Brevet FR3133224A1 — publié le 20230908

Dispositif de soutien (20) d’un conduit (C) de fluide comprenant : -un lien (22) de soutien du conduit par l’intermédiaire de deux parties d’extrémité (22a) du lien éloignées l’une de l’autre suivant une direction longitudinale et adoptant transversalement une forme incurvée pour soutenir une portion (Ca) du conduit, les deux parties d’extrémité (22a) étant reliées entre elles par deux parties intermédiaires du lien qui relient chacune une extrémité (22a1, 22a2) des deux parties d’extrémité (22a), -deux liens (24, 26) de fixation du dispositif (20) à une structure externe, -deux éléments de liaison (28b-d) entre le lien de soutien (22) et les liens de fixation (24, 26) et qui sont chacun traversés par un lien de fixation et une partie intermédiaire du lien de soutien et permettent le coulissement de ces liens à travers l’élément de liaison. Figure pour l’abrégé : Fig. 2C. Dispositif de soutien d’un conduit de circulation d’un fluide et ensemble comportant un tel dispositif et un tel conduit Le présent exposé concerne un dispositif de soutien d’un conduit de circulation d’un fluide. Dans l’aéronautique, et plus particulièrement dans le secteur spatial, on emploie divers fluides (oxygène, hydrogène, hélium….) qui doivent être acheminés d’un point à un autre, par exemple entre un moteur et un lanceur, ou entre une fusée et son pas de tir, par des conduits de circulation du ou des fluides concernés. De tels conduits de circulation de fluide répondent à un cahier des charges particulièrement exigeant en raison des conditions opératoires sévères auxquelles ils sont soumis. En particulier, ce type de conduit peut devoir répondre aux exigences suivantes (cumulatives ou non) : -le conduit peut être relativement long (par exemple de l’ordre de 0,3 à 2 mètres); -il peut véhiculer du fluide pressurisé ou non selon les phases opératoires ; -il peut véhiculer du liquide ou du gaz ; -il peut avoir un diamètre élevé et un débit massique important (par exemple de l’ordre de 250kg/s, voire au-delà) ; -il peut être soumis à des sollicitations dynamiques sévères ; -il peut avoir besoin d’accepter de faibles déplacements d’origine thermomécanique notamment au niveau de ses deux extrémités opposées qui sont fixées/accrochées à des composants différents, eux-mêmes reliés de manière plus ou moins hyperstatique, tous ces composants et les éléments qui les relient ayant des températures différentes ainsi que des coefficients de dilatation thermique différents ; -il peut avoir à accepter des mouvements/déplacements de moteur ; -il peut avoir à relier entre elles différentes parties de moteur ou une partie d’un moteur à une partie d’un lanceur. De manière générale, compte tenu de ces conditions, les produits standards du commerce (conventionnels) tels que des flexibles faits de convolutions métalliques (onduleux) revêtus de tresses métalliques à leurs extrémités opposées ne conviennent pas pour les applications visées. En effet, lorsque le flexible doit relier entre elles différentes parties de moteur ou une partie d’un moteur à une partie d’un lanceur, sa longueur (par exemple de l’ordre de 1 m pour un diamètre de 15cm) est telle que sa première fréquence propre (vibration) s’avère trop basse pour empêcher des déplacements dynamiques élevés et inacceptables en opération. L’emploi de flexibles standards du commerce (conventionnels) est toutefois possible lorsque leur longueur est suffisamment faible ou lorsqu’ils sont suffisamment rigides pour ne pas donner lieu à des déplacements dynamiques trop élevés et inacceptables en opération. Lorsqu’il n’est pas possible d’utiliser de tels flexibles conventionnels, il est possible d’avoir recours à des lignes avec cardans (avec des convolutions métalliques pour contenir la pression et assurer l’étanchéité) ou à des assemblages composés de plusieurs flexibles courts reliés par des tronçons de lignes rigides. Ces solutions ne sont toutefois pas satisfaisantes et il existe manifestement un besoin en ce sens, notamment pour permettre d’utiliser de longs flexibles existants (conventionnels) pour véhiculer un fluide en réduisant les inconvénients décrits plus haut lors de déplacements ou débattements dynamiques des flexibles en conditions opérationnelles. Un mode de réalisation concerne un dispositif de soutien d’au moins un conduit de circulation d’un fluide , caractérisé en ce que le dispositif de soutien comprend : -un lien dit de soutien destiné à assurer le soutien dudit au moins un conduit par l’intermédiaire de deux parties d’extrémité du lien qui sont éloignées l’une de l’autre suivant une direction longitudinale X, chaque partie d’extrémité étant apte à adopter, suivant une vue en section transversale relativement à la direction longitudinale X, une forme générale incurvée destinée à recevoir et à soutenir une portion dudit au moins un conduit de circulation de fluide, les deux parties d’extrémité du lien étant reliées entre elles par deux parties intermédiaires du lien, chaque partie intermédiaire reliant une des deux extrémités opposées d’une partie d’extrémité à une des deux extrémités opposées de l’autre partie d’extrémité, -deux liens dits de fixation destinés à assurer la fixation du dispositif de soutien par l’intermédiaire de deux extrémités opposées de chaque lien de fixation qui sont destinées chacune à être fixées à une structure externe au dispositif de soutien, -au moins deux éléments dits de liaison qui sont éloignés l’un de l’autre suivant la direction longitudinale X et qui assurent la liaison entre le lien de soutien et les liens de fixation, chaque élément de liaison étant, d’une part, traversé par au moins un lien de fixation et au moins une partie intermédiaire du lien de soutien et, d’autre part, apte à permettre le coulissement de ces liens à travers l’élément de liaison. Le dispositif de soutien permet de soutenir ledit au moins un conduit de circulation d’un fluide en deux zones distantes suivant sa longueur par l’intermédiaire des deux parties d’extrémité distantes du lien de soutien, ce qui permet d’augmenter la première fréquence propre (cette fréquence est égale à 1/2π(k/m)½ où k est la raideur et m la masse du conduit ) du dispositif de soutien dudit au moins un conduit de circulation d’un fluide et donc de limiter l’amplitude de la réponse dynamique dudit au moins un conduit lorsque ce dernier est soumis à de fortes excitations dynamiques à ses extrémités. En général, la réponse dynamique dudit au moins un conduit est réduite à un niveau acceptable qui permet d’éviter la détérioration, voire la rupture de ce dernier. Plus particulièrement, le dispositif de soutien ci-dessus permet de réduire l’amplitude des déplacements transversaux/latéraux dudit au moins un conduit relativement à la direction longitudinale précitée, et ce à un niveau acceptable, tout en permettant d’accompagner les mouvements de ce dernier, notamment lors des mouvements relatifs entre les structures auxquelles sont fixés les liens de fixation (ex : moteur et son lanceur – en particulier en cas de braquage du moteur, ou parties de moteur et de lanceur). On notera que ledit au moins un conduit peut être flexible ou rigide. Le dispositif de soutien peut avoir une forme différente lorsqu’il n’est pas lié fonctionnellement audit au moins un conduit et, notamment, ses deux parties d’extrémité distantes n’adoptent pas nécessairement une forme générale incurvée (concave) en l’absence de conduit. Le dispositif de soutien peut être utilisé pour soutenir un ou plusieurs conduits séparés ou physiquement réunis par une enveloppe ou un système d’attache. Selon d’autres caractéristiques possibles : -le dispositif de soutien comprend deux paires d’éléments de liaison formées chacune de deux éléments de liaison distants suivant la direction longitudinale, les deux paires d’éléments de liaison étant distantes transversalement et parallèles entre elles et à la direction longitudinale, chacun des deux éléments de liaison de chaque paire d’éléments de liaison étant traversé, d’une part, par un des deux liens de fixation et, d’autre part, par une des deux parties intermédiaires parallèles du lien de soutien; - chaque élément de liaison est un anneau ou une bague ; la forme de chaque élément de liaison peut être circulaire ou elliptique, ou, plus généralement, d’une forme adaptée pour assurer le coulissage des liens de fixation dans la direction longitudinale et du lien de soutien dans les directions transversale et longitudinale; -le dispositif de soutien comporte un élément d’écartement disposé entre lesdits au moins deux éléments de liaison suivant la direction longitudinale; -l’élément d’écartement est choisi parmi les éléments suivants : une tige rigide reliant longitudinalement lesdits au moins deux éléments de liaison l’un à l’autre, et un tube rigide qui est traversé, d’une part, par un des deux liens de fixation et, d’autre part, par l’une des deux parties parallèles du lien de soutien, le tube ayant un diamètre interne inférieur au diamètre des éléments de liaison; -une pré-charge de traction (« pre-drawn tight » en terminologie anglo-saxonne) est appliquée (avant utilisation) dans les deux liens de fixation (lors du montage/installation de l’ensemble conduit(s)-dispositif, les liens de fixation sont soumis à une tension/traction suivant leur longueur avant qu’ils ne soient fixés chacun à une structure externe); -le lien de soutien et les liens de fixation sont réalisés dans des matériaux tels que du Kevlar (marque déposée), de l’inox, de l’Inconel (marque déposée). Un autre mode de réalisation concerne un ensemble qui comprend au moins un conduit de circulation d’un fluide et au moins un dispositif de soutien dudit au moins un conduit de circulation d’un fluide, tel que brièvement exposé ci-dessus. A titre d’exemple, plusieurs dispositifs de soutien peuvent être utilisés pour soutenir différentes portions d’un ou de plusieurs conduits. Selon d’autres caractéristiques possibles : -l’ensemble comporte un moyen de protection contre la déformation dudit au moins un conduit de circulation d’un fluide qui est positionné entre, d’une part, chacune des deux parties d’extrémité distantes de forme générale incurvée du lien de soutien, suivant une vue en section transversale et, d’autre part, chaque portion dudit au moins un conduit de circulation de fluide qui est reçue et soutenue par la partie d’extrémité concernée ; -le moyen de protection est choisi parmi les éléments suivants : une bande de protection disposée entre chacune des deux parties d’extrémité distantes de forme générale incurvée du lien de soutien et chaque portion concernée dudit au moins un conduit de circulation de fluide, un guide de positionnement ayant une section transversale en U et qui est disposé entre chacune des deux parties d’extrémité distantes de forme générale incurvée du lien de soutien et chaque portion concernée dudit au moins un conduit de circulation de fluide afin de recevoir la partie d’extrémité du lien de soutien concernée ; chacun des deux côtés ou branches du U permet d’empêcher que le ou les conduits ne se déplace(nt) latéralement et sorte(nt) de la partie formant le fond du U et qui protège localement le conduit; une gaine de section circulaire disposée autour de chacune des deux parties d’extrémité distantes de forme générale incurvée du lien de soutien. L’objet du présent exposé et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée faite ci-après de différents modes de réalisation donnés à titre d’exemples non limitatifs. Cette description fait référence aux pages de figures annexées, sur lesquelles : La représente un exemple possible d’application d’un dispositif de soutien de conduit de fluide reliant un lanceur à son moteur suivant une vue de côté; La représente une vue de face du dispositif de la figure 1; La représente le dispositif de la avec une angulation du moteur ; La représente le dispositif de la avec une angulation du moteur ; La représente un mode de réalisation possible du dispositif de soutien des figures 1A-D suivant une vue de face; La représente une vue de côté du dispositif de soutien de la ; La représente une vue transversale du dispositif de soutien des figures 2A-B ; La est une vue partielle agrandie d’un des éléments de liaison des figures 2A-C reliant des liens du dispositif de soutien ; La représente une variante de réalisation possible du dispositif de soutien des figures 2A-D suivant une vue de face; La représente une vue de côté du dispositif de soutien de la ; La représente une autre variante de réalisation possible du dispositif de soutien des figures 2A-D suivant une vue de côté; La représente encore une autre variante de réalisation possible du dispositif de soutien des figures 2A-D suivant une vue de côté ; ] La représente un autre mode de réalisation possible du dispositif de soutien des figures 1A-D suivant une vue transversale; La représente une vue de dessus du dispositif de soutien de la . La illustre une configuration possible qui fait intervenir un coussin d’amortissement entre structures porteuses ; la illustre une première configuration possible d’une pluralité de conduits soutenus par un dispositif de soutien tel que celui des figures 2A-D ; la illustre une deuxième configuration possible d’une pluralité de conduits soutenus par un dispositif de soutien tel que celui des figures 2A-D ; la illustre une troisième configuration possible d’une pluralité de conduits soutenus par un dispositif de soutien tel que celui des figures 2A-D ; la illustre une quatrième configuration possible d’une pluralité de conduits soutenus par un dispositif de soutien tel que celui des figures 2A-D. Dispositif de soutien (20 ; 40) d’au moins un conduit (C) de circulation d’un fluide , caractérisé en ce que le dispositif de soutien comprend : -un lien (22) dit de soutien destiné à assurer le soutien dudit au moins un conduit par l’intermédiaire de deux parties d’extrémité (22a, 22b) du lien qui sont éloignées l’une de l’autre suivant une direction longitudinale (X), chaque partie d’extrémité étant apte à adopter, suivant une vue en section transversale relativement à la direction longitudinale (X), une forme générale incurvée destinée à recevoir et à soutenir une portion (Ca, Cb) dudit au moins un conduit de circulation de fluide, les deux parties d’extrémité (22a, 22b) du lien étant reliées entre elles par deux parties intermédiaires (22c, 22d) du lien, chaque partie intermédiaire reliant une des deux extrémités opposées (22a1, 22a2, 22b1, 22b2) d’une partie d’extrémité (22a, 22b) à une des deux extrémités opposées de l’autre partie d’extrémité (22a, 22b), -deux liens (24, 26) dits de fixation destinés à assurer la fixation du dispositif de soutien (20 ; 40) par l’intermédiaire de deux extrémités opposées (24a, 24b, 26a, 26b) de chaque lien de fixation qui sont destinées chacune à être fixées à une structure externe au dispositif de soutien, -au moins deux éléments dits de liaison (28a-d) qui sont éloignés l’un de l’autre suivant la direction longitudinale (X) et qui assurent la liaison entre le lien de soutien (22) et les liens de fixation (24, 26), chaque élément de liaison étant, d’une part, traversé par au moins un lien de fixation et au moins une partie intermédiaire du lien de soutien et, d’autre part, apte à permettre le coulissement de ces liens à travers l’élément de liaison. Dispositif de soutien selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de soutien (20) comprend deux paires d’éléments de liaison (28a-d) formées chacune de deux éléments de liaison distants suivant la direction longitudinale (X), les deux paires d’éléments de liaison étant distantes transversalement et parallèles entre elles et à la direction longitudinale, chacun des deux éléments de liaison de chaque paire d’éléments de liaison étant traversé , d’une part, par un des deux liens de fixation (24, 26) et, d’autre part, par une des deux parties intermédiaires parallèles (22c, 22d) du lien de soutien. Dispositif de soutien selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque élément de liaison est un anneau ou une bague. Dispositif de soutien selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu’il comporte un élément d’écartement (30a-b ; 32) disposé entre lesdits au moins deux éléments de liaison (28a-d) suivant la direction longitudinale (X). Dispositif de soutien selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’élément d’écartement est choisi parmi les éléments suivants : une tige rigide (30a-b) reliant longitudinalement lesdits au moins deux éléments de liaison (28a-d) l’un à l’autre, et un tube rigide (32) qui est traversé, d’une part, par un des deux liens de fixation (24, 26) et, d’autre part, par l’une des deux parties parallèles (22c, 22d) du lien de soutien (22), le tube ayant un diamètre interne inférieur au diamètre des éléments de liaison. Dispositif de soutien selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que une pré-charge de traction est appliquée dans chacun des deux liens de fixation (24, 26). Dispositif de soutien selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le lien de soutien (22) et les liens de fixation (24, 26) sont réalisés dans des matériaux tels que du Kevlar (marque déposée), de l’inox, de l’Inconel (marque déposée). Ensemble, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un conduit (C) de circulation d’un fluide et au moins un dispositif de soutien (20 ; 40) dudit au moins un conduit (C) de circulation d’un fluide selon l’une quelconque des revendications 1 à 7. Ensemble selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comporte un moyen de protection (34) contre la déformation dudit au moins un conduit (C) de circulation d’un fluide qui est positionné entre, d’une part, chacune des deux parties d’extrémité distantes (22a, 22b) du lien de soutien et, d’autre part, chaque portion (Ca, Cb) dudit au moins un conduit de circulation de fluide qui est reçue et soutenue par la partie d’extrémité concernée. Ensemble selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le moyen de protection est choisi parmi les éléments suivants : - une bande de protection disposée entre chacune des deux parties d’extrémité distantes du lien de soutien et chaque portion concernée dudit au moins un conduit de circulation de fluide, - un guide de positionnement (34) ayant une section transversale en U et qui est disposé entre chacune des deux parties d’extrémité distantes du lien de soutien et chaque portion concernée dudit au moins un conduit de circulation de fluide, le guide de positionnement recevant et maintenant en position la partie d’extrémité du lien de soutien concernée, - une gaine de section circulaire disposée autour de chacune des deux parties d’extrémité distantes du lien de soutien.