Brevet FR2365751A1 — publié le 19780421

La présente invention concerne des perfectionnements aux réservoirs en membrane, spécialement destinés au magasinage et au transport de liquides à basses températures, tels que des gaz liquéfiés. L'invention s'applique spécialement en transport de gaz liquéfiés a' bord de navires. Le transport de gaz liquéfiés à bord de- navires, par exemple de gaz naturel, prend chaque jour plus d'importance du fait de l'accroissement de la consommation de ces gaz et du fait que les points ou pays de plus grande consommation ne colncident pas en général avec les zones ou pays producteurs. Le transport et le magasinage du gaz naturel, ou d'autres gaz à 11 état liquide, pose de grands problèmes du fait des basses températures auxquelles ce gaz est transporté. Ces températures sont d'habitude aux environs de - 1620C. Ces basses températures des parois des réservoirs entraînent des contractions et produisent de fortes tensions. Dans le cas du transport à bord de navires, aux problèmes thermiques notés, il faut ajouter d'autres problèmes mécaniques et de sécurité. Les problèmes mécaniques proviennent des vibrations, flexions, changements de pression et, en général, des mouvements du navire, qui soumettent les parois des réservoirs à des-efforts statiques et dynamiques considérables. Les problèmes de sécurité sont dus aux exigences des organismes internationaux de classification de disposer une barrière secondaire imperméable capable;de retenir les fuites possibles du réservoir, de façon que le liquide qui fuit ne puisse pas entrer en contact avec la structure du navire, laquelle, bien que constituée à base d'acier normal, ne supporterait pas les basses températures auxquelles se trouve le liquide. Actuellement, pour le magasinage et le transport de gaz liquéfiés, on utilise essentiellement deux types de réservoirs les réservoirs autoportants et les réservoirs complets ou en membrane, en employant, dans leur construction, des alliages. spéciaux d'aciers ou d'aluminium-. Dans les réservoirs autoportants, les parois ont des épaisseurs élevées, suffisantes pour résister aux tensions thermiques, ainsi qu'aux charges statiques et dynamiques dues aux problèmes thermiques et mécaniques indiqués précédemment. Au contraire, dans les réservoirs complets ou en membrane, la paroi a une épaisseur réduite servant seulement comme barrière étanche ou de retenue. Dans ce type de réservoir, la paroi manque de rigidité propre, en transmettant toutes les charges statiques et dynamiques des liquides contenus à la structure portante extérieure. Les tensions thermiques sont évitées dans ces réservoirs en construlsant leurs parois à base d'alliages spéciaux, par exemple d'INVAR de faible coefficient de dilatation, ou bien avec des aciers de moindre teneur en nickel, mais en formant alors dans les parois des ondulations convenablement réparties qui agissent comme soufflets capables d'absorber les contractions et les dilatations provoquées par les changements de température. En tout cas, les réservoirs doivent etre recouverts d'une matière isolante. Pour les réservoirs en membrane, leurs parois appuient sur le recouvrement isolant, celui-ci ayant une rigidité suffisante pour transmettre les efforts statiques et dynamiques à la structure portante. Pour les réservoirs autoportants ainsi que les réservoirs en membrane, la construction du réservoir, de la barrière secondaire et de l'isolement ainsi que leur installation peuvent être réalisés séparément, réduisant ainsi le prix final de l'ensemble. La présente invention concerne les réservoirs en membrane et a pour objet de simplifier tant la construction du réservoir et la disposition de son isolement que la construction de la barrière secondaire. La configuration spéciale de la paroi du réservoir et de la barrière secondaire, conformément à la présente invention, permet la construction de cette paroi et de cette barrière secondaire a' partir de matériaux utilisés traditionnellement dans ce type de réservoirs, ou bien à base de matières plastiques renforcées ou non, en réussissant, dans l'un ou l'autre cas, à simplifier et à abaisser énormément le prix de la construction et de l'instal lation de l'ensemble ç reservoir-isolementXbarrière secondaire. Conformément å la présente invention, la paroi du réservoir est formée par deux ensembles de surfaces gauches, à double courbure, dont les sections suivant un plan quelconque sont toutes courbes, les surfaces des deux ensembles étant égales, mais de courbure en sens contraire, les unes concaves et les autres convexes, les deux ensembles de surfaces gauches étant disposées entre elles pour former les parois du réservoir en quinconce et étant tangentes sur leurs bords communs. Ces surfaces gauches sont amarrées à une deuxième paroi extérieure au moyen de colonnes ou de cloisons qui partent perpendiculairement du contour des surfaces en question. La paroi extérieure peut consister en la propre structure portante sur laquelle est monté le réservoir, ou bien en une paroi indépendante de la structure portante et qui entoure le réservoir et est de la même nature que la paroi de ce réservoir en passant alors perpendiculairement aux cloisons ou colonnes de jonction entre cette deuxième paroi et la paroi du réservoir. La deuxième paroi citée sert, dans ce cas, comme barrière secondaire, en délimitant entre elle et la paroi du réservoir un espace dans lequel peut être disposée une matière élastique qui sert de recouvrement isolant du réservoir. Avec cette constitution, la paroi du réservoir et la barrière secondaire peuvent être construites ensemble ainsi également que le recouvrement isolant. Cette construction peut se faire par portions ou modules de dimension appropriée pour faciliter sa manipulation, ces modules étant réunis entre eux pour former la totalité de la paroi du réservoir, de la barrière secondaire et du recouvrement isolant. La deuxième paroi qui entoure le réservoir sera, de préférence, parallèle à la surface délimitée par les sommets des surfaces gauches qui forment la paroi du réservoir, par rapport à laquelle les cloisons ou colonnes de jonction sont dirigées perpendiculairement, entre la paroi du réservoir et la deuxième paroi. La deuxième paroi citée peut être plane ou bien être constituée aussi par des surfaces gauches symétriques des surfaces gauches qui composent la paroi du réservoir, par rapport à la surface intermédiaire parallèle à la surface délimitée par les sommets des surfaces gauches qui composent la paroi du réservoir. Avec cette constitution, les cloisons ou colonnes de jonction sont dirigées perpendiculairement entre le contour des surfaces gauches symétriques des deux parois. Quand la deuxième paroi est constituée aussi par des surfaces gauches, cette deuxième paroi peut être entourée par une troisième paroi parallèle à la surface délimitée par les sommets des surfaces gauches de la paroi du réservoir, les surfaces gauches qui composent la deuxième paroi étant reliées à la troisième paroi citée au moyen de cloisons ou de colonnes qui partent du contour de ces surfaces gauches et qui sont perpendiculaires aux surfaces gauches et à la troisième paroi. Avec cette forme, on obtient un ensemble délimité par trois parois, une paroi intérieure à base de surfaces gauches qui délimite la paroi du réservoir, une paroi intermédiaire également à base de surfaces gauches et une paroi extérieure plane qui peut appuyer directement sur la structure portante. La troisième paroi peut être aussi en même matière que la première et la deuxième paroi ainsi que les cloisons ou colonnes de jonction. La construction de l'ensemble 4 réservoir-isolementbarrière secondaire, dans le cas de trois parois, peut être construite, comme dans le cas de deux parois, par modules qui sont ensuite réunis entre eux. Les cloisons de jonction passent le long du contour de toutes les surfaces gauches, en délimitant entre chaque paire de parois consécutives, des cellules ou compartiments qui peuvent être étanches ou bien présenter des ouvertures intermédiaires pour la communication de certaines cellules avec les autres. Dans la cas 9 dans lequel la jonction entre chaque paire de parois consécutives est réalisée au moyen de colonnes, ces colonnes partiront des sommets des surfaces gauches. Les surfaces gauches présentent en plan un contour polygonal curviligne, de côtés de même longueur, mais dont les côtés contigus ont des courbures de signe différent. Le contour en plan de ces surfaces gauches sera, de préférence, en forme de quadrilatère curviligne avec les côtés contigus de même courbure mais de signe différent. La paroi qui entoure le réservoir et la deuxième paroi, ainsi que la troisième, sgil y en a une, et aussi les cloisons ou colonnes de jonction peuvent être constituées à base de matière plastique renforcée ou non. A base de matière plastique, il peut être fait des blocs modulaires qui comprennent la paroi du réservoir, la deuxième paroi et la troisième paroi, s'il y en a une, ainsi que les cloisons ou colonnes de jonction. Ces modules peuvent être réunis entre eux, par exemple au moyen de collage, pour obtenir une enceinte fermée et étanche qui est déjà munie de la barrière secondaire et entre les parois de laquelle peut être injectée une matière isolante qui sert de recouvrement isolant du réservoir. En cas de necessité, la paroi extérieure, que ce soit la deuxième ou la troisième paroi, peut être amarrée à la structure portante. La structure obtenue à base de matière plastique peut être renforcée ultérieurement avec une stratification sur place de la surface extérieure. En cas de nécessité, en fonction des caractéristiques du réservoir, les surfaces qui forment la paroi pourraient être des surfaces sphériques ou cylindriques. Conformément à 17invention, on construit des réservoirs en membrane dans lesquels la paroi du réservoir absorbe les contractions et les dilatations par l'effet des changements de température en diminuant ou en augmentant la courbure des surfaces gauches. Les charges statiques et dynamiques sont transmises à la paroi extérieure à travers les cloisons ou colonnes de jonction, et de celle-ci à la structure portante. La barrière secondaire est délimitée par la deuxième et la troisième paroi lorsque celle-ci existe et le recouvrement isolant est obtenu au moyen de l'injection d'une matière isolante entre les parois intérieure et extérieure du réservoir. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés représentant, sous forme schématique, des formes d'exécution possibles - La figure 1 est une vue en plan dgune portion de la paroi dgun réservoir construit suivant l'invention; La figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la figure 1; - La figure 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la figure 1; - Les figures 4 et 5 correspondent à des vues analogues aux figures 2 et 3 d'une variante d'exécution; - La figure 6 est une perspective d'une portion de paroi du réservoir. Comme on peut le voir par les figures 1, 2 et 3, la paroi du réservoir est constituée par deux ensembles de surfaces gauches, à double courbure, dont les coupes suivant un plan quelconque sont toutes courbes, les surfaces des deux ensembles étant égales mais de courbure en sens contraire, les unes concaves portant le repère 1, et les autres convexes portant le repère 2. Comme on sVen rend compte clairement en figure 1, ces surfaces gauches sont disposées en quinconce entre elles. En outre, comme il est représente en figures 2 et 3, les deux ensembles de surfaces sont tangents sur leurs bords communs. Les surfaces des deux ensembles sont amarrées à une deuxième paroi extérieure 3 au moyen de colonnes ou de cloisons intermédiaires 4 qui partent perpendiculairement du contour des surfaces 1 et 2, les cloisons qui limitent les surfaces 1 et 2 étant représentées en figure 1 par des traits mixtes. La paroi extérieure 3 peut être plane comme représenté en figures 2 et 3 et être constituée par la structure portante sur laquelle est monté le réservoir. Entre la paroi du réservoir, délimitée par les surfaces 1 et 2 et la paroi extérieure 3, il reste un espace croisé pour les colonnes ou cloisons 4, espace dans lequel peut être disposée une matière isolante qui sert de recouvrement isolant du réservoir. Dans l'exemple décrit par les dessins, les surfaces gauches présentent, en plan, un contour en forme de quadrilatère curviligne, dont les côtés contigus 5 et 6 ont une courbure égale mais de signe différent. Les cloisons qui servent d'éléments de jonction aux surfaces gauches avec la paroi 3 délimitent entre la paroi du réservoir et la paroi 3 citée des cellules étanches qd , en cas de nécessité, peuvent communiquer entre elles au moyen d'ouvertures verticales dans ces parois. Si l'amarrage de la paroi du réservoir à la paroi 3 est réalisé au moyen de colonnes, celles-ci partiront des sommets des surfaces gauches, bien qu'aussi, certainement, des colonnes peuvent être disposées en des points intermédiaires des bords ou contours des surfaces gauches. Comme on peut le compren4re, le contour des surfaces gauches peut être différent de celui montré parla figure 1, étant en général polygonal curviligne, avec les côtés contigus de courbure égale mais de signe différent. La paroi 3 peut être de la même nature que la paroi du réservoir ainsi que les cloisons ou colonnes intermédiaires 4, cette paroi 3 étant parallèle à la surface délimitée par les sommets des surfaces gauches 1 et 2, avec lesquelles les colonnes ou cloisons intermédiaires 4 sont dirigées perpendiculairement entre le bord des surfaces gauches 1 et 2 et la paroi 3. Suivant une variante d'exécution, représentée en figures 4 et 5, la deuxième paroi 3, au lieu d'être plane, sera constituée par deux ensembles de surfaces gauches 7 et 8, symétriques des surfaces gauches 1 et 2, qui composent la paroi du réservoir, par rapport à la surface intermédiaire parallèle à la surface délimitée par les sommets des surfaces gauches 1 et 2, la paroi du réservoir et la deuxième paroi 3 étant reliées, comme dans le cas précédent, au moyen des colonnes ou cloisons inter- médiaires 4 qui sont perpendiculaires aux surfaces gauches desdeux parois et sont dirigées suivant les contours de ces surfaces. Dans ce cas, la paroi 3 sera entourée par une troisième paroi 9 plane, entre laquelle et la deuxième paroi 3 passent les colonnes ou cloisons intermédiaires de jonction 10 perpendiculaires aux surfaces gauches 7 et 8 et à la paroi plane 9. L'ensemble qui limite le réservoir sera, dans ce cas, constitué par une paroi intérieure, à base des surfaces gauches 1 et 2, une paroi intermédiaire 3 constituée par les surfaces gauches 7 et 8 symétriques des surfaces 1 et 2 et une troisième paroi extérieure 9 plane. Les trois parois, ainsi que les colonnes ou cloisons intermédiaires de jonction 4 et 10, seront, de préférence, de la même nature, constituées, par exemple, à partir d'une matière plastique renforcée ou non. On peut obtenir tout l'ensemble qui délimite le réservoir par moulage en formant, par exemple, dans une première phase, les surfaces gauches 1 et 2 et les cloisons 4. Dans une deuxième phase, on obtient les surfaces gauches 7 et 8 et les cloisons 10 et, dans un dernier stade, la paroi plane 4, en se réunissant entre elles, comme il est représenté en figures 4 et 5, par fusion ou soudure pour obtenir un ensemble qui délimite des espaces intermédiaires entre les trois parois, dans lesquels on peut disposer la matière isolante appropriée. Avec ce système, on obtient la paroi du réservoir et la barrière secondaire ainsi que le recouvrement isolant. La paroi plane 9, dans le cas des figures 4 et 5, et la paroi 3, dans le cas des figures 2 et 3, appuiera directement sur la surface portante sur laquelle est monté le réservoir. La paroi du réservoir peut être construite à partir de modules, comme représenté en figure 6, d'un étage, en comprenant par cette dénomination la forme de réalisation représentée aux figures 2 et 3, ou bien avec deux étages, cette dénomination correspondant à la réalisation représentée aux figures 4 et 5. Les modules resteront limités latéralement par des surfaces gauches, conjuguées dans les parois adjacentes, de sorte que la coincidence entre les modules adossés soit simple et rapide. Si les parois et les cloisons intermédiaires sont constituées en matière plastique, la jonction peut être realisbe par collage. En figure 6, le repère 11 indique la structure portante sur laquelle appuie la troisième paroi 9 ou la deuxième-paroi 3 suivant que l'ensemble est a' deux étages ou à un seul. Dans ces modules, les parois intermédiaires qui servent d'éléments de jonction ferment latéralement l'espace des modules en constituant des modules étanches dans lesquels peut être injectée préalablement la matière isolante. En définitive, avec le procédé de l'invention, On obtient des réservoirs en membrane dans lesquels la paroi qui limite ou délimite le réservoir est constituée par deux ensiles de surfaces gauches qui absorbent par leur déformation les contractions et les dilatations dues à des effets thermiques En même temps, on obtient la barrière secondaire et l'isolenPut du réservoir en simplifiant énormément l'exécution de celui-ci D'autre part, en pouvant employer des matières plastiques renforcées ou non, la construction est encore plus simplifie, En pouvant obtenir par moulage des modules qui se réunissent entre eux par fusion ou collage, en réduisant le prix du réservoir par l'utilisation d'une matière plus économique en même temps que sent réduits le poids du réservoir et le temps d'exécution de celui-ci Les réservoirs construits conformément à l'invention peuvent être utilisés pour le transport de gaz liquéfiés à bord de navires, ou sur un autre véhicule quelconque, ou aussi comme réservoirs de magasinage. La nature de l'invention étant suffisamment décrite ainsi que la manière de la réaliser en pratique, il faut constater que les dispositions indiquées précédemment sont susceptibles de modifications pour autant qu'elles n'altèrent pas son principe fondamental. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres formes et autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 10) Réservoir en membrane, caractérisé en ce que la paroi du réservoir est formée par deux ensembles de surfaces gauches, à double courbure, dont les coupes suivant un plan quelconque sont toutes courbes, les surfaces des deux ensembles étant égales mais de courbure en sens contraire, les unes concaves et les autres convexes, étant disposées en quinconce entre elles, et étant tangentes sur leurs bords communs, chacune de ces surfaces étant amarrée à une deuxième paroi extérieure au moyen de colonnes ou de cloisons qui partent perpendiculairement au contour des surfaces en question. 20) Réservoir suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les surfaces gauches présentent en plan un contour polygonal curviligne dont les côtés contigus ont des courbures égales mais de signe différent. 30) Réservoir suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la deuxième paroi extérieure entoure le réservoir et est de la même nature que la paroi de ce réservoir, les cloisons ou colonnes de jonction étant dirigées perpendiculairement entre cette deuxième paroi et la paroi du réservoir. 40) Réservoir suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la deuxième paroi qui entoure le réservoir est parallèle à la surface délimitée par les sommets des surfaces gauches qui forment la paroi du réservoir. 50) Réservoir suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la paroi qui entoure le réservoir est symétrique de la paroi du réservoir par rapport à la surface intermédiaire parallèle à la surface délimitée par les sommets des surfaces gauches qui composent la paroi du réservoir, les cloisons ou colonnes de jonction étant dirigées perpendiculairement entre le contour des surfaces gauches symétriques des deux parois. 60) Réservoir suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la paroi qui entoure le réservoir appuie sur une troisième paroi parallèle à la surface délimitée par les sommets des surfaces gauches de la deuxième paroi qui entoure le réservoir, reliées à la troisième paroi citée au moyen de cloisons ou de colonnes qui partent du contour de ces surfaces gauches. 70) Réservoir suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les cloisons de jonction sont dirigées le long du contour de toutes les surfaces gauches, en délimitant entre chaque paire de parois consécutives des cellules ou compartiments. 80) Réservoir suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les colonnes de jonction partent des sommets des surfaces gauches. 90) Réservoir suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les cellules ou compartiments consécutifs sont étanches. 10 ) Réservoir suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les parois de jonction présentent des ouvertures pour la communication de certaines cellules avec les autres. 110) Réservoir suivant la revendication 5, caractérisé en ce que les surfaces gauches présentent en plan un contour en forme de quadrilatère curviligne dont les cotés contigus ont des courbures égales mais de signe différent. 120) Réservoir suivant ltune quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la paroi du réservoir, la paroi qui entoure le réservoir et la barrière intermédiaire ainsi que les cloisons ou colonnes de jonction sont constituées à base de matière plastique renforcée ou non. 130) Réservoir suivant la revendication 12, caractérisé en ce qu' il se forme, par moulage, des modules indépendants, limités latéralement par les cloisons de jonction intermédiaires qui entourent les surfaces gauches périphériques, au-dessus par les surfaces gauches qui délimitent la paroi du réservoir et en-dessous par la paroi plane destinée à appuyer sur la structure portante.