FR3153015A1 - Manufacturing process of a composite material tank with simplified molding tooling - Google Patents

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FR3153015A1
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dome
domes
skin
precursor
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FR2309807A
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Frédérick Cavaliere
Cécile Lesamber
Erwann Le Goff
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ArianeGroup SAS
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Abstract

Procédé de fabrication d’un réservoir en matériau composite avec outillage de moulage simplifié La présente invention concerne un procédé de fabrication d’un réservoir en matériau composite dans lequel un assemblage comprenant des dômes précurseurs de fond munis d’armature thermodurcie sont mis en œuvre de sorte à simplifier l’outillage de moulage. Figure pour l’abrégé : Fig. 1. Method for manufacturing a composite tank with simplified molding tooling The present invention relates to a method for manufacturing a composite tank in which an assembly comprising precursor base domes equipped with thermoset reinforcement is implemented so as to simplify the molding tooling. Figure for abstract: Fig. 1.

Description

Procédé de fabrication d’un réservoir en matériau composite avec outillage de moulage simplifiéManufacturing process for a composite material tank with simplified molding tooling

Le présent exposé concerne un procédé de fabrication d’un réservoir en matériau composite mettant en œuvre un outillage de moulage simplifié pour réaliser les fonds aux extrémités du réservoir. L’invention trouve un intérêt particulier pour la fabrication de réservoirs destinés à équiper des lanceurs spatiaux sans que l’invention ne soit limitée à cette application.This description relates to a method for manufacturing a composite material tank using simplified molding tooling to create the ends of the tank. The invention is of particular interest for the manufacture of tanks intended for use on space launch vehicles, although its applications are not limited to this.

Les matériaux composites apportent un gain de masse par rapport aux matériaux métalliques, ce qui présente un intérêt particulier dans les applications aérospatiales et aéronautiques dans l’optique d’améliorer les performances.Composite materials offer a weight saving compared to metallic materials, which is of particular interest in aerospace and aeronautical applications with a view to improving performance.

Le récent développement des lanceurs réutilisables s’accompagne du souhait de continuer à développer des structures plus légères dans la mesure où il est nécessaire de conserver une certaine quantité d’ergols pour le retour de l’étage sur Terre, ce qui conduit à l’embarquement d’une masse supplémentaire.The recent development of reusable launchers is accompanied by the desire to continue developing lighter structures, as it is necessary to retain a certain amount of propellant for the return of the stage to Earth, which leads to the carrying of an additional mass.

Dans les techniques actuelles de fabrication des réservoirs en matériau composite, la pièce est drapée sur un mandrin rotatif, par bobinage ou par technique de placement automatique de fibres (« Automated Fiber Placement » ; « AFP »). La mise en œuvre de ces techniques peut néanmoins s’avérer relativement complexe.In current manufacturing techniques for composite material tanks, the part is draped onto a rotating mandrel, either by winding or by automated fiber placement (AFP). However, the implementation of these techniques can prove to be relatively complex.

Les mandrins doivent, en effet, être démontables et extractibles par de petites ouvertures au niveau des fonds de réservoir situés aux extrémités. Le démontage peut être une opération délicate, avec les risques d’endommagement associés pour la structure composite (chocs pouvant créer des dommages dans la structure). Cela engendrera des coûts importants car des outillages spécifiques complexes devront être conçus pour le démontage par ces petites ouvertures. En outre, il est, dans certains cas, nécessaire de positionner une bâche à vide autour de la pièce drapée sur le mandrin et de réaliser une polymérisation sous vide. Il est alors nécessaire d’assurer une étanchéité entre les différentes pièces constituant le mandrin démontable, afin de ne pas affecter la santé matière.The mandrels must be removable and extractable through small openings in the tank ends. Disassembly can be a delicate operation, with the associated risk of damage to the composite structure (impacts can cause structural damage). This will generate significant costs because complex, specialized tooling must be designed for disassembly through these small openings. Furthermore, in some cases, it is necessary to position a vacuum bag around the part draped over the mandrel and perform vacuum curing. It is then essential to ensure a seal between the various components of the removable mandrel to prevent any impact on the material's integrity.

Il est également souhaitable de réduire la durée du cycle de fabrication dans la mesure où l’outillage de drapage sert également d’outillage de polymérisation, ce qui impose d’attendre la fin de cette étape et le démontage de la structure avant de pouvoir draper à nouveau.It is also desirable to reduce the manufacturing cycle time since the draping tooling also serves as polymerization tooling, which requires waiting for the end of this step and the dismantling of the structure before draping can be done again.

Les limites des techniques actuelles sont encore plus marquées lorsqu’il s’agit d’intégrer au réservoir des éléments de renfort, comme des raidisseurs, ou des pièces d’interface.The limitations of current techniques are even more pronounced when it comes to integrating reinforcement elements, such as stiffeners or interface parts, into the tank.

Il est donc souhaitable de disposer d’un procédé de fabrication d’un réservoir en matériau composite mettant en œuvre un outillage simplifié et qui réponde à tout ou partie des inconvénients précités.It is therefore desirable to have a manufacturing process for a composite material tank that uses simplified tooling and addresses all or part of the aforementioned drawbacks.

Le présent exposé concerne un procédé de fabrication d’un réservoir en matériau composite, comprenant :
- le positionnement d’un assemblage précurseur du réservoir à fabriquer dans un outillage de moulage sous vide,
l’assemblage comprenant (i) un cylindre, précurseur du corps du réservoir, en matériau fibreux pré-imprégné thermodurcissable s’étendant le long d’un axe longitudinal, et (ii) deux dômes, précurseurs de fond du réservoir, chacun de ces dômes étant situé du côté d’une extrémité longitudinale opposée du cylindre, les dômes présentant chacun une surface interne qui délimite avec le cylindre un volume interne du réservoir à obtenir et une surface externe située à l’extérieur du volume interne, chacun des dômes comprenant une armature en matériau composite thermodurci, définissant un fond du réservoir, recouverte par au moins une peau fibreuse pré-imprégnée thermodurcissable définissant une zone de jonction cylindrique positionnée en regard du cylindre et à l’intérieur de ce dernier, l’armature étant configurée pour autoriser une conformation de ladite au moins une peau contre le cylindre sur cette zone de jonction cylindrique,
l’outillage comprenant une partie interne de positionnement revêtue d’une bâche à vide interne, située à l’intérieur du volume interne, sur laquelle l’assemblage est positionné, et une partie externe de moulage, située à l’extérieur du volume interne, comprenant une portion de moulage du corps du réservoir ayant une forme cylindrique située en regard du cylindre précurseur, chaque surface externe des dômes étant recouverte de manière étanche par une bâche à vide externe, et
- la cuisson sous vide de l’assemblage dans l’outillage durant laquelle la bâche à vide interne applique une pression pour conformer l’assemblage sur la portion de moulage, avec maintien des zones de jonction en appui sur le cylindre précurseur et co-cuisson des dômes et du cylindre pour solidariser les fonds au corps et obtenir le réservoir en matériau composite.
This presentation concerns a manufacturing process for a tank made of composite material, comprising:
- the positioning of a precursor assembly of the tank to be manufactured in a vacuum molding tool,
the assembly comprising (i) a cylinder, precursor of the tank body, made of thermosetting pre-impregnated fibrous material extending along a longitudinal axis, and (ii) two domes, precursors of the tank bottom, each of these domes being located on the side of an opposite longitudinal end of the cylinder, each of the domes having an internal surface which delimits with the cylinder an internal volume of the tank to be obtained and an external surface located outside the internal volume, each of the domes comprising a reinforcement made of thermosetting composite material, defining a tank bottom, covered by at least one thermosetting pre-impregnated fibrous skin defining a cylindrical junction zone positioned opposite and inside the cylinder, the reinforcement being configured to allow conformation of said at least one skin against the cylinder on this cylindrical junction zone,
the tooling comprising an internal positioning part lined with an internal vacuum bag, located inside the internal volume, on which the assembly is positioned, and an external molding part, located outside the internal volume, comprising a molded portion of the tank body having a cylindrical shape situated opposite the precursor cylinder, each external surface of the domes being hermetically sealed by an external vacuum bag, and
- vacuum curing of the assembly in the tooling during which the internal vacuum bag applies pressure to conform the assembly to the molding portion, with the junction areas held in contact with the precursor cylinder and co-curing of the domes and the cylinder to bond the bottoms to the body and obtain the tank in composite material.

La co-cuisson permet de polymériser la résine thermodurcissable imprégnant le cylindre avec celle imprégnant ladite au moins une peau des dômes, et de créer des liaisons covalentes entre les chaînes polymères en présence. Cette polymérisation conjointe conduit à une solidarisation des fonds au corps du réservoir en matériau composite, sans nécessiter l’ajout d’un composé adhésif tiers. On ne sort toutefois pas du cadre de l’invention si un composé adhésif tiers est utilisé sur les interfaces des éléments constituants les fonds et le corps ou sur les interfaces entre les fonds et le corps, de sorte à apporter un surplus de tenue mécanique. A titre d’exemple d’adhésif, on peut citer : les films adhésifs FM® commercialisés par la société SOLVAY, par exemple : FM300, FM309-1, FM377, FM209-1, les films adhésifs HexBond® commercialisés par la société HEXCEL, par exemple : HexBond 322, HexBond 319, HexBond 340, HexBond ST1480, ou des films adhésifs commercialisés par la société 3M, par exemple AF191 ou AF3109-2.Co-curing allows the thermosetting resin impregnating the cylinder to polymerize with the resin impregnating at least one layer of the domes, creating covalent bonds between the polymer chains present. This joint polymerization leads to bonding the ends to the body of the composite tank, without requiring the addition of a third-party adhesive. However, the invention remains within the scope of this method if a third-party adhesive is used at the interfaces between the components of the ends and the body, or at the interfaces between the ends and the body, in order to provide additional mechanical strength. Examples of adhesives include: FM® adhesive films marketed by SOLVAY, for example: FM300, FM309-1, FM377, FM209-1; HexBond® adhesive films marketed by HEXCEL, for example: HexBond 322, HexBond 319, HexBond 340, HexBond ST1480; or adhesive films marketed by 3M, for example AF191 or AF3109-2.

L’armature est un matériau composite thermodurci, c’est-à-dire dont la matrice a été complètement polymérisée, de sorte à conférer aux dômes une rigidité suffisante pour maintenir la géométrie souhaitée pour les fonds pendant la fabrication du réservoir, et notamment durant la cuisson sous vide. L’armature permet également de s’affranchir de la présence d’un outillage de moulage sur les dômes pendant la fabrication du réservoir, permettant ainsi de conserver une structure d’outillage relativement simple. En revanche, chaque dôme reste suffisamment déformable sur sa zone de jonction cylindrique respective pour autoriser l’expansion ou la déformation de ladite au moins une peau garantissant ainsi une bonne solidarisation du fond au cylindre. Comme il sera décrit dans la suite, l’armature peut avoir diverses structures permettant de remplir cette fonction.The reinforcement is a thermoset composite material, meaning its matrix has been fully polymerized to give the domes sufficient rigidity to maintain the desired geometry of the tank ends during manufacturing, particularly during vacuum curing. The reinforcement also eliminates the need for molding tools on the domes during tank production, thus keeping the tooling structure relatively simple. However, each dome remains sufficiently deformable at its respective cylindrical junction zone to allow for expansion or deformation of at least one skin, ensuring a secure bond between the end and the cylinder. As will be described later, the reinforcement can have various structures to fulfill this function.

Dans l’invention, la partie de moulage est externe à l’assemblage précurseur, et donc au réservoir composite obtenu. Ce positionnement externe permet de faciliter le démontage par rapport au mandrin de moulage interne de l’art antérieur et de garantir plus facilement l’étanchéité requise pour le tirage de vide. A la différence du mandrin de l’art antérieur, la partie interne n’a dans l’invention qu’une fonction de positionnement et non de moulage, et présente donc une conception beaucoup plus simple et un caractère plus facilement démontable.In the invention, the molding portion is external to the precursor assembly, and therefore to the resulting composite tank. This external positioning facilitates disassembly compared to the internal molding mandrel of the prior art and makes it easier to guarantee the seal required for vacuuming. Unlike the mandrel of the prior art, the internal portion in the invention serves only a positioning function and not a molding function, and therefore has a much simpler design and is easier to disassemble.

Dans la suite et sauf mention contraire, le mot « peau(x) » désigne ladite au moins une peau fibreuse pré-imprégnée thermodurcissable qui est présente au sein de chacun des dômes.In the following and unless otherwise stated, the word "skin(s)" refers to said at least one pre-impregnated thermosetting fibrous skin which is present within each of the domes.

Dans un exemple de réalisation, le cylindre se prolonge au-delà de chacun des deux dômes de sorte à définir des précurseurs de jupes, et dans lequel chaque dôme comprend une première peau recouvrant une première face de l’armature et définissant une première partie de la zone de jonction cylindrique qui s’étend en direction de l’autre dôme, et une deuxième peau recouvrant une deuxième face de l’armature, opposée à la première face, et définissant une deuxième partie de la zone de jonction cylindrique qui s’étend dans une direction opposée audit autre dôme, la deuxième partie de la zone de jonction cylindrique de chaque dôme étant solidarisée à un précurseur de jupe respectif lors de la cuisson sous vide.In one embodiment, the cylinder extends beyond each of the two domes so as to define skirt precursors, and in which each dome comprises a first skin covering a first face of the armature and defining a first part of the cylindrical junction zone which extends towards the other dome, and a second skin covering a second face of the armature, opposite to the first face, and defining a second part of the cylindrical junction zone which extends in a direction opposite to said other dome, the second part of the cylindrical junction zone of each dome being attached to a respective skirt precursor during vacuum cooking.

Une telle caractéristique permet d’améliorer davantage encore la conformation des fonds sur le cylindre et donc la qualité de la liaison au corps, ainsi que de réduire le risque de désaxement. Le prolongement du cylindre de sorte à former les jupes présente un intérêt particulier dans le cadre d’un réservoir destiné à équiper un lanceur aérospatial, en permettant une intégration des jupes d’un seul tenant avec le réservoir permettant ainsi de former un étage complet de lanceur de manière simplifiée.This feature further improves the conformation of the cylinder's ends, thus enhancing the quality of the connection to the body and reducing the risk of misalignment. Extending the cylinder to form skirts is particularly advantageous for a tank intended for use on an aerospace launch vehicle, as it allows for seamless integration of the skirts with the tank, thereby simplifying the construction of a complete launch vehicle stage.

En particulier, chaque dôme peut en outre comprendre un matériau de remplissage entre les première et deuxième parties de la zone de jonction cylindrique.In particular, each dome may further include a filling material between the first and second parts of the cylindrical junction zone.

Une telle caractéristique permet d’améliorer davantage encore la conformation des fonds sur le cylindre et donc la qualité de la liaison au corps, ainsi que de réduire le risque de désaxement.Such a feature makes it possible to further improve the conformation of the bottoms on the cylinder and therefore the quality of the connection to the body, as well as to reduce the risk of misalignment.

Dans un exemple de réalisation, la zone de jonction cylindrique de chaque dôme est au moins en partie formée par un prolongement de ladite au moins une peau au-delà de l’armature.In one embodiment, the cylindrical junction zone of each dome is at least partly formed by an extension of said at least one skin beyond the framework.

Une telle caractéristique correspond à une possibilité pour conférer de la souplesse sur la zone de jonction cylindrique en mettant en œuvre une armature qui s’arrête suffisamment tôt en amont de celle-ci.Such a characteristic corresponds to a possibility of providing flexibility on the cylindrical junction zone by implementing a reinforcement that stops sufficiently early upstream of it.

Dans un exemple de réalisation, l’armature de chaque dôme définit une pluralité de languettes souples autorisant la conformation de ladite au moins une peau contre le cylindre sur la zone de jonction cylindrique.In one example of an embodiment, the framework of each dome defines a plurality of flexible tabs allowing the conformation of said at least one skin against the cylinder on the cylindrical junction area.

Ces languettes sont suffisamment souples pour ne pas entraver la conformation lors de la cuisson sous vide. Cet agencement est fonctionnel même si l’armature est prolongée par rapport à l’exemple précédemment décrit du fait de la présence d’une zone circonférentielle souple du côté de la zone de jonction cylindrique.These tabs are flexible enough not to hinder the shaping during sous vide cooking. This arrangement remains functional even if the frame is longer than in the previously described example, due to the presence of a flexible circumferential zone on the side of the cylindrical junction area.

Dans un exemple de réalisation, ladite au moins une peau de chaque dôme présente un amincissement d’épaisseur sur la zone de jonction cylindrique en direction d’un bord circonférentiel de celle-ci.In one embodiment, said at least one skin of each dome has a thinning of thickness on the cylindrical junction area in the direction of a circumferential edge thereof.

Une telle caractéristique permet avantageusement d’éviter tout risque de pontage de la bâche sur un désaffleurement lors de la cuisson sous vide, et d’améliorer davantage encore la santé matière de la peau, du cylindre et de l’interface peau/cylindre. Par désaffleurement on parle d’un ressaut local en surface, c’est-à-dire que la surface n’est pas lisse, et que les extrémités des pièces assemblées forment une marche. En outre, cette caractéristique permet de minimiser les concentrations de contraintes (au droit de l’arrêt du fond) lorsque le réservoir subit des sollicitations mécaniques (remplissage, contraintes thermiques, mise sous pression, efforts appliqués lors des phases de décollage et potentiellement retour sur Terre, etc.).This feature advantageously prevents any risk of the tank bridging over any unevenness during vacuum cooking, and further improves the material integrity of the skin, cylinder, and skin/cylinder interface. An unevenness refers to a local surface bump, meaning the surface is not smooth and the ends of the assembled parts form a step. Furthermore, this feature minimizes stress concentrations (at the bottom seam) when the tank is subjected to mechanical stresses (filling, thermal stresses, pressurization, forces applied during takeoff and potential return to Earth, etc.).

Dans un exemple de réalisation, chaque peau comprend plusieurs secteurs juxtaposés autour de l’axe longitudinal.In one example of implementation, each skin comprises several sectors juxtaposed around the longitudinal axis.

Selon cet exemple, chaque dôme est sectorisé et comprend plusieurs secteurs de peau répartis selon une direction circonférentielle. La sectorisation permet d’améliorer davantage encore la conformation au cylindre en permettant une conformation des secteurs par glissement relatif entre eux et un assemblage avec le cylindre sans contrainte.In this example, each dome is sectorized and comprises several skin sectors distributed along a circumferential direction. Sectorization further improves conformity to the cylinder by allowing the sectors to conform through relative sliding and to assemble with the cylinder without constraint.

En particulier, les secteurs voisins peuvent présenter un amincissement d’épaisseur sur leur zone de recouvrement en direction de leurs bords longitudinaux.In particular, neighboring sectors may exhibit a thinning of thickness in their overlap zone towards their longitudinal edges.

L’amincissement d’épaisseur permet d’éviter localement des ressauts d’épaisseur et de minimiser davantage encore les désaffleurements et concentrations de contraintes.Thinning the thickness helps to avoid local thickness jumps and to further minimize outcrops and stress concentrations.

Dans un exemple de réalisation, le cylindre et ladite au moins une peau de chaque dôme sont assemblés à l’état mi-cuit pour former l’assemblage précurseur.In one embodiment example, the cylinder and said at least one skin of each dome are assembled in a semi-baked state to form the precursor assembly.

Un matériau thermodurcissable mi-cuit a une résine partiellement polymérisée qui présente un degré d’avancement de polymérisation compris entre 15% et 70%, par exemple entre 25% et 50%. Pour une résine donnée, le degré d’avancement de polymérisation peut être déterminé par calorimétrie différentielle à balayage (« Differential Scanning Calorimetry » ; « DSC »).A semi-cured thermosetting material has a partially polymerized resin with a degree of polymerization between 15% and 70%, for example between 25% and 50%. For a given resin, the degree of polymerization can be determined by Differential Scanning Calorimetry (DSC).

Un matériau mi-cuit présente une certaine rigidité à température ambiante (20°C) qui facilite sa manipulation, et permet une simplification des outillages. Son emploi permet également de moins être contraint par la durée de vie à l’ambiante du matériau car la polymérisation d’un matériau mi-cuit évolue peu à l’ambiante. La résine d’un matériau mi-cuit retrouve de la fluidité lorsque le matériau est remonté en température lors de la cuisson sous vide, ce qui permet aux éléments de se ramollir et de se conformer avec la portion de moulage par glissement relatif.A semi-cured material exhibits a certain rigidity at room temperature (20°C), which facilitates handling and simplifies tooling. Its use also reduces constraints related to the material's ambient shelf life, as the polymerization of a semi-cured material changes very little at room temperature. The resin in a semi-cured material regains fluidity when the material is reheated during vacuum curing, allowing the components to soften and conform to the molded portion through relative sliding.

Dans un exemple de réalisation, le procédé comprend en outre, avant le positionnement de l’assemblage précurseur dans l’outillage de moulage, la formation du cylindre et de ladite au moins une peau de chacun des dômes par placement automatique de fibres sur une forme distincte de la partie interne de positionnement.In one embodiment, the process further includes, prior to positioning the precursor assembly in the molding tooling, the formation of the cylinder and said at least one skin of each of the domes by automatic placement of fibers on a distinct form of the internal positioning part.

Cette technique permet d’avoir accès à une large variété de géométries, notamment par rapport au bobinage qui ne permet pas de draper dans la direction de l’axe longitudinal, ou de draper de manière automatisée des surépaisseurs ou renforts locaux. Le placement automatique de fibres permet également d’obtenir des éléments de faible perméabilité en comparaison avec des pièces obtenues par bobinage, adaptés par exemple au stockage d’ergols cryogéniques. En outre, l’outillage de drapage est dissocié de l’outillage de polymérisation, ce qui permet de réduire la durée du cycle de fabrication.This technique allows access to a wide variety of geometries, particularly compared to winding, which does not permit draping along the longitudinal axis or the automated draping of localized thicknesses or reinforcements. Automated fiber placement also enables the production of low-permeability components compared to parts obtained by winding, making them suitable, for example, for the storage of cryogenic propellants. Furthermore, the draping tooling is separate from the polymerization tooling, thus reducing the manufacturing cycle time.

Dans un exemple de réalisation, le cylindre et les dômes comprennent des fibres de carbone, des fibres de verre, des fibres d’aramide, ou un mélange de telles fibres.In one embodiment, the cylinder and domes comprise carbon fibers, glass fibers, aramid fibers, or a mixture of such fibers.

Ces fibres sont particulièrement adaptées pour des applications lanceur spatial, et des ambiances cryogéniques.These fibers are particularly suitable for space launcher applications and cryogenic environments.

Dans un exemple de réalisation, le cylindre et les dômes sont pré-imprégnés par une résine époxy, par exemple une résine époxy classe 180 qui polymérise à une température comprise entre 175°C et 185°C, par exemple sensiblement à 180°C.In one embodiment example, the cylinder and domes are pre-impregnated with an epoxy resin, for example a class 180 epoxy resin which polymerizes at a temperature between 175°C and 185°C, for example approximately 180°C.

Ce matériau est particulièrement adapté à l’application lanceur spatial, et à des ambiances cryogéniques, et peut se retravailler aisément après une polymérisation partielle.This material is particularly suited to space launcher applications and cryogenic environments, and can be easily reworked after partial polymerization.

Dans un exemple de réalisation, l’assemblage comprend en outre (iii) un précurseur de fond commun situé à l’intérieur du cylindre et entre les dômes de sorte à définir avec chacun d’entre eux un compartiment distinct du volume interne, ledit précurseur de fond commun comprenant une armature de fond commun en matériau composite thermodurci, définissant le fond commun, recouverte par au moins une peau fibreuse de fond commun qui est pré-imprégnée et thermodurcissable et qui définit une zone de jonction cylindrique intermédiaire positionnée en regard du cylindre, l’armature de fond commun étant configurée pour autoriser une conformation de ladite au moins une peau de fond commun contre le cylindre sur cette zone de jonction cylindrique intermédiaire, et dans lequel il y a co-cuisson du précurseur de fond commun avec le cylindre pour solidariser le fond commun au corps lors de la cuisson sous vide.In one embodiment, the assembly further comprises (iii) a common base precursor located inside the cylinder and between the domes so as to define with each of them a compartment distinct from the internal volume, said common base precursor comprising a common base reinforcement of thermosetting composite material, defining the common base, covered by at least one common base fibrous skin which is pre-impregnated and thermosetting and which defines an intermediate cylindrical junction zone positioned opposite the cylinder, the common base reinforcement being configured to permit a conformation of said at least one common base skin against the cylinder on this intermediate cylindrical junction zone, and wherein there is co-cooking of the common base precursor with the cylinder to bond the common base to the body during vacuum cooking.

Dans un exemple de réalisation, le cylindre, précurseur du corps du réservoir, est sectorisé et est formé par des panneaux juxtaposés autour de l’axe longitudinal avec recouvrement entre les panneaux voisins. Si nécessaire, la portion de moulage du corps peut être raidie sur sa face opposée à l’assemblage afin de conserver sa forme malgré une longueur importante, sans affecter la qualité du moulage ou le caractère démontable.In one embodiment, the cylinder, the precursor to the tank body, is segmented and formed by panels placed side by side around the longitudinal axis with overlapping panels. If necessary, the molded portion of the body can be stiffened on its face opposite the assembly to maintain its shape despite its length, without affecting the molding quality or its disassembly.

La formation du cylindre à partir d’une pluralité de panneaux permet de simplifier sa fabrication lorsqu’un cylindre de grande longueur est envisagé.Forming the cylinder from a plurality of panels simplifies its manufacture when a long cylinder is required.

En particulier, les panneaux voisins peuvent présenter un amincissement d’épaisseur sur leur zone de recouvrement en direction de leurs bords longitudinaux.In particular, neighboring panels may exhibit a thinning of thickness in their overlap area towards their longitudinal edges.

Une telle caractéristique participe à minimiser davantage encore les désaffleurements et concentrations de contraintes dans le réservoir.This characteristic helps to further minimize outcrops and stress concentrations in the reservoir.

Dans un exemple de réalisation, les panneaux et les dômes comprennent chacun une pluralité de raidisseurs sur une face opposée à la portion de moulage.In one embodiment example, the panels and domes each include a plurality of stiffeners on a face opposite the molding portion.

Le caractère externe de l’outillage de moulage n’interfère pas avec la présence des raidisseurs. L’invention trouve donc un intérêt particulier pour la fabrication d’un réservoir raidi lequel peut être relativement difficile à obtenir dans les techniques de l’art antérieur mettant en œuvre un mandrin de moulage interne.

Brève description des dessins
FIG. 1LaFIG. 1représente, de manière schématique en perspective, un exemple de panneau utilisable dans le cadre de l’invention pour former le cylindre.
FIG. 2LaFIG. 2représente, de manière schématique et partielle, une section transversale du panneau de laFIG. 1par rapport à son axe longitudinal.
FIG. 2LaFIG. 2représente, de manière schématique et partielle, l’angle de biseau du panneau de laFIG. 2.
FIG. 3LaFIG. 3représente, de manière schématique en perspective, le recouvrement de deux panneaux voisins selon un exemple de mise en œuvre de l’invention.
FIG. 4LaFIG. 4représente, de manière schématique et partielle, une variante de cylindre.
FIG. 5LaFIG. 5représente, de manière schématique et partielle, une autre variante de cylindre.
FIG. 6LaFIG. 6représente, de manière schématique et partielle, une autre variante de cylindre.
FIG. 7LaFIG. 7représente, de manière schématique et partielle, une autre variante de cylindre.
FIG. 8LaFIG. 8représente, de manière schématique et partielle, une vue en coupe d’un exemple de dôme dans un plan contenant son axe de révolution.
FIG. 9LaFIG. 9représente un secteur d’une première peau destinée à faire partie du dôme de laFIG. 8.
FIG. 10LaFIG. 10représente la juxtaposition de plusieurs secteurs selon laFIG. 9dans le cadre de la fabrication du dôme de laFIG. 8.
FIG. 11LaFIG. 11représente, de manière schématique et partielle, une vue en coupe d’une variante de dôme dans un plan contenant son axe de révolution.
FIG. 12LaFIG. 12représente, de manière schématique et partielle, une vue en coupe d’une autre variante de dôme dans un plan contenant son axe de révolution.
FIG. 13LaFIG. 13représente, de manière schématique et partielle, une vue en coupe d’une autre variante de dôme dans un plan contenant son axe de révolution.
FIG. 14LaFIG. 14représente, de manière schématique et partielle, une vue en coupe d’une autre variante de dôme dans un plan contenant son axe de révolution.
FIG. 15LaFIG. 15représente, de manière schématique et partielle, un assemblage précurseur du réservoir à fabriquer positionné dans un outillage de moulage sous vide dans le cadre d’un exemple de mise en œuvre de l’invention.
FIG. 16LaFIG. 16représente, de manière schématique, la cuisson sous vide de l’assemblage illustré à laFIG. 15.
The external nature of the molding tooling does not interfere with the presence of the stiffeners. The invention is therefore of particular interest for the manufacture of a stiffened tank, which can be relatively difficult to achieve using prior art techniques employing an internal molding mandrel.

Brief description of the drawings
FIG. 1 There FIG. 1 represents, schematically in perspective, an example of a panel that can be used within the framework of the invention to form the cylinder.
FIG. 2 There FIG. 2 represents, schematically and partially, a cross-section of the panel of the FIG. 1 relative to its longitudinal axis.
FIG. 2 There FIG. 2 represents, schematically and partially, the bevel angle of the panel of the FIG. 2 .
FIG. 3 There FIG. 3 represents, schematically in perspective, the overlap of two adjacent panels according to an example of implementation of the invention.
FIG. 4 There FIG. 4 represents, schematically and partially, a variant of a cylinder.
FIG. 5 There FIG. 5 represents, schematically and partially, another variant of the cylinder.
FIG. 6 There FIG. 6 represents, schematically and partially, another variant of the cylinder.
FIG. 7 There FIG. 7 represents, schematically and partially, another variant of the cylinder.
FIG. 8 There FIG. 8 represents, schematically and partially, a cross-sectional view of an example of a dome in a plane containing its axis of revolution.
FIG. 9 There FIG. 9 represents a sector of a first skin intended to be part of the dome of the FIG. 8 .
FIG. 10 There FIG. 10 represents the juxtaposition of several sectors according to the FIG. 9 as part of the dome manufacturing process FIG. 8 .
FIG. 11 There FIG. 11 represents, schematically and partially, a cross-sectional view of a dome variant in a plane containing its axis of revolution.
FIG. 12 There FIG. 12 represents, schematically and partially, a cross-sectional view of another dome variant in a plane containing its axis of revolution.
FIG. 13 There FIG. 13 represents, schematically and partially, a cross-sectional view of another dome variant in a plane containing its axis of revolution.
FIG. 14 There FIG. 14 represents, schematically and partially, a cross-sectional view of another dome variant in a plane containing its axis of revolution.
FIG. 15 There FIG. 15 represents, schematically and partially, a precursor assembly of the tank to be manufactured positioned in a vacuum molding tooling as part of an example of implementation of the invention.
FIG. 16 There FIG. 16 represents, schematically, the vacuum cooking of the assembly illustrated in the FIG. 15 .

L’invention est à présent décrite au moyen de figures, présentes à but descriptif pour illustrer certains modes de réalisation de l’invention et qui ne doivent pas être interprétées comme limitant cette dernière.The invention is now described by means of figures, which are provided for descriptive purposes to illustrate certain embodiments of the invention and which should not be interpreted as limiting the latter.

Les exemples qui vont être décrits dans la suite, en lien avec les figures, concernent un exemple où l’on fabrique un réservoir compartimenté comprenant un fond commun mais la personne du métier reconnaîtra que l’invention n’est pas limitée à ce cas et qu’elle peut en particulier s’appliquer à la fabrication d’un réservoir non compartimenté, sans fond commun.The examples that will be described below, in connection with the figures, concern an example where a compartmentalized tank is manufactured including a common bottom, but a person skilled in the art will recognize that the invention is not limited to this case and that it can in particular be applied to the manufacture of a non-compartmentalized tank, without a common bottom.

Le descriptif ci-dessous aborde, dans un premier temps, la structure et l’obtention du cylindre précurseur du corps, puis des dômes précurseurs de fonds. Le détail de l’outillage de moulage sous vide, à l’intérieur duquel est positionné l’assemblage précurseur, ainsi que la phase de cuisson sous vide seront détaillés dans un second temps.The description below first addresses the structure and production of the precursor cylinder for the body, then the precursor domes for the base. The details of the vacuum molding tooling, inside which the precursor assembly is positioned, as well as the vacuum curing phase, will be detailed later.

Cylindre précurseur du corpsCylinder precursor of the body

L’exemple décrit ici concerne un cylindre sectorisé obtenu par juxtaposition de panneaux fibreux pré-imprégnés thermodurcissables mais l’on ne sort pas du cadre de l’invention lorsque le cylindre est formé en une seule pièce. Dans ce dernier cas, le cylindre ne contient pas de fibre circonférentielle continue qui entrave l’augmentation de diamètre ou comprend des fibres circonférentielles sectorisées. La direction circonférentielle correspond à la direction autour de l’axe du cylindre, désigné par « axe X » dans la suite.The example described here concerns a segmented cylinder obtained by juxtaposing thermosetting pre-impregnated fiber panels, but the invention remains within the scope of this case when the cylinder is formed in a single piece. In this latter case, the cylinder does not contain a continuous circumferential fiber that would impede the increase in diameter, or it comprises segmented circumferential fibers. The circumferential direction corresponds to the direction around the axis of the cylinder, designated as the "X-axis" hereafter.

Le cylindre précurseur du corps est ici obtenu par juxtaposition de panneaux fibreux pré-imprégnés thermodurcissables. D’une manière générale, il peut comporter au moins deux panneaux fibreux, voire au moins trois panneaux fibreux. L’exemple décrit ici concerne le cas d’un cylindre à quatre panneaux.The precursor cylinder of the body is obtained here by juxtaposing pre-impregnated thermosetting fiber panels. Generally, it can comprise at least two fiber panels, or even at least three. The example described here concerns the case of a four-panel cylinder.

Les panneaux sont avantageusement réalisés par placement automatique de fibres, qui constitue une technique connue en soi. Les panneaux 10 comprennent chacun un renfort fibreux pré-imprégné par une résine thermodurcissable. Le choix du matériau de renfort et de la résine est fonction de l’application envisagée. A titre d’exemple, le renfort fibreux comprend des fibres de carbone, des fibres de verre, des fibres d’aramide, ou un mélange de telles fibres. A titre d’exemple, la résine est une résine époxy, par exemple à base d’un monomère DGEBA (diglycidyl éther du bisphenol A), TGPAP (triglycidyl paraaminophenol), ou TGMDA (tetraglycidyl methylenedianiline), auquel on peut éventuellement adjoindre un durcisseur de type amine, par exemple du DDS (diaminodiphenyl sulfone). On utilise avantageusement la même résine dans les différents panneaux, ou à défaut des résines compatibles.The panels are advantageously manufactured by automated fiber placement, a well-established technique. Each panel comprises a fibrous reinforcement pre-impregnated with a thermosetting resin. The choice of reinforcement material and resin depends on the intended application. For example, the fibrous reinforcement may include carbon fibers, glass fibers, aramid fibers, or a mixture of such fibers. For example, the resin may be an epoxy resin, such as one based on a DGEBA (diglycidyl bisphenol A ether), TGPAP (triglycidyl paraaminophenol), or TGMDA (tetraglycidyl methylenedianiline) monomer, to which an amine-type hardener, such as DDS (diaminodiphenyl sulfone), may optionally be added. The same resin is advantageously used in the different panels, or, failing that, compatible resins.

Les panneaux 10 ont une forme allongée le long d’un axe longitudinal X et présentent une forme incurvée en section transversale par rapport à l’axe X. Les panneaux 10 définissent deux bords 10a, 10b longitudinaux qui sont destinés à être superposés avec un panneau voisin, comme il sera décrit dans la suite. LaFIG. 1illustre un exemple de structure possible pour les panneaux 10 qui sont drapés dans un outillage femelle, la personne du métier reconnaîtra que les panneaux peuvent en variante être drapés sur un outillage mâle sans sortir du cadre de la présente invention. La forme de drapage ne fait pas partie intégrante de l’outillage de moulage sous vide de sorte à permettre un fonctionnement en parallèle entre drapage et cuisson, et réduire ainsi le temps de cycle de fabrication.The panels 10 have an elongated shape along a longitudinal axis X and a curved shape in cross-section with respect to the X axis. The panels 10 define two longitudinal edges 10a, 10b which are intended to overlap with a neighboring panel, as will be described later. FIG. 1 This illustrates an example of a possible structure for the panels 10, which are draped in a female tooling. Those skilled in the art will recognize that the panels can alternatively be draped over a male tooling without departing from the scope of the present invention. The draping form is not an integral part of the vacuum molding tooling, thus allowing for parallel operation between draping and curing, thereby reducing the manufacturing cycle time.

Les panneaux 10 sont, dans l’exemple de laFIG. 1, munis de raidisseurs longitudinaux 12 en composite thermodurcissable. Ces raidisseurs 12 sont formés par des moyens conventionnels connus de la personne du métier, par exemple par drapage manuel ou automatisé, drapage dans un moule en forme ou estampage sous presse de plaques planes crues, réalisation de préformes sèches et injection de résine dans un moule par une technique de moulage par transfert de résine (« Resin Transfer Molding » ; « RTM »). Les raidisseurs 12 peuvent avoir une section quelconque, par exemple en Omega, en T, en J, entre autres formes possibles. Les raidisseurs 12 peuvent ou non présenter une variation locale de forme ou de section. Comme illustré, les raidisseurs 12 peuvent être présents sur au moins la majorité (plus de 50%) de la longueur LO10 des panneaux 10. Les panneaux 10 présentent néanmoins des zones dépourvues d’éléments de raidissement qui vont être décrites dans la suite.The 10 panels are, in the example of the FIG. 1 , equipped with longitudinal stiffeners 12 made of thermosetting composite. These stiffeners 12 are formed by conventional means known to those skilled in the art, for example, by manual or automated draping, draping in a shaped mold, or press-forming of raw flat plates, production of dry preforms, and injection of resin into a mold using a resin transfer molding (RTM) technique. The stiffeners 12 can have any cross-section, for example, Omega, T, J, among other possible shapes. The stiffeners 12 may or may not exhibit local variations in shape or cross-section. As illustrated, the stiffeners 12 can be present over at least the majority (more than 50%) of the LO10 length of the panels 10. The panels 10 nevertheless have areas devoid of stiffening elements, which will be described later.

Les panneaux 10 illustrés sont également munis de secteurs de cadre 14 circonférentiels en composite thermodurcissable. Comme pour les raidisseurs 12, les secteurs de cadre 14 sont formés de manière connue en soi. Les secteurs de cadre 14 peuvent avoir une section quelconque, par exemple en Z, en C, en F, en T, en Omega ou en J.The illustrated panels 10 are also fitted with circumferential frame sectors 14 made of thermosetting composite. As with the stiffeners 12, the frame sectors 14 are formed in a manner known per se. The frame sectors 14 can have any cross-section, for example, Z, C, F, T, Omega, or J.

Les raidisseurs 12 et secteurs de cadre 14 peuvent être mi-cuits, ou présenter une polymérisation complète, ou peu ou pas avancée.The stiffeners 12 and frame sectors 14 may be partially cured, or exhibit complete polymerization, or little or no advanced polymerization.

Les panneaux 10 présentent des zones 16 circonférentielles, destinées à l’accostage avec les dômes, qui sont dépourvues d’élément de raidissement. Les zones 16 sont chacune situées du côté d’une extrémité longitudinale opposée du panneau 10 considéré. Comme il sera détaillé plus bas, les dômes seront solidarisés au corps du réservoir sur ces zones 16. Les panneaux 10 présentent, en outre, une zone 16a circonférentielle intermédiaire, destinée à l’accostage avec le fond commun dans l’exemple considéré ici, laquelle est également dépourvue d’élément de raidissement. Dans le cas où le réservoir fabriqué ne comprend pas de fond commun, il n’y a pas de zone 16a mais les raidisseurs 12 se prolongent dans cette zone et les secteurs de cadre 14 sont également présents. La zone 16a est située entre les zones 16 et interrompt la zone 18 munie de raidisseurs 12. Les panneaux 10 présentent également une zone longitudinale 19, située du côté du bord longitudinal 10b et s’étendant sur toute leur longueur LO10, qui est dépourvue d’élément de raidissement. On notera également que, dans l’exemple illustré, les secteurs de cadre 14 dépassent du panneau 10 du côté opposé à la zone 19 (du côté du bord 10a), et forment une extension 15 des secteurs de cadre 14. La présence de la zone 19 ainsi que le prolongement des cadres 14 sont la résultante de l’agencement envisagé pour le recouvrement entre panneaux 10 voisins.The panels 10 have circumferential zones 16, intended for attachment to the domes, which are unreinforced. Each zone 16 is located on the opposite longitudinal end of the panel 10. As will be detailed below, the domes will be attached to the tank body at these zones 16. The panels 10 also have an intermediate circumferential zone 16a, intended for attachment to the common bottom in the example considered here, which is also unreinforced. If the manufactured tank does not have a common bottom, there is no zone 16a, but the stiffeners 12 extend into this zone, and the frame sections 14 are also present. Zone 16a is located between zones 16 and interrupts zone 18, which is equipped with stiffeners 12. The panels 10 also have a longitudinal zone 19, located on the side of the longitudinal edge 10b and extending along their entire length LO10, which is devoid of any stiffening element. It should also be noted that, in the illustrated example, the frame sectors 14 extend beyond panel 10 on the side opposite zone 19 (the side of edge 10a), forming an extension 15 of the frame sectors 14. The presence of zone 19 and the extension of the frames 14 result from the arrangement intended for the overlap between adjacent panels 10.

LaFIG. 2montre l’évolution de l’épaisseur e10 des panneaux 10 sur leur largeur (dimension entre les bords 10a et 10b). Les panneaux 10 présentent une zone médiane 101 de leur largeur où l’épaisseur e10 est sensiblement constante, et deux zones latérales 103a et 103b chacune situées du côté d’un bord longitudinal 10a, 10b respectif qui présentent une épaisseur évolutive. La zone 101 est située entre les zones 103a, 103b. La zone 103a relie la zone 101 au bord 10a, et la zone 103b relie la zone 101 au bord 10b. Plus précisément, les zones 103a, 103b présentent un amincissement d’épaisseur en direction du bord longitudinal associé 10a, 10b. L’épaisseur e10 peut être strictement décroissante en direction du bord longitudinal 10a, 10b. L’épaisseur e10 est minimale sur les bords 10a, 10b et maximale sur la zone médiane 101. Les panneaux 10 présentent un biseau sur leurs bords 10a, 10b. Les panneaux 10 ont, en section transversale par rapport à l’axe X, une forme effilée en direction de leurs bords 10a, 10b. Les zones 103a et 103b occupent conjointement au moins 5 %, par exemple au moins 50%, de la largeur LA10 du panneau 10. Sauf mention contraire, la largeur LA10 correspond à la longueur de l’arc de courbe reliant le bord 10a au bord 10b. L’amincissement d’épaisseur conduit à une diminution de l’épaisseur e10 d’au moins 50 %, par exemple d’au moins 90%. Cette diminution de l’épaisseur e10 est par exemple comprise entre 50 % et 95 %, voire entre 90% et 95%. LaFIG. 2représente, de manière schématique, un amincissement de l’épaisseur du panneau 10 en direction d’un bord longitudinal 10b lié à la présence d’une quantité décroissante de plis superposés PS en direction du bord 10b. L’angle α de biseau, correspondant à l’angle pris localement sur le bord 10b, peut avantageusement être inférieur ou égal à 1,5°, de sorte à améliorer davantage encore le lissage des efforts.There FIG. 2 This shows the evolution of the thickness e10 of the panels 10 across their width (the dimension between edges 10a and 10b). The panels 10 have a central zone 101 across their width where the thickness e10 is essentially constant, and two lateral zones 103a and 103b, each located on the side of a respective longitudinal edge 10a and 10b, which exhibit a changing thickness. Zone 101 is located between zones 103a and 103b. Zone 103a connects zone 101 to edge 10a, and zone 103b connects zone 101 to edge 10b. More precisely, zones 103a and 103b exhibit a thinning of thickness towards their associated longitudinal edge 10a and 10b. The thickness e10 can be strictly decreasing towards the longitudinal edge 10a and 10b. The thickness e10 is minimal at edges 10a and 10b and maximal in the median zone 101. The panels 10 have a bevel at their edges 10a and 10b. In cross-section with respect to the X-axis, the panels 10 have a tapered shape towards their edges 10a and 10b. Zones 103a and 103b together occupy at least 5%, for example, at least 50%, of the width LA10 of the panel 10. Unless otherwise specified, the width LA10 corresponds to the length of the arc connecting edge 10a to edge 10b. The thinning of the thickness leads to a reduction in the thickness e10 of at least 50%, for example, at least 90%. This reduction in the thickness e10 is, for example, between 50% and 95%, or even between 90% and 95%. The FIG. 2 schematically represents a thinning of the thickness of the panel 10 towards a longitudinal edge 10b linked to the presence of a decreasing quantity of superimposed plies PS towards the edge 10b. The bevel angle α, corresponding to the angle taken locally on the edge 10b, can advantageously be less than or equal to 1.5°, so as to further improve the smoothing of the stresses.

Les panneaux 10 qui viennent d’être décrits comportent des éléments de raidissement mais l’on ne sort pas du cadre de l’invention s’ils en sont dépourvus. La suite s’attache à décrire, en lien avec les figures 3 à 7, la juxtaposition de ces panneaux 10 pour former le cylindre 100 qui est, dans l’exemple considéré, précurseur du corps du réservoir mais également de jupes avant et arrière qui s’étendent au-delà des fonds formés par les dômes.The panels 10 described above include stiffening elements, but their absence does not depart from the scope of the invention. The following section describes, with reference to Figures 3 to 7, the juxtaposition of these panels 10 to form the cylinder 100, which, in the example considered, is the precursor to the tank body as well as to the front and rear skirts that extend beyond the bottoms formed by the domes.

LaFIG. 3illustre la juxtaposition de deux panneaux 10 voisins autour de l’axe X. Les deux panneaux 10 illustrés ont la même structure et les mêmes références sont conservées par rapport à ce qui vient d’être décrit. Les panneaux 10 se recouvrent ici partiellement. Les panneaux présentent un amincissement d’épaisseur sur leur zone de recouvrement, c’est-à-dire que la zone 103b du premier panneau 10 est recouverte par la zone 103a du deuxième panneau 10 voisin. Le bord 10b du premier panneau 10 est superposé avec le deuxième panneau 10 voisin, et le bord 10a du deuxième panneau 10 est superposé avec le premier panneau. Les raidisseurs 12 et secteurs de cadre 14 du deuxième panneau 10 recouvrent la zone 19 du premier panneau 10. L’extension 15 des secteurs de cadre 14 du deuxième panneau 10 se prolonge sur la zone 101 du premier panneau et se positionne de manière adjacente et dans le prolongement des secteurs de cadre 14 du premier panneau. L’extension 15 du deuxième panneau 10 est assemblée avec les secteurs de cadre 14 du premier panneau 10 par des techniques connues en soi, par exemple par recouvrement, soyage ou éclissage. En outre, les zones 16 du premier panneau 10 viennent dans le prolongement des zones 16 du deuxième panneau 10, et la zone 16a du premier panneau 10 dans le prolongement de la zone 16a du deuxième panneau 10.There FIG. 3 This illustrates the juxtaposition of two adjacent panels 10 around the X-axis. The two panels 10 shown have the same structure, and the same references are maintained with respect to what has just been described. The panels 10 partially overlap here. The panels exhibit a thinning of thickness at their overlapping area; that is, area 103b of the first panel 10 is covered by area 103a of the second adjacent panel 10. Edge 10b of the first panel 10 is superimposed on the second adjacent panel 10, and edge 10a of the second panel 10 is superimposed on the first panel. The stiffeners 12 and frame sectors 14 of the second panel 10 overlap area 19 of the first panel 10. The extension 15 of the frame sectors 14 of the second panel 10 extends into area 101 of the first panel and is positioned adjacent to and in line with the frame sectors 14 of the first panel. The extension 15 of the second panel 10 is joined to the frame sectors 14 of the first panel 10 using techniques known per se, for example, by lap, splicing, or joining. Furthermore, the areas 16 of the first panel 10 are in line with the areas 16 of the second panel 10, and area 16a of the first panel 10 is in line with area 16a of the second panel 10.

L’agencement qui vient d’être décrit peut s’appliquer à chaque couple de panneaux voisins 10 juxtaposés pour former le cylindre sectorisé. D’une manière générale, les zones de recouvrement entre panneaux voisins peuvent occuper au moins 5 %, par exemple au moins 30 % du périmètre du cylindre sectorisé. Le fait d’avoir des zones de recouvrement étalées permet d’améliorer davantage encore les propriétés mécaniques du réservoir obtenu. En particulier lorsque tous les panneaux sont assemblés pour former le cylindre sectorisé, la réunion des zones 16 forme une zone circonférentielle à 360° dépourvue d’élément de raidissement. En outre, la réunion des secteurs de cadre 14 de chacun des panneaux définit une pluralité de cadres circonférentiels à 360° répartis sur la longueur du cylindre.The arrangement just described can be applied to each pair of adjacent panels 10 placed side-by-side to form the sectorized cylinder. Generally, the overlap areas between adjacent panels can occupy at least 5%, for example, at least 30% of the perimeter of the sectorized cylinder. Having these overlap areas further improves the mechanical properties of the resulting tank. In particular, when all the panels are assembled to form the sectorized cylinder, the combined areas 16 form a 360° circumferential zone without any stiffening elements. Furthermore, the combined frame sectors 14 of each panel define a plurality of 360° circumferential frames distributed along the length of the cylinder.

Les figures 4 à 7 montrent différentes variantes de juxtaposition des panneaux 10 pour former le cylindre 100 sectorisé. Le cylindre 100 s’étend le long de l’axe X avec des panneaux juxtaposés autour de cet axe.Figures 4 to 7 show different variations of juxtaposing the panels 10 to form the sectorized cylinder 100. The cylinder 100 extends along the X axis with panels juxtaposed around this axis.

Dans la variante de laFIG. 4, le cylindre 100 est formé par tuilage de tous les panneaux 10, c’est-à-dire que chacun des panneaux présente un premier bord longitudinal 10b recouvrant (au-dessus) un premier panneau voisin, et un deuxième bord longitudinal 10a, opposé au premier bord 10b, recouvert (en-dessous) par un deuxième panneau voisin, opposé au premier panneau voisin. On note en particulier l’amincissement d’épaisseur des panneaux 10 voisins sur leur zone ZR10 de recouvrement en direction de leurs bords longitudinaux 10a, 10b.In the variant of the FIG. 4 The cylinder 100 is formed by overlapping all the panels 10, meaning that each panel has a first longitudinal edge 10b overlapping (above) a first neighboring panel, and a second longitudinal edge 10a, opposite the first edge 10b, overlapped (below) by a second neighboring panel, opposite the first neighboring panel. Note in particular the thinning of the thickness of the neighboring panels 10 in their overlapping zone ZR10 towards their longitudinal edges 10a, 10b.

Dans la variante de laFIG. 5, il y a un tuilage excepté pour le panneau 10 en bas à droite de la figure qui vient recouvrir ses deux panneaux voisins.In the variant of the FIG. 5 , there is a tiling except for panel 10 at the bottom right of the figure which covers its two neighboring panels.

Les variantes des figures 6 et 7 montrent des cas où il n’y a pas de tuilage qui sont également couverts par la présente invention.The variants in figures 6 and 7 show cases where there is no tiling which are also covered by the present invention.

La partie qui vient d’être décrite concerne les panneaux et leur juxtaposition pour former le cylindre précurseur de corps. La suite concerne les dômes précurseurs de fonds qui sont destinés à être solidarisés au cylindre pour délimiter le volume interne du réservoir en matériau composite à obtenir.The section just described concerns the panels and their juxtaposition to form the precursor cylinder of the body. The following section concerns the precursor domes of the base, which are intended to be attached to the cylinder to define the internal volume of the composite material tank to be produced.

Dômes précurseurs de fondPrecursor domes of the background

LaFIG. 8illustre un exemple d’un dôme 300, précurseur d’un fond du réservoir, destiné à être positionné à une extrémité longitudinale du cylindre comme cela sera illustré en lien avec laFIG. 15. Le dôme 300 comprend une armature 302 en matériau composite thermodurci. L’armature 302 comprend ainsi un renfort fibreux densifié par une matrice organique obtenue après polymérisation d’une résine thermodurcissable. La résine de l’armature 302 est complètement polymérisée.There FIG. 8 illustrates an example of a 300 dome, a precursor to a tank bottom, intended to be positioned at one longitudinal end of the cylinder as will be illustrated in connection with the FIG. 15 The dome 300 comprises a 302 reinforcement made of thermosetting composite material. The 302 reinforcement thus includes a fibrous reinforcement densified by an organic matrix obtained after polymerization of a thermosetting resin. The resin of the 302 reinforcement is completely polymerized.

L’exemple de dôme 300 considéré comprend une peau fibreuse pré-imprégnée thermodurcissable sur chacune des faces de l’armature 302. Chacune des peaux est ici formée par une juxtaposition de secteurs 304, 306 autour de l’axe X. Les peaux ou les secteurs 304, 306 peuvent être réalisés par placement automatique de fibres. Les peaux ou les secteurs 304, 306 comprennent chacun un renfort fibreux pré-imprégné par une résine thermodurcissable. L’exemple considéré comprend des premiers secteurs 304 qui recouvrent une première face 3024 de l’armature 302, et des deuxièmes secteurs 306 qui recouvrent une deuxième face 3026 de l’armature 302 opposée à la première face 3024. Les premiers secteurs 304 sont juxtaposés de manière circonférentielle, comme les deuxièmes secteurs 306. L’armature 302 est logée entre les premiers 304 et deuxièmes 306 secteurs. L’armature 302 comprend un bord 3021 circonférentiel interne apte à coopérer avec l’outillage pour positionner le précurseur 300, et un bord 3023 circonférentiel externe destiné à être positionné du côté du cylindre 100 dans l’assemblage. La coopération entre le bord circonférentiel interne de l’armature et l’outillage sera décrite dans la suite.The dome 300 example under consideration includes a thermosetting pre-impregnated fibrous skin on each face of the frame 302. Each skin is formed by a juxtaposition of sectors 304, 306 around the X-axis. The skins or sectors 304, 306 can be produced by automated fiber placement. Each skin or sector 304, 306 comprises a fibrous reinforcement pre-impregnated with a thermosetting resin. The example under consideration includes first sectors 304 that cover a first face 3024 of the reinforcement 302, and second sectors 306 that cover a second face 3026 of the reinforcement 302 opposite the first face 3024. The first sectors 304 are circumferentially juxtaposed, as are the second sectors 306. The reinforcement 302 is housed between the first 304 and second 306 sectors. The reinforcement 302 includes an internal circumferential edge 3021 adapted to cooperate with the tooling to position the precursor 300, and an external circumferential edge 3023 intended to be positioned on the side of the cylinder 100 in the assembly. The cooperation between the internal circumferential edge of the reinforcement and the tooling will be described later.

La suite détaille une possibilité de drapage pour obtenir le dôme 300.The following section details a possible draping method to obtain the 300 dome.

Les secteurs 304, 306 peuvent être drapés sur un outillage mâle ou femelle, et sur une forme de drapage ne faisant pas partie intégrante de l’outillage de moulage sous vide.Sectors 304, 306 can be draped onto a male or female tooling, and onto a draping form not forming an integral part of the vacuum molding tooling.

Dans l’exemple considéré, on peut d’abord draper les deuxièmes secteurs 306, qui ont une forme plus complexe, puis positionner l’armature 302 sur les deuxièmes secteurs 306 ainsi drapés et draper ensuite les premiers secteurs 304 sur l’ensemble obtenu afin d’obtenir le dôme 300. L’armature 302 a été complètement polymérisée au préalable, avant son assemblage avec les secteurs 304, 306. On pourra positionner un film adhésif aux interfaces entre l’armature 302 et les secteurs 304, 306. La première face 3024 de l’armature 302 est recouverte sur 360° par les premiers secteurs 304 et la deuxième face 3026 de l’armature 302 est recouverte sur 360° par les deuxièmes secteurs 306. Les figures 9 et 10 qui vont être décrites dans la suite détaillent le drapage des premiers secteurs 304 étant entendu que le drapage des deuxièmes secteurs 306 est réalisé de manière similaire.In the example considered, the second sectors 306, which have a more complex shape, can first be draped, then the reinforcement 302 can be positioned on the draped second sectors 306, and then the first sectors 304 can be draped over the resulting assembly to obtain the dome 300. The reinforcement 302 has been fully polymerized beforehand, prior to its assembly with the sectors 304 and 306. An adhesive film can be positioned at the interfaces between the reinforcement 302 and the sectors 304 and 306. The first face 3024 of the reinforcement 302 is covered over 360° by the first sectors 304, and the second face 3026 of the reinforcement 302 is covered over 360° by the second sectors 306. Figures 9 and 10, which will be described below, detail the draping of the first sectors 304, it being understood that the draping of the second sectors 306 is made in a similar way.

Les secteurs 304 définissent chacun deux bords 304a1, 304b1 s’étendant chacun selon une longitude, dits bords longitudinaux, qui sont destinés à être superposés avec un secteur voisin. Les bords 304a1, 304b1 sont destinés à s’étendre le long de l’axe X longitudinal du cylindre 100 dans l’assemblage précurseur qui sera décrit plus bas. Les secteurs 304 définissent deux bords 304c1, 304d1 s’étendant chacun selon une latitude (ou circonférentiels) qui sont transverses aux bords 304a1, 304b1. Chacun des bords 304c1, 304d1 relie le bord 304a1 au bord 304b1. Le bord 304c1 présente une première longueur curviligne, et le bord 304d1 une deuxième longueur curviligne qui est supérieure à la première longueur curviligne.The sectors 304 each define two edges 304a1, 304b1, each extending along a longitude, called longitudinal edges, which are intended to be superimposed with a neighboring sector. The edges 304a1, 304b1 are intended to extend along the longitudinal X-axis of the cylinder 100 in the precursor assembly that will be described below. The sectors 304 define two edges 304c1, 304d1, each extending along a latitude (or circumferential edges), which are transverse to the edges 304a1, 304b1. Each of the edges 304c1, 304d1 connects the edge 304a1 to the edge 304b1. The edge 304c1 has a first curvilinear length, and the edge 304d1 has a second curvilinear length that is greater than the first curvilinear length.

Les secteurs 304 présentent une épaisseur évolutive entre les bords 304a1 et 304b1. Les secteurs 304 présentent ainsi une zone médiane 3041 où l’épaisseur est sensiblement constante, et deux zones latérales 3043a et 3043b chacune situées du côté d’un bord 304a1, 304b1 respectif qui présentent une épaisseur évolutive. La zone 3043a est délimitée par le bord 304a1 et la longitude 305 et la zone 3043b par le bord 304b1 et la longitude 307. La zone 3041 est située entre les zones 3043a et 3043b, ou entre les longitudes 305 et 307. La description fournie plus haut relative aux zones 103a, 101 et 103b s’applique respectivement aux zones 3043a, 3041 et 3043bmutatis mutandis.The sectors 304 exhibit a changing thickness between the edges 304a1 and 304b1. The sectors 304 thus have a median zone 3041 where the thickness is substantially constant, and two lateral zones 3043a and 3043b each located on the side of an edge 304a1, 304b1 respectively which exhibit a changing thickness. Zone 3043a is bounded by boundary 304a1 and longitude 305, and zone 3043b by boundary 304b1 and longitude 307. Zone 3041 is located between zones 3043a and 3043b, or between longitudes 305 and 307. The description provided above relating to zones 103a, 101 and 103b applies respectively to zones 3043a, 3041 and 3043b mutatis mutandis .

Les secteurs 304 définissent un secteur 3043d d’une partie 311 de la zone 310 de jonction cylindrique intermédiaire qui est destinée à venir en regard du cylindre précurseur du corps, et plus particulièrement en regard d’une zone 16 d’accostage qui a été décrite plus haut. Le secteur 3043d correspond à une zone circonférentielle délimitée par le bord 304d1 et par une latitude 309. Les secteurs 304 peuvent présenter un amincissement d’épaisseur sur le secteur 3043d en direction du bord 304d1.The sectors 304 define a sector 3043d of a portion 311 of the intermediate cylindrical junction zone 310, which is intended to be positioned opposite the precursor cylinder of the body, and more specifically opposite a berthing zone 16 described above. The sector 3043d corresponds to a circumferential zone delimited by the edge 304d1 and by a latitude 309. The sectors 304 may exhibit a thinning of thickness in the sector 3043d towards the edge 304d1.

Les secteurs 304 sont juxtaposés au niveau de leurs bords 304a1, 304b1 avec recouvrement entre secteurs voisins. Ainsi, laFIG. 10représente le positionnement d’un secteur additionnel 304 en recouvrement partiel avec le premier secteur 304 initial, étant entendu que deux autres secteurs sont juxtaposés pour former la première peau. Les secteurs 304 sont ainsi juxtaposés de manière circonférentielle.The 304 sectors are juxtaposed at their edges 304a1, 304b1 with overlap between neighboring sectors. Thus, the FIG. 10 represents the positioning of an additional sector 304 partially overlapping the initial sector 304, it being understood that two other sectors are juxtaposed to form the first skin. The sectors 304 are thus juxtaposed circumferentially.

Comme indiqué plus haut, le drapage des deuxièmes secteurs 306 se fait de manière similaire à celui des premiers secteurs 304. On notera néanmoins que, dans l’exemple illustré, les deuxièmes secteurs 306 sont repliés du côté du bord 3023 de l’armature 302 de sorte à former une deuxième partie 312 de la zone 310. La deuxième partie 312 s’étend dans une direction opposée à la direction d’extension de la première partie 311. La partie 312 est également destinée à venir en regard du cylindre précurseur du corps, en regard d’une des zones 16 d’accostage.As mentioned above, the draping of the second sectors 306 is done in a similar manner to that of the first sectors 304. It should be noted however that, in the illustrated example, the second sectors 306 are folded back on the side of the edge 3023 of the frame 302 so as to form a second part 312 of the zone 310. The second part 312 extends in a direction opposite to the direction of extension of the first part 311. The part 312 is also intended to come opposite the precursor cylinder of the body, opposite one of the berthing zones 16.

D’une manière générale, les secteurs peuvent être drapés sur l’armature à l’état cru avec un préimprégné cru, ou bien à l’état mi-cuit avec un préimprégné préalablement mi-cuit avant drapage. Dans le cas où elles sont drapées à l’état mi-cuit, on pourra privilégier une architecture à une seule couche de secteurs qui sera drapée directement sur l’armature ou une architecture à deux couches avec jonction des deux couches au-delà de l’armature.Generally, sectors can be draped over the armature in their raw state with a raw pre-impregnated clay, or in a semi-fired state with a pre-impregnated clay that has been partially fired before draping. When draped in a semi-fired state, a single-layer architecture of sectors can be preferred, draped directly over the armature, or a two-layer architecture with the two layers joined beyond the armature.

Dans l’exemple de laFIG. 8, les peaux se prolongent chacune au-delà de l’armature 302 (au-delà de l’extrémité 3023) de sorte à définir les première 311 et deuxième 312 parties de la zone 310 de jonction cylindrique. Plus précisément, les peaux sont directement assemblées au-delà de l’extrémité 3023 sur une région d’assemblage 308 jusqu’à un bord 305 de séparation à partir duquel elles se séparent pour définir les première 311 et deuxième 312 parties. Cette séparation définit un espace qui peut être rempli par un matériau 320 de remplissage distinct des peaux. Le matériau 320 est présent entre les première 311 et deuxième 312 parties. Le matériau 320 peut être choisi parmi : des matériaux alvéolaires parmi lesquels on trouve les mousses de remplissage (« foam core » en anglais) ainsi que les nids d’abeille (ou Nida ou « honeycomb » en anglais). Les mousses peuvent être des mousses de la famille des PU (Polyuréthane), PVC (Polychlorure de Vinyle), PMI (PolyMethacrylate Imide), PEI (PolyEther Imide), PAI (Polyamide Imide), des mousses de la famille des PAEK (PolyArenylEtherKetone) comme le PEEK (PolyEtherEtherKetone), PEKK (PolyEtherKetoneKetone), ou bien des mousses métalliques, ou des mousses en carbone, etc. Pour les nids d’abeille on peut avoir par exemple des nids d’abeille Nomex® (à base de fibres d’aramide et résine phénolique), des nids d’abeille aluminium, des nids d’abeille Kevlar®, des nids d’abeille carbone, etc. Le matériau 320 peut ou non être chargé de fibres.In the example of the FIG. 8 The skins each extend beyond the reinforcement 302 (beyond the end 3023) so as to define the first 311 and second 312 parts of the cylindrical junction zone 310. More precisely, the skins are directly assembled beyond the end 3023 on an assembly region 308 up to a separating edge 305, from which they separate to define the first 311 and second 312 parts. This separation defines a space that can be filled by a filler material 320 distinct from the skins. The material 320 is present between the first 311 and second 312 parts. The material 320 can be chosen from: cellular materials, including foam cores and honeycombs. Foams can be from the PU (Polyurethane), PVC (Polyvinyl Chloride), PMI (Polymethacrylate Imide), PEI (Polyether Imide), and PAI (Polyamide Imide) families; PAEK (PolyArenyl Ether Ketone) foams such as PEEK (PolyetherEtherKetone) and PEKK (PolyetherKetoneKetone); or even metallic foams, carbon foams, and so on. For honeycomb structures, examples include Nomex® honeycomb (made from aramid fibers and phenolic resin), aluminum honeycomb, Kevlar® honeycomb, carbon honeycomb, and others. The 320 material may or may not be fiber-reinforced.

Le prolongement des peaux au-delà de l’armature garantit que celles-ci puissent se conformer contre le cylindre lors de l’étape de cuisson sous vide. Ainsi, la possibilité de conformation est ici assurée par l’absence d’armature, c’est-à-dire de matériau complètement polymérisé rigide, au niveau de la zone 310. Néanmoins, d’autres configurations d’armature sont envisageables pour permettre la conformation souhaitée des peaux comme cela sera décrit plus bas.Extending the skins beyond the reinforcement ensures they can conform to the cylinder during the vacuum curing stage. Thus, the possibility of conformation is guaranteed here by the absence of reinforcement—that is, of a completely rigid, polymerized material—in zone 310. However, other reinforcement configurations are possible to achieve the desired skin conformation, as will be described below.

Le choix du matériau de renfort et de la résine est fonction de l’application envisagée. On choisit pour les peaux une résine identique à celle des panneaux 10, ou à défaut compatible avec celle-ci. Le renfort et la résine des peaux peuvent être tels que décrits plus haut pour les panneaux. Bien que cela ne soit pas illustré, on notera que le dôme 300 peut ou non être muni de raidisseurs ou supports.The choice of reinforcing material and resin depends on the intended application. For the skins, a resin identical to that used for the panels 10 is chosen, or failing that, a compatible one. The reinforcement and resin for the skins can be as described above for the panels. Although not illustrated, it should be noted that the 300 dome may or may not be fitted with stiffeners or supports.

Les figures 11 à 14 représentent des variantes de dôme utilisables dans le cadre de l’invention.Figures 11 to 14 represent dome variants usable within the framework of the invention.

LaFIG. 11représente un dôme 300a de structure similaire à celui de laFIG. 8, comprenant une armature 302a intercalée entre des premiers 304a et deuxièmes 306a secteurs de peau. Les premiers 304a et deuxièmes 306a secteurs se prolongent au-delà de l’armature 302a et sont en particulier assemblés directement sur une région d’assemblage 308a. A la différence de laFIG. 8, cette région d’assemblage 308a s’étend jusqu’à la zone 310a de jonction cylindrique. Il n’y a donc pas dans cet exemple de matériau de remplissage entre les première 311a et deuxième 312a parties de la zone 310a.There FIG. 11 represents a 300a dome with a structure similar to that of the FIG. 8 , comprising a 302a reinforcement interposed between first 304a and second 306a skin sectors. The first 304a and second 306a sectors extend beyond the 302a reinforcement and are specifically assembled directly onto an assembly region 308a. Unlike the FIG. 8 This assembly region 308a extends to the cylindrical junction zone 310a. Therefore, in this example, there is no filler material between the first 311a and second 312a parts of zone 310a.

LaFIG. 12représente un dôme 300b comprenant une armature 302b intercalée entre des premiers 304b et deuxièmes 306b secteurs de peau. Les premiers 304b et deuxièmes 306b secteurs se prolongent au-delà de l’armature 302b et sont en particulier assemblés directement sur une région d’assemblage 308b. A la différence des dômes des figures 8 et 11, les premiers 304b et deuxièmes 306b secteurs s’étendent du même côté pour former la zone 310b de jonction cylindrique. On notera que l’on peut avoir une structure similaire avec une seule couche de secteurs, ou une peau en forme de calotte d’un seul tenant plutôt qu’une structure sectorisée. Dans ce dernier cas, la peau ne contient pas de fibre circonférentielle continue qui entrave l’augmentation de diamètre ou comprend des fibres circonférentielles sectorisées.There FIG. 12 Figure 300b represents a dome comprising a reinforcement 302b interposed between first 304b and second 306b skin sectors. The first 304b and second 306b sectors extend beyond the reinforcement 302b and are specifically assembled directly onto an assembly region 308b. Unlike the domes in Figures 8 and 11, the first 304b and second 306b sectors extend in the same direction to form the cylindrical junction zone 310b. Note that a similar structure can be obtained with a single layer of sectors, or with a single-piece cap-shaped skin rather than a sectored structure. In the latter case, the skin either does not contain a continuous circumferential fiber that would impede the increase in diameter or comprises sectored circumferential fibers.

LaFIG. 13représente un dôme 300c de structure similaire à celle de laFIG. 12, à la différence qu’il présente une extension d’armature. Une armature 302c1 est intercalée entre des premiers 304c et deuxièmes 306c secteurs de peau. Le dôme 300c comprend une extension d’armature 302c2 qui s’étend au-delà de la première armature 302c1 de sorte à éviter la formation d’une variation brusque de rayon lors de la conformation des peaux durant l’étape de cuisson sous vide. L’extension 302c2 est locale et ne recouvre qu’une fraction de la première armature 302c1 au voisinage de l’extrémité 302c1a de cette dernière. Cela garantit une bonne mise en pression des secteurs 306c de peau situés entre les deux armatures 302c1 et 302c2 lors de la cuisson. L’armature 302c1 et son extension 302c2 s’arrêtent suffisamment tôt pour autoriser la solidarisation des peaux. Dans une variante non illustrée et de manière préférentielle, l’armature 302c2 peut en plus être recouverte d’une peau allant dans une direction opposée de celle le long de laquelle s’étendent les peaux formées des secteurs 304c, 306c.There FIG. 13 represents a 300c dome with a structure similar to that of the FIG. 12 The difference is that it features a reinforcement extension. A reinforcement 302c1 is interposed between the first 304c and second 306c skin sectors. The dome 300c includes a reinforcement extension 302c2 that extends beyond the first reinforcement 302c1 to prevent a sudden change in radius during skin forming in the vacuum curing stage. The extension 302c2 is localized and covers only a fraction of the first reinforcement 302c1 near its end 302c1a. This ensures proper pressurization of the skin sectors 306c located between the two reinforcements 302c1 and 302c2 during curing. The reinforcement 302c1 and its extension 302c2 stop early enough to allow the skins to bond together. In an unillustrated variant and preferably, the 302c2 frame can also be covered with a skin going in the opposite direction to that along which the skins formed from sectors 304c, 306c extend.

LaFIG. 14illustre une variante de dôme dans lequel l’armature est prolongée par rapport aux exemples qui viennent d’être décrits.There FIG. 14 illustrates a dome variant in which the armature is extended compared to the examples just described.

LaFIG. 14illustre un dôme 300d comprenant au moins une peau 306d assemblée à une armature 302d de type « araignée » qui comprend une portion rigide 3025d située du côté du bord circonférentiel 3021d et une pluralité de languettes 3027d souples s’étendant depuis la portion 3025d jusqu’au bord circonférentiel 3023d. La souplesse des languettes 3027d permet à la peau de se solidariser au cylindre malgré une longueur de l’armature augmentée. Les languettes 3027d ne sont pas en contact direct avec les panneaux du cylindre lors de la polymérisation finale, la peau 306d venant à l’interface entre l’armature et le cylindre. Les languettes 3027d peuvent s’arrêter avant le bord 306d1 circonférentiel de la peau 306d comme illustré, ou en variante s’étendre jusqu’à ce bord sur la zone de jonction cylindrique.There FIG. 14 This illustrates a dome 300d comprising at least one skin 306d assembled to a spider-like reinforcement 302d, which includes a rigid portion 3025d located on the circumferential edge side 3021d and a plurality of flexible tabs 3027d extending from the portion 3025d to the circumferential edge 3023d. The flexibility of the tabs 3027d allows the skin to bond to the cylinder despite the increased length of the reinforcement. The tabs 3027d are not in direct contact with the cylinder panels during final polymerization, with the skin 306d coming into contact at the interface between the reinforcement and the cylinder. The tabs 3027d may stop before the circumferential edge 306d1 of the skin 306d, as illustrated, or alternatively extend to this edge in the cylindrical junction zone.

On vient de décrire les différents éléments constitutifs de l’assemblage. Un exemple de cinématique de montage de l’outillage 30 de moulage sous vide et de positionnement de l’assemblage précurseur va, à présent, être détaillé en lien avec laFIG. 15. Sur cette figure, ainsi que sur laFIG. 16, les épaisseurs relatives ainsi que les espacements entre les différents éléments n’ont pas été rigoureusement respectés pour des raisons de lisibilité.We have just described the various constituent elements of the assembly. An example of the kinematics of the assembly of the vacuum molding tooling 30 and the positioning of the precursor assembly will now be detailed in relation to the FIG. 15 On this figure, as well as on the FIG. 16 The relative thicknesses and spacing between the different elements have not been strictly respected for reasons of readability.

Montage de l’outillage de moulage sous vide et positionnement de l’assemblage précurseur dans cet outillageAssembly of the vacuum molding tooling and positioning of the precursor assembly within this tooling

Une première bâche à vide interne 341 est initialement placée sur une première portion 321 interne de positionnement. La première portion 321 est de conception beaucoup plus simple que le mandrin mis en œuvre dans les techniques de l’art antérieur dans la mesure où elle n’est, dans le cadre de l’invention, pas utilisée en tant que surface moulante et ne nécessite pas d’être étanche. Elle est, par conséquent, plus facilement démontable. La première portion 321 est supportée par un arbre 36 qui s’étend le long d’un axe longitudinal X. L’axe X correspond à l’axe longitudinal des panneaux 10 et du cylindre 100 qui a été décrit précédemment. La première portion 321 peut avoir une structure aérée, par exemple en treillis, ou comporter une pluralité d’éléments de positionnement rétractables fixés à l’arbre. La première portion 321 peut, comme illustré, avoir généralement la forme d’un premier compartiment C1 du réservoir à obtenir. La première bâche 341 recouvre la première portion 321. La première bâche 341 peut être en matériau élastomérique, renforcé ou non, et constitue un élément connu en soi.A first internal vacuum bag 341 is initially placed on a first internal positioning portion 321. The first portion 321 is of a much simpler design than the mandrel used in prior art techniques, since, within the scope of the invention, it is not used as a molding surface and does not need to be watertight. It is, therefore, more easily disassembled. The first portion 321 is supported by a shaft 36 extending along a longitudinal axis X. The axis X corresponds to the longitudinal axis of the panels 10 and the cylinder 100 described previously. The first portion 321 may have an open structure, for example, a lattice structure, or comprise a plurality of retractable positioning elements attached to the shaft. The first portion 321 may, as illustrated, generally have the shape of a first compartment C1 of the tank to be obtained. The first tarpaulin 341 covers the first portion 321. The first tarpaulin 341 can be made of elastomeric material, reinforced or not, and constitutes a known element in itself.

Un premier dôme 300a peut ensuite être positionné sur la portion 321 à une première extrémité longitudinale 3211. Le fond du dôme 300a définit un orifice 206, ici en forme générale de disque, au travers duquel s’étend l’arbre 36. Le dôme 300a peut présenter une forme générale de révolution autour de l’axe X. L’exemple illustré met en œuvre le mode de réalisation de dôme 300a selon laFIG. 11mais des dômes ayant une structure différente peuvent, bien entendu, être utilisés. Le dôme 300a s’étend de manière circonférentielle autour de l’axe X. Le dôme 300a peut présenter une forme générale de révolution autour de l’axe X. Le dôme 300a s’étend avec une composante non nulle le long d’une direction radiale R, perpendiculaire à l’axe X, entre une première extrémité 3051a interne située du côté de l’axe X et de l’arbre 36, et une deuxième extrémité 3053a externe opposée à la première extrémité située du côté du cylindre 100. Les première 311a et deuxième 312a parties s’étendent à partir de la deuxième extrémité 3053a de sorte à former la zone 310a de jonction cylindrique destinée à permettre la solidarisation du dôme 300a au cylindre 100 lors de la cuisson sous vide. Plus précisément la première partie 311a du dôme 300a s’étend en direction de l’autre dôme qui sera positionné du côté de l’extrémité opposée du cylindre, et la deuxième partie 312a s’étend dans une direction opposée audit autre dôme.A first dome 300a can then be positioned on the portion 321 at a first longitudinal end 3211. The bottom of the dome 300a defines an opening 206, here generally disc-shaped, through which the shaft 36 extends. The dome 300a can have a general shape of revolution around the X-axis. The illustrated example implements the embodiment of dome 300a according to the FIG. 11 However, domes with a different structure can, of course, be used. The dome 300a extends circumferentially around the X-axis. The dome 300a may have a general shape of revolution around the X-axis. The dome 300a extends with a non-zero component along a radial direction R, perpendicular to the X-axis, between a first internal end 3051a located on the side of the X-axis and the shaft 36, and a second external end 3053a opposite to the first end located on the side of the cylinder 100. The first 311a and second 312a parts extend from the second end 3053a so as to form the cylindrical junction zone 310a intended to allow the dome 300a to be joined to the cylinder 100 during sous vide cooking. More specifically, the first part 311a of the dome 300a extends towards the other dome which will be positioned on the opposite end of the cylinder, and the second part 312a extends in the opposite direction to said other dome.

L’armature 302a est présente sur la première extrémité 3051a et, plus généralement, sur la zone de fond. Ainsi, l’armature 302a permet de s’affranchir de la présence d’un outillage de moulage sur le fond ce qui simplifie ainsi la structure utilisée pour le moulage, et confère au dôme 300a une rigidité suffisante pour qu’il conserve sensiblement sa forme durant la cuisson sous vide.The 302a reinforcement is present on the first end 3051a and, more generally, on the bottom area. Thus, the 302a reinforcement eliminates the need for molding tools on the bottom, thereby simplifying the structure used for molding, and gives the 300a dome sufficient rigidity to maintain its shape during vacuum cooking.

L’armature 302a peut se prolonger au-delà des peaux au niveau de l’extrémité 3051a de manière similaire à ce qui est illustré à laFIG. 8, de sorte à coopérer avec l’arbre 36 pour positionner le dôme 300a dans l’outillage. Dans un exemple de réalisation, l’extrémité 3051a est logée dans un outillage 362 circonférentiel de support rapporté autour de l’arbre 36, par exemple sous la forme d’une bague. La bâche 341, ainsi que la bâche 35 abordée dans la suite, se fixent de manière étanche sur l’outillage 362. L’outillage 362 peut, comme illustré, présenter des extrémités axiales biseautées facilitant la réalisation des étanchéités. La personne du métier reconnaîtra que d’autres solutions sont possibles pour positionner le dôme 300a, la possibilité illustrée n’étant qu’un exemple parmi différentes réalisations possibles. Dans l’exemple illustré, l’armature 302a s’arrête en amont de la deuxième extrémité 3053a pour conférer une souplesse suffisante aux parties 311a, 312a et permettre ainsi leur conformation et leur solidarisation au cylindre 100 durant la cuisson sous vide.The 302a reinforcement can extend beyond the skins at the 3051a end in a manner similar to that illustrated in the FIG. 8 so as to cooperate with the shaft 36 to position the dome 300a in the tooling. In one embodiment, the end 3051a is housed in a circumferential support tooling 362 attached around the shaft 36, for example in the form of a ring. The cover 341, as well as the cover 35 discussed later, are fixed watertight onto the tooling 362. The tooling 362 may, as illustrated, have chamfered axial ends to facilitate sealing. Those skilled in the art will recognize that other solutions are possible for positioning the dome 300a; the illustrated possibility is only one example among various possible embodiments. In the illustrated example, the frame 302a stops upstream of the second end 3053a to give sufficient flexibility to the parts 311a, 312a and thus allow their shaping and their joining to the cylinder 100 during vacuum cooking.

Dans l’exemple illustré, on positionne ensuite un précurseur 400a de fond commun à une deuxième extrémité 3213 longitudinale de la portion 321 qui est opposée à la première extrémité 3211. Dans l’exemple illustré, le précurseur 400a a la même structure que le dôme 300a et les éléments ayant une fonction similaire portent une référence identique à l’exception qu’elle commence par le chiffre 4. Le précurseur 400a est destiné à former un fond commun séparant les compartiments C1 et C2 dans le réservoir obtenu. Le précurseur 400a s’étend avec une composante non nulle le long d’une direction radiale R, perpendiculaire à l’axe X, entre une première extrémité 4051a interne située du côté de l’axe X et de l’arbre 36, et une deuxième extrémité 4053a externe opposée à la première extrémité située du côté du cylindre 100. Les première 411a et deuxième 412a parties s’étendent à partir de la deuxième extrémité 4053a de sorte à former une zone 410a de jonction cylindrique intermédiaire destinée à permettre la solidarisation du précurseur 400a au cylindre lors de la cuisson sous vide. L’extrémité 4051a est logée dans un outillage 362 circonférentiel de support rapporté autour de l’arbre 36 de manière similaire à ce qui vient d’être décrit pour le dôme 300a.In the illustrated example, a common base precursor 400a is then positioned at a second longitudinal end 3213 of the portion 321 which is opposite the first end 3211. In the illustrated example, the precursor 400a has the same structure as the dome 300a and the elements having a similar function bear an identical reference except that it begins with the number 4. The precursor 400a is intended to form a common base separating the compartments C1 and C2 in the resulting tank. The precursor 400a extends with a non-zero component along a radial direction R, perpendicular to the X-axis, between a first internal end 4051a located on the side of the X-axis and the shaft 36, and a second external end 4053a opposite the first end located on the side of the cylinder 100. The first 411a and second 412a portions extend from the second end 4053a so as to form an intermediate cylindrical junction zone 410a intended to secure the precursor 400a to the cylinder during vacuum cooking. The end 4051a is housed in a circumferential support tool 362 attached around the shaft 36 in a manner similar to that described above for the dome 300a.

On positionne ensuite la deuxième portion 322 recouverte de la deuxième bâche à vide interne 342 dans le prolongement de la première portion 321 le long de l’axe X. La deuxième portion 322 est de conception beaucoup plus simple que le mandrin mis en œuvre dans les techniques de l’art antérieur dans la mesure où elle n’est pas utilisée en tant que surface moulante et ne nécessite pas d’être étanche. Elle est, par conséquent, plus facilement démontable. La deuxième portion 322 est supportée par l’arbre 36. La deuxième portion 322 peut avoir une structure aérée, par exemple en treillis, ou comporter une pluralité d’éléments de positionnement rétractables fixés à l’arbre. La deuxième portion 322 peut, comme illustré, avoir généralement la forme d’un deuxième compartiment C2 du réservoir à obtenir. La deuxième bâche 342 peut présenter les mêmes caractéristiques que la première bâche 341 décrite plus haut.The second portion 322, covered by the second internal vacuum bag 342, is then positioned in line with the first portion 321 along the X-axis. The second portion 322 is of a much simpler design than the mandrel used in prior art techniques, as it is not used as a molding surface and does not need to be airtight. It is, therefore, more easily disassembled. The second portion 322 is supported by the shaft 36. The second portion 322 may have an open structure, for example, a lattice structure, or include a plurality of retractable positioning elements attached to the shaft. The second portion 322 can, as illustrated, generally be shaped like a second compartment C2 of the tank to be obtained. The second bag 342 may have the same characteristics as the first bag 341 described above.

On positionne ensuite un deuxième dôme 300a qui a la même structure et fixation à l’arbre que ce qui vient d’être décrit. L’exemple illustré montre deux dômes 300a de structure symétrique mais l’on ne sort, bien entendu, pas du cadre de l’invention si ce n’est pas le cas.A second 300a dome, with the same structure and attachment to the shaft as described above, is then positioned. The illustrated example shows two 300a domes with a symmetrical structure, but this does not, of course, depart from the scope of the invention if this is not the case.

Dans l’exemple considéré, une troisième et une quatrième bâches 35 à vide externes sont ensuite placées respectivement pour la formation des jupes avant et arrière qui sera décrite dans la suite. Les troisième et quatrième bâches 35 peuvent présenter les mêmes caractéristiques que les première et deuxième bâches 341, 342.In the example considered, a third and fourth external vacuum tarpaulins 35 are then placed respectively to form the front and rear skirts, which will be described later. The third and fourth tarpaulins 35 can have the same characteristics as the first and second tarpaulins 341, 342.

On positionne ensuite des couronnes 40 de positionnement aux extrémités 361, 363 de l’arbre 36 qui définissent une surface 42 de positionnement cylindrique dont la fonction sera décrite plus bas.Next, positioning rings 40 are positioned at the ends 361, 363 of the shaft 36 which define a cylindrical positioning surface 42 whose function will be described below.

Les panneaux 10 peuvent ensuite être positionnés et juxtaposés, de la manière décrite plus haut, de sorte à former le cylindre 100 précurseur du corps du réservoir. Le cylindre 100 est situé autour des dômes 300a et du précurseur 400a. Le cylindre 100 est positionné sur les première 321 et deuxième 322 portions. Le cylindre s’étend entre l’extrémité 3223 et l’extrémité 3211, pouvant éventuellement se prolonger au-delà de celles-ci pour former les jupes avant et arrière comme illustré. Les dômes 300a sont situés à l’intérieur du cylindre 100. Le précurseur 400a est situé à l’intérieur du cylindre 100. Le cylindre 100 s’étend d’un dôme 300a à un autre. Dans l’exemple illustré, le cylindre 100 se prolonge au-delà des dômes 300a pour former des précurseurs de jupes avant 110 et arrière 120 positionnés respectivement en regard de la troisième et de la quatrième bâches 35. On ne sort toutefois pas du cadre de l’invention si le cylindre ne forme pas de telles jupes en s’arrêtant au niveau des dômes 300a. Les dômes 300a présentent chacun une surface SI interne qui délimite avec le cylindre 100 un volume interne du réservoir à obtenir, et une surface SE externe située à l’extérieur du volume interne et qui est recouverte de manière étanche par la troisième ou quatrième bâche 35 selon le dôme considéré. Les bâches 35 sont situées à l’extérieur du volume interne alors que les bâches 341, 342 sont situées à l’intérieur du volume interne.The panels 10 can then be positioned and placed side by side, as described above, to form the precursor cylinder 100 of the tank body. Cylinder 100 is located around the domes 300a and the precursor 400a. Cylinder 100 is positioned on the first 321 and second 322 sections. The cylinder extends from end 3223 to end 3211, and may optionally extend beyond these ends to form the front and rear skirts as illustrated. The domes 300a are located inside cylinder 100. The precursor 400a is located inside cylinder 100. Cylinder 100 extends from one dome 300a to another. In the illustrated example, the cylinder 100 extends beyond the domes 300a to form precursors of the front skirt 110 and rear skirt 120, positioned respectively opposite the third and fourth tarpaulins 35. However, the invention remains within the scope of this design if the cylinder does not form such skirts by stopping at the level of the domes 300a. Each of the domes 300a has an internal surface SI which, together with the cylinder 100, defines an internal volume of the tank to be obtained, and an external surface SE located outside the internal volume and which is hermetically sealed by the third or fourth tarpaulin 35, depending on the dome in question. The tarpaulins 35 are located outside the internal volume, while the tarpaulins 341 and 342 are located inside the internal volume.

On obtient ainsi, après positionnement des panneaux 10, un assemblage précurseur du réservoir à fabriquer qui comprend le cylindre 100, les dômes 300a situés chacun du côté d’une extrémité longitudinale opposée du cylindre 100 et le précurseur 400a de fond commun situé entre les dômes 300a dans l’exemple illustré. Le précurseur 400a délimite avec le premier dôme 300a un premier compartiment C1, et le précurseur 400a délimite avec le deuxième dôme 300a un deuxième compartiment C2 distinct du premier compartiment. Les dômes 300a referment le cylindre 100 du côté de chacune de ses extrémités longitudinales. Le cylindre 100, les peaux des dômes 300a et les peaux du précurseur 400a sont chacun en matériau fibreux pré-imprégné thermodurcissable.After positioning the panels 10, a precursor assembly of the tank to be manufactured is obtained, comprising the cylinder 100, the domes 300a located on opposite sides of the cylinder 100's longitudinal ends, and the common base precursor 400a situated between the domes 300a in the illustrated example. The precursor 400a, together with the first dome 300a, defines a first compartment C1, and the precursor 400a, together with the second dome 300a, defines a second compartment C2, distinct from the first compartment. The domes 300a close the cylinder 100 on each of its longitudinal ends. The cylinder 100, the skins of the domes 300a, and the skins of the precursor 400a are each made of thermosetting pre-impregnated fibrous material.

Les panneaux 10 sont positionnés en regard des zones 310a et 410a de sorte à permettre la solidarisation des fonds au corps lors de la cuisson sous vide qui sera décrite plus bas. En particulier, les zones 310a sont en regard des zones 16 des panneaux 10, et la zone 410a en regard de la zone 16a. Les zones 16 et 16a sont dépourvues d’élément de raidissement et ont été décrites plus haut.The panels 10 are positioned opposite zones 310a and 410a to allow the bases to be bonded to the body during the sous-vide cooking process described below. Specifically, zone 310a is aligned with zone 16 of panels 10, and zone 410a with zone 16a. Zones 16 and 16a are unsupported and have been described above.

On positionne ensuite la portion 60 de moulage du corps du réservoir qui est à la forme du corps du réservoir à obtenir et qui vient entourer le cylindre 100 sur toute sa longueur. Le cylindre 100 est situé à l’intérieur de la portion 60. La portion 60 est située autour du cylindre 100. La portion 60 permet de maintenir en place les panneaux 10. On peut envisager d’indexer les panneaux 10 sur la portion 60. Comme les panneaux 10, la portion 60 peut être sectorisée et formée par plusieurs secteurs assemblés entre eux pour former une portion de moulage à 360°. Comme illustré, la portion 60 s’étend d’une couronne 40 à l’autre. Elle est positionnée sur la surface 42, ce qui évite de faire supporter le poids de cet outillage extérieur sur les panneaux 10. La portion 60 peut comporter des raidisseurs (non représentés) sur sa face opposée aux panneaux 10 afin de présenter une rigidité importante et conserver ainsi la même forme, sans fléchissement, malgré une longueur importante si un réservoir de grande longueur est souhaité. Une surface interne S1 de l’assemblage précurseur est située du côté des bâches 341 et 342 (et délimite le volume V interne du réservoir), et une surface externe S2 de l’assemblage est située de la portion 60.Next, the molded portion 60 of the tank body, which is shaped to match the desired tank body, is positioned and encircles the cylinder 100 along its entire length. The cylinder 100 is located inside portion 60. Portion 60 is positioned around the cylinder 100. Portion 60 holds the panels 10 in place. The panels 10 can be indexed onto portion 60. Like the panels 10, portion 60 can be divided into sections and assembled to form a 360° molded portion. As illustrated, portion 60 extends from one ring 40 to the other. It is positioned on surface 42, which avoids placing the weight of this external tooling on panels 10. Portion 60 may include stiffeners (not shown) on its face opposite panels 10 to provide significant rigidity and thus maintain the same shape, without deflection, despite its considerable length if a long tank is desired. An internal surface S1 of the precursor assembly is located on the side of the tarpaulins 341 and 342 (and delimits the internal volume V of the tank), and an external surface S2 of the assembly is located on portion 60.

Les joints d’étanchéité 52 sont ensuite réalisés.The 52 sealing joints are then made.

L’assemblage précurseur est ainsi positionné dans l’outillage 30 de moulage sous vide. En particulier, le cylindre 100 est intercalé entre les bâches 341, 342 et la portion 60 de moulage, et chaque dôme 300a est intercalé entre la bâche 341 ou 342 et une bâche 35 respective. Les parties 321, 322 sont situées à l’intérieur de l’assemblage précurseur, c’est-à-dire situées à l’intérieur du volume V interne du réservoir à obtenir. La portion 60 est située à l’extérieur de ce volume interne et forme une partie externe à l’assemblage, destinée au moulage du réservoir.The precursor assembly is thus positioned in the vacuum molding tooling 30. In particular, the cylinder 100 is interposed between the molding plates 341, 342 and the molding portion 60, and each dome 300a is interposed between the molding plate 341 or 342 and a respective molding plate 35. The parts 321, 322 are located inside the precursor assembly, that is, within the internal volume V of the tank to be produced. The portion 60 is located outside this internal volume and forms an external part of the assembly, intended for molding the tank.

Cuisson sous vide de l’assemblage précurseur dans l’outillage et démontageVacuum cooking of the precursor assembly in the tooling and disassembly

La phase de cuisson sous vide est illustrée à laFIG. 16. Cette phase de cuisson peut être réalisée avec ou sans pression additionnelle.The sous vide cooking phase is illustrated in the FIG. 16 This cooking phase can be carried out with or without additional pressure.

Le chauffage appliqué conduit à une fluidification de la ou des résines en présence. La mise sous vide de l’outillage 30 provoque un plaquage des bâches 341, 342 contre le cylindre 100 de sorte à plaquer ce dernier contre la portion 60 et à le conformer à la forme souhaitée. Les dômes 300a viennent se plaquer contre les panneaux 10 au niveau des zones 310a, et le précurseur 400a est plaqué au niveau de la zone 410a. Les parties 311a et 411a, 411b viennent ainsi se conformer à la forme souhaitée sans déformation de forme générale puisque l’armature est complètement polymérisée. Les bâches 35 appliquent, quant à elles, une pression sur les précurseurs de jupe 110 et 120 ainsi que sur les parties 312a pour plaquer celles-ci contre les jupes 110 et 120. Les bâches 35 appliquent également une pression sur la surface SE de chacun des dômes 300a lors de la cuisson sous vide.The applied heat leads to the fluidization of the resin(s) present. Vacuuming the tooling 30 causes the tarpaulins 341 and 342 to be pressed against the cylinder 100, thus pressing the latter against the portion 60 and conforming it to the desired shape. The domes 300a are pressed against the panels 10 at the level of the zones 310a, and the precursor 400a is pressed against the level of the zone 410a. The parts 311a and 411a, 411b thus conform to the desired shape without any overall deformation, since the reinforcement is completely polymerized. The tarpaulins 35 apply pressure to the skirt precursors 110 and 120 and to the parts 312a to press them against the skirts 110 and 120. The tarpaulins 35 also apply pressure to the SE surface of each of the domes 300a during sous vide cooking.

Une fois toutes les pièces en place, le chauffage permet à la résine de finir de polymériser avec création de liaisons au niveau des chaînes polymères des résines (création d’un réseau tridimensionnel), figeant les interfaces et la forme globale de la structure réservoir. La polymérisation des matériaux thermodurcissables est complète après l’étape de cuisson sous vide.Once all the parts are in place, heating allows the resin to finish polymerizing, creating bonds at the polymer chains (forming a three-dimensional network), thus solidifying the interfaces and the overall shape of the reservoir structure. The polymerization of thermosetting materials is complete after the vacuum curing stage.

La cuisson sous vide peut être réalisée dans une enceinte chauffante, comme une étuve ou un autoclave. L’étuve permettra la polymérisation sous vide, l’autoclave permettra d’apporter une pression additionnelle en plus du tirage de vide. En variante ou en combinaison, on peut mettre en œuvre un outillage de moulage muni d’éléments chauffants (non représentés) pour réaliser cette cuisson. La température imposée lors de la cuisson sous vide dépend de la résine utilisée et peut par exemple être supérieure ou égale à 150°C, et par exemple être comprise entre 175°C et 185°C, par exemple voisine de 180°C.Vacuum curing can be performed in a heated chamber, such as an oven or autoclave. The oven allows for vacuum polymerization, while the autoclave provides additional pressure beyond the vacuum. Alternatively, or in combination with other methods, molding tools equipped with heating elements (not shown) can be used for this curing process. The temperature required during vacuum curing depends on the resin used and can, for example, be greater than or equal to 150°C, or between 175°C and 185°C, or close to 180°C.

On peut utiliser un outillage 30 en matériau composite pour diminuer le phénomène de dilatation différentielle entre l’outillage et le réservoir. En variante, l’outillage 30 peut être métallique, par exemple en Invar, ou en acier. Dans ce dernier cas, il pourra être avantageux de minimiser les contraintes lors du refroidissement par exemple en cassant le vide dans la bâche à vide à la fin du palier de polymérisation, ou en prévoyant un entrebâillement de la portion 60.A composite tooling 30 can be used to reduce the differential expansion between the tooling and the reservoir. Alternatively, the tooling 30 can be metallic, for example made of Invar, or steel. In the latter case, it may be advantageous to minimize stresses during cooling, for example by breaking the vacuum in the vacuum bag at the end of the curing period, or by providing a gap in the portion 60.

On procède ensuite au démontage de l’outillage 30 lequel est facilité par le positionnement de la portion de moulage à l’extérieur du réservoir, et par la conception simplifiée de la partie interne. On procède au démoulage du réservoir 1 qui présente en particulier des armatures en matériau composite thermodurci, recouvertes par une ou plusieurs peaux composites thermodurcies, à chacune de ses extrémités longitudinales définissant les fonds 3000 du réservoir 1.The tooling 30 is then dismantled, a process facilitated by the positioning of the molded portion outside the tank and by the simplified design of the internal part. The tank 1 is then demolded. It features, in particular, thermoset composite reinforcements covered by one or more thermoset composite skins at each of its longitudinal ends, defining the bottoms 3000 of the tank 1.

Le réservoir 1 obtenu qui vient d’être décrit présente une jupe 1100 avant et une jupe 1200 arrière prolongeant le corps 1000 au-delà des fonds 3000. Dans l’exemple illustré, il présente également un fond commun 4000 qui sépare le réservoir en deux compartiments distincts C1 et C2, la présence de ce fond commun 4000 étant toutefois optionnelle comme indiqué plus haut. Les jupes 1100 et 1200 sont monolithiques avec le reste du réservoir 1.The resulting tank 1, as described above, has a front skirt 1100 and a rear skirt 1200 extending the body 1000 beyond the bottoms 3000. In the illustrated example, it also features a common bottom 4000 that divides the tank into two separate compartments, C1 and C2; however, the presence of this common bottom 4000 is optional, as mentioned earlier. The skirts 1100 and 1200 are monolithic with the rest of tank 1.

L’invention qui vient d’être décrite est adaptée à la fabrication des réservoirs de l’étage principal des lanceurs spatiaux (« lower stage » en anglais). L’invention s’applique également aux réservoirs des étages supérieurs (« upper stages » en anglais). En fonctionnement, le réservoir composite peut être rempli par exemple et de manière non limitative avec du méthane liquide, de l’hydrogène liquide ou du kérosène raffiné (comme par exemple le RP-1) ou une association de ces composés dans un premier compartiment, et de l’oxygène liquide dans un deuxième compartiment. Le réservoir peut être utilisé en ambiance cryogénique.The invention described above is suitable for manufacturing the tanks of the lower stage of space launch vehicles. The invention also applies to the tanks of the upper stages. In operation, the composite tank can be filled, for example, but not limited to, with liquid methane, liquid hydrogen, or refined kerosene (such as RP-1), or a combination of these compounds, in a first compartment, and with liquid oxygen in a second compartment. The tank can be used in a cryogenic environment.

Dans une variante non illustrée, le réservoir n’est pas compartimenté et l’assemblage précurseur est positionné sur une unique partie interne de positionnement, allant d’un dôme à un autre, revêtue d’une bâche à vide interne. Dans ce dernier cas, le réservoir peut être utilisé dans un étage d’accélération à poudre en plus des applications qui viennent d’être citées.In an unillustrated variant, the tank is not compartmentalized, and the precursor assembly is positioned on a single internal positioning section, extending from one dome to the other, lined with an internal vacuum bag. In this latter case, the tank can be used in a solid rocket booster stage in addition to the applications just mentioned.

Le domaine de l’invention n’est toutefois pas limité à un réservoir pour une intégration dans un lanceur aérospatial mais peut trouver une application dans le domaine aéronautique ou, plus généralement, dans toute application nécessitant un réservoir en matériau composite.The scope of the invention is not limited to a tank for integration into an aerospace launcher but can find application in the aeronautical field or, more generally, in any application requiring a tank made of composite material.

L’expression « compris(e) entre … et … » doit se comprendre comme incluant les bornes.The expression "between ... and ..." should be understood as including the boundaries.

Claims (13)

Procédé de fabrication d’un réservoir (1) en matériau composite, comprenant :
- le positionnement d’un assemblage précurseur du réservoir à fabriquer dans un outillage (30) de moulage sous vide,
l’assemblage comprenant (i) un cylindre (100), précurseur du corps (1000) du réservoir, en matériau fibreux pré-imprégné thermodurcissable s’étendant le long d’un axe (X) longitudinal, et (ii) deux dômes (300a), précurseurs de fond du réservoir, chacun de ces dômes étant situé du côté d’une extrémité longitudinale opposée du cylindre, les dômes présentant chacun une surface interne (SI) qui délimite avec le cylindre un volume interne du réservoir à obtenir et une surface externe (SE) située à l’extérieur du volume interne, chacun des dômes comprenant une armature (302a) en matériau composite thermodurci, définissant un fond du réservoir, recouverte par au moins une peau (304a ; 306a) fibreuse pré-imprégnée thermodurcissable définissant une zone (310a) de jonction cylindrique positionnée en regard du cylindre et à l’intérieur de ce dernier, l’armature étant configurée pour autoriser une conformation de ladite au moins une peau contre le cylindre sur cette zone de jonction cylindrique,
l’outillage comprenant une partie interne (321 ; 322) de positionnement revêtue d’une bâche (341 ; 342) à vide interne, située à l’intérieur du volume interne, sur laquelle l’assemblage est positionné, et une partie externe de moulage, située à l’extérieur du volume interne, comprenant une portion (60) de moulage du corps du réservoir ayant une forme cylindrique située en regard du cylindre précurseur, chaque surface externe des dômes étant recouverte de manière étanche par une bâche (35) à vide externe, et
- la cuisson sous vide de l’assemblage dans l’outillage durant laquelle la bâche à vide interne applique une pression pour conformer l’assemblage sur la portion de moulage, avec maintien des zones de jonction en appui sur le cylindre précurseur et co-cuisson des dômes et du cylindre pour solidariser les fonds au corps et obtenir le réservoir en matériau composite.
Method for manufacturing a tank (1) made of composite material, comprising:
- the positioning of a precursor assembly of the tank to be manufactured in a vacuum molding tool (30),
The assembly comprises (i) a cylinder (100), precursor to the body (1000) of the tank, made of thermosetting pre-impregnated fibrous material extending along a longitudinal axis (X), and (ii) two domes (300a), precursors to the tank bottom, each of these domes being located on the side of an opposite longitudinal end of the cylinder, each domes having an internal surface (SI) which, together with the cylinder, delimits an internal volume of the tank to be obtained and an external surface (SE) located outside the internal volume, each of the domes comprising a reinforcement (302a) made of thermosetting composite material, defining a tank bottom, covered by at least one thermosetting pre-impregnated fibrous skin (304a; 306a) defining a cylindrical junction zone (310a) positioned opposite and inside the cylinder, the reinforcement being configured to allow a conformation of said at least a skin against the cylinder at this cylindrical junction area,
the tooling comprising an internal positioning portion (321; 322) covered with an internal vacuum cover (341; 342), located inside the internal volume, on which the assembly is positioned, and an external molding portion, located outside the internal volume, comprising a cylindrical molding portion (60) of the tank body situated opposite the precursor cylinder, each external surface of the domes being hermetically sealed by an external vacuum cover (35), and
- vacuum curing of the assembly in the tooling during which the internal vacuum bag applies pressure to conform the assembly to the molding portion, with the junction areas held in contact with the precursor cylinder and co-curing of the domes and the cylinder to bond the bottoms to the body and obtain the tank in composite material.
Procédé selon la revendication 1, dans lequel le cylindre (100) se prolonge au-delà de chacun des deux dômes (300a) de sorte à définir des précurseurs (110 ; 120) de jupes, et dans lequel chaque dôme comprend une première peau (304a) recouvrant une première face de l’armature et définissant une première partie (311a) de la zone de jonction cylindrique qui s’étend en direction de l’autre dôme, et une deuxième peau (306a) recouvrant une deuxième face de l’armature, opposée à la première face, et définissant une deuxième partie (312a) de la zone de jonction cylindrique qui s’étend dans une direction opposée audit autre dôme, la deuxième partie de la zone de jonction cylindrique de chaque dôme étant solidarisée à un précurseur de jupe respectif lors de la cuisson sous vide.A method according to claim 1, wherein the cylinder (100) extends beyond each of the two domes (300a) so as to define skirt precursors (110; 120), and wherein each dome comprises a first skin (304a) covering a first face of the frame and defining a first part (311a) of the cylindrical junction zone extending towards the other dome, and a second skin (306a) covering a second face of the frame, opposite to the first face, and defining a second part (312a) of the cylindrical junction zone extending in a direction opposite to said other dome, the second part of the cylindrical junction zone of each dome being attached to a respective skirt precursor during vacuum cooking. Procédé selon la revendication 2, dans lequel chaque dôme (300) comprend en outre un matériau (320) de remplissage entre les première (311) et deuxième (312) parties de la zone (310) de jonction cylindrique.Method according to claim 2, wherein each dome (300) further comprises a filling material (320) between the first (311) and second (312) parts of the cylindrical junction zone (310). Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la zone (310a) de jonction cylindrique de chaque dôme est au moins en partie formée par un prolongement de ladite au moins une peau (304a ; 306a) au-delà de l’armature (302a).A method according to any one of claims 1 to 3, wherein the cylindrical junction zone (310a) of each dome is at least partly formed by an extension of said at least one skin (304a; 306a) beyond the frame (302a). Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l’armature (302d) de chaque dôme (300d) définit une pluralité de languettes (3027d) souples autorisant la conformation de ladite au moins une peau (306d) contre le cylindre sur la zone de jonction cylindrique.A method according to any one of claims 1 to 4, wherein the frame (302d) of each dome (300d) defines a plurality of flexible tabs (3027d) allowing the shaping of said at least one skin (306d) against the cylinder on the cylindrical junction area. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel ladite au moins une peau (304a ; 306a) de chaque dôme (300a) présente un amincissement d’épaisseur sur la zone (310a) de jonction cylindrique en direction d’un bord circonférentiel de celle-ci.A method according to any one of claims 1 to 5, wherein said at least one skin (304a; 306a) of each dome (300a) has a thinning in thickness on the cylindrical junction area (310a) in the direction of a circumferential edge thereof. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel chaque peau comprend plusieurs secteurs (304) juxtaposés autour de l’axe (X) longitudinal.A method according to any one of claims 1 to 6, wherein each skin comprises several sectors (304) juxtaposed around the longitudinal axis (X). Procédé selon la revendication 7, dans lequel les secteurs voisins présentent un amincissement d’épaisseur sur leur zone de recouvrement en direction de leurs bords longitudinaux (304a1 ; 304b1).Method according to claim 7, wherein the neighboring sectors exhibit a thinning of thickness on their overlap zone in the direction of their longitudinal edges (304a1; 304b1). Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le cylindre (100) et ladite au moins une peau (304a ; 306a) de chaque dôme (300a) sont assemblés à l’état mi-cuit pour former l’assemblage précurseur.A method according to any one of claims 1 to 8, wherein the cylinder (100) and said at least one skin (304a; 306a) of each dome (300a) are assembled in the semi-baked state to form the precursor assembly. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le procédé comprend en outre, avant le positionnement de l’assemblage précurseur dans l’outillage de moulage, la formation du cylindre (100) et de ladite au moins une peau (304a ; 306a) de chacun des dômes (300a) par placement automatique de fibres sur une forme distincte de la partie interne (321 ; 322) de positionnement.A method according to any one of claims 1 to 9, wherein the method further comprises, prior to positioning the precursor assembly in the molding tooling, the formation of the cylinder (100) and of said at least one skin (304a; 306a) of each of the domes (300a) by automatic placement of fibers on a distinct form of the internal positioning part (321; 322). Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel le cylindre (100) et les dômes (300a) comprennent des fibres de carbone, des fibres de verre, des fibres d’aramide, ou un mélange de telles fibres.A method according to any one of claims 1 to 10, wherein the cylinder (100) and the domes (300a) comprise carbon fibers, glass fibers, aramid fibers, or a mixture of such fibers. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel le cylindre (100) et les dômes (300a) sont pré-imprégnés par une résine époxy.A method according to any one of claims 1 to 11, wherein the cylinder (100) and the domes (300a) are pre-impregnated with an epoxy resin. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel l’assemblage comprend en outre (iii) un précurseur de fond commun (400a) situé à l’intérieur du cylindre et entre les dômes de sorte à définir avec chacun d’entre eux un compartiment distinct (C1 ; C2) du volume interne, ledit précurseur de fond commun comprenant une armature de fond commun en matériau composite thermodurci, définissant le fond commun, recouverte par au moins une peau fibreuse de fond commun qui est pré-imprégnée et thermodurcissable et qui définit une zone de jonction cylindrique intermédiaire (410a) positionnée en regard du cylindre, l’armature de fond commun étant configurée pour autoriser une conformation de ladite au moins une peau de fond commun contre le cylindre sur cette zone de jonction cylindrique intermédiaire, et dans lequel il y a co-cuisson du précurseur de fond commun avec le cylindre pour solidariser le fond commun au corps lors de la cuisson sous vide.A method according to any one of claims 1 to 12, wherein the assembly further comprises (iii) a common base precursor (400a) located inside the cylinder and between the domes so as to define with each of them a distinct compartment (C1; C2) of the internal volume, said common base precursor comprising a common base reinforcement of thermosetting composite material, defining the common base, covered by at least one common base fibrous skin which is pre-impregnated and thermosetting and which defines an intermediate cylindrical junction zone (410a) positioned opposite the cylinder, the common base reinforcement being configured to permit a conformation of said at least one common base skin against the cylinder on this intermediate cylindrical junction zone, and wherein there is co-cooking of the common base precursor with the cylinder to bond the common base to the body during vacuum cooking.
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