FR3018338A1 - Cuve etanche et isolante comportant un element de deflexion permettant l'ecoulement de gaz au niveau d'un angle - Google Patents

Cuve etanche et isolante comportant un element de deflexion permettant l'ecoulement de gaz au niveau d'un angle Download PDF

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Abstract

L'invention concerne une cuve étanche et thermiquement isolante de stockage d'un fluide comprenant une barrière thermiquement isolante comportant : - une pluralité d'éléments calorifuges disposés le long des parois de la cuve, agencés pour permettre un écoulement de fluide, tel qu'un gaz, au sein de ladite barrière thermiquement isolante ; et - un arrangement d'angle, disposé à l'intersection entre une première et une deuxième parois (3, 4) de la cuve, l'arrangement d'angle comportant : - un élément de déflexion (19) comportant une première face (20a) opposée à la structure porteuse de la deuxième paroi (4), une deuxième face (20b) opposée à la structure porteuse de la première paroi (3) et une pluralité de canaux coudés (21) s'étendant entre la première face (20a) et la deuxième face (20b) de l'élément de déflexion (19) pour permettre l'écoulement de fluide, tel qu'un gaz, au travers de l'arrangement d'angle, la pluralité de canaux coudés (21) comportant au moins une série de canaux coudés espacés les uns des autres dans la direction d'épaisseur des parois (3, 4) de la cuve.

Description

Domaine technique L'invention se rapporte au domaine des cuves, étanches et thermiquement isolantes, à membranes, pour le stockage et/ou le transport de fluide, tel qu'un fluide cryogénique.
Des cuves étanches et thermiquement isolées à membranes sont notamment employées pour le stockage de gaz naturel liquéfié (GNL), qui est stocké, à pression atmosphérique, à environ -162°C. Ces cuves peuvent être installées à terre ou sur un ouvrage flottant. Dans le cas d'un ouvrage flottant, la cuve peut être destinée au transport de gaz naturel liquéfié ou à recevoir du gaz naturel liquéfié servant de carburant pour la propulsion de l'ouvrage flottant. Arrière-plan technologique Dans l'état de la technique, il est connu des cuves étanches et thermiquement isolantes pour le stockage de gaz naturel liquéfié comprenant une pluralité de parois, chaque paroi de cuve présentant une structure multicouche présentant successivement, dans le sens de l'épaisseur, depuis l'extérieur vers l'intérieur, une structure porteuse formée par la double coque d'un navire et définissant la forme générale de la cuve, une barrière thermiquement isolante secondaire retenue à la structure porteuse, une membrane d'étanchéité secondaire reposant contre la barrière thermiquement isolante secondaire, une barrière thermiquement isolante primaire reposant contre la membrane d'étanchéité secondaire et une membrane d'étanchéité primaire destinée à être en contact avec le gaz naturel liquéfié contenu dans la cuve. Les barrières thermiquement isolantes comportent des éléments isolants reposant sur la structure porteuse ou sur la membrane d'étanchéité secondaire et une phase gazeuse. Il est connu de maintenir la phase gazeuse de l'une et/ou l'autre des barrières thermiquement isolantes sous une pression absolue inférieure à la pression atmosphérique ambiante, c'est-à-dire à une pression relative négative, afin d'augmenter le pouvoir isolant desdites barrières thermiquement isolantes. Un tel procédé est, par exemple, décrit dans la demande de brevet français FR 2535831.
Il est toutefois difficile de placer la phase gazeuse d'une barrière thermiquement isolante à de très faibles pressions, de l'ordre de 100 Pa absolu, dans un temps relativement court, en raison des pertes de charges importantes générées à l'intérieur d'une barrière thermiquement isolante et notamment des importantes pertes de charges locales au niveau des zones d'angle de la cuve. Ce problème est, en outre, particulièrement délicat à résoudre dans la mesure où une augmentation de la section des espaces d'écoulement de la phase gazeuse visant à diminuer les pertes de charges conduit à créer localement des zones de convection qui nuisent à l'efficacité de l'isolation thermique et sont susceptibles de mettre en péril l'intégrité de navire en créant localement des zones froides au niveau de la structure porteuse. Résumé Une idée à la base de l'invention est de proposer une cuve étanche et thermiquement isolante comportant une barrière thermiquement isolante dans laquelle les pertes de charges sont limitées et ne présentant pas de défauts d'isolation. Selon un mode de réalisation, l'invention fournit une cuve étanche et thermiquement isolante de stockage d'un fluide, ladite cuve comportant une pluralité de parois, chaque paroi présentant successivement, dans une direction d'épaisseur de la paroi de cuve, depuis l'extérieur vers l'intérieur de la cuve, une structure porteuse externe, une barrière thermiquement isolante retenue à la structure porteuse et une membrane d'étanchéité supportée par ladite barrière thermiquement isolante, ladite barrière thermiquement isolante comportant : - une pluralité d'éléments calorifuges disposés le long des parois de la cuve, agencés pour permettre un écoulement de fluide, tel que du gaz, au sein de ladite barrière thermiquement isolante ; et - un arrangement d'angle, disposé à l'intersection entre une première et une deuxième parois de la cuve, l'arrangement d'angle comportant : un élément de déflexion comportant une première face opposée à la structure porteuse de la deuxième paroi, une deuxième face opposée à la structure porteuse de la première paroi et une pluralité de canaux coudés s'étendant entre la première face et la deuxième face de l'élément de déflexion pour permettre l'écoulement de fluide, tel que du gaz, au travers de l'arrangement d'angle, la pluralité de canaux coudés comportant au moins une série de canaux coudés espacés les uns des autres dans la direction d'épaisseur des première et deuxième parois de la cuve. Ainsi, grâce à la présence de l'élément de déflexion à l'intersection entre deux parois de la cuve, la circulation de gaz au niveau des angles de la cuve est favorisée. De plus, en répartissant les canaux coudés dans la direction d'épaisseur des parois de la cuve, les canaux coudés suivent sensiblement les lignes isothermes au sein de la barrière thermiquement isolante de telle sorte que la convection naturelle et forcée est limitée au sein de l'élément de déflexion. Dès lors, un tel élément de déflexion permet de favoriser l'écoulement de gaz au sein de la barrière thermiquement isolante sans pour autant créer localement de défauts d'isolation. Selon des modes de réalisation, une telle cuve peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes l'élément de déflexion comporte une pluralité de séries de canaux coudés espacés les uns des autres dans la direction d'épaisseur des première et deuxième parois de la cuve, lesdites séries étant espacées les unes des autres dans une direction parallèle à une ligne d'intersection entre la première et la deuxième parois de la cuve. la série de canaux coudés espacés les uns des autres dans la direction d'épaisseur des parois de la cuve comporte au moins quatre canaux coudés, avantageusement au moins dix canaux coudés, et de préférence au moins vingt canaux coudés. - les canaux coudés présentent une section inférieure à 5 cm2, de préférence de l'ordre de 0.25 à 1 cm2 la section des canaux coudés présente une dimension plus grande selon une direction parallèle à l'angle de la cuve que selon une direction d'épaisseur d'une paroi de la cuve. les canaux coudés comportent chacun une première portion s'étendant parallèlement à la première paroi et une deuxième portion, s'étendant parallèlement à la deuxième paroi, communiquant avec la première portion. les canaux coudés présentent une forme arquée, les canaux coudés ayant de l'intérieur vers l'extérieur de la cuve, des rayons de courbures croissants. l'élément de déflexion comporte en outre une troisième face, parallèle et opposée à la première face, et une quatrième face, parallèle et opposée à la deuxième face, l'élément de déflexion comportant, entre le canal coudé de forme arquée présentant le plus grand rayon de courbure et les troisième et quatrième faces, un logement garni d'une garniture calorifuge. l'élément de déflexion comporte un empilement de plaques qui sont empilées les unes contre les autres selon une direction perpendiculaire à la première ou à la seconde face, les plaques comportant chacune une pluralité d'alvéoles qui définissent une portion des canaux coudés. Les plaques peuvent notamment être obtenues par injection de matériau polymère. l'élément de déflexion comporte un empilement de plaques qui sont empilées les unes contre les autres selon une direction perpendiculaire à une face de l'élément de déflexion ayant une arête commune à la première et à la deuxième face, au moins une partie des plaques empilées étant équipées, sur au moins une de leur faces, de rainures coudées conformées pour former les canaux coudés. - l'empilement de plaques comporte, dans une variante de réalisation, une pluralité de plaques porteuses planes intercalées entre deux plaques équipées de rainures coudées. l'élément de déflexion présente une forme de parallélépipède rectangle. l'élément de déflexion en forme de parallélépipède rectangle est associé avec au moins un élément de jonction comportant une pluralité de canaux rectilignes parallèles à l'une des première et seconde parois et débouchant en vis-à-vis des canaux coudés de l'élément de déflexion. l'élément de jonction présente des ouvertures traversant ledit élément de jonction selon une direction parallèle à l'arête formée à l'intersection entre la première et la deuxième parois de la cuve. l'élément de déflexion présente une forme coudée. l'élément de déflexion de forme coudée comporte deux parties rectilignes présentant chacune un bord biseauté et raccordées l'une à l'autre via leur bord biseauté. l'arrangement d'angle comporte des éléments d'angles calorifuges et dans laquelle l'élément de déflexion est associé aux éléments d'angle calorifuges. l'élément de déflexion est réalisé dans un matériau polymère choisi parmi le polystyrène expansé, le polyuréthane, la mousse de polyuréthane, le polyéthylène, la mousse de polyéthylène, le polypropylène, la mousse de polypropylène, le polyamide, le polycarbonate ou le Polyéther-imide. L'élément de déflexion peut également être réalisé dans d'autres matériaux thermoplastiques, optionnellement renforcés de fibres. Un tel matériau devra être susceptible d'être injecté lorsque élément de déflexion est formé d'un empilement de plaques injectées. - chaque paroi de cuve présente successivement, dans une direction d'épaisseur de la cuve, depuis l'extérieur vers l'intérieur de la cuve, une structure porteuse externe, une barrière thermiquement iSolanté Sedondaire, retenue à la structure porteuse, une membrane d'étanchéité secondaire supportée par ladite barrière thermiquement isolante secondaire, une barrière thermiquement isolante primaire reposant contre la membrane d'étanchéité secondaire et une membrane d'étanchéité primaire destinée à être en contact avec le fluide stocké dans la cuve, chacune des barrières thermiquement isolantes primaire et secondaire comportant un dit arrangement d'angle comportant un élément de déflexion.
Une telle cuve peut faire partie d'une installation de stockage terrestre, par exemple pour stocker du GNL ou être installée dans une structure flottante, côtière ou en eau profonde, notamment un navire méthanier, une unité flottante de stockage et de regazéification (FSRU), une unité flottante de production et de stockage déporté (FPSO) et autres.
Selon un mode de réalisation, un navire pour le transport d'un fluide comporte une double coque et une cuve précitée disposée dans la double coque.
Selon un mode de réalisation, l'invention fournit aussi un procédé de chargement ou déchargement d'un tel navire, dans lequel on achemine un fluide à travers des canalisations isolées depuis ou vers une installation de stockage flottante ou terrestre vers ou depuis la cuve du navire.
Selon un mode de réalisation, l'invention fournit aussi un système de transfert pour un fluide, le système comportant le navire précité, des canalisations isolées agencées de manière à relier la cuve installée dans la coque du navire à une installation de stockage flottante ou terrestre et une pompe pour entrainer un fluide à travers les canalisations isolées depuis ou vers l'installation de stockage flottante ou terrestre vers ou depuis la cuve du navire. Certains aspects de l'invention partent de l'idée de favoriser la circulation de gaz entre les différentes parois d'une cuve. Certains aspects de l'invention partent de l'idée de favoriser la circulation de gaz entre les parois d'une cuve afin de faciliter le placement d'une barrière thermiquement isolante sous des pressions relatives négatives, particulièrement faibles, de l'ordre de 10 à 1000 Pa. Certains aspects de l'invention partent de l'idée de faciliter la circulation de gaz inerte au sein d'une barrière thermiquement isolante. Certains aspects de l'invention partent de l'idée de faciliter le pompage d'un fluide présent au sein d'une barrière thermiquement isolante en cas de défaut d'étanchéité de la structure porteuse ou d'une membrane d'étanchéité. En effet, le pompage d'un fluide présent au sein de la barrière thermiquement isolante peut notamment être nécessaire pour vidanger l'eau, rentré dans la barrière thermiquement isolante, en cas d'avarie de la double coque du navire. Certains aspects de l'invention partent de l'idée de faciliter les phases de test d'étanchéité d'une membrane d'étanchéité lors desquelles l'on fait circuler du gaz (un mélange azote-ammoniac, des gaz traceurs tels que le Hélium, le Nidron ou autres) dans la barrière thermiquement isolante afin de détecter des défauts d'étanchéité. 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. - Les figures 1 et 2 sont des vues partielles, partiellement éclatée, en perspective d'une structure d'angle équipée d'éléments de déflexion, selon un premier mode de réalisation, pour une cuve étanche et thermiquement isolante de stockage d'un fluide. - La figure 3 est une représentation schématique d'un élément de déflexion, selon un mode de réalisation. La figure 4 est une vue éclatée, en perspective d'un élément de déflexion comportant un empilement de plaques. - La figure 5 est une vue, en coupe, d'un élément de déflexion d'un arrangement d'angle de barrière thermiquement isolante primaire. - La figure 6 est une vue en perspective d'un élément de déflexion. - La figure 7 est une vue en coupe illustrant un élément de déflexion associé avec des éléments de jonction au niveau d'un arrangement d'angle de barrière thermiquement isolante secondaire. - La figure 8 est une vue en perspective d'une structure d'angle, selon un second réaliSàtidb, étruipéé d'éléMets de-déflexion. - Les figures 9 et 10 sont des vues détaillées de la figure 8. - La figure 11 est une vue de la structure d'angle de la figure 7, en coupe dans un plan transversal passant par un élément de déflexion de la barrière thermiquement isolante primaire. - La figure 12 est une vue de la structure d'angle de la figure 7, en coupe dans un plan transversal passant par un élément de déflexion de la barrière thermiquement isolante secondaire. - La figure 13 est une représentation schématique écorchée d'une cuve de navire méthanier et d'un terminal de chargement/déchargement de cette cuve. Description détaillée de modes de réalisation Sur la figure 1, on a représenté une structure d'angle d'une cuve étanche et thermiquement isolante de stockage d'un fluide. Une telle structure d'angle est notamment adaptée pour une cuve à membranes telle que décrite, par exemple, 30 dans le document FR2683786.
La structure générale d'une telle cuve est bien connue et présente une forme polyédrique. La paroi de la cuve comporte, depuis l'extérieur vers l'intérieur de la cuve, une structure porteuse 1, une barrière thermiquement isolante secondaire comportant des éléments calorifuges formés de caisses isolantes juxtaposées sur la structure porteuse et ancrées à celle-ci par des organes de retenue secondaires, une membrane d'étanchéité secondaire portée par les caisses isolantes de la barrière thermiquement isolante secondaire, une barrière thermiquement isolante primaire comportant des éléments calorifuges formés de caisses isolantes juxtaposées et ancrées à la membrane d'étanchéité secondaire par des organes de retenue primaires et une membrane d'étanchéité primaire, portée par les caisses isolantes et destinée à être en contact avec le fluide cryogénique contenu dans la cuve. La structure porteuse 1 peut notamment être une tôle métallique autoporteuse ou, plus généralement, tout type de cloison rigide présentant des propriétés mécaniques appropriées. La structure porteuse peut notamment être formée par la coque ou la double coque d'un navire. La structure porteuse comporte une pluralité de parois définissant la forme générale de la cuve. Les membranes d'étanchéité primaire et secondaire sont, par exemple, constituées d'une nappe continue de virures métalliques à bords relevés, lesdites virures étant soudées par leurs bords relevés sur des supports de soudure parallèles maintenus sur les caisses isolantes. Les virures métalliques sont, par exemple, réalisées en Invar ®: c'est-à-dire un alliage de fer et de nickel dont le coefficient de dilatation est typiquement compris entre 1,2.10-6 et 2.10-6 K-1, ou dans un alliage de fer à forte teneur en manganèse dont le coefficient de dilatation est typiquement de l'ordre de 7.10-6 K-1. Les caisses isolantes présentent une forme générale de parallélépipède rectangle. Les caisses isolantes comportent un panneau de fond et un panneau de couvercle parallèles, espacés selon la direction d'épaisseur de la caisse isolante. Des éléments porteurs s'étendent dans la direction d'épaisseur du bloc isolant et sont fixés, d'une part, au panneau de fond et, d'autre part, au panneau de couvercle et permettent de reprendre les efforts de compression. Les panneaux de fond et de couvercle, les cloisons périphériques et les éléments porteurs sont par exemple réalisés en bois ou en matériau thermoplastique composite.
Les caisses isolantes comportent des cloisons périphériques. Au moins deux cloisons périphériques opposées sont munies de perçages permettant l'écoulement de gaz, au travers des caisses isolantes, afin de faire circuler un gaz inerte et/ou de placer la phase gazeuse contenue dans les barrières thermiquement isolantes en dépression, c'est-à-dire sous une pression relative négative. Une garniture calorifuge est logée à l'intérieur des caisses isolantes. La garniture calorifuge est, par exemple, constituée de laine de verre, d'ouate ou d'une mousse polymère, telle que de la mousse de polyuréthane, de la mousse de polyéthylène ou de la mousse de polychlorure de vinyle ou d'un matériau granulaire ou pulvérulent - tel que la perlite, la vermiculite ou la laine de verre - ou un matériau nanoporeux de type aérogel. On observe sur la figure 1, un anneau de raccordement 2 permettant d'ancrer les membranes d'étanchéité primaire et secondaire à la structure porteuse 1 au niveau des angles entre les parois transversales et longitudinales de la cuve.
L'anneau de raccordement 2 s'étend ici le long d'une intersection entre une première paroi 3 et une deuxième paroi 4. L'anneau de raccordement 2 est formé d'un assemblage de plusieurs tôles soudées. Les tôles de l'anneau de raccordement 2 sont, par exemple, réalisées en invar O. L'anneau de raccordement 2 est fixé, par l'intermédiaire de tôles de liaison 9, 10, 11, 12, à deux ailes 5, 6 perpendiculaires à la structure porteuse 1 de la première paroi 3 et à deux ailes 7, 8 perpendiculaires à la structure porteuse 1 de la deuxième paroi 4. L'anneau de raccordement 2 comporte des surfaces d'ancrage primaires 13, 14 destinées à recevoir des virures métalliques de la membrane d'étanchéité primaire et des surfaces d'ancrage secondaires 15, 16 destinées à recevoir des virures métalliques de la membrane d'étanchéité secondaire. La structure d'un tel anneau de raccordement 2 est notamment décrite dans la demande de brevet FR2549575 ou dans la demande de brevet français FR2724623. L'anneau de raccordement 2 et les tôles de liaison 9, 10, 11, 12 de l'anneau de raccordement 2 à la structure porteuse 1 définissent ici quatre espaces de forme parallélépipédiques dans lesquels sont logés des éléments d'angle calorifuges 17 permettant d'assurer la continuité de l'isolation des barrières thermiquement isolantes primaire et secondaire au niveau de l'anneau de raccordement 2. Seuls les éléments d'angle calorifuges 17 de la barrière thermiquement isolante primaire sont visibles sur les figures 1 et 2.
Les éléments d'angle calorifuges 17 peuvent être formés de blocs de mousse polymère isolante ou être formés de caisses isolantes telles que décrites précédemment. On remarquera que les tôles de l'anneau de raccordement 2 présentent, au niveau de la barrière thermiquement isolante primaire, des ouvertures 18 permettant l'écoulement de gaz entre la barrière thermiquement isolante primaire de la première paroi 3 et la barrière thermiquement isolante primaire de la deuxième paroi 4. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 1, les ouvertures 18 présentant une forme générale rectangulaire dont les angles présentent des congés de profil circulaire.. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 2, les ouvertures 18 sont de géométrie circulaire afin de limiter les concentrations de contrainte et ne pas pénaliser la tenue en fatigue de l'anneau de raccordement 2. Comme illustré sur les figures 1 et 2, la barrière thermiquement isolante primaire comporte, au niveau de l'arrangement d'angle, des éléments de déflexion 19. Les éléments de déflexion 19 sont logés à l'intérieur de l'anneau de raccordement 2 et disposés en vis-à-vis des ouvertures 18 ménagées dans l'anneau de raccordement 2. Les éléments de déflexion 19 sont associés aux éléments d'angle calorifuges 17. Les éléments de déflexion 19 peuvent être logés dans un logement de taille complémentaire ménagé dans les éléments d'angle calorifuges 17 ou être disposés dans les interstices s'étendant entre deux éléments d'angle calorifuges 17 adjacents. Les éléments de déflexion 19 visent à diriger l'écoulement gazeux au travers de l'anneau de raccordement 2, entre les barrières d'isolation thermique primaires de la première et de la deuxième parois 3, 4 de la cuve.
La structure d'un tel élément de déflexion 19 est notamment illustrée sur les figures 5 et 6. L'élément de déflexion 19 présente une forme de parallélépipède rectangle. L'élément de déflexion 19 présente une première face 20a opposée à la structure porteuse 1 de la deuxième paroi 4 et une deuxième face 20b opposée à la structure porteuse 1 de la première paroi 3. En d'autres termes, la première face 20a est disposé en vis-à-vis de la barrière thermiquement isolante primaire de la première paroi 3 et la deuxième face 20b est disposée en vis-à-vis de la barrière thermiquement isolante primaire de la deuxième paroi 4. L'élément de déflexion 19 comporte une pluralité de canaux coudés 21 s'étendant entre la première et la deuxième faces 20a, 20b et permettant ainsi l'écoulement de gaz entre les barrières thermiquement isolantes primaires des première et seconde parois 3, 4. L'élément de déflexion 19 comporte, dans un plan de coupe orthogonale à l'intersection entre la première et la deuxième parois 3, 4, une série de canaux coudés 21 régulièrement espacés dans la direction d'épaisseur des parois 3, 4 de la cuve. Les canaux coudés 21 sont ainsi sensiblement parallèles aux lignes isothermes à l'intérieur de la barrière thermiquement isolante. Les canaux coudés 21 permettent donc de stratifier l'écoulement gazeux au travers de l'élément de déflexion 19 ce qui permet de limiter la convection. Afin d'opérer une stratification thermique satisfaisante de l'écoulement gazeux, chaque série de canaux coudés 21 comporte au moins quatre canaux coudés, avantageusement au moins dix canaux coudés, et de préférence au moins vingt canaux coudés. Comme illustré sur la figure 6, l'élément de déflexion 19 comporte un réseau de canaux coudés comportant une pluralité de séries de canaux coudés 21, les séries étant espacés les unes des autres dans une direction parallèle à l'arête formée à l'intersection entre la première et la deuxième parois 3, 4. Dans les modes de réalisation des figures 5 et 6, les =canaux coudés 21 présentent une forme arquée dont le rayon de courbure est croissant en allant de l'intérieur vers l'extérieur de la cuve. Les canaux 21 de forme arquée d'une même série présentent un centre de courbure commun qui est situé sur une bissectrice de l'angle formé à l'intersection entre la première et la deuxième parois 3, 4. Le centre de courbure des canaux 21 de forme arquée peuvent notamment présenter un rayon de courbure dont le centre correspond à l'arête entre la première et la deuxième faces 20a, 20b de l'élément de déflexion 19.
Dans le mode de réalisation de la figure 5, l'élément de déflexion 19 comporte entre les canaux 20 de forme arquée présentant le rayon de courbure le plus important et une troisième face 20c de l'élément de déflexion 19, opposée à la première face 20a, et une quatrième face 20d, opposée à la deuxième face 20b, un logement 22 garni d'une garniture calorifuge. La garniture calorifuge occupant ce logement 22 est par exemple de la laine de verre, un aérogel ou une mousse polymère, telle qu'une mousse en polyuréthane ou en polyvinyle chloré. Les canaux coudés 21 présentent une faible section, typiquement inférieure à 5 cm2, généralement de l'ordre de 0.25 à 1 cm2.
La section des canaux coudés peut présenter de nombreuses formes : circulaire, carré, rectangulaire, ovoïde ou autres. De manière avantageuse, la section des canaux coudés présente une dimension plus grande selon la direction parallèle à l'angle de la cuve que selon la direction d'épaisseur d'une paroi de la cuve. Ainsi, la dimension la plus grande de la section est orientée dans la direction des isothermes alors que la dimension la plus faible est orientée selon le gradient thermique. Dans un mode de réalisation alternatif, illustré de manière schématique sur la figure 3, les canaux coudés 21 peuvent, comporter une première portion 21a parallèle à la première paroi 3 et une deuxième portion 21b parallèle à la deuxième paroi 4 et communiquant avec la première portion 21a. Selon une variante de réalisation, non illustrée, l'élément de déflexion 19 est formé d'un empilement de plaques qui sont empilés les unes contre les autres selon une direction perpendiculaire à la première face 20a ou à la seconde face 20b. Les plaques comportent chacune une pluralité d'alvéoles qui, lorsque les plaques sont empilées, forment les canaux coudées 21 décrits précédemment. Les alvéoles peuvent être formées lors_de l'opération d'injection_des plaques ou par une opération ultérieure d'usinage. De telles plaques peuvent notamment être réalisées dans des matériaux polymères présentant de bonnes caractéristiques mécaniques et de bonnes caractéristiques d'isolation thermique, tels que le polyéthylène (PE), le polypropylène (PP) ou le Polyéther-imide (PEI), par exemple, optionnellement renforcés de fibres, telles que des fibres de verre. Selon une autre variante de réalisation, illustré sur la figure 4, l'élément de déflexion 19 peut comporter un empilement 23 de plaques empilées les unes contre les autres selon une direction perpendiculaires aux cinquième et sixième faces 20e, 20f de l'élément de déflexion 19, ayant chacune une arête commune avec la première et la deuxième faces 20a, 20b de l'élément de déflexion 19. Au moins une partie des plaques empilées comportent sur au moins une de leur face des rainures coudées qui lorsque les plaques sont empilées forment les canaux coudés 21 décrits précédemment. Selon une variante, des plaques porteuses planes formées d'un matériau présentant une tenue mécanique supérieure aux plaques présentant les rainures coudées sont chacune intercalées entre deux plaques présentant les rainures coudées. Un tel mode de réalisation est avantageux en ce qu'il permet d'utiliser des matériaux, particulièrement appropriées pour la réalisation des rainures coudées, tout en obtenant un élément de déflexion 19 ayant de bonnes caractéristiques mécaniques de tenue grâce à l'insertion des plaques porteuses planes. Les plaques présentant les rainures coudées sont réalisées en matériau polymère choisi parmi les polymères tels que le polystyrène expansé et les matériaux thermoplastiques tels que le polyéthylène (PE), le polypropylène (PP) ou le Polyéther-imide (PEI), optionnellement renforcés de fibres, telles que des fibres de verre. Les rainures coudées peuvent notamment être réalisées lors du moulage par injection des plaques, ou par des opérations ultérieures d'estampage ou d'usinage. Lorsque l'élément de déflexion comporte un empilement 23 de plaques, lesdites plaques sont fixées les unes aux autres par tout moyen approprié, par collage, soudage thermoplastique, clipsage ou liaison mécanique rapporté, par exemple.
Par ailleurs, notons que dans le mode de réalisation représenté sur la figure 6, des panneaux de matériau isolant 24, 25 peuvent être rapportés contre la troisième face 20c de l'élément de déflexion 19, opposée à la première face 20a, et contre la quatrième face 20d, opposée à la deuxième face 20b. Les panneaux de matériau isolant 24, 25 peuvent notamment être des panneaux isolants sous vide, couramment désigné par le sigle VIP pour « vacuum insulating panels » en langue anglaise. De tels panneaux isolants sous vide comportent généralement une âme nanoporeuse encapsulée de manière étanche et placée en dépression. Notons également que l'invention n'est pas limitée à des éléments de déflexion 19 formés d'un empilement de plaques et qu'il est également possible de réaliser de tels éléments de déflexion 19 équipés d'une pluralité de canaux coudés 21 par tout autre procédé approprié et notamment par des procédés d'impression tridimensionnelle. En particulier, dans une variante de réalisation, l'élément de déflexion 19 est formée d'une mousse polymère isolante dans laquelle les canaux coudés 21 ont été usinés dans la masse. La mousse polymère isolante peut notamment être choisie parmi les mousses thermoplastiques telles que les mousses de polyéthylène, de polypropylène ou les mousses thermodurcissables telles que le polyuréthane. Ainsi, l'élément de déflexion 19 est formé dans un matériau présentant de bonnes caractéristiques d'isolation thermique. La figure 7 illustre plus particulièrement l'écoulement gazeux au sein de l'arrangement d'angle de la barrière d'isolation thermique secondaire. Les tôles de liaison 9, 10, 11, 12 de l'anneau de raccordement 2 à la structure porteuse 1 définissent trois espaces de la barrière thermiquement isolante secondaire dans lesquelles sont disposés des éléments d'angle calorifuges 28, 29, 30. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 7, les éléments d'angle calorifuges sont des caisses isolantes comportant une cloison périphérique munie de perçages 31 permettant l'écoulement de gaz, au travers des caisses isolantes. L'espace adjacent à l'angle de la cuve est équipé d'un élément de déflexion 19, similaire à l'élément de déflexion décrit précédemment. Les deux autres espaces sont, quant à eux, équipés d'éléments de jonction 32, 33 qui présentent une pluralité de canaux 34 d'écoulement du gaz débouchant en vis-à-vis de canaux coudés 21 de l'élément de déflexion 19. Les éléments de jonction 32, 33 sont intégrés dans un logement de taille complémentaire ménagé dans les éléments d'angle calorifuges 28, 29. Dans l'espace bordant la barrière thermiquement isolante secondaire de la première paroi 3, les canaux d'écoulement 34 de l'élément de jonction 33 s'étendent sensiblement parallèlement à la première paroi 3 alors que, dans l'espace bordant la barrière thermiquement isolante secondaire de la seconde paroi 4, les canaux d'écoulement 34 de l'élément de jonction 32 s'étendent sensiblement parallèlement à la seconde paroi. En outre, dans le mode de réalisation représenté, les éléments de jonction 32, 33 sont pourvus d'ouvertures 35 traversant lesdits éléments de jonction 32, 33 selon une direction parallèle à l'arête formée à l'intersection entre la première et la seconde parois 3, 4 afin de permettre un écoulement de gaz le long de l'angle de la cuve. Les figures 8 à 12 illustrent une structure d'angle qui est notamment adaptée pour les cuves à membranes d'un second type, tel que décrite par exemple dans le document FR 2691520. Dans une telle cuve, la barrière thermiquement isolante secondaire comporte une pluralité de panneaux calorifuges ancrés sur la structure porteuse 1 au moyen de cordons de résine et de goujons soudés sur la structure porteuse 1. Des interstices disposés entre les panneaux calorifuges sont garnis de laine de verre et ménagent des passages d'écoulement du gaz au travers de la barrière thermiquement isolante secondaire. De même, les espacements entre les cordons de résine, entre la structure porteuse et le panneau calorifuge, ménagent des espaces d'écoulement de gaz. Les panneaux calorifuges sont, par exemple, constitués d'une couche de mousse polymère isolante prise en sandwich entre deux plaques de bois contreplaqué collées sur ladite couche de mousse. La mousse polymère isolante peut notamment être une mousse à base de polyuréthanne.
Les panneaux calorifuges de la membrane secondaire sont recouverts d'une membrane d'étanchéité secondaire formée d'un matériau composite comportant une feuille d'aluminium prise en sandwich entre deux feuilles de tissu en fibres de verre. La barrière thermiquement isolante primaire comporte des panneaux calorifuges présentant une structure identique à celle des panneaux calorifuges de la barrière thermiquement isolante secondaire. Afin de permettre l'écoulement du gaz au sein de la barrière primaire, des interstices sont agencés-entre les panneaux calorifuges. La membrane d'étanchéité primaire est obtenue par assemblage d'une pluralité de plaques métalliques, soudées les unes aux autres le long de leurs bords, et comportant des ondulations s'étendant selon deux directions perpendiculaires. Les plaques métalliques sont, par exemple, réalisées en tôle d'acier inoxydable ou d'aluminium, mise en forme par pliage ou par emboutissage. La structure d'angle, illustrée sur la figure 8, comporte deux panneaux calorifuges 36, 37 présentant une face externe fixée contre la structure porteuse. Les panneaux calorifuges 36, 37 sont raccordés l'un à l'autre, par exemple par collage, via leur bord latéral biseauté. Les panneaux calorifuges 36, 37 forment ainsi un coin de la barrière d'isolation thermique secondaire. Une membrane étanche souple 38 repose sur les panneaux calorifuges 36, 37 et permet de garantir la continuité de l'étanchéité de la membrane d'étanchéité secondaire à l'angle de la cuve. Par ailleurs, la structure d'angle comporte une pluralité de blocs isolants 39, 40 de la barrière d'isolation thermique primaire fixés sur la membrane étanche souple 38. Des raccords d'angle 41 en matière isolante, tel qu'une mousse polymère, sont disposés entre les bords adjacents à l'angle de cuve de deux blocs isolants 39, 40 et permet ainsi d'assurer une continuité de l'isolation thermique au niveau de l'angle de la cuve. De même, des éléments isolants de jointure 42 sont insérés entre les blocs isolants 39, 40. Par ailleurs, des cornières métalliques 43 de barrière d'étanchéité primaire reposent sur les blocs isolants 39, 40. Les cornières métalliques 43 présentent deux ailes qui sont chacune parallèle à l'une des parois de la cuve. Les ailes présentant des goujons 44 soudés sur leur face interne. Les goujons 44 permettent d'ancrer un équipement de soudage lors du soudage des éléments de membrane d'étanchéité primaire sur les cornières métalliques 43. La barrière thermiquement isolante primaire comporte au niveau de la structure d'angle, des éléments de déflexion 45 assurant l'écoulement de gaz au travers l'arrangement d'angle de la barrière d'isolation thermique primaire. Les éléments de déflexion 45 sont chacun insérés entre deux paires de blocs isolants 39, 40. élément de forme coudée qui présente un réseau de canaux coudés 47 qui s'étendent entre une première face 20a de l'élément de déflexion 45 disposée à son extrémité opposée à la seconde paroi 4 et une seconde face 20b de l'élément de déflexion 45 disposée à son extrémité opposée à la première paroi 1. La première face 20a et la deuxième face 20b de l'élément de déflexion 45 sont chacune disposées en vis-à-vis d'un interstice d'écoulement de gaz ménagé entre deux panneaux calorifuges de la barrière thermiquement isolante primaire.
Les canaux coudés 47 présentent une première portion 47a s'étendant parallèlement à la première paroi 3 et une seconde portion 47b s'étendant parallèlement à la seconde paroi 4. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 11, les deux portions 47a, 47b communiquent l'une avec l'autre via une portion arquée.
Comme dans les modes de réalisation précédent, l'élément de déflexion 47 comporte dans un plan de coupe orthogonale à l'intersection entre la première et la deuxième parois 3, 4, une série de canaux coudés 47 régulièrement espacés dans la direction d'épaisseur des parois 3, 4 de la cuve de telle sorte que les canaux coudées 47 suivent sensiblement les isothermes de la cuve au niveau de son angle. Par ailleurs, comme représenté sur la figure 8, des éléments isolants de forme coudée 48 sont disposés de part et d'autre de l'élément de déflexion 47 alors qu'un troisième élément isolant de forme coudée 49 repose sur la face dirigée vers l'intérieur de la cuve de l'élément de déflexion 47. Enfin, comme représenté sur les figures 8 et 12, la barrière thermiquement isolante secondaire comporte également au niveau de la structure d'angle, des éléments de déflexion 46 assurant l'écoulement de gaz à travers l'arrangement d'angle de la barrière d'isolation thermique secondaire. Les éléments de déflexion 46 sont insérés dans des logements ménagés dans les panneaux calorifuges 36, 37. Comme dans le mode de réalisation précédent, la première face 20a et la deuxième face 20b des éléments de déflexion 46 seront avantageusement disposés en vis-à-vis d'interstices d'écoulement de gaz formés entre les panneaux calorifuges de la barrière d'isolation thermique secondaire. L'élément de déflexion 46, représenté de manière détaillée sur la figure 12, est formé en deux parties rectilignes 46a, 46b. Chacune des parties rectilignes 46a, 46b comporte des canaux 50 parallèles à l'une des parois 3, 4 de la cuve. Les parties rectilignes 46a, 46b présentent chacune un bord biseauté et sont mises bout-à-bout via leur bord biseauté. Les canaux 50 d'une des parties rectilignes 46a, 46b débouchent en vis-à-vis des canaux 50 de l'autre partie rectiligne 46a, 46b de sorte à former des canaux coudés. L'élément de déflexion 46, dans une version non représentée, peut être réalisé de manière adaptée à des angles différents de 90°. En référence à la figure 13, une vue écorchée d'un navire méthanier 70 montre une cuve étanche et isolée 71 de forme générale prismatique montée dans la double coque 72 du navire. La paroi de la cuve 71 comporte une barrière étanche primaire destinée à être en contact avec le GNL contenu dans la cuve, une barrière étanche secondaire agencée entre la barrière étanche primaire et la double coque 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 13 représente un exemple de terminal maritime comportant un poste de chargement et de déchargement 75, une conduite sous-marine 76 et une installation à terre 77. Le poste de chargement et de déchargement 75 est une installation fixe off-shore comportant un bras mobile 74 et une tour 78 qui supporte le bras mobile 74. Le bras mobile 74 porte un faisceau de tuyaux flexibles isolés 79 pouvant se connecter aux canalisations de chargement/déchargement 73. Le bras mobile 74 orientable s'adapte à tous les gabarits de méthaniers. Une conduite de liaison non représentée s'étend à l'intérieur de la tour 78. Le poste de chargement et de déchargement 75 permet le chargement et le déchargement du méthanier 70 depuis ou vers l'installation à terre 77. Celle-ci comporte des cuves de stockage de gaz liquéfié 80 et des conduites de liaison 81 reliées par la conduite sous-marine 76 au poste de chargement ou de déchargement 75. La conduite sous-marine 76 permet le transfert du gaz liquéfié entre le poste de chargement ou de déchargement 75 et l'installation à terre 77 sur une grande distance, par exemple 5 km, ce qui permet de garder le navire méthanier 70 à grande distance de la côte pendant les opérations de chargement et de déchargement. Pour engendrer la pression nécessaire au transfert du gaz liquéfié, on met en oeuvre des pompes embarquées dans le navire 70 et/ou des pompes équipant l'installation à terre 77 et/ou des pompes équipant le poste de chargement et de déchargement 75.
Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec plusieurs modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention. L'usage du verbe « comporter », « comprendre » ou « inclure » et de ses formes conjuguées n'exclut pas la présence d'autres éléments ou d'autres étapes que ceux énoncés dans une revendication. L'usage de l'article indéfini « un » ou « une » pour un élément ou une étape n'exclut pas, sauf mention contraire, la présence d'une pluralité de tels éléments ou étapes.
Dans les revendications, tout signe de référence entre parenthèses ne saurait être interprété comme une limitation de la revendication.

Claims (22)

  1. REVENDICATIONS1. Cuve étanche et thermiquement isolante de stockage d'un fluide, ladite cuve comportant une pluralité de parois (3, 4), chaque paroi présentant successivement, dans une direction d'épaisseur de la paroi de la cuve, depuis l'extérieur vers l'intérieur de la cuve, une structure porteuse externe (1), une barrière thermiquement isolante retenue à la structure porteuse et une membrane d'étanchéité supportée par ladite barrière thermiquement isolante, ladite barrière thermiquement isolante comportant : - une pluralité d'éléments calorifuges disposés le long des parois de la cuve, agencés pour permettre un écoulement de fluide au sein de ladite barrière thermiquement isolante ; et - un arrangement d'angle, disposé à l'intersection entre une première et une deuxième parois (3, 4) de la cuve, l'arrangement d'angle comportant : un élément de déflexion (19, 45, 46) comportant une première face (20a) opposée à la structure porteuse de la deuxième paroi (4), une deuxième face (20b) opposée à la structure porteuse de la première paroi (3) et une pluralité de canaux coudés (21, 47, 50) s'étendant entre la première face (20a) et la deuxième face (20b) de l'élément de déflexion (19, 45, 46) pour permettre l'écoulement de fluide au travers de l'arrangement d'angle, la pluralité de canaux coudés (21, 47, 50) comportant au moins une série de canaux coudés espacés les uns des autres dans la direction d'épaisseur des première et deuxième parois (3, 4) de la cuve.
  2. 2. Cuve selon la revendication 1, dans laquelle l'élément de déflexion comporte une pluralité de séries de canaux coudés (21, 47, 50) espacés les uns des autres dans la direction d'épaisseur des première et deuxième parois (3, 4) de la cuve, lesdites séries étant espacées les unes des autres dans une direction parallèle à une ligne d'intersection entre la première et la deuxième parois (3, 4) de la cuve.
  3. 3. Cuve selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la série de canaux coudés (21, 47, 50) espacés les uns des autres dans la direction d'épaisseur des parois de la cuve comporte au moins quatre canaux coudés.
  4. 4. Cuve selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle les canaux coudés (21, 47, 50) présentent une section inférieure à 5 cm2.
  5. 5. Cuve selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle la section des canaux coudés (21, 47, 50) présente une dimension plus grande selon une direction parallèle à l'angle de la cuve que selon une direction d'épaisseur d'une paroi (3, 4) de la cuve.
  6. 6. Cuve selon la revendication 1 ou 5, dans laquelle les canaux coudés (21, 47, 50) comportent chacun une première portion (21a, 47a) s'étendant parallèlement à la première paroi (3) et une deuxième portion (21b, 47b), s'étendant parallèlement à la deuxième paroi (4), communiquant avec la première portion (21a, 47a).
  7. 7. Cuve selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle les canaux coudés (21) présentent une forme arquée, les canaux coudés (21) ayant de l'intérieur vers l'extérieur de la cuve, des rayons de courbures croissants.
  8. 8. Cuve selon la revendication 7, dans laquelle l'élément de déflexion (19) comporte en outre une troisième face (20c), parallèle et opposée à la première face (20a), et une quatrième face (20d), parallèle et opposée à la deuxième face (20b), et dans laquelle l'élément de déflexion (19) comporte, entre le canal coudé de forme arquée (21) présentant le plus grand rayon de courbure et les troisième et quatrième faces (20c, 20d), un logement (22) garni d'une garniture calorifuge.
  9. 9. Cuve selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle l'élément de déflexion (19) comporte un empilement de plaques qui sont empilées les unes contre les autres selon une direction perpendiculaire à la première face (20a) ou à la seconde face (20b), les plaques comportant chacune une pluralité d'alvéoles qui définissent une portion des canaux coudés (21).
  10. 10. Cuve selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans laquelle l'élément de déflexion (19) comporte un empilement (23) de plaques qui sont empilées les unes contre les autres selon une direction perpendiculaire à une face (20e, 20f) de l'élément de déflexion (19) ayant une arête commune à la première face (20a) et à la deuxième face (20b) , et dans laquelle au moins une partie des plaques empilées sont équipées, sur au moins une de leur faces, de rainures coudées conformées pour former les canaux coudés (21).
  11. 11. Cuve selon la revendication 10, dans laquelle l'empilement (23) de plaques comporte une pluralité de plaques porteuses planes intercalées entre deux plaques équipées de rainures coudées.
  12. 12. Cuve selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans laquelle l'élément de déflexion (19) présente une forme de parallélépipède rectangle.
  13. 13. Cuve selon la revendication 12, dans laquelle l'élément de déflexion (19) en forme de parallélépipède rectangle est associé avec au moins un élément de jonction (32, 33) comportant une pluralité de canaux rectilignes (34) parallèles à l'une des première et seconde parois (3, 4) et débouchant en vis-à-vis des canaux coudés (21) de l'élément de déflexion (19).
  14. 14. Cuve selon la revendication 13, dans laquelle l'élément de jonction (32, 33) présente des ouvertures (35) traversant ledit élément de jonction (32, 33) selon une direction parallèle à l'arête formée à l'intersection entre la première et la deuxième parois (3, 4) de la cuve.
  15. 15. Cuve selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans laquelle l'élément de déflexion (45, 46) présente une forme coudée.
  16. 16. Cuve selon la revendication 15, dans laquelle l'élément de déflexion de forme coudée (46) comporte deux parties rectilignes (46a, 46b) présentant chacune un bord biseauté et raccordées l'une à l'autre via leur bord biseauté.
  17. 17. Cuve selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, dans laquelle l'arrangement d'angle comporte des éléments d'angles calorifuges (17, 28, 29, 30, 36, 37, 39, 40) et dans laquelle l'élément de déflexion (19, 45, 46) est associé aux éléments d'angle calorifuges (17, 28, 29, 30, 36, 37, 39, 40).
  18. 18. Cuve selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, dans laquelle l'élément de déflexion (19, 45, 46) est réalisé dans un matériau polymère choisi parmi le polystyrène expansé, le polyuréthane, la mousse de polyuréthane, le polyéthylène, la mousse de polyéthylène, le polypropylène, la mousse de polypropylène, le polyamide, le polycarbonate ou le Polyéther-imide.
  19. 19. Cuve selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, dans laquelle chaque paroi de cuve (3, 4) présente successivement, dans une direction d'épaisseur de la cuve, depuis l'extérieur vers l'intérieur de la cuve, une structure porteuse externe (1), une barrière thermiquement isolante secondaire, retenue à lastructure porteuse (1), une membrane d'étanchéité secondaire supportée par ladite barrière thermiquement isolante secondaire, une barrière thermiquement isolante primaire reposant contre la membrane d'étanchéité secondaire et une membrane d'étanchéité primaire destinée à être en contact avec le fluide stocké dans la cuve, chacune des barrières thermiquement isolantes primaire et secondaire comportant un dit arrangement d'angle comportant un élément de déflexion (19, 45, 46).
  20. 20. Navire (70) pour le transport d'un fluide, le navire comportant une double coque (72) et une cuve (71) selon l'une quelconque des revendications 1 à 19 disposée dans la double coque.
  21. 21. Procédé de chargement ou déchargement d'un navire (70) selon la revendication 20, dans lequel on achemine un fluide à travers des canalisations isolées (73, 79, 76, 81) depuis ou vers une installation de stockage flottante ou terrestre (77) vers ou depuis la cuve du navire (71).
  22. 22. Système de transfert pour un fluide, le système comportant un navire (70) selon la revendication 20, des canalisations isolées (73, 79, 76, 81) agencées de - manière à-relier la-cuve-(71) installée dans la coque du navire à une installation de stockage flottante ou terrestre (77) et une pompe pour entrainer un fluide à travers les canalisations isolées depuis ou vers l'installation de stockage flottante ou terrestre vers ou depuis la cuve du navire.
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