EP2986885A1 - Cuve étanche et thermiquement isolante - Google Patents

Cuve étanche et thermiquement isolante

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EP2986885A1
EP2986885A1 EP14719043.3A EP14719043A EP2986885A1 EP 2986885 A1 EP2986885 A1 EP 2986885A1 EP 14719043 A EP14719043 A EP 14719043A EP 2986885 A1 EP2986885 A1 EP 2986885A1
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EP
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buckling
vessel
carrier
elements
plate
Prior art date
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EP14719043.3A
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Bruno Deletre
Florent OUVRARD
Mohamed Sassi
Nicolas WALKER
Sébastien DELANOE
Raphaël PRUNIER
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Gaztransport et Technigaz SA
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Gaztransport et Technigaz SA
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to the field of sealed and thermally insulating tanks arranged in a bearing structure for containing a cold fluid, in particular to membrane tanks for containing liquefied gases.
  • the storage of liquefied gases is carried out at very low temperatures, approximately -160 ° C. This storage is exposed to an evaporation phenomenon depending on the level of thermal insulation of the tank. The reduction of this evaporation involves improving the thermal insulation of the tanks.
  • Sealed and thermally insulating tanks are known arranged in the hull of a ship for the transport of a liquefied natural gas (LNG) with a high methane content.
  • LNG liquefied natural gas
  • Such a tank is disclosed for example in FR-A-2798902.
  • a primary insulating barrier and a secondary insulating barrier are formed in a modular form using juxtaposed wooden parallelepiped boxes.
  • FR-A-2877638 discloses another LNG tank arranged in the hull of a ship in which a secondary insulating barrier comprises insulating blocks arranged in a repeated pattern.
  • the insulating block comprises a generally parallelepipedic block of low density polymer foam sandwiched between a bottom panel and a cover panel.
  • the insulating block comprises pillars disposed between the bottom panel and the cover panel. The pillars are distributed in the insulating block to take the compression efforts that can not support the low density foam.
  • the invention provides a sealed and thermally insulating vessel integrated in a support structure for containing a fluid, in which a vessel wall comprises from the outside of the vessel towards the inside of the vessel:
  • thermal insulation barrier retained on the carrier wall, the thermal insulation barrier consisting of a plurality of heat insulating elements juxtaposed so as to form a support surface
  • a heat insulating element having a flattened overall prismatic shape, and comprising:
  • an anti-buckling plate parallel to the cover panel and the bottom panel, sandwiched between a first and a second thickness of said thermal insulation, the anti-buckling plate being traversed by the plurality of carrier elements in a plurality of openings, the anti-buckling tray, the openings being spaced apart from each other so as to ensure a distance between two adjacent carrier members, in a plane defined by the anti-buckling plate.
  • such a tank may comprise one or more of the following characteristics.
  • an opening of the anti-buckling plate has dimensions greater than the dimensions of a cross section of the carrier member engaged in the opening so as to leave a mounting set.
  • the mounting clearance is less than three millimeters.
  • the anti-buckling plate reflects the effort on the other pillars that oppose this effort.
  • the anti-buckling tray is positioned midway between the bottom panel and the cover panel.
  • the pillar is maintained in three points constituting two equal pillar portions.
  • the thermal insulation comprises a second anti-buckling plate parallel to the bottom panel and the cover panel, sandwiched between the second and third thickness slots of said thermal insulation,
  • the second anti-buckling plate being traversed by the plurality of carrier elements in a plurality of openings, arranged in alignment with the openings of the first anti-buckling plate.
  • a heat-insulating element comprises a plurality of anti-buckling plates, the anti-buckling plates being in a number greater than or equal to a theoretical number defined so that the distance between two successive holding points of an element carrier in the longitudinal orientation of the carrier member is less than a critical height, Hc predefined, said critical height being equal to:
  • the holding points are the second end of the carrier member attached to the bottom panel, the first end of the carrier member attached to the cover panel and each portion of the carrier member engaged in an opening of the anti-buckling trays.
  • the heat-insulating element comprises a plurality of anti-buckling plates positioned equidistantly in the thickness of the heat-insulating element.
  • a force experienced by a carrier element is distributed identically on each of the sections of the carrier element defined by the position of the anti-buckling plates.
  • a heat-insulating element comprises positioning means able to position the anti-buckling plate in the thickness of the heat-insulating element.
  • the anti-buckling plate does not crush non-structural insulation.
  • the positioning means are arranged on the carrier elements, to block the translation of the anti-buckling plate in a longitudinal direction of the plurality of carrier elements.
  • the positioning means comprise a shoulder defined by a difference in cross-section between two adjacent longitudinal segments of a carrier element of the plurality.
  • the dimensions of the plurality of openings of the anti-buckling plate are between sectional dimensions of a first of the two segments and sectional dimensions of the second segment of the carrier element.
  • the anti-buckling plate rests on the shoulder.
  • the positioning means comprise a spacer tube threaded onto a support member, the spacer tube having an outer diameter greater than the dimensions of the opening of the anti-buckling panel to provide at one end of the spacer tube, a support at the anti-buckling panel, and at the other end of the spacer tube a support against the bottom panel of the heat insulating element or other anti-buckling plate.
  • the positioning means is a clamped clip on the carrier member blocking the translation movement of the anti-buckling plate in a direction along the direction of the carrier elements.
  • the anti-buckling plate is caught between two clips prohibiting any movement in the longitudinal direction of the carrier elements.
  • the positioning means comprise a longitudinal portion of a carrier member which is flared and in which the dimensions of an opening of the anti-buckling plate substantially correspond to the dimensions of the section of the longitudinal portion of the carrier element.
  • the positioning means comprise support pillars orthogonal to the bottom panel, a first end of which is integral with the bottom panel and the other end serves as a fulcrum for said anti-buckling plate.
  • the invention also provides a sealed and insulating tank arranged in a supporting structure, the tank comprising from outside the tank towards the inside of the tank:
  • a primary thermal insulation barrier is supported and retained on the sealing barrier, the primary thermal insulation barrier consisting of a plurality of primary heat insulating elements juxtaposed to form a primary support surface,
  • a primary sealing barrier resting on the primary support surface, a primary heat-insulating element having the same characteristics as the secondary indicated heat-insulating element.
  • Such a tank may be part of an onshore storage facility, for example to store LNG or be installed in a floating structure, coastal or deep water, including a LNG tank, a floating storage and regasification unit (FS U ), a floating production and remote storage unit (FPSO) and others.
  • FS U floating storage and regasification unit
  • FPSO floating production and remote storage unit
  • a vessel for the transport of a cold liquid product comprises a double hull and a aforementioned tank disposed 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 facility to or from the vessel vessel.
  • the invention also provides a transfer system for a cold liquid product, the system comprising the abovementioned vessel, insulated pipes arranged to connect the vessel installed in the hull of the vessel to a floating storage facility. or terrestrial and a pump for driving a flow of cold liquid product through the insulated pipelines from or to the floating or land storage facility to or from the vessel vessel.
  • a transfer system for a cold liquid product the system comprising the abovementioned vessel, insulated pipes arranged to connect the vessel installed in the hull of the vessel to a floating storage facility. or terrestrial and a pump for driving a flow of cold liquid product through the insulated pipelines from or to the floating or land storage facility to or from the vessel vessel.
  • Figure 1 is a partial cutaway perspective view of a sealed and thermally insulating tank wall using heat insulated boxes.
  • FIG. 2 is a diagrammatic side view of a heat insulating element that can be used in the tank wall of FIG. 1, illustrating stresses and deformations to which it is subjected.
  • FIG. 3 is a partially transparent perspective view of a heat insulating element having a reinforced cover panel.
  • Figure 4 is a schematic view illustrating the effects of buckling of a pillar subjected to a force greater than the maximum allowable force by this pillar.
  • FIG. 5 is a partial cutaway perspective view of an insulating box comprising an anti-buckling plate placed between two layers of thermal insulation.
  • FIG. 6 is a perspective view of a pillar having a shoulder for positioning a tray according to FIG. 5.
  • FIGS. 7a to 7g are top views of a pillar that can be used in a box according to Figure 5.
  • FIG. 8 is a cutaway schematic representation of a vessel of a LNG carrier comprising an insulating barrier composed of caissons according to FIG. 5 and a loading / unloading terminal of this vessel.
  • FIG. 1 represents a leaktight and insulating wall of a tank integrated in a carrying structure of a ship.
  • the bearing structure of the tank is constituted by the inner hull of a double-hulled vessel, whose wall is represented by the number 1.
  • a corresponding wall of the tank is made by superposition of, successively, a secondary insulation layer 2, a secondary sealed barrier 3, a primary insulation layer 4 and a primary sealed barrier 5 .
  • the primary insulation layer 4 and the secondary insulation layer 2 consist of heat-insulating elements and more particularly heat-insulated parallelepipedic boxes 6 and 7 juxtaposed in a regular pattern.
  • the primary caissons 7 and the secondary caissons 6 thus form a substantially flat surface which carries respectively the primary watertight barrier 5 and the secondary watertight barrier 3.
  • the primary watertight barrier 5 and the secondary watertight barrier 3 consist of parallel Invar® 8 strakes with raised edges, which are alternately arranged with elongated welding supports (not shown), also in Invar®. More specifically, the welding supports extend perpendicularly to the wall and are retained each time at the underlying insulation layer 2 or 4, for example by being housed in inverted T-shaped grooves 10 formed in the lids panels 1 1 of the caissons 6 and 7 The raised edges of the strakes 8 are welded along the weld supports.
  • the primary insulating boxes 7 and the secondary insulating boxes 6 are held on the supporting structure by means of anchoring members 12.
  • the anchoring members 12 of the secondary insulating layer 2 are fixed to the wall 1 through the studs 13 welded perpendicularly to the wall 1.
  • FR-A-2973097 describes such a tank, in particular the anchoring members 12 serving the fixing of the primary insulating boxes 7 and the secondary insulating boxes 8.
  • Figure 2 illustrates the structure of a box 15 which can be implemented in such a tank wall.
  • the box 15 has a bottom panel 16 on which are placed ladders 17 consisting of rows of pillars 18 extending perpendicularly to the bottom panel 16, a batten 19 and a beam 20. Each row of pillar 18 s presses the bottom panel 16 through the batten 19 and carries the beam 20 which supports the cover panel 11 and is attached thereto.
  • the assembly of the ladders 17 and their attachment to the panels is carried out using fastening elements, for example by stapling.
  • a heat-insulating lining 21 is disposed between the bottom panel 16 and the lid panel 11 and surrounds the pillars 18.
  • the beams 20 make it possible to stiffen the cover panel 11 and to distribute the load when the panel is subjected to the stresses which are for example exerted by the fluid present inside the tank and which are schematized here by the arrows 22, by for example, these stresses may be due to the sloshing of the fluid in the tank.
  • the cover panel 11 tends to deform and warp between two scales 17, under the effect of pressure, along the curves schematized by the curves 24.
  • This deformation tends to cause rotation of the lateral beams located on each side of the median plane of the caisson 15. This rotation is illustrated by the lines 23.
  • This deformation and this rotation causes the bending of the lateral pillars 18 located on the scales on each side of the median plane of the heat insulating element 15 towards the outside of the box, as illustrated by the curve 25.
  • the pillar is thus weakened by this deflection 25, which adds to the stresses of compression exerted on the pillars 18.
  • the box 15 can be replaced by a reinforced box 30 as shown in Figure 3.
  • a reinforced box 30 has a bottom panel 31 on which are fixed slats 32.
  • a row of pillars 33 is positioned and fixed each time above a corresponding batten 32.
  • a reinforced cover panel 34 is attached to the pillars 33.
  • the pillars 33 allow in particular the transmission of the stresses exerted on the cover panel 34 to the wall 1 and therefore have a compressive strength function.
  • a heat-insulating lining not shown, fills the space between the pillars and may for example be made of an insulating foam cast between the pillars 33 or a block of foam machined to fit the pillars 33.
  • the rows of successive pillars 33 are shifted relative to each other. Indeed, the pillars 33 of the two successive rows 29 and 39 comprise pillars 33 spaced at the same regular spacing, however, the two rows of pillars 33 are offset in the direction of their length by half a spacing. Such an arrangement allows a good compromise between the number of pillars 33 in the box 30 and the good distribution of the load.
  • the reinforced cover panel 34 has an upper panel 35 and a lower panel 36 each having a thickness of 15mm and spaced apart by a series of parallel solid beams 37.
  • the beams 37 extend parallel to the longitudinal sides of the box 30.
  • a beam 37 is each time positioned along and above a row of pillars 33.
  • the beams 37 have a rectangular section and a thickness of 15mm. However, these beams may also have a trapezoidal section.
  • the beams 37 and the panels 35 and 36 are rigidly connected, thus when the upper panel 35 is subjected to the stresses exerted by the fluid and tends to warp, the lower panel 36 works in tension, which prevents the rotation of the beams 37.
  • the beams 37 being immobilized by the lower panel 36, the deformation of the upper panel 35 is attenuated.
  • the mechanical characteristics of a box 6 or a box 7 are related to those of the cover panel 11 or 34, but also the pillars 33 undergoing the compressive force.
  • a material having a superior insulating power or one increases the thickness of the box.
  • the pillar 33 is exposed to a risk of buckling or rupture.
  • the case of the rupture corresponds to a stress on the pillar 33 much higher than that which one must exercise to cause a buckling.
  • the break is more like a delamination between the different layers.
  • the evaluation of the critical height Hc, as a function of the surface of the carrier element is determined using the data of Table 1. It is found that the critical height is dependent on the temperature of use of the material .
  • the pillars 33 have a length greater than the critical height.
  • FIG. 4 illustrates the effects of a variable load 45 at different locations on the surface of a box 30.
  • This load 45 is not evenly distributed over the surface of the lid panel 34 of the box 30.
  • the load 45 is more low with a force 45a outside the surface of the box in the alignment of the pillar 33a and increases up to the maximum force 45c.
  • This effort 45c located at right pillar 33c flambers the pillar 33c.
  • the effects of buckling on the pillar 33c are the highest at half the distance between two attachment points of the pillar 33c.
  • the fixing points are the fixing with the lid panel 34 and the fixing with the bottom panel 31 which is not shown here.
  • Containing the buckling therefore amounts to blocking the lateral movement undergone by the pillar 33c under the effect of the force 45c.
  • a plate 40 By interposing between the pillars 33 a plate 40, it is possible to limit the lateral movements.
  • Each pillar 33 passes through this plate 40 into openings 41.
  • the plate 40 secures the pillars 33 between them to avoid displacements in the plane.
  • the force exerted by a pillar 33c on the plate 40 under a force 45c is taken up by all the other pillars 33a.
  • This plate 40 is preferably placed midway between the two anchoring points of the pillar 33. Thus, the plate 40 is placed at the point of maximum observed deformation, the pillar 33 in the buckling mode 1.
  • the plate it is possible to arrange the plate at other locations in the longitudinal direction of a pillar 33.
  • the openings 41 have a dimension slightly greater than that of the pillars 33, creating a game 42.
  • This game 42 is intended to facilitate the mounting of the plate 10 on the pillars 33.
  • the presence of this game 42 leaves a degree of freedom of the plaque.
  • the plate Under the effect of a force exerted by the pillar 33c at the point of contact 47, the plate is translated in the direction of the buckling 46 undergone by the pillar 33c.
  • the openings 41 of the plate 40 are then in abutment with the pillars 33a in contact zones 47.
  • the set of pillars 33a then oppose the buckling force by an opposing force 48.
  • the game 42 must be weak.
  • the clearance is less than 3 millimeters, and preferably greater than 1 millimeter.
  • the holes are fitted on the pillars 33. In the absence of mounting clearance, there is no floating of the plate 40.
  • Such an anti-buckling plate 40 can be arranged in a box 15 shown in dotted line in FIG.
  • FIG. 5 illustrates a box 30 in which an anti-buckling plate 40 is inserted between two layers 21a and 21b of the heat-insulating lining 21.
  • the heat-insulating lining 21 can be made using various insulators, such as polyurethane foam, or mineral wools.
  • various insulators such as polyurethane foam, or mineral wools.
  • the insulation collapses under the weight of the plate 40.
  • this prevents the plate 40 from crushing the heat-insulating packing 21 or in the case of a powdery insulator to produce transfer effects between the compartments of the box 30 delimited by the plate 40.
  • this function is then carried out using a positioning pillar 60 comprising a shoulder 61, separating two portions 62 and 63 from the positioning pillar 60.
  • the two portions 62 and 63 are sectioned. square different.
  • the opening 41 corresponding to the positioning pillar 60 has dimensions between the dimensions of the two sections of the positioning pillar 60.
  • the shoulder 61 can be obtained in the mass of the positioning pillar 60, over all or part of its periphery. It can also be obtained using a patch held on the pillar by any known means. For example, the patch is glued. Alternatively, the insert is assembled by a tapped anchor with a glued screw.
  • the positioning pillars 60 To maintain the plate 40, simply install three positioning pillars 60 to stabilize the plate. For this, it is preferable to choose to place the positioning pillars 60 to define a triangle whose surface inscribed in the surface of the box 15 or 30 is the largest.
  • two positioning pillars 60 diagonally are also suitable. It is also possible to support the plate 40 by all the pillars installed in the box 15 or 30. In a preferred embodiment, the positioning pillars 60 are placed at the corners of the box. In the case of caissons 15 or 30 particularly stressed, the center of the plate 40 is also supported.
  • the shoulder 61 is turned towards the bottom panel 16 or 31, namely upwards in the direction of the gravity field.
  • the box 15 or 30 will for example be equipped with two sets of pillars.
  • the shoulders of the first series will be turned towards the bottom panel 16 or 31 and the pillars 60 fixed on the cover panel 11 or 34.
  • the pillars 60 of the second series will be fixed on the bottom panel 16 or 31, with the shoulders facing the cover panel 11 or 34.
  • the support is obtained using a spacer tube.
  • This tube is threaded around the pillars 33 disposed at the support positions, such as the corners and the center.
  • This spacer then acts as a reported shoulder.
  • the shoulder 61 or reported spacer prohibit the displacement along the longitudinal axis of the pillars 33 of the plate 40 in one direction. In some cases, it may be useful to block the plate 40 in both directions. It then suffices, after having installed the plate 40 in abutment, to thread a second spacer tube corresponding to the remaining pillar length 33 to immobilize the plate 40 in both directions.
  • the plate 40 is integral with at least three pillars 33. can move more in the direction of the thickness to crush the heat-insulating lining 21.
  • a plate 40 is made for example by molding.
  • the section of the pillars of FIG. 6 is square, but with reference to FIGS. 7a to 7g, all circular, polygonal, solid or hollow, H-shaped, cross pillar shapes are adapted and can be held by an anti-blocking plate 40. buckling.
  • the anti-buckling function of the plate 40 is ensured by adapting the shape of the opening 41 to the shape of the pillar.
  • each plate 40 has openings 41 whose dimensions depend on the section of the positioning pillar 60 at its destination height in the box 15 or 30.
  • the box 15 or 30 has two types of positioning pillars 60 The first type of positioning pillars 60 has a shoulder height 61 different from the height of the shoulder 61 of the second type of positioning pillars 60.
  • the box 15 or 30 is then equipped with two plates 40 which are distinguished by openings 41 whose size to the right of each pillar 33 of the box 15 or 30 is adapted according to the location of the plate 40 in the thickness of the box 15 or 30.
  • plates 40 in height relative to the pillar 33, or in the direction of the thickness of the caisson 15 or 30, is free and depends on the conditions of use of the caisson 15 or 30. Preferably, the distribution in the thickness will be homogeneous, regular.
  • the plate or plates 40, the bottom panel 16 and the cover panel 11 or 34 are equidistant in pairs.
  • the pillar has a section that increases from the top to the base of the pillar, over all or part of its length. For example, it flares out from a square section towards the base to form a truncated pyramid.
  • the section of the pillar is a disc and the pillar in the shape of a truncated cone.
  • the manufacture of the anti-buckling plate 40 can be made of any material, especially plywood with a thickness of less than 20 mm, composite or metallic materials.
  • the wood used may be birch or any other species.
  • the realization of the openings 41 may be pierced by any known means and in particular the waterjet cutting, laser cutting, cutting from a punch (or punch), the cutting with the milling cutter.
  • the plate 40 may for example be metallic with stamped openings.
  • the stamped portion forming a flange to increase the bearing area 47 of the plate 40 in contact with the pillar 33.
  • the plate 40 is made of a plastic material, by molding.
  • the assembly of a heat insulating element can be done in different ways.
  • the manufacturing begins with the realization of the assembly of the bottom panel 16 with the slats 19 serving soleplate on which are added the pillars 33.
  • the lower insulation layer 21a is inserted on the pillar structure 33 followed by the perforated plate 40.
  • a second insulating layer 21b is inserted into the upper structure of the pillars 33.
  • the cover panel 11 or 34 is fixed to the pillars 33.
  • the assembly begins with the attachment of the slats 19 to the bottom panel 16. Then the lower insulation slice 21a is added, followed by the perforated plate 40 and the upper insulation slice 21b. The pillars are then inserted using a template plate for positioning the pillars 33. Finally, the box 15 or 30 is finalized with the cover panel 34.
  • a cutaway view of a LNG tank 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 tank 71 comprises a primary sealed barrier intended to be in contact with the LNG contained in the tank, a secondary sealed barrier arranged between the primary waterproof barrier and the double hull 72 of the ship, and two insulating barriers arranged respectively between the primary watertight barrier and the secondary watertight barrier and between the secondary watertight barrier and the double hull 72.
  • loading / unloading lines 73 arranged on the upper deck of the ship can be connected, by means of appropriate connectors, to a marine or port terminal to transfer a cargo of LNG to or from the tank 71.
  • FIG. 8 represents an example of a marine terminal comprising a loading and unloading station 75, an underwater pipe 76 and an onshore installation 77.
  • the loading and unloading station 75 is an off-shore fixed installation comprising an arm mobile 74 and a tower 78 which supports the movable arm 74.
  • the movable arm 74 carries a bundle of insulated flexible pipes 79 that can be connected to the loading / unloading pipes 73.
  • the movable arm 74 can be adapted to all gauges LNG carriers .
  • a connection pipe (not shown) extends inside the tower 78.
  • the loading and unloading station 75 enables the loading and unloading of the LNG tank 70 from or to the shore facility 77.
  • the underwater line 76 allows the transfer of the liquefied gas between the loading or unloading station 75 and the onshore installation 77 over a large distance, for example 5 km, which makes it possible to keep the tanker vessel 70 at great distance from the coast during the loading and unloading operations.

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Abstract

Cuve étanche et thermiquement isolante intégrée dans une structure porteuse pour contenir un fluide, dans laquelle une paroi de cuve comporte depuis l'extérieur de la cuve vers l'intérieur de la cuve: une paroi porteuse, une barrière d'isolation thermique étant constituée d'une pluralité d'éléments calorifuges (30) juxtaposés, et une barrière d'étanchéité, un élément calorifuge, comportant : un isolant thermique (21a, 21b), une pluralité d'éléments porteurs (33) traversant l'isolant thermique selon une direction d'épaisseur perpendiculaire à la paroi de cuve et un panneau de couvercle (34) et un panneau de fond (31) et, un plateau anti-flambement (40) parallèle aux panneaux de couvercle (34) et de fond, traversé par la pluralité d'éléments porteurs (33) dans une pluralité d'ouvertures, du plateau anti-flambement. Une cuve étanche et thermiquement isolée peut notamment être utilisée dans un navire méthanier.

Description

CUVE ÉTANCHE ET THERMIQUEMENT ISOLANTE
Domaine technique.
L'invention se rapporte au domaine des cuves étanches et thermiquement isolantes agencées dans une structure porteuse pour contenir un fluide froid, notamment aux cuves à membrane pour contenir des gaz liquéfiés. Le stockage de gaz liquéfiés s'effectue à très basses températures, environ -160°C. Ce stockage est exposé à un phénomène d'évaporation dépendant du niveau d'isolation thermique de la cuve. La réduction de cette évaporation implique d'améliorer l'isolation thermique des cuves.
Arrière-plan technologique.
On connaît des cuves étanches et thermiquement isolantes agencées dans la coque d'un navire pour le transport d'un gaz naturel liquéfié (GNL) à forte teneur en méthane. Une telle cuve est divulguée par exemple dans FR-A-2798902. Dans cette cuve connue, une barrière isolante primaire et une barrière isolante secondaire sont constituées sous une forme modulaire à l'aide de caisses parallélépipédiques en bois juxtaposées.
FR-A-2877638 divulgue une autre cuve de GNL agencée dans la coque d'un navire dans laquelle une barrière isolante secondaire comporte des blocs isolants disposés selon un motif répété. Le bloc isolant comporte un pavé globalement parallélépipédique en mousse polymère de basse densité pris en sandwich entre un panneau de fond et un panneau de couvercle. Le bloc isolant comprend des piliers disposés entre le panneau de fond et le panneau de couvercle. Les piliers sont répartis dans le bloc isolant pour reprendre les efforts de compression que ne peut pas supporter la mousse basse densité.
Résumé.
Une idée à la base de l'invention est de proposer des blocs isolants convenant pour réaliser une barrière d'isolation d'une cuve étanche et thermiquement isolante de manière relativement simple à fort pouvoir isolant. Selon un mode de réalisation, l'invention fournit une cuve étanche et thermiquement isolante intégrée dans une structure porteuse pour contenir un fluide, dans laquelle une paroi de cuve comporte depuis l'extérieur de la cuve vers l'intérieur de la cuve:
une paroi porteuse,
une barrière d'isolation thermique retenue sur la paroi porteuse, la barrière d'isolation thermique étant constituée d'une pluralité d'éléments calorifuges juxtaposés de manière à former une surface de support, et
une barrière d'étanchéité en appui sur la surface de support,
un élément calorifuge, présentant une forme globale prismatique aplatie, et comportant :
un isolant thermique,
une pluralité d'éléments porteurs traversant l'isolant thermique selon une direction d'épaisseur perpendiculaire à la paroi de cuve et
un panneau de couvercle et un panneau de fond parallèles à la paroi de cuve agencés à une première extrémité respectivement une seconde extrémité des éléments porteurs de l'élément calorifuge de manière à former des parois extérieures de l'élément calorifuge, les premières extrémités des éléments porteurs étant fixées au panneau de couvercle et les secondes extrémités des éléments porteurs étant fixés au panneau de fond et,
un plateau anti-flambement parallèle au panneau de couvercle et au panneau de fond, pris en sandwich entre une première et une deuxième tranches d'épaisseur dudit isolant thermique, le plateau anti-flambement étant traversé par la pluralité d'éléments porteurs dans une pluralité d'ouvertures, du plateau anti-flambement, les ouvertures étant distantes les unes des autres de manières à garantir une distance entre deux éléments porteurs voisins, dans un plan défini par le plateau anti- flambement.
Grâce à ces caractéristiques, un élément porteur subissant une contrainte importante est maintenu par une force qui s'oppose au flambage transmise par le plateau anti-flambement.
Selon des modes de réalisation, une telle cuve peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes. Selon un mode de réalisation, une ouverture du plateau anti-flambement a des dimensions supérieures aux dimensions d'une section transversale de l'élément porteur engagé dans l'ouverture de manière à laisser subsister un jeu de montage.
Grâce à ces caractéristiques, la fabrication est facilitée.
Selon un mode de réalisation, le jeu de montage est inférieur à trois millimètres.
Grâce à ces caractéristiques, lors du flambage d'un pilier, le plateau anti- flambement répercute l'effort sur les autres piliers qui s'opposent à cet effort.
Selon un mode de réalisation, le plateau anti-flambement est positionné à mi-distance entre le panneau de fond et le panneau de couvercle.
Grâce à ces caractéristiques, le pilier est maintenu en trois points constituant deux portions de pilier égales.
Selon un mode de réalisation, l'isolant thermique comporte un second plateau anti-flambement parallèle au panneau de fond et au panneau de couvercle, pris en sandwich entre la deuxième et une troisième tranches d'épaisseur dudit isolant thermique,
le second plateau anti-flambement étant, traversé par la pluralité d'éléments porteurs dans une pluralité d'ouvertures, disposées dans l'alignement des ouvertures du premier plateau anti-flambement.
Grâce à ces caractéristiques, il est possible de réaliser des éléments calorifuge de très forte épaisseur en ajoutant autant de plateau anti-flambage que nécessaire.
Selon un mode de réalisation, un élément calorifuge comprend une pluralité de plateaux anti-flambement, les plateaux anti-flambement étant en un nombre supérieur ou égal à un nombre théorique défini de manière que la distance entre deux points de maintien successifs d'un élément porteur selon l'orientation longitudinale de l'élément porteur soit inférieure à une hauteur critique, Hc prédéfinie, ladite hauteur critique étant égale à :
avec :
• E : module d'Young de l'élément porteur,
• S : surface en section de l'élément porteur,
• σ : est une contrainte limite en compression du matériau,
où les points de maintien sont la deuxième extrémité de l'élément porteur fixée au panneau de fond, la première extrémité de l'élément porteur fixée au panneau de couvercle et chaque portion de l'élément porteur engagée dans une ouverture des plateaux anti-flambement.
Grâce à ces caractéristiques, il est possible de déterminer le nombre de plateaux nécessaires pour une épaisseur d'élément calorifuge définie.
Selon un mode de réalisation, l'élément calorifuge comporte une pluralité de plateaux anti-flambement positionnés de manière équidistante dans l'épaisseur de l'élément calorifuge.
Grâce à ces caractéristiques, un effort subit par un élément porteur est réparti de manière identique sur chacune des sections de l'élément porteur définis par la position des plateaux anti-flambement.
Selon un mode de réalisation, un élément calorifuge comprend des moyens de positionnement aptes à positionner le plateau anti-flambement dans l'épaisseur de l'élément calorifuge.
Grâce à ces caractéristiques, le plateau anti-flambement n'écrase pas un isolant non structurel.
Selon un mode de réalisation, les moyens de positionnement sont agencés sur les éléments porteurs, pour bloquer la translation du plateau anti-flambement dans une direction longitudinale de la pluralité d'éléments porteurs.
Grâce à ces caractéristiques, le nombre de pièces est réduit. Selon un mode de réalisation, les moyens de positionnement comportent un épaulement défini par une différence de section transversale entre deux segments longitudinaux adjacents d'un élément porteur de la pluralité.
Selon un mode de réalisation, pour l'épaulement apte à maintenir le plateau anti-flambement,
les dimensions de la pluralité d'ouvertures du plateau anti-flambement sont comprises entre des dimensions en section d'un premier des deux segments et des dimensions en section du deuxième segment de l'élément porteur.
Grâce à ces caractéristiques, le plateau anti-flambement repose sur l'épaulement.
Selon un mode de réalisation, les moyens de positionnement comportent un tube entretoise enfilé sur un élément porteur, le tube entretoise ayant un diamètre externe supérieur aux dimensions de l'ouverture du panneau anti- flambement pour fournir à une extrémité du tube entretoise, un appui au panneau anti-flambement, et à l'autre extrémité du tube entretoise un appui contre le panneau de fond de l'élément calorifuge ou un autre plateau anti-flambement.
Grâce à ces caractéristiques, le positionnement est réalisé plus simplement.
Selon un mode de réalisation, le moyen de positionnement est un clip bridé sur l'élément porteur bloquant le mouvement de translation du plateau anti- flambement dans un sens selon la direction des éléments porteurs. En variante, le plateau anti-flambement est pris entre deux clips interdisant tout mouvement dans le sens longitudinal des éléments porteurs.
Selon un mode de réalisation, les moyens de positionnement comportent une portion longitudinale d'un élément porteur qui s'évase et dans laquelle les dimensions d'une ouverture du plateau anti-flambement correspondent sensiblement aux dimensions de la section de la portion longitudinale de l'élément porteur.
Grâce à ces caractéristiques, il est possible avec un même élément porteur de créer des éléments calorifuges, avec des plateaux disposés à différentes hauteurs en adaptant la dimension de l'ouverture sur le plateau. Selon un mode de réalisation, les moyens de positionnement comportent des piliers de soutiens orthogonaux au panneau de fond, dont une première extrémité est solidaire du panneau de fond et l'autre extrémité sert de point d'appui audit plateau anti-flambement.
Selon un mode de réalisation, l'invention fournit aussi une cuve étanche et isolante disposée dans une structure porteuse, la cuve comportant depuis l'extérieur de la cuve vers l'intérieur de la cuve :
une barrière d'isolation thermique primaire en appuie et retenue sur la barrière d'étanchéité, la barrière d'isolation thermique primaire étant constituée d'une pluralité d'éléments calorifuges primaires juxtaposés de manière à former une surface de support primaire,
une barrière d'étanchéité primaire en appui sur la surface de support primaire, un élément calorifuge primaire présentant les mêmes caractéristiques que l'élément calorifuge indiqué secondaire.
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 (FS U), 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. Certains aspects de l'invention partent de l'idée d'augmenter le pouvoir d'isolation d'un bloc isolant. Certains aspects de l'invention partent de l'idée d'augmenter l'épaisseur du bloc isolant, augmentant la longueur des éléments de support. Certains aspects de l'invention partent de l'idée de renforcer le bloc isolant. Certains aspects de l'invention partent de l'idée de s'opposer aux effets du flambage des éléments de support.
Brève description des figures.
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 illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés.
• La figure 1 est une vue partielle en perspective écorchée d'une paroi de cuve étanche et thermiquement isolante utilisant des caissons calorifuges.
· La figure 2 est une représentation schématique de côté d'un élément calorifuge qui peut être utilisé dans la paroi de cuve de la figure 1 illustrant des contraintes et déformations auxquelles il est soumis.
• La figure 3 est une vue en perspective partiellement en transparence d'un élément calorifuge présentant un panneau de couvercle renforcé.
• La figure 4 est une vue schématique illustrant les effets du flambage d'un pilier soumis à une force supérieure à l'effort maximal admissible par ce pilier.
· La figure 5 est une vue partielle en perspective écorchée d'un caisson isolant comprenant un plateau anti-flambement placé entre deux couches d'isolant thermique.
• La figure 6 est une vue en perspective d'un pilier comportant un épaulement permettant le positionnement d'un plateau selon la figure 5.
• Les figures 7a à 7g sont des vues de dessus d'un pilier pouvant être utilisé dans pour un caisson selon la figure 5.
• La figure 8 est une représentation schématique écorchée d'une cuve de navire méthanier comportant une barrière isolante composée de caissons selon la figure 5 et d'un terminal de chargement/déchargement de cette cuve.
Description détaillée de modes de réalisation.
Dans cette description, on appelle au-dessus, supérieur ou sur, ce qui est vers l'intérieur de la cuve, et au-dessous, inférieur ou sous, ce qui est vers l'extérieur de la cuve, indépendamment du champ de gravité.
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.
La figure 1 représente une paroi étanche et isolante d'une cuve intégrée dans une structure porteuse d'un navire.
La structure porteuse de la cuve est ici constituée par la coque interne d'un navire à double coque, dont on a représenté la paroi par le chiffre 1.
Sur la paroi 1 de la structure porteuse, une paroi correspondante de la cuve est réalisée par superposition de, successivement, une couche d'isolation secondaire 2, une barrière étanche secondaire 3, une couche d'isolation primaire 4 et une barrière étanche primaire 5.
La couche d'isolation primaire 4 et la couche d'isolation secondaire 2 sont constituées d'éléments calorifuges et plus particulièrement de caissons calorifuges parallélépipédiques 6 et 7 juxtaposés selon un motif régulier. Les caissons primaires 7 et les caissons secondaires 6 forment ainsi une surface sensiblement plane qui porte respectivement la barrière étanche primaire 5 et la barrière étanche secondaire 3.
La barrière étanche primaire 5 et la barrière étanche secondaire 3 sont constituées de virures en Invar® 8 parallèles à bords relevés, qui sont disposées alternativement avec des supports de soudure allongés (non représenté), également en Invar®. Plus précisément, les supports de soudure s'étendent perpendiculairement à la paroi et sont retenus à chaque fois à la couche d'isolation 2 ou 4 sous-jacente, par exemple en étant logés dans des rainures en forme de T inversé 10 ménagées dans des panneaux de couvercles 1 1 des caissons 6 et 7. Les bords relevés des virures 8 sont soudés le long des supports de soudures.
Les caissons isolants primaires 7 et les caissons isolants secondaires 6 sont maintenus sur la structure porteuse par l'intermédiaire d'organes d'ancrage 12. En particulier, les organes d'ancrages 12 de la couche isolante secondaire 2 sont fixés à la paroi de cuve 1 par l'intermédiaire de goujons 13 soudés perpendiculairement à la paroi 1. FR-A-2973097 décrit une telle cuve, notamment les organes d'ancrages 12 servants à la fixation des caissons isolants primaires 7 et des caissons isolants secondaires 8.
La figure 2 illustre la structure d'un caisson 15 qui peut être mise en œuvre dans une telle paroi de cuve.
Le caisson 15 présente un panneau de fond 16 sur lequel sont placées des échelles 17 constituées de rangées de piliers 18 s'étendant perpendiculairement au panneau de fond 16, d'une latte 19 et d'une poutre 20. Chaque rangée de pilier 18 s'appuie sur le panneau de fond 16 par l'intermédiaire de la latte 19 et porte la poutre 20 qui supporte le panneau de couvercle 11 et est fixée à celui-ci. L'assemblage des échelles 17 et leur fixation sur les panneaux est réalisée à l'aide d'éléments de fixation, par exemple par agrafage. Une garniture calorifuge 21 est disposée entre le panneau de fond 16 et le panneau de couvercle 1 1 et entoure les piliers 18.
Les poutres 20 permettent de rigidifier le panneau de couvercle 11 et de répartir la charge lorsque le panneau est soumis aux contraintes qui sont par exemple exercées par le fluide présent à l'intérieur de la cuve et qui sont schématisées ici par les flèches 22, par exemple, ces contraintes peuvent être dues au ballottement du fluide dans la cuve.
Toutefois, lorsque l'élément calorifuge est soumis à ces contraintes, le panneau de couvercle 11 tend à se déformer et à gauchir entre deux échelles 17, sous l'effet de la pression, selon les courbes schématisées par les courbes 24. Cette déformation tend à provoquer la rotation des poutres 20 latérales situées de chaque côté du plan médian du caisson 15. Cette rotation est illustrée par les lignes 23. Cette déformation et cette rotation entraînent la flexion des piliers 18 latéraux situés sur les échelles de chaque côté du plan médian de l'élément calorifuge 15 vers l'extérieur du caisson, tel que cela est illustré par la courbe 25. Le pilier est donc fragilisé par ce fléchissement 25, qui s'ajoute aux contraintes de compression exercées sur les piliers 18.
Les éléments de fixation entre les poutres et les différents éléments du caisson 15 sont ainsi fortement sollicités, ce qui peut provoquer leur désolidarisation. De plus, cette déformation provoque une mauvaise répartition de la charge au travers des piliers 18. En effet, comme cela est représenté par les flèches 26 et 27, la charge 26 exercée par les piliers au centre du caisson 15 est beaucoup plus importante que la charge 27 exercée par les piliers 20 latéraux.
Pour pallier à ces inconvénients, le caisson 15 peut être remplacé par un caisson renforcé 30 tel qu illustré dans la figure 3. Un tel caisson 30 comporte un panneau de fond 31 sur lequel sont fixées des lattes 32. Une rangée de piliers 33 est positionnée et fixée à chaque fois au-dessus d'une latte 32 correspondante. Un panneau de couvercle renforcé 34 est attaché sur les piliers 33. Les piliers 33 permettent notamment la transmission des contraintes exercées sur le panneau de couvercle 34 à la paroi 1 et ont donc une fonction de résistance à la compression. Une garniture calorifuge, non représentée, remplit l'espace entre les piliers et peut par exemple être constituée d'une mousse isolante coulée entre les piliers 33 ou un bloc de mousse usiné pour s'adapter aux piliers 33.
Les rangées de piliers 33 successives sont décalées les unes par rapport aux autres. En effet, les piliers 33 des deux rangées successives 29 et 39 comportent des piliers 33 espacés selon un même espacement régulier, toutefois, les deux rangées de piliers 33 sont décalées dans le sens de leur longueur d'un demi-espacement. Une telle disposition permet un bon compromis entre le nombre de piliers 33 dans le caisson 30 et la bonne répartition de la charge.
Le panneau de couvercle renforcé 34 comporte un panneau supérieur 35 et un panneau inférieur 36 chacun présentant une épaisseur de 15mm et espacés par une série de poutres pleines 37 parallèles. En particulier, les poutres 37 s'étendent parallèlement aux côtés longitudinaux du caisson 30. Une poutre 37 est à chaque fois positionnée le long et au-dessus d'une rangée de piliers 33. Les poutres 37 présentent une section rectangulaire et une épaisseur de 15mm. Toutefois, ces poutres peuvent aussi présenter une section trapézoïdale. Les poutres 37 et les panneaux 35 et 36 sont liés rigidement, ainsi lorsque le panneau supérieur 35 est soumis aux contraintes exercées par le fluide et tend à gauchir, le panneau inférieur 36 travaille en traction, ce qui empêche la rotation des poutres 37. Par ailleurs, les poutres 37 étant immobilisées par le panneau inférieur 36, la déformation du panneau supérieur 35 est atténuée.
Comme on l'a décrit, les caractéristiques mécaniques d'un caisson 6 ou d'un caisson 7 sont liées à celles du panneau de couvercle 11 ou 34, mais également des piliers 33 subissant l'effort de compression. Pour pouvoir augmenter le pouvoir isolant d'un caisson 6 ou 7, soit on utilise un matériel possédant un pouvoir isolant supérieur, soit on augmente l'épaisseur du caisson. Dans ce second cas, cela se traduit par l'augmentation de la longueur des piliers 33. Au-delà d'une certaine longueur, le pilier 33 est exposé à un risque de flambement, ou de rupture. Le cas de la rupture correspond à une contrainte sur le pilier 33 bien supérieure à celle qu'il faut exercer pour susciter un flambement. Pour un pilier 33 réalisé en contreplaqué, la rupture s'apparente plutôt à un délaminage entre les différentes couches. En cas d'un effort inférieur au seuil de rupture du pilier 33, mais supérieur à celui de flambement, le caisson 6 ou 7 est susceptible de se déformer localement. Il est donc nécessaire de déterminer la hauteur de flambement critique d'un pilier réalisé dans un matériau donné. Cette hauteur critique Hc ce calcul avec la formule suivante :
avec :
E : module d'Young de l'élément porteur ;
• S : surface en section de l'élément porteur ;
• σ : est une contrainte limite en compression du matériau de l'élément porteur.
Pour exemple, l'évaluation de la hauteur critique Hc, en fonction de la surface de l'élément porteur est déterminée à l'aide des données du tableau 1. On constate que la hauteur critique est dépendante de la température d'utilisation du matériau. Matériau com posite, résine
Contre-plaqué
polypropy ène fibrée
23°C -70°C -160°C 23°C -170°C
E en GPa 6,7 9 10 7 9 σ βη MPa 30 60 80 95 300
Tableau 1 : caractéristiques des matériaux pour des exemples d'éléments
Ainsi, il est possible de déterminer si pour une épaisseur de caisson 6 ou 7 choisie en fonction de son pouvoir d'isolation thermique, les piliers 33 ont une longueur supérieure à la hauteur critique.
La figure 4 illustre les effets d'une charge 45 variable en différents endroits de la surface d'un caisson 30. Cette charge 45 n'est pas uniformément répartie sur la surface du panneau de couvercle 34 du caisson 30. La charge 45 est plus faible avec un effort 45a à l'extérieur de la surface du caisson dans l'alignement du pilier 33a et augmente jusqu'à l'effort maximal 45c. Cet effort 45c situé au droit du pilier 33c fait flamber le pilier 33c. Comme le montre la figure 4, les effets du flambage sur le pilier 33c sont les plus élevés à la moitié de la distance entre deux points de fixation du pilier 33c. Dans cette illustration schématique les points de fixation sont la fixation avec le panneau de couvercle 34 et la fixation avec le panneau de fond 31 qui ici n'est pas représenté.
Contenir le flambage revient donc à bloquer le mouvement latéral subit par le pilier 33c sous l'effet de l'effort 45c. En interposant entre les piliers 33 une plaque 40, il est possible de limiter les mouvements latéraux. Chaque pilier 33 traverse cette plaque 40 dans des ouvertures 41. La plaque 40 solidarise les piliers 33 entre eux pour éviter les déplacements dans le plan. La force exercée par un pilier 33c sur la plaque 40 sous un effort 45c est reprise par l'ensemble des autres piliers 33a.
Cette plaque 40 est placée de préférence à mi-distance entre les deux points d'ancrage du pilier 33. Ainsi, la plaque 40 est placée au point de déformation maximal observé, du pilier 33 dans le mode de flambement 1.
En variante, il est possible de disposer la plaque à d'autres endroits selon la direction longitudinale d'un pilier 33. Cependant, pour améliorer son efficacité, il convient d'éviter que la longueur d'un des segments du pilier 33, entre la plaque et les panneaux de fond ou couvercles, ne soit supérieure à la hauteur critique Hc de flambement de ce pilier 33.
Les ouvertures 41 ont une dimension légèrement supérieure à celle des piliers 33, créant un jeu 42. Ce jeu 42 est destiné à faciliter le montage de la plaque 10 sur les piliers 33. La présence de ce jeu 42, laisse un degré de liberté de la plaque. Sous l'effet d'une force exercée par le pilier 33c au point de contact 47, la plaque se translate dans la direction du flambement 46 subit par le pilier 33c. Les ouvertures 41 de la plaque 40 se trouvent alors en appui avec les piliers 33a dans des zones de contact 47. L'ensemble des piliers 33a s'opposent alors à l'effort de flambement par une force opposée 48.
Pour un bon fonctionnement le jeu 42 doit être faible. Par exemple, le jeu est inférieur à 3 millimètres, et de préférence supérieure à 1 millimètre.
Selon une variante, les trous sont ajustés sur les piliers 33. En l'absence de jeu de montage, il n'y a pas de flottement de la plaque 40.
Une telle plaque 40 anti-flambement peut être agencé dans un caisson 15 représenté en pointillé sur la figure 2.
La figure 5 illustre un caisson 30 dans lequel une plaque 40 anti- flambement est inséré entre deux couches 21a et 21 b de la garniture calorifuge 21.
La garniture calorifuge 21 peut être réalisée à l'aide de différents isolants, comme de la mousse polyuréthane, ou encore des laines minérales. Dans le cas de l'utilisation d'un isolant très peu structurel, comme de la perlite, l'isolant s'affaisse sous le poids de la plaque 40. Dans ce cas, il faut prévoir des moyens de positionnement qui permettent d'empêcher la plaque 40 de coulisser sur les piliers 33. Ainsi, cela permet d'interdire à la plaque 40 d'écraser la garniture calorifuge 21 ou dans le cas d'un isolant pulvérulent de produire des effets de transfert entre les compartiments du caisson 30 délimité par la plaque 40.
Comme l'illustre la figure 6, cette fonction est alors réalisée à l'aide d'un pilier de positionnement 60 comprenant un épaulement 61 , séparant deux portions 62 et 63 du pilier de positionnement 60. Les deux portions 62 et 63 sont de section carrée différentes. L'ouverture 41 correspondante au pilier de positionnement 60 a des dimensions comprises entre les dimensions des deux sections du pilier de positionnement 60. Ainsi, la plaque peut lors du montage coulisser jusqu'à venir en butée au niveau du changement de section défini par l'épaulement 61. L'épaulement 61 peut être obtenu dans la masse du pilier de positionnement 60, sur tout ou partie de sa périphérie. Il peut également être obtenu à l'aide d'une pièce rapportée maintenue sur le pilier par tous moyens connus. Par exemple, la pièce rapportée est collée. En variante, la pièce rapportée est assemblée par un ancrage taraudé avec un vissage collé.
Pour assurer le maintien de la plaque 40, il suffit d'installer trois piliers de positionnement 60 pour stabiliser la plaque. Pour cela, il est préférable de choisir de placer les piliers de positionnement 60 pour définir un triangle dont la surface inscrite dans la surface du caisson 15 ou 30 est la plus grande.
Avec le faible jeu de montage au regard de la taille d'un caisson 15 ou 30, deux piliers de positionnement 60 en diagonale conviennent également. Il est également possible de soutenir la plaque 40 par l'ensemble des piliers installés dans le caisson 15 ou 30. Dans un mode de réalisation préféré, les piliers de positionnement 60 sont placés aux coins du caisson. Dans le cas de caissons 15 ou 30 particulièrement sollicités, le centre de la plaque 40 est également supporté.
Sur une paroi de plafond, l'épaulement 61 est tourné vers le panneau de fond 16 ou 31 , à savoir vers le haut au sens du champ de gravité. Pour un caisson 15 ou 30 disposé sur une paroi de mur, le caisson 15 ou 30 sera par exemple équipé de deux séries de piliers. Les épaulements de la première série seront tournés vers le panneau de fond 16 ou 31 et les piliers 60 fixés sur le panneau de couvercle 11 ou 34. À l'inverse, les piliers 60 de la seconde série seront fixés sur le panneau de fond 16 ou 31 , avec les épaulements tournés vers le panneau de couvercle 11 ou 34.
En variante à l'épaulement 61 , le soutien est obtenu à l'aide d'un tube entretoise. Ce tube est enfilé autour des piliers 33 disposé aux positions de soutien, comme les coins et le centre. Cette entretoise fait alors office d'un épaulement rapporté. L'épaulement 61 ou l'entretoise rapportée interdisent le déplacement selon l'axe longitudinal des piliers 33 de la plaque 40 dans une direction. Dans certains cas, il peut se révéler utile de bloquer la plaque 40 dans les deux directions. Il suffit alors, après avoir installé la plaque 40 en butée, d'enfiler un second tube entretoise correspondant à la longueur de pilier 33 restante pour immobiliser la plaque 40 dans les deux directions.
En variante, la plaque 40 est solidaire d'au moins trois piliers 33. Elle ne peut plus bouger dans le sens de l'épaisseur pour écraser la garniture calorifuge 21. Une telle plaque 40 est réalisée par exemple par moulage.
La section des piliers de la figure 6 est carrée, mais en référence aux figures 7a à 7g, toutes formes de pilier circulaires, polygonales, pleines ou creuses, en H, en croix, sont adaptées et peuvent être maintenues par une plaque 40 anti- flambement. La fonction anti-flambement de la plaque 40 est assurée en adaptant la forme de l'ouverture 41 à la forme du pilier.
En variante à la figure 5, dans le cas de caisson 30 très épais, il est possible d'ajouter autant de plaques 40 que nécessaire. Il est alors préférable que la distance entre une plaque 40 et un panneau de fond 16 ou panneau de couvercle 34, ou entre deux plaques 40 consécutives, soit inférieure à la hauteur critique de flambage du pilier 33.
Si un soutien est nécessaire pour un caisson 30 avec plusieurs plaques 40, dans le cas d'une utilisation de pilier de positionnement 60, celui-ci comprend un épaulement 61 par plaques 40. Il compte alors trois portions avec trois dimensions de section différentes. Dans ce cas, chaque plaque 40 a des ouvertures 41 dont les dimensions dépendent de la section du pilier de positionnement 60 à sa hauteur de destination dans le caisson 15 ou 30. En variante, le caisson 15 ou 30 compte deux types de piliers de positionnement 60 réalisés avec un épaulement 61. Le premier type de piliers de positionnement 60 a une hauteur d'épaulement 61 différente de la hauteur de l'épaulement 61 du second type de piliers de positionnement 60. Le caisson 15 ou 30 est alors équipé de deux plaques 40 qui se distinguent par des ouvertures 41 dont la dimension au droit de chaque pilier 33 du caisson 15 ou 30 est adaptée en fonction de l'emplacement de la plaque 40 dans l'épaisseur du caisson 15 ou 30.
Le placement de plaques 40 en hauteur par rapport au pilier 33, ou dans le sens de l'épaisseur du caisson 15 ou 30, est libre et fonction des conditions d'utilisation du caisson 15 ou 30. De préférence, la répartition dans l'épaisseur sera homogène, régulière. La ou les plaques 40, le panneau de fond 16 et le panneau de couvercle 11 ou 34 sont équidistants deux à deux.
En variante aux piliers 33 à section constante, le pilier a une section qui augmente depuis le sommet vers la base du pilier, sur tout ou partie de sa longueur. Par exemple, il s'évase depuis une section carrée vers la base pour former un tronc de pyramide. En variante la section du pilier est un disque et le pilier à la forme d'un tronc de cône. Cette solution à section croissante présente l'avantage supplémentaire de permettre de réaliser un caisson 15 ou 30 avec plusieurs plaques dont la hauteur est simplement ajustée par la dimension des ouvertures 41 présentes sur chaque plaque 40.
La fabrication de la plaque 40 anti-flambement peut être réalisée dans tous matériaux, notamment du contreplaqué d'épaisseur inférieure à 20mm, des matériaux composites ou métalliques. Pour un plateau en contreplaqué, le bois utilisé peut être du bouleau ou toutes autres essences.
La réalisation des ouvertures 41 peut être percée par tous les moyens connus et notamment la découpe au jet d'eau, la découpe laser, la découpe à partir d'un poinçon (ou emporte-pièce), la découpe à la fraise.
Dans le cas de pilier 33 à section rectangulaire par exemple, la plaque 40 peut par exemple être métallique avec des ouvertures embouties. La partie emboutie formant un rebord pour augmenter la zone d'appui 47 de la plaque 40 en contact avec le pilier 33.
En variante, la plaque 40 est réalisée dans un matériau plastique, par moulage.
L'assemblage d'un élément calorifuge peut se faire de différentes manières. Par exemple, la fabrication commence par la réalisation de l'assemblage du panneau de fond 16 avec les lattes 19 servants de semelles sur lesquelles sont ajoutés les piliers 33. Ensuite, la couche d'isolant inférieure 21a est insérée sur la structure de piliers 33, suivie de la plaque 40 troué. Une deuxième couche d'isolant 21 b est insérée dans la structure supérieure des piliers 33. Enfin, le panneau de couvercle 11 ou 34 est fixé aux piliers 33.
En variante, l'assemblage commence par la fixation des lattes 19 sur le panneau de fond 16. Puis la tranche d'isolant inférieure 21a est ajoutée, suivie de la plaque 40 troué et de la tranche d'isolant supérieure 21 b. Les piliers sont alors insérés à l'aide d'un plateau gabarit servant au positionnement des piliers 33. Enfin, le caisson 15 ou 30 est finalisé avec le panneau de couvercle 34.
La technique décrite ci-dessus pour réaliser une couche isolante peut être utilisée dans différents types de réservoirs, par exemple pour constituer la membrane isolante primaire et/ou secondaire d'un réservoir de GNL dans une installation terrestre ou dans un ouvrage flottant comme un navire méthanier ou autres. En référence à la figure 8, 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 72 du navire, et deux barrières 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 73 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 8 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 liaisons 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 œuvre 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

REVENDICATIONS
1. Cuve étanche et thermiquement isolante intégrée dans une structure porteuse pour contenir un fluide, dans laquelle une paroi de cuve comporte depuis l'extérieur de la cuve vers l'intérieur de la cuve:
une paroi porteuse (1 ),
une barrière d'isolation thermique (2,4) retenue sur la paroi porteuse, la barrière d'isolation thermique étant constituée d'une pluralité d'éléments calorifuges (15,30) juxtaposés de manière à former une surface de support, et
une barrière d'étanchéité (3,5) en appui sur la surface de support,
un élément calorifuge, présentant une forme globale prismatique aplatie, et comportant :
un isolant thermique (21 ),
une pluralité d'éléments porteurs (33) traversant l'isolant thermique selon une direction d'épaisseur perpendiculaire à la paroi de cuve et
un panneau de couvercle (11 , 34) et un panneau de fond (16, 31 ) parallèles à la paroi de cuve agencés à une première extrémité respectivement une seconde extrémité des éléments porteurs de l'élément calorifuge de manière à former des parois extérieures de l'élément calorifuge, les premières extrémités des éléments porteurs étant fixées au panneau de couvercle et les secondes extrémités des éléments porteurs étant fixés au panneau de fond et,
un plateau anti-flambement (40) parallèle au panneau de couvercle (11 ,34) et au panneau de fond, pris en sandwich entre une première (21a) et une deuxième (21b) tranches d'épaisseur dudit isolant thermique (21 ), le plateau anti-flambement étant traversé par la pluralité d'éléments porteurs (33) dans une pluralité d'ouvertures (41 ), du plateau anti-flambement, les ouvertures étant distantes les unes des autres de manières à garantir une distance entre deux éléments porteurs voisins, dans un plan défini par le plateau anti-flambement.
2. Cuve selon la revendication 1 , dans laquelle une ouverture (41 ) du plateau anti-flambement a des dimensions supérieures aux dimensions d'une section transversale de l'élément porteur engagé dans l'ouverture de manière à laisser subsister un jeu (42) de montage.
3. Cuve selon la revendication 2, dans laquelle le jeu (42) de montage est inférieur à trois millimètres.
4. Cuve selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle le plateau anti-flambement (40) est positionné à mi-distance entre le panneau de fond et le panneau de couvercle.
5. Cuve selon l'une des revendications 1 à 4, dans laquelle l'isolant thermique comporte un second plateau anti-flambement parallèle au panneau de fond et au panneau de couvercle, pris en sandwich entre la deuxième et une troisième tranches d'épaisseur dudit isolant thermique,
le second plateau anti-flambement étant, traversé par la pluralité d'éléments porteurs dans une pluralité d'ouvertures, disposées dans l'alignement des ouvertures du premier plateau anti-flambement.
6. Cuve selon l'une des revendications 1 à 5, dans laquelle un dit élément calorifuge comprend une pluralité de plateaux anti-flambement (40), les plateaux anti-flambement étant en un nombre supérieur ou égal à un nombre théorique défini de manière que la distance entre deux points de maintien (47) successifs d'un élément porteur selon l'orientation longitudinale de l'élément porteur soit inférieure à une hauteur critique, Hc prédéfinie, ladite hauteur critique étant égale à :
avec :
E : module d'Young de l'élément porteur,
S : surface en section de l'élément porteur,
σ : est une contrainte limite en compression du matériau où les points de maintien sont la deuxième extrémité de l'élément porteur fixée au panneau de fond, la première extrémité de l'élément porteur fixée au panneau de couvercle et chaque portion de l'élément porteur engagée dans une ouverture des plateaux anti-flambement.
7. Cuve selon l'une des revendications 1 à 6, dans laquelle l'élément calorifuge comporte une pluralité de plateaux anti-flambement (40) positionnés de manière équidistante dans l'épaisseur de l'élément calorifuge.
8. Cuve selon l'une des revendications 1 à 7, dans laquelle un élément calorifuge comprend des moyens de positionnement aptes à positionner le plateau anti-flambement dans l'épaisseur de l'élément calorifuge.
9. Cuve selon la revendication 8, dans laquelle les moyens de positionnement sont agencés sur les éléments porteurs, pour bloquer la translation du plateau anti-flambement dans une direction longitudinale de la pluralité d'éléments porteurs.
10. Cuve selon la revendication 9, dans laquelle les moyens de positionnement comportent un épaulement (61 ) défini par une différence de section transversale entre deux segments longitudinaux adjacents d'un élément porteur de la pluralité d'éléments porteurs.
1 1. Cuve selon la revendication 10, dans laquelle pour l'épaulement (61 ) apte à maintenir le plateau anti-flambement,
les dimensions de la pluralité d'ouvertures du plateau anti-flambement sont comprises entre des dimensions en section d'un premier des deux segments et des dimensions en section du deuxième segment de l'élément porteur.
12. Cuve selon la revendication 9, dans laquelle les moyens de positionnement comportent un tube entretoise enfilé sur un élément porteur, le tube entretoise ayant un diamètre externe supérieur aux dimensions de l'ouverture du panneau anti-flambement pour fournir à une extrémité du tube entretoise, un appui au panneau anti-flambement, et à l'autre extrémité du tube entretoise un appui contre le panneau de fond de l'élément calorifuge ou un autre plateau anti- flambement.
13. Cuve selon la revendication 9, dans laquelle les moyens de positionnement comportent une portion longitudinale d'un élément porteur qui s'évase depuis la première extrémité de l'élément porteur vers la seconde extrémité de l'élément porteur et dans laquelle les dimensions d'une ouverture du plateau anti-flambement correspondent sensiblement aux dimensions de la section de la portion longitudinale de l'élément porteur.
14. Cuve selon la revendication 8, dans laquelle les moyens de positionnement comportent des piliers de soutien orthogonaux au panneau de fond, dont une première extrémité est solidaire du panneau de fond et l'autre extrémité sert de point d'appui audit plateau anti-flambement.
15. Navire (70) pour le transport d'un produit liquide froid, le navire comportant une double coque (72) et une cuve (71 ) selon une des revendications 1 à 14 disposée dans la double coque.
16. Procédé de chargement ou déchargement d'un navire (70) selon la revendication 15, dans lequel 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 ).
17. Système de transfert pour un produit liquide froid, le système comportant un navire (70) selon la revendication 15, 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 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.
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