EP3803190B1 - Procede de gestion des niveaux de remplissage de cuves - Google Patents

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EP3803190B1
EP3803190B1 EP19736422.7A EP19736422A EP3803190B1 EP 3803190 B1 EP3803190 B1 EP 3803190B1 EP 19736422 A EP19736422 A EP 19736422A EP 3803190 B1 EP3803190 B1 EP 3803190B1
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EP
European Patent Office
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tanks
transfer
probability
liquid
scenario
Prior art date
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Active
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EP19736422.7A
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German (de)
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ROMAIN Pasquier
Eric GERVAISE
Nicolas LEROUX
Bruno ROBILLART
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Gaztransport et Technigaz SA
Original Assignee
Gaztransport et Technigaz SA
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Publication date
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    • F17C2260/01—Improving mechanical properties or manufacturing
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    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0102—Applications for fluid transport or storage on or in the water
    • F17C2270/0105—Ships

Definitions

  • the invention relates to the field of tanks arranged in a floating structure such as a ship, such as sealed and thermally insulating tanks, with membranes.
  • the invention relates to the field of sealed and thermally insulating tanks for the storage and/or transport of liquefied gas at low temperature, such as tanks for the transport of Liquefied Petroleum Gas (also called LPG) having for example a temperature between -50°C and 0°C, or for the transport of Liquefied Natural Gas (LNG) at around -162°C at atmospheric pressure.
  • LPG Liquefied Petroleum Gas
  • LNG Liquefied Natural Gas
  • the liquefied gas is LNG, namely a mixture with a high methane content stored at a temperature of approximately -162° C. at atmospheric pressure.
  • Other liquefied gases can also be considered, in particular ethane, propane, butane or ethylene.
  • Liquefied gases can also be stored under pressure, for example at a relative pressure between 2 and 20 bars, and in particular at a relative pressure close to 2 bars.
  • the tank can be made using different techniques, in particular in the form of an integrated membrane tank or a self-supporting tank.
  • the liquid contained in a tank is subjected to various movements.
  • the movements of a ship at sea for example under the effect of climatic conditions such as the state of the sea or the wind, cause the liquid in the tank to be stirred.
  • the agitation of the liquid generally referred to as "sloshing" or sloshing, generates stresses on the walls of the tank which can affect the integrity of the tank.
  • the integrity of the tank is particularly important in the context of an LNG tank due to the flammable or explosive nature of the transported liquid and the risk of a cold spot on the steel hull of the floating unit.
  • LNG carriers In order to reduce the risks of damage to the tanks linked to the movement of liquid in the tanks, LNG carriers generally sail with empty or, on the contrary, full tanks. Indeed, in an empty tank, the residual liquid contained in the tank has a limited weight and generates only low stresses on the walls of the tanks. In a full tank, the residual space not occupied by the liquid in the tank is limited, which accordingly limits the freedom of movement of the liquid in the tank and therefore the force of the impacts on the walls of the tank. Thus, LNG carriers must generally navigate with tanks filled to less than 10% of their capacity or, on the contrary, to more than 70% of their capacity in order to limit the risks of degradation of the walls of the tanks linked to the impacts of moving liquid in the the tanks.
  • This filling state of the tanks represents an ideal theoretical filling state which is not always possible to achieve.
  • the ship may have to put to sea with partially filled tanks.
  • the operations of loading and unloading the liquid contained in the tanks are long operations that it is therefore necessary to stop prematurely in the event of an alert requiring an emergency departure.
  • Such alerts can be linked to many reasons such as for example a natural disaster such as a tsunami, an earthquake or even an alert linked to a degradation of the port facilities.
  • An idea underlying certain embodiments of the invention is to limit the risks linked to the movement of liquid in a ship at sea comprising a plurality of partially filled tanks.
  • An idea behind certain modes embodiment of the invention is to transfer the liquid between tanks having filling levels at risk of degradation to obtain filling levels of said tanks with a lower risk of degradation.
  • An idea underlying certain embodiments of the invention is to provide one or more transfer scenarios making it possible to pass from an initial filling state of the tanks to a target filling state of said tanks.
  • An idea at the base of certain embodiments of the invention is to transfer the liquid between the tanks according to a transfer scenario presenting a satisfactory level of security during the course of said transfer scenario. For this, an idea underlying certain embodiments of the invention is to calculate the probabilities of damage to the tanks during the course of one or more transfer scenarios.
  • the method according to the invention defines at least one liquid transfer scenario (liquefied gas), preferably a plurality of liquid transfer scenarios, between the tanks in such a way that an operator, or the crew, is able to choose the scenario he wants.
  • the plurality of scenarios proposed to the operator all aim to reduce the risk of damage to the tanks, however these scenarios may differ from each other with regard to the time required for their completion as well as the final fillings of each of the tanks.
  • the risk of degradation of the tanks is assessed for the transfer scenario by taking into account the successive filling levels of the tanks during the transfers.
  • the risk of damage to the tanks is calculated not only for the target state to be reached but also during the liquid transfer.
  • the invention allows the crew or an operator to return as quickly as possible to a secure situation, for example when a storm requires the departure of the boat from its home base or in the event of an obligation to leave the boat quickly.
  • such a management method may comprise one or more of the following characteristics.
  • the target state has a probability of damage to the tanks lower than the probability of damage to the tanks of the initial state.
  • a vessel having partially filled tanks can be secured by transferring the liquid contained in said tanks between them to reach a more secure filling state of the tanks.
  • the management method further comprises, if the probability of damage to the tanks satisfies the acceptance criterion, transferring the liquid between the tanks in accordance with said transfer scenario.
  • the management method further comprises the step of providing a transfer capacity parameter defining a transfer capacity between the tanks, the transfer scenario being determined according to said transfer capacity parameter between the tanks .
  • the transfer capacity parameter includes a pump number parameter for one, some or each tank.
  • the transfer capacity parameter comprises a pumping rate parameter of the pump(s) of the tanks.
  • the transfer capacity parameter includes a tank volume parameter.
  • the transfer capacity parameter between the tanks comprises one or more diameter parameters of the connection pipes between the tanks.
  • the environmental parameter or parameters comprise one or more of the following parameters: the height of the wind sea, the height of the swell, the period of the wind sea, the period of the swell, the direction of the sea of the wind, the direction of the swell, the force of the wind, the direction of the wind, the force of the current, the direction of the current, the relative direction of the wind, of the swell, of the current, of the sea of the wind by relation to the ship.
  • the environmental parameter(s) includes the height of the sea or the height of the swell, and even more preferably the height of the sea and the height of the swell are the two environmental parameters considered at least by the method according to invention.
  • the calculation of the probability of damage to the tanks is carried out according to at least one parameter chosen from the group of parameters comprising the movements of the ship, the levels of the impacts of liquid on the walls of the tank, the statistical behavior of the impacts of liquid movements, the resistance of the tanks according to the position in said tanks, the time spent in different filling levels, the rate of gas evaporation induced by the transfer of liquid, the state of loading of the ship's structure.
  • the damage probability calculation considers at least the statistical behavior of the impacts of liquid movements or the time spent in different filling levels, and even more preferably the statistical behavior of the impacts of liquid movements and the time spent in different levels of filling are the two parameters considered at least for the calculation of damage.
  • the filling level of a tank is determined by the height of liquid in said tank. According to another embodiment, the filling level of a tank is determined by a volume of liquid contained in said tank.
  • the management method further comprises the step of determining a parameter in real time and taking said parameter into account to determine the transfer scenario.
  • the management method further comprises the step of determining a parameter in real time and taking said parameter into account to determine the calculation of the probability of damage to the tanks.
  • the ship comprises one or more sensors making it possible to provide a parameter of the transfer scenario in real time, in particular the initial filling levels, the capacities of the tanks, the flow rates of the pumps, etc.
  • the ship comprises one or more sensors making it possible to provide a parameter for calculating the probability of damage to the tanks in real time, in particular the movements of the ship, the environmental parameters, etc.
  • the ship comprises a database comprising data corresponding to one or more parameters of the transfer scenario.
  • the ship comprises a database comprising data corresponding to one or more parameter parameters of the calculation of the probability of damage to the tanks.
  • the acceptance criterion is a criterion of risk of damage to the tanks during the transfer scenario.
  • a sea state can be broken down into a sea of wind and swell, or even cross swell.
  • a sea state can be defined with several components.
  • the probability density Prob tk_n (Pres surf >Res surf ,tk_n,SC(fl_n) is predefined.
  • the vessel damage probability densities or densities are predefined from laboratory liquid movement tests.
  • the vessel damage probability laws are predefined by means of data acquisition campaigns on ships at sea.
  • the method further comprises the step of continuously monitoring real successive states of the tanks during the transfer period and, in response to the detection of a discrepancy between the real successive states of the tanks and successive provisional states of tanks determined by the transfer scenario, repeating the process defined above.
  • one or more scenarios can thus be determined for one, several or each target state.
  • the transfer scenario is selected according to the probability of damage to the tanks, for example to minimize this probability.
  • the scenario is selected according to the acceptance criterion.
  • the scenario can be selected based on various acceptance criteria. According to one embodiment, the scenario is selected according to the time spent exposed to the risk of damage to the tanks linked to the movements of liquid in the tanks. According to another embodiment, the scenario is selected according to the transfer duration of the scenarios. According to one embodiment, the scenario is selected according to a volume of gas available in the tanks at the end of the transfer scenario to supply means of propulsion of the vessel, for example an engine consuming gas.
  • certain parameters such as for example the level of movement of liquid in the tanks, the movements of the ship and/or the weather are determined in real time, for example by on-board sensors.
  • certain parameters such as for example the level of movement of liquid in the tanks, the movements of the ship and/or the weather are determined by prediction.
  • the liquid is a liquefied gas, for example liquefied natural gas.
  • the management system further comprises data acquisition means, for example one or more sensors or one or more means for data entry by an operator.
  • the management system further comprises a data display means.
  • the means of the management system for carrying out the steps indicated above are or comprise at least one processor and at least one memory comprising an integrated software module.
  • Such a method or system for managing tank filling levels can be installed in a floating, coastal or deep-water structure, in particular an LNG carrier, a floating storage and regasification unit (FSRU), a floating production unit and remote storage (FPSO), a barge and others.
  • FSRU floating storage and regasification unit
  • FPSO floating production unit and remote storage
  • the invention also provides a vessel for transporting a cold liquid product comprising a double hull, a plurality of tanks and the aforementioned management system.
  • a ship 1 comprising a double hull forming a supporting structure in which are arranged a plurality of watertight and thermally insulating tanks.
  • a carrier structure has for example a polyhedral geometry, for example of prismatic shape.
  • Such sealed and thermally insulating tanks are provided for example for the transport of liquefied gas.
  • the liquefied gas is stored and transported in such tanks at a low temperature, which requires thermally insulating tank walls in order to maintain the liquefied gas at this temperature. It is therefore particularly important to maintain the integrity of the walls of the tanks intact, on the one hand to preserve the tightness of the tank and avoid leaks of liquefied gas from the tanks and, on the other hand, to avoid degradation of the insulating characteristics. of the tank in order to maintain the gas in its liquefied form.
  • Such watertight and thermally insulating tanks also comprise an insulating barrier anchored to the double ship hull and carrying at least one watertight membrane.
  • such tanks can be made according to Mark III ® type technologies, as described for example in FR2691520 , of the NO96 ® type as described for example in FR2877638 , or other as described for example in WO14057221 .
  • the figure 1 illustrates a ship 1 comprising four watertight and thermally insulating tanks 2 .
  • the tanks 2 are interconnected by a cargo handling system (not shown) which may include many components, for example pumps, valves and pipes so as to allow the transfer of liquid from the one of the tanks 2 to another tank 2.
  • a cargo handling system (not shown) which may include many components, for example pumps, valves and pipes so as to allow the transfer of liquid from the one of the tanks 2 to another tank 2.
  • the four tanks 2 present on the figure 1 an initial filling state. In this initial state, the tanks are partially filled. A first tank 3 is filled to approximately 60% of its capacity. A second tank 4 is filled to approximately 35% of its capacity. A third tank 5 is filled to approximately 35% of its capacity. A fourth tank 6 is filled to approximately 40% of its capacity.
  • the ship includes a filling level management system, one embodiment of which is illustrated in figure 4 and whose method of operation is illustrated by the picture 2 .
  • the tank filling level management system hereinafter the management system, first requires knowing the initial filling state of the tanks 3, 4, 5, 6.
  • the filling levels initial filling levels of the tanks 3, 4, 5, 6 are provided to the management system during a first step 7.
  • These initial filling levels can be provided manually by an operator by means of an acquisition interface of the management system or well obtained automatically by any suitable means, for example by means of tank filling level sensors 3, 4, 5, 6 (see figure 4 ).
  • These filling levels are for example defined as a percentage of height of liquid in tank 3, 4, 5, 6.
  • the management system determines during a second step 8 a target filling state of the tanks 3, 4, 5, 6.
  • this target filling state the liquid transported by the ship 1 is distributed between the tanks 3, 4, 5, 6 so as to limit the risks associated with the movement of the liquid in the tanks 3, 4, 5, 6.
  • the management system determines a target filling state in which all of the liquid transported by the ship is distributed between the different tanks in such a way as to limit the risks linked to the movement of liquid in the tanks.
  • the management system determines a target filling state in which the liquid transported by the ship is distributed between the tanks 3, 4, 5, 6 so that the tanks are filled to more than 70% or on the contrary to less than 10%.
  • the picture 3 illustrates the ship of the figure 1 in such a target filling state of the tanks 3, 4, 5, 6 making it possible to limit the risks associated with the movement of liquid in said tanks 3, 4, 5, 6.
  • the first tank 3 is filled to 95%
  • the second tank 4 and the third tank 5 are filled to 5%
  • the fourth tank 6 is filled to 95%.
  • the space not occupied by the liquid contained in the tanks 3, 6 is therefore reduced. This reduced residual space limits the movements of said liquid in said tanks 3, 6 and therefore the force of the impacts associated with said movements of said liquid.
  • the first tank 3 and the fourth tank 6 present a risk of degradation linked to the movement of limited liquid.
  • the second tank 4 and the third tank 5 present a risk of degradation linked to the movements of limited liquid because the liquid contained in said second and third tanks 4, 6 has an insufficient weight to generate significant impacts on the walls of said tank 4, 5.
  • the management system then calculates (step 9) a plurality of transfer scenarios making it possible to pass from the initial filling state to the target filling state.
  • These transfer scenarios are calculated from the initial filling levels in tanks 3, 4, 5, 6 and the characteristics of ship 1.
  • the characteristics of ship 1 taken into account for calculating the transfer scenarios include at least least one of the parameters among the number of pumps in the tanks 3, 4, 5, 6, the pumping capacities of the pumps, the volume of the tanks 3, 4, 5, 6, the diameters of the pipes connecting the tanks 3, 4, 5, 6 between them.
  • the management system calculates from this data all the possibilities of tank-to-tank transfer, which gives a list of tank-to-tank transfer scenarios to reach the target filling levels from the initial filling levels.
  • Each transfer scenario defines a plurality of transfer phases between the tanks 3, 4, 5, 6. More particularly, each transfer phase defines, for each tank 3, 4, 5, 6 and depending on the liquid transfer capacities between the different tanks 3, 4, 5, 6, one or more flows of liquid to be transferred between the tanks 3, 4, 5, 6.
  • the management system defines for each transfer phase a filling level at the start of the phase, an end-of-phase filling level as well as a transfer time required to pass from the start-of-phase filling level to the end-of-phase filling level.
  • Step 10 the management system calculates (Step 10) for each scenario the risks of degradation of the tanks 3, 4, 5, 6 during the progress of said transfer scenario.
  • the management system also calculates a probability of damage to the tanks 3, 4, 5, 6 during said transfer scenario.
  • This probability of damage to the tanks 3, 4, 5, 6 is calculated according to numerous parameters. Several quantities must be estimated by statistical or physical calculation, by real-time, on-board or test measurements in order to calculate these probabilities of damage to tanks 3, 4, 5, 6.
  • the parameters that can be taken into account for the calculation of damage to the tanks 3, 4, 5, 6 can comprise movement parameters of the ship 1, environmental conditions parameters of the ship 1, structural parameters of the ship 1 or even parameters related to the liquid contained in tanks 3, 4, 5, 6.
  • the ship's motion parameters are, for example, ship's motion parameters according to the six degrees of freedom of the ship (surging, lurching, heaving, rolling, pitching, yawing) which can be represented in the form of motion, speed, temporal or spectral acceleration.
  • These vessel motion parameters may also include the vessel's course in terms of course, speed and GPS position.
  • the environmental conditions parameters are mainly related to the weather. These parameters of environmental conditions include for example the height of the wind sea, the height of the swell, the period of the wind sea, the period of the swell, the direction of the wind sea, the direction of the swell, the force of the wind, the direction of the wind, the force of the current, the direction of the current, the relative direction of the wind, the swell, the current, the sea of the wind in relation to the ship.
  • the structural parameters of ship 1 include, for example, the resistance of the walls of the tanks 3, 4, 5, 6 as a function of the position on the tank, the resistance of the insulation system of the tanks 3, 4, 5, 6 as a function of the position on the tank or even the statistical behavior of the impacts of liquid movements.
  • the parameters related to the liquid contained in the tanks 3, 4, 5, 6 are, for example, the levels (force, pressure, amplitude, frequency, surface) of the impacts of liquid on the walls of the tanks 3, 4, 5, 6 , the time spent in different filling levels of the tanks 3, 4, 5, 6, the level of evaporation of liquefied gas induced by the transfer of liquid, the state of loading of the structure of the vessel 1.
  • a sea state can be broken down into a sea of wind and swell, or even cross swell.
  • a sea state can be defined with several components.
  • the Prob tk distributions are statistical distributions, for example of the GEV, Weibull, Pareto, Gumbel type.
  • GEV GEV
  • Weibull Pareto
  • Gumbel type of statistical distributions
  • One, several or all of the parameters of these laws are for example defined from tests of liquid movement in the laboratory or from measurement campaigns on board the sea.
  • the management system thus provides a list of transfer scenarios (step 11) and various information related to said calculated transfer scenarios. Furthermore, the scenarios are preferably classified according to the acceptance criterion, for example from the most risky scenario to the least risky scenario in terms of damage to the tanks 3, 4, 5, 6.
  • a scenario is then selected (step 12) according to the acceptance criterion.
  • each scenario is provided in the form of a set of control signals and/or instructions making it possible to implement the different transfer phases of said transfer scenario.
  • the script may include a series of instructions provided in a human-readable format that can accurately guide an operator through the transfer period to execute the transfer script.
  • the scenario can be provided in the form of a series of instructions in a format readable by a computer and/or a series of control signals intended to control the components of the handling system of the cargo, for example operating the ship's pumps, switching valves etc., to execute the transfer scenario.
  • the acceptance criterion can take many forms. This acceptance criterion can be predefined or chosen by the operator. For example, this acceptance criterion can be, whether predefined or chosen by the operator, the risk of damage to the tanks 3, 4, 5, 6, the navigation autonomy available after the transfers, the time progress total of the transfer scenario or other.
  • the selected transfer scenario meeting the acceptance criterion is then implemented (step 13) to pass from the initial filling state to the target filling state.
  • the various quantities corresponding to the parameters necessary for the scenario calculations (step 9) and for the damage probability calculations (step 10) can be obtained or estimated by statistical or physical calculation, by real-time measurements, on board or during trials.
  • the figure 4 illustrates an example of management system structure 14.
  • This management system 14 comprises a central unit 15.
  • This central unit 15 is configured to carry out the various calculations of transfer scenarios and damage probabilities of the tanks 3, 4, 5 , 6 (steps 9 and 10).
  • This central unit 15 is connected to a plurality of on-board sensors 16 making it possible to obtain the various quantities indicated above.
  • the sensors 16 comprise, for example and in a non-exhaustive manner, a pump flow sensor 17, a fill level sensor for each tank 18, various sensors 19 (accelerometer, strain gauge, strain gauge, sound, light) allowing the central unit 15 via a dedicated algorithm to detect the impacts linked to the movements of the liquid in the tanks 3, 4, 5, 6, etc.
  • the management system 14 also includes a man-machine interface 20.
  • This man-machine interface 20 includes a display means 21.
  • This display means 21 allows the operator to obtain the various information.
  • This information is, for example, information on the various transfer scenarios, the instructions for implementing said transfer scenarios, the quantities obtained by the sensors 16 such as the intensity of the movements of liquid in the tanks, information on the impacts linked to these movements of liquid, the movements of the ship, the state of loading of the ship or even meteorological information.
  • the man-machine interface 24 further comprises an acquisition means 22 enabling the operator to manually supply quantities to the central unit 15, typically to supply the central unit 15 with data which cannot be obtained by sensors because the vessel does not have the necessary sensor or that it is damaged.
  • the acquisition means allows the operator to enter information on the number of pumps and on the maximum height of the waves.
  • the management system 14 comprises a database 23.
  • This database 23 comprises, for example, certain quantities obtained in the laboratory or during on-board measurement campaigns at sea.
  • the management system 14 also comprises a communication interface 24 allowing the central unit 15 to communicate with remote devices, for example to obtain meteorological data, ship position data or other.
  • the figure 5 represents graphs illustrating the filling levels of tanks 3, 4, 5, 6 over time.
  • a first graph 25 illustrates the filling level 26 of the first tank 3 over time.
  • a second graph 27 illustrates the filling level 28 of the second tank 4 over time.
  • a third graph 29 illustrates the filling level 30 of the third tank 5 over time.
  • a fourth graph 31 illustrates the filling level 32 of the fourth tank 6 over time.
  • valves of the ship 1 are configured to connect the first tank 3 and the second tank 4 and to connect the third tank 5 and the fourth tank 6.
  • the pumps of the tanks 3, 4, 5, 6 are configured to transfer the liquid contained in the second tank 4 to the first tank 3 and to transfer the liquid contained in the third tank 5 to the fourth tank 6.
  • the first graph 25 and the second graph 27 show that the first tank 3 receives liquid from the second tank 4 during this first phase 33 of the transfer scenario.
  • the first graph 25 illustrates that the filling level 26 of the first tank 3 changes from an initial filling level of 60% to a target filling level of 95% during the first phase 33.
  • the second graph 27 illustrates that the second tank 4 is emptied so as to pass from an initial filling level of 35% to an end of first phase filling level of 20%.
  • the liquid contained in the third tank 5 is transferred to the fourth tank 6.
  • the filling level 30 of the third tank 5 passes from an initial filling level of 35% to a filling level at the end of the first phase by 20% and the filling level 32 of the fourth tank 6 changes from 40% to a filling level at the end of the first phase of 60%.
  • valves of the ship 1 are switched to connect the second tank 4 to the fourth tank 6.
  • This switching of the valves requires numerous handling maneuvers and therefore takes some time.
  • the liquid contained in the third tank 5 continues to be transferred to the fourth tank 6, the third tank 5 having a level of filling at the end of the second phase of 10% and the fourth tank 6 having a level end of second phase filling of 70%.
  • Second tank 4 thus has a level of filling at the start of the third phase of 20% and a level of filling at the end of the third phase of approximately 5%.
  • the ship's pipes and pumps are switched to transfer the liquid contained in the third tank 5 to the fourth tank 6.
  • the liquid not yet transferred contained in the third tank 5 is transferred to the fourth tank 6 so that the final filling level of the third tank 5 is of the order of 5% and that the target filling level of the fourth tank 6 is of the order of 95%.
  • the switching of the valves and the activation of the pumps allowing the transfers between the tanks can be manual and/or automated.
  • the man-machine interface 20 provides the operator with a series of instructions allowing the implementation of the transfer scenario.
  • the management system 14 takes into account in its calculations (steps 9 and 10) a duration corresponding to these operations.
  • the management system 14 controls the progress of the selected scenario in real time (step 37 picture 2 ).
  • real or anticipated time warnings are sent to the user to warn him of these discrepancies (step 38, picture 2 ).
  • Such warnings can also be sent to the operator if the weather conditions, the movements of liquid in the tanks observed, the movements of the ship or other evolve in a different way so that they could cause differences in the evolution of the scenario. of transfer.
  • the management system 14 can restart the calculation process illustrated in the picture 2 in order to apply or propose new transfer scenarios to the operator.
  • this new calculation of the scenarios is carried out by taking into account the relevant recorded data having led to this discrepancy, for example the actual flow rate observed from the pumps.
  • this new calculation of the scenarios is executed by directly selecting the same target filling state as the target filling state determined during the first iteration of said calculation. In other words, the calculation illustrated on the picture 2 is repeated directly from the scenario calculation step.
  • the technique described above for managing the filling levels of the tanks can be used in different types of tanks, for example for an LNG tank in a floating structure such as an LNG ship or other.
  • a cutaway view of an LNG carrier 70 shows a sealed and insulated tank 71 of generally prismatic shape mounted in the double hull 72 of the ship.
  • the wall of the tank 71 comprises a primary leaktight barrier intended to be in contact with the LNG contained in the tank, a secondary leaktight barrier arranged between the primary leaktight barrier and the double hull 72 of the ship, and two insulating barriers arranged respectively between the primary waterproof barrier and the secondary waterproof barrier and between the secondary waterproof barrier and the double hull 72.
  • loading/unloading pipes 73 arranged on the upper deck of the ship can be connected, by means of appropriate connectors, to a maritime or port terminal to transfer a cargo of LNG from or to the tank 71.
  • the figure 6 represents an example of a maritime terminal comprising a loading and unloading station 75, an underwater pipeline 76 and an installation on land 77.
  • the loading and unloading station 75 is a fixed offshore installation comprising a mobile arm 74 and a tower 78 which supports the mobile arm 74.
  • the mobile arm 74 carries a bundle of insulated flexible pipes 79 which can be connected to the loading/unloading pipes 73.
  • the orientable mobile arm 74 adapts to all sizes of LNG carriers.
  • a connecting pipe, not shown, extends inside the tower 78.
  • the loading and unloading station 75 allows the loading and unloading of the LNG carrier 70 from or to the shore installation 77.
  • This comprises liquefied gas storage tanks 80 and connecting pipes 81 connected by the underwater pipe 76 to the loading or unloading station 75.
  • the underwater pipe 76 allows the transfer of the liquefied gas between the loading or unloading station 75 and the shore installation 77 over a great distance, for example 5 km, which makes it possible to keep the LNG carrier 70 at a great distance from the coast during loading and unloading operations.
  • pumps on board the ship 70 and/or pumps fitted to the shore installation 77 and/or pumps fitted to the loading and unloading station 75 are used.
  • Material components that can be used are specific integrated circuits ASIC, programmable logic networks FPGA or microprocessors.
  • Software components can be written in different programming languages, for example C, C++, Java or VHDL. This list is not exhaustive.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Description

    Domaine technique
  • L'invention se rapporte au domaine des cuves agencées dans une structure flottante telle qu'un navire telles que des cuves étanches et thermiquement isolantes, à membranes. En particulier, l'invention se rapporte au domaine des cuves étanches et thermiquement isolantes pour le stockage et/ou le transport de gaz liquéfié à basse température, telles que des cuves pour le transport de Gaz de Pétrole Liquéfié (aussi appelé GPL) présentant par exemple une température comprise entre -50°C et 0°C, ou pour le transport de Gaz Naturel Liquéfié (GNL) à environ -162°C à pression atmosphérique. Ces cuves peuvent être destinées au transport de gaz liquéfié ou à recevoir du gaz liquéfié servant de carburant pour la propulsion de l'ouvrage flottant.
  • Dans un mode de réalisation, le gaz liquéfié est du GNL, à savoir un mélange à forte teneur en méthane stocké à une température d'environ -162°C à la pression atmosphérique. D'autres gaz liquéfiés peuvent aussi être envisagés, notamment l'éthane, le propane, le butane ou l'éthylène. Des gaz liquéfiés peuvent aussi être stockés sous pression, par exemple à une pression relative comprise entre 2 et 20 bars, et en particulier à une pression relative voisine de 2 bars. La cuve peut être réalisée selon différentes techniques, notamment sous la forme d'une cuve intégrée à membrane ou d'une cuve autoporteuse.
    • Arrière-plan technologique
  • Durant son stockage et/ou son transport, le liquide contenu dans une cuve est soumis à différents mouvements. En particulier, les mouvements en mer d'un navire, par exemple sous l'effet des conditions climatiques telles que l'état de la mer ou le vent, entraînent une agitation du liquide dans la cuve. L'agitation du liquide, généralement désignée sous le terme de « sloshing » ou ballottement, engendre des contraintes sur les parois de la cuve qui peuvent nuire à l'intégrité de la cuve. Or, l'intégrité de la cuve est particulièrement importante dans le cadre d'une cuve de GNL de par la nature inflammable ou explosive du liquide transporté et le risque de point froid sur la coque en acier de l'unité flottante.
  • Afin de réduire les risques de dégradation des cuves liés aux mouvements de liquide dans les cuves, les navires méthaniers naviguent généralement avec des cuves vides ou au contraire pleines. En effet, dans une cuve vide, le liquide résiduel contenu dans la cuve présente un poids limité et génère que de faibles contraintes sur les parois de cuves. Dans une cuve pleine, l'espace résiduel non occupé par le liquide dans la cuve est limité, ce qui limite d'autant la liberté de mouvement du liquide dans la cuve et donc la force des impacts sur les parois de cuve. Ainsi, les navires méthaniers doivent généralement naviguer avec des cuves remplies à moins de 10% de leur capacité ou au contraire à plus de 70% de leur capacité afin de limiter les risques de dégradation des parois de cuves liées aux impacts de liquide en mouvement dans les cuves.
  • On connaît le document JP H107190 qui décrit un procédé de gestion des niveaux de remplissage d'une pluralité de cuves d'un navire transporteur de liquide cryogénique. Dans ce document, le transfert de liquide d'une cuve vers une autre s'opère lorsqu'il est déterminé que, dans une cuve, le mouvement du liquide qu'elle contient approche de sa période de résonnance, ce qui risque d'avoir des répercussions négatives en terme d'endommagement de la cuve (« sloshing »).
    • Résumé
  • Cet état de remplissage des cuves représente un état de remplissage théorique idéal qu'il n'est pas toujours possible d'atteindre. En particulier, en cas de départ d'urgence d'un navire en cours de chargement ou de déchargement de sa cargaison, le navire peut être amené à prendre la mer avec des cuves partiellement remplies. En effet, les opérations de chargement et déchargement du liquide contenu dans les cuves sont des opérations longues qu'il est donc nécessaire de stopper prématurément en cas d'alerte nécessitant un départ d'urgence. De telles alertes peuvent être liées à de nombreuses raisons comme par exemple à une catastrophe naturelle comme un tsunami, un tremblement de terre ou encore une alerte liée à une dégradation des installations portuaires.
  • Une idée à la base de certains modes de réalisation de l'invention est de limiter les risques liés aux mouvements de liquide dans un navire en mer comportant une pluralité de cuves partiellement remplies. Une idée à la base de certains modes de réalisation de l'invention est de transvaser le liquide entre des cuves présentant des niveaux de remplissage à risque de dégradation pour obtenir des niveaux de remplissage desdites cuves comportant un risque de dégradation moindre. Une idée à la base de certains modes de réalisation de l'invention est de fournir un ou plusieurs scénarios de transfert permettant de passer d'un état de remplissage initial des cuves à un état de remplissage cible desdites cuves. Une idée à la base de certains modes de réalisation de l'invention est de transvaser le liquide entre les cuves selon un scénario de transfert présentant un niveau de sécurité satisfaisant au cours du déroulement dudit scénario de transfert. Pour cela, une idée à la base de certains modes de réalisation de l'invention est de calculer des probabilités d'endommagement des cuves au cours du déroulement d'un ou plusieurs scénarios de transfert.
  • Selon un mode de réalisation, l'invention fournit un procédé de gestion des niveaux de remplissage d'une pluralité de cuves agencées dans un navire, lesdites cuves étant connectées de manière à permettre un transfert de liquide entre lesdites cuves, le procédé comportant
    • fournir un état initial définissant des niveaux de remplissage initiaux des cuves,
    • fournir au moins un paramètre environnemental définissant des données environnementales du navire, ledit au moins un paramètre environnemental comportant une hauteur de la mer du vent et/ou une hauteur de la houle,
    • déterminer au moins un état cible définissant des niveaux de remplissage finaux desdites cuves,
    • déterminer un scénario de transfert de liquide, le scénario de transfert définissant un ou plusieurs flux de liquide à transférer entre les cuves au cours d'une période de transfert pour passer de l'état initial à l'état cible des cuves,
    • calculer une probabilité d'endommagement des cuves en fonction de niveaux de remplissage successifs des cuves pendant la période de transfert et dudit au moins un paramètre environnemental, la probabilité d'endommagement des cuves définissant une probabilité qu'au moins une cuve soit endommagée au cours du déroulement du scénario de transfert,
    • générer une série d'instructions destinées à transférer le liquide entre les cuves en conformité avec ledit scénario de transfert si la probabilité d'endommagement des cuves satisfait un critère d'acceptation.
  • Le procédé selon l'invention définit au moins un scénario de transfert de liquide (gaz liquéfié), préférentiellement une pluralité de scénarios de transfert de liquide, entre les cuves de telle manière qu'un opérateur, ou l'équipage, soit en mesure de choisir le scénario qu'il désire. Dans ce cas, la pluralité de scénarios proposés à l'opérateur visent tous à réduire le risque d'endommagement des cuves, néanmoins ces scénarios peuvent différer les uns des autres au regard du temps nécessaire à leur accomplissement ainsi que des remplissages finaux de chacune des cuves.
  • Grâce à ces caractéristiques, le risque de dégradation des cuves est évalué pour le scénario de transfert en prenant en compte les niveaux de remplissage successifs des cuves au cours des transferts. Ainsi, grâce à ces caractéristiques, le risque d'endommagement des cuves est calculé non seulement pour l'état cible à atteindre mais également durant le transfert de liquide.
  • Ainsi, lorsqu'un bateau transporteur de gaz liquéfié est à quai, avec une cargaison au moins partielle de ses cuves, l'invention permet à l'équipage ou à un opérateur de revenir au plus vite dans une situation sécurisée, par exemple lorsqu'une tempête nécessite le départ du bateau de son point d'attache ou encore en cas d'obligation d'un départ rapide du bateau.
  • Selon des modes de réalisation, un tel procédé de gestion peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes.
  • Selon un mode de réalisation, l'état cible présente une probabilité d'endommagement des cuves inférieure à la probabilité d'endommagement des cuves de l'état initial.
  • Grâce à ces caractéristiques, un navire présentant des cuves partiellement remplies peut être sécurisé en transvasant le liquide contenu dans lesdites cuves entre elles pour atteindre un état de remplissage des cuves plus sécurisé.
  • Selon un mode de réalisation, le procédé de gestion comporte en outre, si la probabilité d'endommagement des cuves satisfait le critère d'acceptation, transférer le liquide entre les cuves en conformité avec ledit scénario de transfert.
  • Selon un mode de réalisation, le procédé de gestion comporte en outre l'étape de fournir un paramètre de capacité de transfert définissant une capacité de transfert entre les cuves, le scénario de transfert étant déterminé en fonction dudit paramètre de capacité de transfert entre les cuves.
  • Selon un mode de réalisation, le paramètre de capacité de transfert comporte un paramètre de nombre de pompe pour une, des ou chaque cuve. Selon un mode de réalisation, le paramètre de capacité de transfert comporte un paramètre de débit de pompage de la ou des pompes des cuves. Selon un mode de réalisation, le paramètre de capacité de transfert comporte un paramètre de volume des cuves. Selon un mode de réalisation, le paramètre de capacité de transfert entre les cuves comporte un ou plusieurs paramètres de diamètre des tuyaux de connexion entre les cuves.
  • Selon un mode de réalisation, le ou les paramètres environnementaux comportent un ou plusieurs des paramètres suivants : la hauteur de la mer du vent, la hauteur de la houle, la période de la mer du vent, la période de la houle, la direction de la mer du vent, la direction de la houle, la force du vent, la direction du vent, la force du courant, la direction du courant, la direction relative du vent, de la houle, du courant, de la mer du vent par rapport au navire.
  • Préférentiellement, le ou les paramètres environnementaux comporte la hauteur de la mer ou la hauteur de la houle, et de façon encore préférée la hauteur de la mer et la hauteur de la houle sont les deux paramètres environnementaux considérés a minima par le procédé selon l'invention.
  • Selon un mode de réalisation, le calcul de probabilité d'endommagement des cuves est réalisé en fonction d'au moins un paramètre choisi parmi le groupe de paramètres comportant les mouvements du navire, les niveaux des impacts de liquide sur les parois de la cuve, le comportement statistique des impacts des mouvements de liquide, la résistance des cuves en fonction de la position dans lesdites cuves, le temps passé dans différents niveaux de remplissage, le taux d'évaporation de gaz induit par le transfert de liquide, l'état de chargement de la structure du navire.
  • De Préférence, le calcul de probabilité d'endommagement considère au moins le comportement statistique des impacts de mouvements de liquide ou le temps passé dans différents niveaux de remplissage, et de façon encore préférée le comportement statistique des impacts de mouvements de liquide et le temps passé dans différents niveaux de remplissage sont les deux paramètres considérés a minima pour le calcul d'endommagement.
  • Selon un mode de réalisation, le niveau de remplissage d'une cuve est déterminé par la hauteur de liquide dans ladite cuve. Selon un autre mode de réalisation, le niveau de remplissage d'une cuve est déterminé par un volume de liquide contenu dans ladite cuve.
  • Selon un mode de réalisation, le procédé de gestion comporte en outre l'étape de déterminer un paramètre en temps réel et prendre en compte ledit paramètre pour déterminer le scénario de transfert.
  • Selon un mode de réalisation, le procédé de gestion comporte en outre l'étape de déterminer un paramètre en temps réel et prendre en compte ledit paramètre pour déterminer le calcul de probabilité d'endommagement des cuves.
  • Selon un mode de réalisation, le navire comporte un ou plusieurs capteurs permettant de fournir un paramètre du scénario de transfert en temps réel, notamment les niveaux de remplissage initiaux, les capacités des cuves, les débits des pompes, etc.
  • Selon un mode de réalisation, le navire comporte un ou plusieurs capteurs permettant de fournir un paramètre du calcul de probabilité d'endommagement des cuves en temps réel, notamment les mouvements du navire, les paramètres environnementaux, etc.
  • Selon un mode de réalisation, le navire comporte une base de données comportant des données correspondant à un ou plusieurs paramètres du scénario de transfert.
  • Selon un mode de réalisation, le navire comporte une base de données comportant des données correspondant à un ou plusieurs paramètres paramètre du calcul de probabilité d'endommagement des cuves.
  • Selon un mode de réalisation, le critère d'acceptation est un critère de risque d'endommagement des cuves au cours du scénario de transfert.
  • Selon un mode de réalisation, le calcul de la probabilité d'endommagement des cuves est réalisé selon la formule : Risk ope = ∏ t k _ n ∫ 0 surf ∫ 0 t ope prob tk _ n Pres surf > Res surf , tk _ n , SC fl _ n . dsurf . dt
    Figure imgb0001
     dans laquelle tk_n représente le numéro de la cuve n,
    • SC représente les conditions de navigation en fonction du niveau de remplissage fl_n de la cuve tk_n,
    • Probtk_n représente la densité de probabilité de rencontrer une pression Pressurf sur une surface interne de la cuve tk_n supérieure à la résistance Ressurf de ladite surface interne de la cuve tk_n en fonction des conditions de navigation SC(fl_n),
    • surf est la surface interne impactée par le liquide, et
    • tope est la durée d'opération pour passer de l'état initial à l'état cible.
  • Selon un mode de réalisation, les conditions de navigations SC dépendent en outre d'au moins un paramètre parmi :
    • l'angle d'incidence entre l'état de mer et le navire
    • la période de l'état de mer
    • la hauteur significative de l'état de mer
    • les mouvements du navire
    • la vitesse d'avance du navire.
  • Il est à noter qu'un état de mer peut être décomposé en mer de vent et houle, voire même houle croisée. Ainsi un état de mer peut être défini avec plusieurs composantes.
  • Selon un mode de réalisation, la densité de probabilité Probtk_n(Pressurf>Ressurf,tk_n,SC(fl_n) est prédéfinie.
  • Selon un mode de réalisation, la ou les densités de probabilité d'endommagement de la cuve sont prédéfinies à partir d'essais de mouvement liquide en laboratoire. Selon un mode de réalisation, les lois de probabilité d'endommagement de la cuve sont prédéfinies au moyen de campagnes d'acquisition de données sur des navires en mer.
  • Selon un mode de réalisation, le procédé comporte en outre l'étape de contrôler en continu des états successifs réels des cuves au cours de la période de transfert et, en réponse à la détection d'une divergence entre les états successifs réels des cuves et des états successifs prévisionnels de cuves déterminés par le scénario de transfert, réitérer le procédé défini ci-dessus.
  • Selon un mode de réalisation, le procédé comporte en outre :
    • déterminer une pluralité de scénarios de transfert distincts, chaque scénario de transfert définissant un ou plusieurs flux de liquide à transférer entre les cuves au cours d'une période de transfert respective pour passer de l'état initial à l'état cible,
    • calculer pour chaque scénario de transfert une probabilité respective d'endommagement des cuves en fonction de niveaux de remplissage successifs des cuves pendant la période de transfert correspondante, la probabilité d'endommagement des cuves définissant une probabilité qu'au moins une cuve soit endommagée au cours du déroulement dudit scénario de transfert,
    • sélectionner un scénario parmi la pluralité de scénarios de transfert, et
    • générer la série d'instructions destinées à transférer le liquide entre les cuves en conformité avec le scénario de transfert sélectionné si la probabilité d'endommagement des cuves correspondante satisfait un critère d'acceptation.
  • Selon un mode de réalisation, le procédé comporte en outre :
    • déterminer une pluralité d'états cibles, chaque état cible définissant des niveaux de remplissages finaux des cuves,
    • déterminer une pluralité de scénarios de transfert distincts, chaque scénario de transfert définissant un ou plusieurs flux de liquide à transférer entre les cuves au cours d'une période de transfert respective pour passer de l'état initial à un état cible de la pluralité d'états cibles,
    • calculer pour chaque scénario de transfert une probabilité respective d'endommagement des cuves en fonction de niveaux de remplissage successifs des cuves pendant la période de transfert correspondante, la probabilité d'endommagement des cuves définissant une probabilité qu'au moins une cuve soit endommagée au cours du déroulement dudit scénario de transfert,
    • sélectionner un scénario parmi la pluralité de scénarios de transfert, et
    • générer la série d'instructions destinées à transférer le liquide entre les cuves en conformité avec le scénario de transfert sélectionné si la probabilité d'endommagement des cuves correspondante satisfait un critère d'acceptation.
  • Selon un mode de réalisation, un ou plusieurs scénarios peuvent ainsi être déterminés pour un, plusieurs ou chaque état cible.
  • Selon un mode de réalisation, le scénario de transfert est sélectionné en fonction de la probabilité d'endommagement des cuves, par exemple pour minimiser cette probabilité.
  • Selon un mode de réalisation, le scénario est sélectionné en fonction du critère d'acceptation.
  • Le scénario peut être sélectionné en fonction de critères d'acceptation variés. Selon un mode de réalisation, le scénario est sélectionné en fonction du temps passé exposé au risque d'endommagement des cuves lié aux mouvements de liquide dans les cuves. Selon un autre mode de réalisation, le scénario est sélectionné en fonction de la durée de transfert des scénarios. Selon un mode de réalisation, le scénario est sélectionné en fonction d'un volume de gaz disponible dans les cuves à l'issue du scénario de transfert pour alimenter des moyens de propulsion du navire, par exemple un moteur consommant du gaz.
  • Selon un mode de réalisation, certains paramètres tels que par exemple le niveau de mouvement de liquide dans les cuves, les mouvements du navire et/ou la météo sont déterminés en temps réel, par exemple par des capteurs embarqués.
  • Selon un mode de réalisation, certains paramètres tels que par exemple le niveau de mouvement de liquide dans les cuves, les mouvements du navire et/ou la météo sont déterminés par prédiction.
  • Selon un mode de réalisation, le liquide est un gaz liquéfié, par exemple du gaz naturel liquéfié.
  • Selon un mode de réalisation, l'invention fournit aussi un système de gestion des niveaux de remplissage de cuves mis en oeuvre par ordinateur, lesdites cuves étant agencées dans un navire et connectées de manière à permettre un transfert de liquide entre lesdites cuves, le système comportant des moyens pour :
    • fournir un état initial définissant des niveaux de remplissage initiaux des cuves,
    • fournir au moins un paramètre environnemental définissant des données environnementales du navire, ledit au moins un paramètre environnemental comportant une hauteur de la mer du vent et/ou une hauteur de la houle,
    • déterminer un état cible définissant des niveaux de remplissage finaux desdites cuves,
    • déterminer un scénario de transfert de liquide, le scénario de transfert définissant un ou plusieurs flux de liquide à transférer entre les cuves au cours d'une période de transfert pour passer de l'état initial à l'état cible des cuves,
    • calculer une probabilité d'endommagement des cuves en fonction de niveaux de remplissage successifs des cuves pendant la période de transfert et dudit au moins un paramètre environnemental, la probabilité d'endommagement des cuves définissant une probabilité qu'au moins une cuve soit endommagée au couds du déroulement du scénario de transfert,
    • générer une série d'instructions destinées à transférer le liquide entre les cuves en conformité avec ledit scénario de transfert si la probabilité d'endommagement des cuves satisfait un critère d'acceptation.
  • Selon un mode de réalisation, le système de gestion comporte en outre un moyen d'acquisition de données, par exemple un ou des capteurs ou encore un ou des moyens de saisie de données par un opérateur. Selon un mode de réalisation, le système de gestion comporte en outre un moyen d'affichage de données. Selon un mode de réalisation, les moyens du système de gestion pour effectuer les étapes indiquées ci-dessus sont ou comportent au moins un processeur et au moins une mémoire comportant un module logiciel intégré.
  • Un tel procédé ou système de gestion des niveaux de remplissage de cuves peut être installé 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), une barge et autres.
  • Selon un mode de réalisation, l'invention fournit également un navire pour le transport d'un produit liquide froid comportant une double coque, une pluralité de cuves et le système de gestion précité.
    • 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 représentation schématique en coupe longitudinale d'un navire comportant une pluralité de cuves dans un état de remplissage initial ;
    • La figure 2 est un diagramme illustrant les différentes étapes du procédé de gestion des niveaux de remplissage des cuves permettant de passer de l'état de remplissage initial de la figure 1 à l'état de remplissage cible de la figure 3 ;
    • La figure 3 est une représentation schématique en coupe longitudinale du navire de la figure 1 dans un état de remplissage cible des cuves;
    • La figure 4 est une représentation schématique d'un système de gestion des niveaux de remplissage de cuves du navire de la figure 1 ;
    • La figure 5 est une pluralité de graphique illustrant les transferts de liquide au cours du temps pour passer de l'état de remplissage initial de la figure 1 à l'état de remplissage cible de la figure 2 ;
    • La figure 6 est une représentation schématique écorchée d'une cuve de navire méthanier comportant un système de gestion des niveaux de remplissage de cuves et d'un terminal de chargement/déchargement de cette cuve.
    Description détaillée de modes de réalisation
  • Les figures sont décrites ci-après dans le cadre d'un navire 1 comportant une double coque formant une structure porteuse dans laquelle sont agencées une pluralité de cuves étanches et thermiquement isolantes. Une telle structure porteuse présente par exemple une géométrie polyédrique, par exemple de forme prismatique.
  • De telles cuves étanche et thermiquement isolante sont prévues par exemple pour le transport de gaz liquéfié. Le gaz liquéfié est stocké et transporté dans de telles cuves à une température basse ce qui nécessite des parois de cuve thermiquement isolantes afin de maintenir le gaz liquéfié à cette température. Il est donc particulièrement important de maintenir intacte l'intégrité des parois de cuves d'une part pour conserver l'étanchéité de la cuve et éviter les fuites de gaz liquéfié hors des cuves et, d'autre part, éviter les dégradations des caractéristiques isolantes de la cuve afin de maintenir le gaz sous sa forme liquéfié.
  • De telles cuves étanches et thermiquement isolantes comportent aussi une barrière isolante ancrée sur la double coque de navire et portant au moins une membrane étanche. A titre d'exemple, de telles cuves peuvent être réalisées selon les technologies de type Mark III®, tel que décrit par exemple dans FR2691520 , de type NO96® tel que décrit par exemple dans FR2877638 , ou autre tel que décrit par exemple dans WO14057221 .
  • La figure 1 illustre un navire 1 comportant quatre cuves 2 étanches et thermiquement isolantes. Sur un tel navire 1, les cuves 2 sont connectées entre elles par un système de manutention de cargaison (non illustré) pouvant inclure de nombreux composants, par exemple des pompes, des vannes et des conduites de manière à permettre le transfert de liquide depuis l'une des cuves 2 vers une autre cuve 2.
  • Les quatre cuves 2 présentent sur la figure 1 un état de remplissage initial. Dans cet état initial, les cuves sont partiellement remplies. Une première cuve 3 est remplie à environ 60% de sa capacité. Une deuxième cuve 4 est remplie à environ 35% de sa capacité. Une troisième cuve 5 est remplie à environ 35% de sa capacité. Une quatrième cuve 6 est remplie à environ 40% de sa capacité.
  • Ce remplissage partiel des cuves 3, 4, 5, 6 peut engendrer des risques important d'endommagement desdites cuves 3, 4, 5, 6 lorsque le navire 1 navigue en mer. En effet, lorsqu'il est en mer, le navire 1 est sujet à de nombreux mouvements liés aux conditions de navigation. Ces mouvements du navire 1 se répercutent sur le liquide contenu dans les cuves 3, 4, 5, 6 qui, en conséquence, est sujet à des déplacements dans les cuves 3, 4, 5, 6. Ces mouvements du liquide dans les cuves 3, 4, 5, 6 génèrent des impacts sur les parois de cuves 3, 4, 5, 6 qui peuvent dégrader les parois de cuves 3, 4, 5, 6. Or il est important de conserver l'intégrité des parois de cuves 3, 4, 5, 6 pour conserver l'étanchéité et les caractéristiques d'isolation des cuves 3, 4, 5, 6.
  • Pour éviter les dégradations des cuves 3, 4, 5, 6, le navire comporte un système de gestion des niveaux de remplissage dont un mode de réalisation est illustré sur la figure 4 et dont le procédé de fonctionnement est illustré par la figure 2.
  • En regard de la figure 2, le système de gestion de niveaux de remplissage des cuves, ci-après le système de gestion, nécessite dans un premier temps de connaître l'état de remplissage initial des cuves 3, 4, 5, 6. Pour cela, les niveaux de remplissage initiaux des cuves 3, 4, 5, 6 sont fournis au système de gestion lors d'une première étape 7. Ces niveaux de remplissage initiaux peuvent être fournis manuellement par un opérateur au moyen d'une interface d'acquisition du système de gestion ou bien obtenue automatiquement par tout moyen adapté, par exemple au moyen de capteurs de niveaux de remplissage de cuves 3, 4, 5, 6 (voir figure 4). Ces niveaux de remplissage sont par exemple définis en pourcentage de hauteur de liquide dans la cuve 3, 4, 5, 6.
  • Le système de gestion détermine lors d'une seconde étape 8 un état de remplissage cible des cuves 3, 4, 5, 6. Dans cet état de remplissage cible, le liquide transporté par le navire 1 est réparti entre les cuves 3, 4, 5, 6 de manière à limiter les risques liés aux mouvements du liquide dans les cuves 3, 4, 5, 6. Plus particulièrement, le système de gestion détermine un état de remplissage cible dans lequel l'ensemble du liquide transporté par le navire est réparti entre les différentes cuves de manière à limiter les risques liés aux mouvements de liquide dans les cuves. Typiquement, le système de gestion détermine un état de remplissage cible dans lequel le liquide transporté par le navire est réparti entre les cuves 3, 4, 5, 6 de sorte que les cuves soient remplies à plus de 70% ou au contraire à moins de 10%.
  • La figure 3 illustre le navire de la figure 1 dans un tel état de remplissage cible des cuves 3, 4, 5, 6 permettant de limiter les risques liés aux mouvements de liquide dans lesdites cuves 3, 4, 5, 6. Ainsi, sur la figure 3, la première cuve 3 est remplie à 95%, la deuxième cuve 4 et la troisième cuve 5 sont remplies à 5% et la quatrième cuve 6 est remplie à 95%.
  • L'espace non occupé par le liquide contenu dans les cuves 3, 6 est donc réduit. Cet espace résiduel réduit limite les mouvements dudit liquide dans lesdites cuves 3, 6 et donc la force des impacts liés auxdits mouvements dudit liquide. Ainsi, la première cuve 3 et la quatrième cuve 6 présentent un risque de dégradation lié aux mouvements de liquide limité.
  • Inversement, la deuxième cuve 4 et la troisième cuve 5 présentent un risque de dégradation lié aux mouvements de liquide limité du fait que le liquide contenu dans lesdites deuxième et troisième cuves 4, 6 présente un poids insuffisant pour générer des impacts importants sur les parois desdites cuve 4, 5.
  • Le système de gestion calcule ensuite (étape 9) une pluralité de scénarios de transfert permettant de passer de l'état de remplissage initial à l'état de remplissage cible.
  • Ces scénarios de transfert sont calculés à partir des niveaux de remplissage initiaux dans les cuves 3, 4, 5, 6 et des caractéristiques du navire 1. En particulier, les caractéristiques du navire 1 prises en compte pour le calcul des scénarios de transfert comporte au moins l'un des paramètres parmi le nombre de pompes dans les cuves 3, 4, 5, 6, les capacités de pompage des pompes, le volume des cuves 3, 4, 5, 6, les diamètres des conduites reliant les cuves 3, 4, 5, 6 entre elles. Le système de gestion calcule à partir de ces données toutes les possibilités de transfert cuve à cuve ce qui donne une liste de scénarios de transfert cuve à cuve pour atteindre les niveaux de remplissage cible depuis les niveaux de remplissage initiaux.
  • Chaque scénario de transfert définit une pluralité de phases de transferts entre les cuves 3, 4, 5, 6. Plus particulièrement, chaque phase de transfert définit, pour chaque cuve 3, 4, 5, 6 et en fonction des capacités de transfert de liquide entre les différentes cuves 3, 4, 5, 6, un ou plusieurs flux de liquide à transvaser entre les cuves 3, 4, 5, 6. Le système de gestion définit pour chaque phase de transfert un niveau de remplissage de début de phase, un niveau de remplissage de fin de phase ainsi qu'une durée de transfert nécessaire pour passer du niveau de remplissage de début de phase au niveau de remplissage de fin de phase. Ces phases de transfert successives permettent de passer de l'état de remplissage initial à l'état de remplissage cible.
  • Cependant, ces phases de transfert nécessitent de transvaser une quantité importante de liquide entre les cuves 3, 4, 5, 6. Or, un tel transfert peut nécessiter une durée importante durant laquelle les cuves 3, 4, 5, 6 peuvent demeurer sujettes à des risques importants liés aux mouvements de liquide. En conséquence, après avoir calculé les différents scénarios lors de l'étape 9, le système de gestion calcule (étape 10) pour chaque scénario les risques de dégradation des cuves 3, 4, 5, 6 au cours du déroulement dudit scénario de transfert.
  • Autrement dit, pour chaque scénario de transfert, le système de gestion calcule également une probabilité d'endommagement des cuves 3, 4, 5, 6 au cours dudit scénario de transfert.
  • Cette probabilité d'endommagement des cuves 3, 4, 5, 6 est calculée en fonction de nombreux paramètres. Plusieurs grandeurs doivent être estimées par calcul statistique ou physique, par mesures en temps réel, embarquées ou en essais afin de calculer ces probabilités d'endommagement des cuves 3, 4, 5, 6.
  • Les paramètres pouvant être pris en compte pour le calcul d'endommagement des cuves 3, 4, 5, 6 peuvent comporter des paramètres de mouvements du navire 1, des paramètres de conditions environnementales du navire 1, des paramètres structurels du navire 1 ou encore des paramètres liés au liquide contenu dans les cuves 3, 4, 5, 6.
  • Les paramètres de mouvements du navire sont par exemples des paramètres de mouvements du navire selon les six degrés de liberté du navire (cavalement, embardé, pilonnement, roulis, tangage, lacet) qui peuvent être représenté sous forme de mouvement, de vitesse, d'accélération temporelle ou spectrale. Ces paramètres de mouvements du navire peuvent également comporter la route du navire en termes de cap, de vitesse et de position GPS.
  • Les paramètres de conditions environnementales sont principalement liés à la météo. Ces paramètres de conditions environnementales comportent par exemples la hauteur de la mer du vent, la hauteur de la houle, la période de la mer du vent, la période de la houle, la direction de la mer du vent, la direction de la houle, la force du vent, la direction du vent, la force du courant, la direction du courant, la direction relative du vent, de la houle, du courant, de la mer du vent par rapport au navire.
  • Les paramètres structurels du navire 1 comportent par exemple la résistance des parois des cuves 3, 4, 5, 6 en fonction de la position sur la cuve, la résistance du système d'isolation des cuves 3, 4, 5, 6 en fonction de la position sur la cuve ou encore le comportement statistique des impacts des mouvements de liquide.
  • Les paramètres liés au liquide contenu dans les cuves 3, 4, 5, 6 sont, par exemples, les niveaux (force, pression, amplitude, fréquence, surface) des impacts de liquide sur les parois des cuves 3, 4, 5, 6, le temps passé dans différents niveaux de remplissage des cuves 3, 4, 5, 6, le niveau d'évaporation de gaz liquéfié induit par le transfert de liquide, l'état de chargement de la structure du navire 1.
  • Ainsi, le système de gestion calcule pour chaque scénario le temps total de l'opération pour passer de l'état de remplissage initial à l'état de remplissage final et le risque d'endommagement des parois de cuves 3, 4, 5, 6 au cours de ladite opération. Ce risque d'endommagement de l'isolation est calculé selon la fonction suivante : Risk ope = ∏ t k _ n ∫ 0 surf ∫ 0 t ope prob tk _ n Pres surf > Res surf , tk _ n , SC fl _ n . dsurf . dt
    Figure imgb0002
     dans laquelle tk_n représente le numéro de la cuve n,
    • SC représente les conditions de navigation en fonction du niveau de remplissage fl_n de la cuve tk_n,
    • Probtk_n représente la densité de probabilité de rencontrer une pression Pressurf sur une surface interne de la cuve tk_n supérieure à la résistance Ressurf de ladite surface interne de la cuve tk_n en fonction des conditions de navigation SC(fl_n),
    • surf est la surface interne impactée par le liquide, et
    • tope est la durée d'opération pour passer de l'état initial à l'état cible.
  • Les conditions de navigations SC peuvent dépendre en outre d'au moins un paramètre parmi :
    • l'angle d'incidence entre l'état de mer et le navire
    • la période de l'état de mer
    • la hauteur significative de l'état de mer
    • les mouvements du navire
    • la vitesse d'avance du navire.
  • Il est à noter qu'un état de mer peut être décomposé en mer de vent et houle, voire même houle croisée. Ainsi un état de mer peut être défini avec plusieurs composantes.
  • Les lois Probtk sont des lois statistiques par exemple de type GEV, Weibull, Pareto, Gumbel. Un, plusieurs ou l'ensemble des paramètres de ces lois sont par exemple définis à partir d'essais de mouvement liquide en laboratoire ou de campagnes de mesures embarquées à la mer.
  • Le système de gestion fournit ainsi une liste de scénarios de transfert (étape 11) et différentes informations liées auxdits scénarios de transferts calculé. En outre, les scénarios sont de préférence classés selon le critère d'acceptation, par exemple du scénario le plus risqué au scénario le moins risqué en termes d'endommagement des cuves 3, 4, 5, 6.
  • Un scénario est ensuite sélectionné (étape 12) en fonction du critère d'acceptation.
  • De préférence, chaque scénario est fourni sous la forme d'un ensemble de signaux de commande et/ou d'instructions permettant de mettre en oeuvre les différentes phases de transfert dudit scénario de transfert. Par exemple, le scénario peut comporter une série d'instructions fournie sous un format lisible par l'être humain et pouvant guider de manière précise un opérateur tout au long de la période de transfert pour exécuter le scénario de transfert.
  • Selon un mode de réalisation, le scénario peut être fourni sous la forme d'une série d'instructions sous un format lisible par un ordinateur et/ou d'une série de signaux de commande destinés à piloter les organes du système de manutention de la cargaison, par exemple actionner les pompes du navire, commuter les vannes etc., pour exécuter le scénario de transfert.
  • Le critère d'acceptation peut prendre de nombreuses formes. Ce critère d'acceptation peut être prédéfini ou choisi par l'opérateur. Par exemple, ce critère d'acceptation peut être, qu'il soit prédéfini ou choisi par l'opérateur, le risque d'endommagement des cuves 3, 4, 5, 6, l'autonomie de navigation disponible après les transferts, le temps total de déroulement du scénario de transfert ou autre.
  • Le scénario de transfert sélectionné répondant au critère d'acceptation est alors mis en oeuvre (étape 13) pour passer de l'état de remplissage initial à l'état de remplissage cible.
  • Comme indiqué ci-dessus, les différentes grandeurs correspondant aux paramètres nécessaires aux calculs de scénarios (étape 9) et aux calculs de probabilités d'endommagement (étape 10) peuvent être obtenues ou estimées par calcul statistique ou physique, par mesures en temps réel, embarquées ou en essais.
  • La figure 4 illustre un exemple de structure de système de gestion 14. Ce système de gestion 14 comporte une unité centrale 15. Cette unité centrale 15 est configurée pour réaliser les différents calculs de scénarios de transferts et de probabilités d'endommagement des cuves 3, 4, 5, 6 (étapes 9 et 10). Cette unité centrale 15 est connectée à une pluralité de capteurs 16 embarqués permettant d'obtenir les différentes grandeurs indiquées ci-dessus. Ainsi, les capteurs 16 comportent, par exemples et de manière non exhaustive, un capteur de débit des pompes 17, un capteur de niveau de remplissage de chaque cuve 18, différents capteurs 19 (accéléromètre, jauge de contrainte, jauge de déformation, son, lumière) permettant à l'unité centrale 15 via un algorithme dédié de détecter les impacts liés aux mouvements du liquide dans les cuves 3, 4, 5, 6, etc.
  • Le système de gestion 14 comporte en outre une interface homme-machine 20. Cette interface homme machine 20 comporte un moyen d'affichage 21. Ce moyen d'affichage 21 permet à l'opérateur d'obtenir les différentes informations. Ces informations sont par exemples des informations sur les différents scénarios de transfert, les instructions pour mettre en oeuvre lesdits scénarios de transfert, les grandeurs obtenues par les capteurs 16 telles que l'intensité des mouvements de liquide dans les cuves, des informations sur les impacts liés à ces mouvements de liquide, les mouvements du navire, l'état de chargement du navire ou encore des informations météorologiques.
  • L'interface homme-machine 24 comporte en outre un moyen d'acquisition 22 permettant à l'opérateur de fournir manuellement des grandeurs à l'unité centrale 15, typiquement pour fournir à l'unité centrale 15 des données ne pouvant pas être obtenues par des capteurs car le navire ne comporte pas le capteur nécessaire ou que ce dernier est endommagé. Par exemple, dans un mode de réalisation, le moyen d'acquisition permet à l'opérateur d'entrer des informations sur le nombre de pompes et sur la hauteur maximale des vagues.
  • Le système de gestion 14 comporte une base de données 23. Cette base de données 23 comporte par exemple certaines grandeurs obtenues en laboratoire ou lors de campagnes de mesures embarquées en mer.
  • Le système de gestion 14 comporte également une interface de communication 24 permettant à l'unité centrale 15 de communiquer avec des dispositifs distants par exemple pour obtenir des données météorologiques, des données de position du navire ou autre.
  • La figure 5 représente des graphiques illustrant les niveaux de remplissage des cuves 3, 4, 5, 6 au cours du temps. Ainsi, un premier graphique 25 illustre le niveau de remplissage 26 de la première cuve 3 au cours du temps. Un deuxième graphique 27 illustre le niveau de remplissage 28 de la deuxième cuve 4 au cours du temps. Un troisième graphique 29 illustre le niveau de remplissage 30 de la troisième cuve 5 au cours du temps. Un quatrième graphique 31 illustre le niveau de remplissage 32 de la quatrième cuve 6 au cours du temps.
  • Lors d'une première phase 33 du scénario de transfert sélectionné, les vannes du navire 1 sont configurées pour connecter la première cuve 3 et la deuxième cuve 4 et pour connecter la troisième cuve 5 et la quatrième cuve 6. En outre, les pompes des cuves 3, 4, 5, 6 sont configurées pour transférer le liquide contenu dans la deuxième cuve 4 vers la première cuve 3 et pour transférer le liquide contenu dans la troisième cuve 5 vers la quatrième cuve 6.
  • Le premier graphique 25 et le deuxième graphique 27 montrent que la première cuve 3 reçoit du liquide de la deuxième cuve 4 au cours de cette première phase 33 du scénario de transfert. Ainsi, le premier graphique 25 illustre que le niveau de remplissage 26 de la première cuve 3 passe d'un niveau de remplissage initial de 60% à un niveau de remplissage cible de 95% au cours de la première phase 33. De même, le deuxième graphique 27 illustre que la deuxième cuve 4 est vidée de manière à passer d'un niveau de remplissage initial de 35% à un niveau de remplissage de fin de première phase de 20%.
  • Durant cette première phase 33, le liquide contenu dans la troisième cuve 5 est transvasé vers la quatrième cuve 6. Ainsi, le niveau de remplissage 30 de la troisième cuve 5 passe d'un niveau de remplissage initial de 35% à un niveau de remplissage de fin de première phase de 20% et le niveau de remplissage 32 de la quatrième cuve 6 passe de 40% à un niveau de remplissage de fin de première phase 60%.
  • Durant une deuxième phase 34 du scénario de transfert, les vannes du navire 1 sont commutées pour connecter la deuxième cuve 4 à la quatrième cuve 6. Cette commutation des vannes nécessite de nombreuses manœuvres de manutention et demande donc un certain temps. Pendant ces manoeuvres de manutention, le liquide contenu dans la troisième cuve 5 continue d'être transféré vers la quatrième cuve 6, la troisième cuve 5 présentant un niveau de remplissage de fin de deuxième phase de 10% et la quatrième cuve 6 présentant un niveau de remplissage de fin de deuxième phase de 70%.
  • Du fait que les conduites reliées à la quatrième cuve 6 et les pompes de la quatrième cuve 6 ne permettent pas d'absorber un débit de liquide provenant simultanément depuis la troisième cuve 5 et depuis la deuxième cuve 4, seule la deuxième cuve 4 connectée à la quatrième cuve 6 est vidée pour continuer de remplir la quatrième cuve 6 lors d'une troisième phase 35 du scénario de transfert.
  • En effet, au début de la troisième phase 35, correspondant à la fin des manoeuvres de manutention pour connecter la deuxième cuve 4 à la quatrième cuve 6, la deuxième cuve 4 est encore remplie de 20% alors que la troisième cuve 5 ne présente plus qu'un niveau de remplissage de 10%. Il est donc préférable de vider avant tout la deuxième cuve 4 dont le niveau de remplissage présente un risque plus élevé que celui de la troisième cuve 5. Ainsi, lors de la troisième phase 35 du scénario de transfert, seul le liquide contenu dans la deuxième cuve 4 est transféré dans la quatrième cuve 6. La deuxième cuve 4 présente ainsi un niveau de remplissage de début de troisième phase de 20 % et un niveau de remplissage de fin de troisième phase de 5% environ.
  • Dès lors que la deuxième cuve est sensiblement vide, les conduites et les pompes du navire sont commutées pour transvaser le liquide contenu dans la troisième cuve 5 vers la quatrième cuve 6. Ainsi, dans une quatrième phase 36 du scénario de transfert, le liquide non encore transféré contenu dans la troisième cuve 5 est transféré vers la quatrième cuve 6 de sorte que le niveau de remplissage final de la troisième cuve 5 soit de l'ordre de 5% et que le niveau de remplissage cible de la quatrième cuve 6 soit de l'ordre de 95%.
  • Les commutations des vannes et l'activation des pompes permettant les transferts entre les cuves peuvent être manuelles et/ou automatisées. Dans le cas d'opérations manuelles, l'interface homme machine 20 fournit à l'opérateur une suite d'instructions permettant la mise en oeuvre du scénario de transfert. Le système de gestion 14 prend en compte dans ses calculs (étapes 9 et 10) une durée correspondant à ces opérations.
  • De préférence, le système de gestion 14 contrôle en temps réel le déroulement du scénario sélectionné (étape 37 figure 2). En cas de divergence entre l'état réel des niveaux de remplissages 26, 28, 30, 32 prévus selon le scénario sélectionné et les niveaux de remplissage réels, des avertissements temps réels ou anticipé sont envoyés à l'utilisateur afin de l'avertir de ces divergences (étape 38, figure 2). De telles avertissements peuvent également être envoyé à l'opérateur si les conditions météo, les mouvements de liquide dans les cuves constatés, les mouvements du navire ou autre évoluent de façon différente de sorte qu'ils pourraient engendrer des différences dans l'évolution du scénario de transfert.
  • Si une divergence est constatée entre le scénario de transfert sélectionné et l'état réel au cours du temps des cuves 3, 4, 5, 6, par exemple du fait que le débit de pompage réel de certaines pompes était surestimé lors du calcul des scénarios de transfert (étape 9), le système de gestion 14 peut relancer le procédé de calcul illustré sur la figure 2 afin d'appliquer ou de proposer à l'opérateur de nouveaux scénarios de transferts. De préférence, ce nouveau calcul des scénarios est réalisé en prenant en compte les données relevées pertinentes ayant conduit à cette divergence, par exemple le débit réel constaté des pompes. En outre, dans un mode de réalisation, ce nouveau calcul des scénarios est exécuté en sélectionnant directement le même état de remplissage cible que l'état de remplissage cible déterminé lors de la première itération dudit calcul. Autrement dit, le calcul illustré sur la figure 2 est répété directement à partir de l'étape de calcul des scénarios.
  • La technique décrite ci-dessus pour gérer les niveaux de remplissage des cuves peut être utilisée dans différents types de réservoirs, par exemple pour un réservoir de GNL dans un ouvrage flottant comme un navire méthanier ou autre.
  • En référence à la figure 6, 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 isolante 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 6 représente un exemple de terminal maritime comportant un poste de chargement et de déchargement 75, une conduite sous-marine 76 et une installation à terre 77. Le poste de chargement et de déchargement 75 est une installation fixe off-shore comportant un bras mobile 74 et une tour 78 qui supporte le bras mobile 74. Le bras mobile 74 porte un faisceau de tuyaux flexibles isolés 79 pouvant se connecter aux canalisations de chargement/déchargement 73. Le bras mobile 74 orientable s'adapte à tous les gabarits de méthaniers. Une conduite de liaison non représentée s'étend à l'intérieur de la tour 78. Le poste de chargement et de déchargement 75 permet le chargement et le déchargement du méthanier 70 depuis ou vers l'installation à terre 77. Celle-ci comporte des cuves de stockage de gaz liquéfié 80 et des conduites de liaison 81 reliées par la conduite sous-marine 76 au poste de chargement ou de déchargement 75. La conduite sous-marine 76 permet le transfert du gaz liquéfié entre le poste de chargement ou de déchargement 75 et l'installation à terre 77 sur une grande distance, par exemple 5 km, ce qui permet de garder le navire méthanier 70 à grande distance de la côte pendant les opérations de chargement et de déchargement.
  • Pour engendrer la pression nécessaire au transfert du gaz liquéfié, on met en oeuvre des pompes embarquées dans le navire 70 et/ou des pompes équipant l'installation à terre 77 et/ou des pompes équipant le poste de chargement et de déchargement 75.
  • Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec plusieurs modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.
  • Certains des éléments, notamment les composants du système de gestion, peuvent être réalisés sous différentes formes, de manière unitaire ou distribuée, au moyen de composants matériels et/ou logiciels. Des composants matériels utilisables sont les circuits intégrés spécifiques ASIC, les réseaux logiques programmables FPGA ou les microprocesseurs. Des composants logiciels peuvent être écrits dans différents langages de programmation, par exemple C, C++, Java ou VHDL. Cette liste n'est pas exhaustive.
  • 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. Notamment, l'usage de l'article indéfini « un » concernant l'étape de déterminer un état cible définissant des niveaux de remplissage finaux des cuves n'exclut pas de déterminer plusieurs états cibles définissant chacun des niveaux de remplissage finaux des cuves.
  • Dans les revendications, tout signe de référence entre parenthèses ne saurait être interprété comme une limitation de la revendication.

Claims (14)

  1. Procédé de gestion pour gérer les niveaux de remplissage d'une pluralité de cuves (2, 3, 4, 5, 6) agencées dans un navire (1), lesdites cuves (2, 3, 4, 5, 6) étant connectées de manière à permettre un transfert de liquide entre lesdites cuves (2, 3, 4, 5, 6), le procédé comportant
    - fournir un état initial (7) définissant des niveaux de remplissage initiaux des cuves (2, 3, 4, 5, 6),
    - fournir au moins un paramètre environnemental définissant des données environnementales du navire (1), ledit au moins un paramètre environnemental comportant une hauteur de la mer du vent et/ou une hauteur de la houle,
    - déterminer un état cible (8) définissant des niveaux de remplissage finaux desdites cuves (2, 3, 4, 5, 6),
    - déterminer un scénario de transfert de liquide (9), le scénario de transfert définissant un ou plusieurs flux de liquide à transférer entre les cuves (2, 3, 4, 5, 6) au cours d'une période de transfert pour passer de l'état initial à l'état cible des cuves,
    - calculer une probabilité d'endommagement des cuves (10) en fonction de niveaux de remplissage successifs des cuves pendant la période de transfert et dudit au moins un paramètre environnemental, la probabilité d'endommagement des cuves définissant une probabilité qu'au moins une cuve soit endommagée au cours du déroulement du scénario de transfert,
    - générer une série d'instructions destinées à transférer le liquide entre les cuves (2, 3, 4, 5, 6) en conformité avec ledit scénario de transfert si la probabilité d'endommagement des cuves satisfait un critère d'acceptation.
  2. Procédé de gestion selon la revendication 1, comportant en outre, si la probabilité d'endommagement des cuves satisfait le critère d'acceptation, transférer (13) le liquide entre les cuves (2, 3, 4, 5, 6) en conformité avec ledit scénario de transfert.
  3. Procédé de gestion selon l'une des revendications 1 à 2, comportant en outre fournir un paramètre de capacité de transfert définissant une capacité de transfert entre les cuves, le scénario de transfert étant déterminé en fonction dudit paramètre de capacité de transfert entre les cuves.
  4. Procédé de gestion selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le calcul de probabilité d'endommagement des cuves est réalisé en fonction d'au moins un paramètre choisi parmi le groupe de paramètres comportant les mouvements du navire, les niveaux des impacts de liquide sur les parois de la cuve, le comportement statistique des impacts des mouvements de liquide, la résistance des cuves en fonction de la position dans lesdites cuves, le temps passé dans différents niveaux de remplissage, le taux d'évaporation de gaz induit par le transfert de liquide, l'état de chargement de la structure du navire.
  5. Procédé de gestion selon l'une des revendications 1 à 4, comportant en outre l'étape de déterminer un paramètre en temps réel et prendre en compte ledit paramètre pour déterminer le scénario de transfert.
  6. Procédé de gestion selon l'une des revendications 1 à 5, comportant en outre l'étape de déterminer un paramètre en temps réel et prendre en compte ledit paramètre pour déterminer le calcul de probabilité d'endommagement des cuves.
  7. Procédé de gestion selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le critère d'acceptation est un critère de risque d'endommagement des cuves au cours du scénario de transfert.
  8. Procédé de gestion selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel le calcul de la probabilité d'endommagement des cuves est réalisé selon la formule : Risk ope = ∏ t k _ n ∫ 0 surf ∫ 0 t ope prob tk _ n Pres surf > Res surf , tk _ n , SC fl _ n . dsurf . dt
    Figure imgb0003
     dans laquelle tk_n représente le numéro de la cuve n,
    SC représente les conditions de navigation en fonction du niveau de remplissage fl_n de la cuve tk_n,
    Probtk_n représente la densité de probabilité de rencontrer une pression Pressurf sur une surface interne de la cuve tk_n supérieure à la résistance Ressurf de ladite surface interne de la cuve tk_n en fonction des conditions de navigation SC(fl_n),
    surf est la surface interne impactée par le liquide, et
    tope est la durée d'opération pour passer de l'état initial à l'état cible.
  9. Procédé de gestion selon la revendication 8, dans lequel la densité de probabilité Probtk_n(PreSsurf>Ressurf,tk_n,SC(fl_n)) est prédéfinie.
  10. Procédé de gestion selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel le procédé comporte en outre l'étape de contrôler (37) en continu des états successifs réels des cuves au cours de la période de transfert et, en réponse à la détection d'une divergence entre les états successifs réels des cuves et des états successifs prévisionnels de cuves déterminés par le scénario de transfert, réitérer le procédé de la revendication 1.
  11. Procédé de gestion selon l'une des revendications 1 à 10, comportant en outre :
    - déterminer une pluralité de scénarios de transfert distincts, chaque scénario de transfert définissant un ou plusieurs flux de liquide à transférer entre les cuves au cours d'une période de transfert respective pour passer de l'état initial à l'état cible,
    - calculer pour chaque scénario de transfert une probabilité respective d'endommagement des cuves en fonction de niveaux de remplissage successifs des cuves pendant la période de transfert correspondante, la probabilité d'endommagement des cuves définissant une probabilité qu'au moins une cuve soit endommagée au cours du déroulement dudit scénario de transfert,
    - sélectionner (12) un scénario parmi la pluralité de scénarios de transfert, et
    - générer la série d'instructions destinées à transférer le liquide entre les cuves (2, 3, 4, 5, 6) en conformité avec le scénario de transfert sélectionné si la probabilité d'endommagement des cuves correspondante satisfait un critère d'acceptation.
  12. Procédé de gestion selon l'une des revendications 1 à 11, comportant en outre :
    - déterminer une pluralité d'états cibles (8), chaque état cible définissant des niveaux de remplissages finaux des cuves,
    - déterminer une pluralité de scénarios de transfert distincts, chaque scénario de transfert définissant un ou plusieurs flux de liquide à transférer entre les cuves au cours d'une période de transfert respective pour passer de l'état initial à un état cible de la pluralité d'états cibles,
    - calculer pour chaque scénario de transfert une probabilité respective d'endommagement des cuves en fonction de niveaux de remplissage successifs des cuves pendant la période de transfert correspondante, la probabilité d'endommagement des cuves définissant une probabilité qu'au moins une cuve soit endommagée au cours du déroulement dudit scénario de transfert,
    - sélectionner (12) un scénario parmi la pluralité de scénarios de transfert, et
    - générer la série d'instructions destinées à transférer le liquide entre les cuves (2, 3, 4, 5, 6) en conformité avec le scénario de transfert sélectionné si la probabilité d'endommagement des cuves correspondante satisfait un critère d'acceptation.
  13. Procédé de gestion selon la revendication 11 ou 12, dans lequel le scénario est sélectionné en fonction du critère d'acceptation.
  14. Système de gestion des niveaux de remplissage de cuves mis en oeuvre par ordinateur, lesdites cuves étant agencées dans un navire (1) et connectées de manière à permettre un transfert de liquide entre lesdites cuves, le système comportant l'ordinateur et des moyens pour : FEUILLE MODIFIÉE
    - fournir un état initial (7) définissant des niveaux de remplissage initiaux des cuves (2, 3, 4, 5, 6),
    - fournir au moins un paramètre environnemental définissant des données environnementales du navire (1), ledit au moins un paramètre environnemental comportant une hauteur de la mer du vent et/ou une hauteur de la houle,
    - déterminer un état cible (8) définissant des niveaux de remplissage finaux desdites cuves (2, 3, 4, 5, 6),
    - déterminer un scénario de transfert de liquide (9), le scénario de transfert définissant un ou plusieurs flux de liquide à transférer entre les cuves (2, 3, 4, 5, 6) au cours d'une période de transfert pour passer de l'état initial à l'état cible des cuves,
    - calculer une probabilité d'endommagement des cuves (10) en fonction de niveaux de remplissage successifs des cuves pendant la période de transfert et dudit au moins un paramètre environnemental, la probabilité d'endommagement des cuves définissant une probabilité qu'au moins une cuve soit endommagée au couds du déroulement du scénario de transfert,
    - générer une série d'instructions destinées à transférer le liquide entre les cuves (2, 3, 4, 5, 6) en conformité avec ledit scénario de transfert si la probabilité d'endommagement des cuves satisfait un critère d'acceptation.
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