FR2987099A1 - Cuve etanche et thermiquement isolante comportant une piece d'angle - Google Patents

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Abstract

Cuve étanche et thermiquement isolante comportant une pluralité de parois de cuve fixées à chaque fois sur une paroi porteuse respective (2, 3), les parois porteuses étant adjacente deux à deux au niveau d'arêtes (15), une paroi de cuve comportant : une barrière d'isolation thermique (4, 6), et une barrière d'étanchéité (5, 31) constituée d'éléments métalliques (13) soudés les uns aux autres et comportant une pièce d'angle (28, 29) au droit d'une arête, la pièce d'angle comportant une première et une deuxième aile de liaison s'étendant respectivement parallèlement à la barrière d'étanchéité de la première et de la deuxième des deux parois porteuses qui définissent l'arête, chaque aile de liaison étant soudée à un élément métallique, la pièce d'angle comportant une portion ondulée présentant une convexité tournée vers les parois porteuse, la portion ondulée étant pliée selon un angle plus aigu que l'angle des deux parois porteuses de l'arête, la barrière d'isolation thermique présentant une gorge (26, 27) pour loger ladite portion ondulée.

Description

L'invention se rapporte au domaine de la fabrication de cuves étanches et thermiquement isolées. En particulier, la présente invention se rapporte à des cuves destinées à contenir des liquides froids, par exemple des cuves pour le stockage et/ou le transport de gaz liquéfié par voie maritime. Des cuves étanches et thermiquement isolantes peuvent être utilisées dans différentes industries pour stocker des produits chauds ou froids. Par exemple, dans le domaine de l'énergie, le gaz naturel liquéfié (GNL) est un liquide qui peut être stocké à pression atmosphérique à environ -163°C dans des cuves de stockage terrestres ou dans des cuves embarquées dans des structures flottantes. Une telle cuve est décrite dans le document FR2813111. Cette cuve est intégrée dans une structure porteuse comportant des faces longitudinalement adjacentes formant un dièdre. La paroi de cuve comporte une barrière d'étanchéité primaire qui comporte une rangée de virures d'angle au niveau de l'arête du dièdre. Les virures comportent une partie ondulée présentant trois ondulations s'étendant vers l'intérieur de la cuve de façon à se déformer transversalement pour suivre de manière élastique les éventuelles déformations des éléments de paroi supportant la barrière d'étanchéité primaire. Toutefois, ces ondulations sont encombrantes et sont sujettes à des déformations dues aux mouvements de fluide dans la cuve. De plus, la fabrication de ces ondes est difficile à mettre en oeuvre.
Selon un mode de réalisation, l'invention fournit une cuve étanche et thermiquement isolante intégrée dans une structure porteuse à section polygonale, la structure porteuse comportant une pluralité de parois porteuses sensiblement planes, les parois porteuses étant adjacentes deux à deux au niveau d'arêtes de la structure porteuse, la cuve comportant une pluralité de parois de cuve fixées à chaque fois sur une paroi porteuse respective, une paroi de cuve comportant : une barrière d'isolation thermique retenue sur la paroi porteuse correspondante, et une barrière d'étanchéité supportée par la barrière d'isolation thermique, ladite barrière d'étanchéité comportant une membrane métallique essentiellement constituée d'éléments métalliques juxtaposés soudés les uns aux autres de manière étanche, ladite barrière d'étanchéité comportant une pièce d'angle au droit d'une arête de la structure porteuse, la pièce d'angle comportant une première aile de liaison s'étendant parallèlement à la barrière d'étanchéité disposée sur une première des deux parois porteuses qui définissent l'arête et une deuxième aile de liaison s'étendant parallèlement à la barrière d'étanchéité disposée sur une deuxième des deux parois porteuses qui définissent l'arête, chaque aile de liaison étant soudée à un élément métallique respectif de la barrière d'étanchéité, caractérisée par le fait que la pièce d'angle comporte une portion ondulée s'étendant entre les deux ailes de liaison et présentant une convexité tournée vers la structure porteuse, la portion ondulée étant pliée selon un angle plus aigu que l'angle des deux parois porteuses qui définissent l'arête, la barrière d'isolation thermique présentant une gorge au droit de l'arête pour loger la portion ondulée de la pièce d'angle.
Selon des modes de réalisation, une telle cuve peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes. Selon un mode de réalisation, la portion ondulée est en retrait de la surface fictive formée par la prolongation des barrières d'étanchéité disposées sur la première et la deuxième paroi porteuses jusqu'à l'intersection géométrique desdites deux prolongations. Selon un mode de réalisation, la première paroi de cuve et la deuxième paroi de cuve comportent en outre une barrière d'isolation 30 thermique secondaire et une barrière d'étanchéité secondaire supportée par la barrière d'isolation thermique secondaire, la barrière d'isolation thermique primaire étant disposée sur la barrière d'étanchéité secondaire, la barrière d'étanchéité secondaire comportant une membrane métallique essentiellement constituée d'éléments métalliques juxtaposés soudés les uns aux autres de manière étanche et comportant également une pièce d'angle au droit de l'arête de la structure porteuse, la pièce d'angle comportant une première aile de liaison s'étendant parallèlement à la barrière d'étanchéité secondaire disposée sur la première des deux parois porteuses qui définissent l'arête et une deuxième aile de liaison s'étendant parallèlement à la barrière d'étanchéité secondaire disposée sur la deuxième des deux parois porteuses qui définissent l'arête, chaque aile de liaison étant soudée à un élément métallique respectif de la barrière d'étanchéité secondaire, la pièce d'angle comportant une portion ondulée s'étendant entre les deux ailes de liaison et présentant une convexité tournée vers la structure porteuse, la portion ondulée étant pliée selon un angle plus aigu que l'angle des deux parois porteuses qui définissent l'arête, la barrière d'isolation thermique secondaire présentant une gorge au droit de l'arête pour loger la portion ondulée de ladite pièce d'angle. Selon un mode de réalisation, la barrière d'isolation comporte des structures calorifuges d'angle, une structure calorifuge d'angle comportant deux sous-structures arrangées de manière symétrique par rapport au plan bissecteur défini par la première paroi porteuse et la deuxième paroi porteuse, chaque sous-structure comportant : un panneau inférieur, une couche isolante portée par le panneau inférieur, et un panneau supérieur porté par la couche isolante, la gorge de la barrière d'isolation étant disposée dans les panneaux supérieurs des deux sous-structures. Selon un mode de réalisation, le panneau supérieur présente une 30 forme allongée et comporte une demi-gorge le long d'un côté longitudinal de la surface supérieure du panneau supérieur.
Selon un mode de réalisation, les barrières d'isolation thermique primaire et secondaire comportent chacune une dite structure calorifuge d'angle. Selon un mode de réalisation, un canal de circulation de gaz est ménagé le long de l'arrête de la structure porteuse entre les panneaux inférieurs des sous-structures de la barrière d'isolation thermique primaire et la portion ondulée de la pièce d'angle secondaire de la barrière étanche secondaire. Selon un mode de réalisation, chaque sous-structure d'angle s'étend depuis le plan bissecteur jusqu'en une surface externe de la sous-structure, la surface externe étant parallèle à ladite arête de la structure porteuse, les surfaces externes d'une sous-structure primaire et d'une sous-structure secondaire situées d'un même côté du plan bissecteur coïncidant dans un même plan.
Selon un mode de réalisation, les surfaces externes de ladite sous- structure primaire et de ladite sous-structure secondaire sont perpendiculaires à la barrière d'étanchéité située au droit desdites sous-structures. Selon un mode de réalisation, les éléments métalliques sont des tôles minces à faible coefficient de dilatation présentant des bords longitudinaux parallèles relevés vers l'intérieur de la cuve, et la barrière d'étanchéité comporte en outre des supports de soudure retenus mécaniquement sur barrière d'isolation thermique et disposés de manière alternée avec les virures métalliques de manière que les bords relevés adjacents de deux desdites virures métalliques soient à chaque fois soudés sur les deux faces d'un support de soudure disposé entre les deux virures métalliques, les bords longitudinaux parallèles relevés des virures métalliques et les supports de soudure étant sensiblement parallèles à l'arête de la structure porteuse.
Selon un mode de réalisation, le joint soudé entre un support de soudure et les deux virures métalliques soudées à celui-ci constitue un soufflet déformable dans une direction perpendiculaire à l'arête de la structure porteuse, et dans laquelle la pièce d'angle de la barrière d'étanchéité présente une raideur inférieure ou égale à la raideur des joints soudés adjacents à l'arête selon la direction perpendiculaire à l'arête. Selon un mode de réalisation, la barrière d'isolation thermique 5 comporte en outre des éléments calorifuges parallélépipédiques adjacents aux structures calorifuges d'angles, les ailes de liaison de la pièce d'angle étant soudées sur les éléments métalliques au dessus desdits éléments calorifuges parallélépipédiques. Selon un mode de réalisation, une troisième paroi porteuse de la 10 structure porteuse interrompt l'arête définie par la première et deuxième paroi porteuse, la barrière d'étanchéité comporte la pièce d'angle disposée le long de l'arête de la structure porteuse et comporte en outre une structure d'arrêt au niveau de la troisième paroi porteuse, la structure d'arrêt comportant une pièce de fixation rigide disposée dans le 15 prolongement de la pièce d'angle, la pièce de fixation comportant une première aile d'arrêt s'étendant parallèlement à la barrière d'étanchéité disposée sur la première paroi porteuse et une deuxième aile d'arrêt s'étendant parallèlement à la barrière d'étanchéité disposée sur la deuxième paroi porteuse, 20 la pièce de fixation comporte une portion ondulée s'étendant entre les deux ailes d'arrêt et présentant une convexité tournée vers la structure porteuse, la portion ondulée étant pliée selon un angle plus aigu que l'angle des deux parois porteuses qui définissent l'arête pour loger la portion ondulée de la pièce d'angle, les ailes de liaison de la pièce d'angle et la portion ondulée 25 de la pièce d'angle étant respectivement soudées aux ailes d'arrêt et à la portion ondulée de la pièce d'arrêt pour assurer l'étanchéité entre la structure d'arrêt et la pièce d'angle, la pièce de fixation étant fixée à la troisième paroi porteuse pour reprendre les efforts dans la direction longitudinale de l'arête. 30 Selon un mode de réalisation, la troisième paroi porteuse porte également une paroi de cuve qui comporte une barrière d'étanchéité, la structure d'arrêt présentant une plaque s'étendant parallèlement à la troisième paroi porteuse, la plaque étant reliée de manière étanche à la pièce de fixation rigide, la barrière d'étanchéité de la troisième paroi de cuve étant soudée de manière étanche à ladite plaque.
Une telle cuve peut faire partie d'une installation de stockage terrestre, par exemple pour stocker du GNL ou être installée dans une structure flottante, côtière ou en eau profonde, notamment un navire méthanier, une unité flottante de stockage et de regazéification (FSRU), une unité flottante de production et de stockage déporté (FPSO) et autres.
Selon un mode de réalisation, un navire pour le transport d'un produit liquide froid comporte une double coque et une cuve précitée disposée dans la double coque. Selon un mode de réalisation, l'invention fournit aussi un procédé de chargement ou déchargement d'un tel navire, dans lequel on achemine un produit liquide froid à travers des canalisations isolées depuis ou vers une installation de stockage flottante ou terrestre vers ou depuis la cuve du navire. Selon un mode de réalisation, l'invention fournit aussi un système de transfert pour un produit liquide froid, le système comportant le navire précité, des canalisations isolées agencées de manière à relier la cuve installée dans la coque du navire à une installation de stockage flottante ou terrestre et une pompe pour entrainer un flux de produit liquide froid à travers les canalisations isolées depuis ou vers l'installation de stockage flottante ou terrestre vers ou depuis la cuve du navire.
L'invention part du constat que, dans une cuve étanche et thermiquement isolée comportant plusieurs parois de cuve en appui sur des parois porteuses planes qui se joignent en des arêtes, des contraintes sont générées sur les raccordements entre les parois de cuves au niveau des arêtes lors du remplissage avec le fluide et lorsque le fluide est en mouvement dans la cuve.
Une idée à la base de l'invention est de réaliser un raccordement des barrières d'étanchéités de deux parois de cuves situées chacune d'un côté d'une arête à l'aide d'une pièce d'angle présentant une onde déformable, pour absorber les contraintes dans les barrières d'étanchéité dues notamment à la déformation de la paroi par contraction thermique, dont la convexité est orientée vers l'extérieur de la cuve et dont l'onde s'étend sous la barrière d'étanchéité de manière à éviter les déformations de l'onde sous la pression, notamment due à des mouvements de fluide dans la cuve.
Certains aspects de l'invention partent de l'idée de réaliser ce raccordement en produisant une pièce d'angle non encombrante et de réalisation simple. Certains aspects de l'invention partent de l'idée de loger l'onde dans une gorge de la barrière isolante pour éviter sa déformation.
Certains aspects de l'invention partent de l'idée de raccorder la pièce d'angle aux extrémités de l'arrête à la structure porteuse de manière à reprendre les contraintes dans la direction de l'arête. Certains aspects de l'invention partent de l'idée de réaliser le raccordement de la pièce d'angle à une extrémité de l'arête en fixant la pièce d'angle sur une pièce épousant la forme de la pièce d'angle de manière à permettre une bonne transmission des contraintes à l'extrémité de l'arête. 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. Sur ces dessins : - La figure 1 est une vue en coupe partielle et en perspective de la cuve au niveau d'une arête formée par l'intersection de deux parois porteuses. - La figure 2 est une vue en coupe des deux parois de la cuve de la figure 1 au niveau de l'arrête - La figure 3 est une vue en perspective d'une structure de trièdre d'un anneau de raccordement positionné au niveau d'un coin défini par trois parois de la cuve 1 à une extrémité de l'arête présentée dans la figure 1. - La figure 4 est une vue de côté de la structure de trièdre de la figure 3. - La figure 5 est une vue en perspective partielle écorchée des parois de la cuve au niveau de la structure de trièdre des figures 3 et 4. - La figure 6 est une représentation schématique écorchée d'une cuve de navire méthanier et d'un terminal de chargement/déchargement de cette cuve.
Les figures 1 et 2 présentent des parois de cuve portées par une structure porteuse 1. La structure porteuse 1 est constituée par les parois internes d'une double coque d'un navire méthanier et présente une structure prismatique. Plus précisément, des parois longitudinales s'étendent parallèlement à la direction longitudinale du navire et forment une section polygonale dans un plan perpendiculaire à la direction longitudinale du navire. Les parois longitudinales se rejoignent en des arêtes longitudinales. Les parois porteuses longitudinales sont interrompues dans la direction longitudinale du navire par des parois porteuses transversales 39 qui sont perpendiculaires à la direction longitudinale du navire. Les parois longitudinales et les parois transversales se rejoignent au niveau d'arêtes avant et arrière. Plus particulièrement, les figures 1 et 2 illustrent des parois de cuve se joignant au niveau d'une arête longitudinale 15 de la structure porteuse 1 formée par l'intersection d'une première paroi porteuse 2 et d'une deuxième paroi porteuse 3 de la structure porteuse 1 qui forment un angle de 135°.
Chacune de ces parois porteuses 2 et 3 porte une paroi de cuve étanche et isolante. Par convention, on appellera « au-dessus » une position située plus près de l'intérieur de la cuve et « en dessous » une position située plus près de la structure porteuse 1, quelle que soit l'orientation de la paroi de cuve par rapport au champ de gravité terrestre. Chacune des parois de cuve est composée d'une barrière d'isolation thermique secondaire 4 portant une barrière d'étanchéité secondaire 5. La barrière d'étanchéité secondaire 5 porte elle-même une barrière d'isolation thermique primaire 6 sur laquelle s'appuie une barrière d'étanchéité primaire 7. On voit sur les figures 1 et 2 que la barrière d'isolation thermique secondaire 4 et la barrière d'isolation thermique primaire 6 sont respectivement constituées d'éléments calorifuges secondaires 8 et primaires 9. Des organes d'ancrage 10 maintiennent les éléments calorifuges secondaires 8 en appui sur la structure porteuse 1. De tels organes d'ancrage sont notamment décrits dans la demande de brevet français déposée sous le numéro 1162214. Toutefois, les éléments calorifuges secondaires peuvent également être ancrés à la structure porteuse 1 par l'intermédiaire d'organes d'ancrage décrits dans le brevet FR2887010. Les organes d'ancrages 10 sont fixés à la structure porteuse 1 par l'intermédiaire de goujons (non représentés) soudés à la structure porteuse 1. Les éléments calorifuges secondaires 8 et primaires 9 comportent des rainures à section en forme de T inversé 11. Les rainures 11 accueillent des supports de soudure 12 de manière coulissante sous la forme de bandes métalliques pliées en forme de L. Des virures à bords relevés 13 sont soudées de manière continue sur ces supports de soudure 12. Les joints ainsi formés constituent des soufflets déformables dans une direction perpendiculaire au support de soudure 12. Les virures 13, présentes sur les éléments secondaires, forment la barrière étanche secondaire 2, et les virures portées par les éléments primaires 9 forment la barrière étanche primaire. Les virures 13 ainsi que les supports de soudure 11 des barrières d'étanchéité 31 et 5 s'étendant au dessus des parois 2 et 3 s'étendent parallèlement à l'arête 15. Des organes de retenue primaires (non représentés) maintiennent les éléments calorifuges primaires 9 contre la barrière thermiquement isolante secondaire 4 d'une manière connue de l'homme du métier. Par exemple, des organes de retenue primaires sont notamment décrits dans la demande de brevet français déposée sous le numéro 1250214 ou dans le brevet FR2887010. Les éléments calorifuges primaires 9 et secondaires 8 présentent une 10 forme parallélépipédique et sont disposés dans chacune des barrières d'isolation thermique 4 et 6 selon un maillage rectangulaire régulier. Les éléments secondaires 5 de la barrière thermiquement isolante secondaire 8 reposent sur les parois porteuses 2 et 3 par l'intermédiaire de cordons de mastic 14 formant des lignes parallèles. 15 Pour assurer la continuité des barrières d'isolation thermique primaire 6 et secondaire 4 au niveau de l'arête 15, des éléments calorifuges d'angle primaires 18 et secondaires 17 sont disposés au niveau de l'arête 15 entre les éléments calorifuges 8, 9 de la première paroi porteuse 2 et les éléments 20 calorifuges 8, 9 de la deuxième paroi porteuse 3. Plus précisément, un élément d'angle 17, 18 est disposé de chaque coté du plan bissecteur 16 formé par les deux parois porteuses 2 et 3 pour chaque barrière d'isolation 4 et 6. Ainsi, les éléments d'angle 17, 18 adjacents de chaque côté du plan bissecteur 16 se joignent en une surface 25 19 qui coïncide avec le plan bissecteur. Les éléments d'angle 17, 18 comportent chacun un panneau inférieur 20, 23 portant une couche de mousse isolante 21, 24 portant elle-même un panneau supérieur 22, 25. Les éléments d'angle 17 et 18 s'étendent parallèlement aux parois porteuses 2 et 3. Les éléments d'angle 17, 18 sont indépendant des éléments calorifuges 30 8, 9 adjacents. Une gorge 26, 27 est ménagée au niveau des panneaux supérieurs 22, 25 des éléments d'angle pour recevoir une tôle ondulée 28, 29. A cet effet, le panneau supérieur 22, 25 de chaque élément d'angle comporte une découpe. Cette découpe est réalisée le long du bord longitudinal supérieur du panneau supérieur 22, 25 qui est adjacent au plan bissecteur 16. Cette découpe délimite une demi-gorge. Plus précisément, les découpes des panneaux supérieurs 25 des éléments d'angle primaire forment des demi-gorges planes qui délimitent ainsi une gorge en forme d'angle sensiblement droit. Les découpes des panneaux supérieurs 22 des éléments d'angle secondaires 17 forment une gorge 26 présentant une convexité. Les demi-gorges adjacentes des panneaux supérieurs 22, 25 adjacentes forment ainsi respectivement une gorge primaire 27 et une 10 gorge secondaire 26. La gorge primaire 27 et la gorge secondaire 26 reçoivent respectivement une tôle ondulée primaire 29 et une tôle ondulée secondaire 28. Les tôles ondulées 28, 29 présentent chacune deux ailes planes 30 s'étendant parallèlement aux barrières étanches 5, 31. Les deux ailes planes 15 30 sont reliées par une partie ondulée 32. La partie ondulée 32 présente une onde qui s'étend en direction de la structure porteuse 1 dans la gorge 26, 27 associée. La partie ondulée 32 de la pièce d'angle secondaire 28 repose contre les panneaux supérieurs 22 dans la gorge 26 et la partie ondulée de la pièce d'angle primaire 29 repose en partie contre les panneaux supérieurs 20 25 dans la gorge 27. La portion ondulée 32 de la pièce d'angle primaire 29 et les demi-gorges des panneaux supérieur 25 des éléments d'angle primaires 18 délimitent un canal primaire. La portion ondulée 32 de la pièce d'angle secondaire 28 et les 25 panneaux inférieurs 23 des éléments d'angle primaires 18 délimitent un canal secondaire. Les canaux primaire et secondaire permettent par exemple de réaliser un balayage d'azote ou peuvent recevoir des fibres optiques notamment pour détecter d'éventuelles fuites de fluide à travers les barrières 30 d'étanchéité 5 et 31. La partie ondulée 32 présente une raideur inférieur au joints présent au niveau des supports de soudure 12.
Ainsi, l'onde s'étend en dessous d'une surface fictive 60 délimitée par les deux plans correspondant à l'extension fictive des barrières d'étanchéité 5, 31 disposées sur les deux parois porteuses et s'interrompant en leur intersection.
Ces tôles ondulées primaire 29 et secondaire 28 sont respectivement soudées de manière étanche aux virures primaire 13 et secondaire 31 des barrières étanches associées à la première paroi porteuse 2 et la deuxième paroi porteuse 3. Plus précisément, les ailes planes 30 des tôles ondulées 28, 29 sont soudées au dessus des éléments calorifuges 8 et 9 des barrières d'isolation 4, 6. L'utilisation de telles tôles ondulées 28, 29 permet de réaliser l'étanchéité entre les barrières d'étanchéité 5 et 31 situées de chaque coté du plan bissecteur 16 tout en permettant d'absorber les contraintes dans les barrières d'étanchéité 5, 31 dues, par exemple, à la contraction thermique des éléments calorifuges 8, 9. Par ailleurs, comme les portions ondulées des pièces d'angle 28-29 s'étendent en direction de la structure porteuse 1 dans une gorge, celles-ci ne sont pas vulnérables aux efforts de pression, notamment dus au mouvement de fluide dans la cuve. Ainsi, toute déformation de l'onde par les mouvements de fluide est évitée.
Les tôles ondulées 28 et 29 s'étendent au droit de l'arête longitudinale 15 sensiblement tout le long de l'arête longitudinale 15 entre les parois porteuses avant 39 et arrière. A cet effet, chaque tôle ondulée 28, 29 peut être réalisée en une seule pièce ou plusieurs pièces soudées les unes aux autres à leurs extrémités.
Les parois porteuses transversale 39 portent également des parois de cuve. Pour réaliser le raccordement des barrières primaires 31 et secondaires 5 dans les angles au voisinage des arêtes avant et arrière, on utilise un anneau de raccordement.
La figure 5 présente partiellement l'intersection des parois de cuve au niveau d'un coin ou trièdre formé par l'intersection des deux parois porteuses longitudinales 2 et 3 ainsi que la paroi porteuse transversale avant 39, visible notamment sur la figure 3.
Dans la figure 5, on voit la barrière d'étanchéité secondaire des parois porteuses 2 et 3 reliée à l'anneau de raccordement 40. L'anneau de raccordement 40 comprend des bandeaux métalliques droits 41 s'étendant le long des arêtes avant 42, 43 ainsi qu'une structure de trièdre 44 entre les bandeaux droits 41. Sur la figure 5, on a représenté deux bandeaux 41 attachés respectivement à la paroi porteuse 2 et à la paroi porteuse 3 perpendiculairement à celles-ci. Ces bandeaux 41 servent essentiellement à reprendre les efforts de traction générés par les barrières d'étanchéité disposées sur la paroi transversale 39 parallèlement à la paroi 39. De la même manière, l'anneau de raccordement 40 comporte des bandeaux métalliques attachés à la paroi transversale 39 perpendiculairement à celle-ci le long des arêtes 42 et 43 et servant essentiellement à reprendre les efforts de traction générés par les barrières d'étanchéité disposées sur les parois longitudinales 2 et 3 parallèlement aux parois 2 et 3. La structure générale d'un tel anneau de raccordement a été décrite dans FR2629897. La structure de trièdre 44 est illustrée plus en détail dans les figures 3 et 4.
Sur la figure 5, la structure de trièdre 44 est reliée à deux bandeaux droits 41 par l'intermédiaire de structures de liaison 45. La structure de trièdre 44, les pièces de liaison 45 et les bandeaux droits 41 forment des ensembles de deux surfaces sensiblement continues le long des arêtes avant 42, 43 et parallèles aux parois 2, 3, 39. Ainsi, les barrières d'étanchéité primaire et secondaire 5 et 31 de chacune des trois parois de cuve peuvent être soudées sur des surfaces d'accrochage 61 respectives. Ces surfaces prolongent et relient les barrières d'étanchéité jusqu'aux parois porteuse 2, 3, et 39. Ainsi, l'anneau de raccordement 40 incluant la structure de trièdre 44, les pièces de liaison 45 et les bandeaux droits 41 permet de reprendre les efforts notamment dans la direction longitudinale des virures disposées sur les trois parois 2, 3 et 39.
Les barrières d'étanchéité 5 et 31 des parois de cuve 2, 3 et 39 sont reliées aux surfaces d'accrochage 61 par l'intermédiaire de fourrures de raccordement constituées de tôles 66 à bords relevés réalisées en invar. Les tôles de fourrures 66 sont soudées à la fois sur les virures 13, sur les surfaces 61 et le long de leurs bords relevés. Ainsi, les tôles de fourrure 66 permettent le raccordement étanche entre les surfaces d'accrochage 61 et les virures 13. En particulier, les tôles ondulées primaire 29 et secondaire 28 sont chacune soudées en leurs extrémités sur un plateau ondulé 46, 47 de la structure de trièdre 44.
La structure de trièdre 44 est réalisée par l'assemblage soudé de plusieurs tôles et présente une structure symétrique par rapport au plan bissecteur 16. Cet assemblage de tôles est réalisé de manière à ce que chacune des barrières d'étanchéité 5, 31 s'étendant au dessus de chacune des trois parois porteuses 2, 3 et 39 soit prolongée par des tôles jusqu'aux parois porteuses 2, 3 et 39 vers lesquelles elles s'étendent. Ainsi, les tôles reprennent les efforts produits par la contraction des barrières étanches 5 et 31 depuis les parois porteuses 2, 3 et 39. La structure des portions droites 41 est similaires à la géométrie de la structure de trièdre 44 dans un plan perpendiculaire à l'arête 42. A cet effet deux plats 50 et deux plats 51 sont soudés respectivement aux parois porteuses longitudinales 2, 3 et avant 39. Les plats 51 sont soudés à la paroi porteuse avant 39 et s'étendent dans la direction de l'arête 15. Les plats 45 présentent chacun deux parties parallèles chacune à une des deux parois longitudinales 2 et 3. Les plats 50 présentent chacun deux parties qui sont soudées respectivement aux deux parois longitudinales 2 et 3. Les plats 50 s'étendent dans une direction transversale par rapport à l'arête 15. Des orifices 52 sont ménagés entre l'arête et les plats 51 pour permettre la circulation d'azote au travers du plat.
Un premier plateau 53 est soudé à un plat 50 et prolonge celui-ci en direction de l'intérieur de la cuve. La barrière d'étanchéité secondaire 5 de la paroi avant 39 est soudée sur ce plateau 53. Un plateau 54 s'étend parallèlement au plateau 53 et est fixée par l'intermédiaire de deux plaques 55 à un deuxième plat 50. La barrière d'étanchéité primaire 31 de la paroi avant 39 est soudée sur le plateau 54. Un plateau ondulé 47 est soudée à un plat 51 et s'étend en direction des barrières d'étanchéité secondaire 31 des parois longitudinales 2 et 3. Les barrières d'étanchéité secondaires 5 des parois longitudinales 2 et 3 sont soudées sur le plateau ondulé 47. Un second plateau ondulé 46 est fixé à un second plat 51 par l'intermédiaire de deux plaques 55. Les barrières d'étanchéité primaires 31 des parois longitudinales 2 et 3 sont soudées sur le plateau 46. Les plateaux 46, 47, 53 et 54 sont réalisés par un assemblage de tôles pliées et soudées. Cet assemblage de tôles délimite des volumes intérieurs dans lesquels sont insérés des blocs calorifuges 62 pour assurer la continuité des barrières d'isolation thermique primaires et secondaires. Les plateaux ondulés 46 et 47 présentent une ondulation similaire aux tôles ondulées 28 et 29 de manière à recevoir la portion ondulée des tôles ondulées. Ainsi, l'étanchéité entre la structure de trièdre 44 et les tôles ondulées 28, 29 peut être réalisée par soudage de la portion ondulée 32 sur les plaques 46 et 47, par exemple par soudage TIG. Les tôles 46 et 54 présentent une portion centrale 56 et 57, et des portions latérales 58 et 59 présentant des contours en escalier. Ces portions latérales permettent le soudage des structures de liaison 45. Une structure de liaison 45 se présente sous forme de deux plaques 63, 64 en angle droit. Chacune de ces plaque 63, 64 prend respectivement appui sur les portions latérales 58 et 59 et est soudée à celles-ci. La plaque 63 ne s'étend pas jusqu'au plateau ondulé 47 de manière à délimiter une ouverture 65. Cette ouverture 65 permet la circulation de fluide, entre les deux barrières étanches 5 et 31, entre les parois de cuve longitudinale 2 et 3 et la paroi de cuve avant 39, notamment pour effectuer un balayage d'azote.
Des pièces d'angle ondulées telles que décrites ci-dessus peuvent aussi être mise en place le long de toute autre arête d'une cuve, par exemple une arête transversales d'une cuve.
Les cuves décrites ci-dessus peuvent être utilisées dans différents types d'installations telles que des installations terrestres ou dans un ouvrage flottant comme un navire méthanier ou autre. En référence à la figure 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 du navire, et deux barrières thermiquement isolantes agencées respectivement entre la barrière étanche primaire et la barrière étanche secondaire, et entre la barrière étanche secondaire et la double coque 72. De manière connue en soi, des canalisations de chargement/déchargement disposées sur le pont supérieur du navire peuvent être raccordées, au moyen de connecteurs appropriés, à un terminal maritime ou portuaire pour transférer une cargaison de GNL depuis ou vers la cuve 71. La figure 6 représente un exemple de terminal maritime comportant un poste de chargement et de déchargement 75, une conduite sous-marine 25 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 30 orientable s'adapte à tous les gabarits de méthaniers. Une conduite de liaison non représentée s'étend à l'intérieur de la tour 78. Le poste de chargement et de déchargement 75 permet le chargement et le déchargement du méthanier 70 depuis ou vers l'installation à terre 77. Celle- ci comporte des cuves de stockage de gaz liquéfié 80 et des conduites de liaison 81 reliées par la conduite sous-marine 76 au poste de chargement ou de déchargement 75. La conduite sous-marine 76 permet le transfert du gaz liquéfié entre le poste de chargement ou de déchargement 75 et l'installation à terre 77 sur une grande distance, par exemple 5 km, ce qui permet de garder le navire méthanier 70 à grande distance de la côte pendant les opérations de chargement et de déchargement. Pour engendrer la pression nécessaire au transfert du gaz liquéfié, on met en oeuvre des pompes embarquées dans le navire 70 et/ou des pompes équipant l'installation à terre 77 et/ou des pompes équipant le poste de chargement et de déchargement 75. Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec plusieurs modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention. L'usage du verbe «comporter», «comprendre» ou «inclure» et de ses formes conjuguées n'exclut pas la présence d'autres éléments ou d'autres étapes que ceux énoncés dans une revendication. L'usage de l'article indéfini « un » ou «une» pour un élément ou une étape n'exclut pas, sauf mention contraire, la présence d'une pluralité de tels éléments ou étapes. Dans les revendications, tout signe de référence entre parenthèses ne saurait être interprété comme une limitation de la revendication.

Claims (17)

  1. REVENDICATIONS1. Cuve étanche et thermiquement isolante intégrée dans une structure porteuse (1) à section polygonale, la structure porteuse comportant une pluralité de parois porteuses (2, 3, 39) sensiblement planes, les parois porteuses étant adjacentes deux à deux au niveau d'arêtes (15, 43, 42) de la structure porteuse, la cuve comportant une pluralité de parois de cuve fixées à chaque fois sur une paroi porteuse respective, une paroi de cuve comportant : une barrière d'isolation thermique (4, 6) retenue sur la paroi porteuse 10 correspondante, et une barrière d'étanchéité (5, 31) supportée par la barrière d'isolation thermique, ladite barrière d'étanchéité comportant une membrane métallique essentiellement constituée d'éléments métalliques (13) juxtaposés soudés les uns aux autres de manière étanche, 15 ladite barrière d'étanchéité comportant une pièce d'angle (28, 29) au droit d'une arête (15) de la structure porteuse, la pièce d'angle comportant une première aile (30) de liaison s'étendant parallèlement à la barrière d'étanchéité disposée sur une première des deux parois porteuses qui définissent l'arête 20 et une deuxième aile de liaison (30) s'étendant parallèlement à la barrière d'étanchéité disposée sur une deuxième des deux parois porteuses qui définissent l'arête, chaque aile de liaison étant soudée à un élément métallique respectif de la barrière d'étanchéité, caractérisée par le fait que la pièce d'angle comporte une portion ondulée 25 (32) s'étendant entre les deux ailes de liaison et présentant une convexité tournée vers la structure porteuse, la portion ondulée étant pliée selon un angle plus aigu que l'angle des deux parois porteuses qui définissent l'arête (15), la barrière d'isolation thermique présentant une gorge (26, 27) au droit de l'arête pour loger la portion ondulée (32) de la pièce d'angle. 30
  2. 2. Cuve étanche selon la revendication 1, dans laquelle la portion ondulée (32) est en retrait de la surface fictive (60) formée par la prolongation des barrières d'étanchéité (5, 31) disposées sur la première etla deuxième paroi porteuses jusqu'à l'intersection géométrique desdites deux prolongations.
  3. 3. Cuve étanche selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la première paroi de cuve et la deuxième paroi de cuve comportent en outre une barrière d'isolation thermique secondaire (4) et une barrière d'étanchéité secondaire (5) supportée par la barrière d'isolation thermique secondaire, la barrière d'isolation thermique primaire étant disposée sur la barrière d'étanchéité secondaire, la barrière d'étanchéité secondaire comportant une membrane métallique essentiellement constituée d'éléments métalliques (13) juxtaposés soudés les uns aux autres de manière étanche et comportant également une pièce d'angle (28) au droit de l'arête de la structure porteuse, la pièce d'angle comportant une première aile de liaison (30) s'étendant parallèlement à la barrière d'étanchéité secondaire disposée sur la première des deux parois porteuses qui définissent l'arête et une deuxième aile de liaison (30) s'étendant parallèlement à la barrière d'étanchéité secondaire disposée sur la deuxième des deux parois porteuses qui définissent l'arête, chaque aile de liaison étant soudée à un élément métallique respectif de la barrière d'étanchéité secondaire, la pièce d'angle comportant une portion ondulée (32) s'étendant entre les deux ailes de liaison et présentant une convexité tournée vers la structure porteuse (1), la portion ondulée étant pliée selon un angle plus aigu que l'angle des deux parois porteuses qui définissent l'arête, la barrière d'isolation thermique secondaire présentant une gorge (26) au droit de l'arête pour loger la portion ondulée de ladite pièce d'angle.
  4. 4. Cuve étanche selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle la barrière d'isolation comporte des structures calorifuges d'angle, une structure calorifuge d'angle comportant deux sous-structures (17, 18) arrangées de manière symétrique par rapport au plan bissecteur (16) défini par la première paroi porteuse (2) et la deuxième paroi porteuse (3), chaque sous-structure comportant :un panneau inférieur (20, 23), une couche isolante (21, 18) portée par le panneau inférieur, et un panneau supérieur (22, 25) porté par la couche isolante, la gorge (26, 27) de la barrière d'isolation étant disposée dans les panneaux supérieurs des deux sous-structures.
  5. 5. Cuve étanche selon la revendication 4, dans laquelle le panneau supérieur (22, 25) présente une forme allongée et comporte une demi-gorge le long d'un côté longitudinal de la surface supérieure du panneau supérieur.
  6. 6. Cuve étanche selon les revendications 3 et 4 prises en combinaison, dans laquelle les barrières d'isolation thermique primaire et secondaire comportent chacune une dite structure calorifuge d'angle (17, 18).
  7. 7. Cuve étanche selon la revendication 6, dans laquelle un canal de circulation de gaz est ménagé le long de l'arrête de la structure porteuse entre les panneaux inférieurs (23) des sous-structures de la barrière d'isolation thermique primaire et la portion ondulée (32) de la pièce d'angle secondaire de la barrière étanche secondaire.
  8. 8. Cuve étanche selon la revendication 6 ou 7, dans laquelle chaque sous-structure d'angle s'étend depuis le plan bissecteur (16) jusqu'en une surface externe de la sous-structure, la surface externe étant parallèle à ladite arête de la structure porteuse, et dans laquelle les surfaces externes d'une sous-structure primaire et d'une sous-structure secondaire situées d'un même côté du plan bissecteur coïncident dans un même plan.
  9. 9. Cuve étanche selon la revendication 8, dans laquelle les surfaces externes de ladite sous-structure primaire et de ladite sous-structure secondaire sont perpendiculaires à la barrière d'étanchéité (5, 31) située au droit desdites sous-structures.
  10. 10. Cuve étanche selon l'une des revendications 1 à 9, dans laquelle les éléments métalliques (13) sont des tôles minces à faible coefficient de dilatation présentant des bords longitudinaux parallèles relevés vers l'intérieur de la cuve,et la barrière d'étanchéité comporte en outre des supports de soudure (12) retenus mécaniquement sur barrière d'isolation thermique et disposés de manière alternée avec les virures métalliques de manière que les bords relevés adjacents de deux desdites virures métalliques soient à chaque fois soudés sur les deux faces d'un support de soudure disposé entre les deux virures métalliques, les bords longitudinaux parallèles relevés des virures métalliques et les supports de soudure étant sensiblement parallèles à l'arête de la structure porteuse.
  11. 11. Cuve étanche selon la revendication 10, dans laquelle le joint soudé entre un support de soudure (12) et les deux virures métalliques soudées à celui-ci constitue un soufflet déformable dans une direction perpendiculaire à l'arête de la structure porteuse, et dans laquelle la pièce d'angle (28, 29) de la barrière d'étanchéité présente une raideur inférieure ou égale à la raideur des joints soudés adjacent à l'arête selon la direction perpendiculaire à l'arête (15).
  12. 12. Cuve étanche selon l'une des revendications 4 à 11, dans laquelle la barrière d'isolation thermique comporte en outre des éléments calorifuges parallèpipèdiques adjacents (8, 9) aux structures calorifuges d'angles, les ailes de liaison (30) de la pièce d'angle (28, 29) étant soudées sur les 20 éléments métalliques au dessus desdits éléments calorifuges parallèpipèdiques.
  13. 13. Cuve selon l'une des revendication 1 à 11, dans laquelle une troisième paroi porteuse (39) de la structure porteuse interrompt l'arête (15) définie par la première et deuxième paroi porteuse, la barrière d'étanchéité 25 comporte la pièce d'angle (28, 29) disposée le long de l'arête de la structure porteuse et comporte en outre une structure d'arrêt (44) au niveau de la troisième paroi porteuse, la structure d'arrêt comportant une pièce de fixation rigide (46, 47) disposée dans le prolongement de la pièce d'angle, la pièce de fixation comportant 30 une première aile d'arrêt s'étendant parallèlement à la barrière d'étanchéité disposée sur la première paroi porteuse et une deuxième aile d'arrêt s'étendant parallèlement à la barrièred'étanchéité disposée sur la deuxième paroi porteuse, la pièce de fixation comporte une portion ondulée s'étendant entre les deux ailes d'arrêt et présentant une convexité tournée vers la structure porteuse, la portion ondulée étant pliée selon un angle plus aigu que l'angle des deux parois porteuses qui définissent l'arête pour loger la portion ondulée de la pièce d'angle, les ailes de liaison (30) de la pièce d'angle et la portion ondulée (32) de la pièce d'angle étant respectivement soudées aux ailes d'arrêt et à la portion ondulée de la pièce d'arrêt pour assurer l'étanchéité entre la structure d'arrêt et la pièce d'angle, la pièce de fixation étant fixée à la troisième paroi porteuse (39) pour reprendre les efforts dans la direction longitudinale de l'arête.
  14. 14. Cuve étanche selon la revendication 13, dans laquelle la troisième paroi porteuse (39) porte également une paroi de cuve qui comporte une barrière d'étanchéité, la structure d'arrêt présentant une plaque (53, 54) s'étendant parallèlement à la troisième paroi porteuse, la plaque étant reliée de manière étanche à la pièce de fixation rigide, la barrière d'étanchéité de la troisième paroi de cuve étant soudée de manière étanche à ladite plaque.
  15. 15. Navire (70) pour le transport d'un produit liquide froid, le navire 20 comportant une double coque (72) et une cuve (71) selon l'une des revendications 1 à 14 disposée dans la double coque.
  16. 16. Utilisation d'un navire (70) selon la revendication 15 pour le chargement ou déchargement d'un produit liquide froid, dans laquelle on achemine un produit liquide froid à travers des canalisations isolées (73, 79, 25 76, 81) depuis ou vers une installation de stockage flottante ou terrestre (77) vers ou depuis la cuve du navire (71).
  17. 17. Système de transfert pour un produit liquide froid, le système comportant un navire (70) selon la revendication 15, des canalisations isolées (73, 79, 76, 81) agencées de manière à relier la cuve (71) installée 30 dans la coque du navire à une installation de stockage flottante ou terrestre (77) et une pompe pour entraîner un flux de produit liquide froid à travers lescanalisations isolées depuis ou vers l'installation de stockage flottante ou terrestre vers ou depuis la cuve du navire.
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