EP2906867B1 - Cuve étanche et thermiquement isolante comportant une membrane métallique ondulée selon des plis orthogonaux - Google Patents

Cuve étanche et thermiquement isolante comportant une membrane métallique ondulée selon des plis orthogonaux Download PDF

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EP2906867B1
EP2906867B1 EP13785540.9A EP13785540A EP2906867B1 EP 2906867 B1 EP2906867 B1 EP 2906867B1 EP 13785540 A EP13785540 A EP 13785540A EP 2906867 B1 EP2906867 B1 EP 2906867B1
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sheets
barrier
thermal insulation
insulating block
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Mickaël HERRY
Johan Bougault
Antoine PHILIPPE
Benjamin CHARPENTIER
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Gaztransport et Technigaz SA
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Definitions

  • the present invention relates to a sealed and thermally insulating tank; in particular, the present invention relates to tanks intended to contain cold liquids, for example tanks for the storage and / or transport by sea of liquefied gases.
  • LNG liquefied natural gas
  • Such a tank is for example described in the document FR-A-2724623 , and in the document WO2008 / 147003 .
  • such a tank may include one or more of the following characteristics.
  • the metal sheets of the membrane each comprise at least two orthogonal folds parallel to the sides of the thermal insulation blocks, inserted in the interstices formed between the insulation blocks.
  • the vessel wall comprises a primary element and a secondary element arranged between the bearing wall and the primary element, each of the primary and secondary elements including a thermal insulation barrier made up of shaped insulation blocks. rectangular parallelepipeds, juxtaposed in parallel rows and a sealing barrier arranged on the thermal insulation barrier, the thermal insulation barrier of the secondary element being secured to the bearing wall, the thermal insulation barrier of the 'primary element being secured by hooking means linked to the thermal insulation barrier of the secondary element.
  • the sealing barrier of the secondary element consists of the metal membrane comprising a plurality of sheets each comprising at least two orthogonal folds parallel to the sides of the thermal insulation blocks, and inserted into the interstices formed between the insulation blocks of the secondary element.
  • the sheets of the metal membrane of the secondary element are made from an alloy of ter with nickel or manganese and having an expansion coefficient less than or equal to 7.10 -6 K -1 .
  • the folds of the metal sheets of the secondary sealing barrier are inserted into the interstices between the insulation blocks of the thermal insulation barrier of the secondary element.
  • the folds of the metal sheets of the primary sealing barrier are inserted into the interstices between the insulation blocks of the thermal insulation barrier of the primary element.
  • the primary membrane may have a different design from the secondary membrane, for example with protruding folds towards the interior of the vessel.
  • the sealing barrier of the primary element consists of metal sheets welded to each other in a leaktight manner and comprising folds directed towards the interior of the tank.
  • an insulating block of the thermal insulation barrier comprises a base plate on which is placed a layer of foam, in particular of polyurethane, the base plate protruding from the foam.
  • the plates can be made of plywood.
  • the secondary element is held in abutment on the bearing wall by means of fasteners welded to the bearing wall and cooperating with the projecting areas of the plates of the insulation block, possibly with interposition of resin strands to catch up with local imperfections in the load-bearing wall.
  • an insulating block for the thermal insulation barrier of the secondary element is held on the bearing wall by gluing.
  • the connecting strips of each insulation block of the thermal insulation barrier of the secondary element carries two connecting strips which are arranged along the two axes of symmetry of the rectangle defined by a large face of said insulation block.
  • the connecting strips of each insulation block of the thermal insulation barrier of the primary element are arranged in the vicinity of the edges of a large face of said insulation block.
  • an insulation block comprises three connecting strips arranged on the cover plate.
  • the connecting strips of an insulation block are housed in recesses made in the plate or the layer of foam which carries it so as not to constitute an extra thickness on the corresponding face of the insulation block.
  • a connecting strip of an insulation block is fixed in its recess by screwing, stapling, riveting or gluing.
  • the means for fastening the thermal insulation barrier of the primary element comprise a continuous metal plate arranged at the intersection of the two bands. connecting each insulation block of the secondary element, and a projecting member passing through the level of the sealing barrier of the secondary element without rising to the level of the sealing barrier of the primary element.
  • the adjacent metal sheets of the sealing barriers of the primary and secondary elements are overlapped welded to the right of the connecting strips carried respectively by the thermal insulation barriers of the primary and secondary elements.
  • the projecting members are studs, the base of which is fixed on the continuous metal plate of the insulating block of the secondary element, an intermediate piece being interposed between, on the one hand, a nut cooperating with the thread provided at the free end of the stud and, on the other hand, the protruding parts of the plates of the insulation blocks of the thermal insulation barrier of the primary element.
  • the base of the studs is fixed by welding and / or screwing to the continuous metal plate of the insulation block of the secondary element.
  • the sheets of the metal membranes which constitute the sealing barrier are rectangular and each have two folds arranged along the axes of symmetry of the rectangle formed by their edges.
  • the two folds of a sheet and the sealing barrier of the primary element intersect at the center of the rectangular sheet.
  • one of the folds of a sheet is continuous and the other is interrupted in its central part.
  • sheets of a first type have a continuous fold on their major axis.
  • sheets of a second type have a discontinuous fold on their major axis.
  • the sheets of the first and second types are regularly alternated so that a sheet of one of the types is always adjacent to a sheet of the other type.
  • each insulation block of the thermal insulation barrier comprises two series of orthogonal slots, each of said series comprising slots arranged parallel to two opposite sides of the insulation block, and the sheets of the metal membrane.
  • each comprise two series of additional folds, each of said series of additional folds comprising folds, orthogonal to the folds of the other series, parallel to one of the two folds inserted in the interstices, and inserted into the slots of one of the series of slots in the insulation block.
  • the metal membrane comprises a second plurality of sheets, each of the sheets of the second plurality comprising a single fold parallel to two opposite sides of the insulation blocks, said fold being inserted in a gap formed between two blocks. insulation.
  • each insulation block of the thermal insulation barrier has a slot parallel to two opposite sides of the insulation blocks and in which the metal membrane comprises a second plurality of sheets, each of the sheets of the insulation block.
  • second plurality comprising a ply inserted in a slot formed in an insulation block and a ply inserted in a gap formed between two insulation blocks.
  • Such a tank can be part of an onshore storage installation, for example to store LNG or be installed in a storage facility.
  • floating, coastal or deep-water structure in particular an LNG vessel, a floating storage and regasification unit (FSRU), a floating production and remote storage unit (FPSO) and others.
  • FSRU floating storage and regasification unit
  • FPSO floating production and remote storage unit
  • a ship for transporting a cold liquid product comprises a double hull and a said tank arranged in the double hull.
  • the invention also provides a method of loading or unloading such a vessel, in which a cold liquid product is conveyed through isolated pipes from or to a floating or land storage installation to or from the vessel. vessel tank.
  • the invention also provides a transfer system for a cold liquid product, the system comprising the aforementioned vessel, insulated pipes arranged so as to connect the tank installed in the hull of the vessel to a floating storage installation. or terrestrial and a pump for driving a flow of cold liquid product through the insulated pipelines from or towards the floating or terrestrial storage facility to or from the vessel of the vessel.
  • An idea underlying the invention is to provide a waterproof and insulating multilayer structure which is easy to produce over large surfaces.
  • Certain aspects of the invention start from the idea of producing insulation blocks the geometry of which is simple and the manufacture inexpensive.
  • Certain aspects of the invention start from the idea of providing a waterproof membrane, in particular a secondary membrane made of sheet steel with a low coefficient of expansion, for example Invar® or other, of small thickness, in particular less than or equal to 0.7. mm, thus making it possible to obtain a low stiffness allowing anchoring at the edges of the tank wall using relatively compact anchoring means.
  • 1 has designated as a whole an insulating block for the thermal insulation barrier of the secondary element of a vessel wall.
  • This block has a length L and a width l, for example, respectively, 3 m and 1 m; it has the shape of a rectangular parallelepiped and it is made of polyurethane foam between two plywood sheets.
  • One of the plates 2 a protrudes at the periphery of the foam and is intended to come to rest on the supporting wall 3 with the interposition of resin rods 4 allowing the local defects of the supporting wall 3 to be taken up.
  • the other plate 2 b of the insulation block 1 comprises, along its two axes of symmetry, a metal connecting strip 6, which is placed in a recess 7 and which is fixed there by screws, rivets, staples or glue.
  • a continuous metal plate has been arranged, which supports, at the center of the crossing of the bands, a stud 8 projecting above the plate 2b .
  • the plate 2 a is maintained on the supporting wall 3 by glueing by means of the resin rods 4 and 9 by studs welded to the supporting wall 3. It is ensured that between two adjacent blocks 1, be formed a gap 10, for example due to the presence of the protruding portions of the plate 2a, but optionally, by means of positioning pins.
  • the perspective shows a secondary insulating block 1, which is partially covered a sheet 11 constituting a part of the secondary sealing barrier of the tank wall.
  • This metal sheet 11 has a substantially rectangular shape and it comprises, along each of the two axes of symmetry of this rectangle, a fold 12 a , respectively 12 b .
  • the folds 12 a and 12 b form reliefs arranged in the direction of the supporting wall 3 and they are housed in the interstices 10 of the secondary insulating barrier.
  • the metal sheets 11 are made of invar®, the thermal expansion coefficient of which is typically between 1.5.10 -6 and 2.10 -6 K -1 . They have a thickness between about 0.7 mm and about 0.4 mm. Two adjacent sheets 11 are welded together to overlap, as will be described on the figures 5 and 6 . The retaining of the sheets 11 on the insulating blocks 1 is carried out with the strips 5 and 6 on which at least two edges of the sheets 11 are welded.
  • the metal sheets 11 are made of a manganese-based alloy having a thermal expansion coefficient substantially equal to 7.10 -6 K -1 .
  • Such an alloy is generally less expensive than alloys with a high nickel content such as invar®.
  • FIG. 1 From the area where the metal sheets 11 of the sealing barrier of the secondary element of the vessel wall and moving obliquely to the right and downwards, it can be seen that a zone where the secondary sealing barrier is covered with an insulating block 13 of the thermal insulating barrier of the primary element of the vessel wall.
  • the insulation block 13 is shown in detail on the figure 4 . It can be seen that this block has a general structure, which is similar to that of block 1, that is to say that it is a sandwich made up of a polyurethane foam between two plywood sheets.
  • the base plate 13a which rests on a metal sheet 11, has projecting parts 30 at the four corners.
  • the fixing of these insulating blocks 13 is effected by means of the projecting parts 30 and the studs 8.
  • the two bands 14 a , 14 b are arranged parallel to the edges of the block 13 and they are fixed in their recesses as has been previously described for the bands 5 and 6.
  • FIG 1 shows, when moving from an element 13 obliquely downward and to the right, the placement of a metal sheet 15 constituting the sealing barrier of the primary element of the tank.
  • This sheet 15 can be made of stainless steel with a thickness of approximately 1.2 mm; it comprises folds arranged along axes of symmetry of the rectangle that it constitutes, as has already been indicated for the metal sheets 11. These folds can be in relief on the side of the supporting wall 3, but they can also be in relief towards the inside of the tank; these folds have been designated by 16 a , 16 b .
  • the folds 16 a , 16 b are directed towards the interior of the tank.
  • the metal sheets 11 have a fold 12 a arranged inside a gap 10 and shown in dotted lines.
  • the adjacent sheets of the secondary sealing barrier are lap welded, the weld area being designated 17.
  • the weld is performed on the connecting strip 6, which also carries studs 18 welded at their base to the strip 6 and threaded at their upper end to cooperate with a tightening bolt 19.
  • This tightening bolt is arranged at the bottom of a cup, the peripheral edge 20 rests in a recess 21 made on the plywood plate 13b, which limits the primary insulation barrier 13 towards the interior of the tank.
  • On the primary insulating block is disposed a sheet 15, which has two lines of folds in relief towards the inside of the tank, the orthogonal folds meeting to form nodes; the sheets 15 are welded in a sealed manner and constitute the primary sealing barrier of the tank.
  • the connecting strip 6 is continuous at the level of the intersection with the connecting strip 5 so as to form a sealed zone 39 on which the corners of four sheets 11 can be welded around the stud 18. Thus, it is not necessary to perforate a sheet 11 to allow the stud 18 to pass in the direction of the primary element of the tank wall.
  • the connecting strips 5 and 6 are preferably formed of discontinuous juxtaposed segments, in order to limit the stresses resulting from thermal contraction, in particular the stresses in the welds with the sheets 11.
  • the figures 7 and 8 represent a variant of the attachment means, which make it possible to retain the insulation blocks 13 of the primary thermal insulating barrier resting against the metal membrane 11 of the secondary sealing barrier.
  • This attachment means comprises a stud 18, the base of which is secured to the plywood plate 2b of the secondary thermal insulation block 1.
  • an elastic spacer 23 has been interposed. This thus ensures the maintenance of the insulating blocks 13 of the primary thermal insulation barrier of the tank on the secondary element of the tank without the stud 18 coming to the level of the metal sheets 15 of the primary sealing barrier.
  • relaxation slits 40 are shown through about half the thickness of the insulating blocks from the cover plate. These relaxation slots have the effect of subdividing the cover plates 2b and 13b into separate portions. However, such relaxation slots are not always necessary, depending on the properties of the material used to make the insulating blocks and the thermal stresses applied to them. In an embodiment not shown, an insulating block 1 or 13 does not have any relaxation slits, so that the cover plate 2b or 13b is continuous.
  • the figures 9 to 12 relate to the relative provisions of the folds that have been provided in the metal sheets of the secondary sealing barrier. These arrangements can also be used for the primary membrane.
  • the figure 9 represents the case where sheets are used comprising a continuous ply and a discontinuous ply orthogonal to the continuous ply.
  • Two types of sheets 31 and 32 are arranged alternately. The edges of the sheets 31 and 32 are shown in broken lines. The folds are shown in solid lines. We see that we obtain a membrane characterized by the regularity of flexibility in both directions.
  • the figure 12 shows two other sheets 51 and 52 which can be used for the realization of the sealing barrier at the level of the partitions transverse to the axis of the ship, as sketched on the figure 11 .
  • the figures 14 and 15 represent pleated sheets H and F which can be used instead of sheets 51 and 52 of the figure 11 to form the sealing barrier at the bulkheads transverse to the axis of the ship. In this case, wavy lines are obtained which are continuous across the width of the tank, and no longer in its height.
  • the figure 16 shows a pleated sheet E which can be used alone or in combination with the previous embodiments to form sealing barriers.
  • the figure 17 shows various pleated sheets A to R, including the examples given above and other examples, which can be used alone or can be combined in a number of ways to form sealing barriers.
  • the pleated sheets A to R each time have single folds or simple corrugations, which facilitates their assembly by watertight welds. They can be combined in multiple arrangements each time making it possible to obtain a certain elongation of the metal membrane in both directions of the plane. Preferred arrangements are shown in the figures 18 to 23 .
  • the insulation block 1 of the thermal insulation barrier of the element secondary comprises two series of orthogonal slots 53 a , 53 b.
  • Each series of slots 53 a, 53 b is parallel to two opposite sides of the insulation block 1.
  • Each insulating block 1 here includes two slots 53a extending in its longitudinal direction and eight slots 53b extending transversely to its longitudinal direction.
  • the slits 53a extend over the entire length of the insulation block 1 and the slits 53b extend over its entire width. Consequently, the connecting strips 5, 6 on which the edges of the sheets 11 of the secondary sealing barrier are welded are here produced discontinuously.
  • the metal sheets 11 of the secondary sealing barrier comprise two series of folds 12a, 12b, 12c, 12d.
  • Each of the series has folds which are perpendicular to the folds of the other series.
  • each series comprises one of the orthogonal folds 12a, 12b, housed in the interstices 10 formed between the insulation blocks 1, and a plurality of additional folds 12c, 12d which are parallel to said fold 12a, 12b.
  • Additional folds 12c, 12d are identical with the folds 12 a and 12 b and form reliefs in the direction of the supporting wall 3. Additional folds are inserted into the slots 53a, 53b formed in the insulating block 1.
  • This embodiment makes it possible to further increase the flexibility of the secondary sealing barrier.
  • the folds 12 a , 12 b of the sheets 11 of the metal membrane of the secondary element are shown in dotted lines. Furthermore, the position of an insulation block 1 of the secondary thermal insulation barrier 10 is shown, by transparency. The position of an insulation block 13 of the primary thermal insulation barrier hooked onto the insulation blocks 1 of the secondary thermal insulation barrier 10 is also shown.
  • the primary sealing barrier has more than sheets 11 than insulation blocks 1.
  • the primary sealing barrier here comprises twice as many sheets 11 as insulation blocks 11.
  • the sheets 11 therefore have a length substantially equal to that of the insulation blocks 1 and a width which is substantially equal to half that of the insulation blocks.
  • part of the sheets 11 is overlapped welded on four adjacent insulation blocks 1.
  • the other part of the sheets 11 is overlapped welded on only two adjacent insulation blocks 1.
  • these have three connecting strips 5a, 5b, 6.
  • the connecting strip 5a is oriented transversely to the insulation block 1.
  • the connecting strips 5a , 5b are arranged in the longitudinal direction of the insulation block 1.
  • the sheets 11 welded with overlap on four adjacent insulation blocks 1 each comprise two orthogonal folds 12 a , 12 b inserted in the interstices 10 formed between the insulation blocks 1.
  • the sheets 11 welded with overlap on two insulation blocks 1 adjacent each have only a single ply 12b inserted between the two adjacent insulation blocks 1 between which it extends.
  • the insulation blocks 1 comprise a stud 18 projecting towards the inside of the tank and making it possible to hang the insulation blocks 13 from the primary thermal insulation barrier.
  • the embodiment illustrated in figure 28 is substantially similar to that of the figure 27 .
  • the sheets 11 are identical and each have two orthogonal folds 12a, 12b. Consequently, the insulation blocks 1 comprise a median 53rd slot extending in their longitudinal direction.
  • the middle 53rd slots accommodate the pleats 12a extending into the longitudinal direction of the sheets 11 welded to overlap on two adjacent insulation blocks 1.
  • corrugated sheets and other combinations can be designed by making modifications of various characteristics including corrugation spacing, number of corrugations per sheet, length of discontinuous corrugations (number of steps), the shape of the intersections between the corrugations, i.e. intersecting or non-secant intersection, the orientation of continuous corrugations, i.e. longitudinal or transverse orientation, and the orientation of the sheets themselves, i.e. horizontal orientation or vertical orientation (90 ° rotation), and combinations of such modifications.
  • the tanks described above can be used in different types of installations such as land installations or in a floating structure such as an LNG vessel or the like.
  • a cutaway view of an LNG carrier 70 shows a sealed and insulated tank 71 of generally prismatic shape mounted in the double hull 72 of the ship.
  • the wall of the vessel 71 comprises a primary watertight barrier intended to be in contact with the LNG contained in the vessel, a secondary watertight barrier arranged between the primary watertight barrier and the double hull of the vessel, and two thermally insulating barriers arranged respectively between the vessel. primary watertight barrier and the secondary watertight barrier, and between the secondary watertight barrier and the double shell 72.
  • loading / unloading pipes arranged on the upper deck of the ship can be connected, by means of suitable connectors, to a maritime or port terminal for transferring a cargo of LNG from or to the tank 71.
  • the figure 13 shows an example of a maritime terminal comprising a loading and unloading station 75, an underwater pipe 76 and an onshore installation 77.
  • the loading and unloading station 75 is a fixed off-shore installation comprising a movable arm 74 and a tower 78 which supports the movable arm 74.
  • the movable arm 74 carries a bundle of insulated flexible pipes 79 which can be connected to the loading / unloading pipes 73.
  • the movable arm 74 can be swiveled and adapts to all sizes of LNG carriers.
  • a connecting pipe (not shown) extends inside the tower 78.
  • the loading and unloading station 75 allows the loading and unloading of the LNG carrier 70 from or to the onshore installation 77.
  • the latter comprises liquefied gas storage tanks 80 and connecting pipes 81 connected by the underwater pipe 76 to the loading or unloading station 75.
  • the underwater pipe 76 allows the transfer of the liquefied gas between the loading or unloading station 75 and the shore installation 77 over a great distance, for example 5 km, which makes it possible to keep the LNG carrier 70 at a great distance from the coast during loading and unloading operations.
  • pumps on board the ship 70 and / or pumps fitted to the shore installation 77 and / or pumps fitted to the loading and unloading station 75 are used.

Description

  • La présente invention se rapporte à une cuve étanche et thermiquement isolante ; en particulier, la présente invention se rapporte à des cuves destinées à contenir des liquides froids, par exemple des cuves pour le stockage et/ou le transport par voie maritime de gaz liquéfiés.
  • Des cuves étanches et thermiquement isolantes peuvent être utilisées dans différentes industries pour stocker des produits chauds ou froids. Par exemple, dans le domaine de l'énergie, le gaz naturel liquéfié (GNL) est un liquide qui peut être stocké à pression atmosphérique à environ -163°C dans des cuves de stockage terrestres ou dans des cuves embarquées dans des structures flottantes.
  • Une telle cuve est par exemple décrite dans le document FR-A-2724623 , et dans le document WO2008/147003 .
  • Selon un mode de réalisation, l'invention fournit une cuve étanche et thermiquement isolante intégrée dans une structure qui comporte une paroi porteuse, ladite cuve comportant une paroi de cuve fixée sur ladite paroi porteuse, la paroi de cuve comportant :
    • une barrière d'isolation thermique retenue sur la paroi porteuse et constituée de blocs d'isolation en forme de parallélépipèdes rectangles, juxtaposés selon des rangées parallèles et séparés les uns des autres par des interstices,
    • une barrière d'étanchéité supportée par la barrière d'isolation thermique, ladite barrière d'étanchéité comportant une membrane métallique constituée de tôles métalliques soudées les unes aux autres de manière étanche,
    • chaque bloc d'isolation d'une barrière d'isolation thermique portant, sur sa face opposée à la paroi porteuse, au moins deux bandes de liaison métalliques sensiblement orthogonales, disposées parallèlement aux côtés du bloc d'isolation, bandes sur lesquelles sont soudées les tôles de la membrane métallique supportée par ledit bloc d'isolation, lesdites bandes de liaison étant solidaires du bloc d'isolation qui les porte,
    • une pluralité des tôles de la membrane métallique comportant chacune au moins deux plis orthogonaux parallèles aux côtés des blocs d'isolation thermique, lesdits plis étant insérés dans les interstices ménagés entre les blocs d'isolation.
  • Selon des modes de réalisation, une telle cuve peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes.
  • Selon un mode de réalisation, les tôles de la membrane métalliques comportent chacune au moins deux plis orthogonaux parallèles aux côtés des blocs d'isolation thermique, insérés dans les interstices ménagés entre les blocs d'isolation.
  • Selon un mode de réalisation, la paroi de cuve comporte un élément primaire et un élément secondaire disposé entre la paroi porteuse et l'élément primaire, chacun des éléments primaire et secondaire incluant une barrière d'isolation thermique constituée de blocs d'isolation en forme de parallélépipèdes rectangles, juxtaposés selon des rangées parallèles et une barrière d'étanchéité disposée sur la barrière d'isolation thermique, la barrière d'isolation thermique de l'élément secondaire étant solidarisée à la paroi porteuse, la barrière d'isolation thermique de l'élément primaire étant solidarisée par des moyens d'accrochage liés à la barrière d'isolation thermique de l'élément secondaire.
  • Selon un mode de réalisation, la barrière d'étanchéité de l'élément secondaire est constituée de la membrane métallique comportant une pluralité des tôles comportant chacune au moins deux plis orthogonaux parallèles aux côtés des blocs d'isolation thermique, et insérés dans les interstices ménagés entre les blocs d'isolation de l'élément secondaire.
  • Selon un mode de réalisation, les tôles de la membrane métallique de l'élément secondaire sont réalisées dans un alliage de ter avec du nickel ou du manganèse et présentant un coefficient de dilatation inférieur ou égal à 7.10-6 K-1.
  • Selon un mode de réalisation les plis des tôles métalliques de la barrière d'étanchéité secondaire sont insérés dans les interstices entre les blocs d'isolation de la barrière d'isolation thermique de l'élément secondaire.
  • Selon un mode de réalisation, les plis des tôles métalliques de la barrière d'étanchéité primaire sont insérés dans les interstices entre les blocs d'isolation de la barrière d'isolation thermique de l'élément primaire. Selon d'autres modes de réalisation, la membrane primaire peut avoir une conception différente de la membrane secondaire, par exemple avec des plis saillants vers l'intérieur de la cuve. En d'autres termes, la barrière d'étanchéité de l'élément primaire est constituée de tôles métalliques soudées les unes aux autres de manière étanche et comportant des plis dirigés vers l'intérieur de la cuve.
  • Selon un mode de réalisation, un bloc d'isolation de la barrière d'isolation thermique comporte une plaque de fond sur laquelle est disposée une couche de mousse, notamment de polyuréthane, la plaque de fond étant débordante par rapport à la mousse. Les plaques peuvent être constituées en bois contreplaqué. L'élément secondaire est maintenu en appui sur la paroi porteuse grâce à des attaches soudées sur la paroi porteuse et coopérant avec les zones débordantes des plaques du bloc d'isolation, éventuellement avec interposition de boudins de résine pour rattraper les imperfections locales de la paroi porteuse.
  • Selon un mode de réalisation, un bloc d'isolation de la barrière d'isolation thermique de l'élément secondaire est maintenu sur la paroi porteuse par collage.
  • De nombreuses dispositions des bandes de liaison sur les blocs d'isolation sont possibles, notamment quant à la position et au nombre des bandes de liaison sur un bloc d'isolation. A cet égard, tous les blocs d'isolation ne sont pas forcément identiques.
  • Selon un mode de réalisation, les bandes de liaison de chaque bloc d'isolation de la barrière d'isolation thermique de l'élément secondaire porte deux bandes de liaison qui sont disposées selon les deux axes de symétrie du rectangle défini par une grande face dudit bloc d'isolation.
  • Selon un mode de réalisation, les bandes de liaison de chaque bloc d'isolation de la barrière d'isolation thermique de l'élément primaire, sont disposées au voisinage des bordures d'une grande face dudit bloc d'isolation.
  • Selon un mode de réalisation, un bloc d'isolation comporte trois bandes de liaison disposées sur la plaque de couvercle.
  • Selon un mode de réalisation, les bandes de liaison d'un bloc d'isolation sont logées dans des embrèvements ménagés dans la plaque ou la couche de mousse qui la porte pour ne pas constituer une surépaisseur sur la face correspondante du bloc d'isolation.
  • Selon un mode de réalisation, une bande de liaison d'un bloc d'isolation est fixée dans son embrèvement par vissage, agrafage, rivetage ou collage.
  • Selon un mode de réalisation, les moyens d'accrochage de la barrière d'isolation thermique de l'élément primaire comportent une plaque métallique continue disposée au croisement des deux bandes de liaison de chaque bloc d'isolation de l'élément secondaire, et un organe saillant traversant le niveau de la barrière d'étanchéité de l'élément secondaire sans monter jusqu'au niveau de la barrière d'étanchéité de l'élément primaire.
  • Selon un mode de réalisation, les tôles métalliques adjacentes des barrières d'étanchéité des éléments primaire et secondaire sont soudées à recouvrement au droit des bandes de liaison portées respectivement par les barrières d'isolation thermique des éléments primaire et secondaire.
  • Selon un mode de réalisation, les organe saillants sont des goujons, dont la base est fixée sur la plaque métallique continue du bloc d'isolation de l'élément secondaire, une pièce intermédiaire étant interposée entre, d'une part, un écrou coopérant avec le filetage prévu à l'extrémité libre du goujon et, d'autre part, les parties débordantes des plaques des blocs d'isolation de la barrière d'isolation thermique de l'élément primaire. La base des goujons est fixée par soudage et/ou vissage sur la plaque métallique continue du bloc d'isolation de l'élément secondaire.
  • Selon un mode de réalisation, les tôles des membranes métalliques, qui constituent la barrière d'étanchéité sont rectangulaires et comportent chacune deux plis disposés selon les axes de symétrie du rectangle formé par leurs bordures.
  • Selon un mode de réalisation, les deux plis d'une tôle et la barrière d'étanchéité de l'élément primaire sont sécants au centre de la tôle rectangulaire.
  • Selon un mode de réalisation, l'un des plis d'une tôle est continu et l'autre est interrompu dans sa partie centrale.
  • Selon un mode de réalisation, des tôles d'un premier type ont un pli continu sur leur grand axe.
  • Selon un mode de réalisation, des tôles d'un deuxième type ont un pli discontinu sur leur grand axe.
  • Selon un mode de réalisation, sur une paroi de cuve les tôles des premier et deuxième types sont régulièrement alternées pour qu'une tôle de l'un des types soit toujours adjacente à une tôle de l'autre type.
  • Selon un mode de réalisation, chaque bloc d'isolation de la barrière d'isolation thermique comporte deux séries de fentes orthogonales, chacune desdites séries comportant des fentes disposées parallèlement à deux côtés opposés du bloc d'isolation, et les tôles de la membrane métallique comportent chacune deux séries de plis supplémentaires, chacune desdites séries de plis supplémentaires comportant des plis, orthogonaux aux plis de l'autre série, parallèles à un des deux plis insérés dans les interstices, et insérés dans les fentes de l'une des séries de fentes ménagées dans le bloc d'isolation.
  • Selon un autre mode de réalisation, la membrane métallique comporte une deuxième pluralité de tôles, chacune des tôles de la deuxième pluralité comportant un unique pli parallèle à deux côtés opposées des blocs d'isolation, ledit pli étant inséré dans un interstice ménagé entre deux blocs d'isolation.
  • Selon un autre mode de réalisation, chaque bloc d'isolation de la barrière d'isolation thermique comporte une fente parallèle à deux côtés opposés des blocs d'isolation et dans laquelle la membrane métallique comporte une deuxième pluralité de tôles, chacune des tôles de la deuxième pluralité comportant un pli inséré dans une fente ménagée dans un bloc d'isolation et un pli inséré dans un interstice ménagé entre deux blocs d'isolation.
  • Une telle cuve peut faire partie d'une installation de stockage terrestre, par exemple pour stocker du GNL ou être installée dans une structure flottante, côtière ou en eau profonde, notamment un navire méthanier, une unité flottante de stockage et de regazéification (FSRU), une unité flottante de production et de stockage déporté (FPSO) et autres.
  • Selon un mode de réalisation, un navire pour le transport d'un produit liquide froid comporte une double coque et une cuve précitée disposée dans la double coque.
  • Selon un mode de réalisation, l'invention fournit aussi un procédé de chargement ou déchargement d'un tel navire, dans lequel on achemine un produit liquide froid à travers des canalisations isolées depuis ou vers une installation de stockage flottante ou terrestre vers ou depuis la cuve du navire.
  • Selon un mode de réalisation, l'invention fournit aussi un système de transfert pour un produit liquide froid, le système comportant le navire précité, des canalisations isolées agencées de manière à relier la cuve installée dans la coque du navire à une installation de stockage flottante ou terrestre et une pompe pour entraîner un flux de produit liquide froid à travers les canalisations isolées depuis ou vers l'installation de stockage flottante ou terrestre vers ou depuis la cuve du navire.
  • Une idée à la base de l'invention est de fournir une structure multicouche étanche et isolante qui soit facile à réaliser sur des surfaces étendues. Certains aspects de l'invention partent de l'idée de réaliser des blocs d'isolation dont la géométrie soit simple et la fabrication peu couteuse. Certains aspects de l'invention partent de l'idée de fournir une membrane étanche, notamment membrane secondaire en tôle d'acier à faible coefficient de dilation, par exemple Invar® ou autre, de faible épaisseur, notamment inférieure ou égale à 0,7 mm, permettant ainsi d'obtenir une faible raideur permettant un ancrage au niveau des bords de la paroi de cuve à l'aide de moyens d'ancrage relativement peu encombrants.
  • L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante de plusieurs modes de réalisation particuliers de l'invention, donnés uniquement à titre démonstratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés.
  • Sur ces dessins :
    • La figure 1 représente schématiquement, en perspective, un assemblage de différents organes constituant une cuve étanche et thermiquement isolante selon l'invention : cette vue générale comporte des parties arrachées pour permettre de voir les barrières d'isolation thermique et d'étanchéité des éléments secondaire et primaire de la paroi de cuve ;
    • -la figure 2 représente schématiquement une coupe d'une paroi de cuve selon l'invention, dont la barrière d'étanchéité primaire comporte des plis saillants du côté opposé à la paroi porteuse ;
    • -la figure 3 représente, en perspective, un bloc d'isolation de la barrière d'isolation thermique de l'élément secondaire de paroi de la cuve de la figure 1, ledit bloc comportant, dans sa zone centrale, un moyen d'accrochage des blocs d'isolation de la barrière d'isolation thermique de l'élément primaire de la paroi de la cuve ;
    • -la figure 4 représente, en perspective, un bloc d'isolation de la barrière d'isolation thermique de l'élément primaire de la paroi de cuve de la figure 1 ;
    • -la figure 5 représente, en perspective écorchée, les parties constitutives des barrières d'isolation thermique et d'étanchéité des éléments primaire et secondaire d'une paroi de cuve selon l'invention comportant, dans sa barrière d'étanchéité de l'élément primaire, des plis saillants vers l'intérieur de la cuve comme représenté sur la figure 2, ladite figure 5 montrant en détail la réalisation d'un moyen d'accrochage de la barrière isolante primaire sur une bande de liaison de la barrière isolante secondaire ;
    • -la figure 6 représente une vue analogue à la figure 5, dans laquelle deux parties d'un moyen d'accrochage sont représentées désolidarisées, en perspective éclatée ;
    • -la figure 7 représente schématiquement en coupe un moyen d'accrochage selon un autre mode de réalisation que celui des figures 5 et 6 ;
    • -la figure 8 représente une vue de dessus en plan du moyen d'accrochage de la figure 7 ;
    • -la figure 9 représente un schéma d'assemblage, dans une paroi de cuve, des tôles constitutives d'une barrière d'étanchéité, les tôles étant d'un premier et d'un deuxième type, pour que la souplesse de la membrane métallique de la barrière d'étanchéité soit relativement uniforme ;
    • -la figure 10 représente un schéma d'assemblage analogue à celui de la figure 9, pour une variante de réalisation dans laquelle les plis des tôles métalliques de la barrière d'étanchéité qui sont disposés selon une première direction soient sensiblement alignés d'une tôle de la paroi de cuve à une tôle adjacente, alors que dans la direction orthogonale à la première, les plis sont interrompus pour éviter un croisement de plis ;
    • -la figure 11 représente, en perspective schématique, un tronçon de cuve polyédrique réalisé dans un navire transporteur de GNL utilisant la membrane d'étanchéité représentée sur la figure 10, ce qui permet d'améliorer la souplesse de la membrane d'étanchéité pour des déformations de l'axe du navire au cours d'un transport maritime ;
    • -la figure 12 représente schématiquement deux autres variantes de tôles métalliques utilisables pour former une membrane d'étanchéité ;
    • -la figure 13 est une représentation schématique écorchée d'une cuve de navire méthanier et d'un terminal de chargement/déchargement de cette cuve ;
    • -les figures 14 à 16 représentent schématiquement encore d'autres variantes de tôles métalliques utilisables pour former une membrane d'étanchéité ;
    • -la figure 17 représente schématiquement dix-sept modes de réalisation de tôles métalliques plissées utilisables pour former une membrane d'étanchéité ;
    • -les figures 18 à 23 représentent schématiquement différents agencements des tôles métalliques plissées de la figure 17 pouvant être répétés de manière périodique pour réaliser des membranes d'étanchéité.
    • - la figure 24 représente, en perspective, un bloc d'isolation de la barrière d'isolation thermique de l'élément secondaire, selon un autre mode de réalisation.
    • - la figure 25 illustre en perspective les barrières d'isolation thermique et d'étanchéité de l'élément secondaire selon le mode de réalisation de la figure 25, la barrière d'étanchéité étant représentée partiellement arrachée.
    • - la figure 26 est une représentation une coupe des barrières d'isolation thermique et d'étanchéité de l'élément secondaire selon le mode de réalisation des figures 24 et 25.
    • - la figure 27 illustre un schéma d'assemblage, dans une paroi de cuve, des tôles constitutives d'une barrière d'étanchéité secondaire, selon un autre mode de réalisation.
    • - la figure 28 illustre un schéma d'assemblage, dans une paroi de cuves, de tôles constitutives d'une barrière d'étanchéité secondaire, selon encore un autre mode de réalisation.
  • Dans les différentes variantes représentées sur les dessins, les composants, qui jouent le même rôle, ont été désignés par les mêmes numéros de référence même si leur réalisation a été quelque peu modifiée.
  • En se référant aux dessins, on voit que l'on a désigné par 1 dans son ensemble, un bloc isolant de la barrière d'isolation thermique de l'élément secondaire d'une paroi de cuve. Ce bloc a une longueur L et une largeur l, par exemple, respectivement, 3 m et 1 m ; il a une forme de parallélépipède rectangle et il est constitué d'une mousse de polyuréthane comprise entre deux plaques de bois contreplaqué. Une des plaques 2a déborde à la périphérie de la mousse et est destinée à venir en appui sur la paroi porteuse 3 avec interposition de boudins de résine 4 permettant le rattrapage des défauts locaux de la paroi porteuse 3. L'autre plaque 2b du bloc d'isolation 1 comporte, selon ses deux axes de symétrie, une bande de liaison métallique 6, qui est mise en place dans un embrèvement 7 et qui y est fixée par des vis, des rivets, des agrafes ou de la colle. Dans la zone de croisement des bandes 5 et 6, on a aménagé une plaque métallique continue, qui supporte, au centre du croisement des bandes, un goujon 8 faisant saillie au-dessus de la plaque 2b. La plaque 2a est maintenue sur la paroi porteuse 3 par collage au moyen des boudins de résine 4, ainsi que par des goujons 9 soudés sur la paroi porteuse 3. On fait en sorte que, entre deux blocs adjacents 1, soit ménagé un interstice 10, par exemple en raison de la présence des parties débordantes de la plaque 2a, mais éventuellement, au moyen de plots de positionnement.
  • Si l'on revient maintenant à la figure 1, on voit que, en partant du bloc isolant secondaire non recouvert représenté en haut et à gauche de la figure et en allant dans une direction oblique vers la droite et vers le bas, la perspective montre un bloc isolant secondaire 1, qui est partiellement recouvert d'une tôle 11 constituant une partie de la barrière d'étanchéité secondaire de la paroi de cuve. Cette tôle métallique 11 a une forme sensiblement rectangulaire et elle comporte, selon chacun des deux axes de symétrie de ce rectangle, un pli 12a, respectivement 12b. Les plis 12a et 12b forment des reliefs disposés en direction de la paroi porteuse 3 et ils sont logés dans les interstices 10 de la barrière isolante secondaire. Les tôles métalliques 11 sont réalisées en invar®, dont le coefficient de dilatation thermique est typiquement compris entre 1,5.10-6 et 2.10-6 K-1. Elles ont une épaisseur comprise entre environ 0,7 mm et environ 0,4 mm. Deux tôles 11 adjacentes sont soudées entre elles à recouvrement, comme il sera décrit sur les figures 5 et 6. Le maintien des tôles 11 sur les blocs isolants 1 est réalisé avec les bandes 5 et 6 sur lesquelles on soude au moins deux bords des tôles 11.
  • Selon un mode de réalisation préféré, les tôles métalliques 11 sont réalisées en un alliage à base de manganèse présentant un coefficient de dilatation thermique sensiblement égal à 7.10-6 K-1. Un tel alliage est généralement moins couteux que les alliages à forte teneur en nickel tels que l'invar®.
  • En se référant à nouveau à la figure 1, à partir de la zone où les tôles métalliques 11 de la barrière d'étanchéité de l'élément secondaire de la paroi de cuve et en se dirigeant en oblique vers la droite et vers le bas, on voit que l'on a représenté une zone où la barrière d'étanchéité secondaire est recouverte d'un bloc d'isolation 13 de la barrière isolante thermique de l'élément primaire de la paroi de cuve. Le bloc d'isolation 13 est représenté en détail sur la figure 4. On constate que ce bloc a une structure générale, qui est analogue à celle du bloc 1, c'est-à-dire qu'il s'agit d'un sandwich constitué d'une mousse de polyuréthane entre deux plaques de bois contreplaqué. La plaque de fond 13a, qui est en appui sur une tôle métallique 11, comporte des parties débordantes 30 au niveau des quatre coins. La fixation de ces blocs isolants 13 s'effectue grâce aux parties débordantes 30 et aux goujons 8. Sur la face supérieure du bloc isolant 13, se trouvent deux bandes de liaison 14a, 14b ; ces bandes de liaison sont métalliques et disposées dans des embrèvements ménagés dans le bloc isolant 13 pour éviter toute surépaisseur sur ce bloc isolant. Les deux bandes 14a, 14b sont disposées parallèlement aux bordures du bloc 13 et elles sont fixées dans leurs embrèvements comme il a été antérieurement décrit pour les bandes 5 et 6.
  • Enfin, la figure 1 montre, quand on se déplace à partir d'un élément 13 en oblique vers le bas et vers la droite, la mise en place d'une tôle métallique 15 constituant la barrière d'étanchéité de l'élément primaire de la cuve. Cette tôle 15 peut être réalisée en acier inoxydable d'une épaisseur de 1,2 mm environ ; elle comporte des plis disposés selon des axes de symétrie du rectangle qu'elle constitue, comme il a déjà été indiqué pour les tôles métalliques 11. Ces plis peuvent être en relief du côté de la paroi porteuse 3, mais ils peuvent être aussi en relief vers l'intérieur de la cuve ; ces plis ont été désignés par 16a, 16b. Sur la figure 2, de même que sur les figures 5 et 6, les plis 16a, 16b sont dirigés vers l'intérieur de la cuve.
  • Sur les figures 5 et 6, on a représenté un mode de réalisation dans lequel les tôles métalliques 11 ont un pli 12a disposé à l'intérieur d'un interstice 10 et représenté en pointillés. Les tôles adjacentes de la barrière d'étanchéité secondaire sont soudées à recouvrement, la zone de soudure étant désignée par 17. La soudure est réalisée sur la bande de liaison 6, qui porte par ailleurs des goujons 18 soudés à leur base sur la bande 6 et filetés à leur extrémité supérieure pour coopérer avec un boulon de serrage 19. Ce boulon de serrage est disposé au fond d'une coupelle, dont la bordure périphérique 20 repose dans un embrèvement 21 pratiqué sur la plaque de contreplaqué 13b, qui limite la barrière d'isolation primaire 13 vers l'intérieur de la cuve. Sur le bloc isolant primaire est disposée une tôle 15, qui comporte deux lignes de plis en relief vers l'intérieur de la cuve, les plis orthogonaux se rencontrant pour constituer des noeuds ; les tôles 15 sont soudées de façon étanche et constituent la barrière d'étanchéité primaire de la cuve.
  • La bande de liaison 6 est continue au niveau de l'intersection avec la bande de liaison 5 de manière à former une zone étanche 39 sur laquelle on peut souder les coins de quatre tôles 11 autour du goujon 18. Ainsi, il n'est pas nécessaire de perforer une tôle 11 pour laisser passer le goujon 18 en direction de l'élément primaire de la paroi de cuve. Sur le reste de leur longueur, les bandes de liaison 5 et 6 sont de préférence formées de segments juxtaposés discontinus, afin de limiter les contraintes résultant de la contraction thermique, notamment les contraintes dans les soudures avec les tôles 11.
  • Les figures 7 et 8 représentent une variante des moyens d'accrochage, qui permettent de retenir des blocs d'isolation 13 de la barrière isolante thermique primaire en appui contre la membrane métallique 11 de la barrière d'étanchéité secondaire. Ce moyen d'accrochage comporte un goujon 18, dont l'embase est solidarisée à la plaque en contreplaqué 2b du bloc d'isolation thermique secondaire 1. Entre l'écrou 22 et les parties débordantes 30 des plaques de contreplaqué des blocs isolants primaires 13, on a interposé une entretoise élastique 23. On assure donc ainsi le maintien des blocs isolants 13 de la barrière d'isolation thermique primaire de la cuve sur l'élément secondaire de la cuve sans que le goujon 18 vienne au niveau des tôles métalliques 15 de la barrière d'étanchéité primaire.
  • Sur les figures, en particulier la figure 2, des fentes de relaxation 40 sont représentées à travers environ la moitié de l'épaisseur des blocs isolants à partir de la plaque de couvercle. Ces fentes de relaxation ont pour effet de subdiviser les plaques de couvercle 2b et 13b en portions séparées. Toutefois, de telles fentes de relaxation ne sont pas toujours nécessaires, en fonction des propriétés de la matière utilisée pour réaliser les blocs isolants et des sollicitations thermiques qui leur sont appliquées. Dans un mode de réalisation non représenté, un bloc isolant 1 ou 13 ne comporte aucune fente de relaxation, de sorte que la plaque de couvercle 2b ou 13b est continue.
  • Les figures 9 à 12 concernent les dispositions relatives des plis que l'on a prévus dans les tôles métalliques de la barrière d'étanchéité secondaire. Ces dispositions peuvent également être employées pour la membrane primaire.
  • La figure 9 représente le cas où l'on utilise des tôles comportant un pli continu et un pli discontinu orthogonal au pli continu. Deux types de tôles 31 et 32 sont disposés de manière alternée. Les bords des tôles 31 et 32 sont représentés en traits interrompus. Les plis sont représentés en traits continus. On voit que l'on obtient une membrane caractérisée par la régularité de la souplesse selon les deux directions.
  • Au contraire, pour la figure 10, on propose d'utiliser uniquement le type de tôle 32 que tous les plis selon une direction soient des plis continus, alors que les plis selon l'autre direction sont des plis discontinus. Sur la figure 11, on voit que pour une cuve destinée à équiper un navire, on fait en sorte que les plis discontinus soient parallèles à l'axe du navire et les plis continus, perpendiculaires à cet axe car, au cours du transport, la déformation de la coque du navire s'effectue principalement par déformation de l'axe du navire dans un plan vertical en raison du tangage.
  • La figure 12 montre deux autres tôles 51 et 52 utilisables pour la réalisation de la barrière d'étanchéité au niveau des cloisons transverses à l'axe du navire, comme esquissé sur la figure 11.
  • Les figures 14 et 15 représentent des tôles plissées H et F utilisables à la place des tôles 51 et 52 de la figure 11 pour former la barrière d'étanchéité au niveau des cloisons transverses à l'axe du navire. Dans ce cas, on obtient des lignes d'ondulations qui sont continues dans la largeur de la cuve, et non plus dans sa hauteur.
  • La figure 16 représente une tôle plissée E utilisable seule ou en combinaison avec les modes de réalisation précédents pour former des barrières d'étanchéité.
  • La figure 17 représente diverses tôles plissées A à R, incluant les exemples donnés plus haut et d'autres exemples, qui sont utilisables seules ou combinables de multiples façons pour former des barrières d'étanchéité.
  • Les tôles plissées A à R ont à chaque fois des plis simples ou ondulations simples, ce qui facilite leur assemblage par des soudures étanches. Elles peuvent être combinées selon de multiples agencements permettant à chaque fois d'obtenir une certaine élongation de la membrane métallique dans les deux directions du plan. Des agencements préférés sont représentés sur les figures 18 à 23.
  • Dans une variante non représentée, une alternance de deux types de tôles est réalisée similairement aux figures 22 et 23, mais cette fois-ci avec les tôles H et 1 de la figure 17.
  • Dans un mode de réalisation illustré sur les figures 24, 25 et 26, le bloc d'isolation 1 de la barrière d'isolation thermique de l'élément secondaire comporte deux séries de fentes 53a, 53b orthogonales. Chacune des séries de fentes 53a, 53b est parallèle à deux côtés opposés du bloc d'isolation 1. Chaque bloc d'isolation 1 comporte ici deux fentes 53a s'étendant dans sa direction longitudinale et huit fentes 53b s'étendant transversalement à sa direction longitudinale. Les fentes 53a s'étendent sur toute la longueur du bloc d'isolation 1 et les fentes 53b s'étendent sur toute sa largeur. Dès lors, les bandes de liaison 5, 6 sur lesquelles on soude les bords des tôles 11 de la barrière d'étanchéité secondaire sont ici réalisées de manière discontinue.
  • Par ailleurs, comme représenté sur la figure 25, les tôles métalliques 11 de la barrière d'étanchéité secondaire comportent deux séries de plis 12a, 12b, 12c, 12d. Chacune des séries comporte des plis qui sont perpendiculaires aux plis de l'autre série. De plus chaque série comporte un des plis 12a, 12b orthogonaux, logés dans les interstices 10 ménagés entre les blocs d'isolation 1, et une pluralité de plis supplémentaires 12c, 12d qui sont parallèles audit pli 12a, 12b. Les plis supplémentaires 12c, 12d sont identiques aux plis 12a et 12b et forment des reliefs en direction de la paroi porteuse 3. Les plis supplémentaires sont insérés dans les fentes 53a, 53b ménagées dans les blocs d'isolation 1. Un tel mode de réalisation permet d'augmenter encore davantage la flexibilité de la barrière d'étanchéité secondaire.
  • Sur la figure 27, les plis 12a, 12b des tôles 11 de la membrane métallique de l'élément secondaire sont représentés en pointillés. Par ailleurs, la position d'un bloc d'isolation 1 de la barrière d'isolation thermique secondaire 10 est représentée, par transparence. La position d'un bloc d'isolation 13 de la barrière d'isolation thermique primaire accroché sur les blocs d'isolation 1 de la barrière d'isolation thermique secondaire 10 est également représentée. Dans ce mode de réalisation, la barrière d'étanchéité primaire comporte plus de tôles 11 que de blocs d'isolation 1. La barrière d'étanchéité primaire comporte ici 2 fois plus de tôles 11 que de blocs d'isolation 11. Les tôles 11 comportent donc une longueur sensiblement égale à celle des blocs d'isolation 1 et une largueur qui est sensiblement égale à la moitié de celle des blocs d'isolation. Ainsi, une partie des tôles 11 est soudée à recouvrement sur quatre blocs d'isolation 1 adjacents. L'autre partie des tôles 11 est soudée à recouvrement sur seulement deux blocs d'isolation 1 adjacents. Afin d'assurer la fixation des tôles sur les blocs d'isolation 1, ceux-ci comportent trois bandes de liaison 5a, 5b, 6. La bande de liaison 5a est orientée transversalement au bloc d'isolation 1. Les bandes de liaison 5a, 5b sont disposés dans la direction longitudinale du bloc d'isolation 1.
  • Les tôles 11 soudées à recouvrement sur quatre blocs d'isolation 1 adjacents comportent chacune deux plis orthogonaux 12a, 12b insérés dans les interstices 10 ménagés entre les blocs d'isolation 1. Les tôles 11 soudées à recouvrement sur deux blocs d'isolation 1 adjacents ne comportent chacune qu'un unique pli 12b inséré entre les deux blocs d'isolation 1 adjacents entre lesquels elle s'étend.
  • Au centre des croisements entre la bande de liaison 6 et les bandes de liaison 5a, 5b, les blocs d'isolation 1 comportent un goujon 18 faisant saillie vers l'intérieur de la cuve et permettant d'accrocher les blocs d'isolation 13 de la barrière d'isolation thermique primaire.
  • Le mode de réalisation illustré sur la figure 28 est sensiblement similaire à celui de la figure 27. Toutefois, dans ce mode de réalisation, les tôles 11 sont identiques et comportent chacune deux plis orthogonaux 12a, 12b. Dès lors, les blocs d'isolation 1 comportent une fente 53e médiane s'étendant selon leur direction longitudinale. Les fentes 53e médianes permettent de loger les plis 12a s'étendant dans la direction longitudinale des tôles 11 soudées à recouvrement sur deux blocs d'isolation 1 adjacents.
  • Encore d'autres variantes de tôles ondulées et d'autres combinaisons peuvent être conçues en réalisant des modifications de diverses caractéristiques, notamment l'espacement des ondulations, le nombre d'ondulations par tôle, la longueur des ondulations discontinues (nombre de pas), la forme des intersections entre les ondulations, à savoir intersection sécante ou non sécante, l'orientation des ondulations continues, à savoir orientation longitudinale ou transversale, et l'orientation de tôles elles-mêmes, à savoir orientation à l'horizontal ou orientation verticale (rotation de 90°), et les combinaisons de telles modifications.
  • Les cuves décrites ci-dessus peuvent être utilisées dans différents types d'installations telles que des installations terrestres ou dans un ouvrage flottant comme un navire méthanier ou autre.
  • En référence à la figure 13, une vue écorchée d'un navire méthanier 70 montre une cuve étanche et isolée 71 de forme générale prismatique montée dans la double coque 72 du navire. La paroi de la cuve 71 comporte une barrière étanche primaire destinée à être en contact avec le GNL contenu dans la cuve, une barrière étanche secondaire agencée entre la barrière étanche primaire et la double coque du navire, et deux barrières thermiquement isolantes agencées respectivement entre la barrière étanche primaire et la barrière étanche secondaire, et entre la barrière étanche secondaire et la double coque 72.
  • De manière connue en soi, des canalisations de chargement/déchargement disposées sur le pont supérieur du navire peuvent être raccordées, au moyen de connecteurs appropriés, à un terminal maritime ou portuaire pour transférer une cargaison de GNL depuis ou vers la cuve 71.
  • La figure 13 représente un exemple de terminal maritime comportant un poste de chargement et de déchargement 75, une conduite sous-marine 76 et une installation à terre 77. Le poste de chargement et de déchargement 75 est une installation fixe off-shore comportant un bras mobile 74 et une tour 78 qui supporte le bras mobile 74. Le bras mobile 74 porte un faisceau de tuyaux flexibles isolés 79 pouvant se connecter aux canalisations de chargement/déchargement 73. Le bras mobile 74 orientable s'adapte à tous les gabarits de méthaniers. Une conduite de liaison non représentée s'étend à l'intérieur de la tour 78. Le poste de chargement et de déchargement 75 permet le chargement et le déchargement du méthanier 70 depuis ou vers l'installation à terre 77. Celle-ci comporte des cuves de stockage de gaz liquéfié 80 et des conduites de liaison 81 reliées par la conduite sous-marine 76 au poste de chargement ou de déchargement 75. La conduite sous-marine 76 permet le transfert du gaz liquéfié entre le poste de chargement ou de déchargement 75 et l'installation à terre 77 sur une grande distance, par exemple 5 km, ce qui permet de garder le navire méthanier 70 à grande distance de la côte pendant les opérations de chargement et de déchargement.
  • Pour engendrer la pression nécessaire au transfert du gaz liquéfié, on met en oeuvre des pompes embarquées dans le navire 70 et/ou des pompes équipant l'installation à terre 77 et/ou des pompes équipant le poste de chargement et de déchargement 75.
  • Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec plusieurs modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.
  • L'usage du verbe «comporter», «comprendre» ou «inclure» et de ses formes conjuguées n'exclut pas la présence d'autres éléments ou d'autres étapes que ceux énoncés dans une revendication. L'usage de l'article indéfini « un » ou «une» pour un élément ou une étape n'exclut pas, sauf mention contraire, la présence d'une pluralité de tels éléments ou étapes.
  • Dans les revendications, tout signe de référence entre parenthèses ne saurait être interprété comme une limitation de la revendication.

Claims (27)

  1. Cuve étanche et thermiquement isolante intégrée dans une structure qui comporte une paroi porteuse, ladite cuve comportant une paroi de cuve fixée sur ladite paroi porteuse (3), la paroi de cuve comportant :
    - une barrière d'isolation thermique retenue sur la paroi porteuse (3) et constituée de blocs d'isolation (1) en forme de parallélépipèdes rectangles, juxtaposés selon des rangées parallèles et séparés les uns des autres par des interstices (10),
    - une barrière d'étanchéité supportée par la barrière d'isolation thermique, ladite barrière d'étanchéité comportant une membrane métallique constituée de tôles métalliques (11) soudées les unes aux autres de manière étanche,
    - chaque bloc d'isolation de la barrière d'isolation thermique portant, sur sa face opposée à la paroi porteuse (3), au moins deux bandes de liaison (5,6) métalliques sensiblement orthogonales, disposées parallèlement aux côtés du bloc d'isolation, bandes sur lesquelles sont soudées les tôles (11) de la membrane métallique supportées par ledit bloc d'isolation, lesdites bandes de liaison étant solidaires du bloc d'isolation qui les porte,
    la cuve étant caractérisée en ce que chaque tôle d'une pluralité des tôles (11) de la membrane métallique comporte au moins deux plis orthogonaux (12a,12b) parallèles aux côtés des blocs d'isolation thermique (1), lesdits plis étant insérés dans les interstices (10) ménagés entre les blocs d'isolation.
  2. Cuve selon la revendication 1, dans laquelle la paroi de cuve comporte un élément primaire et un élément secondaire disposé entre la paroi porteuse et l'élément primaire, chacun des éléments primaire et secondaire incluant une barrière d'isolation thermique constituée de blocs d'isolation (1,13) en forme de parallélépipèdes rectangles, juxtaposés selon des rangées parallèles et chacun des éléments primaire et secondaire incluant une barrière d'étanchéité disposée sur la barrière d'isolation thermique, la barrière d'isolation thermique de l'élément secondaire étant solidarisée à la paroi porteuse (3), la barrière d'isolation thermique de l'élément primaire étant solidarisée par des moyens d'accrochage (8,18) liés à la barrière d'isolation thermique de l'élément secondaire.
  3. Cuve selon la revendication 2, dans laquelle la barrière d'étanchéité de l'élément secondaire est constituée de la membrane métallique comportant une pluralité des tôles (11) comportant chacune au moins deux plis orthogonaux (12a,12b) parallèles aux côtés des blocs d'isolation thermique (1), et insérés dans les interstices (10) ménagés entre les blocs d'isolation de l'élément secondaire.
  4. Cuve selon la revendication 3, dans laquelle les tôles (11) de la membrane métallique de l'élément secondaire sont réalisées dans un alliage de fer avec du nickel ou du manganèse et présentant un coefficient de dilatation inférieur ou égal à 7.10-6 K-1.
  5. Cuve selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, dans laquelle la barrière d'étanchéité de l'élément primaire est constituée de tôles métalliques (15) soudées les unes aux autres de manière étanche et comportant des plis (16a, 16b) dirigés vers l'intérieur de la cuve.
  6. Cuve selon l'une des revendications 2 à 5, dans laquelle un bloc d'isolation (1, 13) de la barrière d'isolation thermique comporte une plaque de fond (2a, 13a) sur laquelle est disposée une couche de mousse, la plaque de fond étant débordante par rapport à la mousse.
  7. Cuve selon la revendication 6, dans laquelle un bloc d'isolation (1) de la barrière d'isolation thermique de l'élément secondaire est maintenu en appui sur la paroi porteuse (3) grâce à des attaches (9) soudées sur la paroi porteuse et coopérant avec les zones débordantes des plaques de fond (2a) du bloc d'isolation.
  8. Cuve selon l'une des revendications 2 à 7, dans laquelle un bloc d'isolation (1) de la barrière d'isolation thermique de l'élément secondaire est maintenu sur la paroi porteuse par collage.
  9. Cuve selon l'une des revendications 2 à 8, dans laquelle chaque bloc d'isolation (1) de la barrière d'isolation thermique de l'élément secondaire porte lesdites deux bandes de liaison (5,6) qui sont disposées selon les deux axes de symétrie du rectangle défini par une grande face dudit bloc d'isolation (1).
  10. Cuve selon la revendication 9, dans laquelle les moyens d'accrochage de la barrière d'isolation thermique de l'élément primaire comportent une plaque métallique continue disposée au croisement des deux bandes de liaison (5, 6) au centre du rectangle de chaque bloc d'isolation (1) de l'élément secondaire de manière à former une zone étanche (39) sur laquelle on peut souder les coins de quatre tôles (11) autour desdits moyens d'accrochage, et un organe saillant (8, 18) traversant le niveau de la barrière d'étanchéité de l'élément secondaire sans monter jusqu'au niveau de la barrière d'étanchéité de l'élément primaire.
  11. Cuve selon la revendication 10 combinée à la revendication 6, dans laquelle les organe saillants sont des goujons (8,18), dont la base est fixée sur la plaque métallique continue disposée au croisement de deux bandes de liaison du bloc d'isolation de l'élément secondaire, une pièce intermédiaire étant interposée entre, d'une part, un écrou (19,22) coopérant avec le filetage prévu à l'extrémité libre du goujon et, d'autre part, les parties débordantes des plaques des blocs d'isolation de la barrière d'isolation thermique de l'élément primaire.
  12. Cuve selon l'une des revendications 2 à 11, dans laquelle chaque bloc d'isolation (13) de la barrière d'isolation thermique de l'élément primaire porte deux bandes de liaison (14a,14b) qui sont disposées au voisinage des bordures d'une grande face dudit bloc d'isolation.
  13. Cuve selon l'une des revendications 1 à 12, dans laquelle les bandes de liaison (5,6,14a,14b) d'un bloc d'isolation (1,13) sont logées dans des embrèvements ménagés dans le bloc d'isolation qui les porte pour ne pas constituer une surépaisseur sur la face correspondante du bloc d'isolation.
  14. Cuve selon la revendication 13, dans laquelle une bande de liaison (5,6,14a,14b) d'un bloc d'isolation est fixée dans son embrèvement par vissage, rivetage, agrafage ou collage.
  15. Cuve selon une des revendications 1 à 14, dans laquelle les tôles métalliques adjacentes (11, 15) de la barrière d'étanchéité sont soudées à recouvrement au droit des bandes de liaison (5, 6, 14a, 14b) portées respectivement par la barrière d'isolation thermique.
  16. Cuve selon l'une des revendications 1 à 15, dans laquelle les tôles (11) métalliques, qui constituent la barrière d'étanchéité sont rectangulaires et comportent chacune deux plis disposés selon les axes de symétrie du rectangle formé par les bordures de la tôle rectangulaire.
  17. Cuve selon la revendication 16, dans laquelle les deux plis d'une tôle (11) de la barrière d'étanchéité sont sécants au centre de la tôle rectangulaire.
  18. Cuve selon la revendication 16, dans laquelle l'un des plis d'une tôle (11) de la barrière d'étanchéité est continu et l'autre est interrompu dans sa partie centrale.
  19. Cuve selon la revendication 18, dans laquelle la barrière d'étanchéité comporte des tôles (31) d'un premier type qui ont un pli continu sur leur grand axe et des tôles (32) d'un deuxième type ont un pli continu sur leur petit axe, les tôles des premier et deuxième types (31, 32) étant régulièrement alternées sur une paroi de cuve pour qu'une tôle de l'un des types soit toujours entourée par quatre tôles de l'autre type disposées le long de ses quatre côtés.
  20. Cuve selon l'une des revendications 1 à 19, dans laquelle chaque bloc d'isolation (1) de la barrière d'isolation thermique comporte deux séries de fentes (53a, 53b) orthogonales, chacune desdites séries comportant des fentes (53a, 53b) disposées parallèlement à deux côtés opposés du bloc d'isolation (1), et dans laquelle les tôles (11) de la membrane métallique comportent chacune deux séries de plis supplémentaires (12c, 12d), chacune desdites séries de plis supplémentaires comportant des plis (12c, 12d), orthogonaux aux plis (12d, 12c) de l'autre série, parallèles à un des deux plis (12a, 12b) insérés dans les interstices (10), et insérés dans les fentes (53a, 53b) de l'une des séries de fentes (53a, 53b) ménagées dans le bloc d'isolation (1).
  21. Cuve selon l'une des revendications 1 à 19, dans laquelle la membrane métallique comporte une deuxième pluralité de tôles (11), chacune des tôles de la deuxième pluralité comportant un unique pli (12a) parallèle à deux côtés opposées des blocs d'isolation, (1) ledit pli étant inséré dans un interstice (10) ménagé entre deux blocs d'isolation.
  22. Cuve selon l'une des revendications 1 à 19, dans laquelle chaque bloc d'isolation (1) de la barrière d'isolation thermique comporte une fente parallèle à. deux côtés opposés des blocs d'isolation et dans laquelle la membrane métallique comporte une deuxième pluralité de tôles, chacune des tôles de la deuxième pluralité comportant un pli (12a) inséré dans une fente (53e) ménagée dans un bloc d'isolation (1) et un pli (12b) inséré dans un interstice (10) ménagé entre deux blocs d'isolation.
  23. Cuve selon l'une des revendications 1 à 22, dans laquelle chacune des deux bandes de liaison (5, 6) est discontinue.
  24. Cuve selon l'une quelconque des revendications 1 à 22, dans laquelle chacune des deux bandes de liaison est continue au niveau de l'intersection avec l'autre des deux bandes de liaison (5, 6) et est formée de segments juxtaposés discontinus en dehors de l'intersection.
  25. Navire (70) pour le transport d'un produit liquide froid, le navire comportant une double coque (72) et une cuve (71) selon l'une des revendications 1 à 24 disposée dans la double coque.
  26. Utilisation d'un navire (70) selon la revendication 25 pour le chargement ou déchargement d'un produit liquide froid, dans laquelle on achemine un produit liquide froid à travers des canalisations isolées (73, 79, 76, 81) depuis ou vers une installation de stockage flottante ou terrestre (77) vers ou depuis la cuve du navire (71).
  27. Système de transfert pour un produit liquide froid, le système comportant un navire (70) selon la revendication 25, des canalisations isolées (73, 79, 76, 81) agencées de manière à relier la cuve (71) installée dans la coque du navire à une installation de stockage flottante ou terrestre (77) et une pompe pour entrainer un flux de produit liquide froid à travers les canalisations isolées depuis ou vers l'installation de stockage flottante ou terrestre vers ou depuis la cuve du navire.
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