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FR3014085A1 - Caisse autoporteuse pour l'isolation thermique d'une cuve de stockage d'un fluide - Google Patents

Caisse autoporteuse pour l'isolation thermique d'une cuve de stockage d'un fluide Download PDF

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FR3014085A1
FR3014085A1 FR1361866A FR1361866A FR3014085A1 FR 3014085 A1 FR3014085 A1 FR 3014085A1 FR 1361866 A FR1361866 A FR 1361866A FR 1361866 A FR1361866 A FR 1361866A FR 3014085 A1 FR3014085 A1 FR 3014085A1
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Bruno Deletre
Sebastien Delanoe
Benoit Capitaine
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Gaztransport et Technigaz SA
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Gaztransport et Technigaz SA
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Abstract

L'invention concerne une caisse isolante autoporteuse (3, 7) destinée à l'isolation thermique d'une cuve de stockage d'un fluide comportant : - un panneau de fond (10) et un panneau de couvercle (11) espacés selon une direction d'épaisseur de la caisse ; - des éléments porteurs (13) interposés entre lesdits panneaux de fond (10) et de couvercle (11) et comportant chacun une embase inférieure (15), une embase supérieure (16) et un pilier (14) et s'étendant dans la direction d'épaisseur de la caisse entre l'embase inférieure (15) et l'embase supérieure (16); et - une garniture calorifuge (17) disposée entre les éléments porteurs (13) ; dans laquelle les embases (15, 16) comportent chacune : - une semelle de répartition des charges (17); et - des nervures anti-déversement (20) régulièrement réparties en périphérie de l'embase (15, 16) et agencées pour reprendre des efforts s'exerçant sur l'élément porteur (13) transversalement à la direction d'épaisseur de la caisse et les transmettre à la semelle de répartition des charges (17).

Description

Domaine technique L'invention se rapporte au domaine des cuves, étanches et thermiquement isolantes, à membranes, pour le stockage et/ou le transport de fluide, tel qu'un fluide cryogénique.
Des cuves étanches et thermiquement isolées à membranes sont notamment employées pour le stockage de gaz naturel liquéfié (GNL), qui est stocké, à pression atmosphérique, à environ -162°C. Ces cuves peuvent être installées à terre ou sur un ouvrage flottant. Dans le cas d'un ouvrage flottant, la cuve peut être destinée au transport de gaz naturel liquéfié ou à recevoir du gaz naturel liquéfié servant de carburant pour la propulsion de l'ouvrage flottant. Arrière-plan technologique Le document FR 2 877 638 décrit une cuve étanche et thermiquement isolante comprenant une paroi de cuve, fixée à la structure porteuse d'un ouvrage flottant et présentant successivement, dans le sens de l'épaisseur, depuis l'intérieur vers l'extérieur de la cuve, une barrière étanche primaire destinée à être contact avec le gaz naturel liquéfié, une barrière isolante primaire, une barrière étanche secondaire et une barrière isolante secondaire, ancrée à la structure porteuse. Les barrières isolantes sont constituées d'une pluralité de caisses calorifuges parallélépipédiques juxtaposées. Les caisses parallélépipédiques comportent un panneau de fond en contreplaqué, un panneau de couvercle en contreplaqué, une garniture d'isolation thermique disposée sous la forme d'une couche parallèle à la paroi de cuve et des éléments porteurs qui s'élèvent à travers l'épaisseur de la garniture d'isolation thermique pour reprendre les efforts de compression entre le panneau de couvercle et le panneau de fond.
En service, les parois de la cuve sont soumises à de nombreuses sollicitations. En particulier, les parois sont soumises à des efforts de compression dus au chargement de la cuve, à des contraintes thermiques lors de la mise à froid et à des efforts dus aux chocs dynamiques du fluide contenu dans la cuve. Aussi, des efforts s'exercent tangentiellement aux panneaux de couvercle des caisses calorifuges et sont ainsi susceptibles d'entraîner le déversement des éléments porteurs des caisses calorifuges.
En outre, la section des éléments porteurs est généralement faible afin de limiter la conduction thermique au travers des éléments porteurs. Toutefois, des éléments porteurs de faible section sont susceptibles d'abimer les panneaux de couvercle et de fond par poinçonnement.
Résumé Une idée à la base de l'invention est de proposer une caisse autoporteuse isolante qui présente de bonnes performances d'isolation thermique tout en ayant une bonne résistance aux efforts et notamment aux efforts exercés tangentiellement et orthogonalement aux parois.
Selon un mode de réalisation, l'invention fournit une caisse isolante autoporteuse destinée à l'isolation thermique d'une cuve de stockage d'un fluide comportant : - un panneau de fond et un panneau de couvercle espacés selon une direction d'épaisseur de la caisse ; - des éléments porteurs interposés entre lesdits panneaux de fond et de couvercle et comportant chacun une embase inférieure fixée contre le panneau de fond, une embase supérieure fixée contre le panneau de couvercle et un pilier, solidaire des embases inférieure et supérieure, et s'étendant dans la direction d'épaisseur de la caisse entre l'embase supérieure et l'embase inférieure; et - une garniture calorifuge disposée entre les éléments porteurs ; dans laquelle les embases comportent chacune : - une semelle de répartition des charges pourvue d'une surface d'appui plane reposant contre le panneau de fond ou le panneau de couvercle ; et - des nervures anti-déversement régulièrement réparties en périphérie de l'embase 25 et agencées pour reprendre des efforts s'exerçant sur l'élément porteur transversalement à la direction d'épaisseur de la caisse et les transmettre à la semelle de répartition des charges. Ainsi, de telles embases permettent, grâce à leur semelle de répartition des charges, d'éviter les phénomènes de poinçonnement du panneau de couvercle et 30 du panneau de fond. En outre, la résistance de la caisse à des sollicitations latérales et à des sollicitations de flexion est renforcée par la présence des nervures s'opposant au phénomène de déversement des éléments porteurs.
Selon des modes de réalisation, une telle caisse isolante peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : les embases comportent un corps s'étendant dans la direction d'épaisseur de la caisse et dans laquelle les nervures anti-déversement présentent une forme d'équerre présentant deux faces formant un angle droit s'étendant respectivement contre la semelle de répartition des charges et contre le corps de l'embase. les embases sont réalisées dans un matériau thermoplastique et sont fixées par soudage thermoplastique sur un élément thermoplastique du panneau de fond ou du panneau de couvercle. Ainsi, les éléments porteurs peuvent être assemblés au panneau de fond et/ou au panneau de couvercle de manière simple et fiable puisque aucun organe de fixation ne vient dégrader l'intégrité structurelle des éléments porteurs ou des panneaux de fond et de couvercle. les embases sont réalisées dans un matériau thermoplastique composite comportant une matrice thermoplastique et des fibres de renforcement. - le panneau de fond et le panneau de couvercle présentent chacun une face intérieure tournée vers l'intérieur de la caisse, les faces intérieures du panneau de fond et du panneau de couvercle étant revêtues de films thermoplastiques pour la fixation des embases des éléments porteurs. les films thermoplastiques sont réalisés dans un matériau thermoplastique composite comportant une matrice thermoplastique et des fibres de renforcement. - le panneau de fond et/ou le panneau de couvercle comporte un corps réalisé dans un matériau thermoplastique composite comportant une matrice thermoplastique renforcée par des fibres, ledit corps formant un élément thermoplastique pour la fixation des embases des éléments porteurs. - le panneau de fond et/ou le panneau de couvercle comporte un corps en bois imprégné d'une matrice thermoplastique pour la fixation des embases des éléments porteurs. les embases de chaque élément porteur sont formées d'un seul tenant avec le pilier de l'élément porteur. les embases d'un élément porteur comportent chacune un fourreau dans lequel est emboîtée une extrémité d'un pilier de l'élément porteur. les embases comportent deux demi-coques définissant ensemble le fourreau dans lequel est emboîtée une extrémité d'un pilier. les embases sont réalisées dans un matériau thermoplastique et les piliers sont réalisés dans un matériau thermoplastique et comportent des extrémités fixées par soudage thermoplastique, respectivement à l'intérieur du fourreau de l'embase inférieure et à l'intérieur du fourreau de l'embase supérieure. les piliers sont réalisés dans un matériau thermoplastique composite comportant une matrice thermoplastique et des fibres de renforcement. les piliers sont en bois. la caisse isolante présente une forme parallélépipédique et chaque embase comporte d'au moins quatre nervures anti-déversement régulièrement réparties, chacune desdites nervures anti-déversement étant disposée parallèlement à deux côtés opposés de la caisse isolante autoporteuse. les semelles de répartition des charges présentent une échancrure entre chaque nervure anti-déversement. les embases comportent une collerette de renfort s'étendant vers l'intérieur de la caisse à partir de la semelle de répartition des charges. la caisse isolante comporte en outre des structures de renfort anti-déversement comportant chacune deux barres disposées diagonalement en forme de X et s'étendant chacune entre une embase inférieure et une embase supérieure de deux éléments porteurs adjacents. la garniture calorifuge est constituée d'au moins un bloc de laine de verre, d'ouate ou de mousse polymère. la garniture calorifuge est un matériau isolant en vrac choisi parmi la perlite, la vermiculite, la laine de verre ou les aérogels et ladite caisse isolante comporte des cloisons périphériques s'étendant dans la direction d'épaisseur de la caisse permettant de retenir la garniture calorifuge. - les cloisons périphériques sont réalisées dans un matériau thermoplastique et sont fixées par soudage thermoplastique sur un élément thermoplastique du panneau de fond ou du panneau de couvercle. Selon un mode de réalisation, l'invention fournit aussi une cuve étanche et thermiquement isolante de stockage d'un fluide comportant une barrière d'isolation thermique comprenant une pluralité de caisses susmentionnées juxtaposées, et une membrane d'étanchéité reposant contre la barrière d'isolation thermique. Une telle cuve peut être réalisée avec une seule membrane d'étanchéité ou avec deux membranes d'étanchéité alternées avec deux barrières d'isolation thermique.
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 fluide à travers des canalisations isolées depuis ou vers une installation de stockage flottante ou terrestre vers ou depuis la cuve du navire. Selon un mode de réalisation, l'invention fournit aussi un système de transfert pour un fluide, le système comportant le navire précité, des canalisations isolées agencées de manière à relier la cuve installée dans la coque du navire à une installation de stockage flottante ou terrestre et une pompe pour entrainer un fluide à travers les canalisations isolées depuis ou vers l'installation de stockage flottante ou terrestre vers ou depuis la cuve du navire. Certains aspects de l'invention partent de l'idée de fournir une caisse isolante où les efforts sont transmis de manière homogène. Certains aspects de l'invention partent de l'idée de fournir une caisse isolante qui soit facile à fabriquer.
Brève description des figures L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante de plusieurs modes de réalisation particuliers de l'invention, donnés uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés. - La figure 1 est une vue en perspective, écorchée, d'une paroi de cuve selon un mode de réalisation. - La figure 2 est une vue en coupe d'une caisse isolante selon un mode de réalisation. - La figure 3 est une vue en perspective d'une embase d'un élément porteur selon un mode de réalisation. - Les figures 4 et 5 sont respectivement des vues de dessus et de face de l'embase de la figure 3. - Les figures 6 et 7 sont respectivement une vue en perspective et une vue de face d'un élément porteur comportant un pilier dont une extrémité est emboîtée dans une embase. - La figure 8 est une vue en coupe d'une caisse isolante selon un mode de réalisation comportant des dispositifs anti-déversement constitués de deux barres formant un X et s'étendant entre les embases de deux éléments porteurs adjacents. - La figure 9 est une vue schématique en perspective d'un élément porteur selon un mode de réalisation comportant un pilier dont une extrémité est emboîtée dans une embase. - La figure 10 est une vue partielle, en perspective, d'un élément porteur selon un troisième mode de réalisation. - La figure 11 est une vue détaillée d'une embase de l'élément porteur de la figure 10. - Les figures 11 à 14 illustrent des embases selon trois autres variantes de réalisation. - La figure 15 est une représentation schématique écorchée d'une cuve de navire méthanier et d'un terminal de chargement/déchargement de cette cuve. Description détaillée de modes de réalisation Dans la description et les revendications, on utilisera le terme générique « thermoplastique » afin de désigner, sauf mention contraire, à la fois des matériaux thermoplastiques composites renforcés par des fibres et des matériaux thermoplastiques non renforcés. Sur la figure 1, une paroi d'une cuve étanche et thermiquement isolante est représentée. La structure générale d'une telle cuve est bien connue et présente une forme polyédrique. On ne s'attachera donc qu'à décrire une zone de paroi de la cuve, étant entendu que toutes les parois de la cuve peuvent présenter une structure générale similaire. La paroi de la cuve comporte, depuis l'extérieur vers l'intérieur de la cuve, une structure porteuse 1, une barrière thermiquement isolante secondaire 2 qui est formée de caisses isolantes 3 juxtaposées sur la structure porteuse 1 et ancrées à celle-ci par des organes de retenue secondaires 4, une membrane d'étanchéité secondaire 5 portée par les caisses isolantes 3, une barrière thermiquement isolante primaire 6 formée de caisses isolantes 7 juxtaposées et ancrées à la membrane d'étanchéité secondaire 5 par des organes de retenue primaires 8 et une membrane d'étanchéité primaire 9, portée par les caisses isolantes 7 et destinée à être en contact avec le fluide cryogénique contenu dans la cuve. La structure porteuse 1 peut notamment être une tôle métallique autoporteuse ou, plus généralement, tout type de cloison rigide présentant des propriétés mécaniques appropriées. La structure porteuse peut notamment être formée par la coque ou la double coque d'un navire. La structure porteuse comporte une pluralité de parois définissant la forme générale de la cuve. Les membranes d'étanchéité primaire 9 et secondaire 5 sont, par exemple, constituées d'une nappe continue de virures métalliques à bords relevés, lesdites virures étant soudées par leurs bords relevés sur des supports de soudure parallèles maintenus sur les caisses isolantes 3, 7. Les virures métalliques sont, par exemple, réalisées en Invar ®: c'est-à-dire un alliage de fer et de nickel dont le coefficient de dilatation est typiquement compris entre 1,2.10-6 et 2.10-6 K-1, ou dans un alliage de fer à forte teneur en manganèse dont le coefficient de dilatation est typiquement de l'ordre de 7.10-6 K-1. Les caisses isolantes 3, 7 présentent une forme générale de parallélépipède rectangle. Les caisses isolantes 3 de la barrière thermiquement isolante secondaire 2 et les caisses isolantes 7 de la barrière thermiquement isolante primaire 6 peuvent indifféremment présenter des structures identiques ou différentes et des dimensions égales ou différentes. La figure 2 illustre la structure d'une caisse isolante 3, 7. La caisse isolante 3, 7 comporte un panneau de fond 10 et un panneau de couvercle 11 parallèles, espacés selon la direction d'épaisseur de la caisse isolante 3, 7. Le panneau de fond 10 et le panneau de couvercle 11 sont plans et définissent les faces principales de la caisse isolante 3, 7. Le panneau de couvercle 11 présente une surface extérieure de support permettant de recevoir la membrane d'étanchéité primaire 9 ou secondaire 5. Le panneau de couvercle 11 présente, en outre, sur sa face externe, des rainures 12 pour le logement des supports de soudure permettant de souder les virures métalliques des membranes d'étanchéité primaire 9 ou secondaire 5. Des éléments porteurs 13 s'étendent dans la direction d'épaisseur du bloc isolant 3, 7 et sont fixés, d'une part, au panneau de fond 10 et, d'autre part, au panneau de couvercle 11. Les éléments porteurs 13 permettent de reprendre les efforts de compression. Les éléments porteurs 13 sont alignés selon une pluralité de rangés et répartis en quinconce. La distance entre les éléments porteurs 13 est déterminée de sorte à permettre une bonne répartition des efforts de compression. Dans un mode de réalisation, les éléments porteurs 13 sont répartis de manière équidistante. Les éléments porteurs 13 comportent un pilier 14 s'étendant dans la direction d'épaisseur de la caisse isolante 3, 7 entre, d'une part, une embase inférieure 15 reposant contre le panneau de fond 10 et fixée à celui-ci et, d'autre part, une embase supérieure 16 reposant contre le panneau de couvercle 11 et fixée à celui-ci. Une garniture calorifuge 17 s'étend dans les espaces ménagés entre les éléments porteurs 13. La garniture calorifuge 17 est, par exemple, constituée de laine de verre, d'ouate ou d'une mousse polymère, telle que de la mousse de polyuréthane, de la mousse de polyéthylène ou de la mousse de polychlorure de vinyle. Une telle mousse polymère peut être disposée entre les piliers 13 par une opération d'injection lors de la fabrication de la caisse isolante 3, 7. De manière alternative, il est possible de réaliser la garniture calorifuge 17 en ménageant, dans un bloc pré-découpé de mousse polymère, de laine de verre ou d'ouate, des orifices pour accueillir les éléments porteurs 13. Selon d'autres modes de réalisation, la garniture calorifuge 17 est constituée d'un matériau isolant en vrac. Un tel matériau isolant peut être un matériau granulaire ou pulvérulent - tel que la perlite, la vermiculite ou la laine de verre - ou un matériau nanoporeux de type aérogel. Dans ce cas, la caisse isolante 3, 7 est équipée de cloisons périphériques, non représentées, s'étendant dans la direction d'épaisseur de la caisse, en périphérie de celle-ci et permettant de retenir la garniture calorifuge 17. Selon une variante de réalisation, les cloisons périphériques sont des planches de bois contreplaqué qui sont fixées au panneau de fond 10 et au panneau de couvercle 11. La fixation des cloisons peut notamment être réalisée par collage, agrafage, pointage et/ou vissage. Deux cloisons latérales opposées sont munies de perçage permettant de faire circuler un gaz d'inertage. Pour éviter les fuites de garnitures calorifuges à travers lesdits perçages, un tissu perméable aux gaz, tel qu'un tissu de fibres de verre, est collé sur la surface intérieure des cloisons latérales devant les perçages. Selon une autre variante de réalisation, les cloisons périphériques sont réalisées dans un matériau thermoplastique et sont fixées sur le panneau de fond 10 et le panneau de couvercle 11 par soudage thermoplastique. Dans ce cas, comme il sera détaillé par la suite, les panneaux 10, 11 sont recouverts d'un film thermoplastique, sont réalisés dans un matériau thermoplastique composite ou comporte un corps en bois imprégné d'une matrice thermoplastique, afin de permettre les opérations de soudage thermoplastique. Les cloisons périphériques peuvent notamment être constituées d'un feuillard thermoplastique, présentant une épaisseur comprise entre 0.1 et 1 millimètre ou d'un film thermoplastique. Dans ce cas, comme mentionné précédemment, deux cloisons latérales sont munies de perçages qui sont recouverts par un tissu perméable au gaz. De manière alternative, les cloisons périphériques sont constituées d'un tissu thermoplastique perméable aux gaz. De manière optionnelle, le matériau thermoplastique des cloisons périphériques comporte une matrice thermoplastique renforcée par des fibres. Un tel matériau peut notamment être un matériau désigné par le sigle GMT, pour « glass fiber mat reinforced thermoplastics » en langue anglaise. Un matériau GMT est constitué à partir d'un ensemble comportant une mat de verre et une matrice sous forme d'un mat de polymère thermoplastique enchevêtré dans le mat de verre et formant ainsi un tissu destiné à être pressé à chaud. A titre d'exemple, un tel matériau est commercialisé par la société Vétrotex sous la dénomination Twi n tex®. En relation, avec les figures 3 à 5, on va maintenant décrire la structure d'une embase 15, 16 selon un mode de réalisation. L'embase 15, 16 comportent une semelle de répartition des charges 17. La semelle de répartition des charges est pourvue d'une surface d'appui plane reposant contre le panneau de fond 10 ou le panneau de couvercle 11. La semelle de répartition des charges 17 offre une surface d'appui supérieure à la section d'un pilier 14. Ainsi, les semelles de répartition des charges 17 empêchent une concentration des contraintes sur une faible section et permettent ainsi de limiter les phénomènes de détérioration des panneaux de fond 10 et de couvercle 11 par poinçonnement. L'embase 15, 16 comporte également un corps 18 s'étendant dans la direction d'épaisseur de la caisse 3, 7. Le corps 18 de l'embase est creux de sorte à définir un fourreau 19 destiné à recevoir par emboîtement une extrémité du pilier 14. Le fourreau 19 étant ici destiné à recevoir un pilier 14 cylindrique, il présente une forme générale cylindrique. Par ailleurs, l'embase 15, 16 est pourvue des nervures anti-déversement 20 régulièrement réparties en périphérie de l'embase 15, 16. Les nervures anti- déversement 20 permettent de s'opposer au phénomène de déversement affectant l'élément porteur 13 lorsqu'il subit un moment de flexion. Pour ce faire, les nervures anti-déversement 20 sont aptes à reprendre les efforts s'exerçant sur l'élément porteur 13 transversalement à sa direction longitudinale et les transmettre à la semelle de répartition des charges 17. Les nervures anti-déversement 20 sont venues de matière avec la semelle de répartition des charges 17 et le corps 18 de l'embase 15, 16. Les nervures anti-déversement 20 présentent une forme générale d'équerre dons les faces 20a, 20b disposés perpendiculairement et formant l'angle droit s'étendent respectivement le long de la semelle de réparation des charges 17 et le long du corps 18 de l'embase 15, 16. La semelle de répartition des charges 17 est pourvue d'échancrures 21 s'étendant entre chacune des nervures antidéversement 20.
Dans le mode de réalisation représenté, chaque embase 15, 16 comporte quatre nervures anti-déversement 20. Chaque nervure anti-déversement 20 s'étend donc dans un plan perpendiculaire au plan des nervures 20 adjacentes. Les embases 15, 16 sont avantageusement disposées par rapport au panneau de fond 10 et de couvercle 11 de telle sorte que chacune desdites nervures 20 est disposée parallèlement à deux côtés opposés de la caisse isolante 3, 7. L'embase 15, 16 est réalisée par moulage d'un matériau thermoplastique. Selon un mode de réalisation, le matériau thermoplastique comporte une matrice thermoplastique renforcée par des fibres. La matrice thermoplastique peut comporter tout matériau thermoplastique approprié, tel que le polypropylène (PP), le polyéthylène (PE), les polyamides (PA), le polyetherimide (PEI), le polychlorure de vinyle (PVC), le polytéréphtalate d"éthylène (PET), le polytéréphtalate de butylène (PBT), le copolymère acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS), le polyuréthane (PU) sous sa forme thermoplastique, un mélange de ces polymères ou autres. Les fibres peuvent être des fibres de verre, des fibres de carbone ou un mélange de fibres de carbone et de fibres de verre. L'embase 15, 16 peut notamment être réalisée dans un matériau GMT, tel que décrit précédemment. L'embase 15, 16, représentée sur les figures 3 à 5, est constituée de deux pièces moulées identiques 22a, 22b. Chacune de ces pièces 22a, 22b forme une demi-coque qui lorsque les deux pièces 22a, 22b sont réunies définissent le fourreau 19 destiné à recevoir une extrémité d'un pilier 14. Une telle structure d'embase 15, 16 constituée de deux pièces moulées 22a, 22b permet de faciliter les opérations de moulage des embases 15, 16 et les opérations de mise en place des embases 15, 16 contre les panneaux de fond 10 ou de couvercle 11. Dans un autre mode de réalisation, l'embase 15, 16 est constituée d'une seule pièce moulée monobloc. En outre, dans encore un autre mode de réalisation, les embases 15, 16 de chaque élément porteur 13 sont formées d'un seul tenant avec le pilier 14. En d'autres termes, l'ensemble de l'élément porteur 13 est une pièce monobloc moulée d'un seul tenant.
Afin d'assurer l'assemblage des éléments porteurs 13 aux panneaux de fond 10 et de couvercle 11, les embases 15, 16 sont fixées par une opération de soudage thermoplastique au panneau de fond 10 et au panneau de couvercle 11. Dans le mode de réalisation, illustré sur la figure 2, les panneaux de fond 10 et de couvercle 11 présentent un corps en bois contreplaqué. Les faces intérieures du panneau de fond 10 et de couvercle 11, tournés vers l'intérieur de la caisse 3, 7, sont recouvertes de films thermoplastiques 23. Une opération de soudage plastique est réalisée dans les zones d'interface entre les films thermoplastiques 23 et les semelles de répartition des charges 17 des embases 15, 16. Dans un mode de réalisation, avant de procéder aux opérations de soudage, des masques de protection sont préalablement disposés sur les faces intérieures des panneaux de fond 10 et de couvercle 11 entre les zones d'interface entre les éléments porteurs 13 et les panneaux 10, 11. Lorsque les opérations de soudage ont été effectuées, les masques de protection peuvent alors être retirés. Ainsi, les films thermoplastiques 23 ne sont pas détériorés lors des opérations de soudage. De tels masques de protection sont, par exemple, réalisés en matériaux métalliques, céramiques et/ou en verre. De tels masques sont avantageusement équipés d'un circuit de refroidissement dans lequel circule un fluide, tel que de l'eau, de l'air ou de l'huile afin de réguler la température desdits masques. Selon une variante de réalisation, non illustrée, la face extérieure des panneaux de fond 10 et de couvercle 11 est également recouverte de films thermoplastiques. Un tel agencement permet d'équilibrer la flexion des panneaux de couvercle 11 et de fond 10, notamment lorsqu'ils sont sous soumis à d'importantes contraintes thermiques, lors de la mise à froid de la cuve. Selon une autre variante non illustrée, les films thermoplastiques ne recouvrent que partiellement les faces intérieures des panneaux de fond 10 et de couvercle 11. Dans ce cas, les films thermoplastiques ne sont disposés que dans les zones d'interface entre les panneaux de fond 10 et de couvercle 11 et les embases 15, 16. Les films thermoplastiques 23 sont, par exemple, réalisés dans un matériau thermoplastique composite comportant une matrice thermoplastique renforcée par des fibres. Les films thermoplastiques 23 peuvent notamment être réalisés dans un matériau GMT. Ainsi, de tels films thermoplastiques contribuent à augmenter la résistance mécanique des panneaux de fond 10 et de couvercle 11, en augmentant leur rigidité en flexion et en améliorant leur tenue au poinçonnement. De tels films thermoplastiques 23 présentent typiquement une épaisseur de l'ordre de 0,5 à 5 mm. Dans un mode de réalisation, les films thermoplastiques 23 sont fixés sur le corps des panneaux de fond 10 et de couvercle 11 par collage. La colle utilisée est par exemple une colle acrylique, une colle polyuréthane, ou une colle époxyde. Dans un autre mode de réalisation, les films thermoplastiques 23 sont fixés sur le corps des panneaux 10, 11 par un procédé de pressage à chaud. Dans un tel cas, il est envisageable d'intégrer la fixation des films thermoplastiques 23 directement au procédé de fabrication du contreplaqué. Pour ce faire, l'on superpose les plis de bois, préalablement encollés, et les films thermoplastiques 23, puis l'on soumet l'empilage ainsi obtenu à un pressage à chaud. A titre d'exemple, pour un tel pressage à chaud, l'on soumet l'empilage à une température de l'ordre de 190 à 200°C et à une pression de l'ordre de 0,2 MPa pendant une durée de 5 minutes. Afin de faciliter les opérations de soudage, les films thermoplastiques 23 comportent une matrice thermoplastique identique à la matrice thermoplastique des embases 15, 16.
Dans un autre mode de réalisation, c'est le corps des panneaux de fond 10 et de couvercle 11, en tant que tel, qui forme l'élément thermoplastique pour la fixation des embases 15, 16. Selon une première variante, les panneaux de fond 10 et de couvercle 11 comportent un corps réalisé dans un matériau composite comportant une matrice thermoplastique, identique à celle des embases, renforcée par des fibres. Selon une seconde variante, les panneaux de fond 10 et de couvercle 11 sont fabriqués dans un corps en bois, imprégné d'une matrice thermoplastique, de même nature que celle des embases 15, 16. Le corps peut être fabriqué par agglomération de fibres préalablement imprégnées d'une matrice thermoplastique. De manière alternative, le corps peut être réalisé en bois contreplaqué dont le pli intérieur, et optionnellement le pli extérieur, sont fabriqués dans un bois suffisamment poreux pour faire diffuser la matrice plastique à chaud et sous pression à l'intérieur desdits plis. Un tel bois est par exemple choisi parmi le bouleau, le sapin, le hêtre ou autres.
L'opération de soudage est, par exemple, réalisée par rayonnement infrarouge. Il est toutefois possible d'utiliser toute autre méthode de soudage plastique appropriée, telle que le soudage par ultrason, le chauffage par induction, le soudage par friction, le soudage par apport de matière en fusion, le soudage par jet d'air chaud ou le flammage. Notons que dans le cas d'un soudage par induction, il est nécessaire de disposer des inserts métalliques sur les embases 15, 16 et/ou sur les panneaux de fond 10 et/ou de couvercle 11, à l'interface entre les embases 15, 16 et les panneaux de fond 10 et de couvercle 11 de sorte à permettre un chauffage de la matière thermoplastique.
Les figures 6 et 7 représentent un pilier 14 dont une extrémité est emboîtée dans le fourreau 19 d'une embase 15, 16. Selon un mode de réalisation, les piliers 14 sont réalisés dans un matériau thermoplastique. Le matériau thermoplastique est avantageusement un matériau thermoplastique composite comportant une matrice thermoplastique, renforcée par des fibres. Les exemples de matériaux et de fibres donnés ci-dessus en relation avec les embases 15, 16 sont également applicables aux piliers 14. Les piliers 14 sont fixés aux embases 15, 16 par une opération de soudage thermoplastique. Ainsi, afin de faciliter les opérations de soudage, les piliers 14 pourront être formés dans un matériau comportant une matrice thermoplastique identique à la matrice thermoplastique des embases 15, 16. Il est possible d'assurer la fixation des piliers 13 aux embases 15, 16 avant de fixer les embases 15, 16 aux panneaux de fond 10 et de couvercle 11 ou, au contraire, d'assurer la fixation des embases 15, 16 aux panneaux de fond 10 et de couvercle 11 avant de fixer les piliers 14 aux embases 15, 16. Cette dernière variante est particulièrement avantageuse en qu'elle permet un pré-positionnement des embases 15, 16 et facilite ainsi la fabrication de caisses isolantes 3, 7. Selon encore une autre variante, il est envisageable de fixer simultanément, par soudage thermoplastique, une embasel5, 16 à un panneau 10, 11 et à un pilier 14. L'on observe que, dans le mode de réalisation représenté sur les figures 6 et 7, les piliers 14 présentent une section creuse, de forme circulaire. Toutefois, l'invention n'est pas limitée à ce type de section, et la section des piliers peut également être pleine et présenter une autre forme : carré, losange ou rectangulaire par exemple. Lorsque la section d'un pilier 14 est creuse, celle-ci est avantageusement garnie avec un matériau isolant afin de limiter les pertes thermique au travers du pilier 14. A titre d'exemple, dans le mode de réalisation représenté sur la figure 9, les piliers 14 présentent une section pleine, de forme carrée. De tels piliers à section pleine peuvent également présenter une section de forme losange ou rectangulaire. Nous notons par ailleurs que les piliers 17 peuvent être réalisés dans de nombreux matériaux. Ainsi, outre les matériaux thermoplastiques mentionnés précédemment, les piliers 14 peuvent également être réalisés en bois ou en plastique thermodurcissant, tel que le polyuréthane (PU), les Polyesters Insaturés, les époxydes, les acryliques, les vinylesters ou autre. De tels matériaux en plastique thermodurcissant peuvent notamment être renforcés par des fibres. Dans ces cas, les piliers 14 ne pouvant être solidarisés aux embases 15, 16 par soudage thermoplastique, les piliers 14 sont solidarisés aux embases 15, 16 par tout autre moyen. A titre d'exemple, la fixation des piliers 14 aux embases 15, 16 peut notamment être assurée par collage, par agrafage ou au moyen de vis passant au travers d'orifices ménagés dans les embases 15, 16 et dans les piliers 14. Sur la figure 10, l'élément porteur 14 comporte un pilier de section pleine de forme carrée dont une extrémité est reçue par emboîtement dans un fourreau 19 formé dans le corps 18 de l'embase. Le fourreau 19 présente donc une section carrée définit par quatre parois. L'embase 15, 16, représentée de manière détaillée sur la figure 11, comporte quatre nervures 20 présentant une forme générale d'équerre s'étendant chacune le long d'une des quatre parois. L'embase 15 comporte une semelle de répartition des chargesl7 circulaire. Par ailleurs, l'embase comporte une collerette de renfort 27, de forme annulaire, faisant saillie vers l'intérieur de la caisse 3, 7 à partir de la semelle de répartition des charges 17. La collerette de renfort 27 est disposée autour du corps 18 de l'embase et s'étend sensiblement à mi-distance entre le corps 18 de l'embase et la périphérie de la semelle de répartition des charges 17. La collerette de renfort 27 est venue de matière avec la semelle de répartition des charges 17. En d'autres termes, la collerette de renfort 27 est formée d'un seul tenant avec la semelle de répartition des charges 17.
La figure 12 représente une embase 15, 16 selon une variante de réalisation qui ne diffère de l'embase de la figure 11 qu'en ce qu'elle ne comporte pas de collerette de renfort 27. Les figures 13 et 14 représentent des embases 15, 16 respectivement pourvue et dépourvue d'une collerette de renfort 27. Dans ces modes de réalisation, l'embase 15, 16 comporte deux nervures de renfort 20 s'étendant le long de chacune des quatre parois latérales définissant le corps 18 de l'embase. La figure 8 illustre un mode de réalisation dans lequel la caisse isolante 3, 7 comporte en outre des dispositifs anti-déversement. Les dispositifs anti- déversement sont constitués de deux barres 24, 25, formant un X et s'étendant en diagonale entre les embases 15, 16 de deux éléments porteurs 13 adjacents. Les deux barres 24, 25 peuvent également être en matériau thermoplastique renforcée par des fibres et soudées sur les embases 15, 16 par des opérations de soudage thermoplastique. Notons que dans le mode de réalisation représenté, les barres 25, 26 sont soudées contre les nervures anti-déversement 20. Une telle structure en X permet d'obtenir une raideur en cisaillement particulièrement importante tout en présentant un impact limité sur les performances d'isolation thermique. Selon une variante de réalisation, de tels dispositifs anti-déversement ne sont disposés que le long des faces latérales de la caisse isolante 3, 7. Selon une autre variante de réalisation, de tels dispositifs anti-déversement peuvent être disposés entre tous les éléments porteurs 14. En référence à la figure 15, une vue écorchée d'un navire méthanier 70 montre une cuve étanche et isolée 71 de forme générale prismatique montée dans la double coque 72 du navire. La paroi de la cuve 71 comporte une barrière étanche primaire destinée à être en contact avec le GNL contenu dans la cuve, une barrière étanche secondaire agencée entre la barrière étanche primaire et la double coque 72 du navire, et deux barrières isolante agencées respectivement entre la barrière étanche primaire et la barrière étanche secondaire et entre la barrière étanche secondaire et la double coque 72.
De manière connue en soi, des canalisations de chargement/déchargement 73 disposées sur le pont supérieur du navire peuvent être raccordées, au moyen de connecteurs appropriées, à un terminal maritime ou portuaire pour transférer une cargaison de GNL depuis ou vers la cuve 71.
La figure 15 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 20 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.
25 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.
30 Dans les revendications, tout signe de référence entre parenthèses ne saurait être interprété comme une limitation de la revendication.

Claims (5)

  1. REVENDICATIONS1. Caisse isolante autoporteuse (3, 7) destinée à l'isolation thermique d'une cuve de stockage d'un fluide comportant : - un panneau de fond (10) et un panneau de couvercle (11) espacés selon une direction d'épaisseur de la caisse ; - des éléments porteurs (13) interposés entre lesdits panneaux de fond (10) et de couvercle (11) et comportant chacun une embase inférieure (15) fixée contre le panneau de fond (10), une embase supérieure (16) fixée contre le panneau de couvercle (10), et un pilier (14), solidaire des embases inférieure (15) et supérieure (16), et s'étendant dans la direction d'épaisseur de la caisse entre l'embase inférieure (15) et l'embase supérieure (16); et - une garniture calorifuge (17) disposée entre les éléments porteurs (13) ; dans laquelle les embases (15, 16) comportent chacune : - une semelle de répartition des charges (17) pourvue d'une surface d'appui plane reposant contre le panneau de fond (10) ou le panneau de couvercle (11) ; et - des nervures anti-déversement (20) régulièrement réparties en périphérie de l'embase (15, 16) et agencées pour reprendre des efforts s'exerçant sur l'élément porteur (13) transversalement à la direction d'épaisseur de la caisse et les transmettre à la semelle de répartition des charges (17).
  2. 2. Caisse isolante autoporteuse (3, 7) selon la revendication 1, dans laquelle les embases (15, 16) comportent un corps (18) s'étendant dans la direction d'épaisseur de la caisse (3, 7) et dans laquelle les nervures anti-déversement (20) présentent une forme d'équerre présentant deux faces (20a, 20b) formant un angle droit s'étendant respectivement contre la semelle de répartition des charges (17) et contre le corps (18) de l'embase (15, 16).
  3. 3. Caisse isolante autoporteuse (3, 7) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle les embases (15, 16) sont réalisées dans un matériau thermoplastique et sont fixées par soudage thermoplastique sur un élément thermoplastique (23) du panneau de fond (10) ou du panneau de couvercle (11).
  4. 4. Caisse isolante autoporteuse (3, 7) selon la revendication 3, dans laquelle les embases (15, 16) sont réalisées dans un matériau thermoplastique composite comportant une matrice thermoplastique et des fibres de renforcement.
  5. 5. Caisse isolante autoporteuse (3, 7) selon la revendication 3 ou 4, dans laquelle le panneau de fond (10) et le panneau de couvercle (11) présentent chacun une face intérieure tournée vers l'intérieur de la caisse (3, 7), les faces intérieures du panneau de fond et du panneau de couvercle étant revêtues de films thermoplastiques (23) pour la fixation des embases (15, 16) des éléments porteurs (14). Caisse isolante autoporteuse (3, 7) selon la revendication 5, dans laquelle les films thermoplastiques (23) sont réalisés dans un matériau thermoplastique composite comportant une matrice thermoplastique et des fibres de renforcement. Caisse isolante autoporteuse (3, 7) selon la revendication 3 ou 4, dans lequel le panneau de fond (10) et/ou le panneau de couvercle (11) comporte un corps réalisé dans un matériau thermoplastique composite comportant une matrice thermoplastique renforcée par des fibres, ledit corps formant un élément thermoplastique pour la fixation des embases (15, 16) des éléments porteurs (14). Caisse isolante autoporteuse (3, 7) selon la revendication 3 ou 4, dans lequel le panneau de fond (10) et/ou le panneau de couvercle (11) comporte un corps en bois imprégné d'une matrice thermoplastique pour la fixation des embases (15, 16) des éléments porteurs (14). Caisse isolante autoporteuse (3, 7) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle les embases (15, 16) de chaque élément porteur (16) sont formées d'un seul tenant avec le pilier (14) de l'élément porteur (13). 10. Caisse isolante autoporteuse (3, 7) selon l'une quelconque des revendications 1 25 à 9, dans laquelle les embases (15, 16) d'un élément porteur (13) comportent chacune un fourreau (19) dans lequel est emboîtée une extrémité d'un pilier (14) de l'élément porteur (14). 11. Caisse isolante autoporteuse (3, 7) selon la revendication 10, dans laquelle les embases (15, 16) comportent deux demi-coques (22a, 22b) définissant 30 ensemble le fourreau (19) dans lequel est emboîtée une extrémité d'un pilier (14).6. 7. 8. 9.12. Caisse isolante autoporteuse (3, 7) selon la revendication 10 ou 11, dans laquelle les embases (15, 16) sont réalisées dans un matériau thermoplastique et dans laquelle les piliers (14) sont réalisés dans un matériau thermoplastique et comportent des extrémités fixées, par soudage thermoplastique, respectivement à l'intérieur du fourreau (19) de l'embase inférieure (15) et à l'intérieur du fourreau (19) de l'embase supérieure (16). 13. Caisse isolante autoporteuse (3, 7) selon la revendication 12, dans laquelle les piliers (14) sont réalisés dans un matériau thermoplastique composite comportant une matrice thermoplastique et des fibres de renforcement. 14. Caisse isolante autoporteuse (3, 7) selon la revendication 10 ou 11, dans laquelle les piliers sont en bois. 15. Caisse isolante autoporteuse (3, 7) selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, présentant une forme parallélépipédique et dans laquelle chaque embase (15, 16) comporte au moins quatre nervures anti-déversement (20) régulièrement réparties, chacune desdites nervures anti-déversement (20) étant disposée parallèlement à deux côtés opposés de la caisse isolante autoporteuse (3, 7). 16. Caisse isolante autoporteuse (3, 7) selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, dans laquelle les semelles de répartition des charges (17) présentent une échancrure (21) entre chaque nervure anti-déversement (20). 17. Caisse isolante autoporteuse (13, 17) selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, dans laquelle les embases (15, 16) comportent une collerette de renfort (27) s'étendant vers l'intérieur de la caisse (3, 7) à partir de la semelle de répartition des charges (17). 18. Caisse isolante autoporteuse (3, 7) selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, comportant des structures de renfort anti-déversement comportant chacune deux barres (24, 25) disposées diagonalement en forme de X et s'étendant chacune entre une embase inférieure (15) et une embase supérieure (16) de deux éléments porteurs (14) adjacents. 19. Caisse isolante autoporteuse (3, 7) selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, dans laquelle la garniture calorifuge (17) est constituée d'au moins un bloc de laine de verre, d'ouate ou de mousse polymère.20. Caisse isolante autoporteuse (3, 7) selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, dans laquelle la garniture calorifuge est un matériau isolant en vrac choisi parmi la perlite, la vermiculite, la laine de verre ou les aérogels et dans laquelle ladite caisse isolante (3, 7) comporte des cloisons périphériques s'étendant dans la direction d'épaisseur de la caisse (3, 7) permettant de retenir la garniture calorifuge (17). 21. Caisse isolante autoporteuse (3, 7) selon la revendication 20, dans laquelle les cloisons périphériques sont réalisées dans un matériau thermoplastique et sont fixées par soudage thermoplastique sur un élément thermoplastique (23) du panneau de fond (10) ou du panneau de couvercle (11). 22. Cuve étanche et thermiquement isolante de stockage d'un fluide comportant une barrière d'isolation thermique comprenant une pluralité de caisses (3, 7) selon l'une quelconque des revendications 1 à 21 juxtaposées, et une membrane d'étanchéité reposant contre la barrière d'isolation thermique. 23. Navire (70) pour le transport d'un fluide, le navire comportant une double coque (72) et une cuve (71) selon la revendication 22 disposée dans la double coque. 24. Procédé de chargement ou déchargement d'un navire (70) selon la revendication 23, dans lequel on achemine un fluide à travers des canalisations isolées (73, 79, 76, 81) depuis ou vers une installation de stockage flottante ou terrestre (77) vers ou depuis la cuve du navire (71). 25. Système de transfert pour un fluide, le système comportant un navire (70) selon la revendication 23, des canalisations isolées (73, 79, 76, 81) agencées de manière à relier la cuve (71) installée dans la coque du navire à une installation de stockage flottante ou terrestre (77) et une pompe pour entrainer un fluide à travers les canalisations isolées depuis ou vers l'installation de stockage flottante ou terrestre vers ou depuis la cuve du navire.
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