Brevet FR2563802A1 — publié le 19851108

La présente invention concerne une installation industrielle, notamment pour industrie lourde. On connatt le caractère aléatoire et évolutif de la consommation, et par conséquent des besoins de production, des produits de base en un lieu donné. Il s'agit par exemple de matériaux de construction comme le ciment ou le platre, de produits sidérurgiques, ou encore de produits agro-alimentaires tels que les farines, la semoule, le sucre, les huiles végétales, ou les produits de la pêche. Tous ces produits présentent la caractéristique commune de nécessiter pour leur production, des investissements considérables. Or, on ne peut savoir quelques années à l'avance, c' est-à-dire en fait lors de la prise de décision de ces investissements, quels seront les besoins lorsque l'unité de fabrication sera réalisée et où seront ces besoins. Les installations industrielles fixes et figées dans leur capacité de production ne sont donc plus adaptées à ces conditions aléatoires. La présente invention vise à pallier ces inconvénients en fournissant un mode de réalisation d'installations industrielles lourdes leur donnant à la fois la mobilité et la capacité d'adaptation nécessaires pour conserver à tout moment et en toute circonstance les caractéristiques les plus proches d'une production au coût, à la qualité et au prix de vente optimaux. A cet effet l'invention a pour objet une installation industrielle, notamment pour industrie lourde, caractérisée par le fait qu'elle comprend au moins un élément flottant telle qu'une barge ou un navire automoteur, des équipements industriels montés sur ledit élément flottant, des volumes de stockage dans ledit élément flottant pour les matières premières et/ou les produits finis, et des organes d'ancrage aptes à immobiliser ledit élément flottant à proximité d'une zone de production de matières premières ou d'utilisation de produits finis. Une telle conception offre de nombreux avantages. Tout d'abord, la capacité de l'installation peut être aisément modifiée, développée ou réduite, par ajout ou suppression de certains éléments flottants. Par ailleurs, si les conditions locales de fonctionnement de l'installation deviennent anormales, par exemple par épuisement ou évolution du gisement de matières premières ou par saturation du marché du produit fini dans le rayon d'exportation prévu, l'installation peut être transférée et immobilisée sur un autre site devenu plus favorable. Inversement, l'installation peut s'étendre à un complexe de production de produits dérivés utilisant et valorisant les produits de l'installation principale sans être limitée par la surface et le coût des terrains disponibles avoisinants. En outre, l'installation peut être aisément dissociée en deux parties, l'une des deux parties pouvant être ancrée à proximité d'une zone de production de matières premières et posséder les équipements nécessaires à la fabrication d'un produit intermédiaire et l'autre partie pouvant être ancrée à proximité d'une zone d'utilisation des produits finis et comporter les équipements nécessaires pour réaliser ce produit fini à partir du produit intermédiaire. Ceci pourra être particulièrement intéressant dans le cas où les coûts de transport du produit intermédiaire sont inférieurs à ceux des produits finis. Enfin, une telle installation industrielle flottante constitue sa propre desserte portuaire tant pour son approvisionnement que pour l'expédition des produits finis. Dans un mode de réalisation particulier, les éléments flottants sont des élément modulaires permettant une fabrication à moindre coût. Dans ce cas, les volumes de stockage sont avantageusement constitués de cellules cylindriques à axes verticaux juxtaposées formant la structure de ces éléments modulaires. Les espaces ménagés entre les cylindres juxtaposés peuvent alors être aménagés en réservoirs de produits liquides tels que de l'eau douce, des combustibles ou de l'eau de mer de ballastage. Les cellules de stockage ont de préférence un fond en forme de calotte sphérique leur donnant la résistance souhaitée à la pression extérieure. En outre, ces fonds en forme de calotte sphérique ménagent des espaces dans lesquels peuvent être disposés des convoyeurs pour les produits stockés. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, les éléments modulaires sont disposés sensiblement suivant un arc de cercle dont les deux extrémités sont ancrées dans le rivage. L'ensemble se comporte alors sous les sollicitations horizontales comme un arc encastré ou articulé sur des culées constituées dans le rivage. Cet agencement facilite notamment la circulation des véhicules transportant les matières premières d'une extrémité à l'autre de l'installation. Dans ce cas, les élément modulaires peuvent être reliés deux à deux par des articulations à axes verticaux. Dans un autre mode de réalisation, l'installation peut comporter au moins deux éléments flottants reliés par une liaison permettant un débattement vertical, ce qt1i permet de réaliser un ballastage indépendant des deux éléments. Cette liaison peut être par exemple une liaison à parallèlogramme déformable muni d'un organe amortisseur sur une de ses diagonales. L'installation selon l'invention peut également comporter deux ensembles comprenant chacun au moins un élément flottant, ces ensembles étant disposés sensiblement perpendiculairement l'un à l'autre. Cette disposition est particulièrement favorable à l'accostage des navires assurant la desserte de l'installation puisqu'elle peut constituer, en combinaison avec le rivage, un port artificiel. Les organes d'ancrage peuvent être constitués par exemple par des pieux ancrés dans le sol t sur lesquels les éléments flottants sont montés de façon à coulisser verticalement. Dans ce cas, des organes amortisseurs sont de préférence prévus entre les pieux et les éléments flottants. Les pieux peuvent par exemple être engagés dans des conduits ménagés dans la structure des éléments flottants. En ce qui concerne la disposition des équipements sur les éléments flottants, les équipements industriels proprement dits peuvent être montés en superstructures, alors que les conduits de distribution de fluide et/ou les appareils de manutention horizontale des produits intermédiaires et finis peuvent être disposés sur un pont intermédiaire entre les superstructures et les éléments flottants. Dans le cas où l'un au moins des éléments flottants est un navire automoteur, on peut avantageusement prévoir que l'énergie soit fournie aux équipements industriels à partir des machines de ce navire, adaptées de façon adéquate. Dans le cas particulier où l'installation selon l'invention est une cimenterie, l'un au moins des éléments flottants peut porter des équipements de fabrication de clinker et au moins un autre des éléments flottants porter des équipements de broyage de clinker et des ajouts, ainsi que de conditionnement du ciment obtenu. Les équipements de fabrication de clinker et de ciment peuvent être groupés afin d'assurer une production de ciment en continu mais, dans un autre mode de réalisation, les éléments portant les équipement de fabrication de clinker sont disposés à proximité de carrières de calcaire et argile alors que les éléments portant les équipements de broyage et de conditionnement sont disposés à proximité d'une zone utilisatrice de ciment. On sait en effet que le transport maritime du clinker est plus aisé et moins coûteux que le transport du ciment. En outre, les ajouts (laitier, gypse, pouzzolanes) peuvent dans certains cas être produits localement dans le pays utilisateur du ciment. On décrira maintenant à titre d'exemples non limitatifs, quelques modes de réalisations de cimenteries réalisées selon l'invention. Aux dessins schématiques annexés La figure 1 est une vue de dessus d'une première cimenterie selon l'invention. La figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe selon la ligne III-III de la figure 1. La figure 4 est une.vue de dessus d'un deuxième mode de réalisation de l'invention dans laquelle les équipements de superstructure ont été omis. La figure 5 est une vue en coupe horizontale à plus grande échelle d'un élément de la figure 4. La figure 6 est une vue en coupe à plus grande échelle selon la ligne VI-VI de la figure 5. La figure 7 est une vue de dessus d'un troisième mode de réalisation de l'invention. La figure 8 représente une variante du mode d'assemblage des éléments de la figure 7. La figure 9 est une vue similaire à la figure 4 d'un quatrième mode de réalisation de l'invention, La figure 10 est une vue en coupe selon la ligne X-X de la figure 9 et, La figure il est une vue schématique d'un mode de liaison entre deux éléments flottants de l'invention. Les figures 1 à 3 représentent une cimenterie installée sur deux navires pétroliers ou minéraliers 1 et 2 de l'ordre de 100.000 tonnes ou plus reconditionnés à cet effet. Le navire 1 est immobilisé sensiblement parallèlement à une côte à proximité immédiate d'une carrière de calcaire 3 et le navire 2 est immobilisé perpendiculairement au navire 1 du côté opposé à la côte. Les deux navires sont équipés de plates-formes 4, sur lesquelles les équipements nécessaires à la fabrication du ciment sont montés en superstructures tandis que les cales sont transformées de manière à servir de volumes de stockage pour les matières premières, les produits intermédiaires et les produits finis. Le navire 1 supporte tous les équipements permettant la fabrication du clinker. Une installation de concassage 5 est placée à terre et est reliée par des transporteurs 6 franchissant une passerelle oscillante 7 à des équipements de broyage et de séchage 8 montés sur la plate-forme 4 du navire 1. Cette plate-forme supporte également les équipements d'homogénéisation des produits broyés, les électrofiltres antipollution 9 destinés à fixer les particules en suspension et l'échangeur de chaleur 10 constitué par exemple par une tour Humbolt carénée. Tous les équipements précités sont installés sensiblement dans une même moitié de la plate-forme 4A, l'autre moitié étant essentiellement occupée par deux fours tournants de type connu 11 et leur installation de chauffe 12. La passerelle 13 et la cheminée 14 des machines du navire 1 ont été conservées et la cheminée 15 de l'installation de chauffe 12 est placée sur la plate-forme 4A sensiblement au niveau du navire 2 afin de limiter les effort de torsion sur la coque du navire 1 provoqués par les sollicitations horizontales appliquées à la cheminée 15. Des portiques roulants 16 sont également disposés sur la plate-forme 4A afin de permettre le chargement ou le déchargement de navires 17. Les machines 18 du navire 1 sont associées à des moyens de tous types convenables permettant de les relier sélectivement à l'hélice du navire afin de permettre le déplacement autonome de celui-ci ou à des alternateurs permettant de fournir le courant électrique nécessaire aux installations. Les cales du navire 1 sont adaptées pour recevoir en 19, le fuel nécessaire au fonctionnement des machines 18, en 20 le charbon pulvérulent utilisé dans l'installation de chauffe 12 et en 21 le clinker résultant de la cuisson des matières premières. D'autres volumes de stockage de clinker 22 sont prévus dans les cales du navire 2 qui comportent également des volumes de stockage 23 pour le gypse et 24 pour le laitier utilisés pour la fabrication du ciment. La plate-forme 4B du navire 2 porte des bâtiments de servitudes 25, une installation de broyage du clinker 26, et une unité d'ensachage et de palettisation 27 pour le ciment fini. Ce ciment peut être stocké soit en vrac dans des volumes de stockage 28, soit en sacs palettisés dans les volumes 29. Une plate-forme pour hélicoptère 30 ainsi que des portiques de manutention 31 sont également prévus sur la plate-forme 4B. Comme dans le cas du navire 1, la passerelle et les machines sont bien entendu conservées afin de préserver l'autonomie du navire 2. Les navires 1 et 2 sont immobilisés sur des pieux ou duc d'Albe 32 auxquels les plates-formes 4A et 4B sont reliées par des amortisseurs 33. Ces pieux 32 sont ancrés dans le sol 34 comme représenté en 35 et leur liaison aux navires 1 et 2 par l'intermédiaire d'amortisseurs permet des mouvements verticaux de ces navires tout en amortissant ces mouvements. Ces mouvements peuvent être soit des mouvements d'ensemble provoqués par exemple par les marées ou par un chargement plus ou moins important des navires, soit des mouvements différentiels en tangage dans certaines limites permises. Afin de ne pas dépasser ces limites, on a prévu des réservoirs latéraux de ballastage 36 dont le chargement en eau de mer est régulé pour assurer sensiblement l'horizontalité des plates-formes 4A et 4B.Dans le même but, le chargement des volumes de stockage peut également être contrôlé, par exemple par ordinateur, pour maintenir les variations d'assiette de la plate-forme dans des limites fixées à priori. La figure 11 représente un mode de liaison entre les navires 1 et 2 qui permet des mouvement verticaux relatifs en fonction du chargement de chacun de ces navires tout en empêchant des oscillations brutales. Cette liaison est assurée par des biellettes 38 formant des parallèlogrammes déformables qui permettent le débattement relatif des navires 1 et 2. Un amortisseur 39 est disposé suivant une diagonale du parallèlogramme ainsi fourni afin d'empêcheur des déformations brutales du parallèlogramme. On remarquera enfin que la plate-forme-4A du navire 1 est reliée par une passerelle 39 à des bâtiments 40 installés sur le rivage où peut être assuré le logement du personnel de la cimenterie. Dans la variante de la figure 4 l'unité de fabrication de clinker est maintenant installée sur un ensemble 50 d'éléments modulaires 51 disposés perpendiculairement à la côte. Chacun de ces éléments 51 est représenté en détail aux figures 5 et 6. A titre d'exemple un élément 51 est constitué pour l'essentiel de dix-huit cellules de stockage cylindriques ou à section polygonale à axe vertical 52 juxtaposées en six rangées de trois cellules. Le fond de chaque cellule présente la forme d'une calotte sphérique 53 et un pont intermédiaire 54 ferme à leur partie supérieure les cellules d'un même élément modulaire. Chaque élément est complété par un pont supérieur 55, un carénage latéral 56 et un carénage inférieur 57. Les cellules 52 sont utilisées pour le stockage des matières premières et du clinker tandis que les espaces 58 à axes verticaux situés entre les cellules 52 sont utilisés de préférence pour le stockage des matières liquides telles que l'eau douce, l'eau de ballastage ou le fuel. Certains des espaces compris entre le carénage latéral 56 et les cellules 52 comportent des conduits tubulaires 59 permettant le passage des pieux d'ancrage. Les espaces horizontaux 60 ménagés entre les calottes sphériques 53 et le carénage 57 sont utilisés pour le passage de transporteurs horizontaux 61 alimentés à partir des cellules 52 par des transporteurs à vis 62 ou des goulottes 63. En variante, ces transporteurs peuvent être disposés dans des galeries suspendues sous le carénage inférieur 57. Les conduits de transport de fluide 64 et les convoyeurs 65 utilisés pour le chargement des cellules 52 sont disposés dans l'espace ménagé entre le pont intermédiaire 54 et le pont supérieur 55. Enfin, le pont 55 reçoit les différents équipements décrits en référence notamment à la figure 1, tels que le four 66 ou l'unité de broyage 67. Une aire de circulation 68 est également prévue sur le pont 55. Dans l'installation de la figure 4, les unités de broyage et de conditionnement du ciment sont, comme précédemment, disposés sur un navire 69 tel qu'un pétrolier ou un minéralier. Ce navire 69 est immobilisé perpendiculairement à l'ensemble 50 à son extrémité opposée au rivage de façon à former un port artificiel 70. Dans le mode de réalisation réprésenté au dessin, le navire 69 comporte également une aire de circulation 71 raccordee à l'aire de circulation 68 de l'ensemble 50. Cette aire de circulation 68 est elle-même reliée au rivage par un pont 72. Bien entendu, le navire 69 pourrait être remplacé par un autre ensemble réalisé à partir d'éléments modulaires 51. La figure 7 représente un autre mode d'implantation d'éléments modulaires 51 donnant de grandes possibilités d'accostage. Les éléments 51 sont alors disposés sensiblement suivant un arc de cercle dont les deux extrémités se situent à proximité de la côte à laquelle elles sont reliées par des ponts 80 qui assurent avec les aires de circulation 68 des différents éléments une chaussée continue. Un premier élément modulaire 81 peut recevoir les équipements de séchage et de pré-homogénéisation tandis que l'élément suivant 82 reçoit les fours de fabrication du clinker. A la suite de l'élément 82, un élément 83 est utilisé pour le broyage du clinker et la fabrication du ciment et un elément 84 pour le conditionnement de ce ciment. Enfin des éléments 85 reçoivent des unités de fabrication de dérivés du ciment et de plâtre. Les éléments 51 peuvent être reliés deux à deux, comme représenté sur la figure 7, par des articulations 86 à axe vertical disposées aux deux coins de chaque élément 51 situés du côté concave de l'ensemble ou, en variante, comme cela est représenté à la figure 8, chaque élément 51 est muni d'avant-becs 87 à section triangulaire et l'articulation à axe vertical est formée en 88 à la pointe de deux avant-becs adjacents. Dans le mode de réalisation des figures 9 et 10, les équipements de fabrication de clinker sont installés sur une barge 90 immobilisée perpendiculairement au rivage à l'aide de ducs d'Albe 91 par rapport auxquels elle peut coulisser verticalement. Un élément flottant 92 disposé à l'arrière de la barge 90 reçoit les installations de production d'énergie et les stocks de charbon ou de fuel nécessaires. On constatera que dans ce mode de réalisation, la cheminée 93 est disposée à terre ce qui permet de simplifier les problemes liés à la stabilisation de la barge 90. En ce qui concerne les unités de broyage et de conditionnement du ciment, celles-ci sont disposées comme décrit en référence aux figures 1 à 3 sur un navire 93, par exemple un minéralier, qui, dans le cas présent, est disposé à couple des unités 90 et 92. Une installation selon l'invention peut donc, du fait de son autonomie portuaire et énergétique, être implantée en un lieu donnant la priorité absolue à la qualité des gisements exploités et à la proximité des matières utilisées pour la production. Par ailleurs, l'immersion partielle de l'installation permet un maintien à température pratiquement constante des équipements. Le refroidissement des matériels et produits peut s'effectuer par des circuits d'échanges thermiques avec une masse d'eau pratiquement sans limites. Les problèmes de pollution sont également faciles à résoudre du fait que les déchets neutres peuvent être éliminés par simple déversement et que les inconvénients de la pollution atmosphérique, bien que réduits du fait des électrofiltres, peuvent être limités par le choix d'un site approprié. On notera en outre que les installations selon l'invention n'affectent l'esthétique du site que pendant la durée limitée de l'exploitation des carrières. Enfin, dans le mode de réalisation où les éléments flottants sont disposés en arc de cercle, cet arc peut être étendu à un cercle pratiquement complet pouvant prendre appui sur un tlot de dimensions réduites dont il augmente la surface utile. Bien entendu, diverses variantes et modifications peuvent être apportées au mode de réalisation décrit ci-dessus sans sortir pour autant du cadre ni de l'esprit de l'invention. C'est ainsi en particulier que des industries lourdes autres que des cimenteries peuvent être installées conformément à l'invention. REVENDICATIONS 1. Installation industrielle, notamment pour industrie lourde, caractérisée par le fait qu'elle comprend au moins un élément flottant (1,2,51) tel qu'une barge ou un navire automoteur, des équipements industriels (8,9,10...) montés sur ledit élément flottant, des volumes de stockage (19,20,...,52) dans ledit élément flottant pour les matières premières et/ou les produits finis, et des organes d'ancrage (32) aptes a immobiliser ledit élément flottant a proximité d'une zone de production de matières premières ou d'utilisation des produits finis. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée par le fait que lesdits éléments flottants sont des éléments modulaires (51). 3. Installation selon la revendication 2, caractérisée par le fait que lesdits volumes de stockage sont constitués de cellules (52) à axes verticaux juxtaposées formant la structure desdits élément modulaires. 4. Installation selon la revendication 3, caractérisée par le fait que les espaces (58) ménagés entre lesdites cellules juxtaposées sont aménagés en réservoirs de produits liquides. 5. Installation selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisée par le fait que lesdites cellules de stockage ont un fond (53) en forme de calotte sphérique. 6. Installation selon la revendication 5, caractérisée par le fait que des convoyeurs (61) pour les produits stockés sont disposés dans les espaces ménagés entre lesdites calottes sphériques ou sous celles-ci. 7. Installation selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisée par le fait que lesdits éléments modulaires sont disposés sensiblement suivant un arc de cercle dont les deux extrémités sont ancrées dans le rivage. 8. Installation selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisée par le fait que lesdits éléments modulaires sont reliés deux à deux par des articulations (86,88) à axes verticaux. 9. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait qu'elle comporte au moins deux éléments flottants et que lesdits éléments flottants sont reliés par une liaison permettant un débattement vertical. 10. Installation selon la revendication 9, caractérisée par le fait que ladite liaison est une liaison à parallélogramme déformable munie d'un organe amortisseur (39) sur une de ses diagonales. 11. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 et 8 à 10, caractérisée par le fait qu'elle comporte deux ensembles comprenant chacune au moins un élément flottant, et que lesdits ensembles sont disposés sensiblement perperdiculairement l'un à l'autre. 12. Insta11ation selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée par le fait que lesdits organes d'ancrage sont constitués par des pieux ancrés dans le sol et sur lequel les éléments flottants sont montés de façon à coulisser verticalement. 13. Installation selon la revendication 12, caractérisée par le fait que des organes amortisseurs (33) sont prévus entre les pieux et les éléments flottants. 14. Installation selon l'une quelconque des revendications 12 et 13, caractérisée par le fait que lesdits pieux sont engagés dans des conduits (59) ménagés dans la structure des éléments. 15. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisée par le fait que lesdits équipements industriels sont montés en superstructures sur les éléments flottants. 16. Installation selon la revendication 15, caractérisée par le fait que les conduits de distribution de fluide et/ou les appareils de manutention horizontale des produits intermédiaires et finis sont disposés sur un pont intermédiaire (54) entre les superstructures et les éléments flottants. 17. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisée par le fait que l'un au moins des éléments flottants est un navire automoteur et que l'énergie est fournie aux équipements industriels à partir des machines de ce navire. 18. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisée par le fait que l'un au moins des équipements est un équipement de fabrication de clinker. 19. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, caractérisée par le fait que l'un au moins des éléments flottants porte des équipements de broyage de clinker et de conditionnement du ciment obtenu.