Brevet FR2500098A1 — publié le 19820820

La présente invention a pour objet un dispo- sitif d'amortissement contre les chocs provoqués par des objets lourds et notamment les chutes accidentel- les d'emballage de transports dans. les piscines de dé- chargement de produits radioactifs, ces emballages étant appelés "châteaux' dans la suite du présent tex- te. Etant donné qu'on ne peut jamais exclure un défaut de fonctionnement dans les dispositifs de manu- tention, il est nécessaire de se prémunir contre le risque de rupture ou de mauvais fonctionnement du sys- tème d'attache du -château au moment o ce dernier se trouve au-dessus de la piscine de déchargement et au cours de la descente au fond de cette piscine. Une rupture éventuelle de ce système entraî- nerait la chute du château qui, lors de son impact avec la paroi de la piscine d'une part peut ouvrir une brèche dans cette paroi et d'autre part, éventuelle- ment dans le cas d'un château très lourd, défoncer le radier en béton sur lequel est disposée la paroi et entrainer des désordres graves dans les structures ad- jacentes. On a déjà proposé diverses solutions à ce risque de détériorations. Par exemple, on a essayé d'interposer entre le fond de la piscine et le radier en béton une couche de béton cellulaire. Cependant, pour obtenir une action efficace, il faut que l'épais- seur de cette couche soit très importante (de l'ordre de plusieurs mètres pour un château d'environ 120 ton- nes). Il faut de plus surveiller l'étanchéité de la piscine car ce béton cellulaire est nettement sensible à l'action de l'eau. Cette couche peut donc constituer un nid de contamination. Une autre solution connue consiste à dispo- ser sur le fond de la piscine des amortisseurs métal- liques étanches à structure de nid d'abeille dont les alvéoles sont remplis d'air. Ces matelas sont effica- ces mais onéreux. Il faut, en outre, éventuellement lester ou fixer ces matelas au fond de la piscine et en contrôler l'étanchéité. En effet, remplis d'eau, ces matelas sont inefficaces. Par ailleurs, de tels matelas ne sont vraiment efficaces que s'ils reçoivent une force d'impact verticale et non pas oblique. On a également proposé de disposer vertica- lement au fond de la piscine des tubes perforés rem- plis d'eau. Ces tubes ne se déforment pas de façon homogène et subissent une contre pression au moment du choc engendrée d'une part par une sortie relativement lente de l'eau à travers les orifices du tube, et, d'autre part par l'incompressibilité de cette eau con- tenue dans le tube. La présente invention a justement pour objet un dispositif qui remédie à ces inconvénients et pré- sente notamment une bonne efficacité vis-à-vis des chocs obliques. Selon la principale caractéristique du dis- positif objet de l'invention, celui-ci, du genre de ceux qui comprennent au moins un faisceau de pièces mécaniques déformables disposées verticalement et re- liées à une plaque supérieure et une plaque inférieure est caractérisé en ce que lesdites pièces mécaniques sont disposées avec un écartement suffisant pour qu'elles puissent se déformer librement sans entrer en contact les unes avec les autres, même après flambage sous l'action d'un choc. Selon une autre caractéristique du disposi- tif objet de l'invention, une plaque supplémentaire de masse sensiblement égale à celle de l'une des pièces mécaniques est placée entre chaque pièce mécanique et ladite plaque supérieure. Selon un mode de réalisation préféré, les pièces mécaniques sont des pièces creuses, par exemple des cylindres creux de section droite circulaire. Un tel dispositif présente une bonne effica- cité si les tubes sont libres de se déformer suivant leur propre mode de vibration d'o la nécessité de les écarter les uns des autres. De plus, la présence d'une plaque supplémentaire de masse sensiblement égale à celle du tube provoque la déformation de celui-ci ver- ticalement, suivant son axe, même en cas de choc obli- que. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réali- sation, description donnée à titre purement illustra- tif et nullement limitatif, en référence au dessin an- nexé, lequel comporte une figure unique représentant une vue schématique, en coupe verticale, d'un faisceau de pièces mécaniques selon l'invention après un choc provoqué par la chute d'un château de stockage. Sur la figure, on voit que le dispositif d'amortissement ou amortisseur 1, selon l'invention, est posé sur le fond 2 de la piscine, lui-même repo- sant sur un radier 3 en béton. L'amortisseur 1 est constitué d'un faisceau de tubes 4 dont la base 5 et le sommet 6 sont respectivement soudés à une plaque inférieure ou semelle 7, posée sur le fond 2 de la piscine, et à une plaque supérieure 18. Chacun des tubes 4 est rempli d'air et est obturé à sa base et à son sommet respectivement par 2 bouchons métalliques soudés 9 et 10 sur lesquels on a soudé 2 plaques de forme carrée inférieure 11 et supé- rieure 12, elles-mêmes fixées par soudage respective- ment à la semelle 7 et à la plaque supérieure 18. La paroi latérale 14 de chaque tube présente dans une zone voisine du sommet au moins un ensemble d'amorces de déformation 15 ou prédéformations obtenues par pin- cement. Celles-ci ont pour but d'obliger le tube, sous l'action d'un choc, à se déformer à partir du haut selon son propre mode de vibration. En fait, comme le tube se déforme suivant 3 directions, on a intérêt à réaliser 3 prédéformations 15, 15A et 15B, situées dans un même plan horizontal et décalées les unes par rapport aux autres. Sur la figure, on voit également la plaque supérieure 18 qui, selon l'invention, se compose d'une tôle supérieure pleine 16 reliée à une tôle perforée 17 sur ses bords, par exemple par soudure. C'est la tôle perforée 17 qui est soudée aux plaques supplémen- taires 12. La tôle pleine 16 a pour rôle d'assurer une bonne répartition des efforts au moment du choc, tan- dis que la tôle perforée 17 assure la transmission des efforts d'un tube à l'autre lors de l'impact. Cette disposition fait qu'au moment de l'impact les efforts sont répartis sur un nombre de tubes relativement grand: ainsi le dispositif peut absorber une grande énergie en cas de choc et on évite le rebondissement du château, ce qui était un des principaux inconvé- nients de l'art antérieur. Dans l'exemple décrit ici, les dimensions de l'amortisseur ont été calculées afin de pouvoir résou- dre le problème ci-dessous: On souhaite amortir une chute de 2,2 m dans l'air et de 10 m dans l'eau d'un château de 116 tonnes avec une course d'amortissement de 1 m (c'est-à-dire une diminution de la hauteur de l'amortisseur par plissement de la paroi latérale des tubes de 1 m). Les conditions d'impact du château sont tel- les que l'angle du vecteur vitesse avec la verticale du centre de gravité du château peut atteindre 100 et la position du fond du château est telle que le châ- teau touche l'amortisseur suivant une arête, la face inférieure pouvant être inclinée à 450 par rapport à l'horizontale dans le cas le plus défavorable. La charge maximale instantanée ne dépasse pas l'une des valeurs suivantes en une zone quelconque: 1.600 T / 2,4 m2. 1.940 T / 4,8 m2. 4.000 T / 12 m2. La pression maximale retransmise sous le ra- dier de béton armé d'épaisseur 1,65 m ne doit pas dé- passer 10 bars dans la zone la plus sollicitée. En outre, en fonctionnement normal, les amortisseurs doivent supporter sans déformation une vitesse d'approche du château de 0,5 m/mn. De plus, la résultante des poussées hydrostatiques exercées sur le dispositif est telle que celui-ci est immobilisé en fond de piscine par son propre poids ce qui rend inu- tile une fixation sur le fond de la piscine ou un lestage particulier. Ce problème a été résolu selon l'invention en recouvrant le fond de la piscine d'un amortisseur conforme au dessin, formé de tubes ayant un diamètre extérieur de 408 mm, une paroi latérale prédéformée d'épaisseur 4 mm, chaque tube étant obturé par 2 bou- chons métalliques de 15 mm d'épaisseur sur lesquels sont soudées une plaque inférieure de 15 mm et une plaque supérieure de 30 mm d'épaisseur. Les plaques supérieures des tubes sont soudées à une plaque supé- rieure continue de 16 mm d'épaisseur et sont uniformé- ment réparties suivant une densité de 4 tubes/m2 de matelas. La hauteur des tubes est de 1515 mm. Le métal utilisé est un acier inoxydable Z2CN 15 10 (304 L). Pour prédéformer les tubes, on les présente horizontalement dans une pince dont la mâchoire infé- rieure fixe présente une forme de V renversé à sommet arrondi formé de 2 couteaux se coupant suivant un an- gle de 600 et dont la mâchoire supérieure mobile est un couteau droit. L'épaisseur du tranchant des 3 couteaux est de 30 mm. On applique à la mâchoire mobile un effort approprié de façon à obtenir sur la surface latérale du tube à 20 cm environ du sommet du tube une zone prédéformée de section triangulaire située à environ cm du sommet du tube et dont la flèche maximum est d'environ 40 mm. Le dispositif selon l'invention présente des avantages intéressants et notamment en ce qui con- cerne sa résistance en cas de choc oblique. En effet, la répartition des efforts sur une partie étendue de la surface d'un faisceau de tubes et le fait que ceux- ci puissent se déformer librement suivant leur axe vertical, fait que le dispositif absorbe une grande partie de l'énergie due au choc et évite un certain nombre d'inconvénients de l'art antérieur, comme le rebondissement du château par exemple. Il est bien entendu que l'invention ne se limite pas au seul mode de réalisation qui vient d'être décrit, et que des variantes sont possibles sans sortir pour autant du cadre de l'invention. On peut par exemple remplacer les cylindres creux par des troncs de c8ne creux ou encore utiliser plusieurs faisceaux de pièces mécaniques selon l'in- vention placés les uns au-dessus des autres. Dans le cas d'utilisation dans l'eau, les tubes doivent être étanches au liquide: à cette fin, il est avantageux de les remplir d'un matériau écrasa- ble étanche au liquide, de préférence un matériau lé- ger comme le polystyrène expansé par exemple. Ainsi les tubes remplis de ce matériau restent efficaces mê- mes si leur paroi n'est plus étanche au liquide. Il est encore possible d'utiliser dans l'air des pièces mécaniques (cylindres ou troncs de cône) dont la paroi latérale est perforée. Enfin le dispositif selon l'invention est utilisable dans tous les cas o des chutes d'objets lourds sont à craindre, que ce soit en milieu liquide ou dans l'air. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'amortissement contre les chocs provoqués par des objets lourds, du genre de ceux qui comprennent au moins un faisceau de pièces mécaniques déformables (4) disposées verticalement et reliées à une plaque supérieure (18) et une plaque inférieure (7), caractérisé en ce que lesdites pièces mécaniques (4) sont disposées avec un écartement suf- fisant pour qu'elles puissent se déformer librement sans entrer en contact les unes avec les autres, même après flambage sous l'action d'un choc. 2. Dispositif selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce qu'une plaque supplémentaire (12) de masse sensiblement égale à celle de l'une des pièces mécaniques (4) est placée entre chaque pièce mécanique (4) et ladite plaque supérieure (18). 3. Dispositif selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que les pièces mécaniques (4) sont des pièces creuses. 4. Dispositif selon la revendication 3, ca- ractérisé en ce que les pièces mécaniques (4) sont constituées par des cylindres creux de section droite circulaire. 5. Dispositif selon la revendication 3, ca- ractérisé en ce que les pièces mécaniques constituées par des troncs de cône creux. 6. Dispositif selon l'une quelconque des re- vendications 2 à 5, caractérisé en ce que l'intérieur des pièces mécaniques (4) est rempli d'un matériau so- lide écrasable étanche au liquide. 7. Dispositif selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 6, caractérisé en ce que les pièces mécaniques (4) présentent au moins une prédéformation (15) au voisinage de leur extrémité supérieure (6). 8. Dispositif selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 7, caractérisé en ce que les pièces mécaniques (4) comportent une paroi latérale perforée pour une utilisation dans l'air. 9. Dispositif selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite pla- que supérieure (18) comprend une tôle pleine (16) et une tôle perforée (17) fixée aux plaques supplémentai- res (12), la tôle perforée (17) et la tôle pleine (16) étant jointives et reliées entre elles sur leurs bords. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte deux faisceaux de pièces mécaniques (4) reliés à une plaque supérieure (18) et une plaque inférieure (7), les deux faisceaux étant disposés l'un au-dessus de l'autre. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les piè- 4 ces mécaniques (4) sont réalisées en acier inoxydable.