Brevet FR3064612A1 — publié le 20181005

Véhicule ferroviaire à réservoir, et procédé de fabrication associé La présente invention concerne un véhicule ferroviaire comprenant les éléments suivants : - une caisse montée sur des bogies munis de roues ; - un moteur thermique ; - un réservoir de carburant, relié au moteur thermique pour son alimentation en carburant, le réservoir comprenant une coque creuse fixée sous la caisse, laquelle coque délimite un espace interne apte à contenir du carburant liquide. Les locomotives destinées à circuler sur les voies non électrifiées sont généralement munies d'un moteur diesel qui assure leur propulsion. Le carburant nécessaire au fonctionnement du moteur diesel est contenu dans un réservoir, généralement de forme sensiblement parallélépipédique et situé au niveau de la face inférieure du véhicule. La contenance d'un tel réservoir varie généralement entre 500 L et environ 8000 L, selon les modèles et la longueur des trajets envisagés. Ces réservoirs de carburant sont réalisés en métal, généralement en acier inoxydable, et ont des masses de l'ordre de 500 kg au minimum pour un réservoir de 1500 L. De plus, un tel réservoir nécessite un temps de fabrication de l'ordre de 60 heures. Un but de l'invention est de fournir un véhicule ferroviaire muni d'un réservoir plus léger, et dont la fabrication nécessite des temps plus courts. A cet effet, l'invention a pour objet un véhicule ferroviaire du type précité, caractérisé en ce que la coque est faite en polymère thermoplastique réticulé. Selon des modes de réalisation particuliers, le véhicule ferroviaire selon l'invention comprend l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute combinaison techniquement possible : - la coque du réservoir est en polyéthylène réticulé et est formée d'une paroi d'épaisseur constante comprise entre 8 mm et 30 mm ; - la coque du réservoir est de forme sensiblement parallélépipédique et présente au moins une face latérale ; - la coque présente au moins un orifice latéral d'accès, ménagé dans une face latérale de la coque et permettant d'accéder à l'espace interne du réservoir depuis l'extérieur ; - la coque présente au moins un relief de rigidification sur au moins une face ; - la coque présente au moins un conduit traversant reliant deux faces opposées de la coque ; 3064612 2 - la coque du réservoir comprend deux parties identiques délimitant chacune un espace interne, et comprenant chacune une face ouverte par laquelle les deux espaces internes communiquent ; et - le réservoir de carburant a une masse inférieure à 300 kg. 5 L'invention a également pour objet un procédé de fabrication par rotomoulage d'une pièce de réservoir de carburant apte à équiper un véhicule ferroviaire, comprenant les étapes suivantes : - fourniture d'un moule installé sur un support rotatif apte à mettre le moule en rotation selon deux axes perpendiculaires ; 10 - insertion de matériau thermoplastique sous forme de poudre dans le moule ; - chauffage et mise en rotation du moule autour des deux axes ; - arrêt du chauffage du moule ; et - arrêt de la rotation et extraction de la pièce de réservoir formée. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, 15 donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en référence aux dessins annexés, parmi lesquels : - la figure 1 est une vue de côté en coupe partielle d'un véhicule ferroviaire selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en perspective d'un réservoir de carburant du véhicule 20 ferroviaire selon l'invention ; - la figure 3 est une vue identique à celle de la figure 2 d'une variante de réalisation du réservoir de carburant du véhicule ferroviaire selon l'invention ; - la figure 4 est une vue en perspective d'un dispositif de fabrication du réservoir de carburant d'un véhicule ferroviaire selon l'invention. 25 Un véhicule ferroviaire 10 selon l'invention, représenté sur la figure 1, est une locomotive, apte à tracter au moins une voiture contenant des passagers ou des marchandises. Il comprend une caisse 11 portée par des bogies et des moyens de propulsion 12. Le véhicule 10 comprend en outre un réservoir 14 fixé sous la caisse 11 entre les bogies. 30 Les moyens de propulsion 12 sont, par exemple, de type diesel-électrique. Ils comprennent un moteur thermique 16, par exemple un moteur diesel, relié pour son alimentation au réservoir 14. Comme connu en soi, le moteur thermique 16 est relié à un générateur électrique 18, par exemple au moyen d'un arbre en rotation. Les moyens de propulsion 12 comprennent enfin des moteurs électriques 20 portés par les bogies et 35 propres à entrainer des roues 22. 3064612 3 Le réservoir 14, représenté figure 2, comporte une coque 23 faite en matériau thermoplastique, par exemple en polyéthylène réticulé. La coque 23 est fixée sous la caisse 11 et est propre à contenir le carburant. La coque 23 est reliée fluidiquement aux moyens de propulsion 12 par au moins un tuyau d'alimentation 24 permettant le transport 5 du carburant. La coque 23 est également reliée à au moins un tuyau de remplissage 26, permettant de renouveler le contenu en carburant lors des arrêts, ainsi qu'a au moins un tuyau d'évacuation de l'air 28, permettant l'échappement de l'air contenu dans la coque 23 lors du remplissage. En variante, le réservoir 14 présente deux tuyaux d'alimentation 24, deux tuyaux 10 de remplissage 26 et deux tuyaux d'évacuation de l'air 28, situés de part et d'autre du véhicule 10, de manière symétrique par rapport à un plan médian transversal. La coque 23 délimite un espace interne clos sensiblement parallélépipédique. Elle présente une face inférieure 29, une face supérieure 30, ainsi que deux faces latérales 31 situées sur ses côtés orientés latéralement par rapport au véhicule ferroviaire 10. Sa 15 longueur est comprise entre 3 mètres et 6 mètres, par exemple 4 mètres, et sa largeur est comprise entre 1 mètre et 3 mètres, par exemple 2 mètres. La hauteur de la coque 23 est comprise entre 100 mm et 500 mm, par exemple 200 mm. La coque 23 délimite un volume intérieur destiné à accueillir le carburant, dont le volume est compris entre 500 L et 8000 L, par exemple 1500 L. 20 La coque 23 est formée d'une paroi d'épaisseur constante, par exemple comprise entre 8 mm et 30 mm. Avantageusement, la coque 23 présente au moins un relief de rigidification 32, par exemple une rainure, à laquelle correspond une saillie à l'intérieur de la coque 23, l'épaisseur de la paroi de la coque 23 étant constante. 25 La coque 23 présente également des orifices d'accès 34, destinés à l'entretien du réservoir 14. Ces orifices sont avantageusement situés sur les faces latérales 31, afin d'être accessibles sans avoir à démonter le réservoir 14. Chacun des orifices 34 est muni d'un filetage et est obturé par un bouchon vissé. Un joint torique d'étanchéité est interposé entre le bouchon et l'orifice 34. 30 Avantageusement, la coque 23 présente de plus au moins un conduit traversant 36 reliant la face inférieure 29 et la face supérieure 30 et contribuant à rigidifier la coque 23. Avantageusement, le véhicule 10 comprend des bandes métalliques de support du réservoir, présentant deux extrémités fixées chacune d'un côté de la caisse 11 et passant sous le réservoir 14. Ces bandes métalliques renforcent la fixation du réservoir 14 en 35 dessous de la caisse 11, et permettent de mieux répartir les contraintes mécaniques liées 3064612 4 à la fixation, qui sinon sont localisées, par exemple, au niveau de chaque conduit traversant 36. En variante, représentée figure 3, la coque 23 comprend deux parties 23A, 23B, identiques délimitant chacune un espace interne, par exemple sensiblement 5 parallélépipédiques. Ces deux parties 23A, 23B présentent chacune, au niveau d'une zone de contact, une face ouverte par laquelle leurs espaces internes communiquent. Cette disposition permet de réduire la taille des pièces à fabriquer et donc de réduire les temps de fabrications associés. Le réservoir 14 décrit ci-dessus présente des avantages en termes de légèreté, 10 avec par exemple une masse inférieure à 300 kg pour une contenance de 1500 L, nettement inférieure à celle d'un réservoir similaire en métal, qui est supérieure à 500 kg. Le polyéthylène réticulé présente de plus une bonne résistance mécanique et une bonne résistance au feu, nécessaires pour l'utilisation du réservoir dans un véhicule ferroviaire. Un procédé de fabrication d'une pièce du réservoir 14 par rotomoulage va 15 maintenant être décrit, en référence à la figure 4. Cette pièce est par exemple la coque 23, ou un des différents tuyaux 24, 26, 28. Ce procédé comprend les étapes initiales suivantes : - fourniture d'un moule 50 apte à réaliser une pièce de la forme adaptée. Notamment, l'intérieur du moule 50 destiné au rotomoulage présente uniquement des 20 angles supérieurs à 45°, qui permettent le libre émulement du matériau dans le moule 50. Un tel moule 50 est par exemple formé de deux parties démontables 50A, 50B, réalisées en tôle d'acier. - fourniture de matériau thermoplastique, par exemple du polyéthylène, présentant une température de fusion, comprise entre 105°C et 140°C dans le cas du polyéthylène, 25 selon la densité du matériau. Le matériau thermoplastique est avantageusement fourni sous forme micronisée, c'est-à-dire sous la forme d'une poudre très fine, par exemple dont les grains ont un diamètre compris entre 100 lm et 500 11m, et remplissage du moule 50 avec une quantité adaptée du matériau thermoplastique. - installation du moule 50 sur un support tournant 54 apte à mettre le moule 50 en 30 rotation selon deux axes A-A' et B-B' perpendiculaires entre eux, et muni d'éléments chauffants 56 aptes à faire monter la température interne du moule au-dessus de la température de fusion du matériau thermoplastique. Le procédé de fabrication comporte ensuite une étape de chauffe du contenu du moule, au moyen des éléments chauffants 56 positionnés sur le moule 50. La 35 température à l'intérieur du moule 50 est montée au-dessus de la température de fusion du matériau thermoplastique, qui devient alors liquide. 3064612 5 Le moule est alors mis en rotation suffisamment rapide selon les axes A-A' et B-B' simultanément, afin de répartir le matériau thermoplastique sur toute la surface intérieure du moule 50, qui forme alors une couche homogène d'épaisseur sensiblement constante. La chauffe du moule 50 est arrêtée alors que le moule 50 est maintenu en rotation, 5 et la température intérieure du moule 50 redescend, entrainant une solidification du matériau thermoplastique qui conserve la forme d'une couche homogène sur toute la surface intérieure du moule 50. Le procédé de fabrication se termine par l'arrêt de la rotation et l'ouverture du moule pour extraire la pièce fabriquée. 10 Ce procédé est par exemple utilisé pour fabriquer la coque 23, un tuyau d'alimentation 24, un tuyau de remplissage 26 ou un tuyau d'évacuation de l'air 28. Le procédé selon l'invention permet de réduire les temps de fabrication, et donc les coûts, de manière importante. En variante, la coque 23 du réservoir est faite en matériau polymère multicouche. 15 REVENDICATIONS1. Véhicule ferroviaire (10) comprenant les éléments suivants : - une caisse (11) montée sur des bogies munis de roues (22) ; - un moteur thermique (16) ; - un réservoir de carburant (14), relié au moteur thermique (16) pour son alimentation en carburant, le réservoir (14) comprenant une coque (23) creuse fixée sous la caisse (11), laquelle coque (23) délimite un espace interne apte à contenir du carburant liquide ; caractérisé en ce que la coque (23) est faite en polymère thermoplastique réticulé. 2. Véhicule ferroviaire (10) selon la revendication 1, dans lequel la coque (23) est en polyéthylène réticulé et est formée d'une paroi d'épaisseur constante comprise entre 8 mm et 30 mm. 3. Véhicule ferroviaire (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la coque (23) est de forme sensiblement parallélépipédique et présente au moins une face latérale (31). 4. Véhicule ferroviaire (10) selon la revendication 3, dans lequel la coque (23) présente au moins un orifice latéral (34) d'accès, ménagé dans une face latérale (31) de la coque (23) et permettant d'accéder à l'espace interne du réservoir (14) depuis l'extérieur. 5. Véhicule ferroviaire (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la coque (23) présente au moins un relief (32) de rigidification sur au moins une face (29, 30). 6. Véhicule ferroviaire (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la coque (23) présente au moins un conduit traversant (36) reliant deux faces (29, 30) opposées de la coque (23). 7. Véhicule ferroviaire (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la coque (23) comprend deux parties identiques délimitant chacune un espace interne, et comprenant chacune une face ouverte par laquelle les deux espaces internes communiquent. 8. Véhicule ferroviaire (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le réservoir (14) de carburant a une masse inférieure à 300 kg. 9. Procédé de fabrication par rotomoulage d'une pièce de réservoir de carburant (14) apte à équiper un véhicule ferroviaire (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant les étapes suivantes : 3064612 7 - fourniture d'un moule (50) installé sur un support rotatif (54) apte à mettre le moule (50) en rotation selon deux axes perpendiculaires (A-A', B-B') ; - insertion de matériau thermoplastique sous forme de poudre dans le moule (50) ; - chauffage et mise en rotation du moule (50) autour des deux axes (A-A', B-B') ; 5 - arrêt du chauffage du moule (50) ; et - arrêt de la rotation et extraction de la pièce de réservoir (14) formée.