FR2991660A1 - Element calorifuge de cuve etanche et thermiquement isolee comportant un panneau de couvercle renforce - Google Patents

Abstract

Cuve étanche et thermiquement isolante pour contenir un fluide, dans laquelle une paroi de cuve comporte : une barrière d'étanchéité, une barrière d'isolation thermique portant la barrière d'étanchéité, la barrière d'isolation thermique étant constituée d'une pluralité d'éléments calorifuges (30) juxtaposés pour former une surface de support pour la barrière d'étanchéité, un élément calorifuge (30) présentant une forme sensiblement parallélépipédique et comportant : une garniture calorifuge, une pluralité de piliers (33) traversant la garniture calorifuge, un panneau de couvercle (34) s'étendant parallèlement à la paroi de cuve et porté par les piliers, le panneau de couvercle comportant : un panneau de répartition (36) fixé sur les piliers et en appui sur les piliers, un élément d'espacement comportant une pluralité de poutres (37) espacées les unes des autres et s'étendant parallèlement au panneau de répartition, un panneau supérieur (35) parallèle au panneau de répartition, fixé et supporté par l'élément d'espacement.

Description

L'invention se rapporte au domaine de la fabrication de cuves étanches et thermiquement isolantes. En particulier, la présente invention se rapporte à des cuves destinées au stockage ou au transport de liquides froids ou chauds, par exemple des cuves pour le stockage et/ou le transport de gaz liquéfié par voie maritime.

Des cuves étanches et thermiquement isolantes peuvent être utilisées dans différentes industries pour stocker des produits chauds ou froids. Par exemple, dans le domaine de l'énergie, le gaz naturel liquéfié (GNL) est un liquide qui peut être stocké à pression atmosphérique à environ -163°C dans des cuves de stockage terrestres ou dans des cuves embarquées dans des structures flottantes.

On connait, par exemple d'après FR2877638, une cuve de stockage intégrée dans la coque d'un navire, dont les parois comportent successivement, dans le sens de l'épaisseur depuis l'intérieur vers l'extérieur de la cuve, une barrière étanche primaire, une barrière isolante primaire, une barrière étanche secondaire et une barrière isolante secondaire. Les barrières isolantes sont constituées d'éléments calorifuges juxtaposés. Chaque élément calorifuge comporte une garniture calorifuge traversée par une pluralité de piliers de petite section transversale ainsi qu'un panneau de couvercle porté par les piliers, et un panneau de fond portant les piliers. Toutefois lorsque les parois sont soumises aux contraintes exercées par un fluide stocké dans la cuve, par exemple à des contraintes hydrodynamiques, les panneaux et les piliers tendent à se déformer de manière inégale au sein d'un élément calorifuge. Ces déformations entrainent une répartition irrégulière de la charge qui doit être transmises par chacun des piliers dans l'élément calorifuge. De plus, cette déformation peut provoquer à la désolidarisation des pièces formants l'élément calorifuge.

Selon un mode de réalisation, l'invention fournit une cuve étanche et thermiquement isolante intégrée dans une structure porteuse pour contenir un fluide, dans laquelle une paroi de cuve comporte : une paroi porteuse, une barrière d'étanchéité, une barrière d'isolation thermique retenue sur la paroi porteuse et portant la barrière d'étanchéité, la barrière d'isolation thermique étant constituée d'une pluralité d'éléments calorifuges juxtaposés de manière à former une surface de support pour la banière d'étanchéité, un élément calorifuge présentant une forme sensiblement parallélépipédique et comportant : une garniture calorifuge, une pluralité de piliers traversant la garniture calorifuge perpendiculairement à la paroi de cuve, un panneau de couvercle s'étendant parallèlement à la paroi de cuve et porté par les piliers, le panneau de couvercle comportant : un panneau de répartition fixé sur le piliers et en appui sur les piliers, un élément d'espacement en appui et fixé sur le panneau de répartition, un panneau supérieur parallèle au panneau de répartition, fixé et supporté par l'élément d'espacement, le panneau supérieur reprenant les efforts de compression exercés sur l'élément calorifuge. Selon des modes de réalisation, une telle cuve peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes. Selon des modes de réalisation, l'élément d'espacement comporte une pluralité de poutres parallèles s'étendant parallèlement au panneau de répartition et espacées les unes des autres. Selon des modes de réalisation, l'élément d'espacement présente la forme d'une grille lesdites poutres formant un premier ensemble de poutres parallèles et ladite grille comportant un second ensemble de poutres parallèles, le premier ensemble et le second ensemble se croisant et les deux ensembles de poutres définissant une surface d'appui inférieure en appui sur le panneau de répartition et une surface de d'appui supérieure en appui sur le panneau supérieur. Selon des modes de réalisation, le premier ensemble de poutres et le second ensemble de poutres s'entrecroisent au niveau d'intersections, chaque pilier étant à chaque fois positionné sous une intersection de la grille. Selon des modes de réalisation, le panneau de répartition présente une forme rectangulaire et un ensemble de poutres s'étend selon une direction oblique par rapport aux côtés du panneau de répartition rectangulaire. Selon des modes de réalisation, les piliers sont agencés en rangées de piliers, une poutre étant positionnée superposée à une rangée de piliers respective. Selon des modes de réalisation, les poutres présentent une section trapézoïdale, les bases de la section trapézoïdale étant en appui respectivement sur le panneau de répartition et sur le panneau supérieur.

Selon des modes de réalisation, les poutres sont des profilés ayant une section en forme de U, la base du U étant en appui sur un des deux panneaux parmi le panneau de répartition et le panneau supérieur, des ailes s'étendant depuis chaque branche du U vers l'extérieur du U et s'appuyant sur l'autre des deux panneaux parmi le panneau de répartition et le panneau supérieur. Selon des modes de réalisation, les poutres sont des profilés ayant une section en forme de U, la base du U s'étendant entre le panneau supérieur et le panneau de répartition, une première branche s'appuyant sur le panneau supérieur et une deuxième branche s'appuyant sur le panneau de répartition.

Selon des modes de réalisation, les poutres sont des profilés de section rectangulaire. Selon des modes de réalisation, les poutres présentent une section de largeur orientée selon une direction parallèle au panneau de répartition comprise entre 9 et 50mm. Selon des modes de réalisation, l'élément de support est une couche de mousse isolante rigide recouvrant l'essentiel du panneau de répartition. Selon des modes de réalisation, l'élément d'espacement comporte une structure de nid d'abeille recouvrant le panneau de répartition. Selon des modes de réalisation, l'élément d'espacement comporte, un canal de circulation (38) de fluide s'étendant entre un premier côté de l'élément calorifuge et un second côté de l'élément calorifuge. Selon des modes de réalisation, le canal de circulation est garni d'une garniture calorifuge poreuse. Selon des modes de réalisation, le panneau de couvercle comporte en outre un élément d'espacement supérieur en appui et fixé sur le panneau supérieur, et un second panneau supérieur, le second panneau supérieur étant parallèle au panneau de répartition et fixé et supporté par l'élément d'espacement supérieur. Selon des modes de réalisation, les piliers sont agencés en rangées de piliers parallèles, les piliers d'une rangée étant positionnés à un intervalle régulier, les piliers de deux rangées adjacentes étant décalés d'un demi-intervalle selon la direction de la rangée de piliers. Selon des modes de réalisation, l'épaisseur du panneau de répartition et l'épaisseur du panneau supérieur selon une direction perpendiculaire au panneau de répartition sont comprises entre 6.5 et 30mm et l'épaisseur de l'élément d'espacement selon la direction perpendiculaire au panneau de répartition est comprise entre 6.5 et 50mm Une telle cuve peut faire partie d'une installation de stockage terrestre, par exemple pour stocker du GNL ou être installée dans une structure flottante, côtière ou en eau profonde, notamment un navire méthanier, une unité flottante de stockage et de regazéification (FSRU), une unité flottante de production et de stockage déporté (FPSO) et autres. Selon un mode de réalisation, un navire pour le transport d'un produit liquide froid comporte une double coque et une cuve précitée disposée dans la double coque. Selon un mode de réalisation, l'invention fournit aussi un procédé de chargement ou déchargement d'un tel navire, dans lequel on achemine un produit liquide froid à travers des canalisations isolées depuis ou vers une installation de stockage flottante ou terrestre vers ou depuis la cuve du navire.

Selon un mode de réalisation, l'invention fournit aussi un système de transfert pour un produit liquide froid, le système comportant le navire précité, des canalisations isolées agencées de manière à relier la cuve installée dans la coque du navire à une installation de stockage flottante ou terrestre et une pompe pour entrainer un flux de produit liquide froid à travers les canalisations isolées depuis ou vers l'installation de stockage flottante ou terrestre vers ou depuis la cuve du navire. Une idée à la base de l'invention est de fournir un élément calorifuge pour une cuve étanche et thermiquement isolée présentant de meilleures caractéristiques structurelles en renforçant le panneau de couvercle d'un tel élément calorifuge, le renforcement étant obtenu en fabricant le panneau de couvercle à l'aide de deux panneaux maintenus espacés et reliés rigidement entre eux. Certains aspects de l'invention partent de l'idée d'augmenter l'inertie, et donc la rigidité du couvercle, en augmentant l'épaisseur du panneau de couvercle, tout en fournissant un élément calorifuge présentant un bon compromis entre la rigidité du panneau de couvercle et le poids et la résistance thermique de l'élément calorifuge. Certains aspects de l'invention partent de l'idée de fournir des canaux de circulation de fluide au sein du panneau de couvercle afin de permettre la circulation de gaz inerte au sein de l'élément calorifuge et donc dans une paroi de la cuve étanche et thermiquement isolée.

L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante de plusieurs modes de réalisation particuliers de l'invention, donnés uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés. Sur ces dessins : - La figure 1 est une vue partielle en perspective écorchée d'une paroi de cuve étanche et thermiquement isolante dans laquelle des éléments calorifuges selon des modes de réalisation de l'invention peuvent être employés. - La figure 2 est une représentation schématique de côté d'un élément calorifuge qui peut être inclus dans la paroi de cuve de la figure 1 et des contraintes et déformations auxquelles il peut être soumis. - La figure 3 est une vue en perspective partiellement en transparence d'un élément calorifuge présentant un panneau de couvercle renforcé. - Les figures 4 à 7 sont des vues en perspective de variantes de l'élément calorifuge présenté dans la figure 3. - Les figures 8a à 8c sont des représentations schématiques de côté de profilés pouvant être mise en place dans la variante de panneau de couvercle renforcé de la figure 6 - La figure 9 est une représentation schématique de côté d'un mode de réalisation particulier de l'élément calorifuge présenté dans la figure 3 dans lequel l'élément calorifuge comporte des piliers présentant une section variable. - La figure 10 est une représentation schématique de côté d'un élément calorifuge dans lequel le panneau de couvercle renforcé comporte trois panneaux espacés. - La figure 11 est une représentation schématique écorchée d'une cuve de navire méthanier et d'un teiminal de chargement/déchargement de cette cuve. - La figure 12 représente schématiquement de côté le caisson de la figure 3. La figure 1 représente des parois étanches et isolantes d'une cuve intégrée dans une structure porteuse d'un navire. La structure porteuse de la cuve est ici constituée par la coque interne d'un navire à double coque, dont on a représenté la paroi par le chiffre 1. Sur chaque paroi 1 de la structure porteuse, une paroi correspondante de la cuve est réalisée par superposition de, successivement, une couche d'isolation secondaire 2, une barrière étanche secondaire 3, une couche d'isolation primaire 4 et une barrière étanche primaire 5.

La couche d'isolation primaire 4 et la couche d'isolation secondaire 2 sont constituées d'éléments calorifuges et plus particulièrement de caissons calorifuges parallélépipédiques 6 et 7 juxtaposés selon un motif régulier. Les caissons primaires 7 et les caissons secondaires 6 forment ainsi une surface sensiblement plane qui porte respectivement la barrière étanche primaire 5 et la barrière étanche secondaire 3. La barrière étanche primaire 5 et la barrière étanche secondaire 3 sont constituées de virures en invar 8 parallèles à bords relevés, qui sont disposées alternativement avec des supports de soudure 9 allongés, également en invar. Plus précisément, les supports de soudure 9 s'étendent perpendiculairement à la paroi et sont retenus à chaque fois à la couche d'isolation 2 ou 4 sous-jacente, par exemple en étant logés dans des rainures en forme de T inversé 10 ménagées dans des panneaux de couvercles 11 des caissons 6 et 7. Les bords relevés des virures 8 sont soudés le long des supports de soudures 9. Les caissons isolant primaires 7 et les caissons isolants secondaires 6 sont maintenus sur la structure porteuse par l'intermédiaire d'organes d'ancrage 12. En particulier, les organes d'ancrages 12 de la couche isolante secondaire 2 sont fixés à la paroi de cuve 1 par l'intermédiaire de goujons 13 soudés perpendiculairement à la paroi 1. La figure 2 illustre la structure d'un caisson 15 qui peut être mis en oeuvre dans une telle paroi de cuve. Le caisson 15 présente un panneau de fond 16 sur lequel sont placés des échelles 17 constituées de rangées de piliers 18 s'étendant perpendiculairement au panneau de fond 16, d'une latte 19 et d'une poutre 20. Chaque rangée de pilier 18 s'appuie sur le panneau de fond 16 par l'intermédiaire de la latte 19 et porte la poutre 20 qui supporte le panneau de couvercle 11 et est fixée à celui-ci. L'assemblage des échelles 17 et leur fixation sur les panneaux est réalisée à l'aide d'éléments de fixation, par exemple par agrafage. Une garniture calorifuge 21 est disposée entre le panneau de fond 16 et le panneau de couvercle 11 et entoure les piliers 18. Les poutres 20 permettent de rigidifier le panneau de couvercle 11 et de repartir la charge lorsque le panneau est soumis aux contraintes qui sont par exemple exercées par le fluide présent à l'intérieur de la cuve et qui sont schématisés ici par les flèches 22, par exemple, ces contraintes peuvent être dues au ballotement du fluide dans la cuve. Toutefois, lorsque l'élément calorifuge est soumis à ces contraintes, le panneau de couvercle 11 tend à se déformer et à gauchir entre deux échelles 17, sous l'effet de la pression, selon les courbes schématisées par les courbes 24. Cette déformation tend à provoquer la rotation des poutres 20 latérales située de chaque côté du plan médian du caisson 15. Cette rotation est illustrée par les lignes 23. Cette déformation et cette rotation entraine donc la flexion des piliers 18 latéraux situés sur les échelles de chaque côté du plan médian de l'élément calorifuge 15 vers l'extérieur du caisson, tel que cela est illustré par la courbe 25. Le pilier est donc fragilisé par ce fléchissement 25, qui s'ajoute aux contraintes de compression exercées sur les piliers 18. Les éléments de fixation entre les poutres et les différents éléments du caisson 15 sont ainsi fortement sollicités, ce qui peut provoquer leur désolidarisation. De plus, cette déformation provoque une mauvaise répartition de la charge au travers des piliers 18. En effet, comme cela est représenté par les flèches 26 et 27, la charge 26 exercée par les piliers au centre du caisson 15 est plus beaucoup plus importante que la charge 27 exercée par les piliers 20 latéraux. Pour palier à ces inconvénients, le caisson 15 peut être remplacé par un caisson renforcé 30 tel qu'illustré dans la figure 3. Un tel caisson 30 comporte un panneau de fond 31 sur lequel sont fixées des lattes 32. Une rangée de piliers 33 est positionnée et fixées à chaque fois au dessus d'une latte 32 correspondante. Un panneau de couvercle renforcé 34 est attaché sur les piliers 33. Les piliers 33 permettent notamment la transmission des contraintes exercées sur le panneau de couvercle 34 à la paroi 1 et ont donc une fonction de résistance à la compression. Une garniture calorifuge, non représentée, remplie l'espace entre les piliers et peut par exemple être constituée d'une mousse isolante coulée entre les piliers 33 ou un bloc de mousse usiné pour s'adapter aux piliers 33. Les rangées de piliers 33 successives sont décalées les unes par rapport aux autre. En effet, les piliers 33 des deux rangées successives 29 et 39 comportent des piliers 33 espacés selon un même espacement régulier, toutefois, les deux rangées de piliers 33 sont décalées dans le sens de leur longueur d'un demi-espacement. Une telle disposition permet un bon compromis entre le nombre de piliers 33 dans le caisson 30 et la bonne répartition de la charge. Le panneau de couvercle renforcé 34 comporte un panneau supérieur 35 et un panneau inférieur 36 chacun présentant une épaisseur de 15mm et espacés par une série de poutres pleines 37 parallèles. En particulier, les poutres 37 s'étendent parallèlement aux côtés longitudinaux du caisson 30. Une poutre 37 est à chaque fois positionnée le long et au dessus d'une rangée de piliers 33. Les poutres 37 présentent une section rectangulaire et une épaisseur de 15mm Toutefois, ces poutres peuvent aussi présenter une section trapézoïdale. Les poutres 37 et les panneaux 35 et 36 sont liés rigidement, ainsi lorsque le panneau supérieur 35 est soumis aux contraintes exercées par le fluide et tend à gauchir, le panneau inférieur 36 travaille en traction ce qui empêche la rotation des poutres 37. Par ailleurs, les poutres 37 étant immobilisées par le panneau inférieur 36, la déformation du panneau supérieur 35 est atténuée. Le travail en traction du panneau 36 est illustré dans la figure 12. Dans cette figure, on voit que les panneaux 35 et 36 sont fixés aux poutres 37 à l'aide d'agrafes 90. On peut distinguer deux poutres 37 latérales et une poutre 37 centrale. La ligne 91 indique la courbe selon laquelle le panneau supérieur 35 tend à gauchir lorsqu'il est soumis à des contraintes de compression 94. Lorsque le panneau supérieur 35 tend à se déformer entre une poutre 37 centrale et une poutre 37 latérale selon la ligne 91, le panneau supérieur 35 exerce des contraintes sur les poutres 37 par l'intermédiaire des agrafes 90. Ces contraintes tendent à provoquer la rotation des poutres 37 comme cela est illustré par les lignes 92. Or, le panneau inférieur 36 est lui aussi fixé aux poutres 37, ainsi, la rotation des poutres 37 est atténuée. En effet, la rotation des poutres génère des contraintes sur le panneau inférieur 36 qui provoque le travail en traction du panneau inférieur 36 entre lesdites poutres 37 comme cela est représenté par les flèches 93. En d'autres termes, le panneau inférieur 36 empêche la rotation des poutres par l'intermédiaire des agrafes 90. De cette manière, la rotation des poutres 37 est réduite, et donc la flexion des piliers 33 sous jacents induite par cette rotation est réduite. Ainsi, les contraintes de compression exercées sur l'élément calorifuge sont mieux reprises par les piliers 33.

Une telle structure de panneau de couvercle renforcé 35 permet d'obtenir un couvercle 35 qui présente une bonne rigidité et qui répartit de manière efficace la charge en cas de contrainte localisée. Par ailleurs, une telle structure de panneau de couvercle 35 permet de fournir des cuves étanches et thermiquement isolantes présentant un bon compromis entre les performances thermomécaniques et le coût d'une telle cuve.

Chaque poutre 37 est espacée des autres poutres 37 de manière à délimiter un espace entre deux poutres 37 et entre les panneaux 35 et 36. Ces espaces forment des canaux 38 de circulation pour les fluides entre les côtés de l'élément calorifuge. La juxtaposition d'élément calorifuge permet ainsi de former un circuit dans la paroi de la cuve dans lequel il est possible d'injecter un gaz neutre pour neutraliser la paroi de la cuve et ainsi éviter tout risque d'explosion en cas de fuite en présence d'oxygène. Par ailleurs, un tel circuit gaz permet la détection de fuite dans les barrières étanches 3 et 5. Eventuellement, les poutres 37 peuvent être percées ou usinées pour réaliser des passages permettant la circulation de fluides entre les différents canaux 38 et ainsi permettre la circulation des gaz dans plusieurs directions au sein du caisson 30.

Pour améliorer les capacités de résistance thermique du caisson isolant 30, une garniture calorifuge poreuse peut être mise en place dans les canaux 38. Une telle garniture calorifuge peut par exemple consister en une couche de laine de verre, ou de la perlite expansée.

Dans d'autre mode de réalisation, l'espace entre les poutres 37 peut être comblé à l'aide d'une mousse isolante si un circuit de circulation de fluide n'est pas nécessaire dans les panneaux renforcé 35. Dans d'autre mode de réalisations les poutres 37 peuvent s'étendre selon une direction transversale par rapport à la direction longitudinale de l'élément calorifuge.

Le caisson décrit ci-dessus peut être fabriqué de diverses manières. Par exemple dans un premier procédé, le panneau de fond 31, les lattes 32 et les piliers 33 sont assemblés par agrafage. La garniture calorifuge 21 est ensuite insérée ou injectée entre les piliers. Le panneau inférieur 36 est agrafé aux piliers 33 dans un processus manuel ou automatisé, puis les poutres 37 sont agrafées au panneau inférieur 36. L'éventuelle garniture calorifuge poreuse est insérée entre les poutres 37, et le panneau supérieur 35 est enfin agrafé sur les poutres 37. Dans un autre procédé, la garniture calorifuge 21 est un bloc de mousse qui est usiné pour réaliser des trous. Les piliers 33 sont insérés dans les trous, puis les lattes 32 et le panneau de fond 31, agrafés aux piliers 33. Le panneau de couvercle renforcé 34 est pré- assemblé de manière indépendante et percé au niveau de la position des piliers 33. Le panneau de couvercle renforcé 34 est ensuite positionné sur les piliers 33 et vissé aux piliers 33 au travers des perçages. D'autre variantes du panneau de couvercle renforcé 34 vont maintenant être décrite en référence aux figures 4 à 8.

Les figures 4 et 5 présentent chacune un caisson 40 et 41 similaire au caisson 30 dans lequel l'espacement entre le panneau inférieur 36 et le panneau supérieur 35 est assuré par une structure en forme de grille respectivement 42 et 46. La structure 42 présente la forme d'un quadrillage d'un premier ensemble de poutres 43 et un second ensemble de poutres 44, les poutres 43 étant parallèles à un premier côté du panneau inférieur et les poutres 44 s'étendant perpendiculairement aux poutres 43. Les poutres 44 du second ensemble s'étendent au droit des rangées de piliers 29 et 39 alors que les poutres 43 s'étendent transversalement par rapport aux rangées 29 et 39 tout en s'étendant au droit des piliers de plusieurs rangées 39 non décalées. Ainsi, la grille présente des intersections 45 directement au dessus de piliers 33. Les poutres 44 et les poutres 43 sont chacune en appui à la fois sur le panneau inférieur 36 et supérieur 35. De manière analogue, la grille 46 présente des croisements 47 situés directement au dessus des piliers 33. Toutefois, dans ce mode de réalisation, les éléments 48 constituant la grille 46 ne s'étendent pas parallèlement aux côtés du caisson 41. En effet, ceux-ci s'étendent à chaque fois au dessus d'un pilier 33 de chaque rangée 39 et 29 successive décalée. Les grilles 40 et 41 peuvent être réalisées par un assemblage de pièces allongées, ou par moulage.

D'autres variantes du caisson 30 sont présentées dans les figures 6 et 7. Dans le caisson 50 de la figure 6, les éléments espaçant le panneau inférieur 36 et le panneau supérieur 35 sont remplacés par une structure en nid d'abeilles 49 qui recouvre le panneau inférieur 36. De manière similaire aux modes de réalisations présentés ci-dessus la structure en nid d'abeilles 49 peut être percée ou usinée pour réaliser des passages permettant la circulation de fluides et ainsi permettre la circulation des gaz au sein du caisson. Alternativement, l'élément qui maintient les panneaux 35 et 36 espacés peut être une couche de mousse haute densité qui recouvre le panneau 35 et qui est collée sur le panneau inférieur 36 et le panneau supérieur 35.

La figure 7 est une variante 51 du caisson 30 dans laquelle les poutres pleines 37 sont remplacées par des profilés métalliques 52 formés ou extrudés. Une vue en coupe permettant d'apprécier la section du profilé métallique 52 est illustrée sur la figure 8.a. Le profilé métallique 52 présente une partie en forme de U 53 dont la base du U 54 est plane et s'appuie sur le panneau inférieur 36. Deux ailes 55 s'étendent vers l'extérieur des branches du U est s'appuient sur le panneau supérieur 35. Les figures 8.b et 8.c présentent deux autres variantes 56 et 57 de profilés métalliques qui peuvent se substituer au profilé métallique 52. Dans les figures 8.a à 8.c, la position des piliers est représentée par une ligne 59. En particulier, le profilé métallique 56 est un profilé comportant une section en forme de U dont les branches du U 58 s'appuient respectivement sur le panneau inférieur 35 et le panneau supérieur 36. Un profilé 56 est positionné de chaque côté d'un pilier, de manière à ce que les branches 58 des deux profilés 56 ainsi positionnés s'opposent. Ainsi, un espace est ménagé entre les deux profilés 56 et permet de fixer le panneau inférieur 36 sur les piliers 33 lorsque les profilés 56 sont déjà attachés au panneau inférieur 36. Le profilé métallique 57 présente quant à lui une section sensiblement rectangulaire. De manière alternative, les profilés peuvent être réalisés à l'aide de matériaux composites extrudés ou formés.

Les panneaux de couvercle renforcés 34 présentés ci-dessus peuvent être fixés à tout type de piliers de petite section. Par exemple, les piliers 33 présentés dans les figures 3 à 7 sont des piliers à section rectangulaire pleine. La section des piliers peut aussi être carrée ou cylindrique. Alternativement, les piliers peuvent être creux pour auginenter leur résistance thermique et éventuellement rempli d'un matériau isolant. Dans d'autres modes de réalisation, les piliers peuvent présenter une section en H. De tels piliers peuvent être réalisés par l'usinage d'un pilier de section rectangulaire ou par l'assemblage de trois lattes en contreplaqué de manière à former une section en forme de H. Un pilier à section en H présente un bon compromis entre la rigidité, la résistance thermique et le poids du pilier. Un autre type de pilier est représenté schématiquement dans la figure 9. En effet, les piliers 60 représentés dans cette figure présentent une section qui varie en fonction de la hauteur. Plus précisément, le pilier 60 comporte une portion cylindrique centrale 61 située entre deux portions tronconiques 62. Les bases des portions tronconiques 62 sont respectivement en appui sur les panneaux 31 et 36. Une augmentation de la section au niveau des panneaux 31 et 36 permet de mieux répartir la charge dans les piliers 60 et évite l'enfoncement des piliers 60 dans les couvercles 31 et 36. De plus, une section plus importante au niveau des panneaux 31 et 36 permet au pilier 60 de présenter une bonne résistance au couple exercé par les couvercles 31 et 36 lors de leur gauchissement et donc de présenter une bonne résistance à la flexion. Les piliers 60 peuvent être obtenus par exemple à l'aide de matériaux thermoplastiques ou thermodurcissables, éventuellement renforcés de fibres. Bien entendu, la répartition des poutres 37 ou des éléments d'espacement par rapport aux piliers 33 peut être différente. Par exemple les poutres 37 ne sont pas nécessairement positionnées au droit des rangées de piliers 29 et 39 mais peuvent être disposées entre les rangées de piliers 29 et 39.

On a décrit précédemment un panneau de couvercle renforcé 34 composé de deux panneaux. Toutefois, des panneaux de couvercle renforcés comprenant des panneaux supplémentaires peuvent être mis en oeuvre. Un tel panneau renforcé 63 est schématisé dans la figure 10.

Le panneau renforcé 63, comprend un premier panneau 64 en appui sur des piliers 84, et supportant une première série de poutres 65. Les poutres 65 portent un deuxième panneau 66 qui lui-même porte une deuxième série de poutres 67 superposée à la première série de poutres 65. La deuxième série de poutres 67 soutient un panneau supérieur 68.

L'ensemble des poutres 65 et 67, panneaux 64, 68 et 68 et piliers 84 étant reliés rigidement. Comme cela est illustré par les lignes 69, 82 et 83, les contraintes de flexion sont ainsi progressivement reprises par le travail en traction du second panneau 66 et du premier panneau 64. Cette reprise des contraintes en plusieurs étages permet de fortement réduire les contraintes de flexions au niveau des piliers 84 et permet une bonne répartition de la charge exercée sur le panneau supérieur 68 vers l'ensemble des piliers 84. Bien entendu, la répartition des poutres 65 et 67 peut être différente. Par exemple les poutres 65 et 67 ne sont pas nécessairement superposées et peuvent alternées. Tout type de garniture calorifuge 21 peut être utilisé pour réaliser les caissons décrits ci-dessus. Typiquement, une telle garniture peut par exemple consister en un bloc de mousse usiné, ou une mousse coulée entre les piliers. Une telle mousse peut être renforcée ou non. Alternativement, la garniture peut être constituée d'un matériau à porosité d'ordre de grandeur nanométrique de type aérogel. Les aérogels peuvent être conditionnés sous différentes formes, par exemple sous la forme de poudre, de billes, de fibres non tissées, de tissu, etc. La fixation des piliers, panneaux et éléments d'espacement entre les panneaux inférieur et supérieur peut être réalisée par des vis. Toutefois, il est aussi possible de réaliser leur liaison par collage, agrafage ou clouage. Les panneaux, poutres et piliers peuvent être réalisés en contreplaqué ou en bois massif, par exemple en boulot, hêtre ou sapin. Ces éléments peuvent aussi être réalisés en bambou, en matériau composites, en plastique ou en métal. Les caissons présentés ci-dessus peuvent être mis en oeuvre dans la couche d'isolation primaire 4 et/ou dans la couche d'isolation secondaire 2. Les panneaux de couvercle renforcés des caissons peuvent, par exemple présenter une épaisseur de 45mm. Toutefois, dans certains modes de réalisation de la paroi de cuve, la paroi de cuve présente une couche d'isolation primaire 4 et une couche d'isolation secondaire 2 dans lesquelles l'épaisseur des panneaux de couvercles renforcés est plus importante dans la couche d'isolation primaire 4 que dans la couche d'isolation secondaire 2. En effet, les contraintes exercées sur les panneaux de couvercle renforcés de la couche d'isolation secondaire 2 sont déjà en partie réparties par les caissons de la couche d'isolation primaire 4. Ainsi, il est possible d'utiliser un panneau de couvercle renforcé moins rigide et donc moins épais dans la couche d'isolation secondaire 2 par rapport la couche d'isolation primaire 4.

Les cuves décrites ci-dessus peuvent être utilisées dans différents types d'installations telles que des installations terrestres ou dans un ouvrage flottant comme un navire méthanier ou autre. En référence à la figure 11, une vue écorchée d'un navire méthanier 70 montre une cuve étanche et isolée 71 de forme générale prismatique montée dans la double coque 72 du navire. La paroi de la cuve 71 comporte une barrière étanche primaire destinée à être en contact avec le GNL contenu dans la cuve, une barrière étanche secondaire agencée entre la barrière étanche primaire et la double coque du navire, et deux barrières thermiquement isolantes agencées respectivement entre la barrière étanche primaire et la barrière étanche secondaire, et entre la barrière étanche secondaire et la double coque 72. De manière connue en soi, des canalisations de chargement/déchargement disposées sur le pont supérieur du navire peuvent être raccordées, au moyen de connecteurs appropriés, à un terminal maritime ou portuaire pour transférer une cargaison de GNL depuis ou vers la cuve 71.

La figure 11 représente un exemple de terminal maritime comportant un poste de chargement et de déchargement 75, une conduite sous-marine 76 et une installation à terre 77. Le poste de chargement et de déchargement 75 est une installation fixe off-shore comportant un bras mobile 74 et une tour 78 qui supporte le bras mobile 74. Le bras mobile 74 porte un faisceau de tuyaux flexibles isolés 79 pouvant se connecter aux canalisations de chargement/déchargement 73. Le bras mobile 74 orientable s'adapte à tous les gabarits de méthaniers. Une conduite de liaison non représentée s'étend à l'intérieur de la tour 78. Le poste de chargement et de déchargement 75 permet le chargement et le déchargement du méthanier 70 depuis ou vers l'installation à terre 77. Celle-ci comporte des cuves de stockage de gaz liquéfié 80 et des conduites de liaison 81 reliées par la conduite sous-marine 76 au poste de chargement ou de déchargement 75. La conduite sous-marine 76 permet le transfert du gaz liquéfié entre le poste de chargement ou de déchargement 75 et l'installation à terre 77 sur une grande distance, par exemple 5 km, ce qui permet de garder le navire méthanier 70 à grande distance de la côte pendant les opérations de chargement et de déchargement.

Pour engendrer la pression nécessaire au transfert du gaz liquéfié, on met en oeuvre des pompes embarquées dans le navire 70 et/ou des pompes équipant l'installation à terre 77 et/ou des pompes équipant le poste de chargement et de déchargement 75. Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec plusieurs modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention. L'usage du verbe «comporter», «comprendre» ou «inclure» et de ses formes conjuguées n'exclut pas la présence d'autres éléments ou d'autres étapes que ceux énoncés dans une revendication. L'usage de l'article indéfini « un » ou «une» pour un élément ou une étape n'exclut pas, sauf mention contraire, la présence d'une pluralité de tels éléments ou étapes. Dans les revendications, tout signe de référence entre parenthèses ne saurait être interprété comme une limitation de la revendication.15

Claims (19)

1. REVENDICATIONS1. Cuve étanche et thermiquement isolante intégrée dans une structure porteuse pour contenir un fluide, dans laquelle une paroi de cuve comporte : une paroi porteuse (1), une barrière d'étanchéité (3, 5), une barrière d'isolation thermique (2, 4) retenue sur la paroi porteuse et portant la barrière d'étanchéité, la barrière d'isolation thermique étant constituée d'une pluralité d'éléments calorifuges (6, 7, 30, 40, 41, 50, 51) juxtaposés de manière à former une surface de support pour la barrière d'étanchéité, un élément calorifuge présentant une forme sensiblement parallélépipédique et comportant : une garniture calorifuge (21), une pluralité de piliers (33, 60) traversant la garniture calorifuge perpendiculairement à la paroi de cuve, un panneau de couvercle (34) s'étendant parallèlement à la paroi de cuve et porté par les piliers, le panneau de couvercle comportant : un panneau de répartition (36, 64) fixé sur les piliers et en appui sur les piliers, un élément d'espacement en appui et fixé sur le panneau de répartition, l'élément d'espacement comportant une pluralité de poutres (37, 43, 44, 52, 56, 57, 65) espacées les unes des autres et s'étendant parallèlement au panneau de répartition, un panneau supérieur (35, 66) parallèle au panneau de répartition, fixé et supporté par la pluralité de poutres, le panneau supérieur reprenant les efforts de compression exercés sur l'élément calorifuge.
2. 2. Cuve selon la revendication 1, dans laquelle les poutres (37, 43) de ladite pluralité de poutres sont parallèles.
3. 3. Cuve selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle l'élément d'espacement présente la forme d'une grille (42, 46), lesdites poutres formant un premier ensemble de poutres (43) parallèles et ladite grille comportant un second ensemble de poutres (44) parallèles, le premier ensemble et le second ensemble se croisant et les deux ensembles de poutres définissant une surface d'appui inférieure en appui sur le panneau de répartition (36) et une surface de d'appui supérieure en appui sur le panneau supérieur (35).
4. 4. Cuve selon la revendication 3, dans laquelle le premier ensemble de poutres et le second ensemble de poutres s'entrecroisent au niveau d'intersections (45), chaque pilier (33, 60) étant à chaque fois positionné sous une intersection de la grille.
5. 5. Cuve selon la revendication 3 ou 4, dans laquelle le panneau de répartition présente une forme rectangulaire et un ensemble de poutres (43, 44) s'étend selon une direction oblique par rapport aux côtés du panneau de répartition rectangulaire.
6. 6. Cuve selon l'une des revendications 2 à 5, dans laquelle les piliers sont agencés en rangées de piliers (29, 39), une poutre étant positionnée superposée à une rangée de piliers respective.
7. 7. Cuve selon l'une des revendications 2 à 6, dans laquelle les poutres présentent une section trapézoïdale, les bases de la section trapézoïdale étant en appui respectivement sur le panneau de répartition (36) et sur le panneau supérieur (35).
8. 8. Cuve selon l'une des revendications 2 à 6, dans laquelle les poutres sont des profilés (52) ayant une section en forme de U, la base du U (54) étant en appui sur un des deux panneaux parmi le panneau de répartition et le panneau supérieur, des ailes (55) s'étendant depuis chaque branche du U vers l'extérieur du U et s'appuyant sur l'autre des deux panneaux parmi le panneau de répartition et le panneau supérieur.
9. 9. Cuve selon l'une des revendications 2 à 6, dans laquelle les poutres sont des profilés ayant une section en forme de U (56), la base du U s'étendant entre le panneau supérieur et le panneau de répartition, une première branche s'appuyant sur le panneau supérieur (35) et une deuxième branche s'appuyant sur le panneau de répartition (36).
10. 10. Cuve selon l'une des revendications 2 à 6, dans laquelle les poutres sont des profilés (57) de section rectangulaire.
11. 11. Cuve étanche selon l'une des revendications 1 à 10, dans laquelle les poutres présentent une section de largeur orientée selon une direction parallèle au panneau de répartition comprise entre 9 et 50mm.
12. 12. Cuve selon l'une des revendications 1 à 11, dans laquelle l'élément d'espacement comporte un canal de circulation (38) de fluide s'étendant entre un premier côté de l'élément calorifuge et un second côté de l'élément calorifuge.
13. 13. Cuve selon la revendication 12, dans laquelle le canal de circulation (38) est garni d'une garniture calorifuge poreuse.
14. 14. Cuve étanche selon l'une des revendications 1 à 13, dans laquelle le panneau de couvercle comporte en outre un élément d'espacement supérieur (67) en appui et fixé sur le panneau supérieur (66), et un second panneau supérieur (68), le second panneau supérieur étant parallèle au panneau de répartition (65) et fixé et supporté par l'élément d'espacement supérieur (67).
15. 15. Cuve étanche selon l'une des revendications 1 à 14, dans laquelle les piliers sont agencés en rangées de piliers parallèles (29, 39), les piliers d'une rangée étant positionnés à un intervalle régulier, les piliers de deux rangées adjacentes étant décalés d'un demi-intervalle selon la direction de la rangée de pilier.
16. 16. Cuve étanche selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle l'épaisseur du panneau de répartition et l'épaisseur du panneau supérieur (35, 36, 64, 66, 68) selon une direction perpendiculaire au panneau de répartition sont comprises entre 6.5 et 30mm et l'épaisseur de l'élément d'espacement (37, 42, 43, 49, 52, 56, 57, 65) selon la direction perpendiculaire au panneau de répartition est comprise entre 6.5 et 50mm.
17. 17. Navire (70) pour le transport d'un produit liquide froid, le navire comportant une double coque (72) et une cuve (71) selon l'une des revendications 1 à 16 disposée dans la double coque.
18. 18. Utilisation d'un navire (70) selon la revendication 17, dans laquelle on achemine un produit liquide froid à travers des canalisations isolées (73, 79, 76, 81) depuis ou vers une installation de stockage flottante ou terrestre (77) vers ou depuis la cuve du navire (71) pour effectuer le chargement ou déchargement du navire.
19. 19. Système de transfert pour un produit liquide froid, le système comportant un navire (70) selon la revendication 17, des canalisations isolées (73, 79, 76, 81) agencées de manière à relier la cuve (71) installée dans la coque du navire à une installation de stockage flottante ou terrestre (77) et une pompe pour entrainer un flux de produit liquide froid à travers les canalisations isolées depuis ou vers l'installation de stockage flottante ou terrestre vers ou depuis la cuve du navire.