Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
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La presehte invention a trait à la réalisation de cuves
étanches et thermiquement iso~antes destinées au transport par
mer des gaz liquéfiés et, en particulier, au transport des-gaz
naturels liquéfiés à forte teneur en méthane.
Dans les brevets français 1 438 330, 2 105 710 et 2 146 612,
on a déjà décrit la réalisation d'une cuve étanche et isolante,
intégrée à la structure porteuse d'un navire et constituée par
deux barrières d'étancheité successives, une primaire, au con-
tact avec le gaz liquéié transporté, e-t une secondaire, dis-
posée entre la barrière primaire et la structure porteuse dunavire, ces deux barrières d'étanchéité étant alternées avec
deux couches d'isolation thermique appelées barrières isolantes.
Dans ces réalisations, les barrières isolantes primaire et
secondaire sont constituées par des caisses parallélépipédiques
remplies d'un calorifuge et les barrières d'étanchéité primaire
et secondaire sont constituées par des virures métalliques, par
exemple en invar, soudées à bards relevés de part et d'autre
d'une aile de soudure.
- Dans la demande de brevet français 2 178 752, on a déjà
proposé de remplacer les caisses constituant une barrière
isolante de cuve~ par une couche con-tinue d'isolation formée
par exemple d'une mousse de matière plastlque. Ce remplacement
permet d'améliorer le prix de revient de la cuve mais présente
.
l'inconvénient dè rendre assez difficile le dégazage d'une cuve
lorsqu'il s'est produit un incident d'étanchéité. En effet, le
gaz liquéfié transporté, s'il vient en contact avec la mousse
p~astique thermiquement iso~ante, pénètre dans les cellules de
cette mousse et il est très difficile d'en réaliser l'extrac-
tion complète avant de procéder à une réparation de la barrière
d'étanchéité défectueuse. On a donc proposé dans la demande de
brevet francais 77-35668~ de remplacer~les caisses en bois rem-
r4~3~
plies de matériau a~véolairè thermiquemen.t isolant, par despanneaux de mousse plastique qui comportent~ sur leurs faces
en regard de l'interieur de la cuve, des plaques de bois con-
treplaqué constituant une protection contre la pénétration des
gaz liquéfiés transportés dans la cuve, dans le cas où un
incident se produit au niveau des barrières d'étanchéité de la
cuve. Cette technique constitue un progrès appréciable sur
le plan de la Eacilité de dégazage en cas d'incident, mais
présente l'inconvénient d'être d'une réalisation relativement
difficile et onéreuse, étant entendu que la présence des plaques
de contreplaqué en surface des panneaux de mousse plastique
n'empêche pas complètement la pénétration du gaz transporté dans
les cellules de la mousse plastique constituant les panneaux
composites de la barrière thermiquement isolante primaire.
La présente invention a pour but de décrire une cuve étanche
et isolante, intégrée à la structure porteuse d'un navire, dans
laquelle la barriere isolante primaire est de réalisation simple
et ne présente aucune difficulté de dé.gazage, en cas d'incident
au niveau de la barriere d'étanchéité primaire. Les caractéris-
tiques d'isolation thermique de cette barrière d'isolation pri-
maire sont inférieures à celles des barrières isolantes pri-
maires constituées par des caisses de.bois remplies de calori-
fuge ou constit~ées par des panneaux de mousse plastique, mais
on compense cette diminution de l'isolation thermi~ue dûe à la
barrière primaire par une augmentation des caractéristiques
d'isolation thermique de la barrière isolante secondaire. Selon
l'invention, la barrière isolante secondaire est constituée
d'une forte épaisseur de m~usse.plastique et cette utilisation
de la mousse plastique n'est pas gênante même en cas d'avaries,
en raison du fait que la barrière d'isolation secondaire estprotégée d'une part, par la barrière d'étanché.ité primaire et
d'autre par~, par la barrière d'étanchéité secondaire; or quand
il se produit une avarie d'étanchéité dans la cuve, celle-ci
provient d'une rupture de l'étanchéité de la barrière d'étan-
chéité primaire mais n'atteint généralement pas la barrière
d'étanchéité secondaire. Selon l'invention, entre la barriere
d'étanchéité primaire et la barrière d'étanchéité secondaire,
on interpose une barrière isolante primaire constituée de
plaques rigides, réalisées par exemple en bois contreplaqué,
ces plaques ayant l'avantage de parfaitement soutenir la barrière
d'étanchéité primaire et de répartir les ef~orts localisés, que
peut subir la barrière d'étanchéité primaire, sur une grande
surface de la barrière secondaire~ On voit donc que, dans la
réalisation selon l'invention, on minimise les risques de rupture
de la barrière d'étanchéité primaire, on ~ait totalement dis-
para;tre les difficultés de dégazage de la barrière isolante
primaire et on maintient les caractéristiques d'isolation de
l'ensemble en augmentant simplement l'épaisseur de la barrière
d'isolation secondaire~ De plus étant donné que l'on peut
ainsi, sans difficultes particulières, utiliser une barrière
d'isolation secondaire réalisée en mousse plastique, on peut
limiter le prix de revient des cuves, ce ~ui constitue un
avantage économique important pour la réalisation selon l'inven-
tion. En outre, le matériau constitutif de la barrière isolante
primaire é-tant un matériau plein non alvéolaire, on peut
réduire le débit du bala~age d'azote insuf~lé pour des questions
de sécurité entre les barrières d'étanchéité primaire et secon-
daire, ce qui constitue un avantage supplémentaire. Sur le
plan de la résistance mécanique, la structure selon l'invention
présente, comme il a été dit ci-dessus, des avantages, étant
donné que la couche isolànte, qui soutient la barrière d'étan-
chéité primaire, permet une meilleure résistance vis-à-vis des
38
chocs produits sur les parois de la cuve par les mouvements du
liquide en cours de transport, mouvements qui sont dus au roulis
et au tangage du navire pendant le transport. Si, cependant,
une avarie se produit au niveau de la barriere d'etancheite
primaire, il est relativement aise d'effectuer une soudure de
reparation etant donne que les virures metalliques de la
barrière d'etancheite primaire portent sur des plaques de bois
qui suppor-tent relativement bien l'elevation de tempera-ture:
àu contraire dans les realisations anterieures ou la barriere
d'isolation primaire comportait une couche de mousse plastique,
il se presentait une dif iculté due a la faible résistance
thermique de la mousse pendant la soudure de reparation.
La presente invention a, en consequence, essentielle-
ment pour objet une cuve etanche et isolante integree a la
structure porteuse d'un na~ire, cuve comportant: deux barrières
d'etancheite successives, l'une primaire en t~le d'invar destinee
a venir en contact avec le produit que doit contenir la cuve et
l'autre secondaire en tole d'invar eloignee de la première et
disposee entre cette dernière et la structure porteuse du
navire; une barrière isolante primaire comportant des plaques
rigides en rnateriau non cellulaire disposees dans l'espace
compris entre les barrièresprimaire et secondaire d'etancheite
et dont l'epaisseur remplit essentiellemant tout ledit espace
de sorte que la tôle d'invar de la barrière primaire d'etan-
cheite soit supportée par la barrière secondaire d'étancheite
via la barriere primaire isolante; une barrière isolante
secondaire en materiau cellulaire comprise entre la barriere
d'etancheite seconda~re et la structure porteuse du navire,
cette barriere isolante secondaire étant plus épaisse que
ladite barriere isolante primaire; un ensemble d'ailes monoblocs
de soudure paralleles s'étendant de la barriere d'étancheite
primaire a la barriere isolante secondaire; une pluralite de
-- 4 --.
,
;
,
moyens rigides à support, espaces et paralleles, prevus à
l'interieur de la barrière isolante secondaire qui supporte
ces moyens lesquels serven-t à la ~ixation des ailes de soudure;
les barrières primaire et secondaire d'etancheite comportant
chacune des virures en tôles d'invar ayant des bords releves,
les virures de la barriere d'etancheite primaire etant disposees
reSpectivement de chaque cote et soudees aux ailes de soudure
le long desdits bords releves; les virures des barxières
d'etancheite secondaires etant disposees respectivement de
chaque côté et soudees aux mêmes ailes de soudure que les
virures des barrières d'etancheite primaires, lesdits moyens
de support rigide e-tant faits de materiau non cellulaire et
supportant ladite barrière isolante secondaire de chaque cote
des ailes de soudure.
Dans un mode pre~ere de realisation, moyens precites
à support sont des insert-bandes retenus dans des rainures
rectilignes, parallèles, de la barriere isolante secondaire,
par engagement mecanique ~vec les bords de rainures prevus sur
les bords correspondants des insert-bandes; chaque insert-
bande a une section transversale en forme de L, l'une desbranches du L venant en appui sur le fond de la rainure, qui
le contient, et ayant la largeur de ladite rainure, l'autre
branche du ~ venant cooperer par son bord externe avec un bord
longitudinal de la rainure et retenant sur son bord interne une
aile de soudure; chaque aile de soudure est fixée sur un
insert-bande par l'intermédiaire d~une languette, les deux
zones de cooperation de la languette et de l'aile de soudure
étant repliées en U pour co~stituer un joint d'assemblage
glissant; entre le joint glissant et la bordure de la ra.inure
sur laquelle ne s'appuie par l'insert-bande, est disposee une
cale-bande maintenue en place par engagement mécanique avec le
bord de rainure, qui lui est adjacent, et/ou par collage sur
_ 5 _
i Z ~ 8
l'insert~bande correspondant; les plaques rigides sensiblement
parallélépipédiques constitutives de la barriere isolante
primaire comportent~ de place en place, le long des ailes de
soudure qui les bordent, des é~idements où sont disposées des
lamelles de maintien fixées sur lesdites plaques et soudées
à bords relevés sur llaile de soudure, qui leur est adjacente,
pour maintenir la b~rrière isolan~e primaire sur la barrière
d'étancheité secondaire, avant la pose de la barriere
d'étanchéité primaire, les ang~lèsde cuve sont realises au
moyen d'une pluralite de croisillons identiques, disposés côte
.. ... . , _ _ _ _ _ _ _ . , _ .. .. _ . . . . _ .. .
38
à cote et constitués chacun de deux demi-ailes d'accrochage et
de deux demi-ailes support de cuve, chaque demi-aile d'accro-
chage étant dans le prolongement d'une demi-aile support pour
constituer une aile du croisillon, les deux ailes de tous les
croisillons d'un même angle se raccord.ant selon une même arête
sensiblement parallèle à celle de l'angle de cuve considérée,
les demi-ailes d7accrochage des croisillons étant fixées sur
la structure porteuse du navire et les demi-ailes support des
croisillons étant solidarisees des virures métalliques de la
barrière d'étanchéité secondaire; les croisillons d'un même
angle de cuve sont recouverts, dans l'angle des demi-ailes sup-
port qui est orienté du côté de la cuve, par une cornière ayant
la même forme de section transversale que les faces des croisil-
lons qui la portent, cette cornière étant constituée du même
métal que les virures de la barrière d'étanchéité secondaire qui
viennent se souder sur elle, ladite cornière supportant, sur
chacune des dem.i-ailes support des croisillons, des cales ayant
l'épaisseur des plaques de la barrière d'isolation primaire,
ces cales étant maintenues par des boulons; les cales précitées
sont recouvertesj dans l.a zone de l.'angle de la cornière sur
laquelle elles sont fixées et du côté où se trouve la cuve,
d'une tôle de ~ême métal que celui des vir-ures de la barrière
d'étanchéité pr1maire, qui viennent se souder sur elle; une
cornière de raccordemen~ est soudée sur les tôles, qui recou-
vrent deux cales adjacentes d'un angle de cuve, pour former
l'étanchéité primaire de l'angle, les virures métalliques de
la barrière d'étanchéité primaire et de la barrière d'étan-
chéité secondaire~ ainsi que les ailes de soudure et leurs lan-
guettes, les cornières de raccordement et les lamelles de main-
tien sont constituées de tole d'invar de faible épaisseur; lesplaques rigides constitutives de la barrière d'isolation pri-
, ~ ,
maire, ainsi que les cales-bandes et les insert-bandes, qui
coopérent avec la barrière isolante secondaire, sont réalisés
en bois contre-plaquél les croisill~ns des angles de cuve sont
réalisés en acier inoxydable.
Pour mieux Eaire comprendre l'ob~et de l'invention, on
va en décrire maintenant, à titre d'exemple purement illustra-
tif et non limitatif, un mode de réalisation représenté sur le
dessin annexé.
- Sur ce dessin: .
- la figure 1 représentè une coupe des barrieres primaire
et secondaire de la cuve perpendiculairement à une aile de
soudure;
- la figure 2 représente, en per~pective avec arrachements,
l'assemblage des di.vers éléments des barrières primaire et
secondaire pour constituer une ~ace de cuve;
- la figure 3 représente, en perspective avec arrachements,
l'assemblage des di.vers él.éments des barrières primaire et
secondaire dans.un angle de cuve;
- la figure 4 représente une coupe d'un angle de cuve,
perpendiculairement à l'arête dudit angle.
En se référan.t au dessin, on voit que l'on a désigné par
1 la structure porteuse du navire constituée par la double
coque ou une cloison transversale qui délimite une cuve étanche
et isolante destinée au transport de gaz naturels liquéfiés.
Sur la par~ on a fixé~ par tous moyens connus appropriés, une
barrière isolante secondaire 2~ constituée d'une épaisseur
d'environ 20 cm de matériau alvéolaire expansé, tel que de la
mousse de polyuréthane renforcée dans trois directions perpen-
diculaires par des fils de fibre de verre La barrière iso-
lante secondaire 2 peut etre réalisée~ par exemple, comme indiquédans la demande de brevet Erancais 77 3~6680
3~3
La barrière isolante secondaire 2 c~mporte en sur~ace,
c'est-à-dire vers l'intérieur de la cuve~ des rainures paral-
lèles 3, à l'intérieur desquelles sont coulissés des insert-
bandes 4 réalisés en bois contre-plaqué. Les insert-bandes 4
ont une coupe transversale en L, la branche 4a du L étant dis-
posée à plat sur le Eond de la rainure et occupant toute la
largeur de celle-ci, alors que la branche 4b du L, perpendicu-
laire à la première, a une épaisseur égale à la pro~ondeur de
la rainure 3 et une largeur égale à la moitié de la largeur de
la rainure 3. Les bordures longitudinales de l'insert-bande 4
coopèrent avec les bordures longitudinales de la rainure 3 par
un engagement mécanique de proils en dents de scie, qui assure
le maintien de l'insert-bande 4 dans la rainure 3, lorsqu'on
exerce sur l'insert-bande ~ un effort perpendiculaire à la
structure porteuse 1. Sur le bord interne de la branche 4b de
l'insert-bande 4f on a fixé, par exemple par agrafage, une lan-
guette 5 réalisée en tôle d'invar de 0,5 mm d'épaisseur. -
L'extrémité de la languette 5, qui est en regard de l'intérieur
de la cuve~ est réepliée en ~orme de U et elle coopère avec
l'extrémité repliée en forme de U d'une aile de soudure 6, pour
constituer un joint glissant permettant des mouvements dé trans-
lation perpendiculairement au plan de la figure L, Llaile de
soudure 6 est réalisée dans le meme matériau que la languette
5 et elle s'étend perpendiculairement à la structure porteuse
1, Pour éviter qu, sous l'effet d'une traction e~ercée sur
l'aile de soudure 6 vers l'intérieur de la cuve, le ~oint glis-
sant 5-6 ne puisse s'ouvrir, on a mis en placel dans llespace
de la rainure 3, qui n'est pas occupé par l'insert-bande 4, une
caLe-bande 7 réalisée en con~re-plaqué, la bordure de cette
cale-bande 7; qui vient au voisinage d'un bord longitudinal de
la rainure 3 coopérant avec ce bord.par engagement mécani~ue
3B
de profils en dents de scie. Le maintien en place de l'insert-
bande 4 et de ~a cale-bande 7 dans rainure 3 est réalisé, en
outre, par collage sur les faces parallèles au fond de la
rainure 3. Ce type de montage permet cl'assurer la fixation
de l'aile de soudure 6 par rapport à la barrière isolante secon-
daire 2, qui est elle-mème solidarisée de la structure porteuse
1.
Sur cet ensemble, on dispose la barrière d'étanchéité
secondaire 8 constituée par des virures métalliques à bords
relevés réalisées en tôle d'invar de 0,5 mm d'épaisseur. Ces
virures 8 ont une largeur entre bords d'environ 500 mm et se
mettent en place entre deux ailes de soudure 6 consécutives.
On réalise la soudure des bords relevés des virures 8 de part
et d'autre des ailes de soudure 6 et l'on constitue ainsi la
barrière d'étanchéité secondaire de la cuve.
Sur la barrière d'étanchéité secondaire 8, on met en place
des plaques de contre-plaqué 9 constituant la barrière d'iso-
lation primaire. Les plaques 9 ont une épaisseur de 25 mm.
Les pla~ues 9 ont une largeur d'environ 495 mm et viennent se
disposer entre les deux bords relevés d'une virure métallique
8. Les plaques 9 ont une longueur mesurée perpendiculairement
au plan de la figure 1 d'environ 1 2G0 mm, cette longueur cor-
respondant uniquement à une ~acilité de manipulation pour la
mise en place; deux plaques 9 consécutives disposées entre les
bords relevés d'une même virure 8 sont mises en place à bords
jointifs. Les plaques 9 com~ortent, sur leur bordure longitu-
dinale, dans la zone médiane et aux extrémites de cette bor-
dure, des évidements 10 d'environ 5 mm de profondeur, 10 mm de
largeur et 100 mm de longueur. Sur le fond de ces évidements
10, on fixe au moyen d'agrafes 11, des lamelles de maintien 12
comportant un bord relevé qui vient en appui contre une aile de
\
3~3
soudure 6~ On réalise la souduxe des bords relevés des lamelles
de maintien 12 de part et d'autre des ailes de soudure 6, de
facon à assurer le maintien en posltion des pLaques 9 contre la
barrière d'étanchéité secondaire 8.
On dispose alQrs des cales 13 dans les évidements 10, ces
cales 13 a~ant nune épaisseur de 4,5 mm environ, de fa~on à
constituer, au niveau de la face des plaques 9 qui est en
reyard de l'intérieur de la cuve~ une surface sensiblement con-
tinueO On met alors en place sur cette surface, la barrière
d'étanchéité primaire, ~ui est constituée par des virures
métalliques 14 identiques aux virures métalligues 8. Les virures
métalliques 14 sont fixées par soudure à bords relevés de part
et d'autre des ailes de soudure 6. Toutes les soudures à bords
relevés effectuées sur l'aile de soudure 6 sont réalisées au
moyen d'une machine automatique de soudage, qui assure, au
moment de la soudurer une traction sur l'aile de soudure 6r de
facon qu'après la soudure, une force élastique applique l'élé-
ment soudé sur les élém.ents sous-jacents en direction de la
structure porteuse lo
. 20 La réalisation, qui vient d'être décrite et qui correspond
au dessin des flgures 1 et 2, permet de réaliser les panneaux
plan des cuves; la figure 3 montre la réalisation dans un
angle de cuve. Dans l'angLe de la cuve, on met en place des
- croisillons en acier inoxydable désignés par 15 dans leur
ensemble, ces croisillons étant constitués chacun de deux ailes
perpendiculaires, chaque aile comportant une demi aile support
16 et une demi-aile d'accrochage 17. Les deux ailes 16-17 d'un
croisillon se coupent à angle droit selon une arête, qui est
disposée parallèlement à l'arête de l'angle correspondant de la
structure porteuse 1, qui soutient la cuve. Les ailes d'accro-
chage 17 comportent, à leur eXtrémité~ des tasseaux 17a, qui
-- 10 --
3~3
sont fixés sur des goujons en a~ente portés par la structure
porteuse 1. La zone d'espace comprise entre les deux demi-ailes
d'accrochage 17 d'un croisillon 15 et la structure porteuse 1
est remplie de la mousse plastique constituant la barrière
d'isolation secondaire 2. ~e même la zone d'espace comprise,
des deux côtés de l'angle de cuve, entre les demi-ailes support
16 et la structure porteuse 1 est remplie par la mousse plastique
constituant la barrière d'isolation secondaire 2. La largeur
d'un croisillon 15~ mesurée parallèlement à son arête d'inter-
section, est d'environ 25 cm et les croisillons 15 sont dis~posés côte à côte tout le long d'une arête de la cuve. L'ensemble
des croisillons 15 est recouvert, dans l'angle qui est en vis-
à-vis de l'intérieur de la cuve, par une cornière 18 ayant une
section en équerre, ladi~e cornière étant soudée par ses bords
sur les deux demi-ailes support 16. Les cornières 18 sont
réalisées en tôle d'invar de O,S mm d'épaisseur. La barrière
d'isolation secondaire 2 comporte des embrèvements 30 au droit
des demi--ailes support 16~ de facon que le plan qui limite la
barrière d'isolation secondaire 2 vers l'intérieur de la cuve se
2~ trouve dans le prolongement de La face, que présente la cornière
18 vers llintérieur de la cuve. Les virures 8 de la barrière
d'étanchéité secondaire peuvent donc venir se souder, par leur
bord d'extrémité 8a sur la cornière 18. Les plaques 9, qui
- constituent la barrière d'isolation primaire, recouvrent les
virures 8 et viennent en appui sur les ailes de la cornière 18,
malgré l'épaisseur desdites virures 8 grâce à un redent 9a de
0,5 mm de la plaque 9 prevu au-delà de la bordure 8a de la
virure 8. Les plaques g, qui convergent vers l'arête des croi-
sillons 15 et de la cornière 18~ s'arrê-tent à environ 15 cm de
ladite arête et elles se raccordent à des cales 19, qui sont
fixées par des boulons 2~ s~r les demi-ailes support 16 des
-- 11 --
,
croisillons 15 et qui sont réalisées en bois imprégné de résine
connu sous le nom commercial de "Permali". Les boulons 20
traversent les demi-ailes support 16, la cornière 18 et les
cales 19 et leurs écrous sont disposés dans des embrévements
l9b prévus à cet effet dans les cales 19, de façon à ne pas
dépasser du plan défini vers l'intérieur de la cuve par les cales
19. Les boulons 20 sont so~dés par ~ne collerette périphérique
20a sur la cornière lg~ de fa~on à maintenir l'étanchéité. Le
plan défini par les cales 19 vers l'intérieur de la cuve est
dans le prolongement du plan défini vers l'intérieur de la cuve
par les plaques 9 qui se raccordent avec elle. Dans leur zone
la plus voisine de llarête de cuve t les cales 19 comportent
une feuillure l9a de ~,5 mm d'épaisseur, où est logée une tôle
de recouvrement 21 fixee sur la cale 19 par vissage. La tôle
21 est une tôle d'invar de ~,5 rnm d'épaisseur, qui est disposée
dans la feuillure 19a et vient en retour sur le chant de la
cale 19, qui est le plus voisin de l'arête de la cuve. La
virure 14 de la barrière d'étanchéité primaire, qui est en
appui sur la pla~ue g, vient à recouvrement sur la tole 21 et
peut être so~dée par sa bo~dure 14a sur ladite tôle 21. On
termine l'étanchéité de la barrière d'étanchéité primaire au
moyen d'une cornière 22, qui est soudée sur les deux toles 21
de deux cales 19 disposées à angle droit, dans l'angle formé
par celle-ci. La cornière 22 est réalisée en tôle d'invar de
0,5 mm d'épaisseur.
Il est clair que la réalisa~ion, qui vient d'etre décrite,
permet d'assurer, y compris dans les angles de cuve, une con-
tinuité des barrières d'étanchéité primaire et secondaire.
La barrière d'isolation primaire est de faible épaisseur mais
présente l'avantage~ en rais~n de sa constitution par des
plaques pleinesr de ne nécessiter qu'un fiable débit d'azote
Z38
- de bala~age et de pouvoir être ~lsément dégazée, les carac-
téristiques d'isolation thermique étant compensées au niveau
de la barrière d'isolation secondaire.
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