WO2022053320A1 - Cuve étanche et thermiquement isolante - Google Patents

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WO2022053320A1
WO2022053320A1 PCT/EP2021/073493 EP2021073493W WO2022053320A1 WO 2022053320 A1 WO2022053320 A1 WO 2022053320A1 EP 2021073493 W EP2021073493 W EP 2021073493W WO 2022053320 A1 WO2022053320 A1 WO 2022053320A1
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sealed
tank
wall
insulating
edge
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PCT/EP2021/073493
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Pierre Montfort
Sébastien DELANOE
Antoine PHILIPPE
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Gaztransport Et Technigaz
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Definitions

  • the invention relates to the field of sealed and thermally insulating membrane tanks.
  • the invention relates to the field of sealed and thermally insulating tanks for the storage and/or transport of liquefied gas at low temperature, such as tanks for the transport of Liquefied Petroleum Gas (also called LPG) having for example a temperature between -50°C and 0°C, or for the transport of Liquefied Natural Gas (LNG) at approximately -163°C at atmospheric pressure.
  • LPG Liquefied Petroleum Gas
  • LNG Liquefied Natural Gas
  • the inventors have observed that in such a tank, there is a risk of creating a difference in level between the insulating panel located close to the trihedron and the adjacent insulating panels. This unevenness causes increased mechanical stress on the membrane, resulting in fatigue of the latter.
  • One idea underlying the invention consists in limiting the vulnerability of the waterproofing membrane linked to unevenness or differences in height between the successive insulating modules. These deviations are also referred to as the "walking effect”. They have the effect of increasing the fatigue stress on the membrane.
  • Another idea at the basis of the invention is to provide a robust tank, having good mechanical properties in response to the various stresses, resulting for example from thermal contraction, movements of the cargo, deformation of the ship's beam at the sea and/or the sloshing effect.
  • Another idea underlying the invention is to provide a tank that is relatively easy to manufacture.
  • Another idea at the basis of the invention consists in modifying the fixing of the sealing membrane to the load-bearing structure in order to improve the insulation of the thermally insulating barrier and/or to improve the mechanical properties and in particular the elasticity of the waterproofing membrane.
  • Another idea at the base of the invention is to maintain a simple fixing of the waterproofing membrane to the supporting structure.
  • Another idea at the basis of the invention is to reduce the stiffness in buckling or buckling of a connecting piece of the waterproof membrane to the supporting structure.
  • the step effect results from height differences between successive insulating panels. This effect is linked in particular to the margins of error obtained during the design and/or assembly of the various elements of the vessel.
  • the walking effect can also be linked to the use of adjacent insulating panels of different types and therefore having different thermal contraction characteristics or different compressive stiffnesses.
  • the walking effect leads to dimensional variations of the insulation and modifies the support surface of the membrane inducing stresses which stresses it more significantly in fatigue and weakens it.
  • the walking effect can also be combined with the deformation of the ship girder.
  • a notch according to the invention can be obtained by cutting out an element or part of an element intended to have a notched part.
  • This shape can represent a concave shape, a recess, a recess, a notch, a cutout whose shape can vary. Several notches can be made on the same element.
  • the invention provides a sealed and thermally insulating tank comprising a first tank wall fixed to a first supporting wall, a second tank wall fixed to a second supporting wall and a third tank wall fixed to a third bearing wall, the first, the second and the third vessel walls forming a trihedron; the first supporting wall and the second supporting wall meeting at a first edge, the first supporting wall and the third supporting wall meeting at a second edge the second supporting wall and the third supporting wall meeting at of a third edge, in which each of the first, second and third vessel walls comprises at least one sealed membrane and at least one insulating barrier arranged between the sealed membrane and one of the first, second and third supporting walls, the tank comprising a sealed corner structure sealingly connecting the sealing membranes of the first, second and third walls, the corner structure comprising a metal corner beam along the first and the second edge, the metal angle comprising a first section parallel to the first edge and anchored to the first and to the second load-bearing wall and a second section parallel to the second edge and anchored
  • the indentation present on the first lateral edge of the connecting part makes it possible in particular to reduce the stiffness of the connecting part in the direction of the thickness.
  • the decrease in the stiffness of the connecting part generates an increase in the flexibility of the waterproof membrane.
  • such a sealed and thermally insulating tank may comprise one or more of the following characteristics.
  • the second lateral edge of the connecting piece has a notch so as to reduce the stiffness of the connecting piece along a second direction of thickness, orthogonal to the third wall.
  • the connecting piece has a lower stiffness in the direction of thickness, orthogonal to the third wall.
  • the indentation of the first lateral edge is symmetrical to the indentation of the second lateral edge with respect to a bisector at the angle made between the second bearing wall and the third bearing wall.
  • the lower edge of the connecting piece has a length less than that of the upper edge. This makes it possible to reduce the length of the welding line of the connecting piece on the anchoring strip, thus increasing the flexibility of the connecting piece, which contributes even more to limiting the effects of walking in line with the connecting piece. connection
  • the indentation of the first lateral edge is formed by a concave recess.
  • the concave recess is delimited by a first line extending from the lower edge of the connection plate parallel to the first direction of thickness, by a second line located near the upper edge extending perpendicular to the first direction of thickness and by a fillet connecting the first and the second line.
  • the indentation of the first lateral edge is formed by a slot made in the first lateral edge.
  • the connecting part is made of an alloy of iron and nickel, the expansion coefficient of which is between 1.2.10 -6 and 2.10 -6 K -1 .
  • the connecting piece is made of Invar®.
  • the connecting piece and the metal angle iron have a bending stiffness of between 12,000 and 18,000 N/mm for a force directed along the first direction of thickness and applied to one end of the upper edge adjacent to the first edge lateral.
  • the connecting piece has a thickness of between 2 and 5 mm .
  • each waterproof membrane comprises a plurality of metal strakes forming a continuous sheet, a strake comprising a flat central portion resting on an upper surface of the respective insulating barrier and two raised edges projecting towards the inside of the tank relative to the central portion, the strakes being juxtaposed and welded together in a sealed manner at the raised edges.
  • the insulating barrier of the second vessel wall comprises a mixed insulating panel arranged which is arranged between the first section of the metal angle beam and the connecting piece, said mixed insulating panel having a parallelepipedal shape and comprising a first portion located in a corner of the composite insulating panel opposite the first and third load-bearing walls and a second portion located between the first portion and the first load-bearing wall and between the first portion and the third load-bearing wall, the first portion having a stiffness in compression along the first direction of thickness less than a stiffness in compression along the first direction of thickness of the second portion.
  • the insulating barrier of the third vessel wall comprises a mixed insulating panel which is arranged between the first section of the metal angle beam and the connecting piece, said mixed insulating panel having a parallelepipedic shape and comprising a first portion located in a corner of the composite insulating panel opposite the first and second load-bearing walls and a second portion located between the first portion and the first load-bearing wall and between the first portion and the second load-bearing wall, the first portion having a stiffness in compression along the first direction of thickness less than a stiffness in compression along the first direction of thickness of the second portion.
  • the first portion of the mixed insulating panel has a compressive stiffness in the first thickness direction of between 12,000 and 18,000 N/mm.
  • the first portion of the composite insulating panel comprises a structural layer of polymeric insulating foam arranged to take up compressive forces exerted in the first direction of thickness.
  • the structural layer of polymeric insulating foam is made of polyurethane foam, optionally reinforced with fibers.
  • the polyurethane foam of the structural layer of polymeric insulating foam has a density of between 130 and 300 kg/m 3 , preferably between 150 and 210 kg/m3.
  • the first portion comprises two plywood plates sandwiching the structural layer of polymeric insulating foam.
  • the second portion of the composite insulating panel has a compression stiffness in the first direction of thickness of between 30,000 and 350,000 N/mm, for example 300,000 N/mm.
  • the second portion of the composite insulating panel has a stiffness in compression along the first direction of thickness greater than the stiffness in compression along the first direction of thickness of the first portion of the composite insulating panel.
  • the second portion of the composite insulating panel has a compression stiffness in the first direction of thickness of between 180% and 3000% of the compression stiffness of the first portion of the composite insulating panel.
  • a compression stiffness comprised between 1000% and 2500% and advantageously comprised between 1700% and 2200%. For example 1800% or 2000%.
  • the second portion of the composite insulating panel comprises a wooden structure arranged to absorb the compressive forces exerted along the first direction of thickness.
  • the second portion of the mixed insulating panel is entirely made of wood.
  • the second portion of the mixed insulating panel is a box comprising a bottom plate, a cover plate and supporting webs or spacers extending in the direction of thickness, between the bottom plate and the plate cover and delimiting a compartment filled with an insulating filling, for example chosen from: insulating foams, perlite, or glass wool or rock wool.
  • the insulating gasket can be made up of a mixture of materials and/or several layers of identical or different materials.
  • the composite panel according to the invention makes it possible to ensure flexibility and the recovery of the walking effect between the waterproof membrane, the load-bearing wall and the adjacent insulating panels.
  • the insulating barrier of the second vessel wall comprises a plurality of insulating panels arranged in the common zone of the wall, the insulating panels comprising one or more layer(s) of insulating polymer foam taken into sandwiched between a bottom plate and a cover plate.
  • the insulating polymer foam can in particular be a foam based on polyurethane, optionally reinforced with fibers. Such a general structure is for example described in WO-A-2017/006044. This characteristic is also applicable to the first and third vessel walls.
  • the sealed membrane of each of the first, second and third vessel walls is a secondary sealed membrane and the insulating barrier of each of the first, second and third vessel walls is a secondary insulating barrier arranged between said sealed membrane secondary and one of the first, second and third has a load-bearing wall and in which each of the first, second and third vessel walls further comprises a primary sealed membrane intended to be in contact with a product contained in the vessel and an insulating barrier primary arranged between the primary waterproof membrane and the secondary waterproof membrane.
  • the secondary sealed membrane and/or the primary sealed membrane has a thickness of between 0.5 mm (millimeter) and 2 mm.
  • a thickness of 0.7 mm is 0.5 mm (millimeter) and 2 mm.
  • the secondary sealed membrane and/or the primary sealed membrane is a metallic Fe-36% Ni membrane.
  • the product contained in the tank is a liquefied gas, such as liquefied natural gas, liquefied petroleum gas, ammonia and hydrogen.
  • a liquefied gas such as liquefied natural gas, liquefied petroleum gas, ammonia and hydrogen.
  • Such a tank can be part of an onshore storage facility, for example to store LNG or be installed in a floating, coastal or deep water structure, in particular an LNG carrier, a floating storage and regasification unit (FSRU) , a floating production and remote storage unit (FPSO) and others.
  • LNG carrier for example to store LNG
  • FSRU floating storage and regasification unit
  • FPSO floating production and remote storage unit
  • a vessel for the transport of a cryogenic fluid comprises a double hull and a aforementioned tank arranged in the double hull.
  • the double hull comprises an inner hull forming the supporting structure of the tank.
  • the invention also provides a transfer system for a fluid, the system comprising the aforementioned vessel, insulated pipes arranged so as to connect the tank installed in the hull of the vessel to a floating or terrestrial storage installation and a pump for driving a fluid through the insulated pipes from or to the floating or terrestrial storage installation to or from the tank of the ship.
  • the invention also provides a method for loading or unloading such a ship, in which a fluid is routed through insulated pipes from or to a floating or terrestrial storage installation to or from the tank of the ship.
  • Each vessel wall is anchored to a respective wall of the supporting structure.
  • “on” will refer to a position located closer to the inside of the vessel and “under” a position located closer to the load-bearing wall, regardless of the orientation of the vessel wall with respect to the field of earth's gravity.
  • the tank has a multilayer structure, that is to say successively, in the direction of the thickness, from the outside towards the inside of the tank, a secondary insulating barrier retained on a supporting structure, a secondary sealed membrane resting against the secondary insulating barrier, a primary insulating barrier resting against the secondary sealed membrane and a primary sealed membrane intended to be in contact with the liquefied natural gas contained in the tank.
  • the load-bearing structure can in particular be formed by the hull or the double hull of a ship.
  • the support structure comprises a plurality of walls defining the general shape of the tank, usually a polyhedral shape.
  • a sealed and thermally insulating tank of polyhedral shape has been partially shown in a trihedron zone.
  • a tank comprising a first supporting wall 1, a second supporting wall 2 and a third supporting wall 3, the junction of the first, second and third supporting walls forming a trihedron, the first supporting wall 1 and the second supporting wall 2 joining at a first edge 4, the first bearing wall 1 and the third bearing wall 3 joining at a second edge 5 the second bearing wall 2 and the third bearing wall 3 joining at a third edge 6,.
  • the tank comprises a leaktight corner structure intended to connect the leaktight membranes of the adjacent tank walls in a leaktight manner.
  • the sealed corner structure comprises a metal corner beam 7 running along the first edge 4 and the second edge 5.
  • the metal corner beam 7 comprises a first section parallel to the first edge 4 and welded to the first load-bearing wall 1 and to the second load-bearing wall 2 respectively via a first fastening strip 13 present on the first load-bearing wall 1 and a second fastening strip 14 present on the second load-bearing wall 2.
  • a second section of the metal angle beam 7 is parallel to the second edge 5 and anchored to the first bearing wall 1 and to the third bearing wall 3 respectively via a first fastening strip 13 present on the first bearing wall 1 and a second fastening strip 15 present on the third bearing wall.
  • the first section of the metal beam 7 comprises a first plane wing 8 parallel to the second load-bearing wall 2 and the second section comprises a second plane wing 9 parallel to the third load-bearing wall 3.
  • the metal angle beam 7 thus forms a tunnel intended to receive a thermal insulation block.
  • the metal angle beam is made of metal sheets, for example invar®, the thickness of which is between 2 and 4 mm, for example 3 mm.
  • the waterproof membrane comprises a metal angle 10 which has a first and a second face respectively parallel to the second bearing wall 2 and to the third bearing wall 3 and which are respectively welded to the first plane wing 8 and the second plane wing 9 of the metal corner beam 7.
  • the metal bracket 10 is further anchored to the second and third load-bearing walls by a connecting piece 11, in particular visible on the , which is parallel to the first load-bearing wall 1.
  • the connecting piece 11 comprises an upper edge 112 which is welded to the metal angle iron 10 and a lower edge 113 which is welded to an anchoring strip 12.
  • the anchoring strip 12 is arranged astride the third edge, and welded to the second bearing wall 2 and to the third bearing wall 3.
  • the connecting piece 11 has a first lateral edge 114 and a second lateral edge 115 each extending between the edge upper and the lower edge of the connecting piece 11 respectively between the first face and the second bearing wall 2 and between the second face and the third bearing wall 3.
  • the first side edge 114 and the second side edge have a notch 117 so to reduce the stiffness of the connecting piece 11 along a first direction of thickness, orthogonal to the second bearing wall 2.
  • the metal angle beam 7, the second load-bearing wall 2, the metal angle iron 10 and the connecting piece 11 form a housing intended to receive an insulating panel or a mixed insulating panel which will be described later.
  • the connecting piece 11 has a concave indentation at the level of the first and second lateral edge.
  • the connecting part has a lower edge 113 and an upper edge 112.
  • the lower edge 113 is defined by the portion of the connecting part fixed to the anchoring strip 12.
  • the upper edge 112 is defined by the portion of the connecting part connection along the metal angle 10.
  • the lower edge has a length less than that of the upper edge and are connected by a first line extending from the lower edge 113 of the connection plate 11 parallel to the first direction of thickness, by a second line extending perpendicularly to the first direction of thickness and by a fillet 113 connecting the first and the second line.
  • the connecting piece 11 also has a symmetry along the bisector of the angle formed between the second bearing wall 2 and the third bearing wall 3 . This configuration makes it possible to increase the robustness of the tank, in particular at the level of the membrane waterproof to reduce the impact of the walking effect.
  • The represents similarly to and 4 a multilayer structure of a sealed and thermally insulating tank for storing a liquefied fluid, such as liquefied natural gas (LNG), in a trihedron zone.
  • a liquefied fluid such as liquefied natural gas (LNG)
  • the trihedron is formed by the three load-bearing walls 1, 2, 3 meeting at the level of the three edges.
  • the triad can have different values. For example, 90° for the angle defined at the intersection between the first supporting wall 1 and the second supporting wall 2 and the angle defined by the edges 6 and 4, 90° for the edges 6 and 5 and 135° for the angle defined by the edges 4 and 5.
  • the second wall of the tank comprises successively, in the direction of the thickness, from the outside towards the inside of the tank, a secondary thermally insulating barrier fixed to the second load-bearing wall 2, a secondary sealed membrane 20 resting against the secondary thermally insulating barrier, a primary thermally insulating barrier 22 resting against the secondary sealed membrane 20 and a primary sealed membrane 21 intended to be in contact with the liquefied natural gas contained in the tank, the primary waterproof membrane 21 resting against the primary thermally insulating barrier 22.
  • the metal corner beam 7 comprises two flat parts 71, 8 which extend parallel to the first bearing wall 1 and second bearing wall 2 respectively and intersect in a sealed manner.
  • Each flat part 71, 8 consists of an anchoring portion welded to an anchoring plate 14, 13 preferably to the surface of the anchoring plate 14, 13 which is remote from the first edge 4, and a tab plane which protrudes opposite the first load-bearing wall to which the anchoring portion is fixed.
  • These two flat parts 71, 8 are assembled at right angles by a welded connection.
  • Each of the two flat parts 71, 8 can be made in one piece or in the form of several plates welded together.
  • an insulating gasket is housed along the first edge 4 in the space between the two anchor plates 13 and 14 behind the metal angle beam 7.
  • this insulating gasket does not support high stresses and can be made of glass wool or other material such as insulating foam.
  • the insulating gasket comprises a plywood box filled with an insulating material such as glass or rock wool, perlite or insulating foam.
  • the secondary thermally insulating barrier comprises at the level of the trihedron a mixed insulating panel 30 anchored on the second load-bearing wall 2 by means of retaining devices which are not shown.
  • the mixed insulating panel 30 is located between the first section of the metal angle beam 7 and the connecting piece 11.
  • the mixed insulating panel 30 has a parallelepipedic shape and comprises a first portion 19 located in a corner of the mixed insulating panel 30 opposite the first and third bearing walls 1, 3 and a second portion 18 located between the first portion 19 and the first bearing wall 1 and between the first portion 19 and the third bearing wall 3.
  • the first portion 19 has a stiffness in compression along the first thickness direction less than a compression stiffness along the first thickness direction of the second portion 18.
  • the second portion 18 of the mixed insulating panel 30 comprises a wooden structure arranged to absorb the compression forces exerted in the first direction of thickness.
  • the second portion 18 can be made of a plywood or composite material box filled with an insulating material.
  • a box may comprise a bottom plate, a cover plate and supporting webs or spacers extending in the thickness direction of the first vessel wall, between the bottom plate and the cover plate and delimiting a filled compartment an insulating lining, for example a polymer foam, in particular polyurethane, perlite, or glass or rock wool.
  • the insulating gasket can be made up of a mixture of materials and/or several layers of identical or different materials.
  • the first portion 19 of the mixed insulating panel 30, in particular represented on the , comprises a structural layer of insulating polymer foam 24 arranged to take up compressive forces exerted in the first direction of thickness.
  • the first portion has two plywood sheets sandwiching the structural layer of polymeric insulating foam 24.
  • mastic beads can be interposed between the insulating panels and the second bearing wall 2 to compensate for the differences of the second bearing wall 2 relative to a flat reference surface.
  • a film not shown, for example made of kraft paper, can be inserted between the rolls of mastic and the supporting wall to prevent the rolls of mastic from sticking to the supporting wall.
  • the mastic sausages can be used to glue the secondary insulating panels to the second load-bearing wall 2.
  • the insulating panels are fixed to the load-bearing wall by retainers (not shown) arranged between the insulating panels.
  • the secondary waterproof membrane comprises a continuous layer of metal strakes 23, with raised edges partially represented and .
  • the strakes 23 are welded by their raised edges to parallel welding supports, not shown, which are fixed in grooves (not shown) provided on the cover plates of the insulating panels.
  • the insulating panels 16, 22 extend over the main part of the first load-bearing wall 1 and second load-bearing wall 2 and comprise a bottom plate, a cover plate, and optionally an intermediate plate, not shown, for example made of wood plywood.
  • the insulating panel 16, 22 also comprises one or more layer(s) of insulating polymer foam sandwiched between the bottom plate and the cover plate (and the optional intermediate plate) and glued to those -this.
  • the insulating polymer foam can in particular be a foam based on polyurethane, optionally reinforced with fibers.
  • a foam based on polyurethane optionally reinforced with fibers.
  • the strakes 23 are, for example, made of Invar®: that is to say an alloy of iron and nickel whose coefficient of expansion is typically between 1.2.10-6 and 2.10-6 K-1. It is also possible to use alloys of iron and manganese whose coefficient of expansion is typically of the order of 7.10-6 K-1.
  • the metal angle beam 7 can be made from the same materials. Other details of such a continuous layer of metal strakes are described for example in WO-A-2012/072906.
  • the metal strakes are connected in a leaktight manner to the flat flange 8 of the metal corner beam 7 via a strip of metal furring 27.
  • a portion of the metal strakes 23 are welded to one end of the strip of metal furring 27, opposite to the metal corner beam 7.
  • the metal furring strip 27 is welded to the flat flange 8 of the metal corner beam 7 at a second end.
  • each vessel wall may comprise a single sealed membrane and a single insulating barrier.
  • each vessel wall comprises two sealed membranes and two insulating barriers.
  • the primary thermally insulating barrier comprises a plurality of primary insulating panels 22 having a generally parallelepiped shape.
  • the primary insulating panels 22 may have identical or different lengths and widths to those of the underlying insulating panels.
  • the primary insulating panels 22 can be made according to various structures known elsewhere.
  • the primary insulating panel 22 has a multilayer structure similar to the secondary insulating panel 16.
  • the primary insulating panels 22 are retained to the underlying insulating panels using threaded studs not shown, preferably located at the corners of the primary insulating panels which are for example arranged to coincide with the centers of the insulating panels under -lyings.
  • the primary sealed membrane is intended to be in contact with the liquefied natural gas contained in the tank and comprises a continuous layer of sheet metal which has two series of mutually perpendicular undulations.
  • the first set of corrugations runs perpendicular to ridge 4.
  • the second set of corrugations runs parallel to ridge 4. Both sets of corrugations can have regular spacing or periodic irregular spacing.
  • the primary waterproof membrane 20 can be formed from rectangular sheet metal plates welded together by forming small areas of overlap along their edges, according to the known technique.
  • the primary membrane 20 is fixed to the primary insulating barrier 22 by any suitable means.
  • Metal anchor strips can be attached to the cover plates of the primary insulation panels 22 at the locations of the contours of the rectangular plates. The edges of the rectangular plates can thus be fixed by welding along the anchor strips.
  • the anchoring strip is fixed in a counterbore on the cover plate by any suitable means, for example screws or rivets.
  • the sealed and thermally insulating tank of polyhedral shape further comprises a block of thermally insulating foam 17 is integrated into the tunnel formed by the metal angle beam 7, the connecting piece 111 and the metal angle iron and the load-bearing wall 2.
  • a thermally insulating panel 16 is integrated into the housing formed by the metal angle beam 7, the metal angle iron 10, the connecting piece 111 and the second load-bearing wall 2.
  • the connecting piece 111 has a notch 118 formed by a concave recess in the shape of a "U" on each side edge of the connecting piece. This notch 118 makes it possible to increase the flexibility of the connecting piece 111 by reducing its stiffness while maintaining good mechanical properties without risking alteration or breakage of the connecting piece and of the sealed membrane.
  • a cutaway view of an LNG carrier 70 shows a tank 71, sealed and insulated, of generally prismatic shape mounted in the double hull 72 of the ship.
  • the wall of the tank 71 comprises a primary leaktight barrier intended to be in contact with the LNG contained in the tank, a secondary leaktight barrier arranged between the primary leaktight barrier and the double hull 72 of the ship, and two insulating barriers arranged respectively between the primary waterproof barrier and the secondary waterproof barrier and between the secondary waterproof barrier and the double hull 72.
  • loading/unloading pipes 73 arranged on the upper deck of the ship can be connected, by means of appropriate connectors, to a maritime or port terminal to transfer a cargo of LNG from or to the tank 71.
  • the represents an example of a maritime terminal comprising a loading and unloading station 75, an underwater pipeline 76 and an installation on land 77.
  • the loading and unloading station 75 is a fixed offshore installation comprising a mobile arm 74 and a tower 78 which supports the mobile arm 74.
  • the mobile arm 74 carries a bundle of insulated flexible pipes 79 which can be connected to the loading/unloading pipes 73.
  • the orientable mobile arm 74 adapts to all sizes of LNG carriers.
  • a connecting pipe, not shown, extends inside the tower 78.
  • the loading and unloading station 75 allows the loading and unloading of the LNG carrier 70 from or to the shore installation 77.
  • This comprises liquefied gas storage tanks 80 and connecting pipes 81 connected by the underwater pipe 76 to the loading or unloading station 75.
  • the underwater pipe 76 allows the transfer of the liquefied gas between the loading or unloading station 75 and the shore installation 77 over a great distance, for example 5 km, which makes it possible to keep the LNG carrier 70 at a great distance from the coast during loading and unloading operations.
  • pumps on board the ship 70 and/or pumps fitted to the shore installation 77 and/or pumps fitted to the loading and unloading station 75 are used.

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Abstract

L'invention concerne une cuve étanche et thermiquement isolante comportant une première paroi de cuve fixée à une première paroi porteuse (1), une deuxième paroi de cuve fixée à une deuxième paroi porteuse (2) et une troisième paroi de cuve fixée à une troisième paroi porteuse (3), la première, la deuxième et la troisième parois de cuve formant un trièdre, dans laquelle chacune des première, deuxième et troisième parois de cuve comporte au moins une membrane étanche et au moins une barrière isolante agencée entre la membrane étanche et l'une des première, deuxième et troisième paroi porteuse, la cuve comportant en outre une structure d'angle étanche comportant une poutre d'angle métallique (7), une cornière métallique (10) ancrée aux deuxième et troisième parois porteuses par une pièce de raccordement (11), la pièce de raccordement (11) présentant une échancrure (117).

Description

Cuve étanche et thermiquement isolante
L’invention se rapporte au domaine des cuves étanches et thermiquement isolantes, à membranes. En particulier, l’invention se rapporte au domaine des cuves étanches et thermiquement isolantes pour le stockage et/ou le transport de gaz liquéfié à basse température, telles que des cuves pour le transport de Gaz de Pétrole Liquéfié (aussi appelé GPL) présentant par exemple une température comprise entre -50°C et 0°C, ou pour le transport de Gaz Naturel Liquéfié (GNL) à environ -163°C à pression atmosphérique. 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 liquéfié ou à recevoir du gaz liquéfié servant de carburant pour la propulsion de l’ouvrage flottant.
 Arrière-plan technologique
Il est connu de l’art antérieur une cuve de stockage de GNL présentant une structure comprenant une zone de trièdre ainsi qu’une poutre d’angle métallique longeant une première et une seconde arête. La première arête étant formée par l'intersection d'une première paroi porteuse avec une deuxième paroi porteuse et la seconde arête par la première paroi porteuse et une troisième paroi porteuse. Ce type de structure de cuve est notamment divulgué dans le document brevet KR20100133697A. Une telle cuve comprend des panneaux isolant ainsi qu’une membrane étanche.
Les inventeurs ont constaté que dans une telle cuve, il y a un risque de création d’un dénivelé entre le panneau isolant situé à proximité du trièdre et les panneaux isolants adjacents. Ce dénivelé provoque une sollicitation mécanique accrue de la membrane, entraînant une fatigue de celle-ci.
Résumé
Une idée à la base de l’invention consiste à limiter la vulnérabilité de la membrane d’étanchéité lié à des dénivelés ou écarts de hauteur entre les modules isolants successifs. Ces écarts sont également appelés « effet de marche ». Ils ont pour effet d’augmenter la sollicitation en fatigue de la membrane.
Une autre idée à la base de l’invention est de fournir une cuve robuste, présentant de bonnes propriétés mécaniques en réponse aux différentes sollicitations, résultant par exemple de la contraction thermique, des mouvements de la cargaison, de la déformation de la poutre navire à la mer et/ou de l’effet de ballotement.
Une autre idée à la base de l’invention est de fournir une cuve relativement facile à fabriquer.
Une autre idée à la base de l’invention consiste à modifier la fixation de la membrane d’étanchéité à la structure porteuse afin d’améliorer l’isolation de la barrière thermiquement isolante et/ou améliorer les propriétés mécaniques et notamment l’élasticité de la membrane d’étanchéité.
Une autre idée à la base de l’invention est de conserver une fixation simple de la membrane d’étanchéité à la structure porteuse.
Une autre idée à la base de l’invention est de diminuer la raideur en flambage ou flambement d’une pièce de raccordement de la membrane étanche à la structure porteuse.
L’effet de marche résulte des écarts de hauteur entre les panneaux isolants successifs. Cet effet est lié notamment aux marges d’erreurs obtenues durant la conception et/ou l’assemblage des différents éléments de la cuve. L’effet de marche peut également être lié à l’utilisation de panneaux isolants adjacents de type différents et ayant par conséquent des caractéristiques de contraction thermique ou de raideurs en compression différentes. L’effet de marche entraîne des variations dimensionnelles de l’isolation et modifie la surface d’appui de la membrane induisant des contraintes qui la sollicite de façon plus importante en fatigue et la fragilise. L’effet de marche peut également se cumuler avec la déformation de la poutre navire.
Une échancrure selon l’invention, peut être obtenue par découpe d’un élément ou partie d’élément destiné à avoir une partie échancrée. Cette forme peut représenter une forme concave, un évidement, un renfoncement, une encoche, une découpe dont la forme peut varier. Plusieurs échancrures peuvent être réalisées sur un même élément.
Selon un mode de réalisation, l’invention fournit une cuve étanche et thermiquement isolante comportant une première paroi de cuve fixée à une première paroi porteuse, une deuxième paroi de cuve fixée à une deuxième paroi porteuse et une troisième paroi de cuve fixée à une troisième paroi porteuse, la première, la deuxième et la troisième parois de cuve formant un trièdre ; la première paroi porteuse et la deuxième paroi porteuse se rejoignant au niveau d’une première arête, la première paroi porteuse et la troisième paroi porteuse se rejoignant au niveau d’une deuxième arête la deuxième paroi porteuse et la troisième paroi porteuse se rejoignant au niveau d’une troisième arête,
dans laquelle chacune des première, deuxième et troisième parois de cuve comporte au moins une membrane étanche et au moins une barrière isolante agencée entre la membrane étanche et l’une des première, deuxième et troisième paroi porteuse,
la cuve comportant une structure d’angle étanche raccordant de manière étanche les membranes d’étanchéité des première, deuxième et troisième paroi, la structure d’angle comportant une poutre d’angle métallique longeant la première et la deuxième arête, la poutre d’angle métallique comportant une première section parallèle à la première arête et ancrée à la première et à la deuxième paroi porteuse et une deuxième section parallèle à la deuxième arête et ancrée à la première et à la troisième paroi porteuse, la première section comportant une première aile plane parallèle à la deuxième paroi porteuse et la deuxième section comportant une deuxième aile plane parallèle à la troisième paroi porteuse,
la structure d’angle comportant en outre une cornière métallique qui présente un premier et un deuxième pans respectivement parallèle à la deuxième et à la troisième paroi porteuse et qui sont respectivement fixés à la première aile plane et la deuxième aile plane, la cornière métallique étant en outre ancrée aux deuxième et troisième parois porteuses par une pièce de raccordement qui est parallèle à la première paroi porteuse, la pièce de raccordement comportant un bord supérieur qui est soudé à la cornière métallique et un bord inférieur qui est soudé à un bandeau d’ancrage, ledit bandeau d’ancrage étant disposé à cheval sur la troisième arête, et soudé à la deuxième paroi porteuse et à la troisième paroi porteuse, la pièce de raccordement présentant un premier bord latéral et un deuxième bord latéral s’étendant chacun entre le bord supérieur et le bord inférieur de la pièce de raccordement respectivement entre le premier pan et la deuxième paroi porteuse et entre le deuxième pan et la troisième paroi porteuse, le premier bord latéral présente une échancrure de manière à diminuer la raideur de la pièce de raccordement selon une première direction d’épaisseur, orthogonale à la deuxième paroi.
Grâce à ces caractéristiques, les problèmes susmentionnés peuvent être résolus. On peut notamment observer une limitation de l’effet de marche.
L’échancrure présente sur le premier bord latéral de la pièce de raccordement permet notamment de diminuer la raideur de la pièce de raccordement dans la direction de l’épaisseur. La diminution de la raideur de la pièce de raccordement engendre une augmentation de la flexibilité de la membrane étanche.
Selon des modes de réalisation, une telle cuve étanche et thermiquement isolante peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes.
Selon un mode de réalisation, le deuxième bord latéral de la pièce de raccordement présente une échancrure de manière à diminuer la raideur de la pièce de raccordement selon une deuxième direction d’épaisseur, orthogonale à la troisième paroi.
Ainsi, la pièce de raccordement présente une plus faible raideur dans la direction d’épaisseur, orthogonale à la troisième paroi.
Selon un mode de réalisation, l’échancrure du premier bord latéral est symétrique à l’échancrure du deuxième bord latéral par rapport à une bissectrice à l’angle ménagé entre la deuxième paroi porteuse et la troisième paroi porteuse.
Selon un mode de réalisation, le bord inférieur de la pièce de raccordement présente une longueur inférieure à celle du bord supérieur. Ceci permet de diminuer la longueur de la ligne de soudage de la pièce de raccordement sur le bandeau d’ancrage, augmentant ainsi la flexibilité de la pièce de raccordement, ce qui contribue encore davantage à limiter les effets de marche au droit de la pièce de raccordement
Selon un mode de réalisation, l’échancrure du premier bord latéral est formée par un évidement concave.
Ainsi, ces caractéristiques entraînent une augmentation de la flexibilité de la pièce de raccordement en diminuant la raideur tout en gardant de bonne propriété mécanique sans risquer une altération ou une cassure de la pièce de raccordement.
Toutes les caractéristiques visant le premier bord latéral de la pièce de raccordement énoncées dans ce texte peuvent également s’appliquer au deuxième bord latéral de la pièce de raccordement et cela de manière autonome pour chacun des bords latéraux.
Selon un mode de réalisation, l’évidement concave est délimité par une première ligne s’étendant depuis le bord inférieur de la plaque de raccordement parallèlement à la première direction d’épaisseur, par une deuxième ligne située à proximité du bord supérieur s’étendant perpendiculairement à la première direction d’épaisseur et par un congé raccordant la première et la deuxième ligne.
Selon un mode de réalisation, l’échancrure du premier bord latéral est formée par une fente ménagée dans le premier bord latéral.
Selon un mode de réalisation, la pièce de raccordement est réalisée dans un alliage de fer et de nickel dont le coefficient de dilatation est compris entre 1,2.10-6 et 2.10-6 K-1. Par exemple, la pièce de raccordement est réalisée en Invar®.
Selon un mode de réalisation, la pièce de raccordement et la cornière métallique présentent une raideur en flexion comprise entre 12000 et 18000 N/mm pour un effort dirigé selon la première direction d’épaisseur et appliqué à une extrémité du bord supérieur adjacente au premier bord latéral.
Selon un mode de réalisation, la pièce de raccordement présente une épaisseur comprise entre 2 et 5 mm.
Selon un mode de réalisation, chaque membrane étanche comporte une pluralité de virures métalliques formant une nappe continue, une virure comportant une portion centrale plane reposant sur une surface supérieure de la barrière isolante respective et deux bords relevés faisant saillie vers l’intérieur de la cuve par rapport à la portion centrale, les virures étant juxtaposées et soudées ensemble de manière étanche au niveau des bords relevés.
Selon un mode de réalisation, la barrière isolante de la deuxième paroi de cuve comporte un panneau isolant mixte agencé qui est disposé entre la première section de la poutre d’angle métallique et la pièce de raccordement, ledit panneau isolant mixte présentant une forme parallélépipédique et comprenant une première portion située dans un coin du panneau isolant mixte opposé à la première et troisième parois porteuses et une deuxième portion située entre la première portion et la première paroi porteuse et entre la première portion et la troisième paroi porteuse, la première portion présentant une raideur en compression selon la première direction d’épaisseur inférieure à une raideur en compression selon la première direction d’épaisseur de la deuxième portion.
Selon un mode de réalisation, la barrière isolante de la troisième paroi de cuve comporte un panneau isolant mixte qui est disposé entre la première section de la poutre d’angle métallique et la pièce de raccordement, ledit panneau isolant mixte présentant une forme parallélépipédique et comprenant une première portion située dans un coin du panneau isolant mixte opposé à la première et deuxième parois porteuses et une deuxième portion située entre la première portion et la première paroi porteuse et entre la première portion et la deuxième paroi porteuse, la première portion présentant une raideur en compression selon la première direction d’épaisseur inférieure à une raideur en compression selon la première direction d’épaisseur de la deuxième portion.
Selon un mode de réalisation, la première portion du panneau isolant mixte présente une raideur en compression selon la première direction d’épaisseur comprise entre 12000 et 18000 N/mm.
Selon un mode de réalisation, la première portion du panneau isolant mixte comporte une couche structurelle de mousse isolante polymère agencée pour reprendre des efforts de compression exercés selon la première direction d’épaisseur.
Selon un mode de réalisation, la couche structurelle de mousse isolante polymère est réalisée en mousse de polyuréthane, optionnellement renforcée par des fibres.
Selon un mode de réalisation, la mousse de polyuréthane de la couche structurelle de mousse isolante polymère présente une densité comprise entre 130 et 300kg/m3, de préférence entre 150 et 210 kg/m3.
Selon un mode de réalisation, la première portion comporte deux plaques de contreplaqué prenant en sandwich la couche structurelle de mousse isolante polymère.
Selon un mode de réalisation, la deuxième portion du panneau isolant mixte présente une raideur en compression selon la première direction d’épaisseur comprise entre 30000 et 350000 N/mm, par exemple 300000 N/mm.
Selon un mode de réalisation, la deuxième portion du panneau isolant mixte présente une raideur en compression selon la première direction d’épaisseur supérieure à la raideur en compression selon la première direction d’épaisseur de la première portion du panneau isolant mixte.
Selon un mode de réalisation, la deuxième portion du panneau isolant mixte présente une raideur en compression selon la première direction d’épaisseur comprise entre 180 % et 3000 % de la raideur en compression de la première portion du panneau isolant mixte. Préférentiellement, une raideur en compression comprise entre 1000 % et 2500 % et avantageusement comprise entre 1700% et 2200%. Par exemple 1800 % ou 2000%.
Selon un mode de réalisation, la deuxième portion du panneau isolant mixte comporte une structure en bois agencée pour reprendre les efforts de compression exercés selon la première direction d’épaisseur.
Selon un mode de réalisation, la deuxième portion du panneau isolant mixte est intégralement en bois.
Selon un mode de réalisation, la deuxième portion du panneau isolant mixte est un caisson comprenant une plaque de fond, une plaque de couvercle et des voiles porteurs ou entretoises s’étendant dans la direction d’épaisseur, entre la plaque de fond et la plaque de couvercle et délimitant un compartiment rempli d’une garniture isolante par exemple choisie parmi : les mousses isolantes, de la perlite, ou de la laine de verre ou laine de roche. La garniture isolante peut être composé d’un mélange de matériaux et/ou de plusieurs couche(s) de matériaux identiques ou différents.
Ainsi, le panneau mixte selon l’invention permet d’assurer la souplesse et la reprise de l’effet de marche entre la membrane étanche, la paroi porteuse et les panneaux isolants adjacents.
Selon un mode de réalisation, la barrière isolante de la deuxième paroi de cuve comporte une pluralité de panneaux isolants disposés dans la zone courante de la paroi, les panneaux isolants comportant une ou plusieurs couche(s) de mousse polymère isolante prise(s) en sandwich entre une plaque de fond et une plaque de couvercle. La mousse polymère isolante peut notamment être une mousse à base de polyuréthanne, optionnellement renforcée par des fibres. Une telle structure générale est par exemple décrite dans WO-A- 2017/006044. Cette caractéristique est également applicable aux premières et troisième paroi de cuve.
Selon un mode de réalisation, la membrane étanche de chacune des première, deuxième et troisième parois de cuve est une membrane étanche secondaire et la barrière isolante de chacune des première, deuxième et troisième parois de cuve est une barrière isolante secondaire agencée entre ladite membrane étanche secondaire et l’une des première, deuxième et troisième a paroi porteuse et dans laquelle chacune des première, deuxième et troisième parois de cuve comporte en outre une membrane étanche primaire destinée à être en contact avec un produit contenu dans la cuve et une barrière isolante primaire agencée entre la membrane étanche primaire et la membrane étanche secondaire.
Selon un mode de réalisation, la membrane étanche secondaire et/ou la membrane étanche primaire présente une épaisseur compris entre 0,5 mm (millimètre) et 2 mm. Par exemple, une épaisseur de 0,7 mm.
Selon un mode de réalisation, la membrane étanche secondaire et/ou la membrane étanche primaire est une membrane métallique en Fe-36% Ni.
Selon un mode de réalisation, le produit contenu dans la cuve est un gaz liquéfié, tel que du gaz naturel liquéfié, du gaz de pétrole liquéfié, de l’ammoniac et l’hydrogène.
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 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.
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.
 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 est une vue partielle en perspective d’une zone de trièdre qui illustre partiellement la structure d’angle destiné à raccorder de manière étanche les membranes étanches secondaires des parois d’une cuve étanche et thermiquement isolante selon un mode de réalisation
la est une vue partielle en perspective d’une zone de trièdre d’une cuve étanche et thermiquement isolante selon un autre mode de réalisation
la est une vue partielle en perspective de zone de trièdre similaire à la présentant en outre le panneau isolant mixte et membrane étanche primaire d’une cuve étanche et thermiquement isolante.
la est une vue en coupe de la selon la coupe IV-IV présentée sur la .
la est une vue partielle en perspective d’une zone de dièdre d’une cuve étanche et thermiquement isolante présentant en outre les panneaux isolant secondaires et primaires.
la est une vue éclatée en perspective du caisson mixte selon un mode de réalisation
la figure est une vue en perspective du caisson mixte selon le mode de réalisation de la
la est une représentation schématique écorchée d’une cuve de navire méthanier et d’un terminal de chargement/déchargement de cette cuve.
Chaque paroi de cuve est ancrée à une paroi respective de la structure porteuse. Par convention, on appellera « sur » une position située plus près de l’intérieur de la cuve et « sous » une position située plus près de la paroi porteuse, quelle que soit l’orientation de la paroi de cuve par rapport au champ de gravité terrestre.
De manière générale, la cuve présentent une structure multicouche, c’est-à-dire successivement, dans le sens de l’épaisseur, depuis l’extérieur vers l’intérieur de la cuve, une barrière isolante secondaire retenue à une structure porteuse, une membrane étanche secondaire reposant contre la barrière isolante secondaire, une barrière isolante primaire reposant contre la membrane étanche secondaire et une membrane étanche primaire destinée à être en contact avec le gaz naturel liquéfié contenu dans la cuve.
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, habituellement une forme polyédrique.
Sur la , on a représenté partiellement une cuve étanche et thermiquement isolante de forme polyédrique dans une zone de trièdre.
En référence à la , on observe une cuve comprenant une première paroi porteuse 1, une deuxième paroi porteuse 2 et une troisième paroi porteuse 3, la jonction de la première, deuxième et troisième parois porteuse formant un trièdre, la première paroi porteuse 1 et la deuxième paroi porteuse 2 se rejoignant au niveau d’une première arête 4, la première paroi porteuse 1 et la troisième paroi porteuse 3 se rejoignant au niveau d’une deuxième arête 5 la deuxième paroi porteuse 2 et la troisième paroi porteuse 3 se rejoignant au niveau d’une troisième arête 6,. La cuve comporte une structure d’angle étanche destinée à raccorder de manière étanche les membranes étanches des parois de cuve adjacentes. La structure d’angle étanche comprend une poutre d’angle métallique 7 longeant la première arête 4 et la deuxième arête 5. La poutre d’angle métallique 7 comporte une première section parallèle à la première arête 4 et soudée à la première paroi porteuse 1 et à la deuxième paroi porteuse 2 via respectivement un premier bandeau de fixation 13 présent sur la première paroi porteuse 1 et un second bandeau de fixation 14 présent sur la deuxième paroi porteuse 2. Une deuxième section de la poutre d’angle métallique 7 est parallèle à la deuxième arête 5 et ancrée à la première paroi porteuse 1 et à la troisième paroi porteuse 3 via respectivement un premier bandeau de fixation 13 présent sur la première paroi porteuse 1 et un second bandeau de fixation 15 présent sur la troisième paroi porteuse. La première section de la poutre métallique 7 comporte une première aile plane 8 parallèle à la deuxième paroi porteuse 2 et la deuxième section comporte une deuxième aile plane 9 parallèle à la troisième paroi porteuse 3. La poutre d’angle métallique 7 forme ainsi un tunnel destiné à recevoir un bloc d’isolation thermique. La poutre d’angle métallique est faite de tôles métalliques, par exemple en invar®, dont l’épaisseur est comprise entre 2 et 4 mm, par exemple 3 mm. La membrane étanche comprend une cornière métallique 10 qui présente un premier et un deuxième pan respectivement parallèle à la deuxième paroi porteuse 2 et à la troisième paroi porteuse 3 et qui sont respectivement soudés à la première aile plane 8 et la deuxième aile plane 9 de la poutre d’angle métallique 7.
La cornière métallique 10 est en outre ancrée aux deuxième et troisième parois porteuses par une pièce de raccordement 11, notamment visible sur la , qui est parallèle à la première paroi porteuse 1. La pièce de raccordement 11 comporte un bord supérieur 112 qui est soudée à la cornière métallique 10 et un bord inférieur 113 qui est soudé à un bandeau d’ancrage 12. Le bandeau d’ancrage 12 est disposé à cheval sur la troisième arête, et soudé à la deuxième paroi porteuse 2 et à la troisième paroi porteuse 3. La pièce de raccordement 11 présente un premier bord latéral 114 et un deuxième bord latéral 115 s’étendant chacun entre le bord supérieur et le bord inférieur de la pièce de raccordement 11 respectivement entre le premier pan et la deuxième paroi porteuse 2 et entre le deuxième pan et la troisième paroi porteuse 3. Le premier bord latéral 114 et le deuxième bord latéral présentent une échancrure 117 de manière à diminuer la raideur de la pièce de raccordement 11 selon une première direction d’épaisseur, orthogonale à la deuxième paroi porteuse 2.
La poutre d’angle métallique 7, la deuxième paroi porteuse 2, la cornière métallique 10 et la pièce de raccordement 11 forment un logement destiné à recevoir un panneau isolant ou un panneau isolant mixte qui seront décrits par la suite. On observe sur les et 4, l’échancrure 117 selon un même mode de réalisation. La pièce de raccordement 11 présente une échancrure de forme concave au niveau du premier et deuxième bord latéral. La pièce de raccordement présente un bord inférieur 113 et un bord supérieur 112. Le bord inférieur 113 est défini par la portion de la pièce de raccordement fixé sur le bandeau d’ancrage 12. Le bord supérieur 112 est défini par la portion de la pièce de raccordement longeant la cornière métallique 10. Dans ce mode de réalisation, le bord inférieur présente une longueur inférieure à celle du bord supérieur et sont reliés par une première ligne s’étendant depuis le bord inférieur 113 de la plaque de raccordement 11 parallèlement à la première direction d’épaisseur, par une deuxième ligne s’étendant perpendiculairement à la première direction d’épaisseur et par un congé 113 raccordant la première et la deuxième ligne.
La pièce de raccordement 11 présente en outre une symétrie selon la bissectrice de l’angle ménagé entre la deuxième paroi porteuse 2 et la troisième paroi porteuse 3.. Cette configuration permet d’accroitre la robustesse de la cuve, notamment au niveau de la membrane étanche afin de réduire l’impact de l’effet de marche.
La représente de manière similaire à la et 4 une structure multicouche d’une cuve étanche et thermiquement isolante pour le stockage d’un fluide liquéfié, tel que du gaz naturel liquéfié (GNL), dans une zone de trièdre.
Le trièdre est formé par les trois parois porteuses 1, 2, 3 se rejoignant au niveau des trois arêtes. Le trièdre peut avoir différentes valeurs. Par exemple, 90° pour l’angle défini à l’intersection entre la première paroi porteuse 1 et la deuxième paroi porteuse 2 et l’angle défini par les arêtes 6 et 4, 90 ° pour les arêtes 6 et 5 et 135° pour l’angle défini par les arêtes 4 et 5. En outre, la deuxième paroi 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 fixée à la deuxième paroi porteuse 2, une membrane étanche secondaire 20 reposant contre la barrière thermiquement isolante secondaire, une barrière thermiquement isolante primaire 22 reposant contre la membrane étanche secondaire 20 et une membrane étanche primaire 21 destinée à être en contact avec le gaz naturel liquéfié contenu dans la cuve, la membrane étanche primaire 21 reposant contre la barrière thermiquement isolante primaire 22.
On va maintenant décrire plus précisément la structure de la zone d’angle.
Comme représenté notamment sur la , la poutre d’angle métallique 7 comporte deux pièces planes 71, 8 qui s’étendent parallèlement à la première paroi porteuse 1 et deuxième paroi porteuse 2 respectivement et se croisent de manière étanche. Chaque pièce plane 71, 8 est constituée d’une portion d’ancrage soudée à un plat d’ancrage 14, 13 de préférence à la surface du plat d’ancrage 14, 13 qui est éloignée de la première arête 4, et une patte plane qui fait saillie à l’opposé de la première paroi porteuse à laquelle la portion d’ancrage est fixée. Ces deux pièces planes 71, 8 sont assemblées à angle droit par une liaison soudée. Chacune des deux pièces planes 71, 8 peut être réalisée d’une seule pièce ou sous la forme de plusieurs plaques soudées ensemble.
Une garniture isolante est logée le long de la première arête 4 dans l’espace entre les deux plats d’ancrage 13 et 14 derrière la poutre d’angle métallique 7. Dans un premier mode de réalisation, cette garniture isolante ne supporte pas d’efforts élevés et peut être réalisée en laine de verre ou autre matière comme de la mousse isolante. Dans un deuxième mode de réalisation, si une plus grande résistance mécanique est souhaitée dans cette zone, la garniture isolante comporte un caisson en contreplaqué rempli d’un matériau isolant tel que de la laine de verre ou de roche, de la perlite ou de la mousse isolante.
En référence aux figures 3, 4, 6 et 7, la barrière thermiquement isolante secondaire comprend au niveau du trièdre un panneau isolant mixte 30 ancré sur la deuxième paroi porteuse 2 au moyen de dispositifs de retenue qui ne sont pas représentés. Le panneau isolant mixte 30 est situé entre la première section de la poutre d’angle métallique 7 et la pièce de raccordement 11. Le panneau isolant mixte 30 présente une forme parallélépipédique et comprend une première portion 19 située dans un coin du panneau isolant mixte 30 opposé à la première et troisième parois porteuses 1, 3 et une deuxième portion 18 située entre la première portion 19 et la première paroi porteuse 1 et entre la première portion 19 et la troisième paroi porteuse 3. La première portion 19 présente une raideur en compression selon la première direction d’épaisseur inférieure à une raideur en compression selon la première direction d’épaisseur de la deuxième portion 18.
Selon un mode de réalisation, la deuxième portion 18 du panneau isolant mixte 30 comporte une structure en bois agencée pour reprendre les efforts de compression exercés selon la première direction d’épaisseur. La deuxième portion 18, peut être réalisée en un caisson en contreplaqué ou en matière composite rempli d’un matériau isolant. Un caisson peut comporter une plaque de fond, une plaque de couvercle et des voiles porteurs ou entretoises s’étendant dans la direction d’épaisseur de la première paroi de cuve, entre la plaque de fond et la plaque de couvercle et délimitant un compartiment rempli d’une garniture isolante, par exemple une mousse polymère, notamment en polyuréthane, de la perlite, ou de la laine de verre ou de roche. La garniture isolante peut être composé d’un mélange de matériaux et/ou de plusieurs couche(s) de matériaux identiques ou différents.
La première portion 19 du panneau isolant mixte 30, notamment représentée sur la , comporte une couche structurelle de mousse isolante polymère 24 agencée pour reprendre des efforts de compression exercés selon la première direction d’épaisseur. La première portion comporte deux plaques de contreplaqué prenant en sandwich la couche structurelle de mousse isolante polymère 24.
En outre, des boudins de mastic non représentés peuvent être interposés entre les panneaux isolants et la deuxième paroi porteuse 2 pour rattraper les écarts de la deuxième paroi porteuse 2 par rapport à une surface plane de référence. Un film non représenté, par exemple en papier kraft, peut être inséré entre boudins de mastic et la paroi porteuse pour empêcher une adhérence des boudins de mastic sur la paroi porteuse.
Un tel film n’est pas indispensable. On peut inversement utiliser les boudins de mastic pour coller les panneaux isolants secondaire à la deuxième paroi porteuse 2.
Les panneaux isolants sont fixés à la paroi porteuse par des organes de retenue (non représenté) disposés entre les panneaux isolants.
Pour le reste, la membrane étanche secondaire comporte une nappe continue de virures métalliques 23, à bord relevés représentée partiellement et . Les virures 23 sont soudées par leurs bords relevés sur des supports de soudure parallèles non représentés qui sont fixés dans des rainures (non représenté) ménagées sur les plaques de couvercle des panneaux isolants. En référence à la , les panneaux isolant 16, 22 s’étendent sur la partie courante de la première paroi porteuse 1 et deuxième paroi porteuse 2 et comportent une plaque de fond, une plaque de couvercle, et éventuellement une plaque intermédiaire non représentée, par exemple réalisées en bois contreplaqué. Le panneau isolant 16, 22 comporte également une ou plusieurs couche(s) de mousse polymère isolante prise(s) en sandwich entre la plaque de fond et la plaque de couvercle (et l’éventuelle plaque intermédiaire) et collée(s) à celles-ci. La mousse polymère isolante peut notamment être une mousse à base de polyuréthanne, optionnellement renforcée par des fibres. Une telle structure générale est par exemple décrite dans WO-A- 2017/006044. Les virures 23 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. Il est aussi possible d’utiliser des alliages de fer et de manganèse dont le coefficient de dilatation est typiquement de l’ordre de 7.10-6 K-1. La poutre d’angle métallique 7 peut être réalisée dans les mêmes matériaux. D’autres détails d’une telle nappe continue de virures métalliques sont décrits par exemple dans WO-A-2012/072906.
En référence à la , les virures métalliques sont raccordées de manière étanche à l’aile plane 8 de la poutre d’angle métallique 7 via un bandeau de fourrure métallique 27. Une portion des virures métalliques 23 sont soudées sur une extrémité du bandeau de fourrure métallique 27, opposée à la poutre d’angle métallique 7. Le bandeau de fourrure métallique 27 est soudé à l’aile plane 8 de la poutre d’angle métallique 7 en une deuxième extrémité.
Selon un mode de réalisation non représenté, chaque paroi de cuve peut comporter une seule membrane étanche et une seule barrière isolante. Selon un autre mode de réalisation décrit par la suite, chaque paroi de cuve comporte deux membranes étanches et deux barrières isolantes. On va maintenant décrire plus précisément l’élément primaire de la cuve, qui est donc optionnel.
La barrière thermiquement isolante primaire comporte une pluralité de panneaux isolants primaires 22 présentant une forme générale parallélépipédique. Les panneaux isolants primaires 22 peuvent présenter des longueurs et largeurs identiques ou différentes de celles des panneaux isolants sous-jacents.
Les panneaux isolants primaires 22 peuvent être réalisés selon différentes structures connues par ailleurs. De préférence, le panneau isolant primaire 22 présente une structure multicouche similaire au panneau isolant secondaire 16.
Ainsi, les panneaux isolants primaires 22 sont retenus aux panneaux isolants sous-jacents à l’aide des goujons filetés non représentés, de préférence situés au niveau des coins des panneaux isolants primaires qui sont par exemple agencés pour coïncider avec les centres des panneaux isolants sous-jacents.
La membrane étanche primaire est destinée à être en contact avec le gaz naturel liquéfié contenu dans la cuve et comporte une nappe continue de tôle qui présente deux séries d’ondulations mutuellement perpendiculaires. La première série d’ondulations s’étend perpendiculairement à l’arête 4. La deuxième série d’ondulations s’étend parallèlement à l’arête 4. Les deux séries d’ondulations peuvent présenter un espacement régulier ou un espacement irrégulier périodique.
La membrane étanche primaire 20 peut être formée de plaques de tôle rectangulaires soudées ensemble en formant des petites zones de recouvrement le long de leurs bords, selon la technique connue. La membrane primaire 20 est fixée sur la barrière isolante primaire 22 par tout moyen adapté. Des bandes d’ancrage métalliques peuvent être fixées sur les plaques de couvercle des panneaux isolants primaires 22 aux emplacements des contours des plaques rectangulaires. Les bords des plaques rectangulaires peuvent ainsi être fixés par soudage le long des bandes d’ancrage. La bande d’ancrage est fixée dans un lamage sur la plaque de couvercle par tout moyen adapté, par exemple vis ou rivets.
Les références des éléments identiques reprennent la même numérotation. Les référence des éléments selon un autre mode de réalisation sont incrémentées de 100.
La présente dans un mode de réalisation de l’invention analogue à la , dans lequel la cuve étanche et thermiquement isolante de forme polyédrique comprend en outre un bloc de mousse thermiquement isolant 17 est intégré dans le tunnel formé par la poutre d’angle métallique 7, la pièce de raccordement 111 et la cornière métallique et la paroi porteuse 2. Un panneau thermiquement isolant 16 est intégré dans le logement formé par la poutre d’angle métallique 7, la cornière métallique 10, la pièce de raccordement 111 et la deuxième paroi porteuse 2. Dans ce mode de réalisation, la pièce de raccordement 111 présente une échancrure 118 formée par un évidement concave en forme de « U » sur chaque bord latéral de la pièce de raccordement. Cette encoche 118 permet d’accroitre la flexibilité de la pièce de raccordement 111 en diminuant sa raideur tout en gardant de bonne propriété mécanique sans risquer une altération ou une casse de la pièce de raccordement et de la membrane étanche.
En référence à la , une vue écorchée d’un navire méthanier 70 montre une cuve 71, étanche et isolée, 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 représente un exemple de terminal maritime comportant un poste de chargement et de déchargement 75, une conduite sous-marine 76 et une installation à terre 77. Le poste de chargement et de déchargement 75 est une installation fixe off-shore comportant un bras mobile 74 et une tour 78 qui supporte le bras mobile 74. Le bras mobile 74 porte un faisceau de tuyaux flexibles isolés 79 pouvant se connecter aux canalisations de chargement/déchargement 73. Le bras mobile 74 orientable s'adapte à tous les gabarits de méthaniers. Une conduite de liaison non représentée s'étend à l'intérieur de la tour 78. Le poste de chargement et de déchargement 75 permet le chargement et le déchargement du méthanier 70 depuis ou vers l'installation à terre 77. Celle-ci comporte des cuves de stockage de gaz liquéfié 80 et des conduites de liaison 81 reliées par la conduite sous-marine 76 au poste de chargement ou de déchargement 75. La conduite sous-marine 76 permet le transfert du gaz liquéfié entre le poste de chargement ou de déchargement 75 et l'installation à terre 77 sur une grande distance, par exemple 5 km, ce qui permet de garder le navire méthanier 70 à grande distance de la côte pendant les opérations de chargement et de déchargement.
Pour engendrer la pression nécessaire au transfert du gaz liquéfié, on met en œuvre des pompes embarquées dans le navire 70 et/ou des pompes équipant l'installation à terre 77 et/ou des pompes équipant le poste de chargement et de déchargement 75.
Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec plusieurs modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.
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 (20)

  1. Cuve étanche et thermiquement isolante comportant une première paroi de cuve fixée à une première paroi porteuse (1), une deuxième paroi de cuve fixée à une deuxième paroi porteuse (2) et une troisième paroi de cuve fixée à une troisième paroi porteuse (3), la première, la deuxième et la troisième parois de cuve formant un trièdre ; la première paroi porteuse (1) et la deuxième paroi porteuse (2) se rejoignant au niveau d’une première arête (4), la première paroi porteuse (1) et la troisième paroi porteuse (3) se rejoignant au niveau d’une deuxième arête (5), la deuxième paroi porteuse (2) et la troisième paroi porteuse (3) se rejoignant au niveau d’une troisième arête (6),
    dans laquelle chacune des première, deuxième et troisième parois de cuve comporte au moins une membrane étanche et au moins une barrière isolante agencée entre la membrane étanche et l’une des première, deuxième et troisième paroi porteuse,
    la cuve comportant une structure d’angle étanche raccordant de manière étanche les membranes d’étanchéité des première, deuxième et troisième paroi, la structure d’angle comportant une poutre d’angle métallique (7) longeant la première et la deuxième arête, la poutre d’angle métallique (7) comportant une première section parallèle à la première arête (4) et ancrée à la première et à la deuxième paroi porteuse et une deuxième section parallèle à la deuxième arête (5, 105, 205) et ancrée à la première et à la troisième paroi porteuse, la première section comportant une première aile plane (8) parallèle à la deuxième paroi porteuse (2) et la deuxième section comportant une deuxième aile plane (9) parallèle à la troisième paroi porteuse (3),
    la structure d’angle comportant en outre une cornière métallique (10) qui présente un premier et un deuxième pans respectivement parallèle à la deuxième et à la troisième paroi porteuse et qui sont respectivement fixés à la première aile plane (8) et la deuxième aile plane (9), la cornière métallique (10) étant en outre ancrée aux deuxième et troisième parois porteuses par une pièce de raccordement (11, 111) qui est parallèle à la première paroi porteuse (1), la pièce de raccordement comportant un bord supérieur (112) qui est soudé à la cornière métallique (10) et un bord inférieur (113) qui est soudé à un bandeau d’ancrage (12), ledit bandeau d’ancrage (12) étant disposé à cheval sur la troisième arête (6), et soudé à la deuxième paroi porteuse (2) et à la troisième paroi porteuse (3), la pièce de raccordement (11, 111) présentant un premier bord latéral (114) et un deuxième bord latéral (115) s’étendant chacun entre le bord supérieur (112) et le bord inférieur (113) de la pièce de raccordement (11, 111) respectivement entre le premier pan et la deuxième paroi porteuse (2) et entre le deuxième pan et la troisième paroi porteuse (3), le premier bord latéral (114) présente une échancrure (117, 118) de manière à diminuer la raideur de la pièce de raccordement (11, 111) selon une première direction d’épaisseur, orthogonale à la deuxième paroi porteuse (2).
  2. Cuve étanche et thermiquement isolante selon la revendication 1, dans laquelle le deuxième bord latéral (115) présente une échancrure (117, 118) de manière à diminuer la raideur de la pièce de raccordement (11) selon une deuxième direction d’épaisseur, orthogonale à la troisième paroi (3).
  3. Cuve étanche et thermiquement isolante selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle le bord inférieur (113) présente une longueur inférieure à celle du bord supérieur (112).
  4. Cuve étanche et thermiquement isolante selon la revendication 3, dans laquelle l’échancrure (117, 118) du premier bord latéral (114) est formée par un évidement concave.
  5. Cuve étanche et thermiquement isolante selon la revendication 4, dans laquelle l’évidement concave (117, 118) est délimité par une première ligne s’étendant depuis le bord inférieur (113) de la plaque de raccordement (11) parallèlement à la première direction d’épaisseur, par une deuxième ligne située à proximité du bord supérieur (112) s’étendant perpendiculairement à la première direction d’épaisseur et par un congé (116) raccordant la première et la deuxième ligne.
  6. Cuve étanche et thermiquement isolante selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle l’échancrure (117, 118) du premier bord latéral (114) est formée par une fente ménagée dans le premier bord latéral (114).
  7. Cuve étanche et thermiquement isolante selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce la pièce de raccordement (11,111) est réalisée dans un alliage de fer et de nickel dont le coefficient de dilatation est compris entre 1,2.10-6 et 2.10-6 K-1.
  8. Cuve étanche et thermiquement isolante selon l’une des revendications 1 à 7, dans laquelle la pièce de raccordement (11, 111) et la cornière métallique (10) présente une raideur en flexion comprise entre 12000 et 18000 N/mm pour un effort dirigé selon la première direction d’épaisseur et appliqué à une extrémité du bord supérieur (112) adjacente au premier bord latéral.
  9. Cuve étanche et thermiquement isolante selon l’une des revendications 1 à 8, dans laquelle la membrane étanche de chaque paroi comporte une pluralité de virures métalliques (23) formant une nappe continue, chaque virure métalliques (23) comportant une portion centrale plane reposant sur une surface supérieure de la barrière isolante respective et deux bords relevés faisant saillie vers l’intérieur de la cuve par rapport à la portion centrale, les virures métalliques (23) étant juxtaposées et soudées ensemble de manière étanche au niveau des bords relevés.
  10. Cuve étanche et thermiquement isolante selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la barrière isolante de la deuxième paroi de cuve comporte un panneau isolant mixte (30) qui est disposé entre la première section de la poutre d’angle métallique (7) et la pièce de raccordement (11), ledit panneau isolant mixte (30) présentant une forme parallélépipédique et comprenant une première portion (19) située dans un coin du panneau isolant mixte (30) opposé à la première et troisième parois porteuses et une deuxième portion (18) située entre la première portion (19) et la première paroi porteuse (1) et entre la première portion (19) et la troisième paroi porteuse (3), la première portion (19) présentant une raideur en compression selon la première direction d’épaisseur inférieure à une raideur en compression selon la première direction d’épaisseur de la deuxième portion (18).
  11. Cuve étanche et thermiquement isolante selon la revendication 10, dans laquelle la première portion (19) du panneau isolant mixte (30) présente une raideur en compression selon la première direction d’épaisseur comprise entre 12000 et 18000 N/mm.
  12. Cuve étanche et thermiquement isolante selon la revendication 10 ou 11, dans lequel la première portion (19) du panneau isolant mixte (30) comporte une couche structurelle de mousse isolante polymère agencée pour reprendre des efforts de compression exercés selon la première direction d’épaisseur.
  13. Cuve étanche et thermiquement isolante selon l’une quelconque des revendications 10 à 12, dans laquelle la deuxième portion (18) du panneau isolant mixte (30) présente une raideur en compression selon la première direction d’épaisseur comprise entre 350000 et 30000 N/mm.
  14. Cuve étanche et thermiquement isolante selon l’une quelconque des revendications 10 à 13, dans laquelle la deuxième portion (18) du panneau isolant mixte (30) comporte une structure en bois agencée pour reprendre les efforts de compression exercés selon la première direction d’épaisseur.
  15. Cuve étanche et thermiquement isolante selon la revendication 14, dans laquelle la deuxième portion (18) du panneau isolant mixte (30) est un caisson comprenant une plaque de fond, une plaque de couvercle et des voiles porteurs ou entretoises s’étendant dans la direction d’épaisseur, entre la plaque de fond et la plaque de couvercle et délimitant un compartiment rempli d’une garniture isolante.
  16. Cuve étanche et thermiquement isolante selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle la barrière isolante de la deuxième paroi de cuve (2) comporte une pluralité de panneaux isolants (16) disposés dans une zone courante de la deuxième paroi de cuve (2), les panneaux isolants comportant une ou plusieurs couche(s) de mousse polymère isolante prise(s) en sandwich entre une plaque de fond et une plaque de couvercle.
  17. Cuve étanche et thermiquement isolante selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle la membrane étanche de chacune des première, deuxième et troisième parois de cuve est une membrane étanche secondaire et la barrière isolante (16) de chacune des première, deuxième et troisième parois de cuve est une barrière isolante secondaire agencée entre ladite membrane étanche secondaire et l’une des première, deuxième et troisième a paroi porteuse et dans laquelle chacune des première, deuxième et troisième parois de cuve comporte en outre une membrane étanche primaire (21) destinée à être en contact avec un produit contenu dans la cuve et une barrière isolante primaire (22) agencée entre la membrane étanche primaire et la membrane étanche secondaire.
  18. Navire (70) pour le transport d’un produit liquide froid, le navire comportant une double coque (72) et une cuve (71) selon l’une des revendications précédentes, disposée dans la double coque.
  19. Système de transfert pour un produit liquide froid, le système comportant un navire (70) selon la revendication 18, 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 flux de produit liquide froid à travers les canalisations isolées depuis ou vers l’installation de stockage flottante ou terrestre vers ou depuis la cuve du navire.
  20. Procédé de chargement ou déchargement d’un navire (70) selon la revendication 18, dans lequel on achemine un produit liquide froid 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).
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