Brevet FR2053381A1 — publié le 19710416

L'invention est relative à un dispositif de support pour maintenir des réservoirs indépendants dans la cale d'un navire. On sait que, dans le transport par voie maritime, de cargaisons telles que du chlore, habituellement transporté â des tem-5 pératures modérément basses, de cargaisons telles que des matières cryogéniques, habituellement transportées à des températures extrêmement basses, et de cargaisons telles que du soufre liquide, habituellement transporté à des températures élevées, les réservoirs destinés à être remplis par ces cargaisons sont sujets à des va-10 riations de dimensions importantes. Pendant le transport, les réservoirs prennent la température du produit qu'ils contiennent, tandis que lorsqu'ils sont vides, lesdits réservoirs prennent la température ambiante. Compte tenu des remarques qui précèdent, les réservoirs 15 doivent naturellement être supportés dans la cale du navire, qui leur est associé, d'une manière telle que leur dilatation et leur contraction soient permises sans que des contraintes excessives soient appliquées à la structure du navire ou au réservoir lui-même. En même temps, cependant, les réservoirs doivent être sup-20 portés d'une manière telle qu'ils soient maintenus fermement dans la cale du navire pour que leur déplacement soit évité quand le navire prend un mouvement de roulis pendant le trajet. Il est difficile de satisfaire simultanément â ces conditions de travail apparemment contradictoires. 2 5 L'invention a pour but, surtout, de fournir un dispositif de support de réservoirs dans la cale d'un navire tel que, d'une part, les réservoirs puissent se dilater ou se contracter sans provoquer des contraintes dans lesdits réservoirs ou dans la structure du navire et que, d'autre part, lesdits réservoirs soient 30 fermement fixés â la cale du navire pendant le trajet. La présente invention est donc relative à un dispositif de support pour maintenir des réservoirs dans la cale d'un navire d'une manière telle que ces réservoirs soient libres de se dilater et de se contracter, sans provoquer de contraintes importantes 35 sur la structure du navire ou sur les réservoirs eux-mêmes. Dans le cas de la présente invention, les réservoirs sont également maintenus dans une position relativement fixe dans la cale du navire. Ainsi, les réservoirs sont empêchés de se déplacer lorsque le navire subit un mouvement de roulis. 40 Selon l'invention, un dispositif de support pour réservoir 70 28523 2 2053381 destiné a recevoir une cargaison et situé dans la cale d'un navire, comprend une pluralité de bras de support, lesquels bras entourent la structure du réservoir ; lés bras de support sont disposés dline manière telle qu'ils sont fixés soit rigidement,soit à 5 pivotement, au réservoir et à la structure du navire ; chaque bras de support est disposé de manière que sa dimension longitudinale soit orientée sensiblement à angle droit, par rapport à une ligne imaginaire tracée entre le point d'attache du bras au réservoir et le centre de contraction et de dilatation dudit réservoir. 10 Dans la description de l'invention, le réservoir est con sidéré comme se dilatant ou se contractant à partir d'un point situé au centre de son fond. Le centre de contraction et de dilatation est choisi tel pour que l'on se conforme à la coutume suivant^ laquelle on prévoit des éléments de verrouillage et des rai-15 nures dans le fond du réservoir. On doit noter, cependant, que la présente invention s'applique également au cas oO le centre de contraction et de dilatation est situé à un autre endroit. En disposant les bras de support comme décrit ci-dessus, la structure portante maintient le réservoir en position »tout en 20 autorisant sa contraction et sa dilatation thermiques sans introduire des contraintes élevées dans le réservoir ou la structure du navire. En même temps, la structure portante empêche un mouvement excessif du réservoir dans la cale du navire lorsque ce dernier est en mer. De préférence, les bras de support sont situés 25 de manière à supporter le plus efficacement le réservoir, soit avant, soit après refroidissement ou échauffement. La détermination de la position initiale des bras de support est une considération qui relève du bureau d'études et qui est du domaine de celui qui étudie le navire et le réservoir. 30 Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les bras de support ont des longueurs différentes de telle sorte que la dilatation thermique du réservoir s'effectue toujours suivant une ligne droite dirigée vers le centre de contraction et de dilatation du réservoir. 35 Selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, pour que la dilatation thermique s'effectue dans les conditions, précisées ci-dessus, d'alignement avec le centre de contraction et de dilatation du réservoir, on fait varier les coefficents de dilatation des bras de support en fonction de la position de ses 40 bras par rapport au centre de dilatation thermique. Des bras en 28523 3 2053381 aluminium peuvent être utilisés pour les cas oû un coefficient élevé de dilatation est nécessaire et des bras en "invar" dans les cas oû le coefficient de dilatation doit être faible. Selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, la contraction et la dilatation des bras de support sont contrôlées en disposant des paliers isolants, tels que des paliers en polytétrafluoroéthylêne, entre les bras et le réservoir. Un tel contrôle de la contraction et de la dilatation résulte d'un changement dans le gradient thermique associé au bras. D'autres dispositions ainsi que d'autres buts de l'invention, aussi bien que d'autres avantages liés à ces dispositions, pourront être mieux compris à l'aide de la description détaillée qui suit donnée avec référence aux dessins ci-annexés. La figure 1 de ces dessins est une coupe transversale de la coque d'un navire équipé d'un dispositif de support conforme à la présente invention. La figure 2 est une vue agrandie d'un dispositif à consoles, proposé par la présente invention, et montrant les positions initiale et finale des consoles. La figure 3 est un dessin schématique montrant la position initiale d'une console, la position finale de la console et une position de cette dernière dans le cas oû la longueur du bras de support est constante. La figure 4, enfin, est une coupe transversale, semblable à celle montrée sur la figure 1, illustrant un second mode de réalisation de l'invention. En se reportant d'abord à la figure 1, on peut voir un navire, désigné dans son ensemble par 10, équipé du dispositif de support conforme à la présente invention. La coque du navire est désignée par 12 et un réservoir 14, destiné à recevoir une cargaison, est disposé dans la cale du navire 10. Ce réservoir 14 est agencé pour transporter des liquides â des températures relativement basses ou élevées. Le réservoir 14 est donc sujet à des changements de dimensions importants. Une pluralité de bras de support 16 servent à supporter le réservoir 14 dans la cale du navire 10. Les bras 16 sont reliés, à une extrémité, au réservoir 14 et, à leur extrémité opposée, à la structure du navire 10. Bien que les bras de support 16 soient représentés comme étant articulés sur le réservoir 14 et sur la structure du navire 10, il est entendu que ces bras de support 70 28523 4 2053381 pourraient être fixés de manière rigide et permanente au réservoir et à la structure du navire. Comme montré sur la figure 1, les bras de support 16 entourent la structure entière du réservoir 14. De cette manière, le 5 réservoir 14 est supporté, dans son ensemble, par les bras de support 16. Cependant, comme l'homme de l'art pourra sans doute l'apprécier, des organes de support supplémentaires peuvent être prévus à condition qu'ils permettent la dilatation et la contraction du réservoir, comme réalisé grâce au dispositif de support 10 conforme â 1'invention. Chaque bras de support 16 est placé d'une manière telle que sa longueur soit orientée dans une direction sensiblement perpendiculaire â une ligne imaginaire tracée entre le point d'attache du bras au réservoir 14 et le centre de contraction et de dilatais tion du réservoir. La référence numérique 18 désigne ce centre de contraction et de dilatation. Lorsque le réservoir 14 se contracte, les bras individuels de support 16 se contractent également. Par conséquent, on peut considérer que le réservoir s'abaisse dans son ensemble, tandis 20 que sa paroi supérieure et ses parois latérales se contractent vers le centre de contraction et de dilatation 18. Les bras de support sont fixés d'une manière telle qu'ils permettent des changements libres de dimensions du réservoir comme décrit ci-dessus. Pour améliorer la liberté dont il est question ci-dessus, les 25 bras de support prévus sur les parois latérales du réservoir 14 sont reliés â des points de ce réservoir plus élevés que les points de la structure du navire auxquels ils sont reliés. D'une manière analogue, sur la partie supérieure du réservoir 14, les bras de support sont liés 3 des points du réservoir situés davan-30 tage vers l'extérieur que les points de la structure du navire auxquels sont reliés lesdits bras de support. En se reportant maintenant à la figure 2, on peut voir, en trait plein, la position du réservoir 14, par rapport à la structure du navire, quand le réservoir est chaud. Un bras de support 3 5 16 est attaché à une paire de consoles 20 et 22, lesquelles consoles sont fixées, respectivement, au réservoir 14 et à une paroi 24 appartenant à la structure du navire. Bien que le bras de support 16 soit relié au réservoir et à la structure du navire par les pivots respectifs 26 et 28, on peut, selon la présente invention, 40 supprimer les pivots et relier d'une manière rigide les bras de 70 28523 5 2053381 support soit directement au réservoir et 3 la structure du navire, soit aux consoles respectives. En considérant toujours la figure 2, on peut voir que la position du réservoir 14 et du bras de support 16, dans leur position 5 finale pour laquelle ces réservoirs et bras sont refroidis, est montrée, avec un décalage exagéré, en trait mixte. Comme noté ci-dessus, en supportant le réservoir conformément à la présente invention, la structure portante maintient le réservoir dans une position relativement stable, tout en permettant sa dilatation et sa 10 contraction thermiques sans introduire de contraintes élevées soit dans le réservoir soit dans la structure du navire. En même temps, les bras de support empêchent un déplacement du réservoir dans le navire lorsque ce dernier est en mer. En se reportant maintenant à la figure 3, on peut voir un 15 diagramme schématique exagéré des positions relatives d'une console unique 20, fixée au réservoir 14, lorsque ce dernier se contrac-.te, par rapport au centre fixe de contraction 18. La position initiale de la console 20, lorsque le réservoir est chaud, est montrée en 20'. Si le réservoir était seul à se contracter, la position de 20 la console 20 deviendrait celle montrée en 20", lorsque le réservoir s'est refroidi. Toutefois, du fait que chaque bras de support 16 se contracte également, le bras de support intervient dans la détermination de la position finale de la console 20. Lorsque, en réalité, le réservoir et les bras de support sont contractés, la 25 position finale de la console 20 est celle indiquée en 20"'. Comme montré sur cette figure 3, la contraction qui a fait passer la console de la position indiquée en 20" à celle indiquée en 20"' s'est effectuée suivant une ligne droite passant par le centre de contraction 18. Ceci est l'idéal, le réservoir étant alors supporté avec 30 un minimum de contraintes. Du fait que la dilatation ou la contraction d'un point du réservoir, par rapport à la structure fixe du navire, dépend de la distance de ce point au centre de contraction et de dilatation du réservoir, le cas idéal d'une contraction linéaire peut être obte-35 nu en faisant varier les longueurs des bras de support individuels, ou en faisant varier les coefficients de dilatation de ces bras de support ou, encore, en faisant varier les gradients thermiques associés aux bras de support, selon la relation suivante. Si 40 D » distance initiale de la console au centre de contrac 70 28523 é 2053381 tion et de dilatation ; L » longueur initiale du bras de support ? k1» coefficient de dilatation thermique du réservoir ; k2» coefficient de dilatation thermique du bras de support; 5 t = température ambiante initiale ; t^» température moyenne finale du matériau du réservoir entre le centre de contraction et de dilatation et la console ; t2= température du bras de support lorsque le réservoir est 10 à sa température finale ; - tj® température du bras de support 3 la structure du navire, le réservoir étant à la température ambiante ; alors 15 et dl " D kl (to " V d2 * L k2 (t3 ' t2)* dj et dj désignent respectivement la variation de distance de la console au centre de contraction 18, et la variation de longueur du bras 16 considéré. 20 Pour que les positions successives prises par la console au cours du changement de température du réservoir soient alignées avec le centre de contraction et de dilatation, la contraction du bras de support doit être égale à la hauteur du segment de cercle représenté par l'arc "a". Cette hauteur est égale à L - d^ T 25 Par conséquent, on souhaite que : L - Vl " [Dkx (tQ-t1)] 2 - Lk2 (t3- t2) ou, en écrivant cette relation sous une autre forme, on souhaite que K 'Vi'J 1 " C1 ~ (t3" *2*3 On voit ainsi que plus "D" devient grand,plus "L"cbit devenir 30 grand également pour que la contraction en ligne droite, souhaitée, soit maintenue. Selon une variante, si l'on souhaite que "L" reste constant, on peut obtenir la contraction en ligne droite en agissant sur "k2". En se reportant alors à la figure 4, on peut voir un dispo-35 sitif de support prévu conformément â la présente invention, dans lequel les longueurs des bras de support respectifs varient selon le système d'équations donné ci-dessus, de manière qu'une contrac 70 28523 7 2053381 tion en ligne droite du réservoir puisse s'effectuer. Sur cette figure 4, les longueur des bras de support respectifs augmentent avec la distance de ces bras de support au centre de contraction et de dilatation du réservoir. Ceci devient nécessaire/ puisque le 5 réservoir se contracte lorsque la température de la matière logée dans ce dernier est abaissée et ceci d'une manière proportionnelle à la longueur de matière du point considéré au centre de contraction et de dilatation. On peut noter que, puisque les bras de support sont froids à une extrémité, à savoir l'extrémité adjacente 10 au réservoir, et sont chauds à leur autre extrémité, leur pourcentage de contraction peut être considéré comme étant sensiblement la moitié du pourcentage de contraction du réservoir. On a décrit précédemment plusieurs modes de réalisation de la présente invention. On devrait noter, cependant, que ces modes de 15 réalisation sont décrits seulement dans un but d'illustration et sont présentés sous une forme simplifiée pour faciliter la compréhension. Il est par conséquent important de comprendre que l'invention peut être mise en oeuvre d'une manière autre que celle décrite précédemment. Par exemple, les réservoirs indépendants peu-20 vent être calorifugés ou non, suivant la température de la cargaison ou la qualité de l'acier servant à la structure du navire. La structure du navire peut aussi être calorifugée et il peut en ê-tre de même des bras de support. Des moyens de chauffage ou de refroidissement des parties des bras de support adjacentes à la 25 structure du navire peuvent également être prévus si les réservoirs ne sont pas calorifugés ou si un calorifugeage est seulement prévu sur la structure du navire. En outre, les bras de support peuvent Stre écartés de manière à fournir un support de structure primaire pour les tfiles du réservoir, ce qui permet de réduire le poids du-30 dit réservoir. Les charges provenant des liquides se trouvant dans le réservoir sont alors transmises directement à la structure du navire. Cette dernière caractéristique est importante puisque, dans les structures classiques à réservoir intégré, le calorifugeage nécessaire empêche la vérification des barrières primaire 35 et secondaire; en utilisant la présente invention, le calorifugeage n'est pas nécessaire, en raison du gradient thermique qui existe suivant les bras, et par conséquent, il existe un espace pour la vérification. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de 40 ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses 70 28523 8 205338! modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation, de ses diverses parties, ayant été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. 70 28523 9 2053381 REVENDICATIONS 1. Dispositif de support pour réservoir monté dans la cale d'un navire, caractérisé par le fait qu'il comprend une pluralité de bras de support associés au réservoir et à la structure du na-5 vire, chaque bras reliant ledit réservoir à la structure dudit navire et étant disposé de manière que sa longueur soit orientée suivant une direction sensiblement perpendiculaire à une ligne imaginaire tracée entre l'attache du bras au réservoir et le centre de contraction et de dilatation thermiques dudit réservoir. 10 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits bras de support sont fixés rigidement au réservoir et à la structure du navire. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque bras de support est articulé de manière rotative, 15 sur un pivot, au réservoir et à la structure du navire. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les bras de support entourent le réservoir et que lesdits bras de support coopérant avec les parties latérales et la partie supérieure du réservoir sont disposés et reliés d'une ma- 20 nière telle que le réservoir puisse librement se contracter vers son centre de dilatation et de contraction. 5.Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les bras de support se contractent et se dilatent avec le réservoir. 25 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le réservoir et les bras de support sont associés d'une manière telle que la dilatation thermique et la contraction du réservoir et des bras s'effectuent suivant une ligne droite passant par le centre de contraction et de dilatation du réservoir. 30 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les longueurs de bras de support respectifs augmentent lorsque la distance entre les bras et le centre de contraction et de dilatation thermiques du réservoir augmente. 8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le 35 fait que les coefficients de dilatation thermique des bras respectifs sont différents. 9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les bras entourent le réservoir ; que le centre de dilatation et de contraction thermiques du réservoir se trouve en un 40 point voisin du centre du fond dudit réservoir ; que les bras de 28523 10 20533Ô1 support des parois latérales dudit réservoir sont fixés â ce dernier en des points plus élevés que les points par lesquels lesdits bras sont fixés â la structure du navire ; et que les bras de support de la partie supérieure du réservoir sont reliés audit réservoir en des points situés plus 3 l'extérieur que lès points de la structure du navire auxquels lesdits bras de support sont reliés. 10. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel des paliers isolants sont disposés entre chaque bras et le réservoir.