EP3004719B1 - Procede de fabrication d'une caisse autoporteuse pour l'isolation thermique d'une cuve de stockage d'un fluide et caisse autoporteuse ainsi realisee - Google Patents

Procede de fabrication d'une caisse autoporteuse pour l'isolation thermique d'une cuve de stockage d'un fluide et caisse autoporteuse ainsi realisee Download PDF

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EP3004719B1
EP3004719B1 EP14734867.6A EP14734867A EP3004719B1 EP 3004719 B1 EP3004719 B1 EP 3004719B1 EP 14734867 A EP14734867 A EP 14734867A EP 3004719 B1 EP3004719 B1 EP 3004719B1
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EP
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cover panel
bearing webs
panel
thermoplastic
base panel
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Bruno Deletre
Olivier Perrot
Sébastien DELANOE
Florent OUVRARD
Benoît CAPITAINE
Nicolas WALKER
Gery Canler
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Gaztransport et Technigaz SA
Original Assignee
Gaztransport et Technigaz SA
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to the field of tanks, sealed and thermally insulating, with membranes, for the storage and / or transport of fluid, such as a cryogenic fluid.
  • Sealed and thermally insulated tanks with membranes are used in particular for the storage of liquefied natural gas (LNG), which is stored, at atmospheric pressure, at around -162 ° C.
  • LNG liquefied natural gas
  • These tanks can be installed on the ground or on a floating structure.
  • the tank may be intended for the transport of liquefied natural gas or to receive liquefied natural gas serving as fuel for the propulsion of the floating structure.
  • the document FR 2 877 639 describes a sealed and thermally insulating tank comprising a tank wall, fixed to the supporting structure of a floating structure and successively having, in the thickness direction, from the inside towards the outside of the tank, a waterproof barrier primary intended to be in contact with liquefied natural gas, a primary insulating barrier, a secondary waterproof barrier and a secondary insulating barrier, anchored to the supporting structure.
  • the insulating barriers consist of a plurality of juxtaposed parallelepipedal heat insulating boxes.
  • the parallelepipedic boxes include a plywood bottom panel, a plywood cover panel and a plurality of carrier sails interposed between the bottom panel and the cover panel.
  • the bearing sails are wavy so as to ensure good resistance to compression forces, in the direction perpendicular to the bottom and cover panels, and thus resist the hydrostatic pressure exerted by the liquid contained in the tank.
  • the boxes are, moreover, filled with heat-insulating linings extending in the compartments formed between the load-bearing sails.
  • An idea on which the invention is based is to propose a method of manufacturing a self-supporting box for the thermal insulation of a fluid storage tank in which the fixing of the load-bearing sails to the bottom panel and / or to the cover panel is simple and reliable.
  • the invention provides a method of manufacturing a self-supporting box intended for the thermal insulation of a tank according to claim 1 or claim 8.
  • the bearing sails can be assembled to the bottom panel and / or to the cover panel in a simple and reliable manner since the fixing members do not degrade the structural integrity of the bearing sails so that the latter are not weakened by their attachment to the bottom panel and / or to the cover panel.
  • the invention also provides a self-supporting box intended for the thermal insulation of a tank, with a waterproof membrane, for storing a fluid according to claim 14 or 15.
  • the invention also relates to a self-supporting box having such load-bearing sails having an upper end, intended to support a cover panel, provided with a fixing strip intended for anchoring a weld support for welding metal strakes. a waterproof membrane.
  • the invention also provides a sealed and thermally insulating tank for storing a fluid comprising a thermal insulation barrier comprising a plurality of above-mentioned boxes, juxtaposed, and a sealing membrane resting against the barrier of 'thermal insulation.
  • Such a tank can be part of a terrestrial storage installation, for example to store LNG or be installed in a floating structure, coastal or deep water, in particular an LNG tanker, a floating unit of storage and regasification (FSRU), a floating production and remote storage unit (FPSO) and others.
  • LNG tanker for example to store LNG
  • FSRU floating unit of storage and regasification
  • FPSO floating production and remote storage unit
  • a vessel for transporting a fluid comprises a double hull and aforementioned tank disposed in the double hull.
  • the invention also provides a method of loading or unloading such a ship, in which a fluid is conveyed through insulated pipes from or to a floating or land storage installation to or from the tank of the ship.
  • the invention also provides a transfer system for a fluid, the system comprising the aforementioned ship, isolated pipes arranged so as to connect the tank installed in the hull of the ship to a floating or land storage installation. and a pump for entraining a fluid through the insulated pipes from or to the floating or land storage installation towards or from the vessel of the ship.
  • FIG. 1 a wall of a sealed and thermally insulating tank is shown.
  • the general structure of such a tank is well known and has a polyhedral shape. We will therefore only focus on describing a wall area of the tank, it being understood that all the walls of the tank may have a similar general structure.
  • the wall of the tank comprises, from the outside towards the inside of the tank, a support structure 1, a secondary thermally insulating barrier 2 which is formed of heat-insulated boxes 3 juxtaposed on the support structure 1 and anchored to it by secondary retaining members 4, a sealing membrane secondary 5 carried by the boxes 3, a primary thermally insulating barrier 6 formed of heat insulating boxes 7 juxtaposed and anchored to the secondary sealing membrane 5 by primary retaining members 8 and a primary sealing membrane 9, carried by the boxes 7 and intended to be in contact with the cryogenic fluid contained in the tank.
  • the supporting structure 1 can in particular be a self-supporting metal sheet or, more generally, any type of rigid partition having suitable mechanical properties.
  • the supporting structure can in particular be formed by the hull or the double hull of a ship.
  • the supporting structure comprises a plurality of walls defining the general shape of the tank.
  • the primary 9 and secondary 5 sealing membranes are, for example, constituted by a continuous sheet of metal strakes with raised edges, said strakes being welded by their raised edges on parallel welding supports held on the bodies 3, 7.
  • the metal strakes are, for example, made of Invar®: that is to say an alloy of iron and nickel whose coefficient of expansion is typically between 1.2.10 -6 and 2.10 -6 K -1 .
  • the boxes 3 of the secondary thermally insulating barrier 2 and the boxes 7 of the primary thermally insulating barrier 6 can either have identical or different structures and equal or different dimensions.
  • the box 3, 7 has substantially the shape of a rectangular parallelepiped.
  • the box 3, 7 has a bottom panel 10 and a cover panel 11 parallel.
  • the bottom 10 and cover 11 panels are, for example, made of plywood.
  • a plurality of spacers are interposed between the bottom panel 10 and the cover panel 11, perpendicular thereto.
  • the plurality of spacers comprises, on the one hand, two opposite side walls 12, 13, and, on the other hand, a plurality of carrier sails 14.
  • the carrier sails 14 are arranged parallel to each other between the two side walls 12, 13, in a direction perpendicular to said side walls 12, 13.
  • the carrier webs 14 rise in the thickness direction of the body 3, 7.
  • the cover panel 11 has, on its internal face, grooves for housing the welding supports of the metal straps of the waterproofing membrane.
  • the weld supports 31 are held by fixing strips 30 integral with the carrier webs 14 of the boxes 3, 7 and the cover panel 11 has through grooves 32 enabling the welding supports 31 to be hooked to the fixing strips 30.
  • Compartments 15 for housing a heat-insulating lining are provided between the carrier webs 14.
  • the heat-insulating lining can be made of any material having suitable thermal insulation properties.
  • the thermal insulation is chosen from materials such as perlite, glass wool, polyurethane foam, polyethylene foam, polyvinyl chloride foam, aerogels or the like.
  • the carrier sails 14 are wavy and oscillate on either side of their general longitudinal direction. Each corrugation therefore extends along an axis perpendicular to the bottom 10 and cover 11 panels. In the embodiment shown, the corrugations are substantially sinusoidal. However, other forms of ripples are also possible. By way of example, the corrugations may in particular have shapes of triangular teeth or rectangular slots. Thanks to their shape, such corrugated carrier sails 14 have a high buckling resistance without it being necessary to give them a lot of thickness. Note that if corrugations with a periodic structure ensure good uniformity of compressive strength, it is also possible to provide non-periodic corrugations to meet certain localized mechanical requirements.
  • the figures 3 and 4 illustrate a carrier veil 14.
  • the carrier veil 14 includes soles 16a, 16b for distributing the loads.
  • the upper sole 16a has a flat surface intended to come opposite the cover panel 11 while the lower sole 16b has a flat surface which is intended to come opposite the bottom panel 10.
  • the soles 16a, 16b have a width which is greater than the thickness of the wall of the carrier web 14 in its main part, extending between the two soles 16a, 16b.
  • the load distribution soles 16a, 16b prevent a concentration of stresses on a particular area by providing a greater bearing surface between the bearing web 14 and the bottom 10 and cover 11 panels.
  • the soles 16a, 16b load distribution may have a parallelepiped shape, as illustrated on the figures 3 or 4 .
  • the width of the flanges 16a, 16b may be equal to the amplitude of the undulations.
  • the flanges 16a, 16b for distributing the loads may themselves have undulations.
  • the bearing webs 14 are made of composite material comprising a thermoplastic matrix reinforced with fibers. A method of manufacturing bearing sails 14 is described in relation to the Figures 5 and 6 .
  • a double-band press 17 is supplied with glass fibers 18 and thermoplastic resin 19, for example based on polypropylene.
  • the thermoplastic resin 19 can be loaded on the double belt press 17 in the form of extruded films or in the form of powder.
  • the glass fibers 18 are supplied in the form of spools of glass wire, cut to the desired length.
  • the thermoplastic resin 19 and the glass fibers 18 are co-laminated in the double band press 17.
  • a cutting device makes it possible to obtain a plurality of plates.
  • Such plates have a composite structure comprising a thermoplastic matrix and a glass fiber mat or felt.
  • Such composite structures are designated by the acronym GMT, for "glass fiber mat reinforced thermoplastics" in English.
  • the plates of composite material are shaped, as shown in the figure 5 .
  • the composite material plates are heated in an oven 20, then placed in a mold 21 in which they will be shaped by applying pressure.
  • the carrier sails 14 thus formed are then cooled.
  • the bearing webs 14 are thus formed by thermocompression, by heating the plates of composite material and then stamping them in the press.
  • the bearing webs 14 can also be produced by thermoforming, that is to say by creep of the composite material plates under temperature and vacuum conditions.
  • the method for producing a bearing sail 14 is described above only by way of example and that the invention is not limited to bearing sails 14 thus produced.
  • the bearing webs 14 can also be obtained by injection molding, by extrusion or pultrusion.
  • the thermoplastic matrix can comprise any suitable thermoplastic material, such as polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyamides (PA), polyetherimide (PEI), polyvinyl chloride (PVC), polyterephthalate d “ethylene (PET), polybutylene terephthalate (PBT), acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS) or others.
  • PP polypropylene
  • PE polyethylene
  • PA polyamides
  • PEI polyetherimide
  • PVC polyvinyl chloride
  • PET polyterephthalate d "ethylene
  • PET polybutylene terephthalate
  • ABS acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer
  • the figure 7 illustrates the assembly of load-bearing sails 14 and bottom panels 10 and cover 11 according to one embodiment.
  • the bottom 10 and cover 11 panels have a plywood body.
  • the inner faces of the bottom 10 and cover 11 panels, facing the inside of the body, are covered with thermoplastic film 21, 22.
  • a plastic welding operation in the interface zones 25 between the thermoplastic films 21, 22 and the bearing webs 14 of composite material.
  • the welding operation is, for example, carried out by infrared radiation. It is however possible to use any other suitable plastic welding method, such as ultrasonic welding, induction heating, friction welding, molten material welding, hot air jet welding or flaming. Note that in the case of induction welding, it is necessary to have metal inserts on the bearing sails and / or on the bottom panels 10 and / or cover 11, at the interface between the bearing sails 14 and the bottom 10 and cover 11 panels so as to allow heating of the thermoplastic material.
  • protective masks are previously arranged on the inner faces of the bottom 10 and cover 11 panels between the interface zones 25 between the bearing webs 14 and the panels 10, 11.
  • the protective masks can then be removed.
  • the thermoplastic films 21, 22 are not deteriorated during the welding operations.
  • Such protective masks are, for example, made of metallic, ceramic and / or glass materials.
  • Such masks are advantageously equipped with a cooling circuit in which a fluid, such as water, air or oil, circulates in order to regulate the temperature of said masks.
  • the outer face of the bottom 10 and cover 11 panels is also covered with thermoplastic films 23, 24.
  • thermoplastic films 23, 24 Such an arrangement makes it possible to balance the bending of the cover 11 and bottom 10 panels, in particular when 'they are subject to significant thermal stresses when the tank is cold.
  • thermoplastic films 21, 22 only partially cover the inner faces of the bottom panels 10 and of the cover 11. In this case, strips 29 of thermoplastic films are placed in the interface zones 25 with the bearing webs 14.
  • thermoplastic films 21, 22, 23, 24, 29 are for example made of a composite material comprising a thermoplastic matrix reinforced with fibers. Thus, such thermoplastic films 21, 22, 23, 24, 29 contribute to increasing the mechanical resistance of the bottom and cover panels, by increasing their flexural rigidity and by improving their resistance to punching. Such thermoplastic films 21, 22, 23, 24, 29 typically have a thickness of the order of 0.5 to 5 mm.
  • thermoplastic films 21, 22, 23, 24, 29 are fixed to the body of the bottom and cover panels 11 by gluing.
  • the adhesive used is for example an acrylic adhesive, a polyurethane adhesive, or an epoxy adhesive.
  • thermoplastic films 21, 22, 23, 24, 29 are fixed to the body of the panels by a hot pressing process.
  • a hot pressing process it is possible to integrate the fixing of the thermoplastic films directly into the plywood manufacturing process.
  • thermoplastic films 21, 22, 23, 24, 29 comprise a thermoplastic matrix identical to the thermoplastic matrix of the bearing webs 14.
  • the bottom 10 and cover 11 panels include a body made of a composite material comprising a thermoplastic matrix, identical to that of the carrier webs 14, reinforced with fibers.
  • the bottom 10 and cover 11 panels are produced in a wooden body, impregnated with a thermoplastic matrix, of the same kind as that of the bearing webs 14.
  • the body can be produced by agglomeration of fibers previously impregnated of a thermoplastic matrix.
  • the body can be made of plywood, the inner ply, and optionally the outer ply, are made of wood that is sufficiently porous to diffuse the plastic matrix when hot and under pressure inside said plies.
  • wood is for example chosen from birch, fir, beech or others.
  • the figure 10 presents the assembly of load-bearing sails 14 and bottom panels 10 and cover 11 according to another embodiment which does not represent the invention.
  • the positioning of the heat-insulating lining in the compartments 15 formed between the supporting webs 14 can be done after the fixing of the supporting webs 14 on the cover 11 and bottom 10 panels.
  • the order in which this step is carried out is indifferent .
  • the bearing web 14 comprises at its upper end a fixing strip 30 making it possible to retain a weld support 31, illustrated only on the figure 11 , for welding metal strakes of a waterproof membrane.
  • the cover panel 11, illustrated on the figure 11 has a plurality of grooves 32 coming opposite the upper ends of the bearing webs 14.
  • the fixing strips 30 therefore extend inside the grooves 32 in order to allow the attachment of the welding supports 31 to the fixing strips 32.
  • the welding support 31 and the fixing strip 30 are both made of invar ® sheet and constitute a sliding joint. To do this, the fastening strip 30 has a longitudinal edge folded in a U to form a hook 33.
  • the weld support 31 has a longitudinal edge folded in a U to form a hook 34.
  • the two hooks 33, 34 are nested one inside the other so that the weld support 31 is retained on the carrier web 14 by means of the fixing strip 30.
  • a sliding joint thus formed allows the weld support 31 to slide relative to to the self-supporting box 3, 7 in the longitudinal direction.
  • the fixing strip 30 is integrated in an insert 35 produced by overmolding of thermoplastic material on the fixing strip 30.
  • the strip fixing 30 comprises an anchoring wing 36 extending substantially perpendicular to the thickness direction of the self-supporting box 3, 7 and making it possible to ensure a resistant anchoring of the fixing strip 30 in the insert 35.
  • the insert 35 is positioned in a housing formed at the level of the upper sole 16a for distributing the loads and then fixed to the main body of the bearing web 14 by heat sealing.
  • the heat sealing operation can be carried out by any of the welding methods described above.
  • Such integration of the fixing strip 30 in the bearing web 14 makes it possible to avoid using staples, which are liable to degrade the structure of the bearing webs 14, causing cracks.
  • such integration by means of an insert made of thermo-welded thermoplastic material on the main body of the bearing veil 14 facilitates the production and demolding of the carrying veil 14.
  • the fixing strip 30 is taken in the mass of the carrier web 14, during its thermoforming.
  • the fixing strip also has an anchoring wing 36 extending substantially perpendicular to the thickness direction of the body 3, 7.
  • the fixing strip 30 is disposed inside the mold 21 and is taken in the mass of the carrier web 14 during its thermoforming. Such integration of the fixing strip 30 in the carrier web 14 is simple.
  • the technique described above for making a self-supporting box can be used in different types of tanks, for example to make the primary thermal insulation barrier and / or the secondary thermal insulation barrier of an LNG tank in an installation on land or in a floating structure such as an LNG tanker or other.
  • a cutaway view of an LNG tanker 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 waterproof barrier intended to be in contact with the LNG contained in the tank, a secondary waterproof barrier arranged between the primary waterproof barrier and the double hull 72 of the ship, and two thermal insulation barriers arranged respectively between the primary waterproof barrier and the secondary waterproof barrier and between the secondary waterproof barrier and the double shell 72.
  • loading / unloading lines 73 arranged on the upper deck of the ship can be connected, by means of appropriate connectors, to a maritime or port terminal for transferring a cargo of LNG from or to the tank 71.
  • the figure 15 represents an example of a maritime terminal comprising a loading and unloading station 75, an underwater pipe 76 and a shore installation 77.
  • the loading and unloading station 75 is a fixed offshore 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 adjusted to suit all sizes of LNG carriers.
  • a connection 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.
  • This comprises liquefied gas storage tanks 80 and connecting pipes 81 connected by the subsea pipe 76 to the loading or unloading station 75.
  • the subsea pipe 76 allows the transfer of the liquefied gas between the loading or unloading station 75 and the shore installation 77 over a long distance, for example 5 km, which makes it possible to keep the LNG carrier 70 at a great distance from the coast during the 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

    Domaine technique
  • L'invention se rapporte au domaine des cuves, étanches et thermiquement isolantes, à membranes, pour le stockage et/ou le transport de fluide, tel qu'un fluide cryogénique.
  • Des cuves étanches et thermiquement isolées à membranes sont notamment employées pour le stockage de gaz naturel liquéfié (GNL), qui est stocké, à pression atmosphérique, à environ -162°C. Ces cuves peuvent être installées à terre ou sur un ouvrage flottant. Dans le cas d'un ouvrage flottant, la cuve peut être destinée au transport de gaz naturel liquéfié ou à recevoir du gaz naturel liquéfié servant de carburant pour la propulsion de l'ouvrage flottant.
    • Arrière-plan technologique
  • Le document FR 2 877 639 décrit une cuve étanche et thermiquement isolante comprenant une paroi de cuve, fixée à la structure porteuse d'un ouvrage flottant et présentant successivement, dans le sens de l'épaisseur, depuis l'intérieur vers l'extérieur de la cuve, une barrière étanche primaire destinée à être contact avec le gaz naturel liquéfié, une barrière isolante primaire, une barrière étanche secondaire et une barrière isolante secondaire, ancrée à la structure porteuse.
  • Les barrières isolantes sont constituées d'une pluralité de caisses calorifuges parallélépipédiques juxtaposées. Les caisses parallélépipédiques comportent un panneau de fond en contreplaqué, un panneau de couvercle en contreplaqué et une pluralité de voiles porteurs interposés entre le panneau de fond et le panneau de couvercle. Les voiles porteurs sont ondulés de sorte à assurer une bonne résistance aux efforts de compression, dans la direction perpendiculaire aux panneaux de fond et de couvercle, et résister ainsi à la pression hydrostatique exercée par le liquide contenu dans la cuve. Les caisses sont, en outre, remplies de garnitures calorifuges s'étendant dans les compartiments ménagés entre les voiles porteurs.
  • Ce document prévoit d'usiner des rainures dans la face intérieure des panneaux de fond et de couvercle afin d'assembler les voiles porteurs aux panneaux de fond et de couvercle par emboîtement. Toutefois, un tel assemblage nécessite des opérations d'usinage supplémentaires.
  • Il est par ailleurs connu d'assembler les voiles porteurs aux panneaux de fond et de couvercle par des agrafes. Toutefois, de telles agrafes sont peu appropriées lorsque les voiles porteurs sont en matériau composite. En effet, la fixation des voiles en matériau composite aux panneaux de fond et de couvercle par des agrafes tend à fragiliser les voiles.
    • Résumé
  • Une idée à la base de l'invention est de proposer un procédé de fabrication d'une caisse autoporteuse pour l'isolation thermique d'une cuve de stockage d'un fluide dans lequel la fixation des voiles porteurs au panneau de fond et/ou au panneau de couvercle est réalisée de manière simple et fiable.
  • Selon un mode de réalisation, l'invention fournit un procédé de fabrication d'une caisse autoporteuse destinée à l'isolation thermique d'une cuve selon la revendication 1 ou la revendication 8.
  • Ainsi, les voiles porteurs peuvent être assemblés au panneau de fond et/ou au panneau de couvercle de manière simple et fiable puisque les organes de fixation ne dégradent pas l'intégrité structurelle des voiles porteurs de telle sorte que ces derniers ne sont pas fragilisés par leur fixation sur le panneau de fond et/ou sur le panneau de couvercle.
  • Selon des modes de réalisation, un procédé peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
    • la face intérieure du panneau de fond et/ou du panneau de couvercle est intégralement revêtue de film thermoplastique.
    • le procédé comporte une étape de disposition de masques de protection amovibles sur la face intérieure du panneau de fond et/ou de couvercle entre les zones d'interface, préalablement à l'opération de soudage. Ainsi, l'on assure une protection des films en dehors des zones de fixation aux voiles porteurs.
    • la face extérieure du panneau de fond et/ou du panneau de couvercle est également revêtue de film thermoplastique. Ainsi, la flexion thermique des panneaux est équilibrée lors de la mise à froid de la cuve.
    • la face intérieure du panneau de fond et/ou du panneau de couvercle est partiellement revêtue de film thermoplastique, une pluralité de bandes de film thermoplastique étant chacune disposées dans une zone d'interface avec un voile porteur.
    • le panneau de fond et/ou le panneau de couvercle comporte un corps en bois contreplaqué, le film thermoplastique étant collé sur le corps en bois contreplaqué.
    • le film thermoplastique est un matériau composite comportant une matrice thermoplastique renforcée par de fibres. Un tel film thermoplastique permet d'augmenter la rigidité en flexion et la tenue au poinçonnement du panneau de fond et/ou de couvercle.
    • le panneau de fond et/ou le panneau de couvercle comporte un corps réalisé dans un matériau composite comportant une matrice thermoplastique renforcée par des fibres et formant un élément thermoplastique pour la fixation des voiles porteurs.
    • le panneau de fond et/ou le panneau de couvercle comporte un corps en bois imprégné d'une matrice thermoplastique pour la fixation des voiles porteurs.
    • les éléments thermoplastiques pour la fixation des voiles porteurs comportent une matrice thermoplastique identique à la matrice thermoplastique des voiles porteurs. Ainsi, les opérations de soudage sont facilitées.
    • le soudage thermoplastique est réalisé par une méthode choisie parmi le soudage par rayonnement infrarouge, le soudage par ultrason, le chauffage par induction, le soudage par friction, le soudage par apport de matière en fusion, le soudage par jet d'air chaud et le flammage.
    • Le procédé de fabrication prévoit que :
      • ∘ les voiles porteurs présentent une extrémité supérieure, destinée à supporter un panneau de couvercle, pourvue d'une bande de fixation destinée à l'ancrage d'un support de soudure pour le soudage de virures métalliques d'une membrane étanche destinées à venir reposer contre la caisse autoporteuse, ladite bande de fixation comportant une bordure longitudinale repliée destinée à coopérer avec une bordure longitudinale repliée du support de soudure;
      • ∘ le panneau de couvercle présente des rainures parallèles s'étendant sur toute l'épaisseur du panneau de couvercle ;
      • ∘ l'on dispose les voiles porteurs entre le panneau de fond et le panneau de couvercle de telle sorte que les bandes de fixation s'étendent chacune à l'intérieur d'une rainure du panneau de couvercle.
    • les bandes de fixation sont prises dans la masse des voiles porteurs, lors de leur formage.
    • un voile porteur comporte un corps principal présentant une extrémité supérieure pourvue d'un logement et un insert comportant de la matière thermoplastique surmoulée sur une bande de fixation, ledit insert étant positionné dans le logement de l'extrémité supérieure du corps principal du voile porteur et fixé audit corps principal par une opération de soudage thermoplastique.
  • Selon un mode de réalisation, l'invention fournit également une caisse autoporteuse destinée à l'isolation thermique d'une cuve, à membrane étanche, de stockage d'un fluide selon la revendication 14 ou 15.
  • Selon des modes de réalisation, une telle caisse peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
    • les voiles porteurs présentent des semelles de répartition des charges s'étendant le long de deux bords desdits voiles porteurs disposés respectivement en vis-à-vis du panneau de fond et du panneau de couvercle.
    • fournir une pluralité de voiles porteurs réalisés dans un matériau composite comportant une matrice thermoplastique renforcée par des fibres ; lesdits voiles porteurs présentant une extrémité supérieure, destinée à supporter un panneau de couvercle, pourvue d'une bande de fixation destinée à l'ancrage d'un support de soudure pour le soudage de virures métalliques d'une membrane étanche destinées à venir reposer contre la caisse autoporteuse, ladite bande de fixation comportant une bordure longitudinale repliée destinée à coopérer avec une bordure longitudinale repliée du support de soudure;
    • fournir un panneau de fond et un panneau de couvercle, le panneau de couvercle présentant des rainures parallèles s'étendant sur toute l'épaisseur du panneau de couvercle ;
    • interposer les voiles porteurs entre le panneau de fond et le panneau de couvercle, de telle sorte que le panneau de fond et le panneau de couvercle soient espacés dans une direction d'épaisseur de la caisse et que les voiles porteurs s'élèvent dans la direction d'épaisseur de telle sorte que les bandes de fixation s'étendent chacune à l'intérieur d'une rainure du panneau de couvercle;
    • garnir une pluralité de compartiments ménagés entre les voiles porteurs avec une garniture calorifuge ;
    • fixer les voiles porteurs au panneau de fond et au panneau de couvercle.
  • Selon des modes de réalisation, un procédé de fabrication d'une caisse autoporteuse peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
    • les voiles porteurs sont réalisés par formage d'un matériau composite comportant une matrice thermoplastique renforcée par des fibres et les bandes de fixation sont prises dans la masse des voiles porteurs, lors de leur formage.
    • une étape de fabrication d'un voile porteur comporte :
      • ∘ la disposition, dans un moule, d'un matériau composite comportant une matrice thermoplastique renforcée par des fibres;
      • ∘ l'insertion de bandes de fixations, destinée à l'ancrage d'un support de soudure pour le soudage de virures métalliques d'une membrane étanche, à l'intérieur du moule ;
      • ∘ le formage du matériau composite au cours duquel les bandes de fixation sont prises dans la masse dudit voile porteur.
    • le formage du matériau composite est réalisé par thermoformage ou thermocompression.
  • Selon d'autres modes de réalisation, un procédé de fabrication d'une caisse autoporteuse peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
    • un voile porteur comporte un corps principal présentant une extrémité supérieure pourvue d'un logement et un insert comportant de la matière thermoplastique surmoulée sur une bande de fixation, ledit insert étant positionné dans le logement de l'extrémité supérieure du corps principal du voile porteur et fixé audit corps principal par une opération de soudage thermoplastique.
    • une étape de fabrication d'un voile porteur comporte :
      • ∘ le formage d'un corps principal de voile porteur comportant une extrémité supérieure pourvue d'un logement ;
      • ∘ le formage d'un insert par surmoulage de matière thermoplastique sur une bande de fixation ;
      • ∘ le positionnement dudit insert dans le logement du corps principal de voile porteur et la fixation dudit insert sur le corps principal par une opération de soudage thermoplastique.
  • L'invention concerne également une caisse autoporteuse présentant de tels voiles porteurs présentant une extrémité supérieure, destinée à supporter un panneau de couvercle, pourvue d'une bande de fixation destinée à l'ancrage d'un support de soudure pour le soudage de virures métalliques d'une membrane étanche.
  • Selon un mode de réalisation, l'invention fournit aussi une cuve étanche et thermiquement isolante de stockage d'un fluide comportant une barrière d'isolation thermique comprenant une pluralité de caisses susmentionnées, juxtaposées, et une membrane d'étanchéité reposant contre la barrière d'isolation thermique.
  • 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 fluide 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 fluide 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 fluide, 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 entrainer un fluide à travers les canalisations isolées depuis ou vers l'installation de stockage flottante ou terrestre vers ou depuis la cuve du navire.
    • 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 en perspective, écorchée, d'une paroi de cuve selon un mode de réalisation.
    • La figure 2 est une vue de dessus, écorchée d'une caisse isolante de la paroi de cuve de la figure 1.
    • La figure 3 est une vue latérale d'un voile porteur.
    • La figure 4 est une vue en coupe selon le plan IV-IV de la figure 3.
    • Les figures 5 et 6 illustrent les étapes de fabrication d'un voile porteur selon un mode de réalisation.
    • La figure 7 est une vue schématique en coupe d'une caisse autoporteuse selon un premier mode de réalisation.
    • Les figures 5 et 6 illustrent les étapes de fabrication d'un voile porteur selon un mode de réalisation.
    • La figure 7 est une vue schématique en coupe d'une caisse autoporteuse selon un premier mode de réalisation.
    • La figure 8 est une vue schématique en coupe d'une caisse autoporteuse selon un second mode de réalisation.
    • La figure 9 est une vue schématique en coupe d'une caisse autoporteuse selon un troisième mode de réalisation.
    • La figure 10 est une vue détaillée de l'assemblage entre un voile porteur et panneau de fond selon un quatrième mode de réalisation ne représentant pas l'invention.
    • La figure 11 est une vue en coupe d'un panneau de couvercle et d'un voile porteur, selon un mode de réalisation, équipé d'une bande de fixation coopérant avec un support de soudure pour le soudage de virures métalliques d'une membrane étanche.
    • La figure 12 est une vue en perspective illustrant le voile porteur et la bande de fixation selon le mode de réalisation de la figure 12.
    • La figure 13 est une vue en coupe d'un panneau de couvercle et d'un voile porteur, selon un autre mode de réalisation, équipé d'une bande de fixation destinée à coopérer avec un support de soudure pour le soudage de virures métalliques d'une membrane étanche.
    • La figure 14 est une vue en perspective illustrant le voile porteur et la bande de fixation selon le mode de réalisation de la figure 13.
    • La figure 15 est une représentation schématique écorchée d'une cuve de navire méthanier et d'un terminal de chargement/déchargement de cette cuve.
    Description détaillée de modes de réalisation
  • Sur la figure 1, une paroi d'une cuve étanche et thermiquement isolante est représentée. La structure générale d'une telle cuve est bien connue et présente une forme polyédrique. On ne s'attachera donc qu'à décrire une zone de paroi de la cuve, étant entendu que toutes les parois de la cuve peuvent présenter une structure générale similaire.
  • La paroi de la cuve comporte, depuis l'extérieur vers l'intérieur de la cuve, une structure porteuse 1, une barrière thermiquement isolante secondaire 2 qui est formée de caisses 3 calorifuges juxtaposées sur la structure porteuse 1 et ancrées à celle-ci par des organes de retenue secondaire 4, une membrane d'étanchéité secondaire 5 portée par les caisses 3, une barrière thermiquement isolante primaire 6 formée de caisses 7 calorifuges juxtaposées et ancrées à la membrane d'étanchéité secondaire 5 par des organes de retenue primaire 8 et une membrane d'étanchéité primaire 9, portée par les caisses 7 et destinée à être en contact avec le fluide cryogénique contenu dans la cuve.
  • La structure porteuse 1 peut notamment être une tôle métallique autoporteuse ou, plus généralement, tout type de cloison rigide présentant des propriétés mécanique appropriées. La structure porteuse peut notamment être formée par la coque ou la double coque d'un navire. La structure porteuse comporte une pluralité de parois définissant la forme générale de la cuve.
  • Les membranes d'étanchéité primaire 9 et secondaire 5 sont, par exemple, constituées d'une nappe continue de virures métalliques à bords relevés, lesdites virures étant soudées par leurs bords relevés sur des supports de soudure parallèles maintenus sur les caisses 3, 7. Les virures métalliques sont, par exemple, réalisées en Invar ® : c'est-à-dire un alliage de fer et de nickel dont le coefficient de dilatation est typiquement compris entre 1,2.10-6 et 2.10-6 K-1.
  • Les caisses 3 de la barrière thermiquement isolante secondaire 2 et les caisses 7 de la barrière thermiquement isolante primaire 6 peuvent indifféremment présenter des structures identiques ou différentes et des dimensions égales ou différentes.
  • En référence à la figure 2, nous décrirons la structure générale d'une caisse 3, 7 de la barrière thermiquement isolante secondaire 2 et/ou de la barrière thermiquement isolante primaire 6. La caisse 3, 7 présente sensiblement une forme de parallélépipède rectangle. La caisse 3, 7 comporte un panneau de fond 10 et un panneau de couvercle 11 parallèles. Les panneaux de fond 10 et de couvercle 11 sont, par exemple, réalisés en bois contreplaqué.
  • Une pluralité d'éléments d'espacement sont interposés entre le panneau de fond 10 et le panneau de couvercle 11, perpendiculairement à ceux-ci. La pluralité d'éléments d'espacement comporte, d'une part, deux parois latérales opposées 12, 13, et, d'autre part, une pluralité de voiles porteurs 14. Les voiles porteurs 14 sont disposés parallèlement les uns aux autres entre les deux parois latérales 12, 13, dans une direction perpendiculaire auxdites parois latérales 12, 13. Les voiles porteurs 14 s'élèvent dans la direction d'épaisseur de la caisse 3, 7.
  • Dans un mode de réalisation, le panneau de couvercle 11 présente, sur sa face interne, des rainures pour le logement des supports de soudure des virures métalliques de membrane d'étanchéité. Dans d'autres modes de réalisation, qui seront décrits par la suite en relation avec les figures 11 à 14, les supports de soudure 31 sont maintenus par des bandes de fixation 30 solidaires des voiles porteurs 14 des caisses 3, 7 et le panneau de couvercle 11 présente des rainures traversantes 32 permettant d'accrocher les supports de soudure 31 aux bandes de fixation 30.
  • Des compartiments 15 pour le logement d'une garniture calorifuge sont ménagés entre les voiles porteurs 14. La garniture calorifuge peut être réalisée par tout matériau présentant des propriétés d'isolation thermique appropriées. A titre d'exemple, la garniture calorifuge est choisie parmi les matériaux tels que la perlite, la laine de verre, la mousse de polyuréthane, la mousse de polyéthylène, la mousse de polychlorure de vinyle, les aérogels ou autres.
  • Les voiles porteurs 14 sont ondulés et oscillent de part et d'autre de leur direction générale longitudinale. Chaque ondulation s'étend donc selon un axe perpendiculaire aux panneaux de fond 10 et de couvercle 11. Dans le mode de réalisation représenté, les ondulations sont sensiblement sinusoïdales. Toutefois, d'autres formes d'ondulations sont également possibles. A titre d'exemple, les ondulations peuvent notamment présenter des formes de dents triangulaires ou de créneaux rectangulaires. Grâce à leur forme, de tels voiles porteurs ondulés 14 présentent une haute résistance au flambement sans qu'il soit nécessaire de leur donner beaucoup d'épaisseur. Notons que si des ondulations présentant une structure périodique permettent d'assurer une bonne uniformité de la résistance à la compression, il est également possible de prévoir des ondulations non-périodiques afin de répondre à certaines exigences mécaniques localisées.
  • Les figures 3 et 4 illustrent un voile porteur 14. Le long de ses bords s'étendant en vis-à-vis du panneau de fond 10 et du panneau de couvercle 11, le voile porteur 14 comporte des semelles 16a, 16b de répartition des charges. La semelle supérieure 16a présente une surface plane destinée à venir en vis-à-vis du panneau de couvercle 11 alors que la semelle inférieure 16b présente une surface plane qui est destinée à venir en vis-à-vis du panneau de fond 10. Les semelles 16a, 16b présentent une largeur qui est supérieure à l'épaisseur de la paroi du voile porteur 14 dans sa partie principale, s'étendant entre les deux semelles 16a, 16b. Ainsi, les semelles 16a, 16b de répartition des charges empêchent une concentration des contraintes sur une zone particulière en offrant une plus grande surface d'appui entre le voile porteur 14 et les panneaux de fond 10 et de couvercle 11. Les semelles 16a, 16b de répartition des charges peuvent présenter une forme parallélépipédique, tel qu'illustré sur les figures 3 ou 4. Dans ce cas, la largeur des semelles 16a, 16b pourra être égale à l'amplitude des ondulations. Dans d'autres modes de réalisation, les semelles 16a, 16b de répartition des charges pourront elles-mêmes présenter des ondulations.
  • Les voiles porteurs 14 sont réalisés en matériau composite comportant une matrice thermoplastique renforcée par des fibres. Un procédé de fabrication des voiles porteurs 14 est décrit en relation avec les figures 5 et 6.
  • Dans une première phase, tel que représenté sur la figure 5, on fabrique un produit intermédiaire sous forme de plaques de matériau composite. Pour ce faire, on approvisionne une presse à double bande 17 en fibres de verre 18 et en résine thermoplastique 19, par exemple à base de polypropylène. La résine thermoplastique 19 peut être chargée sur la presse à double bande 17 sous forme de films extrudés ou sous forme de poudre. Les fibres de verre 18 sont fournies sous forme de bobines de fil de verre, coupées à la longueur désirée. La résine thermoplastique 19 et les fibres de verre 18 sont co-laminés dans la presse à double bande 17. A la sortie de la presse à double bande 17, un dispositif de découpe permet l'obtention d'une pluralité de plaques.
  • De telles plaques présentent une structure composite comportant une matrice thermoplastique et un mat ou feutre de fibres de verre. De telles structures composites sont désignées par le sigle GMT, pour « glass fiber mat reinforced thermoplastics » en langue anglaise.
  • Dans un second temps, les plaques de matériau composite sont mises en forme, tel que représenté sur la figure 5. Pour ce faire, les plaques de matériau composite sont chauffées dans un four 20, puis disposées dans un moule 21 dans lequel elles vont être mises en forme en appliquant une pression. Les voiles porteurs 14 ainsi formés sont alors refroidis. Les voiles porteurs 14 sont ainsi mis en forme par thermocompression, en chauffant les plaques de matériau composite puis en les emboutissant sous-presse. Dans un autre mode de réalisation, les voiles porteurs 14 peuvent également être réalisés par thermoformage, c'est-à-dire par fluage des plaques de matériau composite sous conditions de température et de mise sous vide.
  • Nous notons que le procédé de réalisation d'un voile porteur 14 n'est décrit ci-dessus qu'à titre d'exemple et que l'invention n'est pas limitée à des voiles porteurs 14 ainsi réalisés. En particulier, les voiles porteurs 14 peuvent également être obtenus par moulage par injection, par extrusion ou pultrusion. En outre, la matrice thermoplastique peut comporter tout matériau thermoplastique approprié, tel que le polypropylène (PP), le polyéthylène (PE), les polyamides (PA), le polyetherimide (PEI), le polychlorure de vinyle (PVC), le polytéréphtalate d"éthylène (PET), le polytéréphtalate de butylène (PBT), le copolymère acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS) ou autres. De même, il est également envisageable de renforcer la matrice thermoplastique par des fibres de carbone ou par un mélange de fibres de carbone et de fibres de verre.
  • La figure 7 illustre l'assemblage de voiles porteurs 14 et de panneaux de fond 10 et de couvercle 11 selon un mode réalisation. Les panneaux de fond 10 et de couvercle 11 présentent un corps en bois contreplaqué. Les faces intérieures des panneaux de fond 10 et de couvercle 11, tournées vers l'intérieure de la caisse, sont recouvertes de film thermoplastique 21, 22. Afin de permettre la fixation des voiles porteurs aux panneaux 10, 11, l'on pratique une opération de soudage plastique dans les zones d'interface 25 entre les films thermoplastiques 21, 22 et les voiles porteurs 14 en matériau composite.
  • L'opération de soudage est, par exemple, réalisée par rayonnement infrarouge. Il est toutefois possible d'utiliser toute autre méthode de soudage plastique appropriée, telle que le soudage par ultrason, le chauffage par induction, le soudage par friction, le soudage par apport de matière en fusion, le soudage par jet d'air chaud ou le flammage. Notons que dans le cas d'un soudage par induction, il est nécessaire de disposer des inserts métalliques sur les voiles porteurs et/ou sur les panneaux de fond 10 et/ou de couvercle 11, à l'interface entre les voiles porteurs 14 et les panneaux de fond 10 et de couvercle 11 de sorte à permettre un chauffage de la matière thermoplastique.
  • Dans un mode de réalisation, avant de procéder aux opérations de soudage, des masques de protection sont préalablement disposés sur les faces intérieures des panneaux de fond 10 et de couvercle 11 entre les zones d'interface 25 entre les voiles porteurs 14 et les panneaux 10, 11. Lorsque les opérations de soudage ont été effectuées, les masques de protection peuvent alors être retirés. Ainsi, les films thermoplastiques 21, 22 ne sont pas détériorés lors des opérations de soudage. De tels masques de protection sont, par exemple, réalisés en matériaux métalliques, céramiques et/ou en verre. De tels masques sont avantageusement équipés d'un circuit de refroidissement dans lequel circule un fluide, tel que de l'eau, de l'air ou de l'huile afin de réguler la température desdits masques.
  • Dans le mode de réalisation représenté, la face extérieure des panneaux de fond 10 et de couvercle 11 est également recouverte de films thermoplastiques 23, 24. Un tel agencement permet d'équilibrer la flexion des panneaux de couvercle 11 et de fond 10, notamment lorsqu'ils sont sous soumis à d'importantes contraintes thermiques, lors de la mise à froid de la cuve.
  • Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 8, les films thermoplastiques 21, 22 ne recouvrent que partiellement les faces intérieures des panneaux de fond 10 et de couvercle 11. Dans ce cas, des bandes 29 de films thermoplastiques sont disposées dans les zones d'interface 25 avec les voiles porteurs 14.
  • Les films thermoplastiques 21, 22, 23, 24, 29 sont par exemple réalisés dans un matériau composite comportant une matrice thermoplastique renforcée par des fibres. Ainsi, de tels films thermoplastiques 21, 22, 23, 24, 29 contribuent à augmenter la résistance mécanique des panneaux de fond et de couvercle, en augmentant leur rigidité en flexion et en améliorant leur tenue au poinçonnement. De tels films thermoplastiques 21, 22, 23, 24, 29 présentent typiquement une épaisseur de l'ordre de 0,5 à 5 mm.
  • Dans un mode de réalisation, les films thermoplastiques 21, 22, 23, 24, 29 sont fixés sur le corps des panneaux de fond et de couvercle 11 par collage. La colle utilisée est par exemple une colle acrylique, une colle polyuréthane, ou une colle époxyde.
  • Dans un autre mode de réalisation, les films thermoplastiques 21, 22, 23, 24, 29 sont fixés sur le corps des panneaux par un procédé de pressage à chaud. Dans un tel cas, il est envisageable d'intégrer la fixation des films thermoplastiques directement au procédé de fabrication du contreplaqué. Pour ce faire, l'on superpose les plis de bois, préalablement encollés, et les films thermoplastiques, puis l'on soumet l'empilage ainsi obtenu à un pressage à chaud. A titre d'exemple, pour un tel pressage à chaud, l'ou soumet l'empilage à une température de l'ordre de 190 à 200°C et à une pression de l'ordre de 0,2 MPa pendant une durée de 5 minutes.
  • Afin de faciliter les opérations de soudage, les films thermoplastiques 21, 22, 23, 24, 29 comportent une matrice thermoplastique identique à la matrice thermoplastique des voiles porteurs 14.
  • Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 9, c'est le corps des panneaux de fond 10 et de couvercle 11, en tant que tel, qui forme l'élément thermoplastique pour la fixation des voiles porteurs 14. Selon une première variante, les panneaux de fond 10 et de couvercle 11 comportent un corps réalisé dans un matériau composite comportant une matrice thermoplastique, identique à celle des voiles porteurs 14, renforcée par des fibres.
  • Selon une seconde variante, les panneaux de fond 10 et de couvercle 11 sont fabriqués dans un corps en bois, imprégné d'une matrice thermoplastique, de même nature que celle des voiles porteurs 14. Le corps peut être fabriqué par agglomération de fibres préalablement imprégnées d'une matrice thermoplastique. De manière alternative, le corps peut être réalisé en bois contreplaqué dont le pli intérieur, et optionnellement le pli extérieur, sont fabriqués dans un bois suffisamment poreux pour faire diffuser la matrice plastique à chaud et sous pression à l'intérieur desdits plis. Un tel bois est par exemple choisi parmi le bouleau, le sapin, le hêtre ou autres.
  • La figure 10 présente l'assemblage de voiles porteurs 14 et de panneaux de fond 10 et de couvercle 11 selon un autre mode réalisation ne représentant pas l'invention.
  • Le positionnement de la garniture calorifuge dans les compartiments 15 ménagés entre les voiles porteurs 14 peut se faire après la fixation des voiles porteurs 14 sur les panneaux de couvercle 11 et de fond 10. Toutefois, l'ordre dans lequel cette étape est réalisée est indifférent. En particulier, il est également possible de pré-assembler les garnitures calorifuges et les voiles porteurs 14 puis de fixer les voiles porteurs 14 aux panneaux de fond 10 et de couvercle 11. Dans un autre mode de réalisation, il est également possible de fixer les voiles porteurs 14 à l'un des panneaux de fond 10 ou de couvercle 11, de garnir les compartiments 15 ménagés entre les voiles porteurs 14, par exemple par projection de mousse, puis de refermer la caisse autoporteuse en fixant l'autre des panneaux de fond 10 ou de couvercle 11 sur les voiles porteurs 14.
  • Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 11 et 12, le voile porteur 14 comporte à son extrémité supérieure une bande de fixation 30 permettant de retenir un support de soudure 31, illustré uniquement sur la figure 11, pour le soudage de virures métalliques d'une membrane étanche. Le panneau de couvercle 11, illustré sur la figure 11, présente une pluralité de rainures 32 venant en-vis-à-vis des extrémités supérieures des voiles porteurs 14. Les bandes de fixation 30 s'étendent donc à l'intérieur des rainures 32 afin de permettre l'accrochage des supports de soudure 31 aux bandes de fixation 32. Le support de soudure 31 et la bande de fixation 30 sont tous deux réalisés en tôle d'invar ® et constituent un joint glissant. Pour ce faire, la bande de fixation 30 comporte une bordure longitudinale repliée en U pour former un crochet 33. De même, le support de soudure 31 présente une bordure longitudinale repliée en U pour former un crochet 34. Les deux crochets 33, 34 sont emboîtés l'un dans l'autre de telle sorte que le support de soudure 31 est retenu sur le voile porteur 14 par l'intermédiaire de la bande de fixation 30. Un joint glissant ainsi constitué permet un glissement du support de soudure 31 par rapport à la caisse autoporteuse 3, 7 dans le sens longitudinal. Sur les figures 11 et 12, la bande de fixation 30 est intégrée dans un insert 35 réalisé par surmoulage de matière thermoplastique sur la bande de fixation 30. La bande de fixation 30 comporte une aile d'ancrage 36 s'étendant sensiblement perpendiculairement à la direction d'épaisseur de la caisse 3, 7 autoporteuse et permettant d'assurer un ancrage résistant de la bande de fixation 30 dans l'insert 35. L'insert 35 est positionné dans un logement formé au niveau de la semelle supérieure 16a de répartition des charges puis fixé sur le corps principal du voile porteur 14 par thermosoudage. L'opération de thermosoudage peut être réalisée par l'une quelconque des méthodes de soudages décrites précédemment. Une telle intégration de la bande de fixation 30 dans le voile porteur 14 permet d'éviter de recourir aux agrafes, susceptibles de dégrader la structure des voiles porteurs 14 en occasionnant des fissures. En outre, une telle intégration par l'intermédiaire d'un insert en matière thermoplastique thermosoudée sur le corps principal du voile porteur 14 facilite la réalisation et le démoulage du voile porteur 14.
  • Dans un autre mode de réalisation détaillée sur les figures 13 et 14, la bande de fixation 30 est prise dans la masse du voile porteur 14, lors de son thermoformage. La bande de fixation présente également une aile d'ancrage 36 s'étendant sensiblement perpendiculairement à la direction d'épaisseur de la caisse 3, 7. La bande de fixation 30 est disposée à l'intérieur du moule 21 et est prise dans la masse du voile porteur 14 lors de son thermoformage. Une telle intégration de la bande de fixation 30 dans le voile porteur 14 est simple.
  • La technique décrite ci-dessus pour réaliser une caisse autoporteuse peut être utilisée dans différents types de cuves, par exemple pour réaliser la barrière d'isolation thermique primaire et/ou la barrière d'isolation thermique secondaire d'un réservoir de GNL dans une installation terrestre ou dans un ouvrage flottant comme un navire méthanier ou autre.
  • En référence à la figure 15, 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 d'isolation thermique 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 appropriées, à un terminal maritime ou portuaire pour transférer une cargaison de GNL depuis ou vers la cuve 71.
  • La figure 15 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 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, dans le cadre des revendications.
  • 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 (21)

  1. Procédé de fabrication d'une caisse autoporteuse (3, 7) destinée à l'isolation thermique d'une cuve, à membrane étanche, de stockage d'un fluide, ledit procédé comportant:
    - fournir une pluralité de voiles porteurs (14) réalisés dans un matériau composite comportant une matrice thermoplastique renforcée par des fibres ;
    - fournir un panneau de fond (10) et un panneau de couvercle (11) ; le panneau de fond (10) et le panneau de couvercle (11) présentent chacun une face intérieure tournée vers l'intérieur de la caisse et une face extérieure ;
    - interposer les voiles porteurs (14) entre le panneau de fond (10) et le panneau de couvercle (11), de telle sorte que le panneau de fond (10) et le panneau de couvercle (11) soient espacés dans une direction d'épaisseur de la caisse (3, 7) et que les voiles porteurs (14) s'élèvent dans la direction d'épaisseur ;
    - fixer les voiles porteurs (14) au panneau de fond (10) et au panneau de couvercle (11) ;
    - garnir une pluralité de compartiments (15) ménagés entre les voiles porteurs (14) avec une garniture calorifuge ;
    le procédé étant caractérisé en ce que le panneau de fond (10) et le panneau de couvercle (11) comportent chacun au moins un élément thermoplastique (21, 22, 26, 29) pour la fixation des voiles porteurs (14) ; en ce que les voiles porteurs (14) sont fixés au panneau de fond et au panneau de couvercle par une opération de soudage thermoplastique pratiquée au niveau des zones d'interface (25) entre les voiles porteurs (14) et les éléments thermoplastiques (21, 22, 26, 29) du panneau de fond (10) et du panneau de couvercle (11) et en ce que , les faces intérieures du panneau de fond (10) et du panneau de couvercle (11) sont revêtues de film thermoplastique (21, 22, 29) pour la fixation des voiles porteurs (14).
  2. Procédé de fabrication selon la revendication 1, dans lequel la face intérieure du panneau de fond (10) et/ou du panneau de couvercle (11) est intégralement revêtue de film thermoplastique (21, 22).
  3. Procédé de fabrication selon la revendication 2 comportant une étape de disposition de masques de protection amovibles sur la face intérieure du panneau de fond (10) et/ou de couvercle (11) entre les zones d'interface (25), préalablement à l'opération de soudage.
  4. Procédé de fabrication selon la revendication 2 ou 3, dans lequel la face extérieure du panneau de fond (10) et/ou du panneau de couvercle (11) est également revêtue de film thermoplastique (23, 24).
  5. Procédé de fabrication selon la revendication 1, dans lequel la face intérieure du panneau de fond (10) et/ou du panneau de couvercle (11) est partiellement revêtue de film thermoplastique, une pluralité de bandes (29) de film thermoplastique étant chacune disposées dans une zone d'interface (25) avec un voile porteur (14).
  6. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le panneau de fond (10) et/ou le panneau de couvercle (11) comporte un corps en bois contreplaqué et dans lequel le film thermoplastique (21, 22, 29) est collé sur le corps en bois contreplaqué ou assemblé au corps par pressage à chaud.
  7. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le film thermoplastique (21, 22, 23, 24) est un matériau composite comportant une matrice thermoplastique renforcée par de fibres.
  8. Procédé de fabrication d'une caisse autoporteuse (3, 7) destinée à l'isolation thermique d'une cuve, à membrane étanche, de stockage d'un fluide, ledit procédé comportant:
    - fournir une pluralité de voiles porteurs (14) réalisés dans un matériau composite comportant une matrice thermoplastique renforcée par des fibres ;
    - fournir un panneau de fond (10) et un panneau de couvercle (11) ;
    - interposer les voiles porteurs (14) entre le panneau de fond (10) et le panneau de couvercle (11), de telle sorte que le panneau de fond (10) et le panneau de couvercle (11) soient espacés dans une direction d'épaisseur de la caisse (3, 7) et que les voiles porteurs (14) s'élèvent dans la direction d'épaisseur ;
    - fixer les voiles porteurs (14) au panneau de fond (10) et au panneau de couvercle (11) ;
    - garnir une pluralité de compartiments (15) ménagés entre les voiles porteurs (14) avec une garniture calorifuge ;
    le procédé étant caractérisé en ce que le panneau de fond (10) et le panneau de couvercle (11) comportent chacun au moins un élément thermoplastique (21, 22, 26, 29) pour la fixation des voiles porteurs (14) ; en ce que les voiles porteurs (14) sont fixés au panneau de fond et au panneau de couvercle par une opération de soudage thermoplastique pratiquée au niveau des zones d'interface (25) entre les voiles porteurs (14) et les éléments thermoplastiques (21, 22, 26, 29) du panneau de fond (10) et du panneau de couvercle (11) et en ce que le panneau de fond (10) et/ou le panneau de couvercle (11) comporte un corps en bois imprégné d'une matrice thermoplastique pour la fixation des voiles porteurs, ledit corps formant un élément thermoplastique pour la fixation des voiles porteurs (14).
  9. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel les éléments thermoplastiques pour la fixation des voiles porteurs comportent une matrice thermoplastique identique à la matrice thermoplastique des voiles porteurs (14).
  10. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le soudage thermoplastique est réalisé par une méthode choisie parmi le soudage par rayonnement infrarouge, le soudage par ultrason, le chauffage par induction, le soudage par friction, le soudage par apport de matière en fusion, le soudage par jet d'air chaud et le flammage.
  11. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel :
    - les voiles porteurs (14) présentent une extrémité supérieure, destinée à supporter un panneau de couvercle, pourvue d'une bande de fixation (30) destinée à l'ancrage d'un support de soudure (31) pour le soudage de virures métalliques d'une membrane étanche (5, 9) destinées à venir reposer contre la caisse autoporteuse (3, 7), ladite bande de fixation (30) comportant une bordure longitudinale repliée (33) destinée à coopérer avec une bordure longitudinale repliée (34) du support de soudure (31);
    - le panneau de couvercle (11) présente des rainures (32) parallèles s'étendant sur toute l'épaisseur du panneau de couvercle ;
    - l'on dispose les voiles porteurs (14) entre le panneau de fond (10) et le panneau de couvercle (11) de telle sorte que les bandes de fixation (30) s'étendent chacune à l'intérieur d'une rainure (32) du panneau de couvercle (11).
  12. Procédé de fabrication selon la revendication 11, dans lequel les bandes de fixation (30) sont prises dans la masse des voiles porteurs (14), lors de leur formage.
  13. Procédé de fabrication selon la revendication 11, dans lequel un voile porteur (14) comporte un corps principal présentant une extrémité supérieure pourvue d'un logement et un insert (35) comportant de la matière thermoplastique surmoulée sur une bande de fixation (30), ledit insert (35) étant positionné dans le logement de l'extrémité supérieure du corps principal du voile porteur (14) et fixé audit corps principal par une opération de soudage thermoplastique.
  14. Caisse (3, 7) autoporteuse destinée à l'isolation thermique d'une cuve, à membrane étanche, de stockage d'un fluide, ladite caisse (3, 7) comportant :
    - un panneau de fond (10) et un panneau de couvercle (11) espacés selon une direction d'épaisseur de la caisse (3, 7) ; le panneau de fond (10) et le panneau de couvercle (11) présentant chacun une face intérieure tournée vers l'intérieur de la caisse et une face extérieure ;
    - une pluralité de voiles porteurs (14), interposés entre lesdits panneaux de fond (10) et de couvercle (11), et s'étendant dans la direction d'épaisseur de sorte à définir une pluralité de compartiments (15), lesdits voiles porteurs (14) étant réalisés dans un matériau composite comportant une matrice thermoplastique renforcée par des fibres ; et
    - une garniture calorifuge s'étendant à l'intérieur desdits compartiments (15) ménagés entre les voiles porteurs (14) ;
    la caisse autoporteuse étant caractérisée en ce que :
    - le panneau de fond (10) et le panneau de couvercle (11) comportent chacun au moins un élément thermoplastique (21, 22, 26) ; et
    - les voiles porteurs (14) sont fixés sur le panneau de fond (10) et sur le panneau de couvercle (11) par soudage thermoplastique dans des zones d'interface (25) entre les voiles porteurs (14) et les éléments thermoplastiques (21, 22, 26) du panneau de fond (10) et du panneau de couvercle (11) ;
    - et en ce que les faces intérieures du panneau de fond (10) et du panneau de couvercle (11) sont revêtues de film thermoplastique (21, 22, 29) pour la fixation des voiles porteurs (14).
  15. Caisse (3, 7) autoporteuse destinée à l'isolation thermique d'une cuve, à membrane étanche, de stockage d'un fluide, ladite caisse (3, 7) comportant :
    - un panneau de fond (10) et un panneau de couvercle (11) espacés selon une direction d'épaisseur de la caisse (3, 7) ;
    - une pluralité de voiles porteurs (14), interposés entre lesdits panneaux de fond (10) et de couvercle (11), et s'étendant dans la direction d'épaisseur de sorte à définir une pluralité de compartiments (15), lesdits voiles porteurs (14) étant réalisés dans un matériau composite comportant une matrice thermoplastique renforcée par des fibres ; et
    - une garniture calorifuge s'étendant à l'intérieur desdits compartiments (15) ménagés entre les voiles porteurs (14) ;
    la caisse autoporteuse étant caractérisée en ce que :
    - le panneau de fond (10) et le panneau de couvercle (11) comportent chacun au moins un élément thermoplastique (21, 22, 26) ; et
    - les voiles porteurs (14) sont fixés sur le panneau de fond (10) et sur le panneau de couvercle (11) par soudage thermoplastique dans des zones d'interface (25) entre les voiles porteurs (14) et les éléments thermoplastiques (21, 22, 26) du panneau de fond (10) et du panneau de couvercle (11) ;
    - et en ce que le panneau de fond (10) et/ou le panneau de couvercle (11) comporte un corps en bois imprégné d'une matrice thermoplastique pour la fixation des voiles porteurs, ledit corps formant un élément thermoplastique pour la fixation des voiles porteurs (14).
  16. Caisse (3, 7) selon la revendication 14 ou 15, dans laquelle les voiles porteurs (14) présentent des semelles (16a, 16b) de répartition des charges s'étendant le long de deux bords desdits voiles porteurs (14) disposés respectivement en vis-à-vis du panneau de fond (10) et du panneau de couvercle (10).
  17. Caisse (3, 7) selon l'une quelconque des revendications 14 à 16, dans laquelle les voiles porteurs (14) présentent une pluralité d'ondulations dont l'axe s'étend perpendiculairement aux panneaux de fond (10) et de couvercle (11).
  18. Cuve étanche et thermiquement isolante de stockage d'un fluide comportant une barrière d'isolation thermique (2, 6) comprenant une pluralité de caisses (3, 7) selon l'une quelconque des revendications 14 à 17, juxtaposées, et une membrane d'étanchéité (5, 9) reposant contre la barrière d'isolation thermique.
  19. Navire (70) pour le transport d'un fluide, le navire comportant une double coque (72) et une cuve (71) selon la revendication 18 disposée dans la double coque.
  20. Procédé de chargement ou déchargement d'un navire (70) selon la revendication 19, dans lequel on achemine un fluide 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).
  21. Système de transfert pour un fluide, le système comportant un navire (70) selon la revendication 19, 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 fluide 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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