FR2799526A1 - Conteneur pour fluide sous pression et son procede de fabrication - Google Patents

Abstract

Structure de réservoir polymorphe destiné à un fluide sous pression, ladite structure comportant au moins une enveloppe délimitant au moins une enceinte destinée à recevoir un fluide sous pression. Selon l'invention, la structure (2) comporte un ou plusieurs moyens de renfort (7, 8, 9), le choix et/ ou la répartition desdits moyens de renfort étant déterminés en tenant compte des caractéristiques mécaniques du matériau, des contraintes exercées par ledit fluide sous pression, pour satisfaire à, au moins, un état de contraintes donné. Applications : montage d'un réservoir G. P. L. dans un espace disponible d'un véhicule.

Description

CONTENEUR POUR FLUIDE SOUS PRESSION ET SON PROCÉDÉ DE FABRICATION La présente invention concerne un conteneur destiné à des fluides sous pression.

Bien que l'invention soit susceptible de nombreuses applications où interviennent des fluides sous pression, elle s'applique notamment à un réservoir en matériau composite destiné à recevoir du " GPLc " (gaz de pétrole liquéfié) ou d'autres compositions d'hydrocarbures. Elle concerne également le procédé de fabrication de ce réservoir.

Les réservoirs utilisés pour des gaz de pétrole liquéfiés ou " GPLc " sont soumis à une forte pression, de l'ordre de 3 MPa. Ils doivent non seulement résister à cette pression, mais aussi présenter un niveau de perméabilité conforme aux normes, ou aux réglementations en vigueur ou répondant à des objectifs fixés.

L'art antérieur décrit différents types de réservoirs en acier ou en composite capables de vérifier au moins partiellement ces deux impératifs. Parmi ces réservoirs, les plus utilisés ont des formes sphériques ou cylindriques bien connues pour leur résistance aux pressions élevées, les pressions se répartissant régulièrement sur les parois.

Pour des raisons d'encombrement, la forme cylindrique est celle qui est la plus employée. Dans ce cas, le réservoir est placé dans le coffre du véhicule, sur le toit ou encore en dessous du châssis de ce véhicule.

Le réservoir peut aussi prendre une forme torique et être disposé à la place de la roue de secours. L'absence de la roue de secours présente toutefois des inconvénients non négligeables.

Dans certaines applications, il est souhaitable d'avoir un réservoir de forme plate. Pour résister à la pression à laquelle il est soumis, un tel réservoir doit être muni d'une paroi épaisse. Cette augmentation d'épaisseur va à l'encontre d'un des résultats souhaité, à savoir, diminuer le poids du réservoir. De plus cette augmentation conduit à un réservoir ayant un volume plus important qui peut rendre ce dernier incompatible avec l'espace disponible dans lequel il est logé. L'apparition des composites a permis de concevoir des réservoirs de formes diverses, présentant notamment comme avantage d'être plus légers, tout en conservant une bonne résistance à la pression.

Toutefois, pour résister à des pressions élevées il est alors nécessaire de les doter de paroi très épaisse.

En effet, dans le cas des réservoirs GPLc, ces réservoirs doivent supporter une pression maximale de l'ordre de 7 MPa en tenant compte des marges de sécurité.

La demande de brevet WO 98/57 095 divulgue des conteneurs destinés à recevoir des fluides sous pression comportant plusieurs arbres liant de façon continue les faces principales de la paroi du réservoir qui sont disposées en vis-à-vis. Ce réservoir est muni d'une enveloppe interne souple. L'objet de la présente invention concerne une structure destinée à recevoir un fluide sous pression et son procédé de fabrication. La forme de la structure peut être quelconque, polymorphe, simple ou encore convexe, conciliant à la fois la résistance à la pression et la légèreté souhaitée.

La structure obtenue peut présenter un volume optimisé par rapport à la place disponible ou a la géométrie du logement dans lequel elle s'insère.

Lorsque ce logement, ce qui est généralement le cas, présente une forme complexe conduisant à une répartition irrégulière des contraintes mécaniques, l'invention permet de réaliser un réservoir de forme complexe, adaptée à celle du logement et résistant aux surcontraintes générées par la complexité de la forme.

Elle permet notamment d'obtenir des réservoirs destinés à contenir des fluides sous pression, tels que le GPLc, des hydrocarbures, du diméthyléther, du GNV ou encore un mélange gaz/liquide.

Dans la suite de la description, on désignera sous l'expression " matériau composite ", un matériau comportant une matrice et des éléments de renforcement. La matrice est constituée en générale de matériau polymère {par exemple thermoplastique, thermodurcissable, élastomère) ou de matériaux métalliques ou minéraux. Les éléments de renforcement peuvent se présenter sous des formes diverses telles que des fibres et/ou des rubans, par exemple, et être de différents types ou nature par exemple : minéral et/ou organique et/ou métallique.

De la même façon, on définit sous l'expression `moyens de renforts' un élément "physique ", qui peut se présenter sous différentes formes, telles que : un " tirant " reliant deux ou plusieurs parois de la structure, ou une surépaisseur de la paroi de la structure et/ ou une nervure ou gorge ou encore tout autre moyen physique contribuant à la résistance à la pression. Ces différents moyens peuvent être utilisés seuls ou en combinaison.

Selon l'invention, la structure de réservoir polymorphe destiné à un fluide sous pression, ladite structure comportant au moins une enveloppe délimitant au moins une enceinte destinée à recevoir un fluide sous pression, ladite structure étant composée d'un matériau de caractéristiques mécaniques connues, est caractérisée en ce qu'elle comporte un ou plusieurs moyens de renfort, le choix et/ou la répartition desdits moyens de renfort étant déterminés en tenant compte des caractéristiques mécaniques du matériau, des contraintes exercées par ledit fluide sous pression, pour satisfaire au moins à un état de contraintes donné. L'invention présente notamment les avantages suivants Elle permet d'adapter la forme et le volume du réservoir à la géométrie du logement où il sera disposé quelle que soit la complexité de sa forme, En adaptant la forme et le volume du réservoir, on utilise au mieux la place disponible sur les véhicules, La structure obtenue présente une tenue en pression et un niveau de perméabilité respectant les normes actuelles en vigueur ou les contraintes requises notamment par les constructeurs, tout en présentant une valeur de rapport poids/contenance la plus faible possible, compatible avec l'utilisation finale du réservoir, Dans le cas de réservoir composé d'une enveloppe extérieure et d'une enveloppe interne ou liner, il est possible d'adapter la matière du liner aux exigences de niveau de perméation et de sa compatibilité avec le fluide contenu. on peut notamment ajuster le niveau d'étanchéité aux contraintes de l'environnement, La conductivité thermique d'un réservoir de type composite est très inférieure à un réservoir entièrement métallique, ainsi dans les réservoirs en composite la montée en température est retardée, de même que la montée en pression. D'autres buts avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre, faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple non limitatifs, illustrant différents modes de réalisation dans lesquels - La figure 1 schématise un exemple de réalisation d'un réservoir destiné à recevoir un fluide sous pression ou GPLc, le réservoir étant équipé de moyens de renforts, et de moyens d'étanchéité, - Les figures 2A à 2C schématisent une variante où les moyens de renforts sont des tirants, et la figure 3 une variante, - Les figures 4A à 4D représentent des variantes de moyens de renforts constitués de nervures, - Les figures 5A et 5B montrent une variante où les moyens de renfort sont formés par des surépaisseurs, - Les figures 6A et 6B schématisent une variante de nervure profonde, - La figure 7 montre une variante où le moyen de renfort est constitué du support de la vanne, et - La figure 8 montre un réservoir GPLc-essence automobile. Comme il a été indiqué précédemment, l'idée de la présente invention est de concevoir et de réaliser à partir d'une forme donnée, une structure destinée à recevoir un fluide sous pression, par exemple du GPLc, tout en conservant un poids et un degré d'étanchéité compatibles avec les contraintes requises par son utilisation finale.

La structure respecte ainsi les normes en vigueur ou les réglementations notamment des constructeurs automobiles ou des états.

De manière à mieux illustrer l'objet de l'invention, la description, donnée ci-après à titre illustratif et nullement limitatif, concerne un réservoir en matériau composite utilisé comme réservoir de GPLc, monté sur véhicule.

La figure 1 schématise un exemple de réalisation d'une telle structure.

Le réservoir comporte un liner 1 ou enveloppe intérieure entourée d'une enveloppe extérieure 2 formée par exemple en matériau composite. Le liner 1 est réalisé par exemple selon différents types de procédés tels que le rotomoulage, ou l'extrusion soufflage.

Le liner assure principalement une fonction d'étanchéité, en jouant un rôle de barrière vis à vis du fluide sous pression. I1 peut aussi contribuer à répartir les efforts dus à la pression interne exercée par le fluide sur les parois de la structure. Enfin, il sert, par exemple, de support du matériau composite lors de la mise en place de l'enveloppe extérieure.

Le liner est formé, par exemple, d'un matériau capable d'assurer au moins une des trois fonctions précitées. Différents types de matériaux sont donnés à titre d'exemples non limitatifs dans la suite de la description.

Un orifice ou ouverture 3 dans le réservoir reçoit une vanne 4 de remplissage-vidange. La vanne est par exemple équipée des différents dispositifs habituellement utilisés, tel que un dispositif de contrôle du niveau de fluide, des organes de sécurité, etc. La vanne est maintenue au niveau du liner et de l'enveloppe extérieure, par exemple, à l'aide d'un insert 5.

Pour obtenir un réservoir capable de tenir à la pression d'un fluide sous pression, le réservoir est pourvu de plusieurs moyens de renfort. Sur la figure 1 on a mentionné différents exemples de moyens qui peuvent, sans sortir du cadre de l'invention, être utilisés individuellement ou en combinaison pour réaliser un réservoir selon l'invention.

Comme il a été indiqué ci-dessus l'expression " moyens de renfort " désigne des éléments physiques dont la fonction est notamment d'améliorer la résistance ou tenue à la pression du réservoir.

Le réservoir comporte par exemple - Un ou plusieurs tirants 7 placé dans un passage 6 ou puits du liner 1, et/ou - Une ou plusieurs nervures 8 remplies ou non de renfort, et/ou - Une ou plusieurs surépaisseurs 9 composées par exemple d'un matériau identique à celui du composite formant l'enveloppe extérieure 2, et/ou - Un ou plusieurs inserts disposés entre le liner et la paroi interne de l'enveloppe extérieure du réservoir.

Différents exemples détaillés de ces moyens renforts, tant sur le plan de leur géométrie qu'au niveau du matériau les constituants, sont donnés aux figures 2A à 7.

La répartition et le type des moyens de renforts équipant le réservoir sont déterminés selon une méthodologie spécifiée ci-après.

Sur cette figure 1, on a aussi représenté un siphon 10 permettant la communication entre les différents points bas du réservoir. Les points bas peuvent en effet être séparés par des formes de la paroi tournées vers l'intérieur du réservoir. L'un des objets de la présente invention est notamment de choisir les moyens de renfort et leur répartition pour obtenir, à partir d'une forme donnée compatible avec le procédé de fabrication de l'enveloppe extérieure en composite et du liner ainsi que de la place disponible, un réservoir capable de résister à la pression résultant du fluide.

Pour cela, on procède par exemple aux étapes suivantes La forme extérieure de l'enveloppe formant le réservoir, la pression finale de fonctionnement du réservoir ou une valeur de pression limite P étant connues, on détermine les caractéristiques mécaniques (élasticité, anisotropie, type de renforcements, taux de renforcements,..) du ou des matériaux composites formant l'enveloppe extérieure du réservoir.

Les contraintes mécaniques sont désignées dans la suite de la description par :6 (contrainte de traction), z (contrainte de cisaillement), Y (déformation en cisaillement) et (déformation en un point donné de la structure). On se donne un intervalle [emin, emax] pour les valeurs d'épaisseurs e. Cet intervalle est par exemple choisi en fonction du matériau et des contraintes de l'utilisation finale ( poids acceptable, contenance).

Préalablement à la méthode, il est possible de construire une banque de données, précisant pour un type de moyens de renfort , son efficacité, c'est-à-dire, la façon dont il participe ou contribue à la tenue en pression. Le moyen de renforts peut être caractérisé par sa géométrie, sa dimension, ou encore sa nature. 1) Dans une première phase, on établit un maillage du réservoir pour une épaisseur el sensiblement constante sur l'ensemble de la structure, par exemple égale à la valeur emin. A l'issue de cette étape 1) on a un ensemble de naeuds Ni. On peut utiliser la théorie des coques décrite par exemple dans l'ouvrage de S.Timoshenko et S.Woinowsky-Krieger, ayant pour titre " Théorie des Coques " aux éditions Dunod.

Au cours de cette étape, on fait par exemple l'hypothèse que le matériau est isotrope ou quasi isotrope.

2) On soumet ce réservoir à une pression interne qui correspond par exemple à la pression de fonctionnement ou à une pression de test, 3) Pour chacun des neeuds Ni de la structure, on détermine un état de contrainte (6i, 'ri, 'Yi, Fi), en utilisant, par exemple, la méthode des éléments finis, 4) A partir de ces données (Ni, (Yi, Ti, 'Yi Fi) on établit une cartographie C1 des zones critiques, localisées aux noeuds Ni. Ces zones Zj sont repérées par rapport à des valeurs de contraintes acceptables Gmax, 2max, 'Ymax, max. Les valeurs acceptables sont par exemple déterminées en tenant compte du type de matériau considéré, ce dernier a pu être caractérisé au cours d'essais mécaniques spécifiques préalables, 5) On réalise les étapes 2) à 4) pour une deuxième valeur d'épaisseur E2, sensiblement homogène ou constante, avec les mêmes hypothèses et dans les mêmes conditions d'essai, la valeur de e2 pouvant être la valeur emax, 6) Avant d'effectuer l'étape 5), il est possible d'utiliser les résultats obtenus pour la cartographie C1 pour changer le maillage, par exemple en modifiant par exemple le pas de maillage dans les zones de surcontraintes repérées, dans ce cas, on reprend à partir de l'étape 1), 7) A l'issue de cette première phase de modélisation on possède deux cartographies, C1 et C2 qui donnent l'emplacement des zones Zj de contraintes ou de surcontraintes en fonction de l'épaisseur el et e2. Selon un mode de mise en #uvre, on détermine un réservoir ayant une épaisseur variable. La distribution des valeurs d'épaisseur est déterminée par exemple à partir des cartographies précédemment obtenues. On choisira par exemple l'épaisseur minimale acceptable pour que la ou les contraintes soit la ou les plus faibles possibles, 8) Dans une deuxième phase, on équipe le réservoir ayant la plus petite épaisseur el ou le réservoir d'épaisseur variable; d'un ou de plusieurs moyens de renfort d'un premier type donné. On choisit par exemple le type de moyens de renfort, des tirants ou des nervures ou encore des surépaisseurs ou encore des inserts, en utilisant la banque de données préalablement établie, 9) On soumet le réservoir ainsi équipé à une pression interne identique à celle de l'étape 2) et on construit une cartographie Ci donnant les zones Zj de surcontraintes, 10)0n vérifie, par exemple pour chacun des noeuds Ni situés dans les zones de contrainte ou de surcontrainte que la ou les valeurs des contraintes (6i, 2i, 'i, ì) sont acceptables en les comparant aux valeurs maximales précitées, 11)Tant qu'il subsiste une valeur de contrainte dépassant une des valeurs maximales, on modifie au moins un des paramètres suivants : le type du moyen de renfort, sa dimension, son emplacement local, ... et on réitère les étapes 9) et 10), 12)Après chacune de ces étapes, on vérifie par exemple que la forme du réservoir est compatible avec le procédé de fabrication, A l'issue de ces étapes on dispose d'un réservoir pourvu de différents moyens de renforts choisis et répartis pour résister à la pression en fonction de la forme du réservoir.

Selon une variante de réalisation, les étapes 1) à 6) sont remplacées par une étape dans laquelle on détermine les zones de surépaisseurs en utilisant un module ou logiciel d'optimisation qui permet, à partir des résultats obtenus pour un réservoir d'épaisseur el, de l'intervalle de valeurs [emin, emax] et des caractéristiques du matériau d'obtenir un réservoir ayant une paroi d'épaisseur variable. Un tel réservoir correspond par exemple à la structure décrite à l'étape d'optimisation 7).

On réalise ensuite les étapes 8) à 12) de la méthode. Selon une autre variante de la méthodologie, on utilise dans l'étape 1) la méthode de coque et/ou la méthode volumique pour réaliser le maillage.

La méthodologie s'applique notamment pour des réservoirs formés d'un matériau présentant des caractéristiques mécaniques variables ou non selon la direction, telles que la rigidité, la résistance.

Selon une variante de mise en aeuvre de la méthodologie précitée on tient compte du matériau du liner et notamment de sa capacité à répartir les contraintes ou les efforts exercés sur sa structure. Dans ce cas l'étape de maillage tient compte des deux types de matériaux, celui du liner et celui de l'enveloppe externe. La méthode décrite ci-dessus peut aussi comporter une étape qui consiste à optimiser la forme du réservoir final en tenant compte du logement dans lequel il devra s'intégrer, ou de façon plus générale de la place disponible du véhicule.

Dans ce cas avant l'étape 1) mentionnée ci-dessus, on procède à une étape où l'on tient compte de la place disponible ou de la géométrie du logement dans lequel est disposé le réservoir pour optimiser la forme du réservoir. on vérifie que cette forme n'engendre pas de surcontraintes et éventuellement on modifie la forme des zones critiques. L'enveloppe extérieure de la structure est par exemple formée d'un matériau composite. Le matériau composite est constitué d'une matrice, par exemple, en résine époxy ou polyester, etc...... et d'un élément de renforcement prémentionné. Les fibres peuvent être arrangées de différentes manières, par exemple sous la forme d'un tissu orienté (la majorité des fibres est orientée de manière prépondérante), ou non orienté. Les fibres peuvent être des fibres de verre ou de carbone. Le composite peut comporter plusieurs couches de fibres, l'orientation des couches entre elles étant choisie par rapport à la résistance à la pression souhaitée. Le liner du réservoir rempli au moins trois fonctions, notamment les suivantes 1) il a un rôle d'étanchéité en jouant le rôle de barrière vis à vis du fluide contenu, 2) il peut servir comme support du matériau composite lors de la fabrication du réservoir, 3) il peut aussi permettre de répartir des efforts dus à la pression interne, 4) étant plus facilement déformable que le matériau composite, la structure ou réservoir final conserve un niveau d'étanchéité suffisant malgré un endommagement éventuel de l'enveloppe extérieure.

Le liner est réalisé dans un matériau capable de remplir au moins la fonction d'étanchéité. Le niveau d'étanchéité est fixé par les réglementations en vigueur et/ou le cahier des charges des fabricants. Le matériau et son épaisseur sont imposés par ce niveau d'étanchéité.

I1 est typiquement en polymère thermoplastique choisi, par exemple, dans la liste suivante Les polyoléfines (polyéthylènes, polypropylènes), PE ou PP, les polyamides (PAll, PA12, PA6, 6-6,...), le polycétone aliphatique tel que le carilon (marque déposée par la société SHELL), le polyéthylène têréphtalate ou PET, le polybutylène téréphtalate ou PBT, les polyacétals par exemple le POM (polyoxyméthylène), l'EVOH, les polymères fluorés, PVDF, PTFE (polytétrafluoroéthylène ou Teflon), etc....

Les matériaux précédemment mentionnés peuvent être traités pour renforcer l'effet barrière, par exemple, mais non exclusivement, selon la méthode de fluoration du polyéthylène haute densité, connue dans le domaine des réservoirs de carburants liquides classiques.

Selon un mode de réalisation, le liner peut être lui-même un multicouches, la couche en contact avec le fluide sous pression étant la moins perméable. I1 est possible d'utiliser un film métallique , par exemple à base d'aluminium, ou un dépôt métallique déposé sur la surface interne du liner, c'est-à-dire la surface en contact avec le fluide. On utilisera un film mince afin d'augmenter le moins possible le poids du réservoir.

Le liner peut être formé d'un alliage ou un mélange de plusieurs polymères y compris des élastomères et comporter un ou plusieurs additifs tels que des agents antioxydants, des plastifiants, des ignifugeants, ou encore des charges minérales par exemple.

La méthode de fabrication du liner est choisie en fonction du matériau utilisé, du nombre de pièces à fabriquer ou à réaliser. De préférence, les procédés de rotomoulage ou de moulage par extrusion-soufflage sont les plus utilisés dans ce domaine.

Le matériau du liner, en plus de sa capacité à jouer le rôle de barrière d'étanchéité, peut être choisi pour supporter la mise en place des renforcements constituant le matériau composite, puis le moulage et la cuisson de composite.

I1 doit aussi présenter une bonne tenue mécanique, le réservoir en utilisation étant soumis à des chocs éventuels, aux chocs à faible température, ou des phénomènes de dilatation. Les figures 2A et 2B schématisent un premier exemple de moyens de renfort formé d'un tirant.

Dans cet exemple, l'enveloppe que constitue le liner 1 comporte un ou plusieurs puits 6. Le puits 6 est destiné à recevoir le tirant 7 dont la partie résistante ou élément de renforcement 11 peut être une tresse ou des renforts unidirectionnels ou encore tout autre moyen capable d'apporter une tenue en pression supplémentaire. Le renforcement 12 du matériau composite constituant la paroi du réservoir, vient vers l'intérieur du puits 6 et est de préférence recouvert par le renforcement du tirant.

Le renforcement du tirant est par exemple mis en place dans ce puits et maintenu à l'aide de cylindre 13 (plein ou creux, renforcé ou non) qui peut participer à la résistance du tirant.

Des pièces 14 de forme sensiblement conique pourront se placer éventuellement aux extrémités de ces cylindres 13 afin de maintenir en place les couches de renforcements venant de la paroi et du tirant.

Les tirants peuvent prendre des formes diverses schématisées à la figure 2C. Ils peuvent être de forme circulaire, elliptique ou être formé d'une combinaison d'arcs et de segments droits.

Selon une variante de réalisation schématisée à la figure 3, une partie ou la totalité des renforts du tirant peut se prolonger au-delà des parois, voire même former un cerclage 15 comme l'illustre cette figure. Le cerclage concerne deux tirants adjacents ou non, ou encore un tirant et un bord du réservoir. Cette disposition peut être appliquée quelque soit la forme du tirant.

Cette variante de réalisation permet notamment d'augmenter la résistance locale par l'effet de surépaisseur ainsi généré et aussi par l'effet de cerclage. Un tel renfort peut être unidirectionnel ou non, par exemple il peut être formé d'un tissu. Ledit tirant relie deux faces sensiblement parallèles entre elles ou faisant entre elles un angle OC de valeur déterminée. Les figures 4A, 4B, 4C et 4D schématisent des nervures jouant le rôle de moyens de renforts.

De manière générale, la géométrie des nervures est choisie par exemple en fonction du mode de fabrication du réservoir et notamment du liner.

Par exemple, le rayon de courbure d'une nervure est choisi pour que la poudre utilisée dans le procédé de rotomoulage reste en place durant les étapes de fabrication.

Les autres paramètres, tels que l'épaisseur et/ou la profondeur de la nervure, et/ou la largeur, sont par exemple choisis en fonction de la surcontrainte exercée à cet endroit de la structure, ou encore du procédé de fabrication.

La direction de la nervure est donnée, par exemple, par la direction des contraintes principales que l'on souhaite diminuer ou par l'analyse des déformations de l'enveloppe.

Les figures 4A et 4B montrent deux nervures renforcées. Le moyen de renfort comporte la nervure 16 formée dans le liner 1, les éléments de renforcements 12 du matériau composite et les éléments de renforcement 17 de la nervure. Les éléments de renforcement 17 de la nervure peuvent être disposés en dessus ou en dessous de l'élément de renforcement du matériau composite. Le renforcement de la nervure est, par exemple, unidirectionnel ou non selon l'intensité et la direction des contraintes principales exercées sur les parois de la structure ( niveau de contrainte, contrainte principale de traction, ...... ) Dans certains cas, illustrés aux figures 4C et 4D, la seule forme de la nervure procure l'augmentation de rigidité nécessaire.

La figure 4C schématise une nervure interne et la figure 4D une nervure tournée vers l'extérieur.

Les figures 5A et 5B schématisent deux exemples de moyens de renfort formés d'une surépaisseur.

La surépaisseur 19 a pour fonction notamment de rigidifier une zone susceptible de trop se déformer. Cette surépaisseur peut être disposée à proximité d'un insert, par exemple l'insert 5 servant à maintenir la vanne 4 à la paroi du réservoir.

La surépaisseur est formée, par exemple, d'éléments de renforcement 20 qui sont placés dans ces deux exemples au- dessus d'un élément de renforcement 12 du composite.

Les éléments de renforcements utilisés pour les nervures et les surépaisseurs sont par exemple identiques à ceux utilisés pour les tirants.

Les figures 6A et 6B schématisent des moyens de renforts formés d'une ou de plusieurs nervures " profondes " 21 dans le liner 1. Cette nervure profonde s'apparente à un tirant dont la forme de la section serait assez plate mais pourrait être directement liée aux parois externe du réservoir.

La figure 7 représente une variante où le moyen de renfort est constitué du dispositif de maintien 22, correspondant à l'insert 5 de la figure 1, de la vanne.

Selon une autre variante de réalisation, le moyen de renfort peut être constitué de la vanne ou d'un des éléments du système de remplissage-vidange mentionné précédemment. Différents procédés de fabrication peuvent être mis en oeuvre aussi bien pour le liner que pour l'enveloppe composite.

Une manière de procéder consiste à réaliser l'enveloppe interne ou liner en utilisant un procédé de rotomoulage.

on procède par exemple de la manière suivante La méthodologie de calcul a permis de définir une géométrie ou forme de l'enveloppe finale du réservoir et des emplacements des différents moyens de renfort. La forme de la paroi interne de cette enveloppe délimite la forme extérieure du liner.

on utilise un moule ayant une forme intérieure qui est sensiblement identique à la forme extérieure souhaitée pour le liner et aussi qui tient compte des emplacements des tirants et/ou des nervures et/ou des surépaisseurs et/ou des inserts.

En procédant aux étapes habituellement mises en aeuvre pour le procédé de rotomoulage, en choisissant le matériau du liner et les conditions opératoires, on obtient un liner dont l'enveloppe est pourvue de puits adaptés à recevoir des renforts pour former les tirants ou encore des emplacements correspondant aux nervures et aux surépaisseurs souhaitées.

on dispose au niveau de ce liner les éléments de renforcement du matériau composite et les moyens de renforts. Ensuite on injecte la résine et on soumet l'ensemble à un traitement permettant d'obtenir la structure finale.

Sans sortir du cadre de l'invention le procédé de fabrication peut faire appel à un procédé d'extrusion- soufflage, dont les étapes de mise en oeuvre sont connus de l'homme du métier et ne seront donc pas détaillées.

La structure ou le réservoir selon l'invention peut être ainsi intégré dans la place disponible d'un véhicule.

Par ailleurs, notamment dans le cas d'un réservoir de véhicule, il est actuellement nécessaire de prévoir un réservoir auxiliaire destiné à contenir un fluide de nature différente pour offrir une autonomie de secours. A cet effet et, comme représenté sur la figure 8, on prévoit de former dans le corps du réservoir GPLc un logement dans lequel est placé le réservoir auxiliaire 24 muni de tous les moyens habituels 25 de branchement et les organes fonctionnels tel qu'une pompe ce qui facilite notablement le montage de cet ensemble réservoir.

I1 va de soi que de nombreuses variantes peuvent être apportées, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans sortir pour cela du cadre de l'invention.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS 1 - Structure de réservoir polymorphe destiné à un fluide sous pression, ladite structure comportant au moins une enveloppe délimitant au moins une enceinte destinée à recevoir un fluide sous pression, ladite structure étant composée d'un matériau de caractéristiques mécaniques connues, caractérisée en ce qu'elle comporte un ou plusieurs moyens de renfort, le choix et/ou la répartition desdits moyens de renfort étant déterminés en tenant compte des caractéristiques mécaniques du matériau, des contraintes exercées par ledit fluide sous pression, pour satisfaire à, au moins, un état de contraintes donné. 2 - Structure selon la revendication 1 caractérisée en ce que le ou lesdits moyens de renfort, leur nombre, type et distribution au niveau de ladite structure sont déterminés de la manière suivante a) on établit un maillage de ladite structure pour au moins une valeur d'épaisseur e de l'enveloppe, b) on la soumet à une valeur de pression P choisie par rapport à une contrainte d'utilisation finale, c) on détermine la distribution des zones de surcontraintes sur l'ensemble ou au moins la majorité de la structure, d) on dispose un premier type de moyens de renforts par rapport aux zones de surcontrainte prédéterminées, e) on vérifie que les valeurs de contrainte obtenues en appliquant une pression donnée sont acceptables par rapport au moins aux caractéristiques mécaniques du matériau, f) si une au moins desdites valeurs est supérieure aux valeurs acceptables, on optimise, la forme et/ou le type et/ou la distribution des moyens de renfort et on réitère l'étape e). 3 - Structure selon la revendication 2 caractérisée en ce l'on réalise l'étape a) pour deux valeurs d'épaisseurs el et e2 choisies dans un intervalle [emin, emax] qui est fonction du matériau et des contraintes de l'utilisation finale. 4 - Structure selon la revendication 2 caractérisée en ce que l'on réalise l'étape a) pour une enveloppe ayant une épaisseur variable au moins sur une partie, lesdites variations d'épaisseur étant réparties en tenant compte par exemple des zones de surcontrainte obtenues à l'étape c) pour une valeur d'épaisseur e. 5 - Structure selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que ladite structure comporte une enveloppe extérieure en un ou plusieurs matériaux composites et une enveloppe interne de niveau de perméabilité donné. 6 - Structure selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisée en ce que ledit moyen de renfort est un tirant liant au moins deux faces. 7 - Structure selon la revendication 6 caractérisée en ce que ledit tirant relie deux faces sensiblement parallèles entre elles ou faisant entre elles un angle a de valeur déterminée. 8 - Structure selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisée en ce que ledit moyen de renfort est une surépaisseur disposée au niveau de la paroi, ladite surépaisseur est formée de renforts de dimension donnée. 9 - Structure selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisée en ce que ledit moyen de renfort est une nervure disposée sur la paroi ou le liner, ladite nervure comporte des renforts. 10 - Structure selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que ladite paroi ou ladite enveloppe extérieure a une forme adaptée en tenant compte du logement destiné à la recevoir. 11 - Structure selon l'une des revendications 1 à 10 caractérisée en ce que ladite paroi ou ladite enveloppe extérieure est formée d'un matériau composite et en ce que le ou lesdits moyens de renfort sont constitués du même matériau composite. 12 - Structure selon l'une des revendications 1 à 10 caractérisée en ce que ladite paroi ou ladite enveloppe extérieure est formée d'un matériau composite et le ou lesdits moyens de renforts sont constitués d'un matériau différent, le type, la disposition ou l'organisation des fibres de renfort étant différents. 13 - Structure selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle comporte un système de remplissage- vidange. 14 - Structure selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle comporte un moyen permettant le passage d'un fluide sous pression entre les différents niveaux bas dudit réservoir. 15 - Réservoir selon l'une des revendications précédentes destiné à contenir du gaz de pétrole liquéfié (GPLc) ou du diméthyléther. 16 - Réservoir selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte un logement pour l'insertion ou la juxtaposition d'un réservoir auxiliaire destiné à contenir un fluide de nature différente. 17 - Procédé de fabrication d'une structure légère destinée à recevoir un fluide sous pression, ladite structure ayant une enveloppe constituée d'un matériau de caractéristiques mécaniques données caractérisé en ce que g) On définit une forme de réservoir ou de structure équipée de moyens de renfort, le choix, la répartition des moyens de renfort étant déterminés en tenant compte dudit matériau pour satisfaire à un état de contraintes donné, h) On réalise une enveloppe interne ayant une forme extérieure adaptée à la forme interne de la structure définie à l'étape g) et qui est pourvue d'emplacements destinés à recevoir les moyens de renfort déterminés par un maillage de ladite structure pour au moins une valeur d'épaisseur e de l'enveloppe, i) On équipe ladite enveloppe des moyens de renfort et des éléments de renforcement du matériau et de la résine formant l'enveloppe, j) On soumet l'ensemble à une étape de mise en forme de l'ensemble. 18 - Procédé de fabrication selon la revendication 17 caractérisé en ce que on réalise l'étape g) de la manière suivante k) on établit un maillage de ladite structure pour au moins une valeur d'épaisseur e de l'enveloppe, 1) on la soumet à une valeur de pression P choisie par rapport à une contrainte d'utilisation finale, m) on détermine la distribution des zones de surcontraintes sur l'ensemble ou au moins la majorité de la structure, n) on dispose un premier type de moyens de renforts par rapport aux zones de surcontrainte prédéterminées, o) on vérifie que les valeurs de contrainte obtenues en appliquant une pression donnée sont acceptables par rapport au moins aux caractéristiques mécaniques du matériau, p) si une au moins desdites valeurs est supérieure aux valeurs acceptables, on modifie la forme et/ou le type et/ou la distribution des moyens de renfort et on réitère l'étape o). 19 - Procédé de fabrication selon la revendication 17 caractérisé en ce que l'on réalise l'étape h) par rotomoulage ou extrusion soufflage. 20 - Procédé de fabrication selon l'une des revendications 17 à 19 caractérisé en ce que la forme du réservoir est définie par l'espace disponible.