Présentation
En anglaisRÉSUMÉ
Cet article s'adresse aux ingénieurs devant évaluer le risque de projections, dans le cadre d'une étude de dangers ou vis-à-vis des effets dominos. Les projectiles ont pour origine un événement accidentel ou intentionnel. L'analyse commence par la caractérisation du projectile en fonction du phénomène initiateur et de la rupture envisagée. Une étude balistique, éventuellement probabiliste, est ensuite menée, celle-ci pouvant conduire à des mesures de réductions du risque additionnelles.
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This article addresses engineers having to evaluate the risk of projection within the framework of safety or domino effect studies. Projectiles can be the result of an accidental or intentional occurrence. The assessment begins by the characterization of the projectile based on the initiating event and the failure mode. A ballistic study, potentially probabilistic, is then performed which can lead to additional risk reduction measures being taken.
Auteur(s)
-
Laurent PARIS : Ingénieur spécialiste des effets des incendies et explosions - Référent technologique quantification des risques, TECHNIP FRANCE
INTRODUCTION
L'évaluation du risque projections est une tâche à réaliser dans toute étude de dangers et dans un certain nombre de projets d'ingénierie où des installations doivent résister à des évènements exceptionnels. Il apparaît cependant que ce type de risque demeure rarement étudié quantitativement même s'il est susceptible de conduire à un évènement redouté majeur.
En effet, même s'il est couramment admis qu'un projectile ne crée pas une zone de dangers à lui tout seul, il est en revanche particulièrement dangereux du point de vue des effets dominos potentiellement induits, en tant que phénomène initiateur. Dans certaines situations où le risque ne peut être exclu par un traitement des causes approprié qui réduit sa probabilité d'occurrence à un niveau acceptable, il est alors nécessaire de mener des analyses complémentaires pour en mesurer les effets dans l'environnement voire sur des cibles critiques potentielles.
En premier lieu, il s'agit de définir avec une précision suffisante les projectiles susceptibles d'être générés en fonction de leur origine qu'elle soit accidentelle ou intentionnelle. Cette première étape s'appuie, d'une part, sur le retour d'expérience issu de l'accidentologie et, d'autre part, sur des modèles mécaniques faisant appel à des mécanismes de rupture préférentiels plus ou moins complexes, lesquels sont souvent définis au cas par cas. Elle permet de caractériser les grandeurs essentielles telles que la forme, la masse, la vitesse et le nombre de projectiles émis.
Ensuite, il s'agit d'étudier l'évolution de la trajectoire des projectiles ainsi formés au cours du temps, à partir de données aérodynamiques simples, pour en évaluer la portée et les caractéristiques à l'impact. Compte tenu des nombreuses incertitudes relatives aux hypothèses prises pour les modélisations et de la spécificité des conséquences associées, une approche probabiliste du risque projections pourra être envisagée afin de démontrer son acceptabilité en regard des enjeux.
Dans le cas contraire où le risque ne serait pas acceptable, il sera alors nécessaire de mettre en place des mesures de réduction du risque additionnelles afin d'en limiter les effets. Différentes stratégies peuvent être adoptées selon que l'on souhaite retenir les projectiles à la source ou bien protéger directement les cibles critiques. Ces barrières de protection pourront être soit directement intégrées par un dimensionnement approprié des cibles vis-à-vis de ce cas de charge accidentel très particulier, soit prendre la forme d'un écran séparatif entre les sources et les cibles potentielles de manière à protéger ainsi ces dernières d'un éventuel impact.
Les notions introduites au cours du document permettront de progressivement familiariser le lecteur avec la problématique des projections tant au niveau de leur caractérisation à partir d'un événement initiateur que de l'évaluation de leurs conséquences avec les modèles couramment utilisés en matière de sécurité industrielle.
MOTS-CLÉS
KEYWORDS
missiles | impacts
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2. Étude balistique des projectiles
2.1 Objectifs
Une fois que les projectiles ont été formés et qu'ils ne sont plus accélérés par les effets d'une explosion ou poussés par les gaz en expansion, on considère qu'ils ont atteint leur vitesse initiale maximum. Ces objets vont ainsi évoluer suivant une certaine trajectoire dans le milieu ambiant jusqu'à ce qu'ils atteignent une cible ou le sol. Leur vitesse est affectée par la résistance exercée par l'air et elle va décroître progressivement avec la distance.
Une étude balistique est ainsi réalisée pour chacun des projectiles retenus. La détermination de la trajectoire des projectiles pris individuellement permet de connaître leur portée afin d'évaluer le périmètre dangereux, notamment pour les personnes, ainsi que les caractéristiques à l'impact en termes d'énergie, de vitesse et d'angle d'incidence qui permettront d'étudier ultérieurement le comportement des cibles potentielles sous réserve qu'elles soient jugées critiques. Cette étude peut être probabilisée dans certaines situations.
HAUT DE PAGE2.2 Calcul de la trajectoire
2.2.1 Efforts s'exerçant sur l'objet lors du vol
La trajectoire est fonction des forces gravitationnelles et aérodynamiques qui s'exercent sur le projectile pendant la durée de son vol. Elles dépendent, à chaque instant, de la vitesse instantanée du projectile dans l'air, de sa forme et de son orientation.
L'effort aérodynamique se décompose en un effort de traînée FT et un effort de portance FP comme l'illustre la figure 12.
Le projectile est caractérisé à chaque instant par sa position (x, z ), sa vitesse instantanée v définie par les composantes et son accélération définie par les composantes
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Étude balistique des projectiles
BIBLIOGRAPHIE
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(6) - HEUDIER (L.) - Les éclatements de réservoirs : phénoménologie et...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
Base de données ARIA http://www.aria.developpement-durable.gouv.fr/index.html
HAUT DE PAGE
Arrêté du 29 septembre 2005 relatif à « l'évaluation et à la prise en compte de la probabilité d'occurrence, de la cinétique, de l'intensité des effets et de la gravité des conséquences des accidents potentiels dans les études de dangers des installations classées soumise à autorisation ». JO no 234 du 7 octobre 2005 – NOR DEVP0540371A
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