Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Cet article présente l'état de l'art des enceintes en matériaux composites pour application sous-marine. Outre les domaines d'application, sont présentés le mode de fabrication, les bases de dimensionnement par rapport à la pression hydrostatique et les spécificités de la caractérisation expérimentale.
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This article presents state-of-the-art composite cylinders for underwater application. In addition to the application domains, this article presents the manufacturing process, the basics of design according to the hydrostatic pressure and the specificities of experimental characterization
Auteur(s)
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Dominique CHOQUEUSE : Ingénieur de Recherche - Service Matériaux et Structures, IFREMER, Centre de Bretagne, Plouzané, France,
-
Peter DAVIES : Ingénieur de Recherche - Service Matériaux et Structures, IFREMER, Centre de Bretagne, Plouzané, France,
-
Benoît BIGOURDAN : Ingénieur de Recherche - Service Matériaux et Structures, IFREMER, Centre de Bretagne, Plouzané, France,
-
Dominique PERREUX : Professeur - Université de Franche Comté, Besançon, et MaHyTec, Dole, France,
INTRODUCTION
Les matériaux composites sont largement employés dans l'industrie marine, notamment sur l'eau dans la construction de bateaux de plaisance. Depuis quelques années, on trouve de plus en plus d'applications de matériaux composites sous l'eau, où les excellentes propriétés spécifiques de ces matériaux les rendent très compétitifs. Cependant, dans ces nouvelles applications, les structures sont soumises à des pressions externes qui augmentent en fonction de la profondeur, ce qui nécessite donc un soin particulier dans leur conception.
Dans cet article, on fait le point sur l'utilisation des enceintes en composite sous l'eau. On présente d'abord les principaux domaines d'application : l'océanographie, les véhicules sous-marins et l'offshore pétrolier, suivis d'un rappel des conditions opérantes en environnement marin. Les méthodes de fabrication d'enceintes cylindriques (enroulement filamentaire, placement de bandes) et de contrôle non destructif sont ensuite décrites. Le dimensionnement d'enceintes sous-marines est basé sur l'analyse de deux comportements :
-
une tendance à flamber lorsque le rapport épaisseur de paroi divisé par le diamètre est faible ;
-
une rupture en compression lorsque ce rapport devient important.
Les équations permettant de calculer l'épaisseur de paroi nécessaire pour résister à une profondeur donnée sont présentées. L'article se termine par une présentation des moyens d'essai, les caissons hyperbares et une discussion de la durabilité des enceintes en milieu marin
L'expertise technique et scientifique de référence
MOTS-CLÉS
Etat de l'art Dimmensionnement Pression hydrostatique Structures sous-marines Submersibles Océanographie Composites Enroulement filamentaire
KEYWORDS
state of art | design | hydrostatic pressure | underwater structures | submersibles | oceanography | composites | filament winding
DOI (Digital Object Identifier)
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Domaines d'application
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7. Conclusion
L'utilisation des enceintes en matériaux composites en applications sous-marines est avérée. On utilise déjà ces matériaux en océanographie pour protéger des équipements en grande profondeur, et on constate un intérêt croissant pour ces matériaux dans le domaine offshore ; l'exploitation de gisements de plus en plus profonds (> 3 000 m) devrait accélérer cette tendance, les propriétés spécifiques des matériaux composites étant très attractives dans cet environnement. Ces applications nécessitent une connaissance approfondie des propriétés des matériaux composites en compression bi-axiale, un sujet difficile à appréhender. Elles demandent également le développement de méthodes de contrôle de composites épais. Enfin, la nature critique de ces structures dans une exploitation pétrolière favorisera le développement de composites instrumentés, afin de renseigner les personnels restés en surface (c'est-à-dire à terre, sur navires ou plates-formes) sur l'état du matériau en grande profondeur pendant sa vie en service.
Les auteurs remercient Yvon LE GUEN et Marie-Michèle PEDEL du Service Matériaux et Structures de l'IFREMER pour leur aide pendant la préparation de cet article.
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Conclusion
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - KRAWCZAK (P.) - Réservoirs haute pression en composites - . Éditions Techniques de l'Ingénieur, [AM 5 530] 2002.
-
(2) - SMITH (C.S.) - Design of marine structures in composite materials. - Elsevier applied science, 1990.
-
(3) - * - http://www.argo.ucsd.edu/
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(4) - PHAN (A.), CABANEl (D.) - Coques et enceintes en composites bobinés pour les travaux sous-marins. - Conférence internationale : pénétration sous-marine, ATMA, Paris, 1982.
-
(5) - GARVEY (R.E.) - Composite hull for full ocean depth. - MTS Journal, vol.24, no 2, p. 49-58, 1990.
-
(6) - DAVIES (P.), CHOQUEUSE (D.), RIOU L., WARNIER (P.), JEGOU (P.), ROLIN (J.F)., BIGOURDAN (B.), CHAUCHOT (P.) - Matériaux composites pour véhicule sous-marin 6 000 mètres. - ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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Les matériaux composites en construction navale militaire.
-
Vieillissement des composites – Mécanismes et méthodologie d'étude
-
Vieillissement des composites – Évolution des propriétés et modélisation
ABAQUS http://www.3ds.com/products-services/simulia/portfolio/abaqus/overview/
ADINA http://www.adina.com/index.shtml/
ANSYS http://www.ansys.com/
COMSOL http://www.comsol.com/
HAUT DE PAGE
Ifremer, Institut français de recherche pour l'exploitation de la mer http://www.ifremer.fr/
Société MaHyTec, fabricant de cylindres en composites http://www.mahytec.com
HAUT DE PAGE
Journées Nationales de Composites (JNC), conférence organisée en France par l'AMAC (Association des Matériaux Composites) tous les deux ans, http://www.amac-composites.org/manifestations/journees-nationales-composites
JEC Europe, Salon professionnel, forum et conférences utilisateurs, organisé chaque année à Paris par JEC Group http://www.jeccomposites.com/
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