Brevet FR2077620A1 — publié le 19711029

i 2077620 Cette invention concerne un réservoir à gaz liquéfiés à basse _ température, du type à membrane, comprenant : un récipient rigide extérieur ; une couche thermo-isolante résistant à la compression, qui garnit la surface interne du récipient extérieur ; et un réci-5 pient membraneux souple intérieur maintenu contre la surface interne de la couche thermo-isolante et destiné à contenir des gaz liquéfiés à basse température tels que le méthane liquide, l'ammoniac liquide, etc..., qui, étant normalement sous forme gazeuse à la température ambiante, sont liquéfiés à basse 10 température et sous pression atmosphérique. Dans ce cas, la pression des gaz liquéfiés agissant sur le récipient membraneux intérieur est transmise à, et supportée par le récipient rigide extérieur à travers la couche intermédiaire résistant à la compression, le récipient membraneux int0i:.our é^ant 15 maintenu au contact étroit de la surface interne de la couche intermédia ire. Dans les réservoirs conventionnels de ce type, la zone de raccordement des parties paroi et fond du récipient intérieur a généralement une forme telle qu'elle définit une partie 20 courbe ayant un rayon de courbure constant. Le récipient intérieur est exposé.à divers changements de conditions physiques tels que, selon le chargement ou le déchargement des gaz liquéfiés à basse température, il est soumis à des passages d'un état de non-chargement à température 25 normale à un état de chargement à basse température en passant par un état de non-chargement à basse température, ou vice versa. Lorsque le récipient intérieur se trouve dans l'état non contrainc à température normale ou état de non"chargement, il est généralement ainsi adapté que le récipient intérieur est disposé très près de la 30 surface interne de la couche intermédiaire, où la partie courbe comprise entre les parties paroi et fond du récipient intérieur est disposée le long d'une partie à courbure correspondante de la couche intermédiaire, formée dans la zone de raccordement des parties paroi et fond de la couche intermédiaire. Quand par exemple 35 le récipient intérieur est chargé d'une très petite quantité des gaz liquéfiés à basse température, par exemple dans les premières phases du chargement, dans lesquelles le récipient intérieur est sujet à l'état de non-chargement à basse température, il se contracte par rapport à l'état normal et prend une autre forme qui 40 est différente de celle qu'il a dans l'état normal. Lorsque le BAD ORIGINAL 71 02486 2 2077620 récipient intérieur est encore chargé des gaz liquéfiés à basse température, le récipient intérieur est sujet à l'état de chargement à basse température, dans lequel il est appliqué contre la surface interne de la couche intermédiaire, si bien que le 5 récipient intérieur reprend la forme dans laquelle il épouse la surface interne de la couche intermédiaire. Un tel processus est illustré sur la Figure 1 du dessin annexé, laquelle Figure est une coupe verticale de la zone de raccordement des parties paroi et fond d'nn réservoir conventionnel 10 du type susmentionné. Comme le montre la Figure 1, le récipient intérieur qui, dans l'état de non-chargement à température normale, prend la forme qui est représentée par un trait plein 1 suivant la surface interne d'une couche thermos-isolante 2, se contracte dans l'état de non-15 chargement à basse température en prenant la forme qui est représentée par un trait pointillé 1'. Dans l'état de chargement à basse température, le récipient se dilate en reprenant la forme représentée]par-le trait plein 1, dans laquelle, cependant, le récipient intérieur est fortement appliqué contre la surface 20 interne de la couch-s intermédiaire 2. De cette manière, le récipient intérieur subit des déformations répétées entre les formés représentées par le trait plein 1 et le trait pointillé 1', selon le chargement et le déchargement des gas liquéfiés à basse température. 25 Selon cette déformation du récipient intérieur, une partie cottrbe A dans l'état de non-chargement à température normale, est déformée en une partie plate A* dans l'état de non-chargement à basse température,- "puis est rëdéformée en la partie courbe dans l'état de chargement à basse température. De la même 30 manière, une partie plate B dans l'état de non-chargement à 'température normale est déformée en une partie courbe B' dans l'étàt -de non-chargement à basse température, puis est redéformée en la partie plane dans l'état dë chargement à basse température. Par conséquent, dans le réservoir conventionnel tel qu'il 35 est représenté sur la Figure lc dans lequel la zone de raccordement des parties paroi et fond du récipient intérieur a, ainsi que la partie de la couche intermédiaire qui coopère avec elle, la forme d'une courbe ayant un rayon de courbure constant , le rayon de courbure réel des parties A, A' et 3,B' varie dans l'intervalle 40 compris entre S et l'infini. Puisque la partie résiduelle de la BAD ORIGINAL 71 02^86 3 2077620 partie courbe ou la partie comprise entre les parties A et B n' est pas sujette à la moindre variation substantielle du rayon de courbure, il se produit une certaine concentration du moment de flexion dans les parties A et B. Le moment de flexion est 5 inversement proportionnel au rayon de courbure dû à la flexion. Ainsi, dans le réservoir conventionnel, un moment de flexion relativement important est appliqué de façon répétée à une partie bien précise du récipient intérieur, et par conséquent cette partie bien précise se fatigue plus rapidement et il existe un risque 10 que le récipient intérieur cède dans cette partie bien précise. En conséquence, le but de cette invention est l'élimination, dans le réservoir conventionnel, d'un inconvénient tel qu'un moment de flexion "concentré" est appliqué au récipient intérieur fait d'un matériau de résistance mécanique relativement faible, 15 et l'amélioration de la durabilité du récipient intérieur coûteux. Le but sus-mentionné est atteint, selon cette invention, dans le réservoir à gaz liquéfiés à basse température tel qu'il est décrit dans l'introduction, en ce que la zone de raccordement des parties paroi et fond du récipient intérieur a la forme d'une 20 courbe dont le rayon de courbure décroît progressivement en délimitant une partie plus éloignée de la partie paroi, jusqu'à ce qu'il atteigne la valeur minimale, puis croît progressivement en délimitant une partie plus proche de la partie fond. Selon la caractéristique de cette invention telle qu'elle 25 est décrite ci-dessus, il n'y a pas, comme dans la structure conventionnelle, cette variation brusque du rayon de courbure entre la paroi droite ou partie fond et la partie de raccordement courbe, mais le rayon de courbure varie progressivement en passant de la partie paroi ou fond à la partie courbe, il ne se produit donc pas 30 de concentration du moment de flexion dans une partie particulière, mais le moment de flexion se répartit sur un domaine relativement grand et la fatigue du récipient intérieur, due à la répétition du chargement et du non-chargement, est diminuée. La méthode d'obtention de la forme de la partie courbe 35 raccordant les parties paroi et fond, selon cette invention, va être expliquée ci-dessous avec référence à la Figure 2. La Figure 2 est la même coupe verticale que la Figure 1, représentant la zone de raccordement des parties paroi et fond d'un réservoir selon cette invention. Sur la Figure 2, les points 40 P et Q désignent respectivement les points de raccordement de la 71 02486 2077620 partie paroi plate et de la partie courbe, et de la partie fond plat et de la partie courbe. Le point d*insersection des perpendiculaires tracées/partir des points P et Q aux parties paroi et fond,est désigné par 0. Prenons un point quelconque M sur 5 la partie courbe et posons ÔM = r et MOP = 6. Considérons alors r comme une fonction de ©, telle que r {©). Pour éviter qu'il se produise un déséquilibre de contrainte entre les parties paroi et fond, il convient que la forme de la partie courbe soit équivalente par rapport à la partie paroi et à la partie fond, on suppose ici 10 que les parties paroi et fond sont perpendiculaires l'une à l'autre, et donc que la partie courbe est symétrique par rapport à © = lfY4. Ainsi, on suppose que r(e) = r(TT/2 - ©). Il suffit donc de considérer 11 intervalle O = © ^~|T /4. Si la partie courbe est continue et se raccorde sans disconti-15 nuité à la partie paroi, les conditions suivantes doivent être satisfaites! ,dr, = O , ,dr» = O . 'âë's.o 20 En outre, puisque le rayon de courbure décroît progressivement à mesure que la portion considérée de la partie courbe s'éloigne de la partie paroi, r doit à son tour être une fonction croissante 4L. -r*. monotone de © dans l'intervalle O = © =11/4. La condition OP = r(0) = r doit donc être satisfaite. De plus, pour que la 25 partie courbe ne soit pas renfoncée dans la partie pa.roi plate, la condition r^LoPsec© , (0 4 G) doit être satisfaite. On peut penser à diverses sortes de courbes qui satisfont aux conditions susmentionnées. Sur la Figure 2, la partie courbe qui raccorde les parties paroi et fond ou récipient intérieur a une 30 forme correspondant à la courbe exprimée par la relation r = a(17 - cos 4©). Dans ce mode de réalisation représenté sur la Figure 2, le récipient intérieur, qui prend la forme représentée par un trait plein 3 dans l'état de non-chargement à température normale, 35 se contracte aussi et prend la forme représentée par un trait pointillé 3' dans l'état de non-chargement à basse température, et se redilate en prenant la forme représentée -par le trait plein 3 dans l'état de chargement à basse température. Selon cette déformation du récipient intérieur, une partie courbe contiguë à la partie 40 paroi plate et une partie fond plat contiguë à la partie courbe BAD ORIGINAL 71 02^86 5 2077620 dans l'état de non-chargement à température normale, sont également déformées respectivement en une partie paroi plate et une partie courbe, dans l'état de non-chargement à basse température, et sont également redéformées respectivement en les parties courbe 5 et plate, dans l'état de chargement à basse température. Cependant, comme le rayon de courbure varie progressivement de l'infini à la valeur minimale en passant de la partie paroi plate ou fond au centre de la partie courbe, le moment de flexion est "déconcentré", largement réparti et relativement réduit. 10 Dans le cas du mode de réalisation représenté sur la Figure 2, en supposant une distance de déformation T égale à 10 cm, et 53? = r(0) =? 16a égal à 250 cm, on a calculé le moment de flexion maximal et or. a montré qu'il était égal à environ 1/10 de celui du réservoir conventionnel ayant 1- rayon de courbure constant de 15 250 cm. D'après ce qui précède, on se rendra compte que puisque,selon cette invention, le moment de flexion appliqué au récipient intérieur par suite de sa déformation est largement réparti sur une superficie relativement grande de la partie courbe et est ?0 .donc réduit, la fatigue du récipient intérieur est diminuée et sa durabilité est.accrue. , Dans le mode de réayisaUion décrit ci-dessus, le rayon de co.urbur 5 de la partie courbe est progressivement réduit des parties paroi et fond vers .->.e point central de la partie courbe. Cependant, 25 cette invention ne se restreint pas à une tell-j constitution. Par exemple la caractéristique de réduction progressive du rayon de courbure peut n'.être incorporée que dans les rportions de la partie courbe qui sont contiguës aux parties paroi et fond, tandis qu'on peut donner à la portion résiduelle dé la partie courbe la forme 30 d'une courbe ayant un rayon de courbure constant. îO BAD ORIGINAL 71 02^86 6 2077620 REVENDICATIONS 1. Un réservoir à gaz liquéfiés à basse température, du type à membrane, comprenant : un récipient rigide extérieur ; une couche thermo-isolante résistant à la compression, qui garnit la surface 5 interne du récipient extérieur ; et un récipient membraneux souple intérieur maintenu très près de la surface interne de la couche thermo-isolante et destiné à contenir des gaz liquéfiés à basse température, réservoir caractérisé par le fait que la zone de raccordement des parties paroi et fond du récipient intérieur a 10 la forme d'une courbe dont le rayon de courbure décroît progressivement en délimitant une portion plus éloignée de la partie paroi jusqu'à ce qu'il atteigne la valeur minimale, puis croît progressivement en délimitant une portion plus proche de la partie fond. 2. Un réservoir selon la revendication 1, caractérisé par le fait 15 que, si l'on désigne par les points respectifs P et Q les points de raccordement de la partie paroi plate et de la partie courbe d'une part, et de la partie fond plat et de la partie courbe d'autre part ; si l'on désigne par le point O le point d'intersection des perpendiculaires tracées à partir des points P et Q aux parties 20 paroi et fond ; si l'on désigne par r la distance entre le point O et un point quelconque M de la partie courbe ; et si l'on désigne par © l'angle MOP, et en supposant que l'angle POQ est égal à~^/2, la condition suivante est satisfaite : 25 = 0 0 © = 0 3. Un réservoir selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la condition suivante est satisfaite : 4. Un réservoir selon la revendication 2 ou 3, caractérisé par le fait que les conditions suivantes sont satisfaites : 35 r(©) = r (Tf/2 - ©) , *d© 5. Un réservoir selon la revendication 2, .3 ou 4, caractérisé par le fait que la condition suivante est satisfaite : r 6. Un réservoir selon la revendication 2, 3, 4 ou 5, caractérisé par le fait que la condition suivante est satisfaite : BAD ORIGINAL 71 02486 7 2077620 r — a(17 - cos 4©) 7. Un réservoir selon la revendication 1, 2, 3, 4 ou 5, caractérisé par le fait que la partie définie par le rayon de courbure minimal a une étendue bien délimitée.