Brevet FR2685903A1 — publié le 19930709

La présente invention a pour objet un ensemble à casser utilisé pour le transfert de fluide entre un ensemble ombilical d'alimentation et l'arrivée issue du coté bord d'un mobile. A titre d'exemple le fluide sera un fluide cryogénique et le mobile sera un lanceur à moteur cryogénique. Un ensemble à casser du type énoncé ci-dessus doit remplir deux fonctions - une fonction d'étanchéité ou transfert du fluide cryogénique, - une fonction de rigidité ou transfert des flux d'effort entre le bord et le sol. I1 est également essentiel de conserver un état nominal des pièces à casser après un tir avorté. La technique connue à ce jour n'a pas apporté de solutions satisfaisantes au problème posé notamment quant à la conservation de l'état nominal de la pièce à casser en cas de tir avorté. La présente invention a pour but d'apporter une solution aux problèmes posés. A cet effet l'ensemble à casser selon l'invention se caractérise essentiellement en ce qu'il est constitué d'un corps tubulaire supérieur coté bord et d'un corps tubulaire inférieur coté sol, les dits corps sont centrés et aboutés par emboitement avec coopération d'un ou de plusieurs organes d'étanchéîté, les corps inférieur et supérieur sont sur leur zone périphérique de jonction ceinturés par un organe à déformation élastique maintenu par rapport à au moins un point fixe coté sol et par déplacement du lanceur est provoquée la déformation de l'organe élastique qui autorise la désolidarisation du corps supérieur et du corps inférieur qui est retenu coté sol par une collerette annulaire qui bute contre l'organe à déformation élastique. Suivant une forme élaborée l'ensemble à casser selon l'invention est constitué - d'un premier corps tubulaire supérieur fixé au lanceur et d'un deuxième corps tubulaire inférieur fixé à l'ensemble ombilical d'alimentation les dits corps sont aboutés, - les dits corps sont réunis au niveau de leur aboutement par une onde semi-torique d'étanchéité en, tôle de faible épaisseur soudée sur deux cercles parallèles, l'un sur le corps supérieur et l'autre sur le corps inférieur, - les dits corps sont entourés et réunis par une entretoise tubulaire fixée à une bride annulaire du corps inférieur et venant en butée contre une bride annulaire du corps supérieur, - la bride annulaire du corps supérieur et la partie haute de l'entretoise sont ceinturées par un disque à déformation élastique et plastique porté par une collerette relié à un point fixe au sol, et la partie tranchante d'un couteau est disposée dans le demi-tore de l'onde réunissant les corps supérieur et inférieur, le dit couteau étant fixé entre l'entretoise et les dits corps aboutés sur la bride annulaire du corps tubulaire inférieur. Pour cette construction de l'élément à casser selon l'invention la déconnexion des éléments tubulaires inférieur et supérieur est obtenue par un déplacement du lanceur, l'effort nécessaire à la déformation de la membrane élastique et plastique étant très inférieur à l'effort limite admissible au niveau de l'interface du coté moteur. De ce fait la déconnexion ne peut intervenir en cas de lancement avorté sans déplacement du lanceur. En outre, le système proposé offre la possibilité de pouvoir contrôler à tout moment l'étanchéité de la zone à casser. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaitront à la lecture de la description ci-après de formes préférées de réalisation de l'invention données à titre d'exemples non limitatifs et illustrées par les dessins joints dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe de l'ensemble à casser selon l'invention en situation de connexion, - la figure 2 est une vue en coupe de l'ensemble à casser selon la figure 1 en situation de fin de connexion et de debut de cisaillage de l'onde, - la figure 3 est une vue en coupe de l'ensemble à casser selon les figures 1 et 2 après cisaillage de l'onde et déconnexion, - la figure 4 est une vue de la membrane déformable, - la figure 5 est une vue en coupe d'une variante de réalisation de l'ensemble à casser selon les figures précédentes, - la figure 6 est une vue en coupe d'une forme de réalisation simplifiée de la pièce à casser selon l'invention dans laquelle l'étanchéité par onde a été remplacée par une étanchéité avec deux joints.. Tel que représenté aux dessins annexés, l'ensemble à casser selon l'invention utilisé pour par exemple l'alimentation d'un lanceur en fluide cryogénique est constituée d'un premier corps tubulaire supérieur 1 fixé coté bord au lanceur. A ce corps tubulaire 1 est abouté par emmanchement un corps tubulaire inférieur 2 qui est lui fixé à l'ensemble ombilical d'alimentation coté sol. Les deux corps 1-2 sont réunis au niveau de leur aboutement par au moins un élément d'étanchéité. Dans la forme de réalisation de l'invention représentée aux figures 1 à 5 l'élément d'étanchéité est constitué par une onde métallique 3 semi-torique soudée sur deux cercles parallèles, l'un sur le corps supérieur, l'autre sur le corps inférieur. Les deux corps sont entourés et réunis par une entretoise tubulaire 4 fixée à une bride 5 annulaire du corps inférieur. L'entretoise vient en butée contre une bride 6 annulaire du corps supérieur. La bride 6 du corps supérieur et la partie haute de l'entretoise 4 sont ceinturées dans les machoires d'un disque ou membrane 7 à déformation élastique et plastique porté par une collerette 8. Un couteau 9 est monté entre l'entretoise 4 et le corps tubulaire 1-2. Sa partie tranchante 9 se loge dans la demi-tore de l'onde 3. Le couteau est fixé sur la bride 5 du corps tubulaire inférieur. Le corps supérieur 1 est pourvu d'une embase annulaire 10 et d'un épaulement interne 11 (Fig 3). Le corps inférieur 2 est pourvu d'une embase annulaire 12 en retrait de son extrémité qui forme un emmanchement de centrage venant contre l'épaulement 11. L'onde métallique 3 est soudée sur chacune des embases 10-12, l'épaulement 11 empêchant après soudure de l'onde et avant assemblage final que celle-ci ne soit écrasée. Le couteau est monté par vis sur le bord 5 du corps inférieur 2. Le couteau est de préférence réalisé en deux demi-coquilles et après usinage final, ses dents sont munies de dépouilles. Le nombre de dents et leur forme sont optimisés pour limiter les efforts de poinçonnage et de découpe de l'onde Le jeu entre les pointes et l'onde est tel qu'aucun contact n'est possible entre eux tant que les constituants 1-2 de l'ensemble à casser sont connectés. L'entretoise 4 centrée sur les corps 1,2 renferme le système et lui confère une grande rigidité axiale. Elle forme une enceinte close qui est rendue étanche par les joints 13 maintenus sur le corps supérieur 1 d'une part par le disque 14 et sur le corps inférieur 2 par le couteau 9. L'entretoise est bloquée à la base du corps inférieur 2 par un écrou 15 freiné par une rondelle. Le bord annulaire de la bride 6 du corps supérieur 1 est usiné suivant une surface conique 16. L'extrémité supérieure de l'entretoise 4 qui vient en emmanchement et appui contre la dite bride est pourvue d'une nervure annulaire 17 usinée également suivant une surface conique. La partie supérieure de l'entretoise est dotée en dessous de la nervure annulaire 17 d'une collerette radiale 18 qui vient au montage sous le disque 7. Le disque 7 intercalaire s' appuie sur les surfaces coniques et ceinture les brides ainsi formées. Le disque ou membrane 7 à déformation élastique et plastique est formé (Fig.4). de quatre secteurs identiques pour des raisons de montabilité. La partie centrale est fendue dans le sens radial. Cette forme en pétales permet de donner au disque 7 une moindre raideur axiale sans trop diminuer la raideur radiale. L'extérieur du disque est serré dans une frette 19 pincée en partie supérieure par la collerette 8. Cette frette montée à chaud assure un serrage radial sur la bride 6 du corps tubulaire 1 et l'extrémité 17 de l'entretoise qui du fait des surfaces coniques se traduit par un serrage axial. Ce serrage est optimisé pour être minimal lorsque le tube central est en froid, et donc lorsque la dilatation différentielle entre le corps central et la frette est maximale. Au milieu de chacun des secteurs contituant la membrane 7 est fixée une chape 20 au moyen d'un écrou à crénaux. A chacune de ces quatre chapes s'accroche un cable extracteur 21 au moyen d'un axe de reprise. Ce cable est lié à un point fixe et sa longueur est optimisée en fonction de l'altitude souhaitée pour la déconnexion du dispositif. Le fonctionnement du dispositif est le suivant quelques secondes avant le tir, le fluide cryogénique est chassé de la canalisation. La séquence de lancement commence par la mise à feu du moteur cryogénique du lanceur. L'ensemble des ombilicaux et pièces à casser est soumis aux vibrations mécaniques et accoustiques induites par le lanceur. Les efforts dynamiques transitent encore par l'entretoise 4. La suite de la séquence se poursuit par l'allumage des deux EAP qui provoque instantanément le décollage du lanceur. On est dans le cas représenté à la figure 2. Les cables 11, après rattrapage du mou, se tendent progressivement et mettent en flexion la membrane 7. Lorsque l'effort résultant atteint la valeur désirée, 500 daN environ (cet effort étant facilement modulable en modifiant l'épaisseur de la membrane) la limite élastique au niveau des zones affaiblies de la membrane est atteinte. Les pétales de la membrane pivotent et la bride 6 et l'entretoise 4 sont désolidarisées. La membrane tend à se déplier pour venir finalement se coincer entre la collerette extérieure de l'entretoise et la partie intérieure conique de la collerette 8. Le flux d'effort est alors transmis intégralement sur la zone tubulaire, constituée par les corps 1 et 2, et l'onde 3 est soumise à la traction et se déforme radialement ver l'extérieur. Lors de cette déformation, l'onde 3 s'appuie fortement sur les pointes du couteau 9. L'onde est perforée et ses arêtes latérales sont cisaillées au fur et à mesure du déplacement vertical. La traction aboutit à la rupture de l'onde et donc à la libération de l'élément tubulaire 1, constitutant la partie bord par rapport à l'élément tubulaire 2 constituant la partie sol. La fiabilité du dispositif est améliorée par le fait que si un cable d'extraction n'assure pas sa fonction, par exemple dans le cas de rupture ou de montage incomplet les trois autres doivent suffire pour déplier la membrane et garantir la déconnexion. - En figure 5 est représentée une autre forme de réalisation de l'ensemble à casser selon l'invention dans laquelle la frette 19 qui réalise le serrage radial est remplacée par des vis de pression 22 vissées dans des orifices de la collerette 8 et qui appuient sur le disque, selon cette forme de réalisation il est prevu seize vis réparties sur le pourtour-du disque. - En figure 6 est représentée une forme simplifiée de l'ensemble à casser selon 1 invention comprenant les corps 1 et 2, le disque 7 et la collerette 8. Dans cette version, l'étanchéité antérieurement réalisée par l'onde 3 est obtenue par combinaison de deux joints spéciaux, un à action radiale et un à action axiale. L'emboitement des corps 1 et 2 prévoit un logement pour un premier joint 23 et à action radiale et sur le corps 2 est ménagée une rainure recevant un joint 24 à action axiale Les joints 23-24 sont des joints toriques métalliques composites flexibles tels que ceux commercialisés sous la marque "Hélicoflex". Dans cette forme de réalisation de l'invention, l'entretoise 4 est supprimée et ce sont les bords inférieurs du corps 1 et supérieurs du corps 2 qui sont enserrés dans les machoires du disque 7. Le corps 2 est doté d'une collerette radiale 18 ayant même fonction que celle des figures 1 à 5. Le fonctionnement de l'ensemble à casser selon cette forme de réalisation est identique à celui de la forme de réalisation des figures 1 à 5. On vient de décrire un ensemble à casser destiné à être utilisé préférentiellement pour le transfert de fluide cryogénique entre un ensemble ombilical d'alimentation et l'arrivée issu du côté bord d'un lanceur à moteur cryogénique mais il va de soi que le dit ensemble à casser peut être associé à tout autre type de mobiles à moteur. Il va de soi que la présente invention peut recevoir tous aménagements et variantes sans pour.autant sortir du cercle du présent brevet. REVENDICATIONS 1. Ensemble à casser utilisé pour le tranfert de fluide par exemple cryogénique entre un ensemble ombilical d'alimentation venant du sol et l'arrivée issue du coté bord d'un mobile tel un lanceur à moteur cryogénique caractérisé en ce qu'il est constitué d'un corps tubulaire supérieur (1) coté bord et d'un corps tubulaire inférieur (2) coté sol, que les dits corps sont centrés et aboutés avec coopération d'un ou de plusieurs organes d'étanchéité, que les corps inférieur et supérieur sont sur leur zone périphérique de jonction ceinturée par un organe à déformation élastique (7) maintenu par rapport à au moins un point placé coté sol et que par déplacement du lancement est provoquée la déformation de l'organe élastique qui autorise la désolidarisation du corps supérieur (1) et du corps inférieur (2) qui est retenu coté sol par une collerette annulaire (8) dont il est doté qui bute contre l'organe à déformation élastique. 2. Ensemble à casser utilisé pour le transfert de fluide entre un ensemble ombilical d'alimentation venant du sol et l'arrivée issue du coté bord d'un mobile selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'il est constitué d'un corps tubulaire supérieur (1) coté bord et d'un corps tubulaire inférieur (2) coté sol, que les dits corps sont centrés et aboutés, avec des organes d'étanchéité, que le corps inférieur est réuni au corps supérieur par une entretoise, que l'entretoise est emmanchée sur le corps supérieur et que la partie haute de l'entretoise et le corps supérieur, à leur zone de jonction sont ceinturés par un organe à déformation élastique maintenu par rapport à au moins un point fixe, que par déplacement du lanceur est provoquée la déformation d'abord de l'organe élastique qui autorise la désolidarisation de l'entretoise et du corps supérieur puis ultérieurement la rupture de la liaison étanche entre le corps supérieur coté bord et le corps inférieur coté sol. 3. Ensemble à casser utilisé pour le transfert de fluide entre un ensemble ombilical d'alimentation venant du sol et l'arrivée issue du coté bord d'un mobile selon la revendication 1 et la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un premier corps tubulaire supérieur(l) solidaire du lanceur et un deuxième corps tubulaire inférieur (2) solidaire du combiné ombilical et abouté au premier, que les dits corps sont réunis au niveau de leur aboutement par une onde semi-torique (3) d'étanchéité soudée sur deux cercles parallèles, l'un sur le corps supérieur et l'autre sur le corps inférieur, que les deux corps sont entourés et réunis par une entretoise (4) tubulaire fixée sur la bride (5) du corps inférieur (2) et venant en butée contre la bride (6) du corps supérieur (1), que la bride du dit corps supérieur et la partie haute de l'entretoise sont ceinturées par un disque (7) à déformation élastique et plastique porté par une collerette (8) reliée à un point fixe et que la partie tranchante d'un couteau (9) vient au voisinage de l'onde, le dit couteau étant fixé sur le coprs tubulaire inférieur (2). 4. Ensemble à casser selon la revendication 1 caractérisé en ce que le système d'étanchéité entre le corps supérieur (1) et le corps inférieur (2) est constitué par un ou plusieurs joints (23-24) disposés entre eux. 5. Ensemble à casser selon la revendication précédente caractérisé en ce que entre le corps supérieur (1) et le corps inférieur (2) sont disposés deux joints dont un (23) à action radiale et un (24) à action axiale. 6. Ensemble à casser selon la revendication 1 et l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le disque (7) subit un serrage radial. 7. Ensemble à casser selon la revendication précédente caractérisé en ce que le serrage radial est obtenu par une frette (19) portée par la collerette (8). 8. Ensemble à casser selon la revendication 6 caractérisé en ce que le serrage radial est obtenu par des vis de pression (22) sur la collerette (8). 9. Ensemble à casser selon la revendication 1 et les revendications 6,7 et 8 caractérisé en ce que le serrage radial du disque (7) s'exerce sur des surfaces coniques (16/17) ce qui induit un serrage axial des corps 1 et 2.