WO2023198766A1 - Paroi pour une cuve étanche et thermiquement isolante - Google Patents

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WO2023198766A1
WO2023198766A1 PCT/EP2023/059540 EP2023059540W WO2023198766A1 WO 2023198766 A1 WO2023198766 A1 WO 2023198766A1 EP 2023059540 W EP2023059540 W EP 2023059540W WO 2023198766 A1 WO2023198766 A1 WO 2023198766A1
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thermally insulating
radiative
barrier
insulating barrier
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Guillaume De Combarieu
Guillaume SALMON LEGAGNEUR
Benoît MOREL
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Gaztransport Et Technigaz
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Definitions

  • tanks intended for the storage of liquid hydrogen are known, this liquefied gas having the particularity of having a liquefaction temperature even lower than that of liquefied natural gas.
  • these tanks must have even better thermal insulation performance than those of tanks intended for the storage of liquefied natural gas.
  • the aforementioned storage tank has a complex structure since, in addition to the multilayer structure comprising two thermally insulating barriers and two sealing membranes, it includes a space placed in depression between the interior tank and the exterior tank.
  • An idea underlying the invention is to propose a wall for a watertight and thermally insulating tank having improved thermal insulation properties even in degraded conditions, such as a loss of watertightness of one of the watertight barriers. .
  • the invention provides a wall for a sealed and thermally insulating tank for storing a liquefied gas, said wall comprising successively, in a direction of thickness, from the outside towards the inside of the tank , an external waterproof barrier, a thermally insulating barrier and an internal waterproof barrier, the thermally insulating barrier having a gas phase at an absolute pressure less than 1 Pa and comprising: - a radiative multilayer insulation blanket which extends orthogonal to the thickness direction, said radiative multilayer insulation blanket comprising a stack of a plurality of sheets of metal or polymer material coated with a metal and separated the from each other by a textile layer; And - insulating elements having a porous open-cell structure which are arranged between the radiative multilayer insulation cover and the external waterproof barrier.
  • the structure of the aforementioned thermally insulating barrier gives it excellent thermal insulation properties, even in degraded vacuum conditions.
  • the insulating elements make it possible to limit heat flows through the thermally insulating barrier, particularly when the pressure inside it is greater than the prescribed pressure values.
  • the insulating elements make it possible to further reduce the temperature of the area of the thermally insulating barrier in which the radiative multilayer insulation blanket is positioned, which increases its effectiveness.
  • the insulating elements also make it possible to limit heat flows by convection through the thermally insulating barrier.
  • the depression is produced directly in the gas phase of the thermally insulating barrier and not within a space of an insulating element covered with a waterproof envelope, which makes it possible to do without such a waterproof envelope capable of create conductive thermal bridges.
  • insulation element having a porous open-cell structure we mean a thermal insulation material or component comprising empty cavities, also called cells, interconnected with each other and with the outside.
  • the multilayer radiative insulation cover is made of an MLI type material, MLI being the acronym for the term “Multilayer insulation” in English.
  • the thermally insulating barrier has a gas phase at an absolute pressure less than 10 -1 Pa, preferably less than 10 –2 Pa and for example of the order of 10 –3 Pa. This makes it possible to further increase the thermal insulation performance of the thermally insulating barrier.
  • the cumulative volumes of the cells of the insulating element occupy at least 85%, preferably more than 90%, and even more preferably more than 95% of the volume of the insulating element.
  • the thermal conductivity of the insulating element when the insulating element is placed under negative air pressure relative to the reference pressure 1 bar absolute at 20°C, is less than or equal to 10 mW .m - 1 .K -1 , preferably less than or equal to 6 mW.m -1 .K -1 .
  • the average size of the cells, or empty cavities, of the insulating element is less than or equal to 3 mm, and preferably less than or equal to 1 mm.
  • the radiative multilayer insulation blanket is positioned in a plane which is closer to the internal waterproof barrier than to the external waterproof barrier. This makes it possible to further optimize the effectiveness of the radiative multilayer insulation cover since such positioning of the radiative multilayer insulation cover ensures that a majority of the elements exposed to temperatures higher than that of the internal waterproof barrier do not emit radiative flux directly onto the internal waterproof barrier.
  • the primary thermally insulating barrier comprises several radiative multilayer insulation blankets which each extend orthogonally to the thickness direction, each said radiative multilayer insulation blanket comprising a stack of a plurality of sheets in metal or polymer material coated with a metal and separated from each other by a textile layer.
  • the primary thermally insulating barrier comprises two radiative multilayer insulation blankets which are preferably spaced at a distance of between 30 and 160 mm.
  • the textile layer of the radiative multilayer insulation blanket is made with fibers chosen from polymer fibers, such as polyester fibers, and glass fibers.
  • the sheets of metal or polymer material coated with a metal are made of a material chosen from aluminum, silver, polymer materials coated with aluminum and polymer materials coated with silver.
  • the polymer material coated with aluminum or silver is chosen from polyimide or poly(ethylene terephthalate).
  • the gas phase of the primary thermally insulating barrier comprises, when the primary thermally insulating barrier is conditioned at room temperature, more than 50% by volume, and advantageously more than 75% by volume of an inert gas having a solid condensation temperature higher than the liquefaction temperature of the liquefied gas intended to be stored in the tank.
  • the inert gas is carbon dioxide.
  • the thermally insulating barrier comprises load-bearing elements which rise in the direction of thickness between the external waterproof barrier and the internal waterproof barrier, the radiative multilayer insulation cover having openings through which pass the load-bearing elements.
  • the thermally insulating barrier further comprises at least one retention member which is fixed to the supporting elements so as to limit the movement of the insulating elements towards the internal waterproof barrier.
  • the at least one retention member comprises a textile retention layer which is fixed to the supporting elements and which is arranged between the insulating elements and the radiative multilayer insulation cover.
  • the multilayer radiative insulation blanket is fixed on the textile retention layer, which allows reliable positioning of said multilayer radiative insulation blanket in the thermally insulating barrier.
  • the textile retention layer is made with fibers chosen from polymer fibers, such as polyester fibers, and glass fibers.
  • the insulating elements have a thickness less than a distance in the thickness direction between the external waterproof barrier and the radiative multilayer insulation cover.
  • the internal waterproof barrier is a primary sealing membrane intended to be in contact with the liquefied gas contained in the tank
  • the thermally insulating barrier is a primary thermally insulating barrier
  • the external waterproof barrier is a membrane secondary sealing, the wall further comprising a secondary thermally insulating barrier resting against a supporting structure and against which the secondary sealing membrane rests.
  • the thermally insulating barrier comprises several radiative multilayer insulation blankets
  • the insulating elements with a porous structure are advantageously arranged between the outermost multilayer radiative insulation blanket and the secondary waterproofing membrane.
  • the primary sealing membrane comprises a first series of corrugations having first corrugations parallel to each other and a second series of corrugations having second corrugations parallel to each other and perpendicular to the first corrugations, the primary waterproofing membrane comprising a plurality of planar zones which are each defined between two adjacent first corrugations and between two adjacent second corrugations;
  • the primary thermally insulating barrier comprising at least a first row of supporting elements comprising successively, in a direction parallel to the first undulations, at least a first, a second and a third supporting elements which are fixed to the secondary thermally insulating barrier and which are 'rise in the direction of thickness, the first, second and third supporting elements being respectively fixed to a first, a second and a third internal plates
  • the plurality of flat zones comprising successively, in the direction parallel to the first undulations, a first, a second and a third flat zones which are respectively welded bearing against the first, the second and the third internal plates.
  • the three aforementioned supporting elements form three discrete support structures which are not rigidly connected to each other and which each support a flat zone of the primary waterproofing membrane. This allows good distribution of stresses between the undulations of the primary sealing membrane and more particularly between the undulations arranged on either side of the first, second and third aforementioned flat zones.
  • a first row of supporting elements comprising successively, in a direction parallel to the first undulations, at least a first, a second and a third supporting elements
  • no other supporting element of said first row is interposed between the first and the second supporting elements and between the second and the third supporting elements.
  • the plurality of flat zones comprising successively, in the direction parallel to the first undulations, a first, a second and a third flat zones is meant that no other flat zone is interposed between the first and the second flat zones and between the second and third flat zones.
  • the first flat zone and the second flat zone are separated from each other by a second undulation which is arranged facing, in the direction of thickness, a free space separating the first and the second internal plates, the second and the third flat zones being separated by a second undulation which is arranged facing, in the direction of thickness, a free space separating the second and the third external plates.
  • the first, second and third internal plates are respectively in contact against more than 70%, and advantageously between 90 and 100%, of the surface of the first, second and third flat zones. This makes it possible to distribute the forces due to the hydrostatic and dynamic pressures exerted by the liquefied gas on the primary sealing membrane over a larger support surface, thus contributing to better stress distribution.
  • the primary sealing membrane comprises a plurality of corrugated metal sheets, each corrugated metal sheet having edges which are each overlap welded to an edge of an adjacent corrugated metal sheet, the first, the second and the third flat zones being formed by two edges of two adjacent corrugated metal sheets.
  • the first, second and third internal trays support and anchor the two adjacent edges of two adjacent corrugated metal sheets.
  • the first, second and third flat zones are respectively welded by a spot weld to the first, second and third internal plates.
  • the primary thermally insulating barrier comprises at least a second row of supporting elements comprising a fourth, a fifth and a sixth supporting elements which are fixed to the secondary thermally insulating barrier and which rise in the direction of thickness of the wall, the fourth, the fifth and the sixth supporting elements being aligned in a direction parallel to the first undulations and being respectively fixed to a fourth, a fifth and a sixth internal plates, the fourth, the fifth and the sixth elements carriers being respectively aligned in a direction parallel to the second undulations with the first, the second and the third supporting elements, the plurality of flat zones comprising a fourth, a fifth and a sixth flat zones which are respectively in support against the fourth, the fifth and the sixth internal plates.
  • the primary thermally insulating barrier comprises both load-bearing elements which are aligned parallel to the first undulations of the primary waterproofing membrane and load-bearing elements which are aligned parallel to the second undulations of the primary waterproofing membrane.
  • the fourth, fifth and sixth flat zones are respectively welded to the fourth, fifth and sixth internal plates.
  • the fourth, fifth and sixth flat zones are each separated from one of the edges of the corrugated metal sheet to which they belong by at least a first and a second corrugation.
  • the flat areas of the primary sealing membrane are also welded to the internal plates outside the edges of the corrugated metal sheets which further improves the distribution of stresses on the corrugations of the primary sealing membrane .
  • the fourth, fifth and sixth flat zones are respectively transparently welded to the fourth, fifth and sixth internal plates.
  • each flat zone of the primary sealing membrane rests against a respective internal plate, each of said internal plates being fixed to a respective supporting element which is fixed to the secondary thermally insulating barrier and which rises according to the thickness direction. This ensures the homogeneity of the stress distribution on the undulations of the entire primary waterproofing membrane.
  • each of the first, second and third supporting elements is respectively fixed to a first, a second and a third external plates, each of the first, second and third external plates being fixed to the secondary thermally insulating barrier and plating the secondary waterproofing membrane against the secondary thermally insulating barrier.
  • the external trays have dual functionality. On the one hand, they ensure the anchoring of the supporting elements to the secondary thermally insulating barrier and, on the other hand, they prevent the secondary waterproofing membrane from tearing off, particularly when the pressure prevailing in the thermally insulating barrier secondary is greater than that prevailing in the primary thermally insulating barrier.
  • the secondary sealing membrane comprises a first series of corrugations having first corrugations parallel to each other and a second series of corrugations having second corrugations parallel to each other and perpendicular to the first corrugations, the secondary sealing membrane comprising a plurality of planar zones which are each defined between two first adjacent undulations and between two second adjacent undulations of the secondary sealing membrane, the first, the second and the third external plates each being pressed against the one of the flat areas of the secondary waterproofing membrane.
  • the first, second and third external plates are respectively in contact against more than 70%, and advantageously between 90 and 100%, of the surface of the corresponding flat zone of the secondary sealing membrane. This makes it possible to distribute the forces passing through the supporting elements over a larger surface area of the secondary waterproofing membrane, thus contributing to better stress distribution.
  • the first series of corrugations and the second series of corrugations of the secondary sealing membrane are respectively facing, in the direction of thickness, the first series of corrugations and the second series undulations of the primary waterproofing membrane.
  • the first, second and third external plates are respectively fixed to the first, second and third supporting elements by riveting.
  • each of the first, second and third external plates is fixed to the secondary thermally insulating barrier by means of a primary anchoring device comprising a stud which is fixed to an insulating panel of the secondary thermally insulating barrier and which passes through an orifice in the secondary sealing membrane and an orifice in one of the first, second and third external plates, the stud having a radially developing flange which is welded to the secondary sealing membrane all around said orifice of the secondary sealing membrane, the primary anchoring device further comprising a nut which is screwed onto the stud and which holds said first, second or third external plate against the secondary sealing membrane.
  • the aforementioned supporting elements each comprise an external base, an internal base and a pillar, each of the external and internal bases having a sleeve cooperating by interlocking with one of the ends of the pillar and a support collar extending radially from one end of the sleeve.
  • each end of the pillars is fitted inside one of the sleeves.
  • each sleeve is fitted inside one of the ends of one of the pillars.
  • the pillar, the external base and the internal base are formed in one piece.
  • the support flange of the internal base is supported and fixed against one of the internal plates.
  • the support collar of the external base is supported and fixed against one of the external plates.
  • each pillar is fixed, for example by gluing, to the internal base and to the external base.
  • each pillar is made of a composite material comprising fibers and a matrix, which makes it possible to obtain satisfactory compressive strength for a limited conductive section.
  • the fibers are chosen from glass fibers, carbon fibers, aramid fibers, flax fibers, basalt fibers and mixtures thereof.
  • the matrix is chosen from polyethylene, polypropylene, poly(ethylene terephthalate), polyamide, polyoxymethylene, polyetherimide, polyacrylate, copolymers thereof, polyester, vinyl ester , epoxy and polyurethane.
  • the pillars are made of an epoxy resin reinforced with glass fibers.
  • each pillar has a tubular section.
  • the pillar is at least partially coated with a radiative insulation coating which surrounds said pillar.
  • the radiative insulation covering extends at least from an internal end of the pillar to a multilayer radiative insulation covering extending orthogonal to the thickness direction of the wall.
  • the radiative insulation coating is chosen from the materials designated by the acronym SLI for “Single Layer Insulation” in English which comprises for example, a sheet of polymer material, such as polyimide, or polyethylene. , coated with a metal, such as aluminum, the materials designated by the acronym MLI and described above and a layer previously deposited and comprising a binder and aluminum particles.
  • each pillar has one or more through orifices opening into an internal space of said pillar.
  • each pillar has an internal space which is lined with an insulating lining of open-cell porous material, for example chosen from an open-cell insulating polymer foam, such as open-cell polyurethane foam, wool glass, rock wool, polyester wadding, polymer aerogels, such as polyurethane-based airgel, in particular marketed under the Slentite ® brand, and silica aerogels.
  • open-cell insulating polymer foam such as open-cell polyurethane foam, wool glass, rock wool, polyester wadding
  • polymer aerogels such as polyurethane-based airgel, in particular marketed under the Slentite ® brand
  • silica aerogels silica aerogels
  • each pillar has an internal space lined with a radiative multilayer insulation cover made from a material designated by the acronym MLI for “multi-layer insulation” in English.
  • the primary waterproofing membrane comprises two layers of corrugated metal sheets superimposed one on the other, spacer elements being interposed between the two layers.
  • the primary waterproofing membrane has an additional space which is interposed between the two layers of the primary waterproofing membrane.
  • the additional space is placed in depression.
  • the additional space is connected to an inerting device comprising an inert gas tank, preferably storing helium.
  • the secondary thermally insulating barrier comprises insulating panels anchored to the supporting structure.
  • each insulating panel comprises a layer of insulating polymer foam sandwiched between an internal plate and an external plate, for example made of plywood or made from a polymer matrix reinforced by fibers, such as glass fibers. .
  • the internal plate of the insulating panels is equipped with metal plates intended for anchoring the edges of the corrugated metal sheets of the secondary waterproofing membrane on the insulating panels.
  • the secondary sealing membrane comprises a first series of corrugations having first parallel corrugations and a second series of corrugations having second parallel corrugations.
  • the first and second undulations of the secondary sealing membrane project outwards, towards the supporting structure, the insulating panels of the secondary thermally insulating barrier having an internal face equipped with two series of grooves perpendicular to each other and in which the first and second corrugations of the secondary sealing membrane are respectively housed.
  • the first and second undulations of the secondary waterproofing membrane project inwards, in the opposite direction to the supporting structure.
  • the insulating panels of the secondary thermally insulating barrier have relaxation slots opening onto an internal face of said insulating panels and each arranged facing one of the first or second undulations of the secondary sealing membrane .
  • the external waterproof barrier and the internal waterproof barrier are self-supporting barriers connected to each other by spacer structures.
  • the invention also relates to a waterproof and thermally insulating tank comprising a plurality of walls of the aforementioned type.
  • the liquefied gas is liquid hydrogen.
  • the tank can be made using different techniques, notably in the form of an integrated membrane tank.
  • Such a tank can be part of a land storage installation or be installed in a floating, coastal or deep water structure, in particular a liquid hydrogen transport vessel, that is to say a hydrogen tanker, a floating unit storage and regasification unit (FSRU), a floating production and remote storage unit (FPSO) and others.
  • a tank can also be used as a fuel tank in any type of ship.
  • a ship for transporting liquefied gas comprises a double hull and a aforementioned tank placed in the double hull.
  • the invention also provides a transfer system for a liquefied gas, the system comprising the aforementioned vessel and insulated pipes arranged so as to connect the tank installed in the hull of the vessel to a floating storage installation or earthly.
  • the transfer system comprises a pump for driving a flow of liquefied gas through the insulated pipes from or to the floating or terrestrial storage installation to or from the vessel's tank.
  • the invention also provides a method of loading or unloading such a vessel, in which a liquefied gas is conveyed through insulated pipes from or to a floating or terrestrial storage installation to or from the tank of the ship.
  • FIG. 1 There is a partial perspective view of a wall of a waterproof and thermally insulating tank according to a first embodiment.
  • FIG. 1 There is a perspective view showing the secondary thermally insulating barrier and the secondary waterproofing membrane of the wall of the .
  • FIG. 1 There is a partial sectional view of the secondary thermally insulating barrier of the wall of the , partially illustrating an anchoring device intended to ensure the fixing of a carrying element of the primary thermally insulating barrier on the secondary thermally insulating barrier.
  • the liquefied gas intended to be stored in the tank may in particular be liquid hydrogen which has the particularity of being stored at approximately -253°C at atmospheric pressure.
  • FIG. 1 There illustrates a supporting structure 1 against which a waterproof and thermally insulating tank for storing a liquefied gas is intended to be fixed.
  • the supporting structure 1 can in particular be formed of self-supporting metal sheets or, more generally, of any type of rigid partition having appropriate mechanical properties.
  • the supporting structure 1 is, for example, formed by the double hull of a ship.
  • the supporting structure 1 has a general polyhedral shape. It has two front and rear load-bearing walls 2, here octagonal in shape, of which only the rear load-bearing wall 2 is shown.
  • the front and rear walls 2 are, for example, cofferdam walls of the ship which extend transversely to the longitudinal direction of the ship.
  • the supporting structure 1 also comprises an upper supporting wall 3, a lower supporting wall 4 and side supporting walls 5, 6, 7, 8, 9, 10.
  • the wall 11 has a multilayer structure comprising, in the direction of thickness of the wall 11, from the outside towards the inside, a secondary thermally insulating barrier 12, a secondary sealing membrane 13, a primary thermally insulating barrier 14 and a primary sealing membrane 15 intended to be in contact with the liquefied gas contained in the tank.
  • the secondary thermally insulating barrier 12 is shown on the . It comprises a plurality of insulating panels 16 anchored to the supporting structure 1.
  • the insulating panels 16 each comprise a layer of insulating polymer foam 17 sandwiched between an internal plate 18 and an external plate 19.
  • the internal 18 and external 19 plates are , for example, plywood plates glued to said layer of insulating polymer foam 17.
  • the internal 18 and external 19 plates are made in a polymer matrix reinforced by fibers, such as glass fibers.
  • the insulating polymer foam may in particular be a polyurethane-based foam.
  • the polymer foam is advantageously reinforced with fibers, such as glass fibers, helping to reduce its thermal contraction.
  • the insulating panels 16 are anchored to the supporting structure 1 by means of secondary anchoring devices, not shown.
  • Each insulating panel 16 is, for example, fixed to at least each of its four corners.
  • Each secondary anchoring device comprises a stud welded to the supporting structure 1 as well as a support member which is fixed on the stud and which bears against a support zone of the insulating panels 16.
  • the external plate 19 of the insulating panels 16 projects beyond the layer of insulating polymer foam 17, at least at the level of the corners of the insulating panel 16, so as to form the support zones of the insulating panels 16 cooperating with the members of the insulating panels 16.
  • Elastic members such as Belleville washers, are advantageously threaded onto the stud, between a nut mounted on the stud and the support member, which ensures elastic anchoring of the insulating panels 16 on the supporting structure 1 .
  • the insulating panels 16 have substantially the shape of a rectangular parallelepiped and are juxtaposed in parallel rows and separated from each other by gaps 21 guaranteeing functional assembly clearance.
  • the gaps 21 are filled with a heat-insulating filling, not shown, such as glass wool, rock wool or flexible open-cell polymer foam, for example.
  • the gaps can also be filled with insulating plugs, as described in applications WO2019155157 or WO2021028624 for example.
  • the internal face of the insulating panels 16 has two series of grooves 22 perpendicular to each other and intended to receive corrugations 24, projecting towards the outside of the tank, formed on the corrugated metal sheets 25 of the secondary sealing membrane 13.
  • Each of the series of grooves 22 is parallel to two opposite sides of the insulating panels 16.
  • the grooves 22 pass entirely through the thickness of the internal plate 10 as well as an internal portion of the layer of insulating polymer foam 17.
  • the grooves 22 have a shape complementary to those of the undulations 24 of the secondary sealing membrane 13.
  • the internal plate 18 of the insulating panels 16 is equipped with metal plates 26 intended for anchoring the edges of the corrugated metal sheets 25 of the secondary sealing membrane 13 on the insulating panels 16.
  • the metal plates 26 extend in two perpendicular directions which are each parallel to two opposite sides of the insulating panels 16.
  • the metal plates 26 are fixed on the internal plate 18 of the insulating panels 16, by screws, rivets or staples, for example.
  • the metal plates 26 are placed in recesses made in the internal plate 18 such that the internal surface of the metal plates 26 is flush with the internal surface of the internal plate 18.
  • the secondary sealing membrane 13 comprises a plurality of corrugated metal sheets 25 each having a substantially rectangular shape.
  • the corrugated metal sheets 25 are, for example, made of Invar®: that is to say an alloy of iron and nickel whose expansion coefficient is typically between 1.2.10 -6 and 2.10 -6 K -1 , or in an iron alloy with a high manganese content whose expansion coefficient is typically of the order of 7.10 -6 K -1 .
  • the corrugated metal sheets 25 can also be made of stainless steel or aluminum.
  • the corrugated metal sheets 25 are overlap welded along their edges in order to ensure the tightness of the secondary sealing membrane 13. Furthermore, the corrugated metal sheets 25 are arranged offset relative to the insulating panels 16 of the secondary thermally insulating barrier 12 such that each of said corrugated metal sheets 25 extends jointly over several adjacent insulating panels 16. In order to ensure the anchoring of the secondary sealing membrane 13 on the secondary thermally insulating barrier 12, the edges of the corrugated metal sheets 25 are welded to the metal plates 26, for example by spot welds.
  • the secondary sealing membrane 13 has undulations 24 and more particularly a first series of undulations 24a extending parallel to a first direction and a second series of undulations 24b extending parallel to a second direction.
  • the directions of the series of undulations 24a, 24b are perpendicular to each other.
  • Each of the series of corrugations 24a, 24b is parallel to two opposite edges of the corrugated metal sheet 25.
  • the corrugations 24 here project towards the outside of the tank, that is to say in the direction of the supporting structure 1
  • the secondary sealing membrane 13 comprises, between the corrugations 24, a plurality of flat zones 28.
  • each primary anchoring device 29 comprises a stud 31 which passes through the sealing membrane secondary 13.
  • the stud 31 has an external end which is fixed to one of the insulating panels 16.
  • the external end of each stud 31 is threaded and is screwed into a threaded socket 32 which is fixed inside a bore made in the internal plate 18 of one of the insulating panels 16.
  • the stud 31 comprises a flange 33 developing radially relative to the axis of the stud 31.
  • an external plate 34 also illustrated on the , has an orifice crossed by the stud 31.
  • the primary anchoring device 29 comprises a nut 35 which is screwed onto an internal threaded end of the stud 31 and which thus makes it possible to hold the external plate 34 against the flat zone 28 facing the secondary sealing membrane 13.
  • the external plates 34 have a dual functionality. On the one hand, they make it possible to press the secondary sealing membrane 13 against the insulating panels 16 of the secondary thermally insulating barrier 12, in order to prevent it from tearing off due to overpressure of the thermally insulating barrier. secondary insulating barrier 12 relative to the primary thermally insulating barrier 14. On the other hand, they allow the fixing of the supporting elements 30 of the primary thermally insulating barrier 14 which will be described in detail below.
  • the external plates 34 are advantageously in contact against the corresponding flat zone 28 over more than 70% of the surface of said flat zone 28 and advantageously between 90 and 100% of its surface.
  • the external plates 34 are, for example, made of metal, such as stainless steel but can also be made of a composite material, such as an epoxy resin loaded with glass fibers, for example.
  • the primary thermally insulating barrier 14 comprises a plurality of supporting elements 30 which extend in the direction of thickness of the wall 11.
  • the supporting elements 30 make it possible to support the primary sealing membrane 15 and, consequently, to take up the forces due to the hydrostatic and dynamic pressures exerted, on the primary sealing membrane 15, by the liquefied gas contained inside the tank.
  • the supporting elements 30 are aligned in rows which are parallel to the direction of the undulations of the first series of undulations 24a and in rows parallel to the direction of the undulations of the second series of undulations 24b.
  • the supporting elements 30 each comprise an external base 36, an internal base 37 and a pillar 38 extending between the external base 36 and the internal base 37.
  • the external base 36 and the internal base 37 each have a sleeve 39 in which is received by interlocking one of the ends of the pillar 38 and a support collar 40 which extends radially from one end of the sleeve 39.
  • these are the sleeves 39 of the external base 36 and the internal base 37 which are received by nesting inside the pillars 38.
  • the external base 36 and the internal base 37 can be made of metal, such as stainless steel, or of a composite material, such as an epoxy resin loaded with glass fibers, for example.
  • the external base 36 and the internal base 37 can be fixed to the pillar 38 by any means and in particular by gluing.
  • the pillar 38 as well as the external base 36 and the internal base 37 are formed in one piece, by molding for example.
  • the pillars 38 have a tubular shape, preferably with a circular section.
  • the pillars 38 are made of a composite material comprising fibers and a matrix.
  • Such pillars 38 make it possible to obtain satisfactory compressive resistance for a limited conductive section, which limits the conduction of heat from the outside to the inside of the tank through the pillars 38.
  • the fibers are, for example , chosen from glass fibers, carbon fibers, aramid fibers, flax fibers, basalt fibers and mixtures thereof.
  • the matrix is for example chosen from polyethylene, polypropylene, poly(ethylene terephthalate), polyamide, polyoxymethylene, polyetherimide, polyacrylate, polyaryletherketone, polyetheretherketone, copolymers thereof, polyester, vinyl ester, epoxy and polyurethane.
  • the pillars 38 are made of an epoxy resin reinforced with glass fibers.
  • the pillars 38 are advantageously provided with through holes, not shown, which facilitate the depression of their internal space when the primary thermally insulating barrier 14 is placed in depression, as described below.
  • the internal space of the pillars 38 is advantageously lined with a gas-permeable insulating lining and more particularly made of a porous open-cell material.
  • the insulating pad is, for example, an open-cell insulating polymer foam, such as open-cell polyurethane foam, glass wool, rock wool, melamine foam, polyester wadding. , polymer aerogels, such as polyurethane-based airgel, in particular marketed under the Slentite ® brand, or silica aerogels.
  • the internal space may also include a radiative multi-layer insulation cover made from a material designated by the acronym MLI for "multi-layer insulation” in English, which will be described subsequently, aiming to reduce heat losses by thermal radiation.
  • MLI multi-layer insulation
  • each support flange 40 of the external bases 36 are each fixed on one of the external plates 34. As illustrated in the , each support collar 40 of the external bases 36 is, for example, fixed on the external plate 34 by means of rivets 41 distributed around the axis of the supporting element 30.
  • the support flanges 40 of the internal bases 37 are each supported and fixed against an internal plate 42.
  • the internal plates 42 are, for example, made of a metal, such as stainless steel.
  • the support collars 40 of the internal bases 37 are, for example, fixed on the internal plate 42 by means of rivets 43 distributed around the axis of the supporting element 30.
  • the supporting elements 30 thus form discrete support structures which are not rigidly connected to each other and which each support a flat zone 46 of the primary sealing membrane 15, which allows good distribution of stresses between the undulations 45 of the primary sealing membrane 15.
  • the corrugated metal sheets 44 each have a substantially rectangular shape.
  • the corrugated metal sheets 44 are, for example, made of Invar®: that is to say an alloy of iron and nickel whose expansion coefficient is typically between 1.2.10 -6 and 2.10 -6 K -1 , or in an iron alloy with a high manganese content whose expansion coefficient is typically of the order of 7.10 -6 K -1 .
  • the corrugated metal sheets 44 can also be made of stainless steel or aluminum.
  • the corrugated metal sheets 44 are overlap welded along their edges in order to ensure the tightness of the primary sealing membrane 15.
  • the primary sealing membrane 15 comprises undulations 45. More particularly, it comprises a first series of corrugations 45a extending parallel to a first direction and a second series of corrugations 45b extending parallel to a second direction.
  • the directions of the series of corrugations 45a, 45b are perpendicular and are parallel or perpendicular to the rows of supporting elements 30.
  • Each of the series of corrugations 45a, 45b is parallel to two opposite edges of the corrugated metal sheets 44.
  • the corrugations 45 make projecting towards the inside of the tank, that is to say in the opposite direction to the supporting structure 1.
  • Each corrugated metal sheet 44 has between the corrugations 45, a plurality of flat zones 46.
  • the pitch of the undulations 24 of the secondary sealing membrane 13 is equal to the pitch of the undulations 45 of the primary sealing membrane 15 or an integer multiple thereof. Furthermore, each of the undulations 24 of the secondary sealing membrane 13 is arranged facing, in the direction of thickness of the wall 11, an undulation 45 of the primary sealing membrane 15. Thus, each flat zone 46 of the primary sealing membrane 15 is located facing, in the direction of thickness of the wall 11, a flat zone 28 of the secondary sealing membrane 13. From then on, the axis of each carrying element 30 passes both through the center of a flat zone 46 of the primary sealing membrane 15 and through the center of a flat zone 28 of the secondary sealing membrane 13.
  • the internal plates 42 are each in contact against the corresponding flat zone 46 of the primary sealing membrane 15 over more than 70% of the surface of said flat zone 46 and advantageously between 90 and 100% of its surface.
  • the corrugated metal sheets 44 of the primary sealing membrane 15 are at least anchored, by welding, along their edges on the internal plates 42. To do this, the edges of the corrugated metal sheets 44 are welded on the internal plates 42 , for example by spot welds. According to an advantageous embodiment, the corrugated metal sheets 44 are also anchored to internal plates 42 outside their edge zones. To do this, the corrugated metal sheets 44 can in particular be welded to the internal plates 42 using transparency welds. According to an advantageous embodiment, the corrugated metal sheets 44 are welded to each of the internal plates 42 which support them. Such an embodiment is particularly advantageous in that it makes it possible to distribute the stresses even more uniformly between the undulations 45 of the primary sealing membrane 15.
  • the primary thermally insulating barrier 14 has a gas phase which is in depression, that is to say has an absolute pressure lower than atmospheric pressure, in order to give the primary thermally insulating barrier 14 the required thermally insulating properties .
  • the gas phase of the primary thermally insulating barrier 14 is, advantageously, placed at an absolute pressure less than 1 Pa, advantageously less than 10 -1 Pa, preferably less than 10 –2 Pa and for example of the order of 10 - 3 Pa.
  • the primary thermally insulating barrier 14 is advantageously connected to a vacuum pump.
  • a cryopumping phenomenon is used, as an alternative or complement to the aforementioned vacuum pump, to obtain the target depression level in the primary thermally insulating barrier 14.
  • the primary thermally insulating barrier 14 is charged with an inert gas having a solid condensation temperature higher than the liquefaction temperature of the liquefied gas stored in the tank.
  • the inert gas can be carbon dioxide.
  • the carbon dioxide contained in the primary thermally insulating barrier 14 condenses into the solid state in the primary thermally insulating barrier 14, which contributes to reducing the pressure in it.
  • the primary thermally insulating barrier 14 includes insulating materials making it possible to further increase its insulation properties. Also, as shown on the , the primary thermally insulating barrier 14 includes a radiative multilayer insulation cover 47 which makes it possible to reduce heat transfer by thermal radiation.
  • the multilayer radiative insulation cover 47 is typically made of a material designated by the acronym MLI for “multi-layer insulation” in English.
  • the radiative multilayer insulation cover 47 has a stack of a plurality of sheets made either of metal, such as aluminum or silver for example, or of a polymer material coated with metal, said sheets being separated from each other by a woven or non-woven textile layer made with polymer fibers, such as polyester fibers, or glass fibers.
  • the sheets of polymer material are, for example, made of Polyimide, in particular marketed under the brand Kapton ®, or of poly(ethylene terephthalate), in particular marketed under the brand Mylar ®. These thin sheets are coated on each side with a metal, such as aluminum or silver.
  • the radiative multilayer insulation cover 47 has openings through which the pillars 38 of the supporting elements 30 pass.
  • the radiative multilayer insulation cover 47 is positioned in the coldest part of the primary thermally insulating barrier 14.
  • the radiative multilayer insulation blanket 47 is positioned in a plane which is parallel to the secondary 13 and primary 15 sealing membranes but is closer to the primary sealing membrane 15 than to the membrane secondary sealing 13. This increases the effectiveness of the radiative multilayer insulation cover 47 to the extent that it is thus positioned in the coldest zone of the primary thermally insulating barrier 14 so that the emissivity of each of its layers are reduced.
  • the multilayer radiative insulation cover 47 is here fixed to the pillars 38 of the supporting elements 30, for example by gluing or by means of pairs of velor-hook type fixing strips, one of the strips of which is associated with the roof covering.
  • multilayer radiative insulation 47 for example by sewing or gluing, and the other strip of which is glued to one of the pillars 38.
  • the primary thermally insulating barrier 14 further comprises insulating elements 51 which have a porous open-cell structure.
  • the insulating elements 51 are arranged between the multilayer radiative insulation cover 47 and the secondary sealing membrane 13.
  • Such insulating elements 51 have several functionalities. Firstly, they make it possible to further reduce the temperature of the zone of the primary thermally insulating barrier 14 in which the radiative multilayer insulation cover 47 is positioned, which further increases its effectiveness. Secondly, the insulating elements 51 also make it possible to limit the degradation of thermal insulation performance when the pressure inside the primary thermally insulating barrier 14 is greater than the pressure values prescribed for the use of the roof covering. multilayer radiative insulation 47 alone. Indeed, multilayer radiative insulation blankets 47 of the aforementioned type have excellent thermal insulation performances for low pressure values, typically less than or equal to 10 -3 Pa but the more they are subjected to pressures above the threshold aforementioned and the more their performance deteriorates.
  • Such pressure conditions are particularly likely to occur in the event of loss of sealing of the primary sealing membrane 15 or of the secondary sealing membrane 13 degrading the depression level inside the primary thermally insulating barrier 14 , or when the tank is cooled as long as the inert gas contained in the primary thermally insulating barrier 14 has not completely condensed into the solid state or when the filling rate of the tank is low, for example example during a return trip from a ship when the tank only has a liquefied gas heel.
  • the insulating elements 51 also make it possible to reduce the activation capacities of convective flows inside the primary thermally insulating barrier 14.
  • the insulating elements 51 constitute surfaces for receiving the solids resulting from the solid condensation of the or inert gases contained in the primary thermally insulating barrier 14, which makes it possible to limit the mechanical stresses likely to be exerted on the other elements of the wall 11 and in particular on the supporting elements 30, the radiative multilayer insulation cover 47 and the secondary 13 and primary 15 sealing membranes.
  • the insulating elements 51 are, for example, chosen from glass wool, rock wool, polyester wadding, open-cell polymer foams, such as open-cell polyurethane foam, and melamine foams.
  • the insulating elements 51 are made of glass wool.
  • the insulating elements 51 are, advantageously, packaged in the form of panels having a structural strength allowing them to be easily handled.
  • the insulating elements 51 occupy the entire space between the multilayer radiative insulation cover 47 and the secondary sealing membrane 13.
  • the secondary thermally insulating barrier further comprises one or more retention members making it possible to limit the movement of the insulating elements 51 towards the primary sealing membrane 15 and thus preventing them from compressing the radiative multilayer insulation cover 47 and thus degrading its performance.
  • the retention member here is a textile retention layer 52, for example made with polymer fibers, such as polyester fibers, or glass fibers.
  • the textile retention layer 52 is fixed to the supporting elements 30.
  • This textile retention layer 52 can be fixed to the supporting elements by any means and in particular by gluing.
  • the textile retention layer 52 is fixed to the supporting elements 30 by means of flanges 53 which are, on the one hand, fixed to the supporting elements 30 and, on the other hand, fixed to the textile retention layer 52.
  • the multilayer radiative insulation cover 47 can be fixed to the textile retention layer 52, by means of regularly distributed bonding zones, seams or staples. This thus makes it possible to prevent the radiative multilayer insulation cover 47 from being directly fixed to the supporting elements 30 and thus makes it possible to reduce thermal bridges by conduction. This also makes it possible to ensure good positioning of the radiative multilayer insulation cover 47, by limiting its folds and ensuring its maintenance in particular when the pressure level in the primary thermally insulating barrier 14 is not homogeneous and it There is an excess pressure between the multilayer radiative insulation cover 47 and the secondary sealing membrane 13.
  • the retention members are formed by flanges 54 fixed to the supporting elements 30 and against which the internal face of the insulating elements 51 abuts.
  • the insulating elements 51 have a thickness less than the distance, in the direction of thickness of the wall 11, between the secondary sealing membrane 13 and the radiative multilayer insulation cover 47. In other words, a empty space is present between the insulating elements 51 and the radiative multilayer insulation cover 47. This makes it possible to reduce the quantity of insulating elements 51 used and thus contributes to reducing the costs of the tank without significantly degrading the insulation performance thermal insulation of the primary thermally insulating barrier 14, in particular when the pressure inside the primary thermally insulating barrier 14 is greater than the prescribed pressure values.
  • FIG. 1 There illustrates a wall of a waterproof and thermally insulating tank according to a second embodiment, the insulating elements 51 not being shown.
  • This embodiment differs from that described above in relation to Figures 2 to 9 and 12 in that the undulations 24 of the secondary sealing membrane 13 do not project outwards, that is to say say towards the supporting structure 1, but inwards, that is to say in a direction opposite to the supporting structure 1.
  • FIG. 1 There illustrates a wall of a sealed and thermally insulating tank according to a third embodiment, the insulating elements 51 not being shown.
  • This embodiment differs from that described above in relation to Figures 2 to 9 and 12 in that the primary sealing membrane 15 has two layers 48, 49 of corrugated metal sheets 44 superimposed one on the other . This ensures redundancy of the sealing function and thus improves the reliability of the primary sealing membrane 15.
  • the two layers 48, 49 of corrugated metal sheets 44 each have a structure similar to that of the primary sealing membrane 15 described above in relation to the .
  • the undulations 45 of the two layers 48, 49 are arranged in identical pitches and are arranged facing each other in the direction of thickness of the wall 11.
  • spacer elements having a predetermined thickness are interposed between the two layers 48, 49 so that the distance between them is kept substantially constant.
  • Such spacer elements are, for example, positioned in the flat areas 46 of the corrugated metal sheets 44.
  • the spacer elements are, for example, each fixed to an internal plate 42, by an anchoring device, not shown , crossing the layer 48.
  • the edges of the corrugated metal sheets 44 of the layer 49 are anchored, for example by welding, on anchoring plates, also not shown, fixed to the spacer elements or formed by them.
  • the spacer elements are made of thermally conductive materials, such as metal and in particular stainless steel. This makes it possible to limit the temperature difference between the two layers 48, 49 of the primary sealing membrane 15 and consequently, to limit the effects of this double layer on the kinetics of the cryopumping phenomenon inside the barrier. thermally insulating primary 14.
  • the gas phase of the additional space 50 which is interposed between the two layers 48, 49 of the primary sealing membrane 15 is placed in depression, that is to say at a pressure less than atmospheric pressure.
  • the gas phase of the additional space 50 is advantageously placed at an absolute pressure less than 10 -1 Pa, preferably less than 10 -2 Pa, for example of the order of 10 -3 Pa.
  • the additional space 50 is connected to a vacuum pump.
  • the additional space 50 is swept by an inert gas.
  • the inert gas is, for example, Helium which has a liquefaction temperature lower than that of hydrogen, which prevents the inert gas from condensing in the additional space 50.
  • the installation comprises an inert gas tank associated with an inerting circuit which is connected to the additional space 50 and to a gas analyzer which is configured to detect the presence of gas stored in the tank, for example hydrogen, among the inert gas circulating in the additional space 50. Such scanning of inert gas thus makes it possible to detect leaks from the layer 49 of the primary sealing membrane 15.
  • the sealed and thermally insulating tank is not a membrane tank but a tank in which the liquefied gas is stored under pressure.
  • Such tanks are self-supporting.
  • the tank does not use the double hull of the ship as a supporting structure like the membrane tank described above.
  • these vessels are referred to as Type C vessels.
  • these vessels are referred to as a "pressure vessel", as defined in the CODAP code.
  • the tank comprises two self-supporting waterproof barriers, for example cylindrical, which are positioned one inside the other. The two waterproof barriers are fixed and kept at a distance from each other by spacer structures.
  • the thermally insulating barrier formed between the two barriers has characteristics similar to those of the primary thermally insulating barrier 14 described above.
  • the thermally insulating barrier is placed in depression, comprises a multilayer radiative insulation cover 47 and insulating elements 51 which are positioned between the multilayer radiative insulation cover 47 and the external waterproof barrier.
  • the relative arrangement of the radiative multilayer insulation cover 47 and the insulating elements 51 is identical to that described above in relation to Figures 12 and 13, that is to say that from the outside towards the inside of the tank, the wall comprises an external waterproof barrier, the insulating elements 51, the radiative multilayer insulation cover 47 and the external waterproof barrier which is intended to be in contact with the liquefied gas stored in the tank.
  • the multilayer radiative insulation cover 47 can in particular be fixed to the internal waterproof barrier, for example by gluing.
  • the radiative multilayer insulation cover 47 can also be fixed to the insulating elements 51, by any appropriate means and in particular by gluing, sewing, stapling or the like.
  • the insulating elements 51 are anchored to the external waterproof barrier, by any appropriate means and in particular by gluing or by means of mechanical anchoring devices.
  • an additional layer can be fixed on the internal face of the insulating elements 51.
  • This additional layer can consist of a woven or non-woven textile, a metallic film or a film made of polymer material coated with a metal.
  • the aforementioned additional layer can thus contribute to one and/or the other of the following two functions: increase the pressure drop of the gas flow so as to reduce convection movements, particularly in degraded vacuum conditions and reduce the emissivity of the internal face of the insulating elements 51.
  • the primary thermally insulating barrier 14 comprises two radiative multilayer insulation covers 47, 55 which are spaced apart from one another. other according to the direction of thickness of the wall.
  • the two radiative multilayer insulation blankets 47, 55 are spaced in the wall thickness direction by a distance of between 30 and 160 mm. The presence of several radiative multilayer insulation blankets 47, 55 makes it possible to further reduce heat transfer by thermal radiation.
  • each radiative multilayer insulation cover 47, 55 is made up of several portions which are fixed to each other by fixing means 56, such as velor-hook type fixing strips. Furthermore, advantageously, in order to limit thermal bridges, the fixing strips of the two radiative multilayer insulation covers 47, 55 are offset from each other, that is to say they are not positioned between the same two rows of supporting elements 30.
  • the primary thermally insulating barrier 14 comprises two radiative multilayer insulation covers 47, 55 which are spaced from one another in the direction of thickness of the wall.
  • the primary thermally insulating barrier 14 further comprises insulating elements 57 which have a porous open-cell structure and which are arranged between the outermost multilayer radiative insulation cover 55 and the secondary sealing membrane 13.
  • Such insulating elements 57 have functionalities identical to the insulating elements 51 described above in relation to Figures 12 and 13.
  • the insulating elements 57 are, for example, chosen from glass wool, rock wool, polyester wadding, open-cell polymer foams, such as open-cell polyurethane foam, and melamine foams.
  • the insulating elements 57 are made of glass wool.
  • the insulating elements 57 are advantageously packaged in the form of panels having a structural strength allowing them to be easily handled.
  • each of the pillars 38 of the supporting elements 30 is at least partially coated with a radiative insulation coating 58 which surrounds said pillar 38.
  • a radiative insulation coating 58 limits the absorption by the pillars of the radiation reflected by the radiative multi-layer insulation blanket 47.
  • the radiative insulation coating 58 extends at least from the internal end of the pillar 38 to the multilayer radiative insulation cover 47.
  • the radiative insulation coating 58 extends up to the the external end of the pillar 38.
  • the radiative insulation coating 58 can be glued to the pillar or adhered directly to it. Alternatively, it can also be fixed between the internal base 37 and the external base 36. In embodiments not shown, the radiative insulation covering 58 is supported and/or fixed on a textile retention layer 52, as shown on the or on flanges 54, as shown on the .
  • the radiative insulation covering 58 is chosen from the materials designated by the acronym SLI for “Single Layer Insulation” in English which comprises for example, a sheet of polymer material, such as polyimide, or polyethylene, coated with a metal, such as aluminum, the materials designated by the acronym MLI and described above and a layer previously deposited on the pillar 37 and comprising a binder and aluminum particles.
  • SLI Single Layer Insulation
  • a cutaway view of a ship 70 shows a waterproof and thermally insulating tank 71 of generally prismatic shape mounted in the double hull 72 of the ship.
  • the wall of the tank 71 comprises a primary sealing membrane intended to be in contact with the liquefied gas, preferably liquid hydrogen, contained in the tank, a secondary sealing membrane arranged between the primary sealing membrane and the double hull 72 of the ship, and two thermally insulating barriers arranged respectively between the primary sealing membrane and the secondary sealing membrane and between the secondary sealing membrane 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 liquefied gas from or to the tank 71.
  • the loading and unloading station 75 is a fixed off-shore installation comprising a movable arm 74 and a tower 78 which supports the movable arm 74.
  • the movable arm 74 carries a bundle of insulated flexible pipes 79 which can connect to the loading/unloading pipes 73.
  • the adjustable movable arm 74 adapts to all hydrogener templates.
  • a connection pipe not shown extends inside the tower 78.
  • the loading and unloading station 75 allows the loading and unloading of the hydrogen carrier 70 from or to the onshore 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 station or unloading 75 and the onshore installation 77 over a long distance, for example 5 km, which makes it possible to keep the hydrogen tanker ship 70 at a long distance from the coast during loading and unloading operations.

Landscapes

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Abstract

L'invention concerne une paroi (11) pour une cuve étanche et thermiquement isolante de stockage d'un gaz liquéfié, ladite paroi (11) comportant successivement, selon une direction d'épaisseur, depuis l'extérieur vers l'intérieur de la cuve, une barrière étanche externe (13), une barrière thermiquement isolante (14) et une barrière étanche interne (15), la barrière thermiquement isolante (14) présentant une phase gazeuse à une pression absolue inférieure à 1 Pa et comprenant : - une couverture d'isolation multicouche radiative (47) qui s'étend orthogonalement à la direction d'épaisseur, ladite couverture d'isolation multicouche radiative (47) comportant un em- pilement d'une pluralité de feuilles en métal ou en matériau polymère revêtu d'un métal et séparées les unes des autres par une couche textile; et - des éléments isolants (51) présentant une structure poreuse à cellules ouvertes qui sont disposés entre la couverture d'isolation multicouche radiative (47) et la barrière étanche externe (13).

Description

Paroi pour une cuve étanche et thermiquement isolante
L’invention se rapporte au domaine des cuves étanches et thermiquement isolantes. En particulier, l’invention se rapporte au domaine des cuves étanches et thermiquement isolantes pour le stockage et/ou le transport d’un gaz liquéfié, tel que l’hydrogène liquide qui est à environ -253°C à pression atmosphérique.
 Arrière-plan technologique
Dans l’état de la technique, il est connu des cuves destinées au stockage de l’hydrogène liquide, ce gaz liquéfié présentant la particularité de présenter une température de liquéfaction encore plus faible que celle du gaz naturel liquéfié. Ainsi, afin de limiter le taux d’évaporation de l’hydrogène liquide, ces cuves doivent présenter des performances d’isolation thermique encore meilleures que celles des cuves destinées au stockage du gaz naturel liquéfié.
Le document CN113739061A divulgue une cuve destinée au stockage de l’hydrogène liquide. La cuve comporte un réservoir extérieur, un réservoir intérieur et une structure multicouche qui repose contre le réservoir intérieur et qui comprend, de l’extérieur vers l’intérieur, une barrière thermiquement isolante secondaire reposant contre le réservoir intérieur, une membrane étanche secondaire reposant contre la barrière thermiquement isolante secondaire, une barrière thermiquement isolante primaire reposant contre la membrane étanche secondaire et une membrane étanche primaire reposant contre la barrière thermiquement isolante primaire.
Afin d’améliorer encore davantage les performances d’isolation thermique de la cuve, l’espace entre le réservoir extérieur et le réservoir intérieur est placé en dépression, par exemple à une pression absolue de l’ordre de 10-3 Pa. En outre, un écran réfléchissant composite comportant notamment une pluralité de feuilles d’aluminium est disposé contre la face extérieure du réservoir intérieur et permet ainsi de réduire les transferts de chaleur par rayonnement thermique de l’extérieur vers l’intérieur de la cuve.
Une telle cuve de stockage d’hydrogène liquide n’est pas pleinement satisfaisante. En effet, en cas de perte d’étanchéité de l’un des réservoirs intérieur ou extérieur susceptible de dégrader le niveau de dépression dans l’espace ménagé entre ces deux réservoirs, les performances d’isolation thermique de la cuve de stockage d’hydrogène liquide risquent d’être très fortement dégradées.
De plus, l’écran réfléchissant composite est positionné dans un espace qui reste soumis à des températures importantes, et par conséquent à un flux de radiation important, ce qui limite son efficacité.
Enfin, la cuve de stockage précitée présente une structure complexe puisque, en plus de la structure multicouche comportant deux barrières thermiquement isolantes et deux membranes d’étanchéité, elle comporte un espace placé en dépression entre le réservoir intérieur et le réservoir extérieur.
Résumé
Une idée à la base de l’invention est de proposer une paroi pour une cuve étanche et thermiquement isolante présentant des propriétés d’isolation thermiques améliorées mêmes dans des conditions dégradées, telles qu’une perte d’étanchéité de l’une des barrières étanches.
Selon un mode de réalisation, l’invention fournit une paroi pour une cuve étanche et thermiquement isolante de stockage d’un gaz liquéfié, ladite paroi comportant successivement, selon une direction d’épaisseur, depuis l’extérieur vers l’intérieur de la cuve, une barrière étanche externe, une barrière thermiquement isolante et une barrière étanche interne, la barrière thermiquement isolante présentant une phase gazeuse à une pression absolue inférieure à 1 Pa et comprenant :
- une couverture d’isolation multicouche radiative qui s’étend orthogonalement à la direction d’épaisseur, ladite couverture d’isolation multicouche radiative comportant un empilement d’une pluralité de feuilles en métal ou en matériau polymère revêtu d’un métal et séparées les unes des autres par une couche textile ; et
- des éléments isolants présentant une structure poreuse à cellules ouvertes qui sont disposés entre la couverture d’isolation multicouche radiative et la barrière étanche externe.
Ainsi, la structure de la barrière thermiquement isolante précitée lui confère d’excellentes propriétés d’isolation thermiques, même dans des conditions de vide dégradées. En effet, les éléments isolants permettent de limiter les flux thermiques au travers de la barrière thermiquement isolante, notamment lorsque la pression à l’intérieur de celle-ci est supérieure aux valeurs de pression prescrites. De plus, les éléments isolants permettent de diminuer encore davantage la température de la zone de la barrière thermiquement isolante dans laquelle est positionnée la couverture d’isolation multicouche radiative, ce qui augmente son efficacité. De plus, les éléments isolants permettent également de limiter les flux thermiques par convection au travers de la barrière thermiquement isolante. Enfin, la dépression est réalisée directement dans la phase gazeuse de la barrière thermiquement isolante et non au sein d’un espace d’un élément isolant recouvert d’une enveloppe étanche, ce qui permet de se passer d’une telle enveloppe étanche susceptible de constituer des ponts thermiques conductifs.
Par « élément isolant présentant une structure poreuse à cellules ouvertes », on entend un matériau ou composant d’isolation thermique comportant des cavités vides, également appelées cellules, interconnectées entre elles et avec l’extérieur.
Selon des modes de réalisation, une telle paroi peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes.
Selon un mode de réalisation, la couverture d’isolation multicouche radiative est réalisée dans un matériau de type MLI, MLI étant l’acronyme du terme « Multilayer insulation » en langue anglaise.
Selon un mode de réalisation, la barrière thermiquement isolante présente une phase gazeuse à une pression absolue inférieure à 10-1 Pa, de préférence inférieure à 10–2 Pa et par exemple de l’ordre de 10–3 Pa. Ceci permet d’augmenter encore davantage les performances d’isolation thermique de la barrière thermiquement isolante.
Selon un mode de réalisation, la barrière étanche interne est destinée à être en contact avec le gaz liquéfié contenu dans la cuve. Ceci permet d’optimiser l’efficacité de la couverture d’isolation multicouche radiative puisque celle-ci est ainsi exposée aux températures les plus froides. En d’autres termes, la couverture d’isolation multicouche étant positionnée du côté le plus froid du gradient de température, l’émissivité de chacune de ses couches est réduite.
Selon un mode de réalisation, les volumes cumulés des cellules de l’élément isolant occupent au moins 85%, préférentiellement plus de 90%, et encore plus préférentiellement plus de 95% du volume de l’élément isolant.
Selon un mode de réalisation, la conductivité thermique de l’élément isolant, lorsque l’élément isolant est placé sous pression négative d’air par rapport à la pression de référence 1 bar absolu à 20°C, est inférieure ou égale à 10 mW.m- 1.K-1, préférentiellement inférieure ou égale à 6 mW.m-1.K-1.
Selon un mode de réalisation, la taille moyenne des cellules, ou cavités vides, de l’élément isolant est inférieure ou égale à 3 mm, et préférentiellement inférieure ou égale à 1 mm.
Selon un mode de réalisation, les éléments isolants sont choisis parmi la laine de verre, la laine de roche, l’ouate de polyester, les mousses polymères à cellules ouvertes, telles que la mousse polyuréthane à cellules ouvertes, et la mousse de mélamine.
Selon un mode de réalisation, la couverture d’isolation multicouche radiative est positionnée dans un plan qui est plus proche de la barrière étanche interne que de la barrière étanche externe. Ceci permet d’optimiser encore davantage l’efficacité de la couverture d’isolation multicouche radiative puisqu’un tel positionnement de la couverture d’isolation multicouche radiative permet d’assurer qu’une majeure partie des éléments exposés à des températures supérieures à celle de la barrière étanche interne n’émettent pas de flux radiatif directement sur la barrière étanche interne.
Selon un mode de réalisation, la barrière thermiquement isolante primaire comporte plusieurs couvertures d’isolation multicouche radiative qui s’étendent chacune orthogonalement à la direction d’épaisseur, chaque dite couverture d’isolation multicouche radiative comportant un empilement d’une pluralité de feuilles en métal ou en matériau polymère revêtu d’un métal et séparées les unes des autres par une couche textile.
Selon un mode de réalisation, la barrière thermiquement isolante primaire comporte deux couvertures d’isolation multicouche radiative qui sont, de préférence, espacées d’une distance comprise entre 30 et 160 mm.
Selon un mode de réalisation, la couche textile de la couverture d’isolation multicouche radiative est réalisée avec des fibres choisies parmi les fibres polymères, telles que des fibres de polyester, et les fibres de verre.
Selon un mode de réalisation, les feuilles en métal ou en matériau polymère revêtu d’un métal sont réalisées dans un matériau choisi parmi l’aluminium, l’argent, les matériaux polymères revêtus d’aluminium et les matériaux polymères revêtus d’argent.
Selon un mode de réalisation, le matériau polymère revêtu d’aluminium ou d’argent est choisi parmi le Polyimide ou le poly(téréphtalate d’éthylène).
Selon un mode de réalisation, la phase gazeuse de la barrière thermiquement isolante primaire comporte, lorsque la barrière thermiquement isolante primaire est conditionnée à température ambiante, plus de 50 % en volume, et avantageusement plus de 75 % en volume d’un gaz inerte ayant une température de condensation solide supérieure à la température de liquéfaction du gaz liquéfié destiné à être stocké dans la cuve. Ceci permet d’utiliser le phénomène de cryopompage pour contribuer à diminuer la pression à l’intérieur de la barrière thermiquement isolante primaire, notamment lorsque le gaz liquéfié stocké dans la cuve est de l’hydrogène liquide.
Selon un mode de réalisation, le gaz inerte est du dioxyde de carbone.
Selon un mode de réalisation, la barrière thermiquement isolante comporte des éléments porteurs qui s’élèvent selon la direction d’épaisseur entre la barrière étanche externe et la barrière étanche interne, la couverture d’isolation multicouche radiative présentant des ouvertures au travers desquelles passent les éléments porteurs.
Selon un mode de réalisation, la barrière thermiquement isolante comporte en outre au moins un organe de rétention qui est fixé aux éléments porteurs de manière à limiter le déplacement des éléments isolants en direction de la barrière étanche interne.
Selon un mode de réalisation, l’au moins un organe de rétention comporte une couche textile de rétention qui est fixée aux éléments porteurs et qui est disposée entre les éléments isolants et la couverture d’isolation multicouche radiative.
Selon un mode de réalisation, la couverture d’isolation multicouche radiative est fixée sur la couche textile de rétention, ce qui permet un positionnement fiable de ladite couverture d’isolation multicouche radiative dans la barrière thermiquement isolante.
Selon un mode de réalisation, la couche textile de rétention est réalisée avec des fibres choisies parmi les fibres polymères, telles que des fibres de polyester, et les fibres de verre.
Selon un mode de réalisation, les éléments isolants présentent une épaisseur inférieure à une distance selon la direction d’épaisseur entre la barrière étanche externe et la couverture d’isolation multicouche radiative.
Selon un mode de réalisation, la barrière étanche interne est une membrane d’étanchéité primaire destinée à être en contact avec le gaz liquéfié contenu dans la cuve, la barrière thermiquement isolante est une barrière thermiquement isolante primaire et la barrière étanche externe est une membrane d’étanchéité secondaire, la paroi comportant en outre une barrière thermiquement isolante secondaire reposant contre une structure porteuse et contre laquelle repose la membrane d’étanchéité secondaire.
Dans un mode de réalisation dans lequel la barrière thermiquement isolante comporte plusieurs couvertures d’isolation multicouche radiative, les éléments isolants à structure poreuse sont avantageusement disposés entre la couverture d’isolation multicouche radiative la plus externe et la membrane d’étanchéité secondaire.
Selon un mode de réalisation, la membrane d’étanchéité primaire comporte une première série d’ondulations présentant des premières ondulations parallèles les unes aux autres et une deuxième séries d’ondulations présentant des deuxièmes ondulations parallèles les unes aux autres et perpendiculaires aux premières ondulations, la membrane d’étanchéité primaire comportant une pluralité de zones planes qui sont chacune définies entre deux premières ondulations adjacentes et entre deux deuxièmes ondulations adjacentes ;
la barrière thermiquement isolante primaire comportant au moins une première rangée d’éléments porteurs comportant successivement, selon une direction parallèle aux premières ondulations, au moins un premier, un deuxième et un troisième éléments porteurs qui sont fixés à la barrière thermiquement isolante secondaire et qui s’élèvent selon la direction d’épaisseur, le premier, le deuxième et le troisième éléments porteurs étant respectivement fixés à un premier, un deuxième et un troisième plateaux internes, la pluralité de zones planes comportant successivement, selon la direction parallèle aux premières ondulations, une première, une deuxième et une troisième zones planes qui sont respectivement soudées en appui contre le premier, le deuxième et le troisième plateaux internes. Grâce à ces caractéristiques, les trois éléments porteurs précités forment trois structures de support discrètes qui ne sont pas reliées rigidement les unes aux autres et qui supportent chacune une zone plane de la membrane d’étanchéité primaire. Ceci permet une bonne répartition des contraintes entre les ondulations de la membrane d’étanchéité primaire et plus particulièrement entre les ondulations disposées de part et d’autre des première, deuxième et troisièmes zones planes précitées.
L'adverbe "successivement" signifie "l'un après l'autre, l'un venant à la suite de l'autre". Ainsi, on entend par "une première rangée d’éléments porteurs comportant successivement, selon une direction parallèle aux premières ondulations, au moins un premier, un deuxième et un troisième éléments porteurs" qu'aucun autre élément porteur de ladite première rangée n'est interposé entre le premier et le deuxième éléments porteurs et entre le deuxième et le troisième éléments porteurs. De même, on entend par "la pluralité de zones planes comportant successivement, selon la direction parallèle aux premières ondulations, une première, une deuxième et une troisième zones planes" qu'aucune autre zone plane n'est interposée entre la première et la deuxième zones planes et entre la deuxième et la troisième zones planes.
Selon un mode de réalisation, la première zone plane et la deuxième zone plane sont séparées l’une de l’autre par une deuxième ondulation qui est disposée en regard, selon la direction d’épaisseur, d’un espace libre séparant le premier et le deuxième plateaux internes, la deuxième et la troisième zones planes étant séparées par une deuxième ondulation qui est disposée en regard, selon la direction d’épaisseur, d’un espace libre séparant le deuxième et le troisième plateau externes.
Selon un mode de réalisation, le premier, le deuxième et le troisième plateaux internes sont respectivement en contact contre plus de 70 %, et avantageusement entre 90 et 100 %, de la surface de la première, deuxième et troisième zones planes. Ceci permet de répartir les efforts dus aux pressions hydrostatiques et dynamiques exercées par le gaz liquéfié sur la membrane d’étanchéité primaire sur une plus grande surface de support, contribuant ainsi à une meilleure répartition des contraintes.
Selon un mode de réalisation, la membrane d’étanchéité primaire comporte une pluralité de tôles métalliques ondulées, chaque tôle métallique ondulée présentant des bords qui sont chacun soudés par recouvrement à un bord d’une tôle métallique ondulée adjacente, la première, la deuxième et la troisième zones planes étant formées par deux bords de deux tôles métalliques ondulées adjacentes. En d’autres termes, les premier, deuxième et troisième plateaux internes supportent et ancrent les deux bords adjacents de deux tôles métalliques ondulées adjacentes.
Selon un mode de réalisation, la première, la deuxième et la troisième zones planes sont respectivement soudées par une soudure par point à la première, deuxième et troisième plaques internes.
Selon un mode de réalisation, la barrière thermiquement isolante primaire comporte au moins une deuxième rangée d’éléments porteurs comportant un quatrième, un cinquième et un sixième éléments porteurs qui sont fixés à la barrière thermiquement isolante secondaire et qui s’élèvent selon la direction d’épaisseur de la paroi, le quatrième, le cinquième et le sixième éléments porteurs étant alignés selon une direction parallèle aux premières ondulations et étant respectivement fixés à un quatrième, un cinquième et un sixième plateaux internes, le quatrième, le cinquième et le sixième éléments porteurs étant respectivement alignés selon une direction parallèle au deuxièmes ondulations avec le premier, le deuxième et le troisième éléments porteurs, la pluralité de zones planes comportant une quatrième, une cinquième et une sixième zones planes qui sont respectivement en appui contre le quatrième, le cinquième et le sixième plateaux internes. Ainsi, la barrière thermiquement isolante primaire comporte à la fois des éléments porteurs qui sont alignés parallèlement aux premières ondulations de la membrane d’étanchéité primaire et des éléments porteurs qui sont alignés parallèlement aux deuxièmes ondulations de la membrane d’étanchéité primaire.
Selon un mode de réalisation, la quatrième, la cinquième et la sixième zones planes sont respectivement soudées aux quatrième, cinquième et sixième plateaux internes.
Selon un mode de réalisation, la quatrième, la cinquième et la sixième zones planes sont chacune séparées d’un des bords de la tôle métallique ondulée à laquelle ils appartiennent par au moins une première et une deuxième ondulation. En d’autres termes, les zones planes de la membrane d’étanchéité primaire sont également soudées aux plateaux internes en-dehors des bords des tôles métalliques ondulées ce qui améliore encore davantage la répartition des contraintes sur les ondulations de la membrane d’étanchéité primaire.
Selon un mode de réalisation, la quatrième, la cinquième et la sixième zones planes sont respectivement soudées par transparence aux quatrième, cinquième et sixièmes plateaux internes.
Selon un mode de réalisation, chaque zone plane de la membrane d’étanchéité primaire est en appui contre un plateau interne respectif, chacun desdits plateaux internes étant fixé à un élément porteur respectif qui est fixé à la barrière thermiquement isolante secondaire et qui s’élève selon la direction d’épaisseur. Ceci permet d’assurer l’homogénéité de la répartition des contraintes sur les ondulations de l’ensemble de la membrane d’étanchéité primaire.
Selon un mode de réalisation, chacun des premier, deuxième et troisième éléments porteurs est respectivement fixé à un premier, un deuxième et un troisième plateaux externes, chacun des premier, deuxième et troisième plateaux externes étant fixé à la barrière thermiquement isolante secondaire et plaquant la membrane d’étanchéité secondaire contre la barrière thermiquement isolante secondaire. Ainsi, les plateaux externes ont une double fonctionnalité. D’une part, ils assurent l’ancrage des éléments porteurs à la barrière thermiquement isolante secondaire et, d’autre part, ils évitent à la membrane d’étanchéité secondaire de s’arracher, notamment lorsque la pression régnant dans la barrière thermiquement isolante secondaire est supérieure à celle régnant dans la barrière thermiquement isolante primaire.
Selon un mode de réalisation, la membrane d’étanchéité secondaire comporte une première série d’ondulations présentant des premières ondulations parallèles les unes aux autres et une deuxième séries d’ondulations présentant des deuxièmes ondulations parallèles les unes aux autres et perpendiculaires aux premières ondulations, la membrane d’étanchéité secondaire comportant une pluralité de zones planes qui sont chacune définies entre deux premières ondulations adjacentes et entre deux deuxième ondulations adjacentes de la membrane d’étanchéité secondaire, le premier, le deuxième et le troisième plateaux externes étant chacun plaqués contre l’une des zones planes de la membrane d’étanchéité secondaire.
Selon un mode de réalisation, le premier, le deuxième et le troisième plateaux externes sont respectivement en contact contre plus de 70 %, et avantageusement entre 90 et 100 %, de la surface de la zone plane correspondante de la membrane d’étanchéité secondaire. Ceci permet de répartir les efforts transitant par les éléments porteurs sur une plus grande surface de la membrane d’étanchéité secondaire, contribuant ainsi à une meilleure répartition des contraintes.
Selon un mode de réalisation, la première série d’ondulations et la deuxième série d’ondulations de la membrane d’étanchéité secondaire sont respectivement en regard, selon la direction d’épaisseur, de la première série d’ondulations et de la deuxième série d’ondulations de la membrane d’étanchéité primaire.
Selon un mode de réalisation, le premier, le deuxième et le troisième plateaux externes sont respectivement fixés aux premier, deuxième et troisième éléments porteurs par rivetage.
Selon un mode de réalisation, chacun des premier, deuxième et troisième plateaux externes est fixé à la barrière thermiquement isolante secondaire au moyen d’un dispositif d’ancrage primaire comportant un goujon qui est fixé à un panneau isolant de la barrière thermiquement isolante secondaire et qui traverse un orifice de la membrane d’étanchéité secondaire et un orifice ménagé dans l’une des premier, deuxième et troisième plateaux externes, le goujon présentant une collerette se développant radialement qui est soudée à la membrane d’étanchéité secondaire tout autour dudit orifice de la membrane d’étanchéité secondaire, le dispositif d’ancrage primaire comportant en outre un écrou qui est vissé sur le goujon et qui maintient ledit premier, deuxième ou troisième plateau externe contre la membrane d’étanchéité secondaire.
Selon un mode de réalisation, les éléments porteurs précités, notamment le premier, le deuxième et le troisième éléments porteurs précités, comportent chacun une embase externe, une embase interne et un pilier, chacune des embases externe et interne présentant un manchon coopérant par emboîtement avec l’une des extrémités du pilier et une collerette d’appui s’étendant radialement depuis une extrémité du manchon.
Selon un mode de réalisation, chaque extrémité des piliers est emboîtée à l’intérieur de l’un des manchons. Selon une autre variante, chaque manchon est emboîté à l’intérieur de l’une des extrémités de l’un des piliers.
Selon un autre mode de réalisation, le pilier, l’embase externe et l’embase interne sont formés d’un seul tenant.
Selon un mode de réalisation, la collerette d’appui de l’embase interne est en appui et fixée contre l’un des plateaux internes.
Selon un mode de réalisation, la collerette d’appui de l’embase externe est en appui et fixée contre l’un des plateaux externes.
Selon un mode de réalisation, chaque pilier est fixé, par exemple par collage, à l’embase interne et à l’embase externe.
Selon un mode de réalisation, chaque pilier est réalisé dans un matériau composite comportant des fibres et une matrice, ce qui permet d’obtenir une résistance à la compression satisfaisante pour une section conductrice limitée.
Selon un mode de réalisation, les fibres sont choisies parmi les fibres de verre, les fibres de carbone, les fibres aramides, les fibres de lin, les fibres de basalte et les mélanges de celles-ci.
Selon un mode de réalisation, la matrice est choisie parmi le polyéthylène, le polypropylène, le poly(téréphtalate d’éthylène), le polyamide, le polyoxyméthylène, le polyetherimide, le polyacrylate, des copolymères de ceux-ci, le polyester, le vinylester, l’époxy et le polyuréthane.
Selon un mode de réalisation préféré, les piliers sont réalisés dans une résine époxy renforcée par des fibres de verre.
Selon un mode de réalisation, chaque pilier présente une section tubulaire.
Selon un mode de réalisation, le pilier est au moins partiellement revêtu avec un revêtement d’isolation radiative qui entoure ledit pilier.
Selon un mode de réalisation, le revêtement d’isolation radiative s’étend au moins depuis une extrémité interne du pilier jusqu’à une couverture d’isolation multicouche radiative s’étendant orthogonalement à la direction d’épaisseur de la paroi.
Selon un mode de réalisation, le revêtement d’isolation radiative est choisi parmi les matériaux désignés par le sigle SLI pour « Single Layer Insulation » en langue anglaise qui comporte par exemple, une feuille en matériau polymère, tel que du Polyimide, ou du polyéthylène, revêtue d’un métal, tel que l’aluminium, les matériaux désignés par le sigle MLI et décrits précédemment et une couche préalablement déposée et comprenant un liant et des particules d’aluminium.
Selon un mode de réalisation, chaque pilier présente un ou plusieurs orifices traversants et débouchant dans un espace interne dudit pilier.
Selon un mode de réalisation, chaque pilier présente un espace interne qui est garni avec une garniture isolante en matériau poreux à cellules ouvertes, par exemple choisie parmi une mousse polymère isolante à cellules ouvertes, telle que de la mousse polyuréthane à cellules ouvertes, la laine de verre, la laine de roche, l’ouate de polyester, les aérogels de polymère, tel que l’aérogel à base de polyuréthanne, notamment commercialisé sous la marque Slentite ®, et les aérogels de silice.
Selon un mode de réalisation alternatif ou complémentaire, chaque pilier présente un espace interne garni avec une couverture d’isolation multicouche radiative réalisée dans un matériau désigné par le sigle MLI pour « multi-layer insulation » en langue anglaise.
Selon un mode de réalisation, la membrane d’étanchéité primaire comporte deux couches de tôles métalliques ondulées superposées l’une sur l’autre, des éléments d’entretoises étant interposés entre les deux couches.
Selon un mode de réalisation, la membrane d’étanchéité primaire présente un espace additionnel qui est interposé entre les deux couches de la membrane d’étanchéité primaire.
Selon un mode de réalisation, l’espace additionnel est placé en dépression.
Selon un autre mode de réalisation, l’espace additionnel est relié à un dispositif d’inertage comportant un réservoir de gaz inerte, de préférence stockant de l’hélium.
Selon un mode de réalisation, la barrière thermiquement isolante secondaire comporte des panneaux isolants ancrés à la structure porteuse.
Selon un mode de réalisation, chaque panneau isolant comporte une couche de mousse polymère isolante prise en sandwich entre une plaque interne et une plaque externe, par exemple en bois contreplaqué ou réalisées dans une matrice polymère renforcée par des fibres, tels que des fibres de verre.
Selon un mode de réalisation, la plaque interne des panneaux isolants est équipée de platines métalliques destinées à l’ancrage des bords des tôles métalliques ondulées de la membrane d’étanchéité secondaire sur les panneaux isolants.
Selon un mode de réalisation, la membrane d’étanchéité secondaire comporte une première série d’ondulations présentant des premières ondulations parallèles et une deuxième série d’ondulations présentant des deuxièmes ondulations parallèles.
Selon un mode de réalisation, les premières et deuxièmes ondulations de la membrane d’étanchéité secondaire font saillie vers l’extérieur, en direction de la structure porteuse, les panneaux isolants de la barrière thermiquement isolante secondaire présentant une face interne équipée de deux séries de rainures perpendiculaires l’une à l’autre et dans lesquelles sont respectivement logées les premières et deuxièmes ondulations de la membrane d’étanchéité secondaire.
Selon un autre mode de réalisation, les premières et deuxièmes ondulations de la membrane d’étanchéité secondaire font saillie vers l’intérieur, en direction opposée à la structure porteuse.
Selon un mode de réalisation, les panneaux isolants de de la barrière thermiquement isolante secondaire présentent des fentes de relaxation débouchant sur une face interne desdits panneaux isolants et disposées chacune en regard de l’une des premières ou deuxième ondulation de la membrane d’étanchéité secondaire.
Selon un autre mode de réalisation, la barrière étanche externe et la barrière étanche interne sont des barrières autoporteuses reliées l’une à l’autre par des structures d’entretoise.
Selon un mode de réalisation, l’invention concerne également une cuve étanche et thermiquement isolante comportant une pluralité de parois du type précité.
Dans un mode de réalisation, le gaz liquéfié est de l’hydrogène liquide.
La cuve peut être réalisée selon différentes techniques, notamment sous la forme d’une cuve intégrée à membranes.
Une telle cuve peut faire partie d’une installation de stockage terrestre ou être installée dans une structure flottante, côtière ou en eau profonde, notamment un navire de transport d’hydrogène liquide, c’est-à-dire un hydrogénier, une unité flottante de stockage et de regazéification (FSRU), une unité flottante de production et de stockage déporté (FPSO) et autres. Une telle cuve peut aussi servir de réservoir de carburant dans tout type de navire.
Selon un mode de réalisation, un navire pour le transport d’un gaz liquéfié comporte une double coque et une cuve précitée disposée dans la double coque.
Selon un mode de réalisation, l’invention fournit aussi un système de transfert pour un gaz liquéfié, le système comportant le navire précité et des canalisations isolées agencées de manière à relier la cuve installée dans la coque du navire à une installation de stockage flottante ou terrestre.
Selon un mode de réalisation, le système de transfert comporte une pompe pour entrainer un flux de gaz liquéfié 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 gaz liquéfié 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 vue en perspective écorchée et schématique d’une structure porteuse destinée à supporter une cuve étanche et thermiquement isolante de stockage d’un gaz liquéfié.
La est une vue partielle en perspective d’une paroi d’une cuve étanche et thermiquement isolante selon un premier mode de réalisation.
La est une vue en perspective représentant la barrière thermiquement isolante secondaire de la paroi de la .
La est une vue en perspective représentant la barrière thermiquement isolante secondaire et la membrane d’étanchéité secondaire de la paroi de la .
La est une vue partielle en coupe de la barrière thermiquement isolante secondaire de la paroi de la , illustrant partiellement un dispositif d’ancrage destiné à assurer la fixation d’un élément porteur de la barrière thermiquement isolante primaire sur la barrière thermiquement isolante secondaire.
La est une vue écorchée illustrant la barrière thermiquement isolante secondaire, la membrane d’étanchéité secondaire ainsi que des éléments porteurs de la barrière thermiquement isolante primaire de la paroi de la .
La est une vue partielle, en perspective, de la paroi de la illustrant la barrière thermiquement isolante secondaire, la membrane d’étanchéité secondaire ainsi que les éléments porteurs de la barrière thermiquement isolante primaire.
La est une vue partielle, en perspective, de la paroi de la illustrant la barrière thermiquement isolante secondaire, la membrane d’étanchéité secondaire, les éléments porteurs de la barrière thermiquement isolante primaire ainsi que la couverture d’isolation multicouche radiative.
La est une vue partielle, en perspective, analogue à celle de la et dans laquelle des plateaux internes destinés à supporter la membrane d’étanchéité primaire sont également représentés.
La est une vue, en coupe, d’une paroi d’une cuve étanche et thermiquement isolante selon un deuxième mode de réalisation.
La est une vue, en coupe, d’une paroi d’une cuve étanche et thermiquement isolante selon un troisième mode de réalisation.
La est une vue partielle, en coupe, de la paroi de la , illustrant les éléments isolants positionnés entre la couverture d’isolation multicouche radiative et la membrane d’étanchéité secondaire.
La est une vue partielle en coupe d’une paroi d’une cuve étanche et thermiquement isolante selon une autre variante de réalisation.
La est une représentation schématique écorchée d’une cuve d’un navire et d’un terminal de chargement/déchargement de cette cuve.
La est une vue partielle en coupe d’une paroi d’une cuve étanche et thermiquement isolante selon une autre variante de réalisation.
La est une vue partielle en coupe d’une paroi d’une cuve étanche et thermiquement isolante selon une autre variante de réalisation.
La est une vue partielle en coupe d’une paroi d’une cuve étanche et thermiquement isolante selon une autre variante 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.
Le gaz liquéfié destiné à être stocké dans la cuve peut notamment être de l’hydrogène liquide qui présente la particularité d’être stocké à environ -253°C à pression atmosphérique.
La illustre une structure porteuse 1 contre laquelle une cuve étanche et thermiquement isolante de stockage d’un gaz liquéfié est destinée à être fixée.
La structure porteuse 1 peut notamment être formée de tôles métalliques autoporteuses ou, plus généralement, de tout type de cloison rigide présentant des propriétés mécaniques appropriées. La structure porteuse 1 est, par exemple, formée par la double coque d’un navire. Sur la , la structure porteuse 1 présente une forme générale polyédrique. Elle présente deux parois porteuses avant et arrière 2, ici de forme octogonale, dont seule la paroi porteuse arrière 2 est représentée. Les parois avant et arrière 2 sont, par exemple, des parois de cofferdam du navire qui s’étendent transversalement à la direction longitudinale du navire. La structure porteuse 1 comporte également une paroi porteuse supérieure 3, une paroi porteuse inférieure 4 et des parois porteuses latérales 5, 6, 7, 8, 9, 10.
En relation avec les figures 2 à 9 et 12, on décrit ci-dessous une paroi 11 d’une cuve étanche et thermiquement isolante selon un premier mode de réalisation. La paroi 11 présente une structure multicouche comportant, selon la direction d’épaisseur de la paroi 11, depuis l’extérieur vers l’intérieur, une barrière thermiquement isolante secondaire 12, une membrane d’étanchéité secondaire 13, une barrière thermiquement isolante primaire 14 et une membrane d’étanchéité primaire 15 destinée à être en contact avec le gaz liquéfié contenu dans la cuve.
La barrière thermiquement isolante secondaire 12 est représentée sur la . Elle comporte une pluralité de panneaux isolants 16 ancrés à la structure porteuse 1. Les panneaux isolants 16 comportent chacun une couche de mousse polymère isolante 17 prise en sandwich entre une plaque interne 18 et une plaque externe 19. Les plaques interne 18 et externe 19 sont, par exemple, des plaques de bois contreplaqué collées sur ladite couche de mousse polymère isolante 17. Selon une variante, les plaques interne 18 et externe 19 sont réalisées dans une matrice polymère renforcée par des fibres, tels que des fibres de verre. La mousse polymère isolante peut notamment être une mousse à base de polyuréthanne. La mousse polymère est, avantageusement, renforcée par des fibres, telle que des fibres de verre, contribuant à réduire sa contraction thermique.
Les panneaux isolants 16 sont ancrés à la structure porteuse 1 au moyen de dispositifs d’ancrage secondaire, non représentés. Chaque panneau isolant 16 est, par exemple, fixé à au moins chacun de ses quatre coins. Chaque dispositif d’ancrage secondaire comporte un goujon soudé à la structure porteuse 1 ainsi qu’un organe d’appui qui est fixé sur le goujon et qui est en appui contre une zone d’appui des panneaux isolants 16. Selon un mode de réalisation, la plaque externe 19 des panneaux isolants 16 déborde par rapport à la couche de mousse polymère isolante 17, au moins au niveau des coins du panneau isolant 16, de manière à former les zones d’appui des panneaux isolants 16 coopérant avec les organes d’appui des dispositifs d’ancrage secondaires. Des organes élastiques, tels que des rondelles Belleville, sont avantageusement enfilées sur le goujon, entre un écrou monté sur le goujon et l’organe d’appui, ce qui permet d’assurer un ancrage élastique des panneaux isolants 16 sur la structure porteuse 1.
De manière avantageuse, des portions de mastic 20 sont interposées entre la plaque externe 19 des panneaux isolants 16 et la structure porteuse 1. Les portions de mastic 20 contribuent ainsi à compenser les irrégularités de surface de la structure porteuse 1. Selon une variante de réalisation avantageuse, les portions de mastic 20 adhérent à la plaque externe 19 des panneaux isolants 16 et à la structure porteuse 1. Les portions de mastic 20 participent ainsi à l’ancrage des panneaux isolants 16 sur la structure porteuse 1. Dans une telle variante de réalisation, les dispositifs d’ancrage secondaires sont optionnels.
Les panneaux isolants 16 présentent sensiblement une forme de parallélépipède rectangle et sont juxtaposés selon des rangées parallèles et séparés les uns des autres par des interstices 21 garantissant un jeu fonctionnel de montage. Les interstices 21 sont comblés avec une garniture calorifuge, non représentée, telle que de la laine de verre, de la laine de roche ou de la mousse polymère souple à cellules ouvertes, par exemple. Les interstices peuvent également être comblés avec des bouchons isolants, tels que décrits dans les demandes WO2019155157 ou WO2021028624 par exemple.
Dans le mode de réalisation représenté, la face interne des panneaux isolants 16 présente deux séries de rainures 22 perpendiculaires l’une à l’autre et destinées à la réception d’ondulations 24, faisant saillie vers l’extérieur de la cuve, formées sur les tôles métalliques ondulées 25 de la membrane d’étanchéité secondaire 13. Chacune des séries de rainures 22 est parallèle à deux côtés opposés des panneaux isolants 16. Dans le mode de réalisation représenté, les rainures 22 traversent intégralement l’épaisseur de la plaque interne 10 ainsi qu’une portion interne de la couche de mousse polymère isolante 17. De manière avantageuse, les rainures 22 présentent une forme complémentaire à celles des ondulations 24 de la membrane d’étanchéité secondaire 13.
Par ailleurs, la plaque interne 18 des panneaux isolants 16 est équipée de platines métalliques 26 destinées à l’ancrage des bords des tôles métalliques ondulées 25 de la membrane d’étanchéité secondaire 13 sur les panneaux isolants 16. Les platines métalliques 26 s’étendent selon deux directions perpendiculaires qui sont chacune parallèles à deux côtés opposés des panneaux isolants 16. Les platines métalliques 26 sont fixées sur la plaque interne 18 des panneaux isolants 16, par des vis, des rivets ou des agrafes, par exemple. Les platines métalliques 26 sont mises en place dans des évidements ménagés dans la plaque interne 18 de telle sorte que la surface interne des platines métalliques 26 affleure la surface interne de la plaque interne 18.
Par ailleurs, les panneaux isolants 16 présentent des fentes de relaxation 27 qui permettent de diminuer leur raideur de sorte que la barrière thermiquement isolante secondaire 12 se déforme de la manière la plus homogène possible. Ceci permet d’obtenir des déformations les plus uniformes possibles des ondulations 24 de la membrane d’étanchéité secondaire 13. De manière avantageuse, les panneaux isolants 16 présentent des fentes de relaxation 27 au moins en regard de chacune des ondulations 24 de la membrane d’étanchéité secondaire 13. Ainsi, comme illustré par exemple sur la , une fente de relaxation 27 s’étend à partir du fond de chacune des rainures 22 en direction de la plaque externe 19 des panneaux isolants 16. Selon une variante optionnelle, les blocs isolants 16 comportent également des fentes de relaxation qui débouchent sur la face externe des panneaux isolants 16. De telles fentes de relaxation ne sont alors pas disposées en regard d’une ondulation 24 de la membrane d’étanchéité secondaire 13 mais à mi-distance entre deux ondulations 24 parallèles.
Par ailleurs, comme représenté sur la , la membrane d’étanchéité secondaire 13 comporte une pluralité de tôles métalliques ondulées 25 ayant chacune une forme sensiblement rectangulaire. Les tôles métalliques ondulées 25 sont, par exemple, réalisées en Invar® : c’est-à-dire un alliage de fer et de nickel dont le coefficient de dilatation est typiquement compris entre 1,2.10-6 et 2.10-6 K-1, ou dans un alliage de fer à forte teneur en manganèse dont le coefficient de dilatation est typiquement de l’ordre de 7.10-6 K-1. De manière alternative, les tôles métalliques ondulées 25 peuvent également être réalisées en acier inoxydable ou en aluminium.
Les tôles métalliques ondulées 25 sont soudées à recouvrement le long de leurs bords afin d’assurer l’étanchéité de la membrane d’étanchéité secondaire 13. Par ailleurs, les tôles métalliques ondulées 25 sont disposées de manière décalée par rapport aux panneaux isolants 16 de la barrière thermiquement isolante secondaire 12 de telle sorte que chacune desdites tôles métalliques ondulées 25 s’étende conjointement sur plusieurs panneaux isolants 16 adjacents. Afin d’assurer l’ancrage de la membrane d’étanchéité secondaires 13 sur la barrière thermiquement isolante secondaire 12, les bords des tôles métalliques ondulées 25 sont soudés sur les platines métalliques 26, par exemple par des soudures par point.
La membrane d’étanchéité secondaire 13 présente des ondulations 24 et plus particulièrement une première série d'ondulations 24a s’étendant parallèlement à une première direction et une seconde série d'ondulations 24b s’étendant parallèlement à une seconde direction. Les directions des séries d’ondulations 24a, 24b sont perpendiculaires les unes aux autres. Chacune des séries d’ondulations 24a, 24b est parallèle à deux bords opposés de la tôle métallique ondulée 25. Les ondulations 24 font ici saillie vers l’extérieur de la cuve, c’est-à-dire en direction de la structure porteuse 1. La membrane d’étanchéité secondaire 13 comporte entre les ondulations 24, une pluralité de zones planes 28.
Comme représenté sur les figures 4 et 5, les ondulations 24 des tôles métalliques ondulées 25 sont logées dans les rainures 22 ménagées dans la face interne des panneaux isolants 16 et dans les interstices 21 ménagés entre les panneaux isolants 16 adjacents.
Par ailleurs, les zones planes 28 de la membrane d’étanchéité secondaire 13 sont chacune traversées par un dispositif d’ancrage primaire 29, illustré de manière détaillée sur la , et visant à assurer l’ancrage des éléments porteurs 30 de la barrière thermiquement isolante primaire 14 sur les panneaux isolants 16 de la barrière thermiquement isolante secondaire 12. Chaque dispositif d’ancrage primaire 29 comporte un goujon 31 qui traverse la membrane d’étanchéité secondaire 13. Le goujon 31 présente une extrémité externe qui est fixée à l’un des panneaux isolants 16. Pour ce faire, dans le mode de réalisation représenté, l’extrémité externe de chaque goujon 31 est filetée et est vissée dans une douille filetée 32 qui est fixée à l’intérieur d’un alésage ménagé dans la plaque interne 18 de l’un des panneaux isolants 16. Par ailleurs, le goujon 31 comporte une collerette 33 se développant radialement par rapport à l’axe du goujon 31.
La collerette 33 est soudée de manière étanche sur la membrane d’étanchéité secondaire 13 autour de l’orifice de ladite membrane d’étanchéité secondaire 13 traversé par le goujon 31 afin de conserver le caractère étanche de la membrane d’étanchéité secondaire 13.
Par ailleurs, un plateau externe 34, également illustré sur la , présente un orifice traversé par le goujon 31. Le dispositif d’ancrage primaire 29 comporte un écrou 35 qui est vissé sur une extrémité interne filetée du goujon 31 et qui permet ainsi de maintenir le plateau externe 34 contre la zone plane 28 en regard de la membrane d’étanchéité secondaire 13. Les plateaux externes 34 ont une double fonctionnalité. D’une part, ils permettent de plaquer la membrane d’étanchéité secondaire 13 contre les panneaux isolants 16 de la barrière thermiquement isolante secondaire 12, afin d’éviter qu’elle ne s’arrache en raison d’une surpression de la barrière thermiquement isolante secondaire 12 par rapport à la barrière thermiquement isolante primaire 14. D’autre part, ils permettent la fixation des éléments porteurs 30 de la barrière thermiquement isolante primaire 14 qui seront décrits de manière détaillée ci-dessous.
Les plateaux externes 34 sont avantageusement en contact contre la zone plane 28 correspondante sur plus de 70% de la surface de ladite zone plane 28 et avantageusement entre 90 et 100 % de sa surface.
Les plateaux externes 34 sont, par exemple, réalisés en métal, tel que l’acier inoxydable mais peuvent également être réalisés dans un matériau composite, tel qu’une résine époxy chargée de fibres de verre, par exemple.
Comme représenté sur la , la barrière thermiquement isolante primaire 14 comporte une pluralité d’éléments porteurs 30 qui s’étendent selon la direction d’épaisseur de la paroi 11. Les éléments porteurs 30 permettent de supporter la membrane d’étanchéité primaire 15 et, par conséquent, de reprendre les efforts dus aux pressions hydrostatiques et dynamiques exercées, sur la membrane d’étanchéité primaire 15, par le gaz liquéfié contenu à l’intérieur de la cuve. Les éléments porteurs 30 sont alignés selon des rangées qui sont parallèles à la direction des ondulations de la première série d’ondulations 24a et selon des rangées parallèles à la direction des ondulations de la deuxième série d’ondulations 24b.
Les éléments porteurs 30 comportent chacun une embase externe 36, une embase interne 37 et un pilier 38 s’étendant entre l’embase externe 36 et l’embase interne 37. L’embase externe 36 et l’embase interne 37 présentent chacun un manchon 39 dans lequel est reçu par emboîtement l’une des extrémités du pilier 38 et une collerette d’appui 40 qui s’étend radialement depuis une extrémité du manchon 39. Dans une variante alternative, ce sont les manchons 39 de l’embase externe 36 et de l’embase interne 37 qui sont reçues par emboîtement à l’intérieur des piliers 38.
L’embase externe 36 et l’embase interne 37 peuvent être réalisées en métal, tel que l’acier inoxydable, ou dans un matériau composite, tel qu’une résine époxy chargée de fibres de verre, par exemple. L’embase externe 36 et l’embase interne 37 sont susceptibles d’être fixées au pilier 38 par tout moyen et notamment par collage.
Selon une autre variante de réalisation, le pilier 38 ainsi que l’embase externe 36 et l’embase interne 37 sont formés d’un seul tenant, par moulage par exemple.
Les piliers 38 présentent une forme tubulaire, de préférence avec une section circulaire. Selon une réalisation avantageuse, les piliers 38 sont réalisés dans un matériau composite comportant des fibres et une matrice. De tels piliers 38 permettent d’obtenir une résistance à la compression satisfaisante pour une section conductrice limitée, ce qui limite la conduction de chaleur de l’extérieur vers l’intérieur de la cuve au travers des piliers 38. Les fibres sont, par exemple, choisies parmi les fibres de verre, les fibres de carbone, les fibres aramides, les fibres de lin, les fibres de basalte et les mélanges de celles-ci. La matrice est par exemple choisie parmi le polyéthylène, le polypropylène, le poly(téréphtalate d’éthylène), le polyamide, le polyoxyméthylène, le polyetherimide, le polyacrylate, le polyarylethercétone, le polyetherethercétone, les copolymères de ceux-ci, le polyester, le vinylester, l’époxy et le polyuréthane. Selon un mode de réalisation particulier, les piliers 38 sont réalisés dans une résine époxy renforcée par des fibres de verre.
Les piliers 38 sont avantageusement pourvus d’orifices traversants, non illustrés, qui facilitent la mise en dépression de leur espace interne lorsque la barrière thermiquement isolante primaire 14 est mise en dépression, tel que décrit ci-dessous. De plus, l’espace interne des piliers 38 est, avantageusement, garni avec une garniture isolante perméable au gaz et plus particulièrement réalisée dans un matériau poreux à cellules ouvertes. La garniture isolante est, par exemple, une mousse polymère isolante à cellules ouvertes, telle que de la mousse polyuréthane à cellules ouvertes, de la laine de verre, de la laine de roche, de la mousse de mélamine, de l’ouate de polyester, des aérogels de polymère, tel que l’aérogel à base de polyuréthanne, notamment commercialisé sous la marque Slentite ®, ou des aérogels de silice.
De manière alternative ou complémentaire, l’espace interne peut également comporter une couverture d’isolation multicouche radiative réalisée dans un matériau désigné par le sigle MLI pour « multi-layer insulation » en langue anglaise, qui sera décrit par la suite, visant à réduire les pertes de chaleur par rayonnement thermique.
Les collerettes d’appui 40 des embases externes 36 sont chacune fixées sur l’un des plateaux externes 34. Comme illustré sur la , chaque collerette d’appui 40 des embases externes 36 est, par exemple, fixée sur le plateau externe 34 au moyen de rivets 41 répartis autour de l’axe de l’élément porteur 30.
Par ailleurs, comme illustré sur la , les collerettes d’appui 40 des embases internes 37 sont chacune en appui et fixées contre un plateau interne 42. Les plateaux internes 42 sont, par exemple, réalisés dans un métal, tel que l’acier inoxydable. Les collerettes d’appui 40 des embases internes 37 sont, par exemple, fixées sur la plateau interne 42 au moyen de rivets 43 répartis autour de l’axe de l’élément porteur 30.
Les éléments porteurs 30 forment ainsi des structures de support discrètes qui ne sont pas reliées rigidement les unes aux autres et qui supportent chacune une zone plane 46 de la membrane d’étanchéité primaire 15, ce qui permet une bonne répartition des contraintes entre les ondulations 45 de la membrane d’étanchéité primaire 15.
En revenant à la , on observe la membrane d’étanchéité primaire 15 qui est également obtenue par assemblage d’une pluralité de tôles métalliques ondulées 44. Les tôles métalliques ondulées 44 ont chacune une forme sensiblement rectangulaire. Les tôles métalliques ondulées 44 sont, par exemple, réalisées en Invar® : c’est-à-dire un alliage de fer et de nickel dont le coefficient de dilatation est typiquement compris entre 1,2.10-6 et 2.10-6 K-1, ou dans un alliage de fer à forte teneur en manganèse dont le coefficient de dilatation est typiquement de l’ordre de 7.10-6 K-1. De manière alternative, les tôles métalliques ondulées 44 peuvent également être réalisées en acier inoxydable ou en aluminium.
Les tôles métalliques ondulées 44 sont soudées à recouvrement le long de leurs bords afin d’assurer l’étanchéité de la membrane d’étanchéité primaire 15. La membrane d’étanchéité primaire 15 comporte des ondulations 45. Plus particulièrement, elle comporte une première série d'ondulations 45a s’étendant parallèlement à une première direction et une seconde série d'ondulations 45b s’étendant parallèlement à une seconde direction. Les directions des séries d’ondulations 45a, 45b sont perpendiculaires et sont parallèles ou perpendiculaires aux rangées d’élément porteurs 30. Chacune des séries d’ondulations 45a, 45b est parallèle à deux bords opposés des tôles métalliques ondulées 44. Les ondulations 45 font saillie vers l’intérieur de la cuve, c’est-à-dire en direction opposée à la structure porteuse 1. Chaque tôle métallique ondulée 44 comporte entre les ondulations 45, une pluralité de zones planes 46.
Le pas des ondulations 24 de la membrane d’étanchéité secondaire 13 est égal au pas des ondulations 45 de la membrane d’étanchéité primaire 15 ou à un multiple entier de celui-ci. En outre, chacune des ondulations 24 de la membrane d’étanchéité secondaire 13 est disposée en regard selon la direction d’épaisseur de la paroi 11 d’une ondulation 45 de la membrane d’étanchéité primaire 15. Ainsi, chaque zone plane 46 de la membrane d’étanchéité primaire 15 se situe en regard, selon la direction d’épaisseur de la paroi 11, d’une zone plane 28 de la membrane d’étanchéité secondaire 13. Dès lors, l’axe de chaque élément porteur 30 passe à la fois par le centre d’une zone plane 46 de la membrane d’étanchéité primaire 15 et par le centre d’une zone plane 28 de la membrane d’étanchéité secondaire 13.
De manière avantageuse, les plateaux internes 42 sont chacun en contact contre la zone plane 46 correspondante de la membrane d’étanchéité primaire 15 sur plus de 70% de la surface de ladite zone plane 46 et avantageusement entre 90 et 100 % de sa surface.
Les tôles métalliques ondulées 44 de la membrane d’étanchéité primaire 15 sont au moins ancrées, par soudage, le long de leurs bords sur les plateaux internes 42. Pour ce faire, les bords des tôles métalliques ondulées 44 sont soudés sur les plateaux internes 42, par exemple par des soudures par point. Selon un mode de réalisation avantageux, les tôles métalliques ondulées 44 sont également ancrées à des plateaux internes 42 en dehors de leurs zones de bord. Pour ce faire, les tôles métalliques ondulées 44 peuvent notamment être soudées sur les plateaux internes 42 par des soudures par transparence. Selon un mode de réalisation avantageux, les tôles métalliques ondulées 44 sont soudées à chacun des plateaux internes 42 qui les supportent. Un tel mode de réalisation est particulièrement avantageux en ce qu’il permet de répartir encore plus uniformément les contraintes entre les ondulations 45 de la membrane d’étanchéité primaire 15.
Par ailleurs, la barrière thermiquement isolante primaire 14 présente une phase gazeuse qui est en dépression, c’est-à-dire présente une pression absolue inférieure à la pression atmosphérique, afin de conférer à la barrière thermiquement isolante primaire 14 les propriétés thermiquement isolantes requises. La phase gazeuse de la barrière thermiquement isolante primaire 14 est, avantageusement, placée à une pression absolue inférieure à 1 Pa, avantageusement inférieure à 10-1 Pa, de préférence inférieure à 10–2 Pa et par exemple de l’ordre de 10-3 Pa. Pour ce faire, la barrière thermiquement isolante primaire 14 est avantageusement reliée à une pompe à vide. Selon un mode de réalisation avantageux, un phénomène de cryopompage est utilisé, en tant qu’alternative ou complément à la pompe à vide précitée, pour obtenir le niveau de dépression cible dans la barrière thermiquement isolante primaire 14. Aussi, préalablement à sa mise en dépression, la barrière thermiquement isolante primaire 14 est chargée avec un gaz inerte ayant une température de condensation solide supérieure à la température de liquéfaction du gaz liquéfié stocké dans la cuve. A titre d’exemple, lorsque le gaz liquéfié stocké dans la cuve est de l’hydrogène liquide, le gaz inerte peut être du dioxyde de carbone. Ainsi, compte-tenu de la température de l’hydrogène à l’état liquide, le dioxyde de carbone contenu dans la barrière thermiquement isolante primaire 14 se condense à l’état solide dans la barrière thermiquement isolante primaire 14, ce qui contribue à diminuer la pression dans celle-ci.
En plus d’être mise en dépression, la barrière thermiquement isolante primaire 14 comporte des matériaux isolants permettant d’augmenter encore davantage ses propriétés d’isolation. Aussi, comme représenté sur la , la barrière thermiquement isolante primaire 14 comporte une couverture d’isolation multicouche radiative 47 qui permet de réduire les transferts de chaleur par rayonnement thermique. La couverture d’isolation multicouche radiative 47 est typiquement réalisée dans un matériau désigné par le sigle MLI pour « multi-layer insulation » en langue anglaise. Ainsi, la couverture d’isolation multicouche radiative 47 présente un empilement d’une pluralité de feuilles réalisées soit en métal, tel que de l’aluminium ou de l’argent par exemple, soit dans un matériau polymère revêtu de métal, lesdites feuilles étant séparées les unes des autres par une couche textile tissé ou intissé réalisée avec des fibres polymères, telles que des fibres de polyester, ou des fibres de verre. Les feuilles en matériau polymère sont, par exemple, réalisées en Polyimide, notamment commercialisé sous la marque Kapton ®, ou en poly(téréphtalate d’éthylène), notamment commercialisé sous la marque Mylar ®. Ces feuilles minces sont revêtues, de chaque côté, par un métal, tel que l’aluminium ou l’argent.
Comme illustré sur la , la couverture d’isolation multicouche radiative 47 présente des ouvertures au travers desquelles passent les piliers 38 des éléments porteurs 30. De manière avantageuse, la couverture d’isolation multicouche radiative 47 est positionnée dans la partie la plus froide de la barrière thermiquement isolante primaire 14. En d’autres termes, la couverture d’isolation multicouche radiative 47 est positionnée dans un plan qui est parallèle aux membranes d’étanchéité secondaire 13 et primaire 15 mais est plus proche de la membrane d’étanchéité primaire 15 que de la membrane d’étanchéité secondaire 13. Ceci augmente l’efficacité de la couverture d’isolation multicouche radiative 47 dans la mesure où elle est ainsi positionnée dans la zone la plus froide de la barrière thermiquement isolante primaire 14 de sorte que l’émissivité de chacune de ses couches est réduite.
La couverture d’isolation multicouche radiative 47 est ici fixée aux piliers 38 des éléments porteurs 30, par exemple par collage ou au moyen de paires de bande de fixation du type velours-crochet dont l’une des bandes est associée à la couverture d’isolation multicouche radiative 47, par exemple par couture ou collage, et dont l’autre bande est collée à l’un des piliers 38.
Comme représenté sur la , la barrière thermiquement isolante primaire 14 comporte en outre des éléments isolants 51 qui présentent une structure poreuse à cellules ouvertes. Les éléments isolants 51 sont disposés entre la couverture d’isolation multicouche radiative 47 et la membrane d’étanchéité secondaire 13.
De tels éléments isolants 51 ont plusieurs fonctionnalités. En premier lieu, ils permettent de diminuer encore davantage la température de la zone de la barrière thermiquement isolante primaire 14 dans laquelle est positionnée la couverture d’isolation multicouche radiative 47, ce qui augmente encore davantage son efficacité. En deuxième lieu, les éléments isolants 51 permettent également de limiter la dégradation des performances d’isolation thermiques lorsque la pression à l’intérieur de la barrière thermiquement isolante primaire 14 est supérieure aux valeurs de pression prescrites pour l’utilisation de la couverture d’isolation multicouche radiative 47 seule. En effet, les couvertures d’isolation multicouche radiative 47 du type précité présentent d’excellentes performances d’isolation thermique pour de faibles valeurs de pression, typiquement inférieures ou égales à 10-3 Pa mais plus elles sont soumises à des pressions supérieures au seuil précité et plus leurs performances se dégradent. De telles conditions de pression sont notamment susceptibles de se produire en cas de perte d’étanchéité de la membrane d’étanchéité primaire 15 ou de la membrane d’étanchéité secondaire 13 dégradant le niveau de dépression à l’intérieur la barrière thermiquement isolante primaire 14, ou lors de la mise à froid de la cuve tant que le gaz inerte contenu dans la barrière thermiquement isolante primaire 14 ne s’est pas entièrement condensé à l’état solide ou encore lorsque le taux de remplissage de la cuve est faible, par exemple lors d’un voyage retour d’un navire alors que la cuve ne comporte qu’un talon de gaz liquéfié. Les éléments isolants 51 permettent également de réduire les capacités d’activation de flux convectifs à l’intérieur de la barrière thermiquement isolante primaire 14. En troisième lieu, les éléments isolants 51 constituent des surfaces de réception des solides issus de la condensation solide du ou des gaz inertes contenus dans la barrière thermiquement isolante primaire 14, ce qui permet de limiter les contraintes mécaniques susceptibles de s’exercer sur les autres éléments de la paroi 11 et notamment sur les éléments porteurs 30, la couverture d’isolation multicouche radiative 47 et les membranes d’étanchéité secondaire 13 et primaire 15.
Les éléments isolants 51 sont, par exemple, choisis parmi la laine de verre, la laine de roche, l’ouate de polyester, les mousses polymères à cellules ouvertes, telles que la mousse polyuréthane à cellules ouvertes, et les mousses de mélamine. De manière avantageuse, les éléments isolants 51 sont réalisés en laine de verre. Les éléments isolants 51 sont, avantageusement, conditionnés sous la forme de panneaux ayant une tenue structurelle leur permettant d’être manipulés facilement.
Dans le mode de réalisation représenté sur la , les éléments isolants 51 occupent tout l’espace entre la couverture d’isolation multicouche radiative 47 et la membrane d’étanchéité secondaire 13. La barrière thermiquement isolante secondaire comporte en outre un ou plusieurs organes de rétention permettant de limiter le déplacement des éléments isolants 51 en direction de la membrane d’étanchéité primaire 15 et évitant ainsi que ceux-ci ne compriment la couverture d’isolation multicouche radiative 47 et ne dégradent ainsi ses performances.
L’organe de rétention est ici une couche textile de rétention 52, par exemple réalisée avec des fibres polymère, telles que des fibres de polyester, ou des fibres de verre. La couche textile de rétention 52 est fixée aux éléments porteurs 30. Cette couche textile de rétention 52 peut être fixée aux éléments porteurs par tout moyen et notamment par collage. Sur la , la couche textile de rétention 52 est fixée aux éléments porteurs 30 au moyen de collerettes 53 qui sont, d’une part, fixées au éléments porteurs 30 et, d’autre part, fixées à la couche textile de rétention 52.
Dans un tel mode de réalisation, la couverture d’isolation multicouche radiative 47 peut être fixée à la couche textile de rétention 52, au moyen de zones de collage, de coutures ou d’agrafes régulièrement réparties. Ceci permet ainsi d’éviter que la couverture d’isolation multicouche radiative 47 soit directement fixée aux éléments porteurs 30 et permet ainsi de réduire les ponts thermiques par conduction. Ceci permet également d’assurer un bon positionnement de la couverture d’isolation multicouche radiative 47, en limitant ses plis et en assurant son maintien notamment lorsque le niveau de pression dans la barrière thermiquement isolante primaire 14 n’est pas homogène et qu’il existe un excédent de pression entre la couverture d’isolation multicouche radiative 47 et la membrane d’étanchéité secondaire 13.
Selon une variante de réalisation représentée sur la , les organes de rétention sont formés par des collerettes 54 fixées aux éléments porteurs 30 et contre lesquelles viennent en butée la face interne des éléments isolants 51.
On observe également, dans la variante de réalisation de la , que les éléments isolants 51 présentent une épaisseur inférieure à la distance, selon la direction d’épaisseur de la paroi 11, entre la membrane d’étanchéité secondaire 13 et la couverture d’isolation multicouche radiative 47. En d’autres termes, un espace vide est présent entre les éléments isolants 51 et la couverture d’isolation multicouche radiative 47. Ceci permet de réduire la quantité d’éléments isolants 51 utilisée et contribue ainsi à réduire les coûts de la cuve sans dégrader trop significativement les performances d’isolation thermique de la barrière thermiquement isolante primaire 14, notamment lorsque la pression à l’intérieur de la barrière thermiquement isolante primaire 14 est supérieure aux valeurs de pression prescrites.
La illustre une paroi d’une cuve étanche et thermiquement isolante selon un deuxième mode de réalisation, les éléments isolants 51 n’étant pas représentés. Ce mode de réalisation diffère de celui décrit ci-dessus en relation avec les figures 2 à 9 et 12 en ce que les ondulations 24 de la membrane d’étanchéité secondaire 13 ne font pas saillie vers l’extérieur, c’est-à-dire vers la structure porteuse 1, mais vers l’intérieur, c’est-à-dire dans une direction opposée à la structure porteuse 1.
La illustre une paroi d’une cuve étanche et thermiquement isolante selon un troisième mode de réalisation, les éléments isolants 51 n’étant pas représentés. Ce mode de réalisation diffère de celui décrit ci-dessus en relation avec les figures 2 à 9 et 12 en ce que la membrane d’étanchéité primaire 15 présente deux couches 48, 49 de tôles métalliques ondulées 44 superposées l’une sur l’autre. Ceci assure une redondance de la fonction d’étanchéité et améliore ainsi la fiabilité de la membrane d’étanchéité primaire 15.
Les deux couches 48, 49 de tôles métalliques ondulées 44 présentent chacune une structure analogue à celle de la membrane d’étanchéité primaire 15 décrite ci-dessus en relation avec la . Les ondulations 45 des deux couches 48, 49 sont disposées selon des pas identiques et sont disposées en regard les unes des autres selon la direction d’épaisseur de la paroi 11.
Par ailleurs, des éléments d’entretoise, non représentés, ayant une épaisseur prédéterminée sont interposés entre les deux couches 48, 49 de manière que la distance entre celles-ci soit maintenue sensiblement constante. De tels éléments d’entretoise sont, par exemple, positionnés dans les zones planes 46 des tôles métalliques ondulées 44. Les éléments d’entretoise sont, par exemple, chacun fixés à un plateau interne 42, par un dispositif d’ancrage, non représenté, traversant la couche 48. En outre, les bords des tôles métalliques ondulées 44 de la couche 49 sont ancrés, par exemple par soudure, sur des platines d’ancrage, également non représentés, fixées aux éléments d’entretoise ou formées par ceux-ci. Selon un mode de réalisation, les éléments d’entretoise sont réalisés dans des matériaux thermiquement conducteurs, tel que du métal et notamment de l’acier inoxydable. Ceci permet de limiter la différence de température entre les deux couches 48, 49 de la membrane d’étanchéité primaire 15 et par conséquent, de limiter les effets de cette double couche, sur la cinétique du phénomène de cryopompage à l’intérieur de la barrière thermiquement isolante primaire 14.
Selon un mode de réalisation, la phase gazeuse de l’espace additionnel 50 qui est interposé entre les deux couches 48, 49 de la membrane d’étanchéité primaire 15 est placée en dépression, c’est-à-dire à une pression inférieure à la pression atmosphérique. La phase gazeuse de l’espace additionnel 50 est avantageusement placée à une pression absolue inférieure à 10-1 Pa, de préférence inférieure à 10–2 Pa, par exemple de l’ordre de 10–3 Pa. Pour ce faire, l’espace additionnel 50 est reliée à une pompe à vide.
Selon une autre variante de réalisation, l’espace additionnel 50 est balayé par un gaz inerte. Le gaz inerte est, par exemple, de l’Hélium qui présente une température de liquéfaction inférieure à celle de l’hydrogène, ce qui permet d’éviter au gaz inerte de se condenser dans l’espace additionnel 50. Pour ce faire, l’installation comporte un réservoir de gaz inerte associé à un circuit d’inertage qui est relié à l’espace additionnel 50 et à un analyseur de gaz qui est configuré pour détecter une présence du gaz stocké dans la cuve, par exemple l’hydrogène, parmi le gaz inerte circulant dans l’espace additionnel 50. Un tel balayage de gaz inerte permet ainsi de détecter des fuites de la couche 49 de la membrane d’étanchéité primaire 15.
Selon un autre mode de réalisation non représenté, la cuve étanche et thermiquement isolante n’est pas une cuve à membranes mais une cuve dans laquelle le gaz liquéfié est stocké sous pression. De telles cuves sont autoporteuses. Ainsi, dans le cas d’une cuve embarquée sur un navire, la cuve n’utilise pas la double coque du navire en tant que structure porteuse comme la cuve à membrane décrite ci-dessus. Dans un tel contexte naval, ces cuves sont désignées cuves de type C. Dans un contexte terrestre, ces cuves sont désignées par l’expression « cuve sous pression », tel que défini dans le code CODAP. La cuve comporte deux barrière étanches autoporteuses, par exemple cylindriques, qui sont positionnées l’une à l’intérieur de l’autre. Les deux barrières étanches sont fixées et maintenues à distance l’une de l’autre par des structures d’entretoise. La barrière thermiquement isolante formée entre les deux barrières présente des caractéristiques analogues à celles de la barrière thermiquement isolante primaire 14 décrite ci-dessus. En particulier, la barrière thermiquement isolante est placée en dépression, comporte une couverture d’isolation multicouche radiative 47 et des éléments isolants 51 qui sont positionnés entre la couverture d’isolation multicouche radiative 47 et la barrière étanche externe. La disposition relative de la couverture d’isolation multicouche radiative 47 et des éléments isolants 51 est identique à celle décrite ci-dessus en relation avec les figures 12 et 13, c’est-à-dire que de l’extérieur vers l’intérieur de la cuve, la paroi comporte une barrière étanche externe, les éléments isolants 51, la couverture d’isolation multicouche radiative 47 et la barrière étanche externe qui est destinée à être en contact avec le gaz liquéfié stocké dans la cuve.
Dans une cuve du type précité, la couverture d’isolation multicouche radiative 47 peut notamment être fixée à la barrière étanche interne, par exemple par collage. De manière alternative, la couverture d’isolation multicouche radiative 47 peut également être fixée sur les éléments isolants 51, par tout moyen approprié et notamment par collage, couture, agrafage ou autre. Les éléments isolants 51 sont ancrés sur la barrière étanche externe, par tout moyen approprié et notamment par collage ou au moyen de dispositifs d’ancrage mécaniques.
Par ailleurs, selon une variante de réalisation dans laquelle la couverture d’isolation multicouche radiative 47 n’est pas fixée sur les éléments isolants 51 de sorte qu’un espace libre est présent selon la direction d’épaisseur de la paroi entre la couverture d’isolation multicouche radiative 47 et les éléments isolants 51, une couche additionnelle peut être fixée sur la face interne des éléments isolants 51. Cette couche additionnelle peut être constituée d’un textile tissé ou intissé, d’un film métallique ou d’un film en matériau polymère revêtu d’un métal. La couche additionnelle précitée peut ainsi contribuer à l’une et/ou l’autre des deux fonctions suivantes : augmenter la perte de charge du flux gazeux de sorte à réduire les mouvements de convection, notamment dans des conditions de vide dégradées et réduire l’émissivité de la face interne des éléments isolants 51.
La illustre encore une autre variante de réalisation. Ce mode de réalisation diffère de celui décrit ci-dessus en relation avec la en ce qu’il comporte plusieurs couvertures d’isolation multicouche radiative 47, 55. Dans la variante de réalisation représentée, la barrière thermiquement isolante primaire 14 comporte deux couvertures d’isolation multicouche radiative 47, 55 qui sont espacées l’une de l’autre selon la direction d’épaisseur de la paroi. Selon un exemple de réalisation, les deux couvertures d’isolation multicouche radiative 47, 55 sont espacées dans la direction d’épaisseur de la paroi d’une distance comprise entre 30 et 160 mm. La présence de plusieurs couvertures d’isolation multicouche radiative 47, 55 permet de réduire encore davantage les transferts de chaleur par rayonnement thermique.
Dans ce mode de réalisation, chaque couverture d’isolation multicouche radiative 47, 55 est constituée de plusieurs portions qui sont fixées les unes aux autres par des moyens de fixation 56, tels que des bandes de fixation du type velours-crochet. En outre, de manière avantageuse, afin de limiter les ponts thermiques, les bandes de fixation des deux couvertures d’isolation multicouche radiative 47, 55 sont décalées les unes des autres, c’est-à-dire qu’elles ne sont pas positionnées entre les deux mêmes rangées d’éléments porteurs 30.
La illustre encore un autre mode de réalisation. Comme dans le mode de réalisation de la , la barrière thermiquement isolante primaire 14 comporte deux couvertures d’isolation multicouche radiative 47, 55 qui sont espacées l’une de l’autre selon la direction d’épaisseur de la paroi. Toutefois, la barrière thermiquement isolante primaire 14 comporte, en outre, des éléments isolants 57 qui présentent une structure poreuse à cellules ouvertes et qui sont disposés entre la couverture d’isolation multicouche radiative 55 la plus externe et la membrane d’étanchéité secondaire 13. De tels éléments isolants 57 présentent des fonctionnalités identiques aux éléments isolants 51 décrits ci-dessus en relation avec les figures 12 et 13.
Les éléments isolants 57 sont, par exemple, choisis parmi la laine de verre, la laine de roche, l’ouate de polyester, les mousses polymères à cellules ouvertes, telles que la mousse polyuréthane à cellules ouvertes, et les mousses de mélamine. De manière avantageuse, les éléments isolants 57 sont réalisés en laine de verre. Les éléments isolants 57 sont, avantageusement, conditionnés sous la forme de panneaux ayant une tenue structurelle leur permettant d’être manipulés facilement.
La illustre encore un autre mode de réalisation. Ce mode de réalisation diffère du mode de réalisation décrit ci-dessus en relation avec la en ce que chacun des piliers 38 des éléments porteurs 30 est au moins partiellement revêtu avec un revêtement d’isolation radiative 58 qui entoure ledit pilier 38. Un tel revêtement d’isolation radiative 58 limite l’absorption par les piliers des rayonnements réfléchis par la couverture d’isolation multicouche radiative 47.
Le revêtement d’isolation radiative 58 s’étend au moins depuis l’extrémité interne du pilier 38 jusqu’à la couverture d’isolation multicouche radiative 47. De manière avantageuse, le revêtement d’isolation radiative 58 s’étend jusqu’à l’extrémité externe du pilier 38. Le revêtement d’isolation radiative 58 peut être collé sur le pilier ou adhéré directement à celui-ci. De manière alternative, il peut également être fixé entre l’embase interne 37 et l’embase externe 36. Dans des modes de réalisation non représentés, le revêtement d’isolation radiative 58 est en appui et/ou fixé sur une couche textile de rétention 52, telle que représentée sur la ou sur des collerettes 54, telles que représentées sur la . Le revêtement d’isolation radiative 58 est choisi parmi les matériaux désignés par le sigle SLI pour « Single Layer Insulation » en langue anglaise qui comporte par exemple, une feuille en matériau polymère, tel que du Polyimide, ou du polyéthylène, revêtue d’un métal, tel que l’aluminium, les matériaux désignés par le sigle MLI et décrits précédemment et une couche préalablement déposée sur le pilier 37 et comprenant un liant et des particules d’aluminium.
En référence à la , une vue écorchée d’un navire 70 montre une cuve étanche et thermiquement isolante 71 de forme générale prismatique montée dans la double coque 72 du navire. La paroi de la cuve 71 comporte une membrane d’étanchéité primaire destinée à être en contact avec le gaz liquéfié, préférentiellement de l’hydrogène liquide, contenu dans la cuve, une membrane d’étanchéité secondaire agencée entre la membrane d’étanchéité primaire et la double coque 72 du navire, et deux barrières thermiquement isolantes agencées respectivement entre la membrane d’étanchéité primaire et la membrane d’étanchéité secondaire et entre la membrane d’étanchéité 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 gaz liquéfié depuis ou vers la cuve 71.
La représente également 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 d’hydrogéniers. 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 de l’hydrogénier 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 hydrogénier 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 peut soit mettre 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 soit autoriser une montée en pression dans l’espace intérieur de la cuve sous l’effet de l’évaporation du gaz liquéfié stocké dans la cuve.
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.
Il apparaîtra plus généralement à l'Homme du métier que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci-dessus, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué. Dans les revendications qui suivent, les termes utilisés ne doivent pas être interprétés comme limitant les revendications aux modes de réalisation exposés dans la présente description, mais doivent être interprétés pour y inclure tous les équivalents que les revendications visent à couvrir du fait de leur formulation et dont la prévision est à la portée de l'Homme du métier se basant sur ses connaissances générales.

Claims (25)

  1. Paroi pour une cuve étanche et thermiquement isolante de stockage d’un gaz liquéfié, ladite paroi (11) comportant successivement, selon une direction d’épaisseur, depuis l’extérieur vers l’intérieur de la cuve, une barrière étanche externe (13), une barrière thermiquement isolante (14) et une barrière étanche interne (15), la barrière thermiquement isolante (14) présentant une phase gazeuse à une pression absolue inférieure à 1 Pa et comprenant :
    - une couverture d’isolation multicouche radiative (47) qui s’étend orthogonalement à la direction d’épaisseur, ladite couverture d’isolation multicouche radiative (47) comportant un empilement d’une pluralité de feuilles en métal ou en matériau polymère revêtu d’un métal et séparées les unes des autres par une couche textile ; et
    - des éléments isolants (51) présentant une structure poreuse à cellules ouvertes qui sont disposés entre la couverture d’isolation multicouche radiative (47) et la barrière étanche externe (13).
  2. Paroi (11) selon la revendication 1, dans laquelle la barrière étanche interne (15) est destinée à être en contact contre le gaz liquéfié contenu dans la cuve.
  3. Paroi (11) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle les éléments isolants (51) sont choisis parmi la laine de verre, la laine de roche, l’ouate de polyester et les mousses polymères à cellules ouvertes.
  4. Paroi (11) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle la couverture d’isolation multicouche radiative (47) est positionnée dans un plan qui est plus proche de la barrière étanche interne (15) que de la barrière étanche externe (13).
  5. Paroi (11) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle, la couche textile de la couverture d’isolation multicouche radiative (47) est réalisée avec des fibres choisies parmi les fibres polymères et les fibres de verre.
  6. Paroi (11) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle les feuilles en métal ou en matériau polymère revêtu d’un métal sont réalisées dans un matériau choisi parmi l’aluminium, l’argent, les matériaux polymères revêtus d’aluminium et les matériaux polymères revêtus d’argent.
  7. Paroi (11) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle la phase gazeuse de la barrière thermiquement isolante (14) comporte, lorsque la barrière thermiquement isolante est conditionnée à température ambiante, plus de 50 % en volume d’un gaz inerte ayant une température de condensation solide supérieure à la température de liquéfaction du gaz liquéfié destiné à être stocké dans la cuve.
  8. Paroi (11) selon la revendication 7, dans laquelle le gaz inerte est du dioxyde de carbone.
  9. Paroi (11) selon l’une quelconque des revendication 1 à 8, dans laquelle la barrière thermiquement isolante (14) comporte des éléments porteurs (30) qui s’élèvent selon la direction d’épaisseur entre la barrière étanche externe (13) et la barrière étanche interne (15), la couverture d’isolation multicouche radiative (47) présentant des ouvertures au travers desquelles passent les éléments porteurs.
  10. Paroi (11) selon la revendication 9, dans laquelle les éléments porteurs (30) comportent chacun une embase externe (36), une embase interne (37) et un pilier (38), chacune des embases externe (36) et interne (37) présentant un manchon (39) coopérant par emboîtement avec l’une des extrémités du pilier (38) et une collerette d’appui (40) s’étendant radialement depuis une extrémité du manchon (39).
  11. Paroi (11) selon la revendication 10, dans laquelle le pilier (38) est au moins partiellement revêtu avec un revêtement d’isolation radiative (58) qui entoure ledit pilier (38).
  12. Paroi (11) selon l’une quelconque des revendications 9 à 11, dans laquelle la barrière thermiquement isolante (14) comporte en outre au moins un organe de rétention (52, 54) qui est fixé aux éléments porteurs (30) de manière à limiter le déplacement des éléments isolants (51) en direction de la barrière étanche interne (15).
  13. Paroi (11) selon la revendication 12, dans laquelle l’au moins un organe de rétention comporte une couche textile de rétention (52) qui est fixée aux éléments porteurs (30) et qui est disposée entre les éléments isolants (51) et la couverture d’isolation multicouche radiative (47).
  14. Paroi (11) selon la revendication 13, dans laquelle la couverture d’isolation multicouche radiative (47) est fixée sur la couche textile de rétention (52).
  15. Paroi (11) selon la revendication 13 ou 14, dans laquelle la couche textile de rétention (52) est réalisée avec des fibres choisies parmi les fibres polymères et les fibres de verre.
  16. Paroi (11) selon l’une quelconque des revendications 12 à 15, dans laquelle la barrière thermiquement isolante (14) comporte plusieurs organes de rétention qui sont chacun formés par une collerette (54) fixée à l’un des éléments porteurs (30) et contre laquelle vient en butée une face interne de l’un des éléments isolants (51).
  17. Paroi (11) selon l’une quelconque des revendications 1 à 16, dans laquelle la barrière thermiquement isolante (14) comporte plusieurs couvertures d’isolation multicouche radiative (47, 55) qui s’étendent chacune orthogonalement à la direction d’épaisseur, chaque dite couverture d’isolation multicouche radiative (47, 55) comportant un empilement d’une pluralité de feuilles en métal ou en matériau polymère revêtu d’un métal et séparées les unes des autres par une couche textile.
  18. Paroi (11) selon la revendication 17, dans laquelle la barrière thermiquement isolante (14) comporte deux couvertures d’isolation multicouche radiative (47, 55) qui sont, de préférence, espacées d’une distance comprise entre 30 et 160 mm.
  19. Paroi (11) selon l’une quelconque des revendications 1 à 18, dans laquelle la barrière étanche interne est une membrane d’étanchéité primaire (15) destinée à être en contact avec le gaz liquéfié contenu dans la cuve, la barrière thermiquement isolante est une barrière thermiquement isolante primaire (14) et la barrière étanche externe est une membrane d’étanchéité secondaire (13), la paroi (11) comportant en outre une barrière thermiquement isolante secondaire (12) reposant contre une structure porteuse (1) et contre laquelle repose la membrane d’étanchéité secondaire (13).
  20. Paroi (11) selon la revendication 19, dans laquelle la membrane d’étanchéité primaire (15) comporte une première série d’ondulations (45a) présentant des premières ondulations parallèles les unes aux autres et une deuxième séries d’ondulations (45b) présentant des deuxièmes ondulations parallèles les unes aux autres et perpendiculaires aux premières ondulations, la membrane d’étanchéité primaire (15) comportant une pluralité de zones planes (46) qui sont chacune définies entre deux premières ondulations adjacentes et entre deux deuxièmes ondulations adjacentes ;
    la barrière thermiquement isolante primaire (14) comportant au moins une première rangée d’éléments porteurs comportant successivement, selon une direction parallèle aux premières ondulations, au moins un premier, un deuxième et un troisième éléments porteurs (30) qui sont fixés à la barrière thermiquement isolante secondaire (12) et qui s’élèvent selon la direction d’épaisseur, le premier, le deuxième et le troisième éléments porteurs (30) étant respectivement fixés à un premier, un deuxième et un troisième plateaux internes (42), la pluralité de zones planes (46) comportant successivement, selon la direction parallèle aux premières ondulations, une première, une deuxième et une troisième zones planes qui sont respectivement soudées en appui contre le premier, le deuxième et le troisième plateaux internes (42).
  21. Paroi (11) selon l’une quelconque des revendications 1 à 20, dans laquelle la barrière étanche externe et la barrière étanche interne sont des barrières autoporteuses reliées l’une à l’autre par des structures d’entretoise.
  22. Cuve étanche et thermiquement isolante comportant une pluralité de parois (11) selon l’une quelconque des revendications 1 à 21.
  23. Navire (70) pour le transport d’un gaz liquéfié, le navire comportant une double coque (72) et une cuve (71) selon la revendication 22 disposée dans la double coque.
  24. Système de transfert pour un gaz liquéfié, le système comportant un navire (70) selon la revendication 23 et 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).
  25. Procédé de chargement ou déchargement d’un navire (70) selon la revendication 23, dans lequel on achemine un gaz liquéfié 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 (71) du navire (70).
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