FR2909356A1 - Fixation par collage de blocs isolants pour cuve de transport de gaz liquefies a l'aide de cordons ondules - Google Patents

Fixation par collage de blocs isolants pour cuve de transport de gaz liquefies a l'aide de cordons ondules Download PDF

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Abstract

Procédé de collage sur une coque interne de navire (1) à l'aide de cordons (3) de mastic préférablement en résine epoxy de seconds blocs isolants (4) pour la réalisation d'une cuve étanche et thermiquement isolante pour le transport de gaz liquéfiés, ladite cuve étant constituée par deux barrières d'étanchéité successives, alternées avec deux barrières isolantes constituées par des premiers et seconds blocs isolants (5, 4) réalisés à partir de panneaux de contreplaqué et contenant ou portant des matériaux thermiquement isolants, lesdits seconds blocs isolants (4) de la barrière isolante secondaire étant fixés directement contre la coque interne (1), ledit procédé comprenant la pose de cordons (3) de mastic sur la face inférieure des panneaux desdits seconds blocs isolants (4) le long de lignes parallèles entre elles, le positionnement desdits seconds blocs isolants (4) contre la coque interne (1) du navire et leur mise en pression contre ladite coque interne jusqu'à polymérisation dudit mastic, caractérisé en ce que sur la face inférieure d'au moins un panneau desdits seconds blocs isolants (4) deux au moins desdits cordons (3) sont disposés le long de lignes parallèles ondulées.

Description

1 Le domaine de la présente invention est celui de la réalisation de cuves
étanches et thermiquement isolantes intégrées dans une structure porteuse, notamment la coque d'un navire destiné au transport par mer de gaz liquéfiés et, en particulier, au transport des gaz naturels liquéfiés à forte teneur en méthane. Dans les brevets français 2 265 603, 2 798 902, 2 683786, 2 691 520 et 2 724623, on a déjà décrit la réalisation d'une cuve étanche et thermiquement isolante de ce type, ladite cuve étant constituée par deux barrières d'étanchéité successives alternées avec deux couches d'isolation thermique appelées barrières isolantes. Une première barrière d'étanchéité, dite primaire, est au contact du gaz liquéfié tandis qu'une deuxième, dite secondaire, est disposée entre les deux barrières isolantes. Les différentes barrières sont fixées les unes aux autres et la barrière isolante secondaire est fixée sur la coque interne du navire au moyen de divers procédés connus de l'homme du métier. Dans ces réalisations, les barrières isolantes primaire et secondaire sont constituées par une succession de blocs isolants qui, soit sont des caissons parallélépipédiques fermés remplis d'un calorifuge, soit sont constitués de blocs de mousse isolante collés sur un panneau porteur. Le matériau utilisé pour réaliser les panneaux des caissons ou les panneaux porteurs est généralement du bois contreplaqué, pour une question de coût de revient et pour ses qualités isolantes. L'un des inconvénients du contreplaqué est cependant qu'il est anisotrope et que ses propriétés mécaniques sont différentes selon que l'on exerce une sollicitation dans le sens ou bien transversalement aux fibres de ses plis extérieurs. Les blocs isolants sont fixés sur la coque interne, dans le premier cas par assemblage à l'aide de goujons pris dans la coque interne et dans le second cas tout simplement collés, par l'intermédiaire de leur panneau externe, sur ladite surface. Dans ce cas le matériau utilisé pour le collage est généralement un mastic en résine epoxy, qui est déposé sous forme de cordons sur la face du bloc isolant placée en regard de la coque interne. Dans l'art antérieur les cordons sont disposés de façon rectiligne sur les panneaux des blocs isolants, parallèlement les uns aux autres.
2909356 2 Ces cordons de mastic ont pour fonction, outre celui de maintien du bloc isolant sur la coque interne, d'en compenser les inévitables irrégularités en s'adaptant à la forme de celle-ci. Lors du montage le bloc isolant est positionné sur la coque interne à l'aide de 5 moyens connus de telle façon que les cordons de mastic soient comprimés, avant polymérisation, contre la coque interne et épousent ainsi parfaitement sa forme. On est alors certain d'obtenir un collage de bonne qualité. Avec la polymérisation les cordons de mastic durcissent et se comportent ensuite comme des matériaux parfaitement rigides.
10 Les efforts en provenance de l'intérieur de la cuve étant transmis à la coque interne par l'intermédiaire des panneaux des blocs isolants, il est nécessaire que ceux-ci résistent aux pressions et aux tractions qui leur sont appliqués sans rupture de la structure du bois contreplaqué. Il est donc nécessaire de ne pas trop éloigner les cordons 15 de mastic les uns des autres et d'éviter ainsi que des efforts soient appliqués sur le bois à une distance trop grande d'un cordon. La multiplicité des cordons a, par ailleurs, pour inconvénient d'augmenter sensiblement le coût de réalisation de la cuve d'un navire transporteur de gaz liquéfié, du fait de la grande quantité de 20 mastic nécessaire. Les cordons doivent d'une part être d'une section assez élevée pour compenser les irrégularités de la coque interne et, d'autre part, la longueur totale des cordons, s'ils étaient mis bout à bout, atteindrait plusieurs dizaines, voire une centaine, de kilomètres pour un navire de taille moyenne.
25 La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un procédé moins onéreux de collage des blocs isolants sur la coque interne à l'aide de cordons de mastic, tout en conservant une bonne résistance des panneaux desdits blocs isolants aux efforts de compression ou de traction qui s'exercent sur eux, voire en 30 améliorant celle-ci. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de collage sur une coque interne de navire à l'aide de cordons de mastic préférablement en résine epoxy de seconds blocs isolants pour la réalisation d'une cuve étanche et thermiquement isolante pour le 35 transport de gaz liquéfiés, ladite cuve étant constituée par deux barrières d'étanchéité successives, une barrière d'étanchéité primaire au contact du 2909356 3 produit contenu dans la cuve et une barrière d'étanchéité secondaire située entre la barrière d'étanchéité primaire et la coque interne du navire, ces deux barrières d'étanchéité étant alternées avec deux barrières isolantes constituées par des premiers et seconds blocs isolants réalisés à 5 partir de panneaux de contreplaqué et contenant ou portant des matériaux thermiquement isolants, une première barrière dite barrière isolante primaire étant portée par la barrière d'étanchéité secondaire et supportant la barrière d'étanchéité primaire, et une seconde barrière dite barrière isolante secondaire supportant la barrière d'étanchéité secondaire et dont 10 lesdits seconds blocs isolants sont fixés directement contre la coque interne, ledit procédé comprenant la pose de cordons de mastic sur la face inférieure des panneaux desdits seconds blocs isolants le long de lignes parallèles entre elles, le positionnement desdits seconds blocs isolants contre la coque interne du navire et leur mise en pression contre 15 ladite coque interne jusqu'à polymérisation dudit mastic, caractérisé en ce que sur au moins un panneau desdits seconds blocs isolants deux au moins desdits cordons sont disposés le long de lignes parallèles ondulées. Avantageusement la distance entre deux lignes ondulées 20 consécutives est supérieure ou égale à 100 mm. De façon préférentielle les lignes ondulées sont des sinusoïdes. Avantageusement la sinusoïde présente un rapport sensiblement égal à 8 entre sa période et son amplitude.
25 L'invention a également pour objet une cuve étanche et thermiquement isolante intégrée à la coque interne d'un navire et constituée par deux barrières d'étanchéité successives, une barrière d'étanchéité primaire au contact du produit contenu dans la cuve et une barrière d'étanchéité secondaire située entre la barrière d'étanchéité 30 primaire et la coque interne du navire, ces deux barrières d'étanchéité étant alternées avec deux barrières isolantes constituées par des premiers et seconds blocs isolants réalisés à partir de panneaux en contreplaqué et contenant ou portant des matériaux thermiquement isolants, une première barrière dite barrière isolante primaire étant portée par la 35 barrière d'étanchéité secondaire et supportant la barrière d'étanchéité primaire, et une seconde barrière dite barrière isolante secondaire 2909356 4 supportant la barrière d'étanchéité secondaire et dont lesdits seconds blocs isolants sont fixés directement contre la coque interne du navire au moyen de cordons de mastic préférablement en résine epoxy positionnés sur la face inférieure des panneaux desdits seconds blocs isolants le long 5 de lignes parallèles entre elles, caractérisée en ce que sur au moins un panneau desdits seconds blocs isolants deux au moins desdits cordons sont disposés le long de lignes parallèles ondulées. Avantageusement la distance entre deux lignes parallèles ondulées consécutives est supérieure ou égale à 100 mm.
10 De façon préférentielle les lignes ondulées sont des sinusoïdes. Avantageusement la sinusoïde présente un rapport sensiblement égal à 8 entre sa période et son amplitude. L' invention sera mieux comprise, et d' autres buts, détails, 15 caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative détaillée qui va suivre, d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemples purement illustratif et non limitatif, en référence aux dessins schématiques annexés. Sur ces dessins : 20 - la figure 1 est une vue en coupe d'un système d'isolation comprenant deux barrières d'étanchéité et deux barrières isolantes selon une réalisation de l'art antérieur ; - la figure 2 est une vue en perspective d'un même système d'isolation selon une autre réalisation de l'art antérieur ; 25 - la figure 3 est une vue de dessous d'un second bloc isolant selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 4 est une vue d'un détail de la réalisation d'un cordon de mastic selon un mode de réalisation de l'invention. En se référant à la figure 1, on voit la coque interne 1 d'un 30 navire de transport de gaz liquéfié sur laquelle ont été fixés des goujons 2 destinés à maintenir en place pendant leur installation des seconds blocs isolants 4 réalisés en blocs de mousse placés sur un panneau porteur de façon à constituer une barrière isolante secondaire. Ces seconds blocs isolants 4 sont fixés sur la coque interne 1 par des cordons 35 de mastic 3 disposés sur la face inférieure de leur panneau porteur, transversalement à la plus grande dimension du second bloc isolant, et 2909356 5 maintenus en contact avec la coque interne 1 lors de leur installation par l'intermédiaire de moyens de fixation coopérant avec les goujons 2. (NB : par commodité de langage il est convenu d'appeler désormais face inférieure du second bloc isolant ou de son panneau porteur la face qui se 5 trouve en vis-à-vis de la coque interne, que le second bloc isolant soit destiné à être placé sur le sol, sur le plafond ou sur une paroi latérale de la coque) La barrière isolante secondaire constituée par les seconds blocs isolants 4 est recouverte, en direction du centre de la cuve, grâce à 10 des moyens de fixation non représentés, par une barrière d'étanchéité secondaire 6, elle-même recouverte par une barrière isolante primaire. Cette barrière isolante primaire est constituée de la même façon que la barrière isolante secondaire par des premiers blocs isolants 5, sur lesquels vient se fixer une barrière d'étanchéité primaire 7 en contact 15 avec le gaz liquéfié. En se référant à la figure 2, on voit une autre réalisation de l'art antérieur dans laquelle les barrières isolantes sont réalisées à l'aide de premiers et seconds blocs isolants réalisés sous la forme de caissons parallélépipédiques fermés, réalisés en contreplaqué et contenant un 20 produit calorifuge, tel que de la perlite. On retrouve, en partant de la coque interne 1, les seconds blocs isolants 4 de la barrière isolante secondaire, la barrière 6 d'étanchéité secondaire, les premiers blocs isolants 5 de la barrière isolante primaire et la barrière d'étanchéité primaire 7. Les seconds blocs isolants 4 sont positionnés sur la coque 25 interne 1 lors de leur installation via des moyens de fixation 2 puis collés sur cette coque interne par des cordons de mastic 3 disposés préalablement sur leur partie inférieure, transversalement par rapport à la plus grande dimension des seconds blocs isolants. En se référant à la figure 3, on voit une vue de dessous d'un 30 panneau d'un second bloc isolant 4, sur lequel ont été disposés des cordons de mastic 3 selon l'invention, transversalement à la plus grande dimension des seconds blocs isolants. Du fait de la méthode de construction des panneaux de contreplaqué les plis sont toujours en nombre impair et sur les plis extérieurs les fibres du bois sont orientées 35 dans l'axe de la plus petite dimension du panneau. Cette orientation est représentée par l'axe A-A sur la figure 3.
2909356 6 En se référant à la figure 4, on voit un détail de la forme d'un cordon de mastic selon l'invention, pour lequel la forme ondulée présentée est une forme sinusoïdale, de période "L" et d'amplitude "a". On va maintenant décrire le gain apporté par l'invention par 5 rapport à l'art antérieur. Dans les réalisations antérieures les cordons de mastic sont rectilignes et espacés régulièrement d'une longueur qui varie selon l'endroit où le second bloc isolant correspondant sera placé dans la cuve, autrement dit selon la pression à laquelle il sera soumis. Pour les parois 10 en fond de cuve (sol et partie basses des parois latérales) il est nécessaire de rapprocher les cordons de mastic pour éviter la rupture du bois entre deux cordons. On retient généralement un espacement de 100 mm entre deux cordons consécutifs sur un même second bloc isolant. Dans les zones où la pression à supporter sera plus faible (parties hautes des 15 parois latérales et plafond) un espacement plus lâche est acceptable. L'espacement généralement retenu est alors de 140 mm. Les panneaux de bois constituant les faces des seconds blocs isolants 4 sont soumis en utilisation à des efforts de compression du fait du poids du liquide contenu dans la cuve mais ils doivent aussi 20 pouvoir résister à des efforts de traction générés par la déformation de la coque interne 1 lors des opérations de ballastage. Les points faibles d'un panneau de bois contreplaqué sont de deux types : - en compression il peut se rompre par flexion le long d'une ligne 25 parallèle aux cordons puisque la face inférieure, qui est soumise à une pression uniformément répartie n'est supportée que par les arêtes linéaires que constituent les cordons, avec un espacement non supporté entre eux. Cette fragilité est encore accentuée lorsque les cordons sont orientés dans le même sens que les fibres du pli 30 extérieur du contreplaqué (cf fig. 3), ce qui est fréquemment le cas dans la pratique. Les chantiers constructeurs de navires de transport de gaz liquéfié sont en effet amenés à manipuler les seconds blocs isolants équipés de leurs cordons de mastic et notamment à les retourner pour remettre la face inférieure en dessous après l'opération 35 de dépose du mastic. Cette manoeuvre se déroule de façon plus sûre si les cordons de mastic restent dans un même plan lors de cette 2909356 7 rotation, autrement dit s'ils sont mis dans le sens de la plus petite dimension de la face inférieure. Cette orientation est justement, par construction du contreplaqué, le sens des fibres du pli extérieur. - en traction le bois d'un panneau de contreplaqué peut se délaminer, 5 une partie du bois du pli extérieur restant attachée au cordon de mastic, le reste s'en séparant, laissant alors le second bloc isolant se détacher de la coque interne. Ces faiblesses du contreplaqué empêchent de trop espacer les cordons de mastic et ainsi de réduire le volume de mastic employé 10 pour réaliser l'isolation d'une cuve. L'invention résout ce problème en remplaçant les cordons rectilignes employés auparavant par des cordons 3 présentant des ondulations, qui peuvent, par exemple, être sinusoïdales comme le montrent les figures 3 et 4.
15 Des essais ont été effectués sur des panneaux qui ont été équipés de cordons sinusoïdaux, présentant des espacements divers, dont la période L est de 372 mm et l'amplitude a de 46,5 mm. La longueur d'une telle sinusoïde, qui se caractérise par un rapport L/a égal à 8, est supérieure de 14% à celle du segment de droite de longueur L 20 correspondant. La résistance à la rupture par flexion inter cordons et au délaminage des panneaux a été évaluée et comparée à celle de panneaux équipés de cordons rectilignes espacés de 100 ou de 140 mm. On ne retrouve la même pression de rupture par flexion avec ces cordons 25 sinusoïdaux, qu'avec un espacement entre eux supérieur de 35 % à celui constaté avec des cordons rectilignes. De même les essais de résistance au délaminage ont montré qu'avec une telle forme sinusoïdale (rapport L/a égal à 8) la résistance au délaminage est augmentée de 48% par rapport à des cordons droits 30 placés eux aussi parallèlement aux fibres du contreplaqué. Cela signifie qu'un raccourcissement de 35% de la longueur de mastic déposée sur le panneau d'un second bloc isolant est possible, sans se placer de façon plus défavorable vis-à-vis du délaminage qu'avec des cordons rectilignes.
35 Au global l'utilisation de cordons sinusoïdaux de rapport L/a égal à 8 permet une économie de 18% sur la quantité de mastic 2909356 8 nécessaire par rapport à des cordons rectilignes, tout en conservant la même tenue à la rupture en flexion et en obtenant même une meilleure résistance au délaminage. Il est évident que d'autres sinusoïdes peuvent être 5 sélectionnées, avec des rapports L/a différents de 8, ou bien des formes périodiques alternées quelconques (chevrons, carrés, ...) La quantité de mastic nécessaire sera plus ou moins grande selon la forme de ces lignes ondulées. Il conviendra toutefois d'adapter l'écartement entre les lignes pour que soit conservée une résistance suffisante à la rupture en flexion 10 avec la forme ondulée retenue. Bien que l'invention ait été décrite en relation avec plusieurs modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans 15 le cadre de l'invention.

Claims (9)

REVENDICATIONS
1. Procédé de collage sur une coque interne de navire (1) à l'aide de cordons (3) de mastic préférablement en résine epoxy de seconds blocs isolants (4) pour la réalisation d'une cuve étanche et thermiquement isolante pour le transport de gaz liquéfiés, ladite cuve étant constituée par deux barrières d'étanchéité successives, une barrière d'étanchéité primaire (7) au contact du produit contenu dans la cuve et une barrière d'étanchéité secondaire (6) située entre la barrière d'étanchéité primaire et la coque interne (1) du navire, ces deux barrières d'étanchéité étant alternées avec deux barrières isolantes constituées par des premiers et seconds blocs isolants (5, 4) réalisés à partir de panneaux de contreplaqué et contenant ou portant des matériaux thermiquement isolants, une première barrière dite barrière isolante primaire étant portée par la barrière d'étanchéité secondaire (6) et supportant la barrière d'étanchéité primaire (7), et une seconde barrière dite barrière isolante secondaire supportant la barrière d'étanchéité secondaire (6) et dont lesdits seconds blocs isolants (4) sont fixés directement contre la coque interne (1), ledit procédé comprenant a) la pose de cordons (3) de mastic sur la face inférieure des panneaux desdits seconds blocs isolants (4) le long de lignes parallèles entre elles, b) le positionnement desdits seconds blocs isolants (4) contre la coque interne (1) du navire et c) leur mise en pression contre ladite coque interne jusqu'à polymérisation dudit mastic, caractérisé en ce que sur la face inférieure d'au moins un panneau desdits seconds blocs isolants (4) deux au moins desdits cordons (3) sont disposés le long de lignes parallèles ondulées.
2. Procédé de collage selon la revendication 1, dans lequel la distance entre deux lignes ondulées consécutives est supérieure 30 ou égale à 100 mm.
3. Procédé de collage selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les lignes ondulées sont des sinusoïdes.
4. Procédé de collage selon la revendication 3, dans lequel la sinusoïde présente un rapport sensiblement égal à 8 entre sa 35 période et son amplitude. 2909356 10
5. Cuve étanche et thermiquement isolante intégrée à la coque interne (1) d'un navire et constituée par deux barrières d'étanchéité successives, une barrière d'étanchéité primaire (7) au contact du produit contenu dans la cuve et une barrière d'étanchéité secondaire (6) située 5 entre la barrière d'étanchéité primaire et la coque interne (1) du navire, ces deux barrières d'étanchéité étant alternées avec deux barrières isolantes constituées par des premiers et seconds blocs isolants (5, 4) réalisés à partir de panneaux de contreplaqué et contenant ou portant des matériaux thermiquement isolants, une première barrière dite barrière 10 isolante primaire étant portée par la barrière d'étanchéité secondaire (6) et supportant la barrière d'étanchéité primaire (7), et une seconde barrière dite barrière isolante secondaire supportant la barrière d'étanchéité secondaire (6) dont lesdits seconds blocs isolants (4) sont fixés directement contre la coque interne (1) du navire au moyen de cordons 15 (3) de mastic préférablement en résine epoxy, positionnés sur la face inférieure des panneaux desdits seconds blocs isolants le long de lignes parallèles entre elles, caractérisée en ce que sur la face inférieure d'au moins un panneau desdits seconds blocs isolants (4) deux au moins desdits cordons (3) sont 20 disposés le long de lignes parallèles ondulées.
6. Cuve étanche et thermiquement isolante selon la revendication 5, dans laquelle la distance entre deux lignes parallèles ondulées consécutives est supérieure ou égale à 100 mm.
7. Cuve étanche et thermiquement isolante selon l'une 25 des revendications 5 ou 6, dans laquelle les lignes ondulées sont des sinusoïdes.
8. Cuve étanche et thermiquement isolante selon la revendication 7, dans laquelle la sinusoïde présente un rapport sensiblement égal à 8 entre sa période et son amplitude.
9. Navire de transport de gaz liquéfiés comportant au moins une cuve étanche et thermiquement isolante selon l'une des revendications 5 à 8 ci-dessus.
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