Brevet FR3128509A1 — publié le 20230428

L’invention concerne une cuve étanche et thermiquement isolante (71) comprenant une paroi de fond (6) et une paroi de plafond (4), dans laquelle la paroi de plafond (4) est traversée par au moins une première conduite (10) et une deuxième conduite (11), dans laquelle la cuve (71) est équipée d’un pied de support (12) passant au travers de la paroi de fond (6) et fixé à la structure porteuse (1), et d’un dispositif de guidage (13) fixé au pied de support (12), le dispositif de guidage (13) étant configuré pour assurer un guidage en translation selon la direction de hauteur (H) de la première conduite (10) et de la deuxième conduite (11), dans laquelle le dispositif de guidage (13) comporte un premier collier (25) disposé tout autour de la première conduite (10), un deuxième collier (26) disposé tout autour de la deuxième conduite (11), une plaque de support (18) fixée au pied de support (12), un premier bras de liaison (21) reliant le premier collier (25) à la plaque de support (18), et un deuxième bras de liaison (22) reliant le deuxième collier (26) à la plaque de support (18). Figure pour l’abrégé : Fig. 5 Cuve étanche et thermiquement isolante L’invention se rapporte au domaine des cuves étanches et thermiquement isolantes, à membranes. En particulier, l’invention se rapporte au domaine des cuves étanches et thermiquement isolantes pour le stockage et/ou le transport de gaz liquéfié à basse température, telles que des cuves pour le transport de Gaz de Pétrole Liquéfié (aussi appelé GPL) présentant par exemple une température comprise entre -50°C et 0°C, ou pour le transport de Gaz Naturel Liquéfié (GNL) à environ -162°C. Le gaz liquéfié peut également être par exemple de l’ammoniac, du gaz carbonique, de l’hydrogène, de l’éthanol ou encore de l’éthylène. Ces cuves peuvent être installées à terre ou sur un ouvrage flottant. Dans le cas d’un ouvrage flottant, la cuve peut être destinée au transport de gaz liquéfié ou à recevoir du gaz liquéfié servant de carburant pour la propulsion de l’ouvrage flottant. Arrière-plan technologique Il est connu des cuves étanches et thermiquement isolantes de stockage de gaz naturel liquéfié (GNL) embarquées dans un navire et équipées d’une tour de chargement/déchargement. La tour de chargement/déchargement comporte une structure tripode, c’est-à-dire qu’elle comporte trois mâts verticaux qui sont chacun fixés les uns aux autres par des traverses. Chacun des mâts verticaux est creux. Ainsi, deux des mâts forment une ligne de déchargement de la cuve et sont pour ce faire chacun associés à une pompe de déchargement portée par la tour de chargement/déchargement, à proximité de son extrémité inférieure. Le troisième mât forme quant à lui un puit de secours permettant la descente d’une pompe de secours et d’une ligne de déchargement en cas de défaillance des autres pompes de déchargement. La tour de chargement/déchargement porte également des lignes de chargement qui ne constituent pas l’un des trois mâts. De telles tours de chargement/déchargement sont par exemple décrites dans le document WO2019211551. Une cuve peut comporter une ou plusieurs tours de chargement/déchargement selon le cas. La tour de chargement/déchargement est également équipée d’une base qui est fixée à l’extrémité inférieure des trois mâts et qui supporte les pompes de déchargement. La tour de chargement/déchargement comporte de plus un dispositif de guidage qui est fixé contre la face inférieure de la base et qui coopère avec un pied de support qui est fixé à la paroi de fond de la structure porteuse. Un tel dispositif de guidage vise à autoriser les mouvements relatifs de la tour de chargement/déchargement par rapport au pied de support selon la direction de hauteur de la cuve afin de permettre à la tour de chargement/déchargement de se contracter ou de se dilater en fonction des températures à laquelle elle est soumise tout en empêchant les mouvements horizontaux de la base de la tour de chargement/déchargement. Résumé Une idée à la base de l’invention est de simplifier la cuve étanche et thermiquement isolante et notamment la structure traversant la cuve formée par les conduites de chargement et de déchargement tout en prenant en compte les phénomènes de contraction et dilation thermique des conduites. Selon un mode de réalisation, l’invention fournit une cuve étanche et thermiquement isolante de stockage de gaz liquéfié intégrée dans une structure porteuse, la cuve comprenant une paroi de fond et une paroi de plafond opposée à la paroi de fond dans une direction de hauteur de la cuve, la paroi de fond et la paroi de plafond étant fixées à la structure porteuse, dans laquelle la paroi de plafond est traversée par au moins une première conduite et une deuxième conduite, dans laquelle la cuve est équipée d’un pied de support passant au travers de la paroi de fond et fixé à la structure porteuse, et d’un dispositif de guidage fixé au pied de support, le dispositif de guidage étant configuré pour assurer un guidage en translation selon la direction de hauteur de la première conduite et de la deuxième conduite, dans laquelle le dispositif de guidage comporte un premier collier disposé tout autour de la première conduite, un deuxième collier disposé tout autour de la deuxième conduite, une plaque de support fixée au pied de support, un premier bras de liaison reliant le premier collier à la plaque de support, et un deuxième bras de liaison reliant le deuxième collier à la plaque de support. Grâce à ces caractéristiques, les conduites sont directement guidées par le dispositif de guidage qui est lui-même fixé au pied de support, sans nécessiter d’intermédiaire comme dans l’art antérieur avec la base de la tour de chargement/déchargement. De plus, chacune des conduites est guidée individuellement par chacun des colliers. Ainsi, si les conduites sont amenées à avoir un comportement différent en contraction/dilatation thermique, le dispositif de guidage permet de guider l’extrémité inférieure des conduites en translation selon la direction de hauteur de la cuve indépendamment l’une de l’autre. Les colliers permettent également d’empêcher l’extrémité inférieure des conduites de se déplacer. Les bras de liaison et la plaque de support permettent de transférer les efforts subis par les conduites qui auraient une composante dans le plan parallèle à la paroi de fond, au pied de support. Selon des modes de réalisation, une telle cuve peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes. Selon un mode de réalisation, des raidisseurs sont formés le long du premier bras de liaison et/ou du deuxième bras de liaison. Selon un mode de réalisation, le premier bras de liaison et/ou le deuxième bras de liaison comporte un tube de liaison, de préférence à section circulaire, comprenant une première extrémité et une deuxième extrémité, et une base reliée à la première extrémité du tube de liaison, la base étant fixée, par exemple par vissage ou soudage, à la plaque de support. Selon un mode de réalisation, une extrémité d’au moins un des raidisseurs est située contre la base du premier bras de liaison ou du deuxième bras de liaison. Selon un mode de réalisation, une extrémité d’au moins un des raidisseurs formés sur le premier bras de liaison est située contre le premier collier, de préférence soudée au premier collier. Selon un mode de réalisation, une extrémité d’au moins un des raidisseurs formés sur le deuxième bras de liaison est située contre le deuxième collier, de préférence soudée au deuxième collier. Selon un mode de réalisation, les raidisseurs comportent des raidisseurs primaires et des raidisseurs secondaires, les raidisseurs primaires s’étendant du premier ou deuxième collier jusqu’à la base du premier bras de liaison ou du deuxième bras de liaison, les raidisseurs secondaires comportant une première extrémité située contre le premier ou le deuxième collier et une deuxième extrémité située à une distance non nulle de la base du premier ou du deuxième bras de liaison. Selon un mode de réalisation, les raidisseurs sont répartis tout autour du tube de liaison selon un pas angulaire régulier. Ainsi, les raidisseurs permettent d’augmenter la raideur et notamment la résistance à la flexion des bras de liaison. Selon un mode de réalisation, les raidisseurs sont formés sous la forme de gousset. Selon un mode de réalisation, le premier collier comporte une première portion cylindrique fixée au premier bras de liaison et une deuxième portion cylindrique fixée à ladite première portion cylindrique du premier collier. Selon un mode de réalisation, le collier présente une forme de cylindre droit à base circulaire, carrée ou rectangulaire, de préférence à base circulaire. Selon un mode de réalisation, le deuxième collier comporte une première portion cylindrique fixée au deuxième bras de liaison et une deuxième portion cylindrique fixée à ladite première portion cylindrique du deuxième collier. Selon un mode de réalisation, la deuxième portion cylindrique est fixée à la première portion cylindrique de manière amovible, par boulonnage. (REV5) Selon un mode de réalisation, une surface interne du premier collier et/ou une surface interne du deuxième collier est équipée d’au moins un tampon anti-frottement s’étendant par exemple selon la direction de hauteur. Selon un mode de réalisation, une surface interne du premier collier et/ou une surface interne du deuxième collier est équipée d’une pluralité de tampons anti-frottement s’étendant par exemple selon la direction de hauteur et répartis uniformément sur la surface interne. (REV6) Selon un mode de réalisation, le tampon anti-frottement est réalisé dans un matériau dont le coefficient de friction statique sur de l’acier est inférieur ou égal à 0,2, de préférence inférieur ou égal à 0,1, par exemple égal à 0,04 dans le cas de tampon anti-frottement en Téflon (REV7) Selon un mode de réalisation, la première conduite est une conduite de chargement en gaz liquéfié raccordée à une pompe de chargement et la deuxième conduite est une conduite de déchargement en gaz liquéfié raccordée à une pompe de déchargement. (REV8) Selon un mode de réalisation, le dispositif de guidage est un dispositif de guidage principal, et dans laquelle la paroi de plafond est traversée par au moins une troisième conduite, la cuve étant équipée d’au moins un dispositif de guidage secondaire, le dispositif de guidage secondaire étant fixé à la première conduite ou à la deuxième conduite , le dispositif de guidage secondaire étant configuré pour assurer un guidage en translation selon la direction de hauteur de la troisième conduite, et dans laquelle le dispositif de guidage secondaire comporte un troisième collier disposé tout autour de la troisième conduite, un troisième bras de liaison reliant le troisième collier à la première conduite ou à la deuxième conduite. Selon un mode de réalisation, la cuve comporte, dans une direction d’épaisseur de l’extérieur vers l’intérieur de la cuve, au moins une barrière thermiquement isolante et au moins une membrane d’étanchéité supportée par la barrière thermiquement isolante et destinée à être en contact avec le fluide contenu dans la cuve. Selon un mode de réalisation, la cuve comporte successivement, dans une direction d’épaisseur de l’extérieur vers l’intérieur de la cuve une barrière thermiquement isolante secondaire comportant des éléments isolants reposant contre la structure porteuse, une membrane d’étanchéité secondaire ancrée aux éléments isolants de la barrière thermiquement isolante secondaire, une barrière thermiquement isolante primaire comportant des éléments isolants reposant contre la membrane d’étanchéité secondaire et une membrane d’étanchéité primaire ancrée aux éléments isolants de la barrière thermiquement isolante primaire et destinée à être en contact avec le fluide contenu dans la cuve. Selon un mode de réalisation, l’invention fournit aussi un navire pour le transport d’un produit liquide froid, le navire comportant une double coque et une cuve précitée disposée dans la double coque, le navire s’étendant selon une direction longitudinale. Selon un mode de réalisation, le premier bras de liaison et le deuxième bras de liaison s’étendent orthogonalement à la direction longitudinale. En mer, sous l’action de la houle, les cuves de stockage de gaz liquéfié sont sujettes à des phénomènes de ballottement de la cargaison, appelés « sloshing » en langue anglaise. Ces phénomènes sont susceptibles d’être très violents à l’intérieur de la cuve et par conséquent de générer des efforts importants dans la cuve et notamment sur ses équipements, tels que la première conduite et la deuxième conduite. Ces phénomènes de ballotement sont plus importants dans une direction transversale du navire, à savoir une direction orthogonale à la direction longitudinale du navire. Ainsi, en disposant les bras de liaison dans la direction où les phénomènes de ballotement sont les plus forts, il est possible de faire travailler principalement en traction/compression les bras de liaison et ainsi limiter les risques d’endommagement en flexion. Dès lors, le dispositif de guidage est susceptible de supporter les efforts principaux de ballotement. Selon un mode de réalisation, le premier bras de liaison et le deuxième bras de liaison s’étendent dans une direction de bras formant un angle compris 75° et 105° avec la direction longitudinale. La direction de bras est contenue dans un plan parallèle à la paroi de fond. Selon un mode de réalisation, la première conduite et la deuxième conduite sont situées et de part et d’autre d’un plan transversal passant par le pied de support et qui est orthogonal à la direction longitudinale, la plaque de support étant positionnée dans un plan orthogonal à une direction transversale, la direction transversale étant perpendiculaire à la direction longitudinale. Selon un mode de réalisation, la plaque de support est fixée au pied de support à l’aide d’au moins deux plaques de liaison, les plaques de liaison étant positionnées dans un plan orthogonal à la direction de hauteur, les plaques de liaison étant disposées contre la plaque de support dans la direction longitudinale de sorte à raidir en flexion la plaque de support. Selon un mode de réalisation, l’invention fournit aussi un système de transfert pour un produit liquide froid, le système comportant le navire précité, des canalisations isolées agencées de manière à relier la cuve installée dans la coque du navire à une installation de stockage flottante ou terrestre et une pompe pour entrainer un flux de produit liquide froid à travers les canalisations isolées depuis ou vers l’installation de stockage flottante ou terrestre vers ou depuis la cuve du navire. Selon un mode de réalisation, l’invention fournit aussi un procédé de chargement ou déchargement d’un tel navire, dans lequel on achemine un produit liquide froid à travers des canalisations isolées depuis ou vers une installation de stockage flottante ou terrestre vers ou depuis la cuve du navire. Brève description des figures L’invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante de plusieurs modes de réalisation particuliers de l’invention, donnés uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés. La représente une vue en coupe partielle d’une cuve étanche et thermiquement isolante selon un mode de réalisation, comportant notamment sur la paroi de plafond une structure de dôme et une structure de trou d’homme, et sur la paroi de fond un pied de support. La est une vue de dessus partielle d’une paroi de fond de la cuve étanche et thermiquement isolante, comportant un pied de support et un dispositif de guidage selon un mode de réalisation. La est une vue en perspective d’un pied de support muni d’un dispositif de guidage selon un premier mode de réalisation. La est une vue en perspective d’un pied de support muni d’un dispositif de guidage selon un deuxième mode de réalisation. La est une vue en perspective partielle d’une paroi de fond munie d’un pied de support et du dispositif de guidage selon le deuxième mode de réalisation, la conduite de chargement et des conduites secondaires étant représentées. La est une représentation schématique écorchée d’un navire méthanier comprenant une cuve étanche et thermiquement isolante et d’un terminal de chargement/déchargement de cette cuve. Cuve (71) étanche et thermiquement isolante de stockage de gaz liquéfié intégrée dans une structure porteuse (1), la cuve (71) comprenant une paroi de fond (6) et une paroi de plafond (4) opposée à la paroi de fond (6) dans une direction de hauteur (H) de la cuve (71), la paroi de fond (6) et la paroi de plafond (4) étant fixées à la structure porteuse (1), dans laquelle la paroi de plafond (4) est traversée par au moins une première conduite (10) et une deuxième conduite (11), dans laquelle la cuve (71) est équipée d’un pied de support (12) passant au travers de la paroi de fond (6) et fixé à la structure porteuse (1), et d’un dispositif de guidage (13) fixé au pied de support (12), le dispositif de guidage (13) étant configuré pour assurer un guidage en translation selon la direction de hauteur (H) de la première conduite (10) et de la deuxième conduite (11), dans laquelle le dispositif de guidage (13) comporte un premier collier (25) disposé tout autour de la première conduite (10), un deuxième collier (26) disposé tout autour de la deuxième conduite (11), une plaque de support (18) fixée au pied de support (12), un premier bras de liaison (21) reliant le premier collier (25) à la plaque de support (18), et un deuxième bras de liaison (22) reliant le deuxième collier (26) à la plaque de support (18). Cuve (71) selon la revendication 1, dans laquelle des raidisseurs sont formés le long du premier bras de liaison (21) et/ou du deuxième bras de liaison (22). Cuve (71) selon la revendication 2, dans laquelle les raidisseurs sont formés sous la forme de gousset. Cuve (71) selon l’une des revendications 1 à 3, dans laquelle le premier collier (25) comporte une première portion cylindrique (27) fixée au premier bras de liaison (21) et ’une deuxième portion cylindrique (29) fixée à ladite première portion cylindrique (27) du premier collier (25) et dans laquelle le deuxième collier (26) comporte une première portion cylindrique (27) fixée au deuxième bras de liaison (22) et une deuxième portion cylindrique (29) fixée à ladite première portion cylindrique (27) du deuxième collier (26). Cuve (71) selon l’une des revendications 1 à 4, dans laquelle une surface interne du premier collier (25) et/ou une surface interne du deuxième collier (26) est équipée d’au moins un tampon anti-frottement (30). Cuve (71) selon la revendication 5, dans laquelle le tampon anti-frottement (30) est réalisé dans un matériau dont le coefficient de friction statique sur de l’acier est inférieur ou égal à 0,2. Cuve (71) selon l’une des revendications 1 à 6, dans laquelle la première conduite (10) est une conduite de chargement en gaz liquéfié raccordée à une pompe de chargement et la deuxième conduite (11) est une conduite de déchargement en gaz liquéfié raccordée à une pompe de déchargement. Cuve (71) selon l’une des revendications 1 à 7, dans laquelle le dispositif de guidage (13) est un dispositif de guidage (13) principal, et dans laquelle la paroi de plafond (4) est traversée par au moins une troisième conduite (33), la cuve (71) étant équipée d’au moins un dispositif de guidage secondaire (34), le dispositif de guidage secondaire (34) étant fixé à la première conduite (10) ou à la deuxième conduite (11) , le dispositif de guidage secondaire (34) étant configuré pour assurer un guidage en translation selon la direction de hauteur (H) de la troisième conduite (33), et dans laquelle le dispositif de guidage secondaire (34) comporte un troisième collier (36) disposé tout autour de la troisième conduite (33), un troisième bras de liaison (35) reliant le troisième collier (36) à la première conduite (10) ou à la deuxième conduite (11). Cuve (71) selon l’une des revendications 1 à 8, dans laquelle la cuve (71) comporte, dans une direction d’épaisseur de l’extérieur vers l’intérieur de la cuve (71), au moins une barrière thermiquement isolante et au moins une membrane d’étanchéité supportée par la barrière thermiquement isolante et destinée à être en contact avec le fluide contenu dans la cuve (71). Navire (70) pour le transport d’un produit liquide froid, le navire comportant une double coque (72) et une cuve (71) selon l’une des revendications 1 à 8 disposée dans la double coque, le navire s’étendant selon une direction longitudinale (L). Navire selon la revendication 10, dans lequel le premier bras de liaison (21) et le deuxième bras de liaison (22) s’étendent orthogonalement à la direction longitudinale (L). Navire selon la revendication 10 ou la revendication 11, dans lequel la première conduite (10) et la deuxième conduite (11) sont situées et de part et d’autre d’un plan transversal passant par le pied de support (12) et qui est orthogonal à la direction longitudinale (L), la plaque de support (18) étant positionnée dans un plan orthogonal à une direction transversale (T), la direction transversale (T) étant perpendiculaire à la direction longitudinale (L). Navire selon l’une des revendications 10 à 12, dans lequel la plaque de support (18) est fixée au pied de support (12) à l’aide d’au moins deux plaques de liaison (19), les plaques de liaison (19) étant positionnées dans un plan orthogonal à la direction de hauteur (H), les plaques de liaison (19) étant disposées contre la plaque de support (18) dans la direction longitudinale (L) de sorte à raidir en flexion la plaque de support (18). Système de transfert pour un produit liquide froid, le système comportant un navire (70) selon l’une des revendications 10 à 13, des canalisations isolées (73, 79, 76, 81) agencées de manière à relier la cuve (71) installée dans la coque du navire à une installation de stockage flottante ou terrestre (77) et une pompe pour entrainer un flux de produit liquide froid à travers les canalisations isolées depuis ou vers l’installation de stockage flottante ou terrestre vers ou depuis la cuve (71) du navire. Procédé de chargement ou déchargement d’un navire (70) selon l’une des revendications 10 à 13, dans lequel on achemine un produit liquide froid à travers des canalisations isolées (73, 79, 76, 81) depuis ou vers une installation de stockage flottante ou terrestre (77) vers ou depuis la cuve (71) du navire.