FR3074560A1 - Cuve etanche et thermiquement isolante - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne une cuve étanche et thermiquement isolante de stockage d'un fluide comportant une paroi (1) de cuve comprenant : - des panneaux isolants (7) de forme parallélépipédique qui sont juxtaposés sur une structure porteuse (3) et qui présentent chacun une plaque de couvercle (10) définissant une surface de support pour une membrane d'étanchéité (4) ; et - un dispositif d'ancrage (8) qui est fixé à la structure porteuse (3) et comporte : - une tige (15) qui est fixée à la structure porteuse (3) entre au moins deux zones de coin d'au moins deux panneaux isolants (7) adjacents ; - une platine d'appui (17) qui est montée sur la tige (15) et qui est maintenue en appui en direction de la structure porteuse (3) contre une zone d'appui (16) de chacun desdits panneaux isolants (7) adjacents de manière à les retenir vers la structure porteuse (3) ; et - une plaque de répartition des efforts (19) qui est fixée à la plaque d'appui (17) et qui est disposée, dans la zone de coin de chacun desdits panneaux isolants (7) adjacents, entre la plaque de couvercle (10) dudit panneau isolant (7) et la membrane d'étanchéité (4).

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 gaz liquéfié.
Des cuves étanches et thermiquement isolantes à membranes sont notamment employées pour le stockage de gaz naturel liquéfié (GNL), qui est stocké, à pression atmosphérique, à environ -163°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 nature! liquéfié servant de carburant pour la propulsion de l’ouvrage flottant.
Arrière-plan technologique
Le document WO2014096600 divulgue une cuve étanche et thermiquement isolante de stockage de gaz naturel liquéfie agencée dans une structure porteuse et dont les parois présentent une structure multicouche, à savoir de l’extérieur vers l’intérieur de la cuve, une barrière thermiquement isolante secondaire ancrée contre la structure porteuse, une membrane d’étanchéité secondaire qui est supportée par la barrière thermiquement isolante secondaire, une barrière thermiquement isolante primaire qui est supportée par la membrane d’étanchéité secondaire et une membrane d’étanchéité primaire qui est supportée par la barrière thermiquement isolante primaire et qui est destinée à être contact avec le gaz naturel liquéfie stocké dans la cuve.
Chaque barrière d’isolation thermique, primaire et secondaire, comporte un ensemble de panneaux isolants, respectivement primaire et secondaire, de forme générale parallélépipédique qui sont juxtaposés et qui forment ainsi une surface de support pour une membrane d’étanchéité respective. Les panneaux isolants sont ancrés sur la structure porteuse au moyen de dispositifs d’ancrage qui sont fixés à la structure porteuse et qui sont positionnées au niveau des coins des panneaux isolants primaires et secondaires. Chaque dispositif d’ancrage coopère ainsi avec les coins de quatre panneaux isolants secondaires adjacents et avec les coins de quatre panneaux isolants primaires adjacents afin de les retenir contre la structure porteuse.
Les panneaux isolants secondaires sont susceptibles de se déformer. En effet, les panneaux isolants secondaires sont soumis à des gradients thermiques qui, en raison des phénomènes de contraction différentielle, sont susceptibles d’entraîner leur flexion. En outre, la déformation de la structure porteuse occasionne des déformations des panneaux isolants secondaires. Ceci est notamment le cas lorsque la structure porteuse est formée par la coque interne et que celle-ci délimite des compartiments de ballast. En effet, dans ces circonstances, les mouvements du liquide de ballast dans les compartiments de ballast sont susceptibles d’occasionner des déformations importantes de la structure porteuse.
Ces déformations des panneaux isolants secondaires ont pour effet de générer des dénivelés entre les coins adjacents des panneaux isolants secondaires, ces dénivelés étant d’autant plus importants que les panneaux isolants secondaires présentent une structure particulière au niveau de leurs coins, par exemple en étant équipés de piliers au niveau de leurs coins.
Or, lorsque le gaz liquéfié exerce des pressions hydrostatiques et dynamiques sur les parois de la cuve, de tels dénivelés conduisent à une concentration des contraintes dans la membrane d’étanchéité secondaire et dans les panneaux isolants primaires au droit des coins des panneaux isolants secondaires. Aussi, le niveau des contraintes dans ces zones est notamment susceptible d’occasionner des dégradations des éléments précités, tels que des écrasements et/ou poinçonnages des panneaux isolants primaires par exemple.
Résumé
Une idée à la base de l’invention consiste à limiter le niveau des contraintes susceptibles d’être générés dans les composants d’une paroi de cuve au droit des coins des panneaux isolants secondaires.
Une idée à la base de l’invention est de proposer une cuve étanche et thermiquement isolante de stockage d’un fluide comportant une paroi de cuve présentant successivement dans une direction d’épaisseur de la paroi de cuve, depuis l’extérieur vers l’intérieur de la cuve, une barrière thermiquement isolante qui est ancrée à une structure porteuse et une membrane d’étanchéité qui repose contre la barrière thermiquement isolante, dans laquelle la barrière thermiquement isolante comprend des panneaux isolants de forme parallélépipédique qui sont juxtaposés sur la structure porteuse et qui présentent chacun une plaque de couvercle définissant une surface de support pour la membrane d’étanchéité ;
dans laquelle des dispositifs d’ancrage sont fixés à la structure porteuse entre les panneaux isolants et coopèrent avec lesdits panneaux isolants afin de les retenir contre la structure porteuse ;
dans laquelle au moins un des dispositifs d’ancrage comporte :
- une tige qui est fixée à la structure porteuse entre au moins deux zones de coin adjacentes d’au moins deuxisolants adjacents ;
- une platine d’appui qui est montée sur la tige et qui est maintenue en appui en direction de la structure porteuse contre une zone d’appui de chacun des panneaux isolants adjacents de manière à les retenir vers Sa structure porteuse ; et
- une plaque de répartition des efforts qui est fixée à la plaque d’appui et qui est disposée, dans la zone de coin de chacun des panneaux isolants adjacents entre la plaque de couvercle dudit panneau isolant et la membrane d’étanchéité.
Une telle plaque de répartition des efforts permet d’atténuer les phénomènes de dénivelés entre les panneaux isolants adjacents. Aussi, la plaque de répartition des efforts a pour effet de répartir les contraintes susceptibles de s’exercer sur la membrane d’étanchéité ou sur tout autre composant de la paroi de cuve, tel que du contreplaqué ou de la mousse polymère isolante, par exemple, au droit des zones de coin des panneaux isolants, , ce qui permet de limiter le niveau desdites contraintes et ainsi d’éviter un endommagement des composants de la paroi de cuve.
Selon d’autres modes de réalisation avantageux, une telle cuve peut présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes.
Selon un mode de réalisation, la plaque de répartition des efforts est fixée directement ou indirectement à la plaque d’appui
Selon un mode de réalisation la plaque de répartition des efforts est disposée dans la zone de coin d’au moins deux des panneaux isolants.
Selon un mode de réalisation, la tige est fixée à la structure porteuse entre au moins quatre zones de coins adjacentes de quatre panneaux isolants adjacents et dans laquelle la plaque de répartition des efforts est disposée, dans la zone de coin de chacun des quatre panneaux isolants adjacents.
Selon un mode de réalisation, la plaque de répartition des efforts repose contre la plaque de couvercle de chacun des quatre panneaux isolants adjacents.
Selon un mode de réalisation, les panneaux isolants comportent un lamage et la plaque de répartition des efforts est logée dans l’un des lamages de chacun des panneaux isolants adjacents. Ceci contribue à assurer la planéité de la surface de support de la membrane d’étanchéité.
Selon un mode de réalisation, la plaque de répartition des efforts affleure au niveau de la surface de support définie par la plaque de couvercle
Selon un mode de réalisation, le lamage est réalisé dans la zone de coin.
Selon un mode de réalisation, la plaque de répartition des efforts présente une forme rectangulaire et de préférence carré.
Selon un mode de réalisation, la plaque de répartition des efforts présente une épaisseur comprise entre 1 et 7 mm, et de préférence comprise entre 2 et 4 mm.
Selon un mode de réalisation, la plaque de répartition des efforts est réalisée dans un matériau choisi parmi l’acier inoxydable, les alliages de fer et de nickel dont le coefficient de dilatation est compris entre 1,2.10'6 et 2.10'6 K'1 et les alliages de fer et de manganèse dont le coefficient de dilatation est inférieur à 2.10’5 K’1.
Selon un mode de réalisation, le dispositif d’ancrage comporte un écrou qui coopère avec une extrémité filetée de la tige et une ou plusieurs rondelles élastiques enfilées sur la tige entre l’écrou et la platine d’appui de manière à exercer un effort élastique plaquant ladite platine d’appui contre la zone d’appui de chacun des quatre panneaux isolants adjacents. Ceci permet d’assurer un ancrage élastique des panneaux isolants sur la structure porteuse.
Selon un mode de réalisation, les rondelles élastiques sont des rondelles Belleville.
Selon un mode de réalisation, les panneaux isolants comportent au niveau de leurs zones de coin, un évidement ménagé au droit de la zone d’appui, chaque platine d’appui étant reçue dans l’évidement de chacun des panneaux isolants adjacents.
Selon un mode de réalisation, au moins un des panneaux isolants comporte une plaque de fond reposant contre la structure porteuse, une plaque intermédiaire disposée entre la plaque de fond et la plaque de couvercle, une première couche de mousse polymère isolante prise en sandwich entre la plaque de fond et la plaque intermédiaire et une deuxième couche de mousse polymère isolante prise en sandwich entre la plaque intermédiaire et la plaque de couvercle. Une telle structure est avantageuse en ce qu’elle permet de limiter les efforts de flexion engendrés par la contraction différentielle des matériaux du panneau isolant.
Selon un mode de réalisation, les évidements sont ménagés dans la deuxième couche de mousse polymère isolante de manière à ce que la plaque intermédiaire déborde par rapport à la deuxième couche de mousse polymère isolante et ménage ainsi l’une des zones d’appui.
Selon un mode de réalisation, la première couche de mousse polymère isolante présente, dans chacune des zones de coins du panneau isolant une découpe logeant un pilier qui s’étend entre la plaque de fond et la plaque intermédiaire. Ceci permet de limiter l’écrasement et le fluage de la mousse.
Selon un autre mode de réalisation, au moins l’un des panneaux isolants comporte une plaque de fond, une plaque de couvercle et des voiles porteurs s’étendant, dans la direction d’épaisseur de la paroi de cuve, entre le plaque de fond et la plaque de couvercle et délimitant une pluralité de compartiments remplis d’une garniture isolante, telle que de la perlite.
Selon un mode de réalisation, la barrière thermiquement isolante est une barrière thermiquement isolante secondaire, les panneaux isolants sont des panneaux isolants secondaires, la membrane d’étanchéité est une membrane d’étanchéité secondaire et la platine d’appui est une platine d’appui secondaire, la paroi de cuve comportant en outre une barrière thermiquement isolante primaire reposant contre la membrane d’étanchéité secondaire et une membrane d’étanchéité primaire qui repose contre la barrière thermiquement isolante primaire et est destinée à être en contact avec le fluide contenu dans la cuve ; la barrière thermiquement isolante primaire comportant des panneaux isolants primaires qui sont chacun superposés sur l’un des panneaux isolants secondaires, le dispositif d’ancrage comportant en outre :
- un goujon qui est solidaire de la platine d’appui secondaire et qui traverse de manière étanche la membrane d’étanchéité secondaire ; et
- une platine d’appui primaire qui est montée sur le goujon et qui est maintenue en appui en direction de la structure porteuse contre une zone d’appui de chacun des quatre panneaux isolants primaires adjacents de manière à les retenir vers la structure porteuse.
Selon un mode de réalisation, le dispositif d’ancrage comporte une platine supérieure qui est fixée à la platine d’appui secondaire et est disposée entre la platine d’appui secondaire et la plaque de répartition des efforts; le goujon étant fixé à la platine supérieure et passant au travers d’un alésage ménagé dans la plaque de répartition des efforts.
Selon un mode de réalisation, la plaque de répartition des efforts recouvre intégralement la platine supérieure.
Selon un mode de réalisation, la platine supérieure comporte deux faces orthogonales à la direction d’épaisseur de la paroi de cuve qui sont reliées l’une à l’autre par des faces s’étendant parallèlement à la direction d’épaisseur de la paroi de cuve ; lesdites faces qui s’étendent parallèlement à la direction d’épaisseur de la paroi de cuve étant raccordées les unes aux autres par des congés. Ceci contribue à limiter encore davantage les phénomènes de poinçonnement des panneaux isolants primaires. Ceci permet en outre de limiter les efforts s’exerçant sur la plaque de répartition des efforts.
Selon un mode de réalisation, le dispositif d’ancrage comporte une entretoise qui est fixée à la platine d’appui secondaire et est disposée entre la platine d’appui secondaire et la platine supérieure. L’entretoise est avantageusement réalisée en bois ou en plastique, ce qui permet de limiter le pont thermique vers la structure porteuse au niveau du dispositif d’ancrage.
Selon un mode de réalisation, l’entretoise présente une forme de U inversé de manière à définir entre les deux branches du U un logement central, le logement central recevant une extrémité supérieure de la tige, l’écrou et optionnellement la ou les rondelles élastiques.
Selon un mode de réalisation, la plaque supérieure recouvre intégralement l’entretoise.
Selon un mode de réalisation, l’entretoise présente des chanfreins.
Selon un mode de réalisation, le dispositif d’ancrage comporte une douille qui est soudée à la structure porteuse et un écrou qui est logé dans la douille, la tige d’ancrage présentant une extrémité inférieure filetée coopérant avec l’écrou.
Selon un mode de réalisation, le fluide est un gaz liquéfié, tel que du gaz naturel liquéfié.
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 cryogénique comporte une double coque et une cuve précitée disposée dans la double coque.
Selon un mode de réalisation, la double coque comporte une coque interne formant la structure porteuse de la cuve.
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 entraîner un fluide à travers les canalisations isolées depuis ou vers l’installation de stockage flottante ou terrestre vers ou depuis la cuve du navire.
Brève description des figures
L’invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante de plusieurs modes de réalisation particuliers de l’invention, donnés uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés.
- La figure 1 est une vue en perspective écorchée d’une paroi de cuve.
- La figure 2 est une vue en perspective d’un dispositif d’ancrage coopérant avec des panneaux isoiants primaires et des panneaux isolants secondaires afin de les retenir contre la structure porteuse.
- La figure 3 est une vue de détail du dispositif d’ancrage de la figure 2.
- La figure 4 est une vue éclatée du dispositif d’ancrage des figures 2 et 3.
- La figure 5 est une vue en perspective d’un panneau isolant secondaire.
- La figure 6 est une vue en perspective d’un panneau isolant primaire.
- La figure 7 est une vue éclatée d’un dispositif d’ancrage selon une variante de réalisation.
- La figure 8 est une représentation schématique écorchée d’une cuve de navire méthanier et d’un terminal de chargement/déchargement de cette cuve.
- La figure 9 est une représentation en coupe d’un élément d’un dispositif d’ancrage selon une autre variante de réalisation.
Description détaillée de modes de réalisation
Par convention, les termes «externe » et « interne » sont utilisés pour définir la position relative d'un élément par rapport à un autre, par référence à l'intérieur et à l’extérieur de la cuve.
Sur la figure 1, on a représenté la structure multicouche d’une paroi 1 d’une cuve étanche et thermiquement isolante de stockage d’un fluide liquéfié, tel que du gaz naturel liquéfié (GNL). Chaque paroi 1 de la cuve comporte successivement, dans le sens de l’épaisseur, depuis l’extérieur vers l’intérieur de la cuve, une barrière thermiquement isolante secondaire 2 retenue à une structure porteuse 3, une membrane d’étanchéité secondaire 4 reposant contre la barrière thermiquement isolante secondaire 2, une barrière thermiquement isolante primaire 5 reposant contre la membrane d’étanchéité secondaire 4 et une membrane d’étanchéité primaire 6 destinée à être en contact avec le gaz naturel liquéfié contenu dans la cuve.
La structure porteuse 3 peut notamment être formée par la coque ou la double coque d’un navire. La structure porteuse 3 comporte une pluralité de parois définissant la forme générale de la cuve, habituellement une forme polyédrique.
La barrière thermiquement isolante secondaire 2 comporte une pluralité de panneaux isolants secondaires 7 qui sont ancrés sur la structure porteuse 3 au moyen de dispositifs d’ancrage 8 qui seront décrits de manière détaillée par la suite. Les panneaux isolants secondaires 7 présentent une forme générale parallélépipédique et sont disposés selon des rangés parallèles.
En relation avec la figure 5, l’on observe la structure d’un panneau isolant secondaire 7 selon un mode de réalisation. Le panneau isolant secondaire 7 comporte ici trois plaques, à savoir une plaque de fond 8, une plaque intermédiaire 9 et une plaque de couvercle 10. Les plaques de fond 8, intermédiaire 9 et de couvercle 10 sont par exemple réalisées en bois contreplaqué. Le panneau isolant secondaire 7 comporte également une première couche de mousse polymère isolante 11 prise en sandwich entre la plaque de fond 8 et la plaque intermédiaire 9 et une seconde couche de mousse polymère isolante 12 prise en sandwich entre la plaque intermédiaire 9 et la plaque de couvercle 10. La première et la deuxième couches de mousse polymère isolante 11, 12 sont respectivement collées sur les plaques de fond 8 et intermédiaire 9 et sur les plaques intermédiaire 9 et de couvercle 10. La mousse polymère isolante peut notamment être une mousse à base de polyuréthanne, optionnellement renforcée par des fibres.
La première couche de mousse polymère isolante 11 présente, dans les zones de coin, des découpes pour laisser passer de piliers de coin 13. Les piliers de coin 13 s’étendent, au niveau des quatre zones de coin du panneau isolant secondaire 7, entre la plaque de fond 8 et la plaque intermédiaire 9. Les piliers de coin 13 sont fixés, par exemple au moyen d’agrafes ou de vis ou collés, sur la plaque de fond 8 et la plaque intermédiaire 9. Les piliers de coin 13 sont, par exemple, en bois contreplaqué ou en plastique. Les piliers de coin 13 permettent de reprendre une partie de la charge de compression en service et de limiter l’écrasement et le fluage de la mousse. De tels piliers d’angle 13 présentent un coefficient de contraction thermique différent de celui de la première couche de mousse polymère isolante 11. Aussi, lors de la mise à froid de la cuve, la déflection du panneau isolant secondaire 7 est plus faible au niveau des piliers de coin 13 que dans les autres zones. Ceci augmente encore davantage les effets de dénivelés ou de marche au niveau des zones de coin des panneaux isolants secondaires 7.
Par ailleurs, le panneau isolant secondaire Ί comporte des évidements 14, 54 au niveau de ses zones de coin pour recevoir des dispositifs d’ancrage 8 qui seront détaillées par la suite. Le panneau isolant secondaire 7 comporte, de la plaque de fond 8 à la plaque intermédiaire 9, un premier évidement 14 destiné à permettre le passage d’une tige 15 du dispositif d’ancrage 8. Au, dessus de la plaque intermédiaire 9, le panneau isolant secondaire 7 comporte un deuxième évidement 54. Le deuxième évidement 54 présente des dimensions supérieures à celles du premier évidement 14 de manière à ce que la plaque intermédiaire 9 déborde par rapport à la deuxième couche de mousse polymère isolante 12 et à la plaque de couvercle 10. Ainsi, la plaque intermédiaire 9 forme au niveau des zones de coin du panneau isolant secondaire 7 une zone d’appui 16 destinée à coopérer avec une platine d’appui secondaire 17 du dispositif d’ancrage 8.
Par ailleurs, la plaque de couvercle 10 présente un lamage 18 au niveau de ces quatre zones de coin. Chaque lamage 18 est destiné à recevoir une plaque de répartition des efforts 19 du dispositif d’ancrage 8, décrite par la suite. Les lamages 18 présentent une épaisseur sensiblement similaire à celle de la plaque de répartition des efforts 19 de sorte que la plaque de répartition des efforts 19 affleure la surface supérieure de la plaque de couvercle 10. La plaque de couvercle 10 comporte également des rainures 20 pour recevoir des supports de soudure.
La structure du panneau isolant secondaire 7 est décrite ci-dessus à titre d’exemple. Aussi, dans un autre mode de réalisation, les panneaux isolants secondaires 7 sont susceptibles de présenter une autre structure générale, par exemple celle décrite dans le document WO2012/127141. Les panneaux isolants secondaires 7 sont alors réalisés sous forme de caisson comportant une plaque de fond, une plaque de couvercle et des voiles porteurs s’étendant, dans la direction d’épaisseur de la paroi 1 de cuve, entre le plaque de fond et la plaque de couvercle et délimitant une pluralité de compartiments remplis d’une garniture isolante, telle que de la perlite, de la laine de verre ou de roche.
Dans un autre mode de réalisation, la barrière thermiquement isolante secondaire 2 comporte des panneaux isolants secondaires 7 ayant au moins deux types de structure différents, par exemple les deux structures précitées, en fonction de leur zone d’implantation dans la cuve. Ainsi, dans certaines zones de la paroi 1 de cuve, les panneaux isolants secondaires 7 adjacents sont susceptibles de présenter des comportements différents lorsqu’ils sont soumis à des gradients thermiques, ce qui est susceptible d’amplifier les phénomènes de dénivelés entre les coins adjacents des panneaux isolants secondaires 7.
En revenant à la figure 1, l’on observe que la membrane d’étanchéité secondaire 4 comporte une nappe continue de virures 21, métalliques, à bord relevés. Les virures 21 sont soudées par leurs bords relevés sur des supports de soudure parallèles qui sont fixés dans les rainures 20 ménagées sur les plaques de couvercle 10 des panneaux isolants secondaires 7. Les virures 21 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.
La barrière thermiquement isolante primaire 5 comporte une pluralité de panneaux isolants primaires 22 qui sont ancrés sur la structure porteuse 3 au moyen des dispositifs d’ancrage 8 précités. Les panneaux isolants primaires 22 présentent une forme générale parallélépipédique. En outre, ils présentent des dimensions identiques à celles des panneaux isolants primaires 22 à l’exception de leur épaisseur selon la direction d’épaisseur de la paroi 1 de cuve qui est susceptible d’être différente, et notamment plus faible. Chacun des panneaux isolants primaires 22 est positionné au droit de l’un des panneaux isolants secondaires 7, dans l’alignement de celui-ci selon la direction d’épaisseur de la paroi 1 de cuve.
En relation avec la figure 6, l’on observe la structure d’un panneau isolant primaire 22 selon un mode de réalisation. Le panneau isolant primaire 22 présente une structure multicouche similaire à celle du panneau isolant secondaire 7 de la figure 5. Aussi, le panneau isolant primaire 22 comporte successivement une plaque de fond 23, une première couche de mousse polymère isolante 24, une plaque intermédiaire 25, une deuxième couche de mousse polymère isolante 26 et une plaque de couvercle 27. La mousse polymère isolante peut notamment être une mousse à base de polyuréthanne, optionnellement renforcée par des fibres.
Le panneau isolant primaire 22 comporte des évidements 28 au niveau de ses zone de coin de manière à ce que la plaque de fond 23 déborde par rapport à la première couche de mousse polymère isolante 24, à la plaque intermédiaire 25, à la deuxième couche de mousse polymère isolante 26 et à la plaque de couvercle 27. Ainsi, la plaque de fond 23 forme au niveau des zones de coin du panneau isolant primaire 22 une zone d’appui 29 destinée à coopérer avec une platine d’appui primaire 30 du dispositif d’ancrage 8. De façon non représentée, une cale peut être ajoutée sur la plaque de fond 23, ladite cale ayant une forme est-analogue à celle de la zone d’appui 29 et étant destinée à coopérer avec une platine d’appui primaire 30 du dispositif d’ancrage 8
La plaque de fond 23 comporte des rainures 31 destinées à recevoir les bords relevés des virures 21 de la membrane d’étanchéité secondaire 4. La plaque de couvercle 27 comporte également des rainures 32 pour recevoir des supports de soudure.
La structure du panneau isolant primaire 22 est décrite ci-dessus à titre d’exemple. Aussi, dans un autre mode de réalisation, les panneaux isolants primaires 22 sont susceptibles de présenter une autre structure générale, par exemple celle décrite dans le document WO2012/127141.
Dans un autre mode de réalisation, la barrière thermiquement isolante primaire 5 comporte des panneaux isolants primaires 22 ayant au moins deux types de structure différents, par exemple les deux structures précitées, en fonction de leur zone d’implantation dans la cuve.
En revenant à la figure 1, l’on observe que la membrane d’étanchéité primaire 6 comporte une nappe continue de virures 33 métalliques à bord relevés. Les virures 33 sont soudées par leurs bords relevés sur des supports de soudure parallèles qui sont fixés dans les rainures ménagées sur les plaques de couvercle 27 des panneaux isolants primaires 22.
Comme représenté sur la figure 2, les dispositifs d’ancrage 8 sont positionnés au niveau des quatre coins des panneaux isolants primaires 22 et secondaires 7. Chaque empilement d’un panneau isolant secondaire 7 et d’un panneau isolant primaire 22 est ancré à la structure porteuse 3 au moyen de quatre dispositifs d’ancrage 8. En outre, chaque dispositif d’ancrage 8 coopère avec les coins de quatre panneaux isolants secondaires 7 adjacents et avec les coins de quatre panneaux isolants primaires 22 adjacents.
En relation avec les figures 2 à 4, l’on observe la structure d’un dispositif d’ancrage 8 selon un premier mode de réalisation.
Le dispositif d’ancrage 8 comporte une douille 34 dont la base est soudée à la structure porteuse 3 en une position qui correspond à un dégagement au niveau des zones de coin de quatre panneaux isolants secondaires 7 adjacents. La douille 34 loge un écrou 35, représenté sur la figure 4, dans lequel vient se visser l’extrémité inférieure d’une tige 15. La tige 15 passe entre les panneaux isolants primaires 22 adjacents.
La tige 15 passe au travers d’un alésage ménagé dans un bouchon isolant 36 destiné à assurer une continuité de l’isolation thermique secondaire au niveau du dispositif d’ancrage 8. Le bouchon isolant 36 présente, selon un plan orthogonal à la direction d’épaisseur de la paroi 1 de cuve, une section en forme de croix qui est définie par quatre branches. Chacune des quatre branches est insérée dans un interstice ménagé entre deux des quatre panneaux isolants secondaires 7 adjacents.
Le dispositif d’ancrage 8 comporte en outre une platine d’appui secondaire 17 qui est en appui en direction de la structure porteuse 3 contre la zone d’appui 16 ménagée dans chacun des quatre panneaux isolants secondaires 7 adjacents afin de les retenir contre la structure porteuse 3. Dans le mode de réalisation représenté, la platine d’appui secondaire 17 est logé dans le deuxième évidement 15 ménagé dans la deuxième couche de mousse polymère isolante 12 de chacun des panneaux isolants secondaires 7 et est en appui contre une zone de la plaque intermédiaire 9 qui forme la zone d’appui 16.
Un écrou 37 coopère avec un filetage ménagé au niveau de l’extrémité supérieure de la tige 15 de manière à assurer une retenue de la platine d’appui secondaire 17 sur la tige 15.
Dans le mode de réalisation représenté, le dispositif d’ancrage 8 comporte en outre une ou plusieurs rondelles élastiques 38, de type Belleville. Les rondelles élastiques 38 sont enfilées sur la tige 15 entre l’écrou 37 et la platine d’appui secondaire 17, ce qui permet d’assurer un ancrage élastique des panneaux isolants secondaires 7 sur la structure porteuse 3. En outre, de manière avantageuse, un organe de verrouillage 39 est soudé localement sur l’extrémité supérieure de la tige 15, de manière à fixer en position l’écrou 37 sur la tige 15.
Le dispositif d’ancrage 8 comporte en outre une plaque de répartition des efforts 19, une platine supérieure 40 et une entretoise 41 qui sont fixées à la platine d’appui secondaire 17.
La plaque de répartition des efforts 19 est logée dans chacun des lamages 18 ménagés dans les plaques de couvercle 10 des quatre panneaux isolants secondaires 7 adjacents. La plaque de répartition des efforts 19 est donc positionnée entre les plaques de couvercle 10 de chacun des quatre panneaux isolants secondaire et la membrane d’étanchéité secondaire 4. La plaque de répartition des efforts 19 vise à atténuer les phénomènes de dénivelés entre les coins des panneaux isolants secondaires 7 adjacents. Aussi, la plaque de répartition des efforts 19 permet de répartir les contraintes susceptibles de s’exercer sur la membrane d’étanchéité secondaire 4 et les panneaux isolants primaires 22 au droit des zones de coin des panneaux isolants secondaires 7. Dès lors, la plaque de répartition des efforts 19 permet de limiter les phénomènes de poinçonnement des plaques de fond 23 des panneaux isolants primaires 22 et de poinçonnement et de tassement des couches de mousse polymère isolante 24, 26 des panneaux isolants primaires 22 au droit des zones de coin des panneaux isolants secondaires 7.
La plaque de répartition des efforts 19 est avantageusement réalisée dans un métal choisi parmi l’acier inoxydable, les alliages de fer et de nickel, tel que l’invar, dont le coefficient de dilatation est typiquement compris entre 1,2.10-6 et 2.10'6 K'1 et les alliages de fer et de manganèse dont le coefficient de dilatation est inférieur à 2.10'5 K'1, typiquement de l’ordre de 7.10’6 K'1. La plaque de répartition des efforts 19 présente une épaisseur comprise entre 1 et 7 mm, de préférence comprise entre 2 et 4 mm, par exemple de l’ordre de 3 mm La plaque de répartition des efforts 19 présente avantageusement une forme carrée dont la dimension d’un côté est comprise entre 100 et 250 mm, par exemple de l’ordre de 150 mm.
La platine supérieure 40 est disposée en-dessous de la plaque de répartition des efforts 19 et présente des dimensions inférieures à celle de la plaque de répartition des efforts 19 de sorte que la plaque de répartition des efforts 19 recouvre intégralement la platine supérieure 40. La platine supérieure 40 est logée dans les évidements 15 ménagés dans les zones de coin des panneaux isolants secondaires 7, au droit des zones d’appui 16, c’est-à-dire dans le mode de réalisation représenté sur la figure 5, dans les évidements 15 ménagés dans la seconde couche de mousse polymère isolante 12 des panneaux isolants secondaires 7.
La platine supérieure 40 présente un alésage fileté 42 dans lequel est montée une embase filetée d’un goujon 43 destiné à l’ancrage des panneaux isolants primaires 22. Afin de permettre la fixation du goujon 42 à la platine supérieure 40, la plaque de répartition des efforts 19 comporte également un alésage, ménagé en regard de l’alésage fileté de la platine supérieure 40, et permettant ainsi au goujon 43 de passer au travers de la plaque de répartition des efforts 19.
La platine supérieure 40 présente une forme générale de parallélépipède rectangle comprenant deux grandes faces opposés qui sont parallèle à la structure porteuse 3 de la paroi 1 et quatre faces qui relient les deux grandes faces et s’étendent parallèlement à la direction d’épaisseur de la paroi 1 de cuve. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 2 à 4, les quatre faces qui s’étendent parallèlement à la direction d’épaisseur de la paroi 1 de cuve sont reliées par des congés 44. Ceci permet d’éviter la présence d’angle vif et contribue à limiter encore davantage les phénomènes de poinçonnement des plaques de fond 23 des panneaux isolants primaires 22 en limitant les concentrations de contraintes.
Dans un mode de réalisation, la platine supérieure 40 et la plaque de répartition des efforts 19 sont formées en une seule pièce monobloc. Un tel élément est représenté en coupe sur la figure 9.
L’entretoise 41 est disposée entre la platine d’appui secondaire 17 et la platine supérieure et sert ainsi à maintenir un écartement entre la platine d’appui secondaire 17 et la platine supérieure 40. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 2 à 4, l’entretoise 41 présente des chanfreins 45 afin de rentrer dans l’encombrement, vue selon la direction d’épaisseur de la paroi 1 de cuve, de la platine supérieure 40. En d’autres termes, la platine supérieure 40 recouvre intégralement l’entretoise 41.
L’entretoise 41 est avantageusement en bois ce qui permet de limiter le pont thermique vers la structure porteuse 3 au niveau du dispositif d’ancrage 8. L’entretoise 41 présente une forme de U inversé de manière à définir entre les deux branches du U un logement central 46. Le logement centra! 46 reçoit l’extrémité supérieure de la tige 15, l’organe de verrouillage 39, l’écrou 37 et les rondelles élastiques 38. L’entretoise 41 est également logée dans l’évidement 15 ménagé, au droit de la surface d’appui 16.
L’organe de verrouillage 39 présente une forme carré ou rectangulaire dont la diagonale présente une dimension supérieure à la dimension du logement central 46 entre les deux branches du U, ce qui permet de bloquer en rotation la tige 15 par rapport à l’entretoise 39 et évite ainsi à la tige 15 de se désengager de l’écrou 35.
Afin de fixer la plaque de répartition des efforts 19, la platine supérieure 40, l’entretoise 41 et la platine d’appui secondaire 17 les uns aux autres, les éléments précités sont chacun pourvus de deux alésages au travers de chacun desquels passe une vis 47, 48. Les alésages ménagés dans la platine d’appui secondaire 17 présentent chacun un filetage coopérant avec l’une des vis 47, 48 de manière à assurer la fixation des éléments précités les uns aux autres.
Par ailleurs, le goujon 43 traverse un perçage ménagé au travers d’une virure 21 de la membrane d’étanchéité secondaire 4. Le goujon 43 présente une collerette 49 qui est soudée à sa périphérie, autour du perçage, pour assurer l’étanchéité de la membrane d’étanchéité secondaire 4. La membrane d’étanchéité secondaire est donc prise en sandwich entre la collerette 49 du goujon 43 et la plaque de répartition des efforts 19.
Le dispositif d’ancrage 8 comporte également une platine d’appui primaire 30 qui est en appui en direction de la structure porteuse 3 sur une zone d’appui 29 ménagée dans chacun des quatre panneaux isolants primaires 22 adjacents de manière à les retenir contre la structure porteuse 3. Dans le mode de réalisation représenté, chaque zone d’appui 29 est formée par une partie débordante de la plaque de fond 23 de l’un des panneaux isolants primaires 22. La platine d’appui primaire 30 est logée dans les évidements 28 ménagés dans les zones de coin des panneaux isolants primaires 22, au droit des zones d’appui 29.
Un écrou 50 coopère avec un filetage ménagé au niveau de l’extrémité supérieure du goujon 43 de manière à assurer la fixation de la platine d’appui primaire 30 sur le goujon 43. Dans le mode de réalisation représenté, le dispositif d’ancrage 8 comporte en outre une ou plusieurs rondelles élastiques 51, de type Belleville, qui sont enfilées sur le goujon 43 entre l’écrou 50 et la platine d’appui primaire 30, ce qui permet d’assurer un ancrage élastique des panneaux isolants primaires 22 sur la structure porteuse 3.
Par ailleurs, un bouchon isolant 52, illustré sur la figure 4, est inséré audessus du dispositif d’ancrage 8 dans les évidements 28 ménagés au niveau des zones de coin de quatre panneaux isolants primaires 22 adjacents de manière à assurer une continuité de la barrière thermiquement isolante primaire 5 au niveau du dispositif d’ancrage 8. En outre, une plaque de fermeture 53, en bois, illustrée sur la figure 4 permet d’assurer une planéité de la surface de support de la membrane d’étanchéité primaire 6. La plaque de fermeture 53 est reçue dans des lamages ménagés au niveau des zones de coin des panneaux isolants primaires 22.
La figure 7 illustre un dispositif d’ancrage 8 selon une autre variante de réalisation. Ce dispositif d’ancrage 8 diffère du dispositif d’ancrage 8 décrit et illustré en relation avec les figures 2 à 4 en ce que la platine supérieure 40 comme l’entretoise 41 présentent une section, dans un plan orthogonal à la direction d’épaisseur de la paroi 1 de cuve, dépourvue de congés et de chanfreins, ce qui permet de faciliter leur fabrication.
En référence à la figure 8, une vue écorchée d’un navire méthanier 70 montre une cuve étanche et isolée 71 de forme générale prismatique montée dans la double coque 72 du navire. La paroi de la cuve 71 comporte une barrière étanche primaire destinée à être en contact avec le GNL contenu dans la cuve, une barrière étanche secondaire agencée entre la barrière étanche primaire et la double coque 72 du navire, et deux barrières 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 termina! maritime ou portuaire pour transférer une cargaison de GNL depuis ou vers la cuve 71.
La figure 8 représente un exemple de terminal maritime comportant un poste de chargement et de déchargement 75, une conduite sous-marine 76 et une installation à terre 77. Le poste de chargement et de déchargement 75 est une installation fixe off-shore comportant un bras mobile 74 et une tour 78 qui supporte le bras mobile 74. Le bras mobile 74 porte un faisceau de tuyaux flexibles isolés 79 pouvant se connecter aux canalisations de chargement/déchargement 73. Le bras mobile 74 orientable s'adapte à tous les gabarits de méthaniers. Une conduite de liaison non représentée s'étend à l'intérieur de la tour 78. Le poste de chargement et de déchargement 75 permet le chargement et le déchargement du méthanier 70 depuis ou vers l'installation à terre 77. Celle-ci comporte des cuves de stockage de gaz liquéfié 80 et des conduites de liaison 81 reliées par la conduite sous-marine 76 au poste de chargement ou de déchargement 75. La conduite sous-marine 76 permet le transfert du gaz liquéfié entre le poste de chargement ou de déchargement 75 et l'installation à terre 77 sur une grande distance, par exemple 5 km, ce qui permet de garder le navire méthanier 70 à grande distance de la côte pendant les opérations de chargement et de déchargement.
Pour engendrer la pression nécessaire au transfert du gaz liquéfié, on met en œuvre des pompes embarquées dans le navire 70 et/ou des pompes équipant l'installation à terre 77 et/ou des pompes équipant Se 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.
Dans les revendications, tout signe de référence entre parenthèses ne saurait être interprété comme une limitation de la revendication.

Claims (15)

  1. REVENDICATIONS
    1. Cuve étanche et thermiquement isolante de stockage d’un fluide comportant une paroi (1) de cuve présentant successivement dans une direction d’épaisseur de la paroi (1) de cuve, depuis l’extérieur vers l’intérieur de la cuve, une barrière thermiquement isolante (2) qui est ancrée à une structure porteuse (3) et une membrane d’étanchéité (4) qui repose contre la barrière thermiquement isolante (2), dans laquelle la barrière thermiquement isolante (2) comprend des panneaux isolants (7) de forme parallélépipédique qui sont juxtaposés sur la structure porteuse (3) et qui présentent chacun une plaque de couvercle (10) définissant une surface de support pour la membrane d’étanchéité (4) ;
    dans laquelle des dispositifs d’ancrage (8) sont fixés à la structure porteuse (3) entre les panneaux isolants et coopèrent avec lesdits panneaux isolants afin de les retenir contre la structure porteuse (3) ;
    dans laquelle au moins un des dispositifs d’ancrage (8) comporte :
    - une tige (15) qui est fixée à la structure porteuse (3) entre au moins deux zones de coin adjacentes d’au moins deux panneaux isolants (7) adjacents ;
    - une platine d’appui (17) qui est montée sur la tige (15) et qui est maintenue en appui en direction de la structure porteuse (3) contre une zone d’appui (16) de chacun desdits panneaux isolants (7) adjacents de manière à les retenir vers la structure porteuse (3) ; et
    - une plaque de répartition des efforts (19) qui est fixée à la plaque d’appui (17) et qui est disposée, dans la zone de coin de chacun desdits panneaux isolants (7) adjacents, entre la plaque de couvercle (10) dudit panneau isolant (7) et la membrane d’étanchéité (4).
  2. 2. Cuve selon la revendication 1, dans laquelle la tige (15) est fixée à la structure porteuse (3) entre quatre zones de coins adjacentes de quatre panneaux isolants (7) adjacents et dans laquelle la plaque de répartition des efforts (19) est disposée, dans la zone de coin de chacun des quatre panneaux isolants (7) adjacents.
  3. 3. Cuve selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle les panneaux isolants (7) comportent un lamage (18) et dans laquelle la plaque de répartition des efforts (19) est logée dans l’un des lamages (18) de chacun des panneaux isolants (7) adjacents de manière à affleurer au niveau de la surface de support définie par la plaque de couvercle (10).
  4. 4. Cuve selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle la plaque de répartition des efforts (19) est réalisée dans un matériau choisi parmi l’acier inoxydable, les alliages de fer et de nickel dont le coefficient de dilatation est compris entre 1,2.10-6 et 2.10'6 K’1 et les alliages de fer et de manganèse dont le coefficient de dilatation est inférieur à 2.10'5 K’1.
  5. 5. Cuve selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle le dispositif d’ancrage (8) comporte un écrou (37) qui coopère avec une extrémité filetée de la tige (15) et une ou plusieurs rondelles élastiques (38) enfilées sur la tige (15) entre l’écrou (37) et la platine d’appui (17) de manière à exercer un effort élastique plaquant ladite platine d’appui (17) contre la zone d’appui (16) de chacun des quatre panneaux isolants (7) adjacents.
  6. 6. Cuve selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle les panneaux isolants (7) comportent au niveau de leurs zones de coin, un évidement (54) ménagé au droit de la zone d’appui (16), chaque platine d’appui (17) étant reçue dans l’évidement (54) de chacun des panneaux isolants (7) adjacents.
  7. 7. Cuve selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle au moins un des panneaux isolants (7) comporte une plaque de fond (8) reposant contre la structure porteuse (3), une plaque intermédiaire (9) disposée entre la plaque de fond (8) et la plaque de couvercle (10), une première couche de mousse polymère isolante (11) prise en sandwich entre la plaque de fond (8) et la plaque intermédiaire (9) et une deuxième couche de mousse polymère isolante (12) prise en sandwich entre la plaque intermédiaire (9) et la plaque de couvercle (10).
  8. 8. Cuve selon la revendication 7, dans laquelle les évidements (54) sont ménagés dans la deuxième couche de mousse polymère isolante (12) de manière à ce que la plaque intermédiaire (9) déborde par rapport à la deuxième couche de mousse polymère isolante (12) et ménage ainsi l’une des zones d’appui (16).
  9. 9. Cuve selon la revendication 7 ou 8, dans laquelle la première couche de mousse polymère isolante (11) présente, dans chacune des zones de coin du panneau isolant (7), une découpe logeant un pilier (13) qui s’étend entre la plaque de fond (8) et la plaque intermédiaire (9).
  10. 10. Cuve selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans laquelle la barrière thermiquement isolante est une barrière thermiquement isolante secondaire (2), les panneaux isolants sont des panneaux isolants secondaires (7), la membrane d’étanchéité est une membrane d’étanchéité secondaire (4) et la platine d’appui est une platine d’appui secondaire (17), la paroi (1) de cuve comportant en outre une barrière thermiquement isolante primaire (5) reposant contre la membrane d’étanchéité secondaire (4) et une membrane d’étanchéité primaire (6) qui repose contre la barrière thermiquement isolante primaire (5) et est destinée à être en contact avec le fluide contenu dans la cuve ; la barrière thermiquement isolante primaire (5) comportant des panneaux isolants primaires (22) qui sont chacun superposés sur l’un des panneaux isolants secondaires (7), le dispositif d’ancrage (8) comportant en outre :
    - un goujon (43) qui est solidaire de la platine d’appui secondaire (17) et qui traverse de manière étanche la membrane d’étanchéité secondaire (4) ; et
    - une platine d’appui primaire (30) qui est montée sur le goujon (43) et qui est maintenue en appui en direction de la structure porteuse (3) contre une zone d’appui (29) de chacun des panneaux isolants primaires (22) adjacents de manière à les retenir vers la structure porteuse (3).
  11. 11. Cuve selon la revendication 10, dans laquelle le dispositif d’ancrage (8) comporte une platine supérieure (40) qui est fixée à la platine d’appui secondaire (17) et est disposée entre la platine d’appui secondaire (17) et la plaque de répartition des efforts (19) ; le goujon (43) étant fixé à la platine supérieure (40) et passant au travers d’un alésage ménagé dans la plaque de répartition des efforts (19).
  12. 12. Cuve selon la revendication 11, dans laquelle la plaque de répartition des efforts (19) et la plaque supérieure (40) forment une seule pièce métallique.
  13. 13. Cuve selon la revendication 12, dans laquelle la platine supérieure (40) comporte deux faces orthogonales à la direction d’épaisseur de la paroi (1) de cuve qui sont reliées l’une à l’autre par des faces s’étendant parallèlement à la direction d’épaisseur de la paroi (1) de cuve; lesdites faces qui s’étendent parallèlement à la direction d’épaisseur de la paroi (1) de cuve étant raccordées les unes aux autres par des congés (44).
  14. 14. Cuve selon la revendication 12 ou 13, dans laquelle le dispositif d’ancrage (8) comporte une entretoise (41) qui est fixée à la platine d’appui secondaire (17) et est disposée entre la platine d’appui secondaire (17) et la platine supérieure (40).
    5 15. Cuve selon la revendication 14, dans laquelle les entretoises (41) comportent des chanfreins (45).
    16. 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 15 disposée dans la double coque (72).
    10 17. Procédé de chargement ou déchargement d’un navire (70) selon la revendication 16, 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).
    18. Système de transfert pour un fluide, le système comportant un
  15. 15 navire (70) selon la revendication 16, des canalisations isolées (73, 79, 76, 81) agencées de manière à relier la cuve (71) installée dans la coque du navire à une installation de stockage flottante ou terrestre (77) et une pompe pour entraîner un 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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