Brevet FR2320875A1 — publié le 19770311

La présente invention concerne un réservoir multilobé dont l'enveloppe extérieure est définie par des surfaces courbes adjacentes s'intersectant le long de lignes droites ou de courbes planes, et comportant à l'intérieur une série de cloisons situées dans les plans définis par les lignes d'intersection des paires consécutives de surfaces courbes de l'enveloppe extérieure. Ces cloisons sont appelées des voiles. Quand la construction n'est pas déterminée par le flambage, l'épaisseur de l'enveloppe du réservoir est proportionnelle au rayon de la surface de cette enveloppe. Cela est le cas, par exemple pour les réservoirs soumis à une pression intérieure. Dans ces reservoirs, l'épaisseur de paroi de l'enveloppe est déterminée par la capacité de l'enveloppe à supporter la pression de la charge de liquide quand le réservoir est plein. L'épaisseur nécessitée par des considérations de flambage est considérablement inférieure et, par suite, le flambage n'intervient pas dans le choix de l'épaisseur. Ce qui précède signifie que, dans la construction de réservoirs de grandes dimensions dans lesquels le flambage n1a pas d'influence, quand le rayon du réservoir est augmenté, l'épaisseùr de L'enveloppe doit aussi etre augmentée jusqu'à des valeurs telles quel Si l'enveloppe -est en alliage spécial, le soudage devient impraticable avec la technique actuelle. Ce problème apparaît, par exemple, dans le cas des réservoirs pour le stockage ou le transport des gaz liquéìés, pour lesquels lenve- loppe du réservoir est formee en alliages spéciaux pouvant supporter les températures basses des gaz liquéfiés. Le problème mentionné ci-dessus a été résolu par les réservoirs multilobés dont l'enveloppe est définie par les surfaces courbes adjacentes. Le rayon de ces surfaces est bien plus faible que le rayon du réservoir. Cela permet d'augmenter les dimensions des réservoirs sans augmenter le rayon des surfaces de l'enveloppe, en permettant ainsi des épaisseurs d'enveloppes n'entratnant aucun problème spécial du point de vue du soudage. Ces réservoirs multilobés comportent à l'intérieur des cloisons ou voiles contenus dans des plans définis par les lignes d'intersection des paires voisines des surfaces courbes de l'enveloppe extérieure. Les voiles s'intersectent les uns les autres et sont interconnectés sur les lignes d'intersection. Dans les réservoirs non soumis à une pression intérieur, l'épaisseur de la paroi est déterminée par la stabilité élastique (ou le flambage) du réservoir vide. La stabilité requise est obtenue en donnant une épaisseur suffisante à l'enveloppe extérieure et aux voiles intérieurs. Quand la pression prévue dans le réservoir n'est pas très importante et/ou quand une partie des'charges est dynamique, l'épaisseur des voiles est toujours déterminée par des considérations de flambage. Dans les réservoirs habituels, le seul moyen pour résoudre le problème concernant le flambage est d'augmenter l'épaisseur de l'enveloppe et des voiles, ou bien de placer des éléments de renforcement. Des réservoirs multilobaux actuellement connus sont en général rectangulaires, chaque côté étant formé de surfaces cylindriques ayant des axes parallèles et disposées de façon que les lignes d'intersection des surfaces cylindriques définissant l'un des cotés soient opposées et parallèles aux lignes d'intersection des surfaces cylindriques formant le coté opposé. les voiles s'étendent entre les lignes d'intersection opposées et parallèles des paires correspondantes de surfaces s'intersectant des parois opposées. Autrement dit; les voiles sont disposés en deux jeux perpendiculaires de plans, les voiles s'intersectant ainsi et étant unis les upas aux autres le long de leurs lignes d'intersection. Les dispositifs de soutien des réservoirs de ce type posent des problèmes sérieux et jusqu'à présent n'ont pas été résolus de façon satisfaisante. Jusqu'à présent, les réservoirs multilobés sont habituellement disposés de façon que les axes des surfaces cylindriques définissant les cOtés soient horizontaux, les réservoirs étant supportés par les surfaces cylindriques définissant le cOté inférieur ou fond. Un autre problème résultant des réservoirs multilobés est da au nombre de soudures entre les voiles. Comme il a été indiqué ci-dessus, les voiles sont disposés en deux groupes de plans perpendiculaires et chaque voile d'un groupe intersecte tous les voiles de l'autre groupe. Cela conduit à un nombre important de soudures à l'intérieur du réservoir, ce qui pose des problèmes correspondants et augmente le prix. Un autre problème existant avec les réservoirs multilobés habituels résulte du nombre important de pièces différentes formant l'enveloppe du réservoir parce que toutes les surfaces n'ont pas la meme forme géométrique. La présente invention a pour objet -des réservoirs multilobés de n'importe quelles dimensions, dont la fixation sur une structure support est relativement simple comparativement à celle des réservoirs multilobés antérieurs. L'invention a aussi pour objet des réservoirs multilobés dans lesquels le nombre de soudures intérieures est considérablement réduit parce que les voiles ne s'intersectent pas. L'invention a aussi pour objet de permettre la construction de réservoirs multilobés de très grandes dimensions dans lesquels toutes les pièces formant la paroi latérale du réservoir sont identiques. L'invention convient particulièrement pour la construction de réservoirs de grandes dimensions destinés au transport des gaz liquéfiés qui comme il a été mentionné ci-dessus, doivent etre construits en alliages spéciaux pouvant supporter la température basse des gaz liquéfiés. Conformément à l'invention, les voiles du réservoir ne s'intersectent pas mais s'étendent tous jusqu'à une structure centrale a l'intérieur du réservoir. Cette structure doit avoir au moins un axe ou un plan de symétrie vertical. Les plans de chaque paire de voiles non parallèles adjacents s'intersectent le long d'une ligne verticale située à l'intérieur de cette structure centrale. Selon un autre aspect de l'invention, les voiles peuvent dépasser au moins partiellement à l'extérieur de l'enveloppe latérale pour la fixation du réservoir à la structure supportant la charge. Dans ce cas, les parties des voiles dépassant en dessous du fond du réservoir travailleront toujours à la compression. Conformément à l'invention > une cu plusieurs paros intermédiaires peuvent aussi etre placées entre l'enveloppe latérale et la structure centrale du réservoir multilobé, la paroi ou les parois inter médiaires s'étendant du dessus au fond du réservoir. Ces parois intermédiaires définissent une surface développable avec au moins deux plans verticaux de symétrie. La paroi ou les parois intermédiaires sont fixées au fond du réservoir et peuvent aussi etre fixées à la paroi supérieure du réservoir. La paroi ou les parois inter1nédiaires intersectent les voiles le long de lignes droites et elles sont fixées aux voiles le long de ces lignes d'intersection. Les parois intermédiaires peuvent aussi dépasser en dessous du fond du réservoir pour former des parties pouvant etre fixées à la structure support pour absorber au moins partiellement les forces horizontales. Dans ce cas, il n'est pas nécessaire de prolonger les voiles à l'extérieur de l'enveloppe latérale du réservoir, le réservoir étant simplement fixé à la structure support par les prolongements des parois intermédiaires ou par les prolongements de ces parois et des voiles en dessous du fond du réservoir. La fixation à la structure support du prolongement de la paroi intermédiaire, ou des parois intermédiaireset et des prolongements des voiles en dessous du fond du réservoir, peut etre faite directement, auquel cas,si Si le réservoir est destiné à contenir un gaz liquéfié à basse température, les prolongements des parois intermédiaires et des voiles seront convenablement isolés afin d'obtenir un gradient de température satisfaisant. Quand il n'y a pas de liaison directe des prolongements à la structure support, des éléments isolants peuvent etre placés entre les prolongements et la structure support. Si le réservoir doit contenir un gaz liquéfié à basse temp8rature, il est muni dtun revêtement isolant extérieur > et les prolongements des voiles à partir de l'enveloppe du réservoir sont isolés eux aussi. La structure centrale située à l'intérieur du réservoir est cylindrique. auquel cas tous es plans des voiles intérieurs s'intersectent le long d'une lient unique colncidant avec l'axe de la structure centrale. Dans ce cas, I'enveloppe latérale du réservoir est définie par des surfaces développables, tandis que le dessus et le fond du réservoir sont définis par des surfaces coniqes adjacentes dont les gérératrices s'intersectent exactement sur l'axe de la structure centrale. Les transitions entre les surfaces coniques du dessus et du fond et les surfaces développables de la paroi latérale sont formées par les surfaces à double courbure. Les surfaces développables de la paroi latérale peuvent être des surfaces vlindriques avec des geeratrXces verticales, toutes ces surfaces étant identiques. De ceLLe façon, la paroi latérale est formée de constituants d'un seul type, ce qui simplifie le découpage et la mise en forme des constituants de la paroi latérale. Dans ce cas, la paroi intermédiaire a une forme cylindrique et les voiles sont disposés radialement. Par contre, la structure centrale peut avoir en plan une forme allongée et avoir longitudinalement et transversalement des plans de symétrie verticaux. Dans ce cas, les lignes d'intersection des plans contenant les voiles intérieurs non parallèles voisins sont situées dans le plan longitudinal de symétrie de la structure central. Sous cette dernière forme1 la structure centrale peut avoir en plan la forme de deux demi-cercles faisant face l'un à l'autre et reliés par des lignes droites. Quand la structure centrale a une forme allongée en plan1 les plans définis par les voiles parallèles voisins intersectent perpendiculairement le plan longitudinal de symétrie de la structure centrale. La paroi latérale peut aussi etre définie par des surfaces développables et la paroi supérieure et la paroi du fond sont définies par des surfaces coniques consécutives entre les voiles non paral lèles. Les sommets des surfaces coniques sont situés sur les lignes d'intérsection des parois non paralleles voisines. Entre chaque paire de voiles parallèles adjacentes, le dessus et le fond du réservoir sont définis par des surfaces cylindriques. Les transitions entre les surfaces formant ltenveloppe latérale et celles définissant le dessus et le fond sont formées1 coite dans le cas précédent, par des surfaces à double courbure. Dans ce cas aussi, les surfaces développables formant la paroi latérale peuvent etre des surfaces cylindriques avec des génératrices verticales. De cette façon, tous les constituants de l'enveloppe latérale seront identiques. En variante, les surfaces développables de la paroi latérale situées entre les paires de voiles non parallèles voisins peuvent être des surfaces coniques dont les sommets sont situés sur les lignes d'intersection de ces pairles de voiles voisins, tandis que les surfaces développables entre chaque paire de voiles parallèles voisins peuvent être des surfaces coniques avec des génératrices non verticales contenues dans des plans parallèles aux plans des voiles. Les extrémités libres des prolongements des voiles à l'extérieur de la paroi latérale du réservoir peuvent se terminer par des rebords symétriques. Ces rebords sont supportés par des éléments élas tiques formant des brides fixées rigidement à la structure support et servant à maintenir ces rebords en place. Des pièces intermédiaires sont placées entre ces rebords et les brides correspondantes afin de maintenir constamment les voiles sous tension quel que soit l'état de charge du réservoir. En variante de ce qui précède, chaque prolongement des voiles au-delà de la paroi latérale du réservoir peut comporter deux rebords symétriques espacés radialement entre lesquels peuvent etre placées des pièces élastiques auxiliaires, une sur chaque côté du voile. Ces pièces auxiliaires sont précomprimées entre le voile et la structure support et elles peuvent travailler au cisaillement pour maintenir -le voile constamment sous tension quel que soit l'état de charge du réservoir. Les prolongements des voiles et des parois intermédiaires, au-delà de la paroi latérale et du fond du réservoir, sont suffisamment séparés de la structure support pour permettre un accès facile à la totalité de surface extérieure de l'enveloppe du réservoir pour permettre l'inspection. Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante, donnée à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 représente schématiquement en plan un réservoir selon un mode de mise en oeuvre de l'invention; - la figure 2 représente schématiquement en plan un réservoir selon un autre mode de mise en oeuvre de l'invention; - la figure 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la figure 1; - la figure 4 est une coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 3; - la figure 5 est une coupe semblable à celle de la figure 4 montrant une variante selon un autre mode de mise en oeuvre de l'invention; et - la figure 6 est une coupe suivant la ligne VI-VI de la figure 3. Conformément à l'invention, une structure centrale 3 est disposee a l'intérieur du réservoir et, suivant l'exemple representé sur la figure 1, elle a une forme cylindrique avec un axe vertical 4. Tous les voiles 2 sont fixés à la structure centrale 3, tous les plans contenant des voiles 2 s'intersectant sur l'-lxe 4 de la structure cylindrique 3. La structure cylindrique 3 peut être une colonne creuse et etre utilisée pour l'installation de canalisations, de vannes, etc. Avec cette disposition, le réservoir est limité extérieurement par des segments de surfaces cylindriques 1 et intérieurement par la structure cylindrique 3. Les voiles 2 dépassent à l'extérieur de la paroi latérale du réservoir par des parties 5 qui sont fixées à la structure support 6 qui supporte l'ensemble du réservoir. Si le réservoir est monté à terre, les éléments de fixation 10 pour les parties extérieures des voiles peuvent être des piliers. Si le réservoir'est monté à bord d'un navire ou d'une autre structure flottante, la structure support est la coque du navire ou autre structure flottante. Le dessus et le fond du réservoir sont formés par des segments de surfaces coniques voisins, les sommets de ces cônes étant situés exactement sur l'axe 4 de la structure cylindrique centrale 3. Leslignes d'intersection des paires de surfaces coniques voisines se trouvent dans les plans des voiles 2. La transition entre les surfaces cylindriques 1 formant la paroi latérale et les surfaces coniques formant le dessus et le fond du réservoir sont des surfaces sphériques. La figure 3 représente le réservoir de la figure 1 monté dans un bâtiment flottant 7. Cette figure montre les surfaces coniques 8 formant le dessus et le fond ainsi que les surfaces sphériques 9 situées entre les surfaces coniques 8 et les-surfaces cylindriques 1 de la paroi latérale. L'élément cylindrique 3 auquel sont fixés les bords intérieurs des voiles est aussi représenté sur la figure 3. Les parties 5 des voiles 2 dépassant à l'extérieur de la paroi latérale du réservoir sont fixées à la structure du batiment 7 par des dispositifs de fixation appropriés 10 combinés de façon que les voiles 2 soient toujours maintenus sous tension quel que soit l'état de charge du réservoir. Comme le montre la figure 3 les voiles 2 dépassent aussi en dessous du réservoir par des parties Il qui reposent sur la structure du batiment 7. Les parties 5 et Il des voiles 2 dépassant à ltexté- rieur de la paroi latérale et du fond du réservoir peuvent avoir une longueur suffisante pour qu'il existe un espace accessible entre ltenve- loppe du réservoir et la structure du bâtiment marin. Dans le cas de la figure 2, la structure centrale a une forme allongée et un plan transversal de symétrie. Cette structure centrale est creuse aussi et comporte deux parois latérales longitudinales parallèles 12 raccordées aux extrémités par des parties semi-cylindriques 13. La paroi latérale du réservoir est définie aussi par des surfaces cylindriques 1 ayant des génératrices verticales et les voiles partent des lignes d'intersection jusqutà l'élément central 3 auquel ils sont fixés. Dans ce cas, il existe des voiles consécutifs non parallèles 2' dont les plans s'intersectent le long d'une ligne contenue dans le plan longitudinal de symétrie de l'élément 3 et qui peut coïncider avec l'axe de la surface semi-cylindrique 13. Les autres voiles 2", qui sont parallèles les uns aux autres, intersecteht le plan longitudinal de symétrie 3 et sont perpendiculaires à ce plan. Comme dans le cas précédent, les voiles s'étendent au-del de la paroi latérale du réservoir par des parties 5 qui sont fixées à la structure support 6 par des éléments de fixation 10, de façon que les voiles soient constanment sous tension quel que soit l'état de charge du réservoir. Le dessus et le fond de ce réservoir sont formés par des surfaces coniques situées entre les paires de voiles non parallèles 2' et par les surfaces cylindriques entre les paires de voiles parallèles 2". Les sommets des surfaces coniques sont situés sur le plan longitudinal de symétrie de l'élément central. Comme dans le cas précédent, le raccordement des surfaces coniques et cylindriques du dessus et du fond aux surfaces cylindriques de la paroi latérale est assuré par les surfaces sphériques. Dans les deux cas des figures 1 et 2, les surfaces cylindriques 1 peuvent, si désiré, avoir des générrr,ces inclinées, la section horizontale du réservoir croit dans ce cas vers le haut ou le bas d'après le sens d'inclinaison et d'après les besoins ou les limitations imposées par la structure supportant le réservoir. Cette pesslbilité peut être particulièrement intéressante par exemple pour des réservoirs destinés à être montés dans les navires, et en particulier les réservoirs situés dans les parties avant et arrière du navire. La figure 4 représente le système de liaison de la partie extérieure 5 d'un voile 2 à la structure support. Cette partie 5 se termine à son bord libre par un rebord symétrique 1 qui repose sur des brides en porte à faux speciales 15 fixées à la structure support et situées près de la paroi latérale du réservoir. Entre les bides en porte å faux 15 et le rebord 14 sont placées les pièces intermédiaires 16 qui maintiennent le voile 2 constamment sous tension quel que soit l'état de charge du réservoir. Des éléments en matière isolante 17 peuvent être utilisés pour couvrir les deux parties de l'ensemble de fixation. Aux lignes d'intersection de chaque paire de surfaces cylindriques 1 de la paroi latérale peut être placé un profilé 18 ayant une forme facilitant le soudage des éléments cylindriques voisins 1, du voile 2 et de la partie extérieure 5 de ce voile. Suivant le mode de réalisation représenté sur la figure 5, la partie extérieure 5 de chaque voile 2 se termine par deux rebords symétriques entre lesquels sont placées des pièces élastiques 19 situées sur les cOtés opposés du prolongement 5 du voile Les pièces élastiques 19 peuvent travailler au cisaillement et elles sont comprimées entre la partie 5 du voile et la Structure support. Des éléments isolants 17 peuvent aussi être placés de la façon représentée. Les voiles 2 sont dans ce cas aussi sous tension. La figure 6 représente la partie Il d'un voile 2 dépassant en dessous du fond du réservoir et se terminant par un rebord formant une semelle 20 qui porte sur la structure support par l'intermé- diaire d'une pièce élastique 21. La partie 11 peut être renforcée par des gousset3 traasaraaux 22. Une paroi intermédiaire 23 peut être placez l'intérieur du réservoir de la façon représentée en traits mixtes sur les figures 1 et 2, cette paroi s'étendant entre le dessus et le fond du réservoir. Cette paroi ou cloison intermédiaire intersecte tous les voiles et elle est fixée k ces voiles le long des lignes d'intersection. De plu8, la paroi intermédiaire 23 est fixée au moins à son bord inférieur au fond du réservoir. La paroi intermédiaire 23 peut dépasser en dessous du fond du réservoir par une partie non représentée qui est supportée ou fixée a la structure support pour absorber au moins les forces horizontales. Ce prolongement de la paroiintermédiaire 23 permet de supprimer les prolongements 5 des voiles à l'extérieur de la paroi latérale du réservoir. Ce prolongement de la paroi 23 constitue alors le seul élément de liaison entre la structure support et le réservoir, ou bien peut servir en meme temps que les prolongements 11 des voiles dépassant en dessous du fond du réservoir. Bien entendu, la description qui précède n'est pas limitative et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes sans que l'on sorte de son cadre. REVENDICATIONS I. Réservoir multilobé du type dans lequel la paroi extérieure est formée par des surfaces courbes adjacentes s'intersectant le long de lignes droites ou de courbes planes, et comportant des cloisons ou voiles contenus dans les plans des lignes d'intersection des paires de surfaces voisines de la paroi extérieure, caractérisé en ce que tous les voiles s'étendent jusqu'à un élément central auquel ils sont connectés, cet élément ayant au moins soit un axe vertical, soit un plan de symétrie vertical, les plans de chaque paire de voiles non parallèles s'intersectant le long dtune ligne verticale située à l'intérieur de l'élément central et ces voiles s'étendant au moins partiellement au-delà de la paroi extérieure du réservoir pour la fixation à une structure support recevant le réservoir. 2. Réservoir selon la revendication 1J caractérisé en ce que tous les plans des voiles s'intersectent le long d'une ligne unique cotncident avec l'axe de l'élément central, la paroi latérale du réservoir étant forme par des surfaces développables adjacentes et le dessus et le fond du réservoir etant définis par des surfaces coniques adjacentes dont les soumets sont situes sur l'axe de l'élément central, les surfaces coniques du dessus et du fond étant reliées aux surfaces développables de la paroi latérale par des surfaces à double courbure. 3. Réservoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément central a un plan vertical de symétrie contenant les lignes d'intersection des plans des paires de voiles non parallèles adjacents et sur lequel s'intersectent les plans des voiles parallèles voisins disposés perpendiculairement au plan de symétrie, la paroi latérale du réservoir étant formee par des surfaces développables adjacentes et le dessus et le fond étant formés par des surfaces coniques adjacentes entre les paires de voiles non parallèles adjacents les lignes d'intersection de voiles contenant les sommets de ces surfaces coniques et par des surfaces cylindriques entre les paires de voiles parallèles adjacents, les surfaces formant la paroi latérale étant reliées aux surfaces définissant le dessus et le fond par des surfaces à double courbure. 4. Réservoir selon revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les surfaces développables formant la paroi laterale sont des surfaces cylindriques avec des génératrices verticales. 5. Réservoir selon revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les surfaces développables formant la paroi latérale entre les paires de voiles non parallèles adjacents sont des surfaces coniques dont les sommets sont situés sur la ligne dtintersection de ces voiles, et les surfaces développables entre les paires de voiles parallèles adjacents sont des surfaces cylindriques avec des génératrices nùn verticales contenues dans des plans parallèles à ceux de ces voiles. 6. Réservoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que les voiles dépassent à l'extérieur du fond du réservoir par une partie qui est en appui sur la structure support, cette partie ayant une longueur telle que le fond du réservoir est séparé de la structure support par des espaces accessibles. 7. Réservoir selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les voiles dépassent å l'extérieur de la paroi latérale par des parties se terminant chacune par un rebord symétrique supporté. par des éléments élastiques formés par des brides en porte à faux fixées rigidement à la structure support et situées près de la paroi latérale du réservoir et par des pièces intermédiaires pré comprimées disposées entre le rebord de chaque voile et les éléments élastiques en porte a faux de façon à maintenir constamment les voiles sous tension quel que soit l'état de charge du réservoir, les parties prolongées des voiles ayant une longueur telle que la paroi latérale du réservoir soit séparée de la structure support en formant des espaces accessibles. 8. Réservoir selon l'une quelconque des revendications 1 a 6, caractérisé en ce que les voiles dépassent à l'extérieur de la paroi latérale du réservoir par des parties comportant sur chaque cOté deux rebords espacés entre lesquels sont placées des pièces élastiques auxiliaires, ces pièces étant comprimées entre le voile et la structure support et pouvant travailler au cisaillement de façon que les voiles soient constarpment maintenus sous tension quel que soit l'état de charge du réservoir, les parties extérieures des voiles ayant une longueur telle que la paroi latérale du réservoir soit séparée de la structure support en formant des espaces accessibles. 9. Réservoir selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 > caractérisé par au moins une paroi intermédiaire disposée entre la paroi latérale du réservoir et l'élément central, cette paroi intermédiaire s'étendant du dessus au fond du réservoir et étant définie par une surface développable avec au moins deux plans verticaux de symétrie, la paroi ou chaque paroi intermédiaire intersectant les voiles le long de lignes droites et étant fixée aux voiles le long des lignes d'intersection. 10. Réservoir selon la revendication 9, caractérisé en ce que la paroi ou chaque paroi intermédiaire dépasse à l'extérieur du fond du réservoir par une partie fixée & la structure support pour supporter au moins les forces horizontales agissant sur le réservoir.