Brevet FR2534181A1 — publié le 19840413

Procédé pour la fabrication d'un réservoir sous pression en construction composite. L'invention se rapporte à un réservoir sous pression comportant un réservoir intérieur à paroi mince en métal léger sur lequel on applique un enroulement d'appui en fibres imprégnées de résine, de grande longueur de rupture et de faible coefficient de dilatation thermique. Pour les réservoirs sous pression en construction composite légère, il est connu de renforcer un réservoir intérieur en métal léger par un enroule- ment d'appui constitué de fibres, de fils ou de tissus Cet enroulement d'appui soulage le réservoir intérieur en ce sens que la totalité des efforts de compression agissant sur le réservoir ne sont absorbés que pour une faible partie par le réservoir intérieur et en majeur partie par l'enroulement Pour que le réservoir ait un poids aussi faible que possible pour une pression et un volume donnés, il est avantageux que les matériaux pour le réservoir intérieur et pour l'enroulement d'appui aient une longueur de rupture aussi grande que possible. Si l'on veut que les efforts exercés sur la paroi du réservoir sous l'effet de la pression interne soient absorbés aussi bien par le réservoir intérieur que par l'enroulement, il faut que les dilatations absolues du réservoir intérieur et des fibres de l'enroulement soient d'égales grandeurs. Cette condition a pour conséquence que pour alléger la construction, on utilise avantageusement des fibres à faible coefficient de dilatation ther- mique, comme par exemple des fibres de carbone, combinées à des réservoirs intérieurs en métal léger (aluminium ou magnésium). En vue de réaliser une construction légère, on cherche à obtenir que la plus grande partie de la charge soit absorbée par l'enroulement etseulement une petite partie parle réservoir intérieur en raison de sa faible longueur de rupture La conséquence logique de ce principe conduit naturellement à des réservoirs intérieurs à très faibles épaisseurs de paroi L'enroulement s'effectue obligatoirement avec des fils précontraints La tension du fil accumulée pendant le processus d'enroulement provoque une sollicitation en compression du réservoir intérieur avec risque de flambage de la paroi mince. Pour la fabrication d'un réservoir sous pression du type précité, l'inven- tion a par conséquent pour objet de mettre au point un procédé permettant d'éliminer complètement le risque de flambage du réservoir intérieur. Ce résultat est atteint selon l'invention par le fait que pour compenser l'accumulation de la tension du fil se produisant pendant l'application de l'enroulement, on soumet le réservoir intérieur à paroi mince en métal léger à un phénomène de retrait par refroidissement Pour obtenir ce refroidisse- ment, le réservoir intérieur avant ou pendant le processus d'enroulement peut être rempli d'un liquide refroidi Le réservoir intérieur pendant le proces- sus d'enroulement peut aussi être parcourru par un gaz refroidi Il est avantageux à cet égard que le réservoir intérieur soit refroidi d'environ C par rapport à la température ambiante. L'invention a pour avantage essentiel d'utiliser les coefficients de dilatation thermique extrêmement différents des fibres de l'enroulement et du métal léger pour empêcher la tension du fil de s'accumuler lors de l'enroule- ment, et ce, en provoquant simultanément un processus de retrait par re- froidissement du réservoir intérieur en métal léger Comme le refroidissement nécessaire pour éviter la sollicitation en compression engendrée par la tension du fil est de l'ordre de 100 C, il s'ensuit que le refroidissement est facile à exécuter Le refroidissement peut être obtenu par introduction d'un liquide refroidi avant ou pendant le processus d'enroulement ou à l'aide d'air froid délivré par une installation de climatisation Le refroidissement est également nécessaire du fait que la tension du fil accumulée ne peut pas être compensée par une pression interne étant donné qu'il se produit alors une déformation du réservoir intérieur à paroi mince. EXEMPLE Pour l'alimentation des propulseurs d'articles, on veut fabriquer un réservoir à gaz d'un volume d'environ 100 litres A cet effet, sur un réser- voir intérieur en aluminium de 2 mm d'épaisseur de paroi, on applique un enroulement de fibres de carbone imprégnées de résine synthétique L'épais- seur de la paroi constituée par l'enroulement varie selon la forme du réser- voir et représente un multiple de l'épaisseur de la paroi du réservoir inté- rieure, si bien que c'est environ 80 à 90 % des efforts de compression s'exer- çant sur la paroi du réservoir qui sont absorbés par l'enroulement Pendant l'enroulement exécuté de façon connue, on introduit dans le réservoir environ litres d'un liquide refroidi de 100 par rapport à la température ambiante et qui suffit pour refroidir le réservoir en rotation A la fin du processus d'enroulement on extrait le liquide de refroidissement et on stocke le réser- voir jusqu'à son utilisation avec une pression interne moyenne. REVENDICATIONS 1 Procédé pour la fabrication d'un réservoir sous pression, dans lequel on applique sur un réservoir intérieur à paroi mince en métal léger un enrou- lement d'appui en fibres Imprégnées de résine, de grande longueur de rupture et de faible coefficient de dilatation thermique, caractérisé par le fait que pour compenser l'accumulation de la tension du fil se produisant pendant l'application de l'enroulement, on soumet le réservoir intérieur à paroi mince en métal léger à un phénomène de retrait par refroidissement. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'avant ou pendant le processus d'enroulement on remplit le réservoir intérieur d'un liquide refroidi. 3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le réservoir intérieur pendant le processus d'enroulement est parcourru par un gaz refroidi. 4 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'on refroidit le réservoir intérieur d'environ 100 C par rapport à la température ambiante.