieur de l'enceinte (21) .
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enceinte (21) est subdivisée en au moins deux chambres : une chambre principale (21a) qui est apte à être traversée par le câble ou cordage (4) et qui renferme au moins ledit sectionneur, lesdits moyens de positionnement (15A, 15B, 15C, ) du câble ou cordage (4) et lesdits moyens de mesure (16) de la tension du câble ou cordage (4), et au moins une chambre (21b) de détente latérale contiguë, la paroi interne (P) séparant la chambre principale de ladite chambre de détente latérale étant pourvue d'une pluralité d'orifices (26) et faisant office de pare flamme.
10. Dispositif selon la revendication 9 dans lequel l'enceinte (21) est subdivisée en au moins trois chambres : la chambre principale (21a) qui est apte à être traversée par le câble ou cordage (4) et qui renferme au moins ledit sectionneur, lesdits moyens de positionnement (15A, 15B, 15C) du câble ou cordage (4) et lesdits moyens de mesure (16) de la tension du câble ou cordage (4), et deux chambres (21b, 21c) de détente latérales contiguës et de part et d'autre de la chambre principale, chaque paroi interne (P) séparant la chambre principale centrale de chacune des deux chambres de détente latérales étant pourvue d'une pluralité d'orifices (26) et faisant office de pare flamme.
11. Dispositif selon la revendication 9 ou 10, dans lequel lesdits orifices (26) de chaque paroi interne pare flamme (P) de chaque chambre de détente latérale ont un diamètre inférieur à 15 mm.
12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, dans lequel lesdits orifices (26) sont initialement obstrués par des bouchons (26a) lors de la phase de mesure de tension de câble avant un éventuel déclenchement du dispositif.
13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, dans lequel chaque chambre de détente latérale comporte une paroi externe (P') pare flamme pourvue d'une pluralité d'orifices (26') qui permettent de faire communiquer la chambre latérale avec l'extérieur.
14. Dispositif selon la revendication 13, dans lequel lesdits orifices (26' ) de chaque paroi externe (P' ) pare flamme de chaque chambre de détente latérale ont un diamètre inférieur à 15 mm.
15. Dispositif selon la revendication 13 ou 14, dans lequel lesdits orifices (26') de chaque paroi externe (P') pare flamme de chaque chambre de détente latérale sont initialement obstrués par des bouchons (26a) lors de la phase de mesure de tension de câble avant un éventuel déclenchement du dispositif.
16. Dispositif pour libérer automatiquement une liaison mécanique par câble ou cordage (4) entre deux éléments, dans une zone présentant des conditions d'atmosphère explosible, ledit dispositif comprenant :
- un ensemble mécanique (11) sous forme d'une enceinte (21) qui est apte à être traversée par un câble ou cordage (4) et qui renferme au moins un sectionneur pour la découpe du câble ou cordage (4), des moyens de positionnement (15A, 15B, 15C) du câble ou cordage (4), et des moyens de mesure (16) de la tension du câble ou cordage (4),
- des moyens de contrôle et de commande (12) permettant de commander automatiquement le déclenchement du sectionneur, dispositif dans lequel l'enceinte (21) est subdivisée en au moins deux chambres : une chambre principale (21a) qui est apte à être traversée par le câble ou cordage (4) et qui renferme au moins ledit sectionneur, lesdits moyens de positionnement (15A, 15B, 15C) du câble ou cordage (4) et lesdits moyens de mesure (16) de la tension du câble ou cordage (4), et au moins une chambre (21b) de détente latérale contiguë, la paroi interne (P) séparant la chambre principale de ladite chambre de détente latérale étant pourvue d'une pluralité d'orifices (26) et faisant office de pare flamme .
17. Dispositif selon la revendication
16, caractérisé en ce que l'enceinte (21) est subdivisée en trois chambres : la chambre principale (21a) qui est apte à être traversée par le câble ou cordage (4) et qui renferme au moins ledit sectionneur, lesdits moyens de positionnement (15A, 15B, 15C) du câble ou cordage (4) et lesdits moyens de mesure (16) de la tension du câble ou cordage (4), et deux chambres (21b, 21c) de détente latérales contiguës et de part et d'autre de la chambre principale, chaque paroi interne (P) séparant la chambre principale centrale de chacune des deux chambres de détente latérales étant pourvue d'une pluralité d'orifices (26) et faisant office de pare flamme .
18. Dispositif selon la revendication 16 ou 17, dans lequel lesdits orifices (26) de chaque paroi interne pare flamme (P) de chaque chambre de détente latérale ont un diamètre inférieur à 15 mm.
19. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 16 à 18, dans lequel lesdits orifices (26) sont initialement obstrués par des bouchons lors de la phase de mesure de tension de câble avant un éventuel déclenchement du dispositif.
20. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 16 à 19, dans lequel chaque chambre de détente latérale comporte une paroi externe (P') pare flamme pourvue d'une pluralité d'orifices (26') qui permettent de faire communiquer la chambre latérale avec l'extérieur.
21. Dispositif selon la revendication 20, dans lequel lesdits orifices (26') de chaque paroi externe (P' ) pare flamme de chaque chambre de détente latérale ont un diamètre inférieur à 15 mm.
22. Dispositif selon la revendication 20 ou 21, dans lequel lesdits orifices (26' ) de chaque paroi externe (P') pare flamme de chaque chambre de détente latérale sont initialement obstrués par des bouchons (26a) lors de la phase de mesure de tension de câble avant un éventuel déclenchement du dispositif.
23. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 16 à 22, dans lequel le sectionneur comprend un burin (25) associé à une enclume (20) et des moyens de déplacement du burin (25) par rapport à l'enclume pour la découpe du câble ou cordage (4), le burin (25) étant dans un matériau anti-étincelles.
24. Dispositif selon la revendication 23, dans lequel l'enclume (20) est dans un matériau anti-étincelles .
25. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 16 à 24, caractérisé en ce qu'il comporte un ou plusieurs guides (17) fixes qui permettent le guidage dans la chambre principale (21a) du câble ou cordage (4) et qui sont dans un matériau anti-étincelles.
26. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 23 à 25, dans lequel le matériau anti-étincelles est un alliage de cuivre-béryllium (Cu-Be) .
27. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 23 à 25, dans lequel le matériau anti-étincelles est un métal choisi parmi le groupe suivant : laiton, bronze, alliage cuivre-nickel, alliage cuivre-aluminium, titane.
28. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 16 à 26, dans lequel le sectionneur est un sectionneur pyrotechnique.
29. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 16 à 27, dans lequel les moyens de contrôle et de commande (12) permettent le déclenchement automatique du sectionneur (19) , sur base de la mesure de la tension dans le câble ou cordage (4), lorsqu'un seuil prédéterminé de tension est atteint.
30. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 16 à 28, caractérisé en ce que l'enceinte (21) comporte un orifice d'entrée et un orifice de sortie du câble ou cordage (4), les deux orifices étant équipés de galets (18), de préférence en PTFE, configurés pour limiter l'entrée d'air ou de gaz extérieur à l'intérieur de l'enceinte (21) .
31. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 29, dans lequel les moyens de mesure (16) de la tension du câble ou cordage (4) sont configurés pour que le câble ou cordage (4) exerce sur lesdits moyens de mesure (16) une force radiale proportionnelle à la tension du câble ou cordage (4) .
32. Dispositif selon la revendication 30, caractérisé en ce que les moyens de mesure de la tension du câble (4) comprennent une poulie centrale
(15A) ainsi que deux poulies (15B, 15C) encadrant la poulie centrale, qui assurent un angle constant entre le câble (4) et la poulie centrale (15A) en amont et en aval de ladite poulie centrale (15A), et un système dynamométrique (16) se trouvant à l'intérieur de l'axe de la poulie centrale (15A) .
33. Dispositif selon la revendication 31, caractérisé en ce que le système dynamométrique comprend deux jauges de contraintes.
34. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 32, dans lequel les moyens de contrôle et de commande (12) sont situés à l'extérieur de l'enceinte (21), sont reliés audit ensemble mécanique (11) , de préférence par une connexion filaire (13), et sont aptes à être positionnés en dehors de la zone présentant des conditions d'atmosphère explosible.
35. Système de sécurité pour bras de chargement/déchargement (1) de navire transportant du combustible liquide ou gazeux, ledit bras étant équipé d'un système de liaison mécanique et de guidage par câble (4) dudit bras (1) , appelé plus simplement moyen de guidage par câble, en vue de sa connexion/déconnexion à un manifold (9) dudit navire, ledit système comprenant un dispositif pour libérer automatiquement la liaison mécanique par câble précitée, selon l'une quelconque des revendications précédentes .
36. Système de sécurité selon la revendication 35, caractérisé en ce que le moyen de guidage par câble comprend un treuil à tension constante (2) situé à une extrémité où le câble (4) est solidaire du bras (1) .
37. Système de sécurité selon la revendication 35 ou 36, caractérisé en ce que ledit ensemble mécanique (11) du dispositif pour libérer automatiquement la liaison mécanique par câble précitée est solidarisé sur une embase (10) du bras (1) ou sur le treuil à tension constante (2) .
38. Utilisation du dispositif visé à l'une quelconque des revendications 1 à 34 pour sectionner automatiquement une liaison mécanique par câble ou cordage entre deux éléments, dans une zone présentant des conditions d'atmosphère explosible.
39. Utilisation du dispositif visé à l'une quelconque des revendications 1 à 34 pour sectionner automatiquement le câble d'un bras de chargement/déchargement d'un navire.
40. Utilisation du dispositif visé à l'une quelconque des revendications 1 à 34 pour sectionner automatiquement une liaison d' amarrage ou d'ancrage d'un élément flottant, dans des conditions d'atmosphère explosible.
41. Utilisation du dispositif visé à l'une quelconque des revendications 1 à 34 pour sectionner automatiquement une liaison d' amarrage ou d'ancrage d'un élément flottant, tel qu'une plateforme pétrolière ou gazière, un pétrolier, ou un méthanier. |
DISPOSITIF DE SECURITE A DECOUPE DE CABLE OU CORDAGE EN
MILIEU EXPLOSIBLE
Objet de l ' invention
[0001] La présente invention se rapporte à un dispositif de sécurité dans des applications nécessitant des moyens pour libérer la liaison mécanique par câble ou par cordage d'un ensemble de deux éléments, en particulier en milieu explosible.
[0002] Dans une application particulière, l'invention peut être utilisée pour la sécurisation des exploitations des bras de chargement/déchargement marins de navires transportant du combustible liquide ou gazeux, tels que méthaniers ou pétroliers, plus particulièrement dans les applications off-shore. [0003] L'invention n'est toutefois pas limitée à cette seule application, et peut par exemple également être utilisée dans d'autres applications, pour libérer en milieu explosible la liaison mécanique par câble ou cordage entre deux éléments, et par exemple la liaison d'amarrage ou d'ancrage d'un élément flottant, tel que notamment une plateforme offshore, un navire méthanier, un navire pétrolier. Etat de la technique
[0004] Dans le domaine particulier du chargement et de déchargement de méthanier et/ou pétrolier, il est connu de mettre en œuvre des installations de chargement et de déchargement qui sont installées sur des plateformes ou jetées off-shore à quelques miles des côtes. Ceci permet d'éviter, en cas de problème lors du transfert, des dégradations ou des pollutions
du milieu environnant, une ville au bord de la côte par exemple .
[0005] Dans ce contexte, le document FR-A-2 854 156 décrit un ensemble de chargement/déchargement de produits fluides, comportant un bras équilibré de chargement/déchargement installé à un premier emplacement et ayant un compas de canalisation monté par l'une de ses extrémités sur une embase et pourvu à l'autre de ses extrémités d'un système de raccordement adapté à raccorder le compas de canalisation à un moyen de couplage installé au second emplacement. Cet ensemble comporte en outre un câble relié d'une part à des moyens solidaires de l'embase et adaptés à soumettre ce câble à une tension constante et apte à être relié, d'autre part, au second emplacement (au manifold du navire) . Il comporte en outre des moyens de guidage aptes à coopérer avec le câble de sorte à guider le système de raccordement le long d'une trajectoire matérialisée par ledit câble jusqu'à amener le système de raccordement dans une position de connexion au moyen de couplage.
[0006] N'étant pas protégées par des digues, ces installations présentent donc un bras articulé en compas équipé d'un système à câble de guidage et de synchronisation, appelé ci-après moyen de guidage du câble, pour amener au niveau des brides du manifold du navire ou du bateau la vanne de connexion située sur la plateforme, sans être gêné par les mouvements du navire consécutifs à la houle. [0007] La figure 1, adaptée du document FR-A-2 854 156, montre un exemple de moyen de guidage du câble équipant un bras de chargement 1 de gaz naturel
liquéfié. Celui-ci est composé de :
- un treuil à tension constante 2 ;
- un treuil d'approche 3 ;
- un câble 4 ; — une poulie de renvoi 5 ;
- un tourillon d'extrémité et la motorisation de la rotation 6 ;
- un cône femelle pour l'alignement 7 ;
- un « spool » 8 avec un cône récepteur mâle et des moyens de fixation du câble.
[0008] Le but du moyen de guidage du câble est d'appliquer progressivement les mouvements du bateau liés à la présence de vagues ou de houle au bras de chargement pendant la durée de connexion sur le manifold du bateau. Le câble 4 est maintenu sous tension constante de manière à guider l'extrémité du bras vers le manifold du bateau 9. Pendant cette phase, le bras 1 est en « roue libre » et est guidé uniquement par le câble 4. [0009] Le câble 4 est maintenu sous tension entre le manifold du bateau 9 et l'embase 10 de chaque bras. Cette tension est appliquée grâce au treuil à tension constante 2 placé au pied de l'embase 10. Ce treuil utilise un moteur hydraulique qui est alimenté par une pression hydraulique constante. Si la distance entre le bateau et la jetée augmente, le treuil laissera le câble se dérouler tout en maintenant le câble tendu. Si la distance entre le bateau et la jetée diminue, le treuil enroulera le câble toujours en maintenant constante la tension dans le câble.
[0010] Pour l'approche du bras 1 vers le manifold du bateau 9, l'extrémité du bras placé en
« roue libre » est guidée par le câble 4 et un treuil spécifique appelé « treuil d'approche » 3 placé à l'extrémité du bras 1 tire celle-ci dans une direction ou une autre en utilisant la friction du câble. [0011] Le câble 4 passe à travers un cône femelle 7 également situé à l'extrémité du bras 1. Le câble 4 est ensuite accroché au cône mâle 8 situé sur le manifold du bateau 9. [0012] A la fin de la phase d'approche, les cônes 7, 8 s'engagent l'un dans l'autre ce qui permet d'assurer un bon alignement. Une fois le bras connecté, la tension constante est relâchée. Les autres bras sont connectés en utilisant la même procédure. [0013] Pour la déconnexion, le même principe est utilisé. La seule différence est que le treuil d'approche 3 sera activé dans l'autre direction. [0014] L'effort maximum axial autorisé au niveau des manifolds du bateau est de quelques tonnes. Il y a un clapet hydraulique libérant la pression en cas de problème hydraulique sur le treuil à tension constante, situé en pied de bras .
[0015] En cas de déconnexion d'urgence, le câble de guidage se dévide du tambour du treuil du bras considéré et tombe à l'eau. Néanmoins, en cas de blocage mécanique du treuil à tension constante, le câble reste accroché à ses deux extrémités et le câble ne peut plus se dérouler. Si le bateau continue à bouger au gré des vagues ou à s'éloigner à cause d'une dérive importante, la force appliquée sur le manifold du bateau n'est absolument plus contrôlée et peut dépasser très largement le seuil admissible pour ces manifolds. S'il y a un blocage mécanique de ce type, le
risque est d'endommager les manifolds du bateau avant que le câble ne se rompe.
[0016] Pour solutionner ce problème, il convient de mettre un œuvre un sectionneur de câble automatique, qui a la capacité de sectionner le câble de guidage quelle que soit la phase de fonctionnement du bras de chargement (connexion ou déconnexion du bras sur les manifolds du bateau, chargement ou déchargement) .
[0017] Par ailleurs, les bras de chargement/déchargement du type précité évoluent dans des environnements classifiés « Atmosphères Explosibles ». Ils doivent en conséquence être en accord avec la directive européenne « 94-9-CE ATEX ». Ainsi, en cas de mise en œuvre d'un sectionneur automatique pour câble de bras de chargement/ déchargement du type précité, cette directive s'applique également à un tel sectionneur. [0018] II existe donc un besoin, non satisfait à ce jour, de disposer d'une solution technique permettant de sectionner automatiquement, de manière fiable et précise, et sans risque d'explosion, un tel câble de bras de chargement/déchargement d'un méthanier ou d'un pétrolier, en cas de blocage du treuil du bras. [0019] II existe également de nombreuses autres applications en milieu explosible dans lesquelles il existe un besoin, non satisfait à ce jour, de disposer d'une solution technique permettant de sectionner automatiquement de manière fiable et rapide, et sans risque d'explosion, une liaison mécanique par câble ou cordage, en cas de tension anormale et excessive exercée sur la liaison mécanique.
[0020] II s'agit par exemple de toutes les application mettant en œuvre un élément qui est amarré ou ancré, tel qu'une plate-forme pétrolière ou gazière, un pétrolier, un méthanier, etc., et pour lesquelles il existe également un besoin de disposer d'une solution technique permettant de sectionner automatiquement de manière fiable et rapide, et sans risque d'explosion, la liaison mécanique d'amarrage ou d'ancrage, en cas de tension anormale et excessive exercée sur ladite liaison mécanique. Ce type d'applications est décrit par exemple dans les demandes de brevet suivantes : EP- A-I 462 358, EP-A-O 729 882, EP-A-I 705 112, WO-A- 2005/045302, WO-A-99/57008, WO-A-98/15449. [0021] II a par ailleurs déjà été proposé dans l'art antérieur d'utiliser des sectionneurs pyrotechniques pour sectionner des câbles. [0022] Par exemple, le document FR-A-2 897 548 divulgue un système de sécurité pour un bateau comportant un câble relié au bateau par une première extrémité et étant immergé par sa deuxième extrémité à laquelle est attaché un objet susceptible de traîner de façon immergée, par exemple un filet de pêche. Ce système comprend des moyens de détection de la position du bateau, des moyens de détection de la tension du câble, au moins un système d'alarme commandé par des moyens électroniques et un sectionneur de câble commandable à distance et possédant des moyens de positionnement du câble susceptible de défiler. Ainsi, il est possible de sectionner un câble en fonction des conditions anormales d'assiette, c'est-à-dire de position du bateau et de tension du câble, c'est-à-dire dans des conditions anormales de flottaison du bateau
dues à une très grande résistance due à l'objet fixé à l'extrémité du câble, tel le filet de pêche. [0023] On connaît par ailleurs des sectionneurs de câbles. Le document US 6,878,024 Bl décrit un système de largage hydrostatique destiné à trancher un câble sécurisant un objet flottant à un engin maritime, lorsque ce dernier est immergé à une profondeur prédéterminée. La mise à feu d'un sectionneur pyrotechnique est déclenchée lorsque ladite profondeur est détectée. Le document WO 2007/096335 Al divulgue un sectionneur pyrotechnique de câble, au moyen d'une charge creuse, ayant une section de structure transversale en « V » et une forme partiellement annulaire, de manière à entourer partiellement la pièce de section circulaire à sectionner et comprenant des moyens d' amorçage de la charge creuse et des moyens de positionnement de la pièce de section circulaire à sectionner par rapport à la charge creuse. D'autres sectionneurs pyrotechniques sont décrits dans les documents US 5,177,317 A, WO 94/25212 Al et US 6,349,474 Bl.
[0024] Tous les sectionneurs pyrotechniques précités de l'art antérieur mettent en œuvre une charge explosive pour le déclenchement de la cisaille pyrotechnique, et ne sont pas adaptés pour une utilisation, sans risque d'explosion, dans une zone présentant des conditions d'atmosphère explosible. Il était donc inconcevable jusqu'à ce jour de chercher à utiliser un sectionneur pyrotechnique pour sectionner automatiquement une liaison mécanique, dans une atmosphère explosible, telle que notamment le câble d'un bras de chargement/déchargement d'un méthanier
et/ou pétrolier, ou la liaison d'amarrage ou d'ancrage d'une plate-forme pétrolière ou gazière, d'un pétrolier, ou d'un méthanier. Buts de l ' invention [0025] La présente invention vise principalement à proposer une nouvelle solution technique qui peut être utilisée en milieu explosible, et qui permet de libérer automatiquement et de manière fiable, sans risque d'explosion, une liaison mécanique par câble ou cordage entre deux éléments, en cas notamment de tension excessive exercée sur la liaison mécanique. [0026] En outre, mais de manière facultative, la solution technique de l'invention doit de préférence satisfaire aux exigences de la directive européenne « 94-9-CE ATEX ».
Résumé de l ' invention
[0027] selon un premier aspect, l'invention a pour objet un dispositif pour libérer automatiquement une liaison mécanique par câble ou cordage entre deux éléments, dans une zone présentant des conditions d'atmosphère explosible ; ledit dispositif comprend :
- un ensemble mécanique sous forme d'une enceinte qui est apte à être traversée par un câble ou cordage et qui renferme au moins un sectionneur comprenant un burin associé à une enclume et des moyens de déplacement du burin par rapport à l'enclume pour la découpe du câble ou cordage, des moyens de positionnement du câble ou cordage permettant de faire passer le câble ou cordage entre l'enclume et le burin, et des moyens de mesure de la tension du câble ou cordage,
- des moyens de contrôle et de commande (12) permettant de commander automatiquement le déclenchement du sectionneur, le burin du sectionneur, étant dans un matériau anti- étincelles.
[0028] Selon un deuxième aspect, l'invention a pour objet un dispositif pour libérer automatiquement une liaison mécanique par câble ou cordage entre deux éléments, dans une zone présentant des conditions d'atmosphère explosible ; ledit dispositif comprend :
- un ensemble mécanique sous forme d'une enceinte qui est apte à être traversée par un câble ou cordage et qui renferme au moins un sectionneur pour la découpe du câble ou cordage, des moyens de positionnement du câble ou cordage, et des moyens de mesure de la tension du câble ou cordage,
- des moyens de contrôle et de commande permettant de commander automatiquement le déclenchement du sectionneur, dispositif dans lequel l'enceinte est subdivisée en au moins deux chambres : une chambre principale qui est apte à être traversée par le câble ou cordage et qui renferme au moins ledit sectionneur, lesdits moyens de positionnement du câble ou cordage et lesdits moyens de mesure de la tension du câble ou cordage, et au moins une chambre de détente latérale contiguë, la paroi interne séparant la chambre principale de ladite chambre de détente latérale étant pourvue d' une pluralité d'orifices et faisant office de pare flamme. [0029] Selon des modalités d'exécution particulières de l'invention, le dispositif précité
peut comprendre en outre en combinaison une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- l'enclume est dans un matériau anti-étincelles ;
- le dispositif comporte un ou plusieurs guides fixes qui permettent le guidage dans l'enceinte du câble ou cordage et qui sont dans un matériau anti-étincelles ;
- le matériau anti-etincelles est un alliage de cuivre-béryllium (Cu-Be) ; - le matériau anti-étincelles est un métal choisi parmi le groupe suivant : laiton, bronze, alliage cuivre-nickel, alliage cuivre-aluminium, titane ;
- le sectionneur est un sectionneur pyrotechnique ;
- les moyens de contrôle et de commande (12) permettent le déclenchement automatique du sectionneur, sur base de la mesure de la tension dans le câble ou cordage, lorsqu'un seuil prédéterminé de tension est atteint;
- l'enceinte comporte un orifice d'entrée et un orifice de sortie du câble ou cordage, les deux orifices étant équipés de galets, de préférence en PTFE, configurés pour limiter l'entrée d'air ou de gaz extérieur à l'intérieur de l'enceinte ;
- l'enceinte est subdivisée en au moins deux chambres : une chambre principale qui est apte à être traversée par le câble ou cordage et qui renferme au moins ledit sectionneur, lesdits moyens de positionnement du câble ou cordage et lesdits moyens de mesure (16) de la tension du câble ou cordage, et au moins une chambre de détente latérale contiguë, la paroi interne séparant la chambre principale de ladite chambre
de détente latérale étant pourvue d'une pluralité d' orifices et faisant office de pare flamme ;
- l'enceinte est subdivisée en au moins trois chambres : la chambre principale qui est apte à être traversée par le câble ou cordage et qui renferme au moins ledit sectionneur, lesdits moyens de positionnement du câble ou cordage et lesdits moyens de mesure de la tension du câble ou cordage (4), et deux chambres de détente latérales contiguës et de part et d'autre de la chambre principale, chaque paroi interne séparant la chambre principale centrale de chacune des deux chambres de détente latérales étant pourvue d'une pluralité d'orifices et faisant office de pare flamme ;
- lesdits orifices de chaque paroi interne pare flamme de chaque chambre de détente latérale ont un diamètre inférieur à 15 mm ;
- lesdits orifices sont initialement obstrués par des bouchons lors de la phase de mesure de tension de câble avant un éventuel déclenchement du dispositif.
- chaque chambre de détente latérale comporte une paroi externe pare flamme pourvue d'une pluralité d'orifices qui permettent de faire communiquer la chambre latérale avec l'extérieur ;
- lesdits orifices de chaque paroi externe (P' ) pare flamme de chaque chambre de détente latérale ont un diamètre inférieur à 15 mm ; - lesdits orifices de chaque paroi externe (P') pare flamme de chaque chambre de détente latérale sont initialement obstrués par des bouchons lors de la
phase de mesure de tension de câble avant un éventuel déclenchement du dispositif ;
- le sectionneur comprend un burin (25) associé à une enclume et des moyens de déplacement du burin par rapport à l'enclume pour la découpe du câble ou cordage, le burin étant dans un matériau antiétincelles ;
- les moyens de mesure de la tension du câble ou cordage sont configurés pour que le câble ou cordage exerce sur lesdits moyens de mesure une force radiale proportionnelle à la tension du câble ou cordage ;
- les moyens de mesure de la tension du câble comprennent une poulie centrale ainsi que deux poulies encadrant la poulie centrale, qui assurent un angle constant entre le câble et la poulie centrale en amont et en aval de ladite poulie centrale, et un système dynamométrique se trouvant à l'intérieur de l'axe de la poulie centrale ; - ledit système dynamométrique comprend deux jauges de contraintes ;
- les moyens de contrôle et de commande sont situés à l'extérieur de l'enceinte, sont reliés audit ensemble mécanique, de préférence par une connexion filaire, et sont aptes à être positionnés en dehors de la zone présentant des conditions d'atmosphère explosible.
[0030] L'invention a pour autre objet un système de sécurité pour bras de chargement/déchargement de navire transportant du combustible liquide ou gazeux, ledit bras étant équipé d'un système de liaison mécanique et de guidage par câble dudit bras, appelé
plus simplement moyen de guidage par câble, en vue de sa connexion/déconnexion à un manifold dudit navire, ledit système comprenant un dispositif visé précédemment permettant de libérer automatiquement la liaison mécanique par câble précitée.
[0031] Selon des modalités d'exécution particulières de l'invention, le système de sécurité précité comprend en outre en combinaison une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le moyen de guidage par câble comprend un treuil à tension constante situé à une extrémité où le câble est solidaire du bras ;
- ledit ensemble mécanique du dispositif pour libérer automatiquement la liaison mécanique par câble précitée est solidarisé sur une embase du bras ou sur le treuil à tension constante ;
— ledit ensemble mécanique est au même potentiel électrique que le treuil ou le navire.
[0032] L'invention a également pour objets : - l'utilisation du dispositif visé précédemment pour sectionner automatiquement une liaison mécanique par câble ou cordage entre deux éléments, dans une zone présentant des conditions d'atmosphère explosible ; - l'utilisation du dispositif visé précédemment pour sectionner automatiquement le câble d'un bras de chargement/déchargement d'un navire ; l'utilisation du dispositif visé précédemment pour sectionner automatiquement une liaison d' amarrage ou d'ancrage d'un élément flottant, dans des conditions d'atmosphère explosible ;
- l'utilisation du dispositif visé précédemment pour sectionner automatiquement une liaison d' amarrage ou d'ancrage d'un élément flottant, tel qu'une plateforme pétrolière ou gazière, un pétrolier, ou un méthanier.
Brève description des figures
[0033] La figure 1, déjà mentionnée, représente schématiquement un exemple de bras de chargement de gaz naturel liquéfié, installé sur une jetée pour charger et décharger un méthanier et équipé d'un moyen de guidage à câble.
[0034] La figure 2 représente le même bras de chargement équipé du moyen de guidage à câble et muni du dispositif de sécurité selon la présente invention, composé d'un ensemble mécanique de mesure et de positionnement du sectionneur pyrotechnique, à poste sur le câble le long du bras de chargement de la figure 1 et d'une centrale d'acquisition et de contrôle située en dehors de la zone à risque explosif. [0035] Les figures 3A, 3B représentent des vues détaillées de la partie mécanique du dispositif de sécurité de la présente invention.
[0036] La figure 3C est une vue en coupe longitudinale de l'enceinte d'une autre variante de réalisation du dispositif de sécurité de la présente invention.
[0037] Les figures 4A et 4B représentent un exemple de forme d'exécution du sectionneur pyrotechnique utilisé selon l'invention, respectivement avant et après mise à feu dudit sectionneur.
Description d'une forme d'exécution préférée de 1 ' invention
[0038] La présente invention propose un équipement de sécurité 11, 12, 13 comprenant un sectionneur pyrotechnique automatique qui peut être utilisé en atmosphère explosible et qui est équipé d'un élément de mesure de tension de câble et de moyens pour couper le câble si la tension mesurée du câble dépasse un seuil critique prédéterminé. [0039] Dans l'application particulière et non limitative de l'invention, illustrée sur la figure 2, cet équipement de sécurité est monté sur le câble d'un bras de chargement d'un navire de type de pétrolier et/ou de méthanier, et permet de couper automatiquement le câble de ce bras si la tension mesurée du câble dépasse un seuil critique prédéterminé pouvant conduire à 1 ' endommagement du bras de chargement ou du navire transportant le combustible. [0040] Dans ce dispositif, on effectue la mesure de la tension du cable en continu. Si la tension du câble dépasse donc une valeur prédéfinie, le dispositif envoie l'ordre de découpe du câble. Cette découpe est réalisée avantageusement à l'aide soit d'un sectionneur pyrotechnique de câble, soit d'un découpeur pyrotechnique de câble, soit encore à l'aide d'un quelconque sectionneur hydraulique, électrique ou pneumatique.
[0041] L'équipement de sécurité selon l'invention comprend non seulement un ensemble mécanique 11 de mesure et de positionnement du sectionneur pyrotechnique le long de chaque bras de chargement mais également une centrale d'acquisition,
de contrôle et commande 12 située avantageusement et de préférence en dehors de la zone potentiellement explosible (voir figure 2) . La connexion entre l'ensemble mécanique 11 et la centrale de contrôle et de commande 12 est de préférence une connexion filaire 13, mais pourrait également être une connexion sans fil.
[0042] De préférence l'ensemble mécanique 11 sera avantageusement au même potentiel électrique que le treuil à tension constante 2.
[0043] La figure 3A représente une coupe longitudinale du dispositif mécanique de l'invention installé à poste sur le câble 4. Ce dispositif comprend une enceinte 21 subdivisées en une chambre principale 21a et deux chambres latérales 21b, 21c de détente des gaz. La chambre principale 21a contient respectivement des poulies 15A, 15B, 15C de guidage et de positionnement du câble, un axe dynamométrique 16 sous la forme de deux jauges de contrainte situées à l'intérieur de l'axe de la poulie, un guide fixe 17 pour le guidage du câble, des galets en PTFE 18, un sectionneur pyrotechnique 19 avec une enclume 20. La figure 3B est une vue en coupe transversale du même dispositif. Celui-ci est représenté avec son moyen d'attache 22 au bras de chargement.
Principe de la mesure de tension du câble [0044] Dans le dispositif représenté sur les figures 3A et 3B, le câble 4 exerce sur la poulie centrale 15A une force proportionnelle à la tension du câble. Cette tension étant également fonction de la variation de l'angle du câble en amont et en aval de la
poulie centrale, les deux poulies extrêmes 15B, 15C assurent un angle constant.
Commande du sectionneur [0045] Les signaux délivrés par les jauges de contrainte de l'axe dynanométrique 16 sont caractéristiques de la tension mécanique dans le câble 4 et sont traités par la centrale de contrôle et de commande 12 déportée. Cette centrale de contrôle et de commande 12 comportent des moyens électroniques de contrôle permettant de comparer automatiquement la tension mesurée avec un seuil prédéfini, et des moyens de commande reliés au sectionneur 19 et permettant de commander automatiquement le déclenchement du sectionneur 19 pour la découpe du câble 4 si la tension du câble détectée par l'axe dynamométrique 16 dépasse le seuil prédéfini.
Principe de la cisaille pyrotechnique [0046] Le sectionneur pyrotechnique 19 est de préférence une cisaille pyrotechnique couramment utilisée pour couper des câbles dans l'industrie. On utilise de préférence une cisaille pyrotechnique qui ne permettra pas au gaz chaud de s'échapper vers l'extérieur (voir figures 4A et 4B) . La cisaille pyrotechnique sera par exemple constituée d'un corps cylindrique creux 23 et d'une enclume 20. La première extrémité du corps 23 contient la cartouche de poudre 24 et l'autre extrémité est en vis-à-vis du câble 4 à sectionner. Le corps cylindrique creux contient le burin 25 qui va sectionner le câble 4 lorsqu'il est projeté sur celui-ci par la déflagration. Après
déflagration de la cartouche de poudre 24, le gaz chaud 27 est confiné dans le corps 23 de la cisaille, à l'arrière du burin 25 (figure 4B) .
Prise en compte de 1 'environnement (ATEX)
[0047] Plusieurs barrières ont été prévues dans le dispositif de l'invention pour éviter que le dispositif ne communique une déflagration au milieu extérieur en cas de découpe pyrotechnique du câble (voir figures 3A,3B,3C) :
- afin d'empêcher le mélange gazeux explosible (air/méthane ou autre) de s'introduire à l'intérieur du dispositif, les ouvertures sur l'extérieur sont réduites à l'aide de galets en PTFE 18. Ainsi, seulement un minimum de mélange gazeux peut s'introduire à l'intérieur du dispositif. La taille des orifices de passage du câble est avantageusement adaptée au type de mélange gazeux ; — afin d'éviter l'inflammation du mélange gazeux explosible si celui-ci arrivait quand même à se trouver en concentration non négligeable à l'intérieur du dispositif, le burin 25, et de préférence l'enclume 20 du sectionneur pyrotechnique, sont choisis dans matériau antiétincelles ; de préférence, ce matériau antiétincelles est un alliage de cuivre spécial (CuBe2) . Cet alliage spécifique permet d'éviter tout risque d'étincelles à l'intérieur du dispositif lors de l'impact du burin 25 sur un élément métallique, et notamment sur le câble et sur l'enclume 20. Ceci empêche donc
l'inflammation du gaz qui pourrait s'y trouver ;
- enfin, pour empêcher de transmettre au milieu extérieur la déflagration générée si du gaz présent à l'intérieur venait à s'enflammer, il est prévu que la faible surface d'échange avec l'extérieur empêche la propagation de la déflagration. Pour ce faire, on utilise comme barrières anti-flamme (cf. lampe de mineur de
Davy, 1817) des plaques à trous avec des trous 26, 26' tels que 2R/ôL < 30, où D=2R est le diamètre de l'orifice et δL est la longueur de combustion du mélange (<9L = 0,5mm pour le mélange méthane/air, 2R = D < 15mm) . Ces trous 26,26' sont de préférence hermétiquement obstrués par des bouchons afin d' éviter que du mélange frais de gaz explosible (air/méthane) ne pénètre par ceux-ci lors de la phase de mesure de tension de câble avant un éventuel déclenchement du dispositif. [0048] On notera que, selon les formes d'exécution représentées sur les figures 3A, 3B, et 3C, la chambre centrale principale 21a qui est en communication de manière limitée avec l'extérieur par les orifices d'entrée et de sortie du câble, est positionnée entre deux chambres latérales 21b, 21c de détente de gaz qui sont contiguës de la chambre principale 21a et situées de part et d'autre de la chambre principale 21a. Celles-ci serviront à la détente des gaz brûlés, afin de réduire leur température en deçà de la température d'auto- inflammation du mélange gazeux explosible, avant leur éjection vers l'extérieur. Elles sont en communication
avec la chambre centrale 21a par des plaques pare flammes P à trous 26 dont la fonction a été décrite précédemment. Sur les figures 3A, 3B, seule la paroi interne pare flammes P séparant la chambre principale 21a de la chambre latérale 21b est visible ; par soucis de clarté des dessins, la paroi pare flammes P séparant la chambre principale 21a de l'autre chambre latérale 21c n'a pas été représentée. De préférence, mais non nécessairement, les orifices 26 sont de préférence hermétiquement obstrués par des bouchons amovibles 26a
(visibles sur la variante de la figure 3C) , afin d'éviter que du mélange frais de gaz explosible (par exemple air/méthane) ne pénètre dans la chambre principale 21a en passant à travers les orifices 26 lors de la phase de mesure de tension de câble avant un éventuel déclenchement du dispositif.
[0049] Le dispositif se comporte donc comme une enceinte antidéflagrante et résiste à la déflagration du mélange gazeux explosible se trouvant éventuellement à l'intérieur.
[0050] Dans les variantes particulières de réalisations illustrées sur les figures 3A, 3B, 3C, chaque chambre de détente latérale (21b, 21c) comporte également une paroi externe P' percée d'une pluralité d'orifices 26' qui permettent de faire communiquer la chambre latérale avec l'extérieur, et d'évacuer le cas échéant une trop forte surpression de gaz à l'intérieur de la chambre latérale. Tel qu'expliqué précédemment, ces orifices 26' sont dimensionnés de manière à ce que la paroi externe P' fasse office également de pare flamme. Dans une autre variante, ces orifices 26'
peuvent ne pas être prévus, la paroi externe P' étant dans ce cas une paroi étanche.
[0051] Dans la variante de la figure 3C, et de manière optionnelle, les orifices 26' de chaque paroi externe P' sont avantageusement hermétiquement obstrués par des bouchons amovible 26' a, afin d'éviter que du mélange frais de gaz explosible (par exemple air/méthane) ne pénètre depuis l'extérieur dans la chambre latérale 21b ou 21c correspondante en passant à travers les orifices 26' lors de la phase de mesure de tension de câble avant un éventuel déclenchement du dispositif.
Différence significative avec l'application pour bateau de pêche (demande FR-A-O 650 587)
[0052] La présence de l'atmosphère explosible est la première des différences notables, d'où la mise en place des différentes barrières antidéflagrantes susmentionnées . [0053] La mesure de tension de câble s'effectue à l'aide de trois poulies et non de deux, ce qui permet à la poulie centrale de recevoir une force radiale proportionnelle à la tension du câble. [0054] Le capteur de tension est un ensemble de deux jauges de contraintes placées à l'intérieur de l'axe de la poulie centrale.
[0055] Le sectionneur pyrotechnique est différent à cause de la nature de l'environnement. [0056] Les modes d'alerte sont différents puisque les informations ne sont pas visibles par les hommes présents en cabine de contrôle, la découpe se faisant automatiquement au-delà d'un certain seuil de
tension .
[0057] L'invention n'est pas limitée aux variantes particulières de réalisation des figures 3A, 3B,3C ni à l'application particulière de la figure 2 (bras de chargement/déchargement d'un navire de type méthanier ou pétrolier) .
[0058] Dans une autre variante de réalisation, il est possible de prévoir une seule chambre de détente latérale 21b contiguë à la chambre principale 21a, au lieu de deux chambres de détente latérales 21b, 21c.
[0059] Le sectionneur 19 n'est pas nécessairement un sectionneur pyrotechnique dont les moyens de déplacement du burin 25 par rapport à l λ enclume 20 seraient constitués par des moyens de propulsion du type cartouche de poudre 24. Dans une autre variante de réalisation, pour le déplacement du burin 25, il est possible également de mettre en œuvre d'autres type d' actionneurs, notamment à énergie électrique, hydraulique ou pneumatique, permettant de déplacer ou propulser le burin 25 au contact du câble 4 avec une vitesse suffisante pour sectionner le câble 4. [0060] Lorsque le burin 25 et le cas échéant de l'enclume 20 sont réalisés dans un matériau antiétincelles, ce dernier n'est pas nécessairement un alliage cuivre-béryllium (Cu-Be) , mais peut également être l'un des métaux suivant : laiton, bronze, alliage cuivre-nickel, alliage cuivre-aluminium, titane. [0061] La chambre principale 21a du dispositif dans laquelle passe le câble 4 peut comporter un ou plusieurs éléments fixes de guidage du câble 4, tel que le guide précité 17, contre lesquels le câble vient frotter. Lorsque le câble 4 est métallique, afin
d'éviter la formation d'étincelles lors du glissement du câble 4 métallique au contact de ces éléments de guidage, tel que le guide précité 17, il est préférable également que ces éléments fixes de guidage soient réalisés également dans un matériau anti-étincelles. [0062] La centrale de contrôle et de commande 12 n'est pas nécessairement située à l'extérieur de l'enceinte 21 du dispositif. Dans une autre variante, La centrale de contrôle et de commande 12 peut être réalisée sous la forme d'un circuit électronique placé à l'intérieur de l'enceinte 12 du dispositif de découpe, et en particulier à l'intérieur de la chambre principale 21a. Dans ce cas on s'assure de préférence que les connexions électriques de ce circuit sont protégés du gaz contenu dans l'enceinte, par exemple en encapsulant ces connexions électriques dans une résine. [0063] Le dispositif de l'invention peut plus généralement être utilisé pour sectionner automatiquement une liaison mécanique par câble ou cordage entre deux éléments, dans une zone présentant des conditions d'atmosphère explosible.
[0064] Plus particulièrement, le dispositif de l'invention peut être utilisé pour sectionner automatiquement une liaison d' amarrage ou d' ancrage d'un élément flottant, dans des conditions d'atmosphère explosible, tel que notamment une liaison d'amarrage ou d'ancrage d'un élément flottant, du type plateforme pétrolière ou gazière, navire pétrolier, navire méthanier.