FR3090811A1 - Assembly for filling a liquid oxygen tank of a submarine and method of filling it - Google Patents

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Abstract

Ensemble pour le remplissage d’un réservoir d’oxygène liquide d’un sous-marin et procédé de remplissage associé La présente invention concerne un procédé de remplissage d’un réservoir (12) d’oxygène liquide d’un sous-marin (14), ledit réservoir étant disposé à l’intérieur d’une coque (24) d’un sous-marin et comprenant : une enceinte de stockage (26), une entrée (36) d’oxygène liquide et une sortie (38) d’oxygène gazeux, ledit procédé comprenant : l’introduction d’oxygène liquide dans l’enceinte de stockage par une ligne d’introduction (64) reliée à l’entrée du réservoir, ladite ligne d’introduction comprenant une pompe (56) d’introduction ; et l’évacuation d’oxygène gazeux de l’enceinte de stockage par une ligne d’évacuation (66) reliée à la sortie du réservoir. La ligne d’évacuation comprend un compresseur (62) d’évacuation diminuant une pression (P) d’oxygène gazeux en partie supérieure de l’enceinte de stockage. Figure 1The present invention relates to a method for filling a liquid oxygen tank (12) of a submarine (14). ), said tank being disposed inside a hull (24) of a submarine and comprising: a storage enclosure (26), an inlet (36) for liquid oxygen and an outlet (38) d oxygen gas, said method comprising: introducing liquid oxygen into the storage enclosure by an introduction line (64) connected to the inlet of the tank, said introduction line comprising a pump (56) d 'introduction; and the evacuation of gaseous oxygen from the storage enclosure by an evacuation line (66) connected to the outlet of the tank. The evacuation line comprises a compressor (62) for evacuating a pressure (P) of gaseous oxygen at the top of the storage enclosure. Figure 1

Description

DescriptionDescription

Titre de l'invention : Ensemble pour le remplissage d’un réservoir d’oxygène liquide d’un sous-marin et procédé de remplissage associéTitle of the invention: Assembly for filling a liquid oxygen tank of a submarine and associated filling method

[0001] La présente invention concerne un procédé de remplissage d’un réservoir d’oxygène liquide d’un sous-marin, ledit réservoir étant disposé à l’intérieur d’une coque d’un sous-marin et comprenant : une enceinte de stockage, une entrée d’oxygène liquide et une sortie d’oxygène gazeux, ladite sortie étant située en partie supérieure de l’enceinte de stockage, ledit procédé comprenant : l’introduction d’oxygène liquide dans l’enceinte de stockage par une ligne d’introduction reliée à l’entrée du réservoir, ladite ligne d’introduction comprenant une pompe d’introduction ; et l’évacuation d’oxygène gazeux de l’enceinte de stockage par une ligne d’évacuation reliée à la sortie du réservoir.The present invention relates to a method for filling a liquid oxygen tank of a submarine, said tank being disposed inside a hull of a submarine and comprising: an enclosure of storage, a liquid oxygen inlet and a gaseous oxygen outlet, said outlet being located in the upper part of the storage enclosure, said method comprising: introducing liquid oxygen into the storage enclosure by a line introduction connected to the inlet of the reservoir, said introduction line comprising an introduction pump; and the evacuation of gaseous oxygen from the storage enclosure by an evacuation line connected to the outlet of the tank.

[0002] L’invention s’applique particulièrement aux sous-marins équipés d’un sous-système d’alimentation en oxygène, apte à alimenter un système de propulsion anaérobie (AIP ou air-independentpropulsion) et/ou à renouveler l’air respirable pour les occupants du sous-marin.The invention is particularly applicable to submarines equipped with an oxygen supply subsystem, capable of supplying an anaerobic propulsion system (AIP or air-independentpropulsion) and / or renewing the air breathable for occupants of the submarine.

[0003] La masse volumique de l’oxygène liquide varie légèrement en fonction de sa température. Les réservoirs de sous-marins sont dimensionnés pour une masse volumique correspondant à une température de référence, de l’ordre de -183 °C. Si le réservoir est rempli à une température plus élevée, la masse volumique de l’oxygène liquide sera plus faible. Une quantité d’oxygène insuffisante pour l’autonomie du sous-marin sera alors embarquée.The density of liquid oxygen varies slightly depending on its temperature. The submarine tanks are sized for a density corresponding to a reference temperature, of the order of -183 ° C. If the tank is filled at a higher temperature, the density of liquid oxygen will be lower. An insufficient amount of oxygen for the autonomy of the submarine will then be loaded.

[0004] Afin de résoudre ce problème, l’invention a pour objet un procédé de remplissage du type précité, dans lequel la ligne d’évacuation comprend un compresseur d’évacuation diminuant une pression d’oxygène gazeux en partie supérieure de l’enceinte de stockage.In order to solve this problem, the invention relates to a filling process of the aforementioned type, in which the exhaust line comprises an exhaust compressor reducing a pressure of gaseous oxygen in the upper part of the enclosure. storage.

[0005] Le fait de diminuer la pression d’oxygène gazeux dans le réservoir permet d’évaporer une partie de l’oxygène liquide introduit. L’enthalpie de vaporisation conduit à un refroidissement dudit oxygène liquide jusqu’à la température de référence.Decreasing the pressure of gaseous oxygen in the tank makes it possible to evaporate part of the liquid oxygen introduced. The enthalpy of vaporization leads to a cooling of said liquid oxygen to the reference temperature.

[0006] Suivant d’autres aspects avantageux de l’invention, le procédé de remplissage comporte l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :According to other advantageous aspects of the invention, the filling process comprises one or more of the following characteristics, taken in isolation or in any technically possible combination:

[0007] - le procédé comprend au préalable les étapes suivantes : raccordement de l’entrée du réservoir à la ligne d’introduction, ladite ligne d’introduction comprenant une réserve d’oxygène liquide et la pompe d’introduction ; et raccordement de la sortie du réservoir à la ligne d’évacuation, ladite ligne d’évacuation comprenant le compresseur d’évacuation et un dispositif d’évacuation d’oxygène gazeux ;- The method comprises beforehand the following steps: connection of the inlet of the reservoir to the introduction line, said introduction line comprising a reserve of liquid oxygen and the introduction pump; and connecting the outlet of the tank to the evacuation line, said evacuation line comprising the evacuation compressor and a device for evacuating gaseous oxygen;

[0008] - la ligne d’introduction comprend en outre une conduite d’introduction apte à relier la pompe d’introduction à l’entrée du réservoir ; la ligne d’évacuation comprend en outre une conduite d’évacuation apte à relier le compresseur d’évacuation à la sortie du réservoir ; et les conduites d’introduction et d’évacuation traversent la coque du sousmarin ;- The introduction line further comprises an introduction pipe adapted to connect the introduction pump to the inlet of the tank; the evacuation line further comprises an evacuation pipe capable of connecting the evacuation compressor to the outlet of the tank; and the inlet and outlet pipes pass through the hull of the submarine;

[0009] - l’introduction d’oxygène liquide et l’évacuation d’oxygène gazeux comprennent les étapes suivantes : fonctionnement de la pompe à un premier débit, vaporisation de l’oxygène liquide au contact de l’enceinte de stockage ; puis dès qu’un niveau maximal d’oxygène liquide est détecté en partie inférieure de l’enceinte de stockage, arrêt de la pompe ; le compresseur étant en fonctionnement à un deuxième débit non nul durant lesdites étapes, de sorte à maintenir proche d’une valeur de consigne une pression d’oxygène gazeux en partie supérieure de l’enceinte de stockage ;[0009] - the introduction of liquid oxygen and the evacuation of gaseous oxygen comprise the following stages: operation of the pump at a first flow rate, vaporization of the liquid oxygen in contact with the storage enclosure; then as soon as a maximum level of liquid oxygen is detected in the lower part of the storage enclosure, the pump stops; the compressor being in operation at a second non-zero flow during said steps, so as to maintain close to a set value a gaseous oxygen pressure in the upper part of the storage enclosure;

[0010] - le premier débit de la pompe a une valeur initiale faible ; et dès qu’un niveau minimal d’oxygène liquide est détecté en partie inférieure de l’enceinte de stockage, ledit premier débit est augmenté à une valeur plus élevée ;- The first flow of the pump has a low initial value; and as soon as a minimum level of liquid oxygen is detected in the lower part of the storage enclosure, said first flow rate is increased to a higher value;

[0011] - le procédé comprend ensuite l’étape suivante : dès que le deuxième débit du compresseur diminue en-dessous d’une valeur seuil, la pompe est remise en fonctionnement jusqu’à ce que le niveau maximal d’oxygène liquide soit à nouveau détecté, la pompe et le compresseur étant alors arrêtés.- The method then comprises the following step: as soon as the second flow rate of the compressor decreases below a threshold value, the pump is returned to operation until the maximum level of liquid oxygen is at detected again, the pump and the compressor being stopped.

[0012] L’invention se rapporte en outre à un ensemble de remplissage comprenant : un sousmarin comprenant une coque et un réservoir d’oxygène liquide disposé à l’intérieur de ladite coque, ledit réservoir comprenant : une enceinte de stockage, une entrée d’oxygène liquide et une sortie d’oxygène gazeux, ladite sortie étant située en partie supérieure de l’enceinte de stockage ; un conduit de remplissage comportant : une entrée, une sortie et une pompe d’introduction disposée entre l’entrée et la sortie, ladite entrée étant apte à être reliée à une réserve d’oxygène liquide ; ladite sortie étant apte à être reliée à l’entrée du réservoir d’oxygène liquide du sous-marin ; un conduit de dégazage comportant : une entrée, une sortie et un compresseur d’évacuation disposé entre l’entrée et la sortie, ladite entrée étant apte à être reliée à la sortie du réservoir d’oxygène liquide du sous-marin ; et un dispositif d’évacuation d’oxygène gazeux, relié à la sortie du conduit de dégazage ; les conduits de remplissage et de dégazage et le dispositif d’évacuation étant disposés à l’extérieur du sous-marin ; l’ensemble de remplissage comprenant en outre des moyens de mise en œuvre d’un procédé de remplissage tel que décrit ci-dessus.The invention further relates to a filling assembly comprising: a submarine comprising a hull and a liquid oxygen tank disposed inside said hull, said tank comprising: a storage enclosure, an inlet d liquid oxygen and a gaseous oxygen outlet, said outlet being located in the upper part of the storage enclosure; a filling duct comprising: an inlet, an outlet and an introduction pump arranged between the inlet and the outlet, said inlet being able to be connected to a reserve of liquid oxygen; said outlet being able to be connected to the inlet of the submarine's liquid oxygen tank; a degassing duct comprising: an inlet, an outlet and an evacuation compressor arranged between the inlet and the outlet, said inlet being able to be connected to the outlet of the submarine's liquid oxygen tank; and a device for discharging gaseous oxygen, connected to the outlet of the degassing duct; the filling and degassing conduits and the evacuation device being arranged outside the submarine; the filling assembly further comprising means for implementing a filling method as described above.

[0013] Suivant d’autres aspects avantageux de l’invention, l’ensemble de remplissage comporte l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :According to other advantageous aspects of the invention, the filling assembly comprises one or more of the following characteristics, taken in isolation or in any technically possible combination:

[0014] - le dispositif d’évacuation d’oxygène gazeux de l’appareil de remplissage est une cheminée ;- The device for removing gaseous oxygen from the filling device is a chimney;

[0015] - la coque du sous-marin comprend au moins deux traversées, l’ensemble comprenant en outre : une conduite d’introduction apte à relier la pompe d’introduction à l’entrée du réservoir ; et une conduite d’évacuation apte à relier le compresseur d’évacuation à la sortie du réservoir ; chacune desdites conduites d’introduction et d’évacuation étant configurée pour être reçue de manière étanche dans l’une des traversées de la coque ; et- The hull of the submarine comprises at least two crossings, the assembly further comprising: an introduction pipe capable of connecting the introduction pump to the inlet of the tank; and an evacuation pipe able to connect the evacuation compressor to the outlet of the tank; each of said inlet and outlet pipes being configured to be received in a sealed manner in one of the bushings of the hull; and

[0016] - la pompe d’introduction et le compresseur d’évacuation sont inclus dans un même appareil de remplissage disposé à l’extérieur du sous-marin.- the introduction pump and the evacuation compressor are included in the same filling device arranged outside the submarine.

[0017] L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins sur lesquels :The invention will be better understood on reading the description which follows, given solely by way of nonlimiting example and made with reference to the drawings in which:

[0018] - [fig.l] la figure 1 est une vue schématique d’un ensemble de remplissage selon un mode de réalisation de l’invention ; et- [fig.l] Figure 1 is a schematic view of a filling assembly according to an embodiment of the invention; and

[0019] - [fig.2] la figure 2 est une représentation schématique d’un procédé de remplissage d’un réservoir de l’ensemble de la figure 1, selon un mode de réalisation de l’invention.- [fig.2] Figure 2 is a schematic representation of a method of filling a reservoir of the assembly of Figure 1, according to an embodiment of the invention.

[0020] La figure 1 représente un ensemble 10 pour le remplissage d’un réservoir 12 d’oxygène liquide d’un sous-marin 14. L’ensemble 10 comprend notamment : le sousmarin 14 ; un appareil 16 de remplissage ; une réserve 18 d’oxygène liquide ; et des conduites d’introduction 20 et d’évacuation 22.1 shows an assembly 10 for filling a reservoir 12 of liquid oxygen of a submarine 14. The assembly 10 includes in particular: the submarine 14; a filling apparatus 16; a reserve 18 of liquid oxygen; and inlet and outlet lines 20 and 22.

[0021] Le sous-marin 14, préférentiellement situé en eau, comprend une coque 24 et le réservoir 12 d’oxygène liquide, disposé à l’intérieur de ladite coque. Le réservoir 12 fait par exemple partie d’un sous-système 25 d’alimentation en oxygène du sous-marin 14.The submarine 14, preferably located in water, comprises a hull 24 and the tank 12 of liquid oxygen, disposed inside said hull. The tank 12 is for example part of a subsystem 25 for supplying oxygen to the submarine 14.

[0022] Le réservoir 12 comprend une enceinte de stockage 26, destinée à contenir de l’oxygène liquide et/ou gazeux. L’enceinte de stockage 26 comporte notamment une paroi thermiquement isolante.The tank 12 includes a storage enclosure 26, intended to contain liquid and / or gaseous oxygen. The storage enclosure 26 comprises in particular a thermally insulating wall.

[0023] L’enceinte de stockage 26 est considérée par rapport à la direction verticale. Dans le mode de réalisation représenté, l’enceinte 26 reçoit une nappe 28 d’oxygène liquide située en partie inférieure de ladite enceinte ; et une couche 30 d’oxygène gazeux, située au-dessus de la nappe d’oxygène liquide, soit en partie supérieure de l’enceinte 26.The storage enclosure 26 is considered relative to the vertical direction. In the embodiment shown, the enclosure 26 receives a sheet of liquid oxygen 28 located in the lower part of said enclosure; and a layer 30 of gaseous oxygen, located above the layer of liquid oxygen, ie in the upper part of the enclosure 26.

[0024] Le réservoir 12 comprend en outre un premier 32 et un deuxième 34 capteurs de niveau, disposés à l’intérieur de l’enceinte 26. Lesdits premier 32 et deuxième 34 capteurs de niveau, disposés l’un au-dessus de l’autre, sont respectivement aptes à détecter un niveau minimal Vmin et un niveau maximal Vmax de la nappe 28 d’oxygène liquide.The reservoir 12 further comprises a first 32 and a second 34 level sensors, arranged inside the enclosure 26. Said first 32 and second 34 level sensors, arranged one above the other, are respectively capable of detecting a minimum level V min and a maximum level V max of the sheet 28 of liquid oxygen.

[0025] Le réservoir 12 comprend en outre un troisième capteur 35 de pression, disposé en partie supérieur de l’enceinte 26.The reservoir 12 further comprises a third pressure sensor 35, arranged in the upper part of the enclosure 26.

[0026] Le réservoir 12 comprend en outre une entrée 36 d’oxygène liquide et une sortie 38 d’oxygène gazeux, respectivement situées en partie inférieure et en partie supérieure de l’enceinte 26. En variante non représentée, l’entrée d’oxygène liquide est située en partie supérieure de l’enceinte, de même que la sortie d’oxygène gazeux. Par « partie supérieure », on entend une partie de l’enceinte située au-dessus du niveau maximal V max tel que détecté par le deuxième capteur 34.The tank 12 further comprises an inlet 36 of liquid oxygen and an outlet 38 of gaseous oxygen, respectively located in the lower part and in the upper part of the enclosure 26. In a variant not shown, the inlet of liquid oxygen is located in the upper part of the enclosure, as is the gaseous oxygen outlet. By "upper part" is meant a part of the enclosure situated above the maximum level V max as detected by the second sensor 34.

[0027] Par ailleurs, la coque 24 du sous-marin 14 comprend une première 40 et une deuxième 42 ouvertures, ou traversées de coque. Comme il sera détaillé par la suite, lesdites traversées 40, 42 permettent de relier le réservoir 12 à l’extérieur du sousmarin 14.Furthermore, the hull 24 of the submarine 14 includes a first 40 and a second 42 openings, or through hull. As will be detailed below, said bushings 40, 42 make it possible to connect the reservoir 12 outside the submarine 14.

[0028] L’appareil de remplissage 16 est disposé à l’extérieur du sous-marin 14, de préférence sur la terre ferme, ou encore sur une plate-forme située en mer. L’appareil de remplissage 16 est de type berceau ou SKID et comprend des organes permettant le remplissage et le dégazage sécurisés du réservoir 12.The filling device 16 is arranged outside the submarine 14, preferably on land, or on a platform located at sea. The filling device 16 is of the cradle type or SKID and includes members allowing secure filling and degassing of the tank 12.

[0029] L’appareil de remplissage 16 comprend notamment : une enveloppe 44, un conduit de remplissage 46 et un conduit de dégazage 48 situés à l’intérieur de ladite enveloppe ; et un dispositif d’évacuation 50 situé à l’extérieur de ladite enveloppe. L’appareil de remplissage 16 comprend en outre un module électronique de commande 51.The filling apparatus 16 comprises in particular: a casing 44, a filling duct 46 and a degassing duct 48 located inside said casing; and an evacuation device 50 located outside of said envelope. The filling device 16 also comprises an electronic control module 51.

[0030] Le conduit de remplissage 46 comporte : une entrée 52 et une sortie 54 situées en surface de l’enveloppe 44 ; et une pompe d’introduction 56, disposée entre ladite entrée et ladite sortie. En variante non représentée, la pompe d’introduction est assemblée à la réserve 18 d’oxygène liquide.The filling conduit 46 comprises: an inlet 52 and an outlet 54 located on the surface of the casing 44; and an introduction pump 56, disposed between said inlet and said outlet. In a variant not shown, the introduction pump is assembled to the reserve 18 of liquid oxygen.

[0031] Le conduit de dégazage 48 comporte : une entrée 58 et une sortie 60 situées en surface de l’enveloppe 44 ; et un compresseur d’évacuation 62 disposé entre ladite entrée et ladite sortie.The degassing conduit 48 comprises: an inlet 58 and an outlet 60 located on the surface of the casing 44; and an exhaust compressor 62 disposed between said inlet and said outlet.

[0032] La sortie 60 du conduit de dégazage 48 débouche sur le dispositif d’évacuation 50. Dans le mode de réalisation représenté, ledit dispositif d’évacuation 50 est une cheminée raccordée à l’enveloppe 44.The outlet 60 of the degassing conduit 48 leads to the evacuation device 50. In the embodiment shown, said evacuation device 50 is a chimney connected to the casing 44.

[0033] Le module électronique 51 de commande de l’appareil 16 est relié à la pompe d’introduction 56 et au compresseur d’évacuation 62. De préférence, ledit module électronique 51 est également relié aux premier 32, deuxième 34 et troisième 35 capteurs du réservoir 12 du sous-marin 14, avantageusement par un système de liaison sans fil de type liaison radio.The electronic module 51 for controlling the device 16 is connected to the introduction pump 56 and to the discharge compressor 62. Preferably, said electronic module 51 is also connected to the first 32, second 34 and third 35 sensors of the tank 12 of the submarine 14, advantageously by a wireless link system of the radio link type.

[0034] De préférence, la pompe 56 et le compresseur 62 sont à débit Db D2 variable, lesdits débits étant contrôlés par le module électronique 51. De préférence, le débit D2 du compresseur 62 est régulé en fonction d’une pression P de la couche 30 d’oxygène gazeux, mesurée par le troisième capteur 35 du réservoir 12.Preferably, the pump 56 and the compressor 62 have a variable flow rate D b D 2 , said flow rates being controlled by the electronic module 51. Preferably, the flow rate D 2 of the compressor 62 is regulated as a function of a pressure P of the layer 30 of gaseous oxygen, measured by the third sensor 35 of the reservoir 12.

[0035] La réserve 18 d’oxygène liquide est reliée à l’entrée 52 du conduit de remplissage 46 de l’appareil 16. Dans le mode de réalisation représentée, la réserve 18 est mobile, par exemple reçue dans un camion, de manière à pouvoir être acheminée sur le site de l’appareil de remplissage 16. En variante non représentée, comme indiqué ci-dessus, ledit camion reçoit également une pompe destinée à l’introduction d’oxygène liquide dans le sous-marin.The reserve 18 of liquid oxygen is connected to the inlet 52 of the filling duct 46 of the device 16. In the embodiment shown, the reserve 18 is mobile, for example received in a truck, so to be able to be routed to the site of the filling device 16. In a variant not shown, as indicated above, said truck also receives a pump intended for the introduction of liquid oxygen into the submarine.

[0036] La conduite d’introduction 20 relie la sortie 54 du conduit de remplissage 46 et l’entrée 36 du réservoir 12 du sous-marin 14. La réserve 18, le conduit de remplissage 46 et la conduite d’introduction 20 forment ainsi une ligne 64 d’introduction d’oxygène liquide.The introduction pipe 20 connects the outlet 54 of the filling pipe 46 and the inlet 36 of the tank 12 of the submarine 14. The reserve 18, the filling pipe 46 and the introduction pipe 20 thus form a line 64 for introducing liquid oxygen.

[0037] La conduite d’évacuation 22 relie la sortie dudit réservoir 12 et l’entrée 58 du conduit de dégazage 48. La conduite d’évacuation 22, le conduit de dégazage 48 et le dispositif d’évacuation 50 forment ainsi une ligne 66 d’évacuation d’oxygène gazeux.The discharge pipe 22 connects the outlet of said tank 12 and the inlet 58 of the degassing pipe 48. The discharge pipe 22, the degassing pipe 48 and the discharge device 50 thus form a line 66 evacuation of gaseous oxygen.

[0038] Dans le mode de réalisation représenté, chacune des conduites d’introduction 20 et d’évacuation 22 comprend une première partie 67, interne au sous-marin 14, et une deuxième partie 68, externe audit sous-marin 14. Les première 67 et deuxième 68 parties de chacune des conduites 20, 22 sont raccordées de manière étanche au niveau d’une traversée 40, 42 de la coque 24. En variante non représentée, les première et deuxième parties de l’une ou de chacune des conduites sont formées d’une pièce.In the embodiment shown, each of the inlet pipes 20 and discharge 22 includes a first part 67, internal to the submarine 14, and a second part 68, external to said submarine 14. The first 67 and second 68 parts of each of the conduits 20, 22 are tightly connected at a crossing 40, 42 of the shell 24. In a variant not shown, the first and second parts of one or each of the conduits are made in one piece.

[0039] De préférence, chacune des première 67 et deuxième 68 parties des conduites 20, 22 comporte une canalisation flexible et isolée thermiquement. De préférence, chacune des deuxièmes parties 68 est une canalisation de grande longueur, apte à relier le sousmarin 14 en eau avec l’appareil de remplissage 16 situé à terre.Preferably, each of the first 67 and second 68 parts of the pipes 20, 22 comprises a flexible pipe and thermally insulated. Preferably, each of the second parts 68 is a pipeline of great length, capable of connecting the submarine 14 in water with the filling device 16 located on land.

[0040] Un procédé de mise en œuvre de l’ensemble 10 décrit ci-dessus, pour le remplissage du réservoir 12 du sous-marin 14, va maintenant être décrit. Ledit procédé est mis en œuvre par un programme mémorisé dans le module électronique 51 de commande de l’appareil de remplissage 16.A method of implementing the assembly 10 described above, for filling the tank 12 of the submarine 14, will now be described. Said method is implemented by a program stored in the electronic module 51 for controlling the filling device 16.

[0041] D’une manière générale, le procédé de remplissage du réservoir 12 est tel que, lorsque la pompe d’introduction 56 est en fonctionnement, le compresseur d’évacuation 62 fonctionne également, de manière à diminuer la pression P de la couche 30 d’oxygène gazeux, en partie supérieure de l’enceinte de stockage 26. Ladite pression P est ainsi rapprochée d’une valeur de consigne Po, proche de la pression atmosphérique.In general, the method of filling the reservoir 12 is such that, when the introduction pump 56 is in operation, the discharge compressor 62 also operates, so as to reduce the pressure P of the layer 30 of gaseous oxygen, in the upper part of the storage enclosure 26. Said pressure P is thus brought closer to a reference value P o , close to atmospheric pressure.

[0042] La pression P dans la couche 30 d’oxygène gazeux peut ainsi être maintenue en6 dessous de la pression de saturation de l’oxygène liquide. La nappe 28 d’oxygène liquide s’évapore donc partiellement et sa température diminue en raison de l’enthalpie d’évaporation. Cette diminution de la température permet d’augmenter la masse volumique de ladite nappe 28, donc de stocker une plus grande quantité d’oxygène liquide dans le réservoir 12.The pressure P in the layer of gaseous oxygen 30 can thus be maintained below the saturation pressure of the liquid oxygen. The sheet 28 of liquid oxygen therefore partially evaporates and its temperature decreases due to the enthalpy of evaporation. This decrease in temperature makes it possible to increase the density of said sheet 28, therefore to store a greater quantity of liquid oxygen in the tank 12.

[0043] Selon un mode de réalisation, un procédé 100 de remplissage est mis en œuvre à partir de l’ensemble 10 décrit ci-dessus, l’enceinte de stockage 26 étant initialement vide, c’est-à-dire remplie d’air. Les étapes du procédé 100 sont représentées sur la figure 2.According to one embodiment, a filling method 100 is implemented from the assembly 10 described above, the storage enclosure 26 being initially empty, that is to say filled with air. The steps of method 100 are shown in FIG. 2.

[0044] Tout d’abord (étape 102), la pompe d’introduction 56 et le compresseur d’évacuation 62 sont mis en route. De préférence, la pompe 56 a un débit initial Di 0faible. En effet, l’oxygène liquide introduit dans le réservoir 12 au début du procédé s’évapore instantanément au contact des parois de l’enceinte de stockage 26, refroidissant lesdites parois. L’oxygène gazeux formé est évacué par le compresseur d’évacuation 62, qui tend à rapprocher la pression P de la valeur de consigne Po.First (step 102), the introduction pump 56 and the discharge compressor 62 are started. Preferably, the pump 56 has a low initial flow Di 0 . In fact, the liquid oxygen introduced into the reservoir 12 at the start of the process evaporates instantly on contact with the walls of the storage enclosure 26, cooling said walls. The gaseous oxygen formed is evacuated by the evacuation compressor 62, which tends to bring the pressure P closer to the set value P o .

[0045] Après refroidissement de l’enceinte de stockage 26, une nappe 28 d’oxygène liquide se forme dans le réservoir 12. Le premier capteur 32 détecte alors (étape 104) que ladite nappe atteint le niveau minimal Vmin d’oxygène liquide en partie inférieure de l’enceinte 26. De préférence, le débit de la pompe 56 est alors augmenté à une valeur plus élevée Du (étape 106) afin d’accélérer le remplissage de l’enceinte 26 en oxygène liquide.After cooling of the storage enclosure 26, a sheet 28 of liquid oxygen is formed in the reservoir 12. The first sensor 32 then detects (step 104) that said sheet reaches the minimum level V min of liquid oxygen in the lower part of the enclosure 26. Preferably, the flow rate of the pump 56 is then increased to a higher value D u (step 106) in order to accelerate the filling of the enclosure 26 with liquid oxygen.

[0046] La nappe 28 atteint ainsi le niveau maximal Vmax, détecté par le deuxième capteur 34 (étape 108). La pompe 56 est alors arrêtée (étape 110).The sheet 28 thus reaches the maximum level V max , detected by the second sensor 34 (step 108). The pump 56 is then stopped (step 110).

[0047] Le fonctionnement du compresseur 62 est poursuivi après l’arrêt de la pompe 56. L’évaporation et le refroidissement de l’oxygène liquide sont ainsi poursuivis. La nappe 28 repasse en-dessous du niveau maximal Vmax.The operation of the compressor 62 is continued after stopping the pump 56. The evaporation and cooling of the liquid oxygen are thus continued. The sheet 28 returns to below the maximum level V max .

[0048] Le débit D2 du compresseur 62 dépend notamment d’un écart entre la pression P de la valeur de consigne Po. De préférence, ledit débit D2 est cependant limité afin que la vitesse de l’oxygène gazeux reste en dessous d’une valeur maximale, pour des raisons de sécurité.The flow D 2 of the compressor 62 depends in particular on a difference between the pressure P of the set value P o . Preferably, said flow D 2 is however limited so that the speed of the gaseous oxygen remains below a maximum value, for safety reasons.

[0049] Lorsque la température de l’oxygène liquide se rapproche de la valeur souhaitée, l’écart entre P et Po diminue et le débit D2passe en-dessous d’une valeur seuil D20 (étape 112). La pompe 56 est alors remise en fonctionnement (étape 114) jusqu’à ce que le niveau maximal Vmax d’oxygène liquide soit à nouveau détecté (étape 116). La pompe 56 et le compresseur 62 sont alors arrêtés (étape 118).When the temperature of the liquid oxygen approaches the desired value, the difference between P and P o decreases and the flow D 2 falls below a threshold value D 20 (step 112). The pump 56 is then put back into operation (step 114) until the maximum level V max of liquid oxygen is again detected (step 116). The pump 56 and the compressor 62 are then stopped (step 118).

[0050] Les deuxièmes parties 68 des conduites 20, 22 peuvent alors être dissociées de la coque 24 du sous-marin 14 ainsi rechargé en oxygène liquide.The second parts 68 of the pipes 20, 22 can then be dissociated from the hull 24 of the submarine 14 thus recharged with liquid oxygen.

[0051] L’ensemble et le procédé décrits ci-dessus permettent d’optimiser la quantité d’oxygène liquide reçue dans le réservoir 12, ce qui améliore l’autonomie du sousmarin 14. La présence du compresseur d’évacuation 62 permet également d’accélérer le remplissage du réservoir 12 par rapport à un dégazage naturel à l’air libre.The assembly and the method described above make it possible to optimize the quantity of liquid oxygen received in the tank 12, which improves the autonomy of the submarine 14. The presence of the discharge compressor 62 also makes it possible to 'Accelerate the filling of the reservoir 12 compared to natural degassing in the open air.

[0052] En variante au mode de réalisation décrit ci-dessus, le dispositif d’évacuation 50 comporte un système permettant un recyclage de l’oxygène gazeux évacué du réservoir 12.As an alternative to the embodiment described above, the evacuation device 50 comprises a system allowing recycling of the gaseous oxygen evacuated from the tank 12.

Claims (1)

Revendications Claims [Revendication 1] [Claim 1] Procédé (100) de remplissage d’un réservoir (12) d’oxygène liquide d’un sous-marin (14), ledit réservoir étant disposé à l’intérieur d’une coque (24) d’un sous-marin et comprenant : une enceinte de stockage (26), une entrée (36) d’oxygène liquide et une sortie (38) d’oxygène gazeux, ladite sortie étant située en partie supérieure de l’enceinte de stockage, ledit procédé comprenant : - l’introduction d’oxygène liquide dans l’enceinte de stockage par une ligne d’introduction (64) reliée à l’entrée du réservoir, ladite ligne d’introduction comprenant une pompe (56) d’introduction ; et - l’évacuation d’oxygène gazeux de l’enceinte de stockage par une ligne d’évacuation (66) reliée à la sortie du réservoir ; caractérisé en ce que la ligne d’évacuation comprend un compresseur (62) d’évacuation diminuant une pression (P) d’oxygène gazeux en partie supérieure de l’enceinte de stockage. Method (100) for filling a tank (12) with liquid oxygen from a submarine (14), said tank being arranged inside a hull (24) of a submarine and comprising : a storage enclosure (26), an inlet (36) for liquid oxygen and an outlet (38) for gaseous oxygen, said outlet being located in the upper part of the storage enclosure, said method comprising: - The introduction of liquid oxygen into the storage enclosure by an introduction line (64) connected to the inlet of the tank, said introduction line comprising a pump (56) for introduction; and - the evacuation of gaseous oxygen from the storage enclosure by an evacuation line (66) connected to the outlet of the tank; characterized in that the evacuation line comprises a discharge compressor (62) reducing a pressure (P) of gaseous oxygen in the upper part of the storage enclosure. [Revendication 2] [Claim 2] Procédé selon la revendication 1, comprenant au préalable les étapes suivantes : - raccordement de l’entrée (36) du réservoir à la ligne d’introduction (64), ladite ligne d’introduction comprenant une réserve (18) d’oxygène liquide et la pompe d’introduction (56) ; et - raccordement de la sortie (38) du réservoir à la ligne d’évacuation (66), ladite ligne d’évacuation comprenant le compresseur d’évacuation (62) et un dispositif (50) d’évacuation d’oxygène gazeux. Method according to claim 1, comprising beforehand the following steps: - connection of the inlet (36) of the reservoir to the introduction line (64), said introduction line comprising a reserve (18) of liquid oxygen and the introduction pump (56); and - connection of the outlet (38) of the tank to the evacuation line (66), said discharge line comprising the discharge compressor (62) and a device (50) for discharging gaseous oxygen. [Revendication 3] [Claim 3] Procédé selon la revendication 2, dans lequel : - la ligne d’introduction comprend en outre une conduite d’introduction (20) apte à relier la pompe d’introduction à l’entrée du réservoir ; - la ligne d’évacuation comprend en outre une conduite d’évacuation (22) apte à relier le compresseur d’évacuation à la sortie du réservoir ; et - les conduites d’introduction et d’évacuation traversent la coque (24) du sous-marin. Method according to claim 2, in which: - The introduction line further comprises an introduction pipe (20) adapted to connect the introduction pump to the inlet of the tank; - The evacuation line further comprises an evacuation pipe (22) capable of connecting the evacuation compressor to the outlet of the tank; and - the inlet and outlet pipes pass through the hull (24) of the submarine. [Revendication 4] [Claim 4] Procédé (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’introduction d’oxygène liquide et l’évacuation d’oxygène gazeux comprennent les étapes suivantes : - fonctionnement (102) de la pompe (56) à un premier débit (Di), vaporisation de l’oxygène liquide au contact de l’enceinte de stockage (26) ; puis - dès qu’un niveau maximal (Vmax) d’oxygène liquide est détecté (108)Method (100) according to one of the preceding claims, in which the introduction of liquid oxygen and the evacuation of gaseous oxygen comprise the following steps: - operation (102) of the pump (56) at a first flow rate ( Di), vaporization of liquid oxygen in contact with the storage enclosure (26); then - as soon as a maximum level (V max ) of liquid oxygen is detected (108)
en partie inférieure de l’enceinte de stockage, arrêt (110) de la pompe ; le compresseur (62) étant en fonctionnement à un deuxième débit (D2) non nul durant lesdites étapes, de sorte à maintenir proche d’une valeur de consigne (Po) une pression (P) d’oxygène gazeux en partie supérieure de l’enceinte de stockage.in the lower part of the storage enclosure, stop (110) of the pump; the compressor (62) being in operation at a non-zero second flow rate (D 2 ) during said steps, so as to maintain near a set value (P o ) a pressure (P) of gaseous oxygen at the top of the storage enclosure. [Revendication 5] [Claim 5] Procédé selon la revendication 4, dans lequel : le premier débit de la pompe (56) a une valeur initiale (Di>0) faible ; et dès qu’un niveau minimal (Vmin) d’oxygène liquide est détecté (104) en partie inférieure de l’enceinte de stockage, ledit premier débit est augmenté (106) à une valeur (Du) plus élevée.The method of claim 4, wherein: the first flow rate of the pump (56) has a low initial value (Di > 0 ); and as soon as a minimum level (V min ) of liquid oxygen is detected (104) in the lower part of the storage enclosure, said first flow rate is increased (106) to a higher value (D u ). [Revendication 6] [Claim 6] Procédé selon la revendication 4 ou la revendication 5, comprenant ensuite l’étape suivante : dès que le deuxième débit du compresseur (62) diminue (112) en-dessous d’une valeur seuil (D2>0), la pompe est remise en fonctionnement (114) jusqu’à ce que le niveau maximal (Vmax) d’oxygène liquide soit à nouveau détecté (116), la pompe et le compresseur étant alors arrêtés (118).Method according to claim 4 or claim 5, further comprising the following step: as soon as the second flow rate of the compressor (62) decreases (112) below a threshold value (D 2> 0 ), the pump is reset in operation (114) until the maximum level (V max ) of liquid oxygen is again detected (116), the pump and the compressor then being stopped (118). [Revendication 7] [Claim 7] Ensemble (10) de remplissage comprenant : - un sous-marin (14) comprenant une coque (24) et un réservoir (12) d’oxygène liquide disposé à l’intérieur de ladite coque, ledit réservoir comprenant : une enceinte de stockage (26), une entrée (36) d’oxygène liquide et une sortie (38) d’oxygène gazeux, ladite sortie étant située en partie supérieure de l’enceinte de stockage ; - un conduit de remplissage (46) comportant : une entrée (52), une sortie (54) et une pompe d’introduction (56) disposée entre l’entrée et la sortie, ladite entrée étant apte à être reliée à une réserve (18) d’oxygène liquide ; ladite sortie étant apte à être reliée à l’entrée (36) du réservoir d’oxygène liquide du sous-marin ; - un conduit de dégazage (48) comportant : une entrée (58), une sortie (60) et un compresseur d’évacuation (62) disposée entre l’entrée et la sortie, ladite entrée étant apte à être reliée à la sortie (38) du réservoir (12) d’oxygène liquide du sous-marin ; et - un dispositif (50) d’évacuation d’oxygène gazeux, relié à la sortie (60) du conduit de dégazage (48) ; les conduits de remplissage (46) et de dégazage (48) et le dispositif d’évacuation (50) étant disposés à l’extérieur du sous-marin ; l’ensemble de remplissage comprenant en outre des moyens (51) de mise en œuvre d’un procédé selon l’une des revendications précédentes. Filling assembly (10) comprising: - a submarine (14) comprising a hull (24) and a tank (12) of liquid oxygen disposed inside said hull, said tank comprising: a storage enclosure (26), an inlet (36) liquid oxygen and an outlet (38) for gaseous oxygen, said outlet being located in the upper part of the storage enclosure; - a filling duct (46) comprising: an inlet (52), an outlet (54) and an introduction pump (56) disposed between the inlet and the outlet, said inlet being able to be connected to a reserve ( 18) liquid oxygen; said outlet being adapted to be connected to the inlet (36) of the submarine's liquid oxygen tank; - a degassing duct (48) comprising: an inlet (58), an outlet (60) and an exhaust compressor (62) disposed between the inlet and the outlet, said inlet being able to be connected to the outlet ( 38) of the submarine's liquid oxygen tank (12); and - A device (50) for evacuating gaseous oxygen, connected to the outlet (60) of the degassing duct (48); the filling (46) and degassing (48) conduits and the evacuation device (50) being arranged outside the submarine; the filling assembly further comprising means (51) for implementing a method according to one of the preceding claims. [Revendication 8] [Claim 8] Ensemble selon la revendication 7, dans lequel le dispositif (50) The assembly of claim 7, wherein the device (50)
d’évacuation d’oxygène gazeux de l’appareil de remplissage (16) est une cheminée. exhaust gas gas from the filling device (16) is a chimney. [Revendication 9] [Claim 9] Ensemble selon la revendication 7 ou la revendication 8, dans lequel la coque (24) du sous-marin comprend au moins deux traversées (40, 42), l’ensemble comprenant en outre : une conduite d’introduction (20) apte à relier la pompe d’introduction (56) à l’entrée du réservoir ; et une conduite d’évacuation (22) apte à relier le compresseur d’évacuation (62) à la sortie du réservoir ; chacune desdites conduites d’introduction et d’évacuation étant configurée pour être reçue de manière étanche dans l’une des traversées (40, 42) de la coque. An assembly according to claim 7 or claim 8, in which the hull (24) of the submarine comprises at least two bushings (40, 42), the assembly further comprising: an introduction pipe (20) capable of connecting the introduction pump (56) at the inlet of the tank; and an evacuation pipe (22) able to connect the evacuation compressor (62) to the outlet of the tank; each of said inlet and outlet pipes being configured to be received in sealed manner in one of the bushings (40, 42) of the hull. [Revendication 10] [Claim 10] Ensemble selon l’une des revendications 7 à 9, dans lequel la pompe d’introduction (56) et le compresseur d’évacuation (62) sont inclus dans un même appareil de remplissage (16) disposé à l’extérieur du sousmarin (14). Assembly according to one of claims 7 to 9, in which the introduction pump (56) and the discharge compressor (62) are included in the same filling device (16) arranged outside the submarine (14 ).
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