Brevet FR2492930A1 — publié le 19820430

La présente invention se rapporte à des amortisseurs marins et elle a trait plus particulièrement à un amortisseur marin perfectionné du type cellulaire, comprenant un corps cylindrique creux composé de caoutchouc ou d'une matière élastique caoutchoutée, dont une extrémité est pourvue d'une bride de fixation sur une paroi de quai et dont l'autre extré- mité est pourvue d'une bride de montage d'un élément récepteur de choc, une plaque rigide de renforcement annulaire qui est noyée dans chacun des rebords et un renforcement de congé prévu sur une partie de base de chaque bride dans le corps cylindrique creux. Des amortisseurs marins de type cellulaire présentent une coube de déformation o sous l'effet d'un choc d'abordage qui correspond à un flambage transversal du corps cylindrique creux. Cette courbe qui est portée sur la courbe B en trait plein sur la figure 1, comprend d'abord une partie o la force de réaction croit proportionnellement moins vite que la déformation, puis une partie o la force de réaction est sensiblement constante qui correspond à la déformation par flambage, puis atteint une partie o la force de réaction est à nouveau croissante et qui correspond à la compression qui se produit lorsque deux zones de la surface intérieure du corps cylindrique creux sont en contact mutuel. Ces amortisseurs possédant par conséquent une énergie d'absorption très élevée de sorte qu'ils sont utilisés largement et favorablement au Japon et dans d'autres pays. Pour contrôler avec précision la déformation par flambage mentionnée cidessus, on a Jusqu'à maintenant adopté une conception dans laquelle deux rainures annulaires sont ménagées à proximité des lisières d'une zone initiale de renflement vers l'extérieur qui apparaît dans le corps cylindrique droit creux sous l'effet d'une charge verticale. Sur la figure 2, qui représente un amortisseur marin classique, on a désigné par 1 un corps cylindrique creux, par 2 une bride utilisée pour la fixation de l'amortisseur ou pour le montage d'un élément récepteur de choc, par 3 une rainure annulaire, par 4 une plaque annulaire rigide de renforcement qui est noyée dans la bride 2, par 5 un renforcement de congé 2 2492930 prévu sur une partie de base de la bride 2 et par 6 un trou de passage de boulon pour la bride 2. L'amortisseur marin de type cellulaire classique prend, sous l'effet de la déformation par compression, une forme finale mise en évidence sur la fig. 3, qui montre que des parties cylindriques droites l'a subsistent à proximité des deux extrémités du corps 1 du fait que la déformation par flambage est limitée par la rainure annulaire 3. Après la déformation par flambage, un contact mutuel apparaît dans une zone 7 sur la surface intérieure du corps 1 et la déformation par flambage est remplacée par une déformation par compression simple qui correspond à la croissance brutale de la courbe caractéristique B de la fig. 1. A ce moment, l'amortisseur marin de type classique a subi une déformation telle que sa hauteur, c'est-à-dire la distance H séparant les surfaces extérieures des brides, est réduite d'une longueur de déformation - 1 (cf. fig. 3). On voit que la déformation du corps cylindrique creux 1 est désavantageusement limitée par la rainure annulaire 3. L'invention a en conséquence pour but de remédier à l'inconvénient mentionné ci-dessus et d'obtenir la déforma- tion du corps cylindrique creux pratiquement sur toute sa hauteur. Conformément à la présente invention, dans un amortisseur marin comprenant un corps cylindrique creux composé de caoutchouc ou d'une matière élastique caoutchoutée, dont une extrémité est pourvue d'une bride de fixation sur une paroi de quai et dont l'autre extrémité est pourvue d'une bride de montage d'un élément récepteur de choc, une plaque annulaire rigide de renforcement qui est noyée dans chacune des deux brides et un renforcement de congé qui est prévu sur une partie de base de chaque bride dans le corps cylindrique creux, il est prévu qu'une rainure annulaire est formée dans une zone adjacente à chaque renforcement de congé à chaque extrémité dudit corps. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, 3 2492930 donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la fig. 1 est une représentation graphique donnant une courbe charge-déformation pour un amortisseur marin de type cellulaire, la fig. 2 est une vue en élévation et en coupe de l'amortisseur marin de type cellulaire classique, - la fig. 3 est une vue schématique montrant le comportement à la déformation de l'amortisseur marin de la fig. 2, - la fig. 4 est une vue en élévation et en coupe d'un mode de réalisation de l'amortisseur marin conforme à l'invention, - la fig. 5 est une vue schématique montrant le comportement à la déformation de l'amortisseur marin de la fig. 4, - la fig. 6 est une représentation graphique repré- sentant une courbe force de réaction - déformation (trait plein) et une courbe énergie d'absorption - déformation (ligne en trait interrompu) pour chacun des amortisseurs marins soumis à des essais, - les fig. 7a à 7d sont des vues en coupe fragmentaire et schématique de modes de réalisation concrets de la rainure annulaire conforme à l'invention,- et - la fig. 8 est une vue en coupe partielle montrant des états de compression finale de l'amortisseur marin conforme à l'invention et de l'amortisseur marin classique, pourvu de plusieurs rainures annulaires. Conformément à l'invention, une rainure annulaire 3' est formée dans une zone adjacente au renfort de congé prévu à la base de chaque bride 2 sur la périphérie du corps 1, comme indiqué sur la fig. 4. Il en résulte que la déformation par flambage démarre obligatoirement à la rainure annulaire 3', de sorte que par comparaison à l'art antérieur illustré par la fig. 3, la longueur de déformation, dans la condition finale de déformation par compression, atteint une valeur 9 supérieure à l 1' comme le montre 4 2492930 la fig. 5. En conséquence, la courbe caractéristique d'éner- gie est considérablement améliorée, comme indiqué par la courbe en trait interrompu désignée par A sur la fig. 1. Dans le mode préféré de réalisation de l'invention, chacune des deux rainures annulaires 3' est disposée dans une zone adjacente au renfort de congé et correspondant à une plage comprise entre 0,07 et 0,2 fois la distance H séparant les brides, cette distance étant mesurée entre les surfaces extérieures des deux brides. Lorsque, par exemple, cette règle est appliquée à un amortisseur marin de type cellulaire comportant une distance H entre brides égale à 1450 mm, un diamètre extérieur D du corps cylindrique creux de 1360 mm, une épaisseur de paroi T du corps de 225 mm et un diamètre de bride de 1850 mm, la déformation totale en compression est augmentée d'environ 5 % et il en résulte que l'absorption d'énergie peut être augmentée de 10 à 15 %. On a proposé un amortisseur marin cylindrique ayant les mêmes dimensions et pourvu de plusieurs rainures annulaires dans le brevet japonais n0 129 696/79. Une compa- raison de la présente invention avec cet amortisseur a confirmé que l'amortisseur selon l'invention est bien supérieur à celui faisant l'objet de ce brevet japonais. Cela va- être décrit en détail en relation avec l'expérience suivante. On a utilisé sept amortisseurs marins ayant les mêmes dimensions pour les soumettre à des essais. On a d'abord étudié les performances des amortisseurs en soumettant à des essais cinq échantillons comportant deux rainures annulaires 3', dont la position était comprise entre 0,03 et 0,25 fois la distance H séparant les brides 2, mesurée à partir de la surface extérieure de ces dernières. Echantillon d'essai n0 1 position du bord extérieur de la rainure annulaire: 45 mm (0,03 H) section de la rainure annulaire: demi-cercle de rayon 25 mm Echantillon d'essai na 2 position du bord extérieur de la rainure annulaire:100 mm (0,07 H) section de la rainure annulaire Echantillon d'essai nO 3 position du bord extérieur de la rainure annulaire section de la rainure annulaire Echantillon d'essai n0 4 position du bord extérieur de la rainure annulaire section de la rainure annulaire Echantillon d'essai n0 5 position du bord extérieur de rainure annulaire section de la rainure annulaire : demi-cercle de rayon 20 mm : 200 mm (0,14 H) : demi-cercle de rayon 15 mm : 290 mm (0,2 H) : demicercle de rayon 10 mm : 360 mm (0,25 H) : demi-cercle de rayon 5 mm L'essai de compression a été réalisé pour chaque échantillon de manière à obtenir une courbe (force de réaction)/ déformation qui est représentée par les lignes en trait plein sur la fig. 6. Ensuite on a calculé à partir des résultats indiqués ci-dessus l'énergie absorbée, qui est mise en évi- dence par une ligne A en trait interrompu sur la même figure. En tenant compte du fait que la valeur maximale de la force de réaction est de 760.000 Newton dans la courbe (force de réaction)/déformation, on a d'abord déterminé la gamme d'utilisation de chaque produit essayé jusqu'à ce que l'énergie d'absorption par force de réaction unitaire atteigne une valeur maximale de 760.000 Newton. Ensuite, on a déduit l'énergie absorbée de chaque échantillon essayé en utilisant les courbes de la fig. 6 et on a obtenu les résultats suivants: Echantillon d'essai n0 1 29,0.104 Newton-mètre Echantillon d'essai no 2 33,0.104 Echantillon d'essai n0 2 33,0.10 Newton-mètre Echantillon d'essai nO 3 320,.104 Newton-mètre Echantillon d'essai n0 4 32,0.104 Newton-mètre Echantillon d'essai n0 5 28,3.104 Newton-mètre Comme le montre le tableau ci-dessus, les échantil- lons d'essai n' 2,3 et 4 produisent une absorption d'énergie considérablement supérieure à celle de l'échantillon d'essai 6 2492930 no 5 correspondant à l'amortisseur de type connu de la fig. 2, et également à l'échantillon d'essai no 1 qui est pourvu d'une rainure annulaire placée dans le renforcement de congé 5, servant d'exemples comparatifs. L'absorption d'énergie obtenue pour les échantillons d'essai 2 à-4 conformes à l'invention est augmentée de 9 à 17 % par rapport à l'échan- tillon d'essai no 5 correspondant au domaine connu. En outre, comme le montre la fig. 6, la déformation de l'amortisseur de type connu correspondant à l'échantillon d'essai no 5 est d'environ 46 % tandis que les déformations des échantillons d'essai 2 à 4 sont de 52 % à 49 %, ce qui met en évidence une augmentation d'environ 5 à 6 % par rapport à l'art antérieur. Lorsque la rainure annulaire 3' a une forme demi- circulaire et est placée dans une position comprise entre 0,07 et 0,2 fois la distance H séparant les brides, le rayon minimal de la rainure 3' permettant de produire obligatoire- ment la déformation par flambage est de préférence compris dans une plage allant de 0,06 H à 0,015 H dans le cas de l'échantillon d'essai no 2, comme l'on montré les expériences décrites ci-dessus. En outre, on peut modifier la forme de section droite de la rainure annulaire 3', de la façon indiquée sur les fig. 7a à 7d. La fig. 7a montre une rainure de section trapé- zoidale ayant une profondeur a et une largeur de base b, la fig. 7b montre une rainure de sectionincurvée ayant une profondeur a et un rayon r, la fig. 7c montre la combinaison d'une rainure à section incurvée conforme à la fig. 7b et d'une rainure à fond plat ayant une profondeur c adjacente au bord intérieur de la rainure incurvée, tandis que la fig. 7d représente une rainure de profil triangulaire à fond arrondi comportant une paroi oblique de largeur d qui est orientée tangentiellement à la rainure incurvée. Dans ces cas, les performances de l'amortisseur marin peuvent avantageusement être améliorées sans influence perturbatrice sur la résistance du corps cylindrique creux en choisissant les dimensions a, b, c, d et r dans les plages respectives 7 2492930 suivantes a = 0,005 - 0,01 H, b: 0,01 - 0,1 H, c = 0,001 - 0,01 H, d = 0, 01 - 0,2 H et r = 0,005 - 0,02 H. Ensuite on a effectué la même expérience avec des amortisseurs marins cylindriques ayant les mêmes dimensions que ci-dessus et pourvus de plusieurs rainures annulaires. Echantillon d'essai n0 6 Deux rainures annulaires sont placées dans les positions des échantillons d'essai n0 2 et 3. Echantillon d'essai n0 7 Trois rainures annulaires sont placées dans les positions des échantillons d'essai 2, 3 et 4. A la suite de cet essai de compression, on a consta- té que les échantillons 6 et 7 comportaient des courbes (force de réaction)/déformation correspondant aux lignes en trait mixte de la fig. 6, à partir desquelles on a obtenu les énergies absorbées indiquées par des courbes en trait interrompu désignées par B et C. sur la fig. 6. Dans la gamme d'utilisation, jusqu'à ce que la force de réaction soit de 760.000 Newton, l'énergie d'absorption de chacun des échantil- lons d'essai 6 et 7 a la valeur suivante: Echantillon d'essai nO 6: 29,0. 104 Newton-mètre Echantillon d'essai n0 7: 28,5.104 Newton-mètre Comme le montre la description faite ci-dessus, l'énergie absorbée des échantillons d'essai 2 à 4 conformes à l'invention est supérieure de 14 à 16 % par comparaison aux échantillons 6 et 7 pourvus de plusieurs rainures annu- laires. Cela est dû au fait que, lorsque l'amortisseur marin cylindrique pourvu de plusieurs rainures annulaires est soumis à une déformation par compression, la déformation de flambage vers l'extérieur du corps cylindrique creux est plus aisément produite du fait de la présence de plusieurs rainures annulaires et il en résulte que la force-de réaction diminue pendant toute la progression de la défor- mation (fig. 6) et que l'énergie absorbée est réduite. En outre, comme le montre la ligne en trait mixte de la fig. 8, dans la condition finale de déformation par compression, le corps cylindrique creux n'eest renflé qu'à 8 2492930 l'extérieur des multiples rainures annulaires 3" de sorte que la zone de contact mutuel sur la surface intérieure du corps cylindrique se trouve dans une position placée relativement vers l'intérieur par rapport à la partie ayant flambé, comme indiqué par la flèche 8. Il en résulte que la longueur du bras de levier entre le point de contact 8 et un point d'appli- cation sur la bride 2 (flèche 9) est courte par rapport à la forme de section droite et que ce qu'on appelle la constante d'élasticité est élevée et par conséquent l'augmentation de la force de réaction s'effectue brusquement à partir de l'état de compression finale. En conséquence, si l'amortisseur marin cylindrique pourvu de plusieurs rainures annulaires 3" dépasse la limite de la plage d'utilisation, il peut provoquer un endommagement de parois de navires ou d'équipements de quai. En particulier, les performances de l'amortisseur marin dans une condition dépassant légèrement sa plage d'utilisation sont significatives du fait que le navire est fréquemment amarré à une vitesse dépassant une valeur prédéterminée d'amarrage. On doit remarquer de même que dans l'échantillon d'essai n? 5 de type connu, la rainure annulaire 3 n'est pas a proxîmite de la bride 2, placée/ de sorte que la flexion du corps cylindrique est atténuée et que la zone d'entrée en contact mutuel de la surface intérieure est aussi placée dans une position située relativement vers l'intérieur par rapport à la partie de flambage et que l'augmentation de la force de réaction à partir de l'état de compression finale s'effectue brusquement. Conformément à la présente invention, le corps cylindrique creux est infléchi à partir d'une position proche de la bride 2, comme indiqué par la courbe en trait plein sur la fig.8, de sorte que la flexion est accentuée et que par conséquent la zone de contact mutuel de la surface intérieure est placée dans une position située relativement vers l'exté- rieur de la partie déformée par flambage (flèche 10) par comparaison à l'art antérieur. Il en résulte que l'augmenta- tion de force de réaction à partir de l'état de compression finale s'effectue plus doucement, comme le montre la fig. 6, de sorte que, même si l'amortisseur dépasse la limite de sa 9 2492930 plage d'utilisation, des situations dangereuses sont créées moins rapidement. Comme mentionné ci-dessus, dans l'amortisseur marin de type cellulaire conforme à l'invention, la rainure annu- laire est placée dans la zone adjacente au renforcement de congé placé à la base de la bride prévue à chaque extrémité du corps cylindrique creux de sorte que la déformation par flambage sous l'effet d'une charge verticale agissant sur l'amortisseur se produit au voisinage de la base de la bride, si bien que la déformation par compression du corps cylindri- que creux après que la déformation par flambage affecte une zone élargie jusqu'à s'étendre pratiquement sur toute la longueur du corps sans avoir une influence sur la force de fixation de la bride. Il en résulte que les performances de l'amortisseur sont considérablement améliorées et que l'augmentation de force de réaction à partir de l'état de compression finale s'effectue plus doucement de sorte que l'ensemble de l'amortisseur conforme à l'invention peut entrer en action pour réagir à un abordage anormal du navire. 2492930 REVENDICATIONS 1. Amortisseur marin, comprenant un corps cylindri- que creux (1) formé de caoutchouc ou d'une matière élastique caoutchoutée, dont une extrémité est pourvue d'une bride de fixation (2) sur une paroi de quai tandis que l'autre extré- mité est pourvue d'une bride de montage (2) d'un élément récepteur de choc, une plaque annulaire rigide de renforcement (4) qui est noyée dans chacune des deux brides et un renforce- ment de congé (5) qui est prévu sur une partie de base de chacune des brides dans ledit corps, caractérisé en ce qu'une rainure annulaire (3') est formée dans une zone adjacente audit renforcement de congé à chaque extrémité dudit corps. 2. Amortisseur marin selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite zone est située dans une plage comrpise entre 0,07 et 0,2 fois la distance H séparant les- dites brides, cette distance étant mesurée entre les surfaces extérieures des deux brides.