Brevet FR2725406A1 — publié le 19960412

R*SERVOIR ÉTANCHE NOTAMMENT POUR VtEICULE BLINDÉ Le domaine technique de la présente invention est celui des réservoirs destinés à contenir des produits liquides, notamment pétroliers, et en particulier les réservoirs de carburant pour véhicule blindé. Les réservoirs actuels des véhicules sont soumis à des sollicitations mécaniques diverses : chocs, vibrations, impact, fatigue, qui peu à peu dégradent leur étanchéité. Les réservoirs actuels sont réalisés suivant les trois techniques suivantes - en polyéthylène haute densité (PEHD), - par mécano-soudage, - avec des vessies souples. Le grand inconvénient des réservoirs en PEHD réside dans les tolérances non précises et non reproductibles liées au fait que cette matière a des retraits d'environ 4 %, qui sont aléatoires et non maitrisables. I1 en résulte qu'il est nécessaire d'effectuer des corrections au niveau de chaque réservoir pour les monter sur des véhicules. De plus, le PEHD bru le même en l'absence de flamme initiative et s'autoentretient en combustion, ce qui peut être très dangereux pour le véhicule. Enfin, le PEHD a tendance à se fissurer sous l'effet des contraintes et peut se charger en électricité statique. Les fissures sont difficilement réparables et l'électricité statique accumulée peut avoir des conséquences plus ou moins graves sur le carburant lui-même et sur les composants électroniques environnants. Les réservoirs mécano-soudés présentent au bout d'un certain temps des fissurations liées aux sollicitations et contraintes importantes dues aux déformations de la caisse du véhicule lui-même soumis aux sollicitations et contraintes du milieu extérieur. On a essayé d'obturer ces fissures à l'aide de produits d'étanchéité introduits dans le réservoir, mais ces produits présentent un très mauvais accrochage sur les parois métalliques et se retrouvent sous forme de particules plus ou moins grosses dans le carburant. Les réservoirs sous forme de vessie souple sont bien connus, mais peuvent être déchirés et sont inflammables. Ils sont difficilement utilisables sur des véhicules en raison de l'absence de rigidité mécanique. Le but de la présente invention est de proposer un réservoir étanche dans lequel on a isolé la fonction d'étanchéité de la fonction mécanique à l'inverse des réservoirs connus évoqués ci-dessus. L'invention a donc pour objet un réservoir étanche aux produits liquides notamment les produits pétroliers soumis à des sollicitations mécaniques, caractérisé en ce qu'il comprend une enveloppe externe réalisée en matériau composite stratifié assurant la tenue mécanique et une enveloppe interne en matériau élastomère assurant l'étanchéité. Selon une caractéristique du réservoir, le matériau composite stratifié constituant l'enveloppe externe comprend une résine choisie dans le groupe constitué par les résines organiques de type phénolique, vinylester, polyester, époxy, et des fibres choisies dans le groupe constitué par le verre, le carbone, l'aramide. Lesdites fibres peuvent se présenter sous la forme de tissu, de nappe unidirectionnelle ou de mat. Selon une autre caractéristique du réservoir, le matériau élastomère constituant l'enveloppe interne est choisi dans le groupe constitué par les polyuréthanes, le néoprène, les nitriles, les polyvinylchlorure nitriles notamment, ou un mélange de ceux-ci, vulcanisés ou non. Selon une autre caractéristique du réservoir l'enveloppe interne est rendue adhérente à l'enveloppe externe. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication du réservoir, selon lequel - on drappe le matériau composite dans deux demi-coquilles, - on dépose le cas échéant un film de colle sur le matériau composite, - on place l'enveloppe interne dans un des demi-moules, - on ferme le moule et on met sous pression l'enveloppe interne à une valeur de l'ordre de 1 à 7.105 Pa, et - on fait polymériser la résine du matériau composite. Selon ce procédé de fabrication, on réalise de préférence simultanément la polymérisation de la résine et la vulcanication de l'enveloppe interne. Un tout premier avantage de l'invention réside dans la suppression de toute fissuration du réservoir puisque les sollicitations mécaniques sont supportées par l'enveloppe externe sans répercussion sur l'enveloppe interne. Un autre avantage de l'invention réside dans la suppression des problèmes de tolérance des dimensions du réservoir. Un autre avantage de l'invention réside dans l'absence de tout collage ultérieur, et dans l'assemblage en une seule et unique étape des deux enveloppes. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture du complément de description donné à titre d'exemple en relation avec un dessin sur lequel la figure 1 unique illustre un mode d'assemblage. Comme il résulte de ce qui précède, la séparation des fonctions d'étanchéité et de tenue mécanique permet d'obtenir un réservoir donné d'une excellente aptitude à son utilisation dans les véhicules blindés. Les problèmes de fissuration sont supprimés car les matériaux composites constituant l'enveloppe externe possèdent un très bon comportement à la fatigue et aux sollicitations mécaniques. D'autre part, l'utilisation d'un matériau élastomère pour assurer la fonction d'étanchéité permet une liaison et une coopération interne avec l'enveloppe externe. Cet élastomère est insensible au phénomène de fatigue puisqu'il ne subit aucune sollicitation mécanique dans sa fonction étanchéité. Le problème des tolérances est supprimé car les côtes du réservoir sont données par le moule de fabrication. On obtient non seulement une reproductibilité constante d'un réservoir à un autre et des tolérances inférieures au dixième de millimètre. La tenue au feu de ce réservoir est maîtrisée car un complexe fibre de verre-résine phénolique par exemple ne brute pas en présence d'une flamme. Certaines résines époxy peuvent être utilisées puisqu'elles constituent des matériaux auto-extinguibles. Les propriétés d'étanchéité aux carburants de l'enveloppe interne en élastomère sont bien connues. Sa tenue aux carburants est supérieure à douze ans. De plus, elle peut être chargée de façon à avoir une résistivité de surface de l'ordre de 105 à 107 Ohms, ce qui permet d'éliminer les problèmes d'électricité statique. Sur la figure unique, on a représenté les éléments du réservoir isolés l'un de l'autre pour illustrer le procédé de fabrication. Ce réservoir 1 comprend une enveloppe externe 3 en matériau composite constitué de fibres de verre, de carbone, ou d'aramide et de résine polyester, époxy, phénolique, vinylester, du type organique sans que cette liste soit limitative. Une réalisation fibres de verre-résine phénolique permet comme indiqué précédemment d'éliminer les problèmes de tenue au feu et constitue un bon compromis. Les fibres peuvent se présenter sous différentes formes : fibres longues ou courtes, tissus (satin, taffetas, sergé), nappe unidirectionnelle, mat, par exemple. Cette enveloppe externe 3 peut comporter des inserts métalliques (non représentés) qui seront percés, filetés, etc... pour recevoir éventuellement des manchons de fixation des tuyaux d'écoulement du carburant, des pattes de fixation ou tout autre dispositif annexe. L'enveloppe externe 3 peut également recevoir des cylindres (non représentés) en composite de nature identique ou différente dans des puits de maintien de l'enveloppe externe 3. Les puits permettent d'obtenir des cheminées dans le réservoir et assurent un très bon maintien mécanique dans le véhicule. A cette enveloppe externe 3 rigide, on adjoint une enveloppe interne souple 4 qui est de préférence collée à celle-ci. En utilisant une enveloppe 4 réalisée à base de nitrile, de polyvinyle chlorure de nitrile, de néoprène ou de polyuréthane, on obtient un réservoir spécifiquement étanche aux carburants. L'enveloppe interne 4 peut être rendue adhérente à l'enveloppe externe 3 par collage à l'aide d'une colle appropriée ou par la résine même du matériau composite. L'enveloppe interne 4 possède par ailleurs des propriétés d'allongement (de l'ordre de 300 à 400 %) qui sont utilisées d'une part pour exercer une pression interne lors de la polymérisation du matériau composite qui engendre un compactage du matériau composite sur le moule de fabrication et d'autre part assurer parfaitement l'adhésion des deux enveloppes 3 et 4. Pour réaliser le réservoir selon l'invention, on s'y prend de la manière suivante ou de manière équivalente. On drappe les fibres imprégnées de résine dans les deux demi-moules 2 en prenant soin de laisser dépasser une surlongueur sur l'un des demi-moules pour réaliser l'enveloppe externe 3. On place l'enveloppe interne 4 dans l'un des demi-moules ainsi tapissé, se présentant sous la forme d'une vessie souple munie d'ouvertures étanches ou non et munies ou non de valves. Eventuellement, la vessie peut être munie de puits de passage destinés aux systèmes de maintien mécanique du réservoir. On gonfle alors la vessie par l'intermédiaire du conduit 5 débouchant à l'extérieur après avoir fermé les deux demi-moules 2 en prenant soin de rabattre le tissu composite. La pression de gonflage provoque d'une part l'application de la vessie contre le matériau composite et d'autre part un compactage du matériau composite dû à sa compression contre les parois du moule. L'adhésion entre les deux enveloppes 3 et 4 ainsi obtenues peut être améliorée par un film de colle déposé sur la surface externe de la vessie. Le procédé selon l'invention permet de réaliser un réservoir (pièce creuse) en matériau composite stratifié assurant une bonne tenue structurale, réalisé en une seule fois sans opération de collage isolée, lui conférant des caractéristiques exceptionnelles de raideur. Enfin, la polymérisation de la résine réalisée à une température de l'ordre de 120 à 1800 C peut être mise à profit pour obtenir la vulcanisation éventuelle de l'enveloppe interne 4. Les ouvertures étanches prévues dans l'enveloppe interne 4 peuvent être après durcissement du composite percées pour assurer le branchement des tuyaux d'écoulement du carburant, de jauges, etc... PeVENbICATfNS 1. Réservoir étanche aux produits liquides, notamment les produits pétroliers, soumis à des sollicitations mécaniques, caractérisé en ce qu'il comprend une enveloppe externe (3) réalisée en matériau composite stratifié assurant la tenue mécanique et une enveloppe interne (4) en matériau élastomère assurant l'étanchéité. 2. Réservoir étanche selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau composite stratifié constituant l'enveloppe externe (3) comprend une résine choisie dans le groupe constitué par les résines organiques du type phénolique, vinylester, polyester, époxy, et des fibres choisies dans le groupe constitué par le verre, le carbone, l'aramide. 3. Réservoir étanche selon la revendication 2, caractérisé en ce que les fibres se présentent sous la forme de tissu, de nappe unidirectionnelle ou de mat. 4. Réservoir étanche selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le matériau élastomère constituant l'enveloppe interne (4) est choisi dans le groupe constitué par les polyuréthanes, le néoprène, les nitriles, les polyvinylchlorure nitriles notamment, ou un mélange de ceux-ci, vulcanisés ou non. 5. Réservoir étanche selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'enveloppe interne (4) est rendue adhérente à l'enveloppe externe (3). 6. Procédé de fabrication d'un réservoir selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que - on drappe le matériau composite dans deux demi-moules (2), - on dépose le cas échéant un film de colle sur le matériau composite, - on place l'enveloppe interne (4) dans un des demi-moules (2), - on ferme le moule (2) et on met sous pression l'enveloppe interne (4) à une valeur de l'ordre de 1 à 105 Pa, et - on fait polymériser la résine du matériau composite. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on réalise simultanément la polymérisation de la résine et la vulcanisation de l'enveloppe interne. 8. Application du réservoir selon l'une des revendications 1 à 5 aux véhicules blindés.