Brevet FR3089594A1 — publié le 20200612

Description Titre de l'invention : Support de fixation d'un moteur sur un couvercle d'une tour de chargement et/ou de déchargement d'une cuve d'un navire [pool L'invention se rapporte au domaine du stockage et/ou transport d'une cargaison de gaz liquéfié, tels que du gaz naturel liquéfié ou encore du gaz de pétrole liquéfié. [0002] Elle se rapporte plus particulièrement à une tour de chargement et/ou de dé- chargement pour une cuve étanche et thermiquement isolée d'un navire et destinée à contenir ce gaz liquéfié. [0003] Le gaz naturel liquéfié, communément connu sous l'acronyme « GNL », ou encore sous l'acronyme « LNG » pour « Liquefied Natural Gas », est une source d'énergie importante, composée d'environ 95% de méthane. Plus particulièrement le GNL est stocké à l'état liquide dans une cuve isolée thermiquement à une température proche de -160°C, le GNL occupant alors 1/600 du volume qu'il occuperait à l'état gazeux, permettant ainsi de faciliter le transport entre un premier site vers un second site. [0004] Le GNL peut aussi être utilisé comme carburant pour le navire, tel qu'un navire de transport de marchandises, par exemple un navire pétrolier, un navire méthanier, ou encore un porte-conteneurs. Pour des raisons écologiques et économiques, l'utilisation du GNL comme carburant présente un avantage par rapport aux carburants classiques, notamment dérivés du pétrole. [0005] L'installation comporte également une tour de chargement et/ou de déchargement suspendue à un couvercle permettant l'obturation de la cuve. La tour de chargement et/ ou de déchargement de la cuve comporte une structure de type tripode, c'est-à-dire comportant trois mâts verticaux reliés les uns aux autres par des traverses formant une structure en treillis. La tour de chargement et/ou de déchargement supporte, au niveau de sa partie inférieure, un système de pompage immergé dont la fonction est de décharger la cargaison via une ligne de déchargement. [0006] Il est également connu de d'utiliser un moteur est solidarisé au couvercle au travers d'un support intermédiaire de fixation. Le support de fixation de section circulaire comporte deux extrémités. La première extrémité de ce support de fixation prend appui contre la cuve et s'étend au droit d'un orifice ménagé dans celle-ci. Une extrémité du moteur repose sur la seconde extrémité de ce support de fixation. De plus, le support de fixation présente une forme de cylindre droit. Ainsi, le diamètre de l'orifice de la cuve est identique au diamètre de l'extrémité du moteur. Or, une telle technologie n'est pas transposable aisément à une tour de chargement et/ou de déchargement car elle génère des changements de moyens industriels qui sont particulièrement lourds. 2 [0007] La cuve contenant du gaz liquéfié nécessite d'être complètement étanche et ther- miquement isolée. Toutefois, l'importance du diamètre de l'orifice de la cuve engendre un risque de déformation de la paroi de la cuve qui se traduit par la mise en oeuvre d'éléments de renforts mécaniques couteux et difficiles à installer. Par ailleurs, de fortes contraintes mécaniques sont alors générées sur la paroi de la cuve du fait de la section du tube qui la traverse. [0008] Le but de la présente invention est donc de résoudre les inconvénients susmentionnés en concevant un nouveau support de fixation d'un moteur sur un couvercle d'une cuve, empêchant la déformation du couvercle. [0009] L'invention a pour objet un support de fixation destiné à être interposé entre un moteur d'un organe de pompage et un couvercle d'une tour de chargement et/ou de déchargement pour une cuve d'un navire destinée à contenir un gaz liquéfié, le couvercle étant configuré pour obturer une ouverture ménagée dans une paroi de la cuve de navire destinée à contenir du gaz liquéfié, le support de fixation comportant une première extrémité configurée pour être reliée à une première face du couvercle extérieure à la cuve et une deuxième extrémité configurée pour être reliée au moteur. [0010] De manière spécifique, le support de fixation présente au moins une portion de forme tronconique. [0011] L'emploi du support de fixation selon l'invention limite l'impact de l'intégration de la technologie où le moteur de pompe est en-dehors de la cuve. Ce support rend compatible la technologie d'organe de pompage où le moteur est hors de la cuve et où la pompe est à l'intérieur de la cuve, avec la technologie des tours de chargement etlou de déchargement portées par couvercle qui ferme une ouverture de la cuve. [0012] On comprend ici que le moteur est disposé sur le support de fixation fixé sur le couvercle de la tour de chargement et/ou de déchargement. Ce support de fixation, permettant de surélever le moteur du couvercle, présente deux extrémités de diamètres différents permettant une différence de section entre le moteur et l'orifice du couvercle. [0013] La cuve du navire est composée d'au moins quatre parois latérales coopérant avec une paroi de fond et au moins une paroi supérieure. La paroi supérieure, s'étendant sensiblement parallèlement à la paroi de fond de la cuve, comprend une ouverture configurée pour recevoir la tom- de chargement et/ou de déchargement du gaz liquéfié. En variante, cette cuve pout prendre une forme notamment de cylindre ou sphérique. [0014] La tour de chargement et/ou de déchargement comprend le couvercle et celui-ci est configuré pour obturer l'ouverture de la paroi supérieure de la cuve et ainsi rendre la cuve étanche et thermiquement isolante une fois la tour de chargement etlou de déchargement mise en position dans la cuve. [0015] Le moteur est disposé sur le couvercle de la tour, c'est-à-dire à l'extérieur de la cuve et il est avantageusement électrique. 3 [0016] La tour de chargement et/ou de déchargement est composée d'au moins un mât, s'étendant sur tout ou partie de la hauteur de la cuve. Une première extrémité longi- tudinale du niât est fixée au couvercle, par soudage par exemple, ou traverse ce couvercle. [0017] Selon une autre caractéristique de l'invention, le support de fixation comprend une portion de cylindre droit qui prolonge la portion de forme tronconique. [0018] Le support de fixation comporte deux portions, la portion de forme tronconique ainsi que la portion de cylindre droit, reliées l'une à l'autre. [0019] La portion de forme tronconique présente à un bout une première hase, et à l'autre bout une deuxième hase. [0020] La portion de cylindre droit du support de fixation s'étend à partir de la deuxième base de la portion de forme tronconique. Cette portion de cylindre droit présente un diamètre correspondant au diamètre de la deuxième hase de la portion de forme tronconique. [0021] La portion de forme tronconique et la portion de cylindre droit constituent, ensemble, le support de fixation du moteur sur le couvercle. [0022] Selon une autre caractéristique de l'invention, une section de la première extrémité du support de fixation est inférieure à une section de la deuxième extrémité du support de fixation. [0023] La première base de la portion de forme tronconique est de diamètre supérieur au diamètre de la deuxième base de cette portion de forme tronconique. Ainsi, le support de fixation permet une réduction de diamètre entre le moteur et l'orifice du couvercle. Le support de fixation s'évase donc de son extrémité solidaire du couvercle à son extrémité solidaire du moteur. [0024] Cette réduction de diamètre permet de limiter les déformations du couvercle de la tour, ce qui permet d'éviter l'ajout d'éléments de renforcement. [0025] Selon une autre caractéristique de l'invention, la première extrémité est coaxiale avec la deuxième extrémité. [0026] La première base et la deuxième base de la portion de forme tronconique du support de fixation s'étendent dans des plans parallèles. [0027] Selon une autre caractéristique de l'invention, le support de fixation comprend au moins un renfort s'étendant au moins en partie sur une face externe du support de fixation. [0028] Le renfort du support de fixation émerge d'une face externe de la portion de forme tronconique du support de fixation. Un tel renfort peut également s'étendre sur une face externe de la portion de cylindre droit. [0029] Le renfort de la portion de forme tronconique consiste en au moins une lame s'étendant entre le moteur et le couvercle de la tour de chargement et/ou de dé- chargement. [0030] Le support de fixation comprend également un renfort de la portion de cylindre droit, qui consiste en au moins un disque, avantageusement deux disques, ceinturant la portion de cylindre droit. [0031] Les lames du renfort de la portion de forme tronconique sont rendues solidaires du disque du renfort de la portion de cylindre droit, afin de former un ensemble de renforts permettant d'augmenter la résistance mécanique du support de fixation une fois le moteur fixé dessus, empêchant ainsi tout fléchissement de ce support de fixation. [0032] Selon une autre caractéristique de l'invention, le support de fixation est configuré pour permettre le passage d'un tube de déchargement du gaz liquéfié et d'un arbre d'entrainement reliant le moteur à un composant disposé dans la cuve. [0033] L'arbre d'entrainement permet de relier le moteur au composant dans la cuve. L'arbre d'entrainement transmet la puissance du moteur au composant par l'intermédiaire de cet arbre d'entrainement. Le tube de déchargement permet de canaliser le gaz liquéfié lors de son extraction de la cuve. [0034] Le tube de déchargement du gaz liquéfié relie le composant dans la cuve au moteur et il est logé dans le mât de la tour, c'est-à-dire à l'intérieur d'un espace entouré par ce niât. Le mât peut être de section annulaire sur tout ou partie de sa longueur. [0035] Avantageusement, le tube de déchargement du gaz liquéfié loge l'arbre d'entrainement du moteur. [0036] Selon une autre caractéristique de l'invention, la première extrémité du support de fixation s'inscrit dans un plan qui est parallèle à un plan dans lequel s'inscrit la deuxième extrémité du support de fixation. [0037] L'invention porte sur une tour de chargement et/ou de déchargement pour une cuve d'un navire destinée à contenir un gaz liquéfié, comprenant un couvercle et au moins un mât destiné à s'étendre dans la cuve et solidaire du couvercle par une première extrémité longitudinale du mât, la tour comprenant au moins un organe de pompage configuré pour décharger le gaz liquéfié hors de la cuve, l'organe de pompage comprenant au moins un moteur relié mécaniquement à une pompe et un tube de déchargement configuré pour canaliser le gaz liquéfié pendant son déchargement hors de la cuve, la pompe étant à une extrémité longitudinale du mât, le moteur étant disposé à l'opposé du mât par rapport au couvercle, un dispositif de fixation tel qu'exposé dans le présent document étant interposé entre le moteur et le couvercle. [0038] Selon une autre caractéristique de la tour, le couvercle comporte au moins un orifice de section identique, ou sensiblement identique, à une section de la première extrémité du support de fixation. [0039] L'organe de pompage est composé du moteur fixé sur le couvercle, de la pompe disposée au fond de la cuve, à unc seconde extrémité longitudinale du niât, un tube de déchargement et un arbre d'entrainement reliant le moteur à la pompe. [0040] Selon une autre caractéristique de l'invention, une portion de cylindre droit du support de fixation est formée par une extrémité du niât. En effet, le niât peut se prolonger et s'étendre au travers de l'orifice du couvercle. Le mât est dans ce cas de diamètre identique ou similaire au diamètre de la deuxième base de la portion de forme tronconique. [0041] D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit d'une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d'autre part, sur lesquels : La [Figure 1] illustre une vue schématique d'un navire comportant une cuve logeant une tour de chargement et/ou de déchargement selon l'invention ; La [Figure 2] illustre une vue schématique d'une tour de chargement et/ou de déchargement selon l'invention, disposée dans unc cuve d'un navire contenant du gaz liquéfié ; La [Figure 3] illustre une vue schématique du couvercle de la tour de chargement et/ou de déchargement supportant deux moteurs surélevés au travers de deux supports de fixation selon l'invention ; La [Figure 4] illustre une vue de face d'un support de fixation selon l'invention sur lequel est fixé un moteur et dont la portion de cylindre droit est formée par une extrémité du mât de la tour de chargement et/ou de déchargement ; La [Figure 5] illustre une vue schématique d'un support de fixation selon d'invention au travers duquel s'étend un tube de déchargement. [0042] Les caractéristiques, variantes et les différentes formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes aux autres. On pourra notamment imaginer des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites par la suite de manière isolée des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieur. [0043] Sur la figure 1 est représenté un navire 300, par exemple méthanier, qui comporte quatre cuves 200 pour le stockage de gaz liquéfié. Chaque cuve 200 est associée à une tour 100 de chargement et/ou de déchargement qui permet au moins l'extraction du gaz liquéfié hors de la cuve 200. A l'arrière (AR) du navire 300, est prévu un compartiment machine qui comporte classiquement une turbine fonctionnant par combustion de gazole, et/ou de gaz d'évaporation provenant des cuves 200. 6 [0044] Les cuves 200 sont séparées les unes des autres par des doubles cloisons trans- versales 302, autrement appelés « cofferdam ». Le fond de chaque cuve 200 est formé par l'empilement d'une couche d'isolation primaire et d'une couche d'isolation secondaire. [0045] Comme visible sur la figure 2, la tour 100 est disposée dans la cuve 200 et elle est destinée à contenir le gaz liquéfié 10. Ce gaz liquéfié 10 consiste en un gaz naturel liquéfié (GNL) ou en un gaz de pétrole liquéfié (GPL) ou tout autre gaz liquéfié. [0046] La cuve 200 permet le transport du gaz liquéfié 10 d'un site d'extraction vers un site de destination. Afin de maintenir le gaz en dessous de sa température de liquéfaction, la cuve 200 est étanche et thermiquement isolée. La cuve 200 est composée de quatre parois latérales 201 formant un parallélépipède et coopérants avec une paroi de fond 202 à leur première extrémité. A leur deuxième extrémité, les parois latérales 201 coopèrent avec une paroi supérieure 203. La paroi de fond 202 s'étend parallèlement à la paroi supérieure 203 et toutes deux s'étendent perpendiculairement aux parois latérales 201 de la cuve 200. Les parois latérales 201, la paroi de fond 202 et la paroi supérieure 203 délimitent un volume interne de la cuve 200 où s'étend le gaz liquéfié 10. [0047] Une ouverture est ménagée dans la paroi supérieure 203 de la cuve 200. Cette ouverture permet le passage de la tour 100 de chargement et/ou de déchargement dans le volume interne de la cuve 200, notamment lors de son installation. [0048] De plus, la tour 100 de chargement et/ou de déchargement est composée d'un couvercle 105 s'étendant parallèlement à la paroi supérieure 203 de la cuve 200. Ce couvercle 105 coopère avec l'ouverture de cette paroi supérieure 203 afin de l'obturer et de rendre la cuve 200 étanche et thermiquement isolée. [0049] La tour 100 de chargement et/ou de déchargement est composée d'un mât 101 qui s'étend de la paroi de fond 202 de la cuve 200 à la paroi supérieure 203, au droit de l'ouverture. Le mât 101 consiste en une tige creuse, en acier inoxydable, composée d'une pluralité de sections de tubes soudés les uns aux autres. [0050] Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le mât 101 consiste en une tige creuse en acier inoxydable. [0051] Le mât 101, de section circulaire, comporte une première extrémité longitudinale 1010 ainsi qu'une seconde extrémité longitudinale 1011. [0052] L'organe de pompage 107 comporte un composant 1030 fixé aux abords de la paroi de fond 202 de la cuve 200, sur une première extrémité longitudinale 1010 du mât 101. Le composant 1030 correspond, dans l'application représentée à la figure 2, à une pompe 103 configurée pour conduire le gaz liquéfié 10 hors de la cuve 200. [0053] Ledit organe de pompage 107 comporte un moteur 102 disposé à la seconde extrémité longitudinale 1011 du mât 101, dans l'environnement extérieur de la cuve 7 200. Selon un exemple, le moteur 102 consiste en un moteur électrique, mais il pourrait également s'agir d'un moteur hydraulique ou pneumatique. [0054] Le moteur 102, le mât 101 et la pompe 103 s'étendent le long d'un axe d'allongement Al, perpendiculaire à la paroi de fond 202 de la cuve 200. [0055] Le mât 101 loge un tube de déchargement 104 et un arbre d'entrainement reliant mé- caniquement le moteur 102 et la pompe 103, tous deux faisant partie de l'organe de pompage 107. L'arbre d'entrainement permet de transmettre à la pompe 103 le mouvement de rotation du moteur 102. Le mouvement de rotation de la pompe 103 permet alors le pompage du gaz liquéfié 10 et son extraction hors de la cuve via le tube de déchargement 104. [0056] Le couvercle 105 consiste en une plaque plane rendue solidaire de la paroi supérieure 203 de la cuve 200 au moyen d'un système de fixation tel que le soudage ou un système vis/écrou, par exemple. Les dimensions du couvercle 105 sont avantageusement supérieures à celles de l'ouverture de la paroi supérieure 203. Ainsi, le couvercle 105 peut s'étendre sur la face intérieure de la paroi supérieure 203, en regard de l'enceinte de la cuve 200, ou sur la face extérieure de cette paroi supérieure 203. [0057] Ce couvercle 105 est constitué d'un ensemble de pièces métalliques conférant une ré- sistance mécanique au couvercle 105. Ce dernier peut aussi comprendre une isolation thermique constituée d'une membrane primaire et éventuellement d'une membrane secondaire. [0058] Le couvercle 105 comporte une première face orientée vers l'extérieur de la cuve 200 et une seconde face orientée vers l'intérieur de la cuve 200. La première face du couvercle 105 coopère avec le support de fixation 110 selon l'invention, qui porte le moteur 102 de l'organe de pompage 107. La seconde face du couvercle 105 coopère avec la seconde extrémité longitudinale 1011 du mât 101 de la tour 100. Le couvercle 105 comporte également un orifice permettant le passage du tube de déchargement 104 de l'organe de pompage 107 au travers du couvercle 105, afin de permettre au tube de déchargement 104 de déboucher à l'extérieur de la cuve 200. [0059] Le moteur 102 est fixé sur le couvercle 105 de sorte que la cuve 200 soit étanche et therrniquement isolée. Une fois fixé sur la paroi supérieure 203 de la cuve 200, le couvercle 105 permet de soutenir l'ensemble de la tom- 100. [0060] Selon l'invention, le moteur 102 est fixé sur le couvercle 105 par l'intermédiaire d'un support de fixation 110, tel que visible sur la figure 2. Ce support de fixation 110 est de forme tronconique et constitué de deux extrémités. La première extrémité du support de fixation 110 est fixée au moteur 102 alors que la deuxième extrémité de ce support de fixation est fixée au couvercle 105. [0061] Tel que représenté sur la figure 3, le couvercle 105 de la tour 100 comporte deux moteurs 102 correspondants à deux organes de pompage. Chacun de ces moteurs 102 8 comprend un bloc de sortie 115b du gaz liquéfié et un bloc électrique 115a. Le bloc de sortie 115b comporte le tube de déchargement 104 et permet l'extraction du gaz liquéfié. Le bloc électrique 115a correspond à la zone où le rotor et le stator du moteur électrique sont disposés. [0062] Ces moteurs 102 sont reliées indirectement à la première face 1050 du couvercle 105, chacun par l'intermédiaire du support de fixation 110 lui-même fixé au bloc de sortie 115b du gaz liquéfié. Ce support de fixation 110 comporte une première extrémité 1100 coopérant avec la première face 1050 du couvercle 105, ainsi qu'une deuxième extrémité 1101 coopérant avec le bloc de sortie 115b du moteur 102. [0063] Le support de fixation 110 comporte une portion de forme tronconique 1012 dont la première extrémité 1100 est de dimension inférieure à la deuxième extrémité 1101. Un canal s'étend de la première extrémité 1100 à la deuxième extrémité 1101 du support de fixation 110 et permet le passage de l'arbre d'entrainement et du tube de déchargement 104 jusqu'au moteur 102. [0064] La tour de chargement et/ou de déchargement comporte une pluralité de mâts 101 s'étendant du couvercle 105 de la cuve jusqu'à sa paroi de fond. Tel que représenté sur la figure 3, la tour de chargement et/ou de déchargement comporte trois mâts 101. [0065] Le premier mât 113 et le troisième mât 114 correspondent aux mâts décrits ci-dessus, c'est-à-dire comprenant un organe de pompage 107 et un support de fixation 110 selon l'invention. Le deuxième mât 112 correspond au mât de secours de la tour 100 de chargement et/ou de déchargement, il permet également d'apporter plus de raideur à la tour 100 de chargement et/ou de déchargement. Le deuxième mât 112 émerge du couvercle 105. Ce deuxième mât 112 comporte un diamètre plus important que le premier mât 113 et le troisième mât 114. Par exemple, le diamètre du deuxième mât 112 est de 600 mm contre 400 mm de diamètre pour le premier mât 113 et le troisième mât 114. [0066] Ce deuxième mât 112 est fermé par un capot de fermeture 1110. Ce capot de fermeture 1110 est amovible et peut être ôté du deuxième mât 112 pour permettre l'insertion d'une pompe de secours descendue jusqu'en fond de cuve. [0067] Tel que visible sur la figure 4, le support de fixation 110 comprend une portion de cylindre droit 1013 qui prolonge la portion de forme tronconique 1012. [0068] Cette portion de forme tronconique 1012 comporte une première base 1014 de diamètre équivalent au diamètre du moteur 102. Cette portion de forme tronconique 1012 comprend également une deuxième base 1015, coaxiale à la première base 1014, par rapport à un axe d'allongement Al. Cette deuxième base 1015 prend appui contre la portion de cylindre droit 1013 du support de fixation 110. [0069] La portion de cylindre droit 1013 présente un diamètre identique à celui de la deuxième base 1015 de la portion de forme tronconique 1012. De plus, cette portion de 9 cylindre droit 1013 s'étend coaxialement à la portion de forme tronconique 1012. [0070] La portion de cylindre droit 1013 du support de fixation 110 peut être formée par une extrémité du premier mât 113 ou du troisième niât 114 de la tour de chargement et/ou de déchargement. [0071] La première extrémité 1100 du support de fixation 110 est inscrite dans un plan P2 qui est parallèle à un plan P3 dans lequel est inscrite la deuxième extrémité 1101 du support de fixation 110. Le plan P2 et le plan P3 coupent l'axe d'allongement Al et sont perpendiculaires à cc même axe d'allongement Al. [0072] Sur la figure 5, le support de fixation 110 comprend au moins un renfort 1102. Tel que représenté, le support de fixation 110 comprend une pluralité de renforts 1102 s'étendant sur une face externe 111 du support de fixation 110. [0073] Deux types de renforts 1102 équipent le support de fixation 110. Le premier type de renforts 1102 prend la forme de lames 118 rectilignes disposées perpendiculairement à un plan Pl perpendiculaire à l'axe d'allongement Al. [0074] Le deuxième type de renforts 1102 consiste en des disques 119 ceinturant la portion de cylindre droit 1013 du support de fixation 110. [0075] Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, une pluralité de disques 119 ceinturent la portion de cylindre droit 1013 du support. Ces disques 119 sont fixés les uns aux autres au moyen de paliers 120 répartis régulièrement autour de la portion de cylindre droit 1013. [0076] Les lames 118 et les disques 119 coopèrent afin de former un ensemble de renforts 1102. [0077] Le tube de déchargement 104 comporte un coude 117 et s'étend dans le support de fixation 110 le long de l'axe d'allongement AI, puis dans le bloc de sortie 115b. Ce coude 117 permet au tube de déchargement 104 de dévier la direction d'écoulement du gaz liquéfié mors de son extraction. [0078] Le bloc de sortie 115b du gaz liquéfié comprend au moins une fenêtre de sortie 116, permettant la sortie du tube de déchargement 104 du bloc de sortie 115. [0079] L'invention atteint ainsi le but qu'elle s'était fixée en permettant de diminuer le diamètre de l'orifice du couvercle, empêchant les déformations de ce couvercle de la cuve et donc des parois de la cuve. L'invention permet alors d'empêcher la mise en oeuvre d'éléments de renforts mécaniques couteux et difficiles à installer. [0080] L'invention ne saurait toutefois se limiter aux moyens et configurations exclu- sivement décrits et illustrés, et s'applique également à tous les moyens et confi- gurations équivalents et à toute combinaison de tels moyens ou configurations. 10