Brevet FR2659619A1 — publié le 19910920

DISPOSITIF DE CONFINEMENT D'UN LIQUIDE CRYOGENIQUE ET NAVIRE LE COMPORTANT La présente invention a trait à la réalisation d'un dispositif de confinement d'un liquide cryogénique, notamment d'un gaz naturel liquéfié (GNL), pour son transport par voie maritime dans un navire du type méthanier à cuves autoporteuses. De tels navires sont bien connus dans l'état de la technique. Chaque cuve isotherme autoporteuse supporte la pression hydrostatique ainsi que les efforts dynamiques de la cargaison liquide, en étant liée, par un nombre limité de points d'ancrage, à la double coque du navire. Dans un mode de réalisation connu, une double coque loge une cuve isotherme autoporteuse, dont le fond comporte une pluralité de plots d'appui, un plot d'appui étant généralement supporté par un joint glissant, lui-meme supporté par une chaise d'appui correspondante portée par le fond de la double coque l'un au moins des ensembles plot/chaise ne comporte pas de joint glissant : il est généralement disposé dans la zone centrale du fond de la cuve. Au niveau de chaque ensemble plot/chaise, on prévoit un plateau de collecte de liquide cryogénique pour collecter et retenir d'éventuelles fuites de liquide en provenance de la cuve ; la zone centrale de chaque plateau est incorporée en sandwich entre un plot d'appui et sa chaise correspondante.Vu ses dimensions réduites, la capacité de collecte d'un plateau est très limitée il était prévu par le concepteur de cette réalisation que les plateaux soient capables d'assurer l'évaporation des fuites avant qu'elles ne coulent sur le fond de la double coque mais cette théorie suppose des fuites d'un débit extremement faible. De plus, un plateau ne peut recueillir qu'une fuite s'écoulant de la cuve dans une zone très voisine d'un plot d'appui or, des fuites de liquide cryogénique peuvent aussi se produire aux croisements des éléments de charpente de la cuve autoporteuse ; ces éléments étant répartis sur l'ensemble des faces de la cuve, les fuites accidentelles peuvent se produire à n'importe quel endroit des faces de la cuve. Compte-tenu des remarques ci-dessus formulées, il est clair que le mode de réalisation ci-dessus explicité ne peut éviter tout risque de contact du liquide cryogénique avec la double coque en cas de fuite. Or, une fuite de liquide cryogénique arrivant au contact de la coque fait courir à celle-ci un danger sérieux de fragilisation pouvant conduire jusqu'à la ruine du navire transporteur par mise au froid de sa coque extérieure. La présente invention a pour but principal de renforcer la sécurité du transport de liquide cryogénique par mer par navire à cuves autoporteuses. Le problème est résolu grace à l'aménagement d'une cuvette de collecte et de rétention couvrant tout le fond de la double coque et disposée en regard du fond de la cuve isotherme ; cette cuvette comporte, d'une part, une barrière d'étanchéité en regard de ladite cuve et, d'autre part, une barrière thermiquement isolante supportant ladite barrière d'étanchéité. Une disposition complémentaire, utile notamment lorsque la fuite est relativement importante, consiste à associer à ladite cuvette un appareil d'assèchement susceptible d'être mis en oeuvre si nécessaire, cet appareil comportant une pompe cryogénique de relevage du liquide cryogénique contenu dans ladite cuvette. La présente invention a donc pour objet un dispositif de confinement pour liquide cryogénique, notamment pour gaz naturel liquéfié, comportant une cuve étanche et thermiquement isolante mise en place dans la double coque constituant la structure porteuse d'un navire, ladite cuve étant autoporteuse et s'appuyant sur le fond de la double coque par une pluralité de plots d'appui solidaires de la cuve, chaque plot d'appui étant supporté par une chaise d'appui solidaire du fond de la double coque, au moins un moyen de collecte et de rétention des fuites de liquide cryogénique susceptibles de se produire par détérioration de la paroi de la cuve autoporteuse étant prévu entre la cuve et la double coque, ledit moyen de collecte et de rétention étant une cuvette garnissant tout le fond de la double coque au droit de la cuve et remontant par ses bords le long des parois de la double coque sur une hauteur suffisante pour contenir le liquide cryogénique de fuite, ladite cuvette comportant, d'une part, une barrière d'étanchéité en regard de ladite cuve et, d'autre part, une barrière thermiquement isolante supportant ladite barrière d'étanchéité et interposée entre celle-ci et la double coque du navire. Avantageusement, pour améliorer la sécurité, ladite cuvette peut astre associée à un appareil d'assèchement commandable en cas de fuite, ledit appareil comprenant une pompe cryogénique de relevage du liquide cryogénique contenu dans ladite cuvette de préférence, ladite pompe a un débit maximum voisin de 15 m3/h. Ainsi, même en cas de fuite importante allant jusqu'au débit maximum de la pompe, qui pourrait, bien entendu, etre choisi supérieur à 15 m3/h, la sécurité du navire est sauvegardée. Dans une forme de réalisation préférée, ladite cuvette comporte un fond globalement parallèle au fond de la double coque, la partie de barrière d'étanchéité du fond de la cuvette étant formée d'une nappe de virures métalliques à bords relevés vers la cuve, lesdites virures étant constituées de tôle mince à faible coefficient de dilatation et étant soudées bord à bord, par leurs bords relevés, sur les deux faces d'une aile de soudage constituant ainsi des joints d'expansion retenus mécaniquement sur des éléments de la barrière isolante sous-jacente, ladite nappe de virures assemblées étant raccordée de façon étanche, au droit de chaque chaise, à une plaque métallique supportée par la chaise. Ces caractéristiques permettent d'adapter la barrière d'étanchéité à toute forme de chaise.La plaque métallique disposée au droit d'une chaise peut supporter un joint glissant, sur lequel repose un plot d'appui de la cuve, l'un au moins des ensembles plot/chaise, de préférence disposé dans la zone centrale du fond de la cuve, étant réalisé sans joint glissant. De manière préférée, la nappe de virures est raccordée à la face supérieure de chaque plaque métallique par soudure. Cette disposition permet d'obtenir une cuvette à fond sensiblement plat de la plus grande dimension possible, la nappe de virures étant sensiblement en continuité de surface avec les faces supérieures planes des plaques. Dans une forme de réalisation également préférée, les éléments de la barrière thermiquement isolante sont des plaques de mousse plastique, qui tapissent le fond de la double coque et remontent le long des parois latérales de la double coque sur la hauteur occupée par les bords de la cuvette, ces plaques de mousse servant d'appui sensiblement continu à la nappe de virures. On peut avantageusement prévoir que les éléments de la barrière thermiquement isolante comportent, en regard de chaque aile de soudage des bords relevés de deux virures adjacentes, un évidement à l'intérieur duquel est fixée une latte parallélépipédique en contreplaqué, une rainure de section droite en T étant aménagée dans l'épaisseur de ladite latte et servant à la retenue mécanique et au positionnement de l'aile de soudage associée aux deux virures adjacentes, en permettant le déplacement différentiel de la nappe de virures par rapport à la barrière thermiquement isolante, l'ensemble constituant un joint glissant pour éliminer toute contrainte de cisaillement à l'interface de la nappe de virures et la barrière isolante susceptible autre générée par la contraction différentielle à basse température entre les matériaux. La partie de la barrière d'étanchéité correspondant aux bords de la cuvette, qui remontent le long des parois latérales de la double coque, est constituée par des plaques latérales adjacentes formées de tôles minces à faible coefficient de dilatation, le bord supérieur de chaque plaque latérale étant replié vers la double coque et soudé de façon étanche sur une bande métallique en saillie fixée sur ladite double coque, la zone inférieure desdites plaques latérales étant pliée pour venir s'appuyer sur les éléments de la barrière thermiquement isolante disposés sur le fond de la double coque, la partie de ladite zone inférieure, qui est parallèle audit fond, étant solidarisée de façon étanche par soudage avec la bordure de la nappe de virures qui constitue le fond de la cuvette.La zone inférieure des plaques latérales peut se déplacer, par déformation élastique, pour compenser le retrait thermique de la nappe de virures qui constitue le fond de la cuvette. La nappe de virures qui constitue le fond de la cuvette, comporte en périphérie une zone d'extrémité où les bords relevés des virures et l'aile correspondante de soudage sont en biseau, définissant ainsi des extrémités obliques pour les bords relevés et leurs ailes de soudage, chaque bordure d'extrémité de virure étant soudée de manière étanche sur le bord de la zone inférieure d'une plaque latérale. Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va en décrire ci-après, à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, un mode de mise en oeuvre représenté sur le dessin annexé. Sur ce dessin - la figure 1 représente schématiquement un dispositif de confinement de liquide cryogénique dans un navire, ce dispositif étant connu de l'art antérieur et représenté selon une vue en section transversale, perpendiculairement à l'axe du navire - la figure 2 représente en perspective le détail d'un appui, sur le fond de la double coque du navire, du dispositif de la figure 1 - la figure 3 représente une vue partielle d' un dispositif de confinement de liquide cryogénique selon la présente invention, cette vue étant une section transversale perpendiculaire à l'axe du navire et représentant uniquement une zone d'angle entre le fond et la paroi latérale du navire ;; - la figure 4 représente une vue agrandie du détail IV de la figure 3 - la figure 5 représente une vue agrandie du détail V de la figure 3 - la figure 6 représente une vue agrandie de la zone de soudure représentée sur la figure 5 - la figure 7 représente, en perspective, la zone d'angle entre le fond et le bord de la cuvette, au voisinage d'une paroi latérale de la double coque, lorsque la cuve ne contient pas de liquide cryogénique; - la figure 8 représente les memes éléments que la figure 7, avec un retrait thermique PI de la nappe de virures, la cuve contenant du liquide cryogénique ; - la figure 9 représente une vue analogue à celle de la figure 7 au voisinage d'une paroi transversale de la double coque. La figure 1 représente un dispositif de confinement de gaz naturel liquéfié (GNL), de l'état de la technique. Ce dispositif comporte une cuve 1 étanche et thermiquement isolante mise en place dans la double coque 2 constituant la structure porteuse d'un navire 3 ; la cuve 1 est autoporteuse et s'appuie sur le fond 4 de la double coque 2 par une pluralité de plots d'appui 5 solidaires de la cuve 1. Chaque plot d'appui 5 est supporté par une chaise d'appui 10 solidaire du fond 4 de la double coque 2. Un plot d'appui 5 est généralement supporté par un joint glissant 15, qui sera décrit ci-après, ce joint glissant étant lui-meme supporté par une chaise d'appui 10 on a désigné par 14 un tel ensemble plot/chaise.Un ensemble 11 constitué d'un plot d'appui 12 et d'une chaise d'appui 13 ne comporte pas de joint glissant contrairement à tous les autres ensembles plot/chaise désignés par 14 ; il est, dans cette forme de réalisation, disposé dans la zone centrale du fond de la cuve et sert de pivot aux éventuelles légères rotations de la cuve 1, le plot d'appui 12 étant apte à pivoter sur sa chaise correspondante 13 solidaire du fond 4 de la double coque 2. Le joint glissant 15 porte sur sa face supérieure un empilement 21, qui comporte, en direction de la cuve 1, du bas vers le haut, un plateau 22 de collecte de liquide cryogénique, pour collecter et retenir d'éventuelles fuites de liquide en provenance de la cuve, et une série de cales formant ensemble un plot d'appui 5.Le plot d'appui 5 se termine vers la cuve par une cale 24 parallélépipédique en contreplaqué renforcé venant se loger dans un évidement 25 correspondant aménagé sur le fond 30 de la cuve 1 (voir fig. 1). Le plateau 22, dont les bords sont relevés vers la cuve 1, a une zone centrale incorporée en sandwich entre le plot d'appui 5 et le joint glissant 15 porté par le siège 31 de la chaise 20. Le plateau 22 a une largeur et une longueur voisines de celles correspondantes du siège 31 et forme un réceptacle autour du plot d'appui 5.Vu ses dimensions réduites par rapport à celles du fond de la cuve qui le surplombe, sa capacité de collecte est très limitée ; meme si l'on suppose que le GNL liquide s'évapore au contact du plateau, cette évaporation ne peut se produire qu'au début de la fuite car le plateau 22 se refroidit très vite après quoi l'évaporation du GNL ne se produit plus. De plus, le plateau 22 ne peut recueillir qu'une fuite s'écoulant de la cuve 1 en direction du plot d'appui 5, donc dans une zone très voisine dudit plot. La figure 3 représente un dispositif de confinement selon la présente invention, comportant en combinaison, d'une part, hormis les plateaux 22, les éléments connus de la structure ci-dessus décrite, éléments qui sont désignés par les mimes signes de référence que sur les figures 1 et 2 et, d'autre part, une cuvette 32. Selon l'invention, le moyen de collecte et de rétention est formé par cette cuvette 32 qui garnit tout le fond 4 de la double coque 2 au droit de la cuve 1 et qui remonte par ses bords 34 le long des parois 35 de la double coque 2 sur une hauteur déterminée suffisante pour contenir le liquide cryogénique de fuite. La cuvette 32 comporte, d'une part, une barrière d'étanchéité 40 au regard de la cuve 1 et, d'autre part, une barrière thermiquement isolante 41 supportant la barrière d'étanchéité 40 et interposée entre celle-ci et le fond 4 de la double coque. Le fond 4 de la paroi interne de la double coque 2 comporte une pluralité de chaises 10, qui y sont soudées. La chaise 10 se termine vers le haut par le siège 31, qui supporte une plaque 42, de préférence en acier inoxydable ; la plaque 42 a une forme rectangulaire dont la largeur et la longueur sont supérieures aux dimensions correspondantes du siège 31; la plaque 42 dépasse donc en largeur et en longueur par rapport au siège 31. La plaque 42 supporte un joint glissant 15, par exemple un joint "Permali", qui supporte lui-meme le plot d'appui 5 de la cuve. La barrière d'étanchéité 40 se présente globalement sous la forme d'une tOle d'invar de 0,7 mm d'épaisseur qui est raccordée de façon étanche à la face supérieure 43 des plaques 42, au voisinage des bords de ces dernières, par soudure. Au niveau de chaque chaise, la barrière thermiquement isolante 41 garnit entièrement l'espace compris entre la barrière d'étanchéité 40, la chaise 10 et la plaque 42. La barrière thermiquement isolante 41 est constituée par des plaques de mousse plastique, par exemple de polyuréthane, d'une épaisseur comprise entre environ 5 et environ 10 cm. Ces plaques tapissent le fond 4 de la double coque sur l'épaisseur choisie, sensiblement constante, et remontent (voir figure 3) le long des parois latérales 35 de la double coque sur la hauteur occupée par le bord de la cuvette.Ces plaques servent d'appui sensiblement continu au fond de la cuvette 32. La barrière d'étanchéité 40 du fond de la cuvette 32 est formée d'une nappe de virures métalliques 39 dont les bords 44 sont relevés vers la cuve 1. Ces virures 39 sont constituées de tôles d'invar, de 500 mm de large environ, soudées bord à bord, par leurs bords relevés 44, sur les deux faces d'une aile de soudage 45 retenue mécaniquement sur des éléments de la barrière isolante 41 sous-jacente.En regard et au voisinage de chaque aile de soudage 45, on a ménagé, dans la barrière isolante 41, un évidement 50 à l'intérieur duquel est fixée une latte parallélépipédique 51, en contreplaqué, qui s'étend sur toute la largeur de la double coque entre les deux parois latérales 35 ; chaque latte 51 comporte une rainure 52 de section droite en T, aménagée dans l'épaisseur de la latte 51 et servant à la retenue mécanique et au positionnement de l'aile de soudage 45, de section droite en L, associée aux deux virures adjacentes 39. La figure 6 montre la déformation des bords relevés 44 des virures 30 lorsque la cuve est refroidie par du liquide cryogénique. La partie de la barrière d'étanchéité 40 correspondant aux bords 34 de la cuvette 32 remonte le long des parois 35 latérales de la double coque 2 comme illustré sur la figure 7 ; elle est constituée par des plaques latérales 53 adjacentes soudées entre elles et formées de tôles d'invar de 1 mm d'épaisseur; le bord supérieur 54 de chaque plaque latérale est replié vers la double coque 2 et soudé de façon étanche sur une bande métallique 55 longitudinale en saillie fixée sur la double coque parallèlement à l'axe du navire ; la zone inférieure 60 de chaque plaque latérale est pliée pour venir s'appuyer sur les éléments de la barrière thermiquement isolante 41, lorsque la barrière isolante d'étanchéité 40 n'est pas à une température cryogénique. La figure 8 présente la position d'équilibre de la zone latérale 53 à la température cryogénique.La partie 61 de la zone inférieure 60 de la plaque latérale 53 est, d'une part, sensiblement parallèle au fond 4 de la double coque, et d'autre part, solidarisée de façon étanche par soudage avec la bordure 62 de la nappe de virures, qui constitue le fond étanche de la cuvette au droit du fond 4 de la double coque. Les bords relevés 44 des virures 39 sont perpendiculaires au bord supérieur 54 de la plaque latérale 53. Au niveau d'un bord transversal de la cuvette qui remonte le long des parois transversales 56 de la double coque 2, la barrière d'étanchéité de la cuvette 32 est constituée par des plaques transversales 63 adjacentes et soudées entre elles, formées de tôles d'invar de 1 mm d'épaisseur ; le bord supérieur 64 de chaque plaque transversale 63 est replié vers la double coque 2 et soudé de façon étanche sur une bande métallique transversale 65 en saillie fixée sur la double coque, perpendiculairement à l'axe du navire et parallèlement au fond de la double coque ; la zone inférieure transversale 70 des plaques transversales 63 est pliée pour venir s'appuyer sur les éléments de la barrière thermiquement isolante 41 disposés sur le fond 33 de la double coque 2.La zone inférieure 70 de chaque plaque transversale 63, est, d'une part, sensiblement parallèle au fond 33 de la double coque et, d'autre part, solidarisée de façon étanche par soudure avec un bord transversal 72 non relevé d'une virure 39, cette dernière formant une bordure transversale de la nappe de virures 39. Les caractéristiques de structure de la barrière d'étanchéité ci-dessus mentionnées, permettent, grace aux nombreuses zones de contraction prévues, de recueillir un liquide cryogénique, sans rupture de l'étanchéité de la barrière étanche portée à une température cryogénique. La cuvette est montée dans la double coque avant l'installation ou le montage de la cuve isotherme dans la double coque. La cuvette selon l'invention a l'avantage de ne nécessiter que des modifications mineures de la structure du navire, à savoir la fixation des bandes métalliques 55 et 65 ceinturant l'intérieur de la double coque à la hauteur prévue pour la cuvette et la mise en place de plaques 42 sur les sièges 31 des chaises 10 et 13. Le dispositif de confinement selon l'invention peut donc être aménagé très simplement sur tout navire du type méthanier à cuves autoporteuses. REVENDICATIONS 1. Dispositif de confinenient pour liquide cryogénique, notamment pour gaz naturel liquéfié, comportant une cuve (1) étanche et thermiquement isolante mise en place dans la double coque (2) constituant la structure porteuse d'un navire, ladite cuve (1) étant autoporteuse et s'appuyant sur le fond (4) de la double coque (2) par une pluralité de plots d'appui (5) solidaires de la cuve, chaque plot d'appui (5, 12) étant supporté par une chaise d'appui (20, 13) solidaire du fond (4) de la double coque, au moins un moyen de collecte et de rétention (22) des fuites de liquide cryogénique susceptibles de se produire par détérioration de la paroi de la cuve (1) autoporteuse étant prévu entre la cuve et la double coque, caractérisé par le fait que ledit moyen de collecte et de rétention est une cuvette (32) garnissant tout le fond (4) de la double coque au droit de la cuve (1) et remontant par ses bords (34) le long des parois (35, 56) de la double coque sur une hauteur suffisante pour contenir le liquide cryogénique de fuite, ladite cuvette (32) comportant, d'une part, une barrière d'étanchéité (40) en regard de ladite cuve et, d'autre part, une barrière thermiquement isolante (41) supportant ladite barrière d'étanchéité (40) et interposée entre celle-ci et la double coque du navire. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite cuvette (32) comporte un fond globalement parallèle au fond (4) de la double coque (2), la partie de barrière d'étanchéité (40) du fond de la cuvette (32) étant formée d'une nappe de virures métalliques (39) à bords relevés (44) vers la cuve, lesdites virures (39) étant constituées de tôle mince à faible coefficient de dilatation et étant soudées bord à bord, par leurs bords relevés (44), sur les deux faces d'une aile de soudage (45), constituant ainsi des joints d'expansion retenus mécaniquement sur des éléments de la barrière thermiquement isolante (41) sous-jacente, ladite nappe de virures (39) assemblées étant raccordée de façon étanche, au droit de chaque chaise (10, 13), à une plaque métallique (42) supportée par la chaise. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la plaque métallique (42) disposée au droit d'une chaise (10) supporte un joint glissant (15), sur lequel repose un plot d'appui (5) de la cuve, l'un au moins des ensembles plot/chaise (11), de préférence disposé dans la zone centrale du fond de la cuve (1), étant réalisé sans joint glissant. 4. Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait que la nappe de virures (39) est raccordée à la face supérieure (43) de chaque plaque métallique (42) par soudure. 5. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait que les éléments de la barrière thermiquement isolante sont des plaques de mousse plastique, qui tapissent le fond (4) de la double coque (2) et remontent le long des parois latérales (35) de la double coque (2) sur la hauteur occupée par les bords de la cuvette, ces plaques de mousse servant d'appui sensiblement continu à la nappe de virures (39). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les éléments de la barrière thermiquement isolante (41) comportent, en regard de chaque aile de soudage (45) des bords relevées (44) de deux virures (39) adjacentes, un évidement (50) à l'intérieur duquel est fixée une latte parallélépipédique en contreplaqué (51), une rainure (52) de section droite en T étant aménagée dans l'épaisseur de ladite latte (51) et servant à la retenue mécanique et au positionnement de l'aile de soudage (45) associée aux deux virures adjacentes, en permettant le déplacement différentiel de la nappe de virures par rapport à la barrière thermiquement isolante. 7. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé par le fait que la partie de la barrière d'étanchéité correspondant aux bords de la cuvette qui remontent le long des parois latérales (35) de la double coque (2), est constituée par des plaques latérales (53) adjacentes formées de tôles minces à faible coefficient de dilatation, le bord supérieur (54) de chaque plaque latérale étant replié vers la double coque (2) et soudé de façon étanche sur une bande métallique (55) en saillie fixée sur ladite double coque, la zone inférieure (60) desdites plaques latérales étant pliée pour venir s'appuyer sur les éléments de la barrière thermiquement isolante (41) disposés sur le fond (4) de la double coque (2), la partie (61) de ladite zone inférieure (60), qui est parallèle audit fond, étant solidarisée de façon étanche par soudage avec la bordure (62) de la nappe de virures (39) qui constitue le fond étanche de la cuvette (32). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la nappe de virures (39), qui constitue le fond de la cuvette, comporte en périphérie une zone d'extrémité où les bords relevés (44) des virures (39) et l'aile (45) correspondante de soudage sont en biseau, définissant ainsi des extrémités obliques pour les bords relevés (44) et leurs ailes de soudage (45), chaque bordure (62) d'extrémité de virure étant soudée de manière étanche sur le bord de la zone inférieure (60) d'une plaque latérale (53). 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que la cuvette (32) est associée à un appareil d'assèchement commandable en cas de fuite, ledit appareil comprenant une pompe cryogénique de relevage du liquide cryogénique contenu dans ladite cuvette. 10. Navire comportant un dispositif selon l'une des revendications 1 à 9.