Brevet FR2243108A1 — publié le 19750404

La- présente invention concerne les navires ou vaisseaux pour le transport de gaz liquéfies réfrigérés. On a åusqutici, de manière classique, transporté des gaz cryogéniques ou réfrigérés sous la forme liquéfiée (désignés dans ce qui suit par gaz liquéfié) dans des navires spéciaux, appelés navires pour gaz naturel liquéfié, dans lesquels les gaz sous forme liquéfiée approximativement à la pression atmosphérique sont transportés dans des conteneurs fabriqués de préférence en aluminium ou en acier spécial pour supporter les contraintes thermiques et autres, sans fragilisation aux très basses températures quicor- respondent au transport des gaz liquéfiés, par exemple le méthane, qui se liquéfie à environ -162 C, l'ammoniac à environ -35 C, l'hy- drogène à environ -2600 C > etc.. Les conteneurs ont, de préférence, une forme sphérique, cylindrique, prismatique et sont disposés dans des compartiments séparés dans le sens de la longueur du navire et généralement chaque conteneur est placé, dans son ensemble, en dessous du pont. Ces dispositions connues présentent, en outre, l'inconvénient que le support des conteneurs dans un compartiment de cargaison ouvert ou fermé donne naissance à de fortes contraintes dans la partie de fond de la coque, auxquelles il faut remédier par des renforts substantiels de ces partiels, ce qui a pour effet d'accrottre le prix de la construction. Un autre inconvénient apparatt au niveau des problèmes difficiles dtisolation qui sont coûteux à résoudre. De plus, des arrangements compliqués et onéreux dans la partie de fond de la coque sont nécessaires pour recueillir et éli- miner toute fuite de gaz qui, s il vient en contact avec des parties de la coque du navire en acier de qualité ordinaire, détruirait ces parties en raison de la basse température à laquelle se trouve le gaz.De plus, le déchargement de ces conteneurs est compliqué. Il est aussi courant de disposer les conteneurs sur le point, complètement séparés des compartiments sous-jacents de flottabilité. Le brevet américain nO 3.507.242 décrit une réalisation de ce type suivant laquelle des conteneurs parallèlépipédiques 11bres sont disposés sur le pont suivant une rangée dans le sens de la longueur du navire. Le volume de la coque situé en dessous du pont est unique ment destiné à assurer la flottabilité nécessaire, et cette réalisation présente > en outre, l'inconvénient que les compartiments obtenus par division de la coque pour cette raison, doivent être vides pendant le transport. De plus, le maintien de la stabilité nécessaire dans toutes les conditions est une chose compliquée, et la fixation des conteneurs sur la coque devient une opération importante et coûteuse. Des navires de ce type sont aussi connus grâce au brevet américain n" 3.422.779 selon lequel des conteneurs cylindriques sont disposés sur le pont dans le sens de la longueur du navire et parallèlement l'un par rapport à l'autre sur toute la longueur du navire, et séparés de la coque située en dessous, le pont étant disposé pour être à une hauteur égale ou inférieure à la surface de lteau pendant le déplacement du navire. Cette conception présente les mêmes inconvénients que le navire selon le brevet américain n" 3.507.242, et en particulier les compartiments vides, les conditions de stabilité, le maintien d'un franc bord et, de plus, la protection des conteneurs contre les vagues par mer forte. Une autre forme connue de réalisation est décrite dans le brevet norvégien nO 98.939, dans laquelle le compartiment entre la coque et les réservoirs et la tuyauterie de raccordement et tout autre équipement complètement enfermé dans la coque, à la place de l'isolation habituelle et de l'enveloppe de protection, est rempli de pétrole qui, après chargement du gaz liquéfié, est refroidi à l'aide de serpentins de refroidissement de telle sorte que le pétrole devienne pratiquement complètement solide et constitue la barrière d'isolation nécessaire entre le conteneur et la coque. L'inconvénient avec cette conception est qu'avant tout déchargement, le pétrole solide doit être soumis à un réchauffement coûteux pour qu'il reprenne la fluidité nécessaire au pompage, et que la qualité du pétrole doit être telle qui il prenne un état solide à l'état réfrigéré. De plus, le nettoyage des zones généralement inaccessibles dans lesquelles le pétrole a été stocké sera tellement compliqué qu'il est douteux que le navire reçoive le certificat nécessaire de propreté en ce qui concerne le gaz et le pétrole et qui est indispensable pour la mise en cale sèche, les réparations et conditions similaires. Un inconvénient majeur des navires indiqués ci-dessus jusqu ici et des autres navires connus réside dans le mauvais rapport entre la flottabilité du-navire et sa capacité utile. Par exemple, la densité du gaz liquéfié varie entre environ 0,425 et 0,475 et, en raison de cette faible densité, il ntest pas possible d'avoir suffisamment de place pour les conteneurs de sorte que la flottabilité du navire soit utilisée de manière satisfaisante. Les vaisseaux sont surdimensionnés avec une grande hauteur sur l'eau qui est criticable, et il en résulte une grande largeur pour des raisons de stabilité, bien que les supports et renforts coûteux et o^Qssaires lnddeués plus haut pour la partie inférieure de la coque représentent des suppléments substantiels de poids par rapport aux pétroliers classiques de mêmes dimensions. L'objet de la présente invention est d'éliminer ces inconvénients et tous autres inconvénients et d'obtenir des réalisations de navires qui combinent le transport de cargaisons de faible densité, par exemple de gaz liquéfié, du bois ou toute autre cargaison similaire, de telle manière que le poids mort maximum tolérable du navire (possibilité de chargement ou flottabilité) soit utilisé aussi complètement que possible, cé qui donnera, par exemple pour le transport de pétrole et de gaz liquéfié dans le même vaisseau, des benéfices sensiblement plus élevés qu'un pétrolier comparable et un méthanier comvarable. C'est aussi un objet très important de la présente invention, que des corrten-eurspour I;e--transport, par exemple dlun--gaz liquéfié, soient disposés de préférence de telle sorte que le conteneur, pour la partie principale, soit situé au-dessus du niveau du pont tandis que seulement une plus petite partie soit située au- dessous du niveau du pont.--Cette disposition des conteneurs est techniquement réalisable et strie en raison de la très faible densi- té du gaz liquéfié. Un autre objet important de la présente invention est de rendre disponible les compartiments situés en dessous, les réservoirs centraux et les réservoirs latéraux, et ainsi ces compartiments et les compartiments latéraux adjacents peuvent être utilisés pour le transport simultané de pétrole, par exemple, dans des quantités telles que le poids mort admissible maximum du navire soit complètement utilisé. Un autre objet important de la présente invention se trou ve dans le support des conteneurs sur les cloisons longitudinales et transversales de la coque, de préférence au niveau du pont ou à une hauteur appropriée au-dessus du pont. Un autre objet important de la présente invention réside dans la séparation complète du conteneur et de la structure adjacente de osque, de telle sorte que cette structure de coque puisse être fabriquée en acier doux de qualité nautique classique et sans isolation ni protection contre les fuites de gaz. La présente invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante, faite en relation avec les dessins cijoints, dans lesquels Les figures .1 et 2 représentent schématiquement un navire selon la présente invention, vu respectivement de côté et de dessus. La figure 3 est une vue en coupe faite le long de la ligne 3-3 de la figure 2. La figure 4 montre un support modifié pour un conteneur de 'gaz liquéfié le long de la ligne 4-4 de la figure 2. En se rapportant à la figure 1, une forme préférée de réalisation d'un navire conforme à la présente invention comprend généralement une coque 1, une machinerie 2, une super-structure 3 et une étrave 8, disposée ainsi qu'il est indiqué. La passerelle 4 est de forme caractéristique et se trouve à une hauteur relativement élevée par rapport au pont 5, de manière à donner la vue nécessaire au-dessus des conteneurs 6 et les enveloppes extérieures d'isolation 7, tandis que le prolongement de la passerelle sur les-deux côtés du vaisseau donne la vue nécessaire le long de ces côtés du navire au moyen de la partie ouverte du pont entre les côtés du navire et les enveloppes 7. En utilisant des conteneurs très grands, la passerelle 4 peut être située de pré férence à un endroit approprié & plus proche de l'étrave 8 du navire. Une forme de réalisation préférée représentée avec des conteneurs sphériques 6 sera décrite plus en détail dans ce qui suit, mais il est entendu que suette forme n'est qu'un exemple de forme de réalisation, et que toute forme de conteneur, par. exemple, Prismatique, cylindrique ou cubique peut être utilisée sans s 'écar- ter du cadre et de l'esprit de la présente invention. Comme on le voit sur les figures 1, 2 et 3, le navire est sous-divisé en compartiments 9 au moyen de cloisons longitudinales 10 et de cloisons transversales 11, et ces compartiments seront appelés réservoirs centraux dans ce qui suit. La dimension des réservoirs centraux dans le sens longitudinal et dans le sens transversal correspond approximativement au diamètre du conteneur sphérique 6 dans l'exemple représenté. La cloison transversale 11 s'étend vers les côtés du navire où sont formés les réservoirs latéraux 12 de chaque côté des reservoirs centraux 9. De plus, à l'intérieur des réservoirs centraux on trouve disposées de manière avantageuse des cloisons transversales supplémentaires 13 entre les cloisons longitudinales 10.Dans 11 exemple présenté, il y a cinq réservoirs centraux et quatre d'entre eux ont les mêmes dimensions correspondant approximativement au diamètre du conteneur sphérique 6. Dans les réservoirs centraux 9, les cloisons longitudinales 10 et les cloisons transversales 11 et 13 s'étendent de préférence à travers le pont 5 du vaisseau jusqu a une hauteur appropriée au-dessus du pont formant ainsi des cadres ou murs séparés 14 qui seront appelés cadres dans ce qui suit. Un cadre identique est aussi formé quand les cloisons 10-11 et 13 ne s'étendent pas au-dessus du pont mais se terminent et sont connectées solidement au fond du pont. De ce faits le cadre 14 constitue un support pour le con- teneur qui, dans l'exemple représenté sur la figure 3, est connecté au cadre de manière rigide. La connexion est faite par ce qu'on appelle une jupe 15, qui se compose de plaques plates 16 dirigées vers le haut et qui sont soudées aux quatre côtés droits du cadre et par des segments courbés 17 qui couvrent les ouvertures formées de ce fait à proximité des coins du cadre. Les parties 16 et 17 forment ensemble une transition, à savoir la jupe 15 qui va de la forme rectangulaire du cadre à la forme circulaire de 18 du conteneur 6. En utilisant des conteneurs d'une autre forme,-prismatique par exemple, les côtés de la jupe 15 deviennent de préférence sensiblement droits et plats. Conformément à la présente invention, la longueur et la largeur du cadre sont approximativement les mêmes et correspondent à la dimension du conteneur-de telle manière que les forces agis sant verticalement puissent être transmises de la meilleure manière possible à la structure sous-jacente de la coque. Dans l'exemple précédent, le cadre 14 est de forme carrée ctest-à-dire que la longueur des côtés correspond au diamètre équatorial de la sphère 6 qui, dans cet exemple, est la ligne de support de cette sphère. La jupe 15 dans le présent exemple, comme on le voit sur les figures 1 et 3, est une rallonge fixe des côtés formés par le cadre 14, et la rallonge s'étend au niveau du pont ou du bord supérieur des côtés rallongés du cadre 14. Dans certains cas, il peut être avantageux que la jupe 15 s'étende de la partie de fond 19 du cadre et constitue, de ce fait, les côtés du cadre comme on le voit sur la figure 4, tandis que les parties du pont formant la connexion entre la jupe 15 et le pont 5 sont faitesselon la forme de la jupe au niveau du pont. Conformément à la présente invention, le positionnement du centre de gravité du conteneur 6 au-dessus du pont est une fonction du centre de gravité pour le déplacement et, par conséquent, de la hauteur du méta-centre, et de ce fait de la stabilité. Ces conditions peuvent permettre de disposer. le centre de gravité du ou des conteneurs à une hauteur au-dessus du pont telle que la partie inférieure ou de fond des conteneurs reposera au-dessus du niveau du pont 5 de telle sorte que, dans ce cas, le pont constitue le fond du cadre 14 et les cloisons longitudinales et transversales sous-jacentes soient t-oujours les éléments de support. I1 ressort de ce qui précède que la sphère peut être supportée au-dessous de sa ligne équatoriale, et également sensiblement au-dessus de cette ligne, sans que les cloisons longitudinales et transversales n'aient à former un cadre avec des dimensions réduites comparables, mais puissent être dimensionnées. de sorte qu'une bonne transmission de la force aux cloisons sous-jacentes soit maintenue. La connexion entre le conteneur et la jupe peut être disposée suivant plusieurs manières connues en soi, par exemple ainsi qu'fl est indiqué dans la demande de brevet norvégien n" 124.472, déposée le 18 octobre 1969 sous le titre "Improvement-in tank for separate mounting onboard ship au nom de : A/S Kvaerner BRUG and Moss Rosenberg Verft A/S dans laquelle la jupe est soudée à un anneau de renfort forman une partie de la surface de la sphère et soudée à la sphère à proximité de son équateur.Une autre réalisation est indiquée dans le brevet américain nO 3.011.674 dans lequel des parties renforcées soudées à la surface de la sphère, de préférence dans la zone de l'équateur de la sphère, forment des supports qui reposent sur des supports correspondants soudés par exemple à une jupe. Cette connexion dite rigide entre le conteneur et la jupe présente certains inconvénients, et une réalisation avantageuse est un arrangement dans lequel le conteneur peut se déplacer davantage indépendamment de la jupe (non représenté). Pendant le remplissage du gaz liquéfié réfrigéré, le conteneur est soumis à un retrait considérable. A titre exemple, un conteneur en aluminium de 18 mètres de diamètre, à la température atmosphérique de 220 C, se contractera d'environ 69 mm sur le diamètre pendant un remplissage d'oxygène li- quide. Il est donc souhaitable que ce retrait n'affecte pas la jupe ni la structure de coque sous-Jacente par des contraintes partiellement incontrlables plus qu'il n'est nécessaire. Une solution préférée est une disposition suivant laquelle le conteneur est supporté par la jupe ou directement sur le cadre/ pont sans jupe à l'aide de moyens pouvant absorber les forces indiquées de retrait/dilatation de manière élastique, par exemple hy drauliquement, mécaniquement, ou de manière analogue, c'est-à-dire que le conteneur peut se déplacer librement et de manière contralée quand il est soumis à des efforts variés. A titre d'exemple, -des moyens hydrauliques peuvent~être disposés en un npmbre approprié dans des endroits appropriés autour du conteneur de telle sorte que. l'agencement Joue quand des forces de compression ou de tension se produisent, et ensuite revienne à sa position initiale, laposition neutre, quand les forces d'extension ou de compression diminuent, Une autre caractéristique importante de la presente invention par rapport aux autres constructions- connues pour le transport de gaz liquéfié où les conteneurs, par exemple, sont entourés par la coque, réside dans la diminution substantielle de matériau d'isolation et d'aluminium ou d'acier spécial à installer dans le but de protéger la coque contre le gaz. Suivant la présente invention,-une fuite de gaz ou du gaz introduit de toute autre manière est recueilli dans le cadre 14 dont le volume est petit par rapport à la réalisation indiquée plus haut. Ce sont seulement les cotés intérieurs ou extérieurs du cadre 14 qui, dans des cas spéciaux, doivent être isolés et, de même, seulement les côtés intérieurs du cadre 14 qui doivent être cou- verts ou plaqués avec par exemple de l'aluminium connu sous le label "5083", de l'acier à 9 % de nickel ou d'autres métaux résistant à l'attaque du gaz, tandis que toutes les parties sous-jacentes de la coque peuvent être fabriquées en acier doux habituel. Le cadre 14 peut au choix être fabriqué dans son ensemble à partir des matériaux indiqués plus haut. Le cadre 14 constitue une barrière ajustée par rapport aux zones sous-jacentes. Dans le cas où le conteneur contient des matériaux ou des marchandises qui n'attaquent pas normalement l'acier pour navires de manière préjudiciable, le cadre 14 peut de préférence être ouvert contre le compartiment sous-jacent sans fond 19, et le cadre 14 dans ce cas est fabriqué danse même matériau que le reste de la coque. Une autre caractéristique est la zone facilement accessible formée par le cadre 14. Le fond 19 du cadre 14 est, de préférence, incliné vers l'un et/ou l'autre côté ou coin, de telle sorte qu'à tout moment une fuite de liquide puisse s'écouler librement du fond 19 du cadre par une tuyauterie commune ou séparée 23 vers un appareillage sous-jacent 24 pour un traitement ultérieur et un retour éventuel vers d'autres conteneurs fermés, ou, en cas d'urgence, pour être extrait directement du cadre 14 ou pompé vers la mer où les gaz liquéfiés s'évaporeront rapidement.L'élimination du gaz liquéfié en cas de fuite, directement par dessus bord, est connue en soi et décrite par le brevet américain nO 3.422.779, mais, dans ce brevet, une telle élimination a lieu pour toute fuite'sans possibilité de recueillir le gaz liquéfié et, étant donné que le pont-du navire est au niveau ou sous la surface de l'eau, un clapet de non retour est nécessaire dans la tuyauterie, tandis qu'il n' en est point besoin dans la présente invention. L'avantage de la position élevée de la barrière, o'està- dire le cadre 14, au-dessus du dispositif connu précédemment pour l'élimination de toute fuite de liquide de la partie de fond du navire, est évident et permet une simplification sensible de la disposition des tuyauteries, en plus des économies ainsi réalisées. Une autre caractéristique importante de la présente in vention réside dans le dispositif pour vider les conteneurs. Dans le présent exemple, les conteneurs 6 sont disposés. en rang le long de la ligne centrale de la coque ainsi qu'il est indiqué sur les figures 1 et 2 en raison des grandes dimensions des conteneurs, mais des conteneurs plus petits peuvent, évidemment, être disposés côte à côte en rangs sans problème de stabilité, etc.. La vidange des réservoirs, par exemple pendant le déchargemment, se fait de préférence en utilisant des tuyaux de déchargement 28 disposés au point le plus bas du conteneur, et le liquide peut être librement conduit vers l'équipement sous-jacent 26 pour, par exemple, le déchargement. L'équipement de pompage peut, de pré férende, être commun à tous les conteneurs, et le liquide peut > conformément à la présente invention être introduit dans les pompes à une pression équivalant à la hauteur du liquide au-dessus des pompes. Ceci a pour effet d'éliminer la tuyauterie d'aspiration généralement compliquée associée à d'autres procédés.De plus, le nombre de tuyaux est réduit à un minimum; c'est-à-dire un nombre de préférence inférieur au nombre de conteneurs, et cette disposition correspond à des avantages économiques considérables par rapport au procédé habituel selon lequel la pompe de déchargement est immergée dans chaque conteneur. Conformément à la présente invention, le maximum de sécurité est assuré dans le cas de collision ou d'accidents analogues lors du transport de gaz liquéfiés étant donné que les réservoirs latéraux protègent les conteneurs contre toute pénétration d'un autre navire, etc.. Lors d'un échouage, la coque sous-jacente avec les réservoirs centraux et les réservoirs de flancs constitue de la même manière une barrière de protection pour le conteneur 6. Pour des raisons de sécurité, un dispositif à gaz inerte est disposé de la manière habituelle pour neutraliser toute fuite de gaz des conteneurs. Les conteneurs sont isolés en 29 de la manière habituelle pour réduire l'évaporation du gaz liquéfié. De meme, les conteneurs comportent l'enveloppe protectrice habituelle 7 fabriquée en plaque d'acier galvanisé, en contreplaqué ou analogue, installée à une certaine distance du conteneur enveloppant complètement le conteneur. I1 apparaîtra évident d'après ce qui précède que la coque du navire dans le présent exemple peut être considérée comme un navire pétrolier classique sans que ce soit une restriction par rap port à l'esprit de la présente invention dont 1 t idée de base èst d'utiliser les économies de poids gagnées par le transport de cargaisons à faible densité, par exemple du méthane liquéfié et réfrigéré dont le volume exige 1/632 du volume original, ces économies de poids dans le présent exemple étant rendues plus efficaces en combinant un navire pour le transport de gaz liquéfié, ou de gaz naturel liquéfié, avec un pétrolier dans une seule et même coque. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'entre décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaltront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Vaisseau comprenant un ou plusieurs conteneurs pour le transport de gaz liquéfié, réfrigéré ou analogue, les conteneurs étant disposés au-dessus des compartiments dans la coque, ce vaisseau étant caractérisé en ce que ces compartiments sont disposés pour transporter une cargaison, de préférence du pétrole, et en ce qu'ils ont une largeur considérablement plus grande que la largeur de ces conteneurs, et en ce que les parties inférieures des conteneurs s'étendent de préférence d'une certaine quantité vers le bas dans ces compartiments de cargaison. 2 - Vaisseau selon la revendication 1, caractérisé en-ce que des cloisons longitudinales et transversales supportent un cadre qui constitue le support des conteneurs. 3 - Vaisseau selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un cadre de support des conteneurs se termine au niveau du pont. 4 - Vaisseau selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un cadre de support des conteneurs se termine au-dessus du niveau du pont. 5 - Vaisseau selon la revendication 1 > caractérisé en ce que des cloisons longitudinales et transversales se terminent au niveau d'un cadre de support des conteneurs. 6 - Vaisseau selon la revendication 1, caractérisé en ce que des jupes sont fabriquées à partir de plaques plates et droites et à partir de segments de coin-incurvés dont la terminaison doit être circulaire, plaques-et segments comme représentés respectivement selon les repères 16 et 17 de la figure 1 jointe. 7 - Vaisseau selon la revendication 1, caractérisé en ce que des cloisons longitudinales et transversales constituent les parois latérales dlun cadre supportant les conteneurs. 8 - Vaisseau selon la.revendication 1, caractérisé en ce qu'une partie de fond et des parois latérales d'un cadre pour le transport de gaz liquéfié ou analogue sont fabriquées en ou plaquées d'aluminium, d'acier spécial ou analogue, et constituent une barrière étanche par rapport aux compartiments sous-jacents et/ou aux compartiments latéraux. 9 - Vaisseau selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie de fond d'un cadre supportant les conteneurs est réalisée de telle sorte que du liquide peut être conduit vers un point de recueillement pour en être éliminé. 10 - Vaisseau selon la revendication 1, caractérisé en ce que toute perte de liquide du conteneur est transportée par gravité de la partie de fond vers un équipement sous-jacent pour de là > selon les procédés connus, être renvoyée dans les conteneurs ou par dessus bord. 11 - Vaisseau selon la revendication 1, caractérisé en ce que le contenu des conteneurs lors du déchargement ou de toute autre opération de vidange est conduit par gravité d'une partie de fond vers une unité de déchargement sous-jacente pour le transport à l'écart du vaisseau selon un procédé connu. 12 - Vaisseau selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un cadre supportant les conteneurs s'détend au-dessus de plusieurs compartiments dans le sens longitudinal et/ou transversal du navire quand les conteneurs sont de forme allongée, par exemple cylindrique. 13 - Vaisseau selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie de fond d'un cadre supportant les conteneurs est ouverte vers les compartiments sous-jacents.'