La présente invention concerne en général une unité de stockage de fluide cryogénique.

Une telle unité de stockage comprend typiquement un réservoir interne délimitant intérieurement un volume de stockage du fluide cryogénique, un réservoir externe à l’intérieur duquel est logé le réservoir interne, et une suspension fixant le réservoir interne au réservoir externe.

De manière à limiter les transferts thermiques par convection du réservoir externe au réservoir interne, l’espace délimité entre le réservoir interne et le réservoir externe est maintenu sous un vide poussé.

Les transferts par rayonnement sont limités en agençant une couche de matériau isolant sur le réservoir interne.

Les transferts thermiques par conduction depuis le réservoir externe jusqu’au réservoir interne passent principalement par la suspension. Cette suspension, pour minimiser la conduction thermique, doit offrir à la chaleur un chemin particulièrement long, et une section de passage particulièrement réduite.

Pour ce faire, une solution est de prévoir dans la suspension :

- un tube externe ayant une extrémité proximale externe fixée au réservoir interne, et une extrémité distale externe située à l’intérieur du volume de stockage ;

- une plaque de fond fermant de manière étanche l’extrémité distale externe ;

- un tube interne s’étendant à l’intérieur du tube externe, le tube interne ayant une extrémité proximale interne fixée au réservoir externe, et une extrémité distale interne fixée à la plaque de fond.

La chaleur, pour aller du réservoir externe au réservoir interne, doit passer dans le tube interne. Celui-ci doit donc présenter une longueur aussi grande que possible, et avoir une paroi d’épaisseur aussi faible que possible.

Toutefois, ceci va à l’encontre de l’autre fonction de la suspension, qui est de reprendre le poids du réservoir interne et les accélérations subies par le réservoir interne.

Dans le cas d’une unité de stockage de fluide cryogénique embarquée dans un véhicule automobile, les accélérations en cas de choc peuvent être élevées. Dans ce contexte, l’invention vise à proposer une suspension permettant de minimiser le flux thermique circulant par conduction du réservoir externe au réservoir interne, tout en reprenant des efforts importants appliqués au réservoir interne.

A cette fin, l’invention porte sur une unité de stockage de fluide cryogénique, l’unité de stockage comprenant un réservoir interne délimitant intérieurement un volume de stockage du fluide cryogénique, un réservoir externe à l’intérieur duquel est logé le réservoir interne, et une suspension fixant le réservoir interne au réservoir externe, la suspension comprenant une liaison comportant :

- un tube externe, ayant une extrémité proximale externe fixée au réservoir interne et une extrémité distale externe située à l’intérieur du volume de stockage ;

- une plaque de fond fermant de manière étanche l’extrémité distale externe ;

- un tube interne s’étendant selon un axe central à l’intérieur du tube externe, le tube interne ayant une extrémité proximale interne fixée au réservoir externe, une extrémité distale interne fixée à la plaque de fond et un tronçon central raccordant l’extrémité proximale interne à l’extrémité distale interne ; le tube interne présentant axialement une longueur totale ; le tronçon central présentant axialement une longueur centrale supérieure à 50% de la longueur totale ; le tronçon central ayant une paroi d’épaisseur moyenne donnée ; l’extrémité distale interne comprenant un premier tronçon distal ayant une paroi d’épaisseur supérieure à 150% de l’épaisseur moyenne donnée.

Dans une telle suspension, les efforts dans le tube interne sont particulièrement élevés à l’extrémité distale interne.

De ce fait, l’invention prévoit que cette extrémité distale interne présente une épaisseur de paroi plus élevée que le tronçon central du tube interne.

Le tronçon central est soumis à des efforts plus faibles. Il est ainsi possible de prévoir pour le tronçon central une épaisseur de paroi plus faible, et de minimiser les transferts thermiques par ce biais.

Le tube interne ne présente une épaisseur de paroi significative que dans les zones de contraintes élevées, notamment à l’extrémité distale interne.

Ceci permet de satisfaire à la fois l’exigence de minimisation des transferts thermiques par conduction du réservoir externe au réservoir interne, et de reprise des accélérations subies par le réservoir interne. L’unité de stockage de fluide cryogénique peut en outre présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérée(s) individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :

L’extrémité distale interne comprend un second tronçon distal présentant une paroi d’épaisseur supérieure à 250% de l’épaisseur moyenne donnée, le second tronçon distal étant raccordé au tronçon central par le premier tronçon distal.

Le tube interne comprend un manchon principal et un premier manchon distal agencé dans ou autour du manchon principal, le manchon principal s’étendant sur toute la longueur du tube interne, le premier manchon distal s’étendant le long du premier tronçon distal mais pas le long du tronçon central.

Le tube interne comprend un second manchon distal agencé dans ou autour du premier manchon distal et du manchon principal, le premier manchon distal s’étendant le long du second tronçon distal, le second manchon distal s’étendant le long du second tronçon distal, mais pas le long du premier tronçon distal ni le long du tronçon central.

Le manchon principal et le premier manchon distal sont plaqués l’un contre l’autre sans jeu.

Le manchon principal et le premier manchon distal présentent des extrémités respectives tournées vers la plaque de fond, superposées et fixées l’une à l’autre, le premier manchon distal présentant une extrémité opposée libre vis-à- vis du manchon principal.

La liaison comprend une bague de fixation fixée au réservoir externe, l’extrémité proximale interne du tube interne étant directement fixée à la bague de fixation, l’extrémité proximale interne comprenant un premier tronçon proximal ayant une paroi d’épaisseur supérieure à 150% de l’épaisseur moyenne donnée.

L’extrémité proximale interne comprend un second tronçon proximal présentant une paroi d’épaisseur supérieure à 250% de l’épaisseur moyenne donnée, le second tronçon proximal étant raccordé au tronçon central par le premier tronçon proximal.

Le tube interne comprend un premier manchon proximal agencé dans ou autour du manchon principal, le premier manchon proximal s’étendant le long du premier tronçon proximal mais pas le long du tronçon central.

Le tube interne comprend un second manchon proximal agencé dans ou autour de du premier manchon proximal et du manchon principal, le premier manchon proximal s’étendant le long du second tronçon proximal, le second manchon proximal s’étendant le long du second tronçon proximal, mais pas le long du premier tronçon proximal ni le long du tronçon central.

Selon un second aspect, l’invention porte sur un procédé de fabrication d’une unité de stockage de fluide cryogénique ayant les caractéristiques ci-dessus, le procédé comprenant les étapes suivantes :

- obtention du manchon principal et du premier manchon distal, le premier manchon distal ayant une section externe strictement inférieure à une section interne du manchon principal ;

- introduction du premier manchon distal dans le manchon principal ;

- expansion mécanique du premier manchon distal..

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description détaillée qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles :

- La figure 1 est une vue en section axiale de l’unité de stockage de fluide cryogénique ;

- La figure 2 est une vue en section, agrandie, de la suspension d’une extrémité du réservoir interne de la figure 1 ;

- La figure 3 est une représentation schématique illustrant une étape de fabrication de l’unité de stockage de fluide cryogénique des figures 1 à 2 ;

- La figure 4 est une représentation schématique illustrant le niveau de contraintes dans le tube interne de la figure 2 ; et

- La figure 5 est une vue en section, agrandie, de la plaque de fond pour une variante de réalisation de l’invention.

L’unité de stockage 1 représenté sur la figure 1 est destinée à stocker un fluide cryogénique.

On entend par fluide cryogénique un fluide à une température très basse, qui se trouve au moins partiellement à l’état liquide à l’intérieur de l’unité de stockage.

Ce fluide est typiquement de l’hydrogène. En variante, le fluide est de l’hélium, de l’azote, un gaz naturel tel que le méthane ChL, de l’air, ou tout autre fluide adapté.

Cette unité de stockage est typiquement prévue pour être embarqué à bord d’un véhicule ayant un moteur à propulsion électrique, par exemple un véhicule automobile, un train, un bateau ou tout autre véhicule.

Le véhicule automobile est par exemple une voiture, un véhicule utilitaire, un camion, etc. L’unité de stockage 1 est typiquement destiné à alimenter une pile à combustible. La pile à combustible est configurée pour produire de l’électricité et alimenter le moteur de propulsion électrique du véhicule.

L’unité de stockage de fluide cryogénique 1 comprend un réservoir interne 3 délimitant intérieurement un volume 5 de stockage de fluide cryogénique, un réservoir externe 7 à l’intérieur duquel est logé le réservoir interne 3, et une suspension 9 fixant le réservoir interne 3 au réservoir externe 7.

Dans l’exemple représenté, le réservoir interne 3 présente un axe central X horizontal.

Le réservoir interne 3 comporte une virole 1 1 , fermée à ses deux extrémités axiales par des fonds 13.

La virole 1 1 est cylindrique, centrée sur l’axe X.

Le réservoir externe 7 est lui aussi d’axe horizontal.

Il comporte une virole 15, fermée à ses deux extrémités par des fonds 17.

La virole 15 est cylindrique, centrée sur l’axe X.

Le réservoir interne 3 et le réservoir externe 7 délimitent entre eux un espace intermédiaire 19, maintenu sous un vide poussé. Ce vide est typiquement de l’ordre de 10’ ⁵ millibars, de manière à limiter fortement le transfert thermique par convection depuis le réservoir externe 7 vers le réservoir interne 3.

Une isolation thermique 21 est interposée entre le réservoir interne 3 et le réservoir externe 7. L’isolation thermique 21 est typiquement posée sur la surface externe du réservoir interne 3. L’isolation thermique 21 comporte par exemple une pluralité de feuilles métalliques superposées les unes sur les autres, avec interposition de couches de fibres.

La suspension 9 est agencée de telle sorte que la totalité du poids du réservoir interne 3 est repris par le réservoir externe via la suspension 9.

Le poids du réservoir interne 3 s’entend ici y compris le poids du fluide cryogénique stocké dans le réservoir interne.

Les accélérations subies par le réservoir interne 3 et le fluide cryogénique contenu dans le réservoir interne 3 sont également transmises au réservoir externe 7 via la suspension 9.

Quand l’unité de stockage 1 est embarquée dans un véhicule, ces accélérations résultent des changements de direction du véhicule, du freinage appliqué au véhicule ou de l’accélération du véhicule, ainsi que des aspérités ou irrégularités de la route, ou encore de chocs appliqués au véhicule. Dans l’exemple représenté, la suspension comprend deux liaisons 23. Les liaisons 23 suspendent les deux extrémités axiales opposées du réservoir interne 3 au réservoir externe 7. Ces liaisons 23 sont identiques. Seule l’une de ces liaisons 23 sera décrite ci- dessous.

Comme visible sur la figure 2, la liaison 23 comporte :

- un tube externe 25, ayant une extrémité proximale externe 27 fixée au réservoir interne 3 et une extrémité distale externe 29 située à l’intérieur du volume de stockage 5 ;

- une plaque de fond 31 fermant de manière étanche l’extrémité distale externe 29 ;

- un tube interne 33 s’étendant selon un axe central C à l’intérieur du tube externe 25.

Les axes X et C sont de préférence confondus. En alternative, ils ne sont pas confondus.

La liaison 23 comporte une bague interne 35 directement fixée à la surface interne du réservoir interne 3.

La bague interne 35 est fixée au fond 13.

La bague interne 35 est annulaire. La bague interne 35 comporte une base annulaire 37, délimitant une face frontale 39.

La face frontale 39 est annulaire et s’étend dans un plan perpendiculaire à l’axe central C.

La base annulaire 37 est prolongée axialement par un col cylindrique 41 , à l’opposé de la face frontale 39.

La base annulaire 37 et le col 41 délimitent intérieurement un passage cylindrique 43, coaxial à l’axe central C.

La base annulaire 37 et le col 41 sont raccordés l’un à l’autre par un congé 45, en forme de portion de tore. Une tranche 46 raccorde la face frontale 40 au congé 45.

La base annulaire 37 est engagée dans un orifice ménagé dans le fond 13 du réservoir interne 3.

Le réservoir interne 3 est fixé à la tranche 46 de la base annulaire 37.

Le tube externe 25 est sensiblement cylindrique, et est coaxial à l’axe central C.

L’extrémité proximale externe 27 du tube externe 25 prolonge axialement le col 41 . Elle présente une épaisseur sensiblement identique à celle du col 41 .

Le tube externe 25 présente une paroi d’épaisseur sensiblement constante sur toute sa longueur axiale.

La plaque de fond 31 comporte un fond 47, sensiblement circulaire. Il comporte également un bord dressé 49, s’étendant sur tout le pourtour du fond 47. Le bord dressé 49 s’étend à partir du fond 47 axialement vers le tube externe 25. Il est placé axialement dans le prolongement de l’extrémité distale externe 29. Il est fixé de manière étanche, par exemple par soudage, à l’extrémité distale externe 29.

Le bord dressé 49 présente sensiblement la même épaisseur que le tube externe 25.

La plaque de fond 31 présente une grande face 51 tournée vers l’intérieur du tube externe 25.

La grande face 51 porte une nervure circulaire 53, centrée sur l’axe central C.

Sur la figure 3, la surface radialement interne de la nervure circulaire 53 est raccordée à la grande face 51 par un congé. De même, la surface radialement externe de la nervure circulaire 53 est raccordée à la grande face 51 par un congé.

Sur la variante de la figure 5, la surface radialement interne de la nervure circulaire 53 est raccordée à la grande face 51 par une surface 54i ayant, dans des plans radiaux contenant l’axe central C, des sections en portion d’ellipse. De même, la surface radialement externe de la nervure circulaire 53 est raccordée à la grande face 51 par une surface 54e ayant, dans des plans radiaux contenant l’axe central C, des sections en portion d’ellipse. Une telle forme améliore la résistance mécanique de la suspension.

Une couche d’isolation thermique 55 est placée à l’intérieur du tube externe 25, contre la surface intérieure du tube externe 25. Cette couche d’isolation thermique 55 s’étend sur toute la longueur du tube externe 25, traverse le passage 43 et s’étend au-delà de la face frontale 39.

Le tube interne 33 est placé à l’intérieur de la couche d’isolant thermique 55, et est séparé de celle-ci par un vide 57.

Le tube interne 33 présente une extrémité proximale interne 59 fixée au réservoir externe 7, une extrémité distale interne 61 fixée à la plaque de fond 31 , et un tronçon central 63 raccordant l’extrémité proximale interne 59 à l’extrémité distale interne 61 .

La suspension 9 comprend une bague de fixation 65 fixée au réservoir externe 7, l’extrémité proximale interne 59 du tube interne 33 étant directement fixée à la bague de fixation 65.

Dans l’exemple représenté, la bague de fixation 65 est fixée à une coupelle 67, elle- même fixée à la surface interne du réservoir externe 7 (figure 1 ). La coupelle 67 est placée axialement en vis-à-vis du fond 13 du réservoir interne 3. Elle comporte un bord dressé 71 , rigidement fixé à la virole 15 du réservoir externe 7.

Dans l’exemple représenté, la bague de fixation 65 est similaire à la bague interne 35. Elle comporte ainsi une base annulaire 73, définissant une surface frontale 75. La surface frontale 75 s’étend dans un plan perpendiculaire à l’axe central C. Elle présente une forme annulaire.

La base annulaire 73 est prolongée axialement à l’opposé de la surface frontale 75 par un col 77. Le col 77 est sensiblement cylindrique, centré sur l’axe C. La base annulaire 73 et le col 77 délimitent intérieurement un passage sensiblement cylindrique 79, centré sur l’axe C. La base annulaire 73 et le col 77 sont raccordés l’un à l’autre par un congé 81, en forme de portion de tore.

Une tranche 82 raccorde la face frontale 75 au congé 81 .

La base annulaire 73 est engagée dans un orifice ménagé dans la coupelle 67.

La coupelle 67 est fixée à la tranche 82 de la base annulaire 73.

Le tube interne 33 est sensiblement rectiligne et cylindrique. Il est centré sur l’axe central C.

Le tube interne 33 présente axialement une longueur totale L.

Le tronçon central 63 a une paroi d’épaisseur moyenne e donnée. Cette épaisseur moyenne donnée e correspond à la moyenne de l’épaisseur de tous les points de la paroi.

L’épaisseur de la paroi du tronçon central 63 varie entre e-20% et e+20%, de préférence entre e-10% et e+10%.

Typiquement, la paroi du tronçon central 63 présente une épaisseur sensiblement constante sur toute la longueur du tronçon central 63.

Le tronçon central 63 présente axialement une longueur centrale L’ supérieure à 50% de la longueur totale L, de préférence supérieure à 60% de la longueur totale L, et encore de préférence supérieure à 70% de la longueur totale L.

L’extrémité distale interne 61 du tube interne 33 présente une paroi plus épaisse que celle du tronçon central 63.

Elle présente axialement une longueur inférieure à 25% de la longueur totale L, de préférence inférieure à 20% de la longueur totale L, et encore de préférence inférieure à 15% de la longueur totale L.

L’extrémité distale interne 61 comprend un premier tronçon distal 83 ayant une paroi d’épaisseur supérieure à 150% de l’épaisseur moyenne donnée e.

Avantageusement, l’extrémité distale interne 61 comprend encore un second tronçon distal 85 présentant une paroi d’épaisseur supérieure à 250% de l’épaisseur moyenne donnée e.

Le second tronçon distal 85 est raccordé au tronçon central 63 par le premier tronçon distal 83.

Le second tronçon distal 85 est directement raccordé à la nervure 53. Le premier tronçon distal 83 présente une épaisseur avantageusement comprise entre 150% et 250% de l’épaisseur moyenne donnée e, encore de préférence comprise entre 175% et 225%, et valant par exemple 200% de l’épaisseur moyenne donnée e.

Le second tronçon distal 85 présente une épaisseur comprise entre 250% et 350% de l’épaisseur moyenne donnée e, de préférence comprise entre 275% et 325% de l’épaisseur moyenne donnée e, et valant par exemple 300% de l’épaisseur moyenne donnée e.

L’épaisseur de la paroi du second tronçon distal 85 est typiquement sensiblement égale à l’épaisseur de la nervure 53.

Le premier tronçon distal 83 présente une longueur compris entre 1% et 10% de la longueur totale L, de préférence comprise entre 1 % et 6% de la longueur totale L. Le second tronçon distal 85 présente une longueur comprise entre 2% et 20% de la longueur totale L, de préférence comprise entre 2,5% et 15% de la longueur totale L, et encore de préférence entre 2,5% et 10% de la longueur totale L.

Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, le tube interne 33 comprend un manchon principal 87 et un premier manchon distal 89 agencé dans ou autour du manchon principal 87.

Dans l’exemple représenté, le premier manchon distal 89 est agencé dans le manchon principal 87.

Le tube interne 33 comprend encore un second manchon distal 91 agencé dans ou autour du premier manchon distal 89 et du manchon principal 87.

Dans l’exemple représenté, le second manchon distal 91 est agencé dans le premier manchon distal 89.

Le manchon principal 87 s’étend sur toute la longueur du tube interne 33.

Le premier manchon distal 89 s’étend le long du premier tronçon distal 83 mais pas le long du tronçon central 63.

Le premier manchon distal 89 s’étend également le long du second tronçon distal 85.

Le second manchon distal 91 s’étend le long du second tronçon distal 85, mais pas le long du premier tronçon distal 89 ni le long du tronçon central 63.

En d’autres termes, le tronçon central 63 est constitué seulement du manchon principal 87. Le premier tronçon distal 83 est à deux épaisseurs, et est formé de la superposition du premier manchon distal 89 et du manchon principal 87.

Le second tronçon distal 85 est à trois épaisseurs, et est formé de la superposition du second manchon distal 91 , du premier manchon distal 89 et du manchon principal 87. Le manchon principal 87 et le premier manchon distal 89 sont plaqués l’un contre l’autre, sans jeu.

De même, le second manchon distal 91 et le premier manchon distal 89 sont plaqués l’un contre l’autre, sans jeu.

Le manchon principal 87 et le premier manchon distal 89 présentent des extrémités axiales respectives 93, 95 tournées vers la plaque de fond 31 , superposées et rigidement fixées l’une à l’autre.

De même, le second manchon distal 91 présente une extrémité axiale 97 tournée vers la plaque de fond 31 , superposée à l’extrémité 95 et fixée à celle-ci.

En d’autres termes, les extrémités 93, 95, 97 s’arrêtent axialement au même niveau et sont rigidement fixées les unes aux autres par tout moyen adapté.

Ces extrémités 93, 95, 97 sont rigidement fixées à la nervure 53 par une soudure, la soudure de fixation constituant par exemple le moyen permettant de fixer les extrémités 93, 95, 97 les unes aux autres.

Le premier manchon distal 89 présente une extrémité axiale 99 libre vis-à-vis du manchon principal 87. L’extrémité axiale libre 99 est opposée à l’extrémité axiale 95, c’est- à-dire à la plaque de fond 31 .

De même, le second manchon distal 91 présente une extrémité axiale 101 libre vis- à-vis du premier manchon distal 89. Cette extrémité 101 est opposée à l’extrémité 97 et à la plaque de fond 31.

Typiquement, le manchon principal 87 présente une épaisseur comprise entre 1 et 5 millimètres, de préférence comprise entre 1 et 3 millimètres, et valant par exemple 1 ,5 millimètres.

Les manchons distaux 89 et/ou 91 présentent avantageusement la même épaisseur que le manchon principal 87.

L’extrémité proximale interne 59 du tube interne 33 est directement fixée à la bague de fixation 65.

Plus précisément, elle est fixée au col 77.

L’extrémité proximale interne 59 présente une paroi plus épaisse que celle du tronçon central 63.

Elle présente axialement une longueur inférieure à 25% de la longueur totale L, de préférence inférieure à 20% de la longueur totale L, et encore de préférence inférieure à 15% de la longueur totale L.

L’extrémité proximale interne 59 comprend un premier tronçon proximal 103 ayant une épaisseur de paroi supérieure à 150% de l’épaisseur moyenne donnée e. Avantageusement, elle comprend également un second tronçon proximal 105 présentant une épaisseur de paroi supérieure à 250% de l’épaisseur moyenne donnée e.

Le second tronçon proximal 105 est raccordé au tronçon central 63 par le premier tronçon proximal 103.

Le second tronçon proximal 105 est directement raccordé à la bague de fixation 65. Il présente de préférence une épaisseur de paroi sensiblement égale à l’épaisseur du col 77.

Le premier tronçon proximal 103 présente une épaisseur avantageusement comprise entre 150% et 250% de l’épaisseur moyenne donnée e, encore de préférence comprise entre 175% et 225%, et valant par exemple 200% de l’épaisseur moyenne donnée e.

Le second tronçon proximal 105 présente une épaisseur comprise entre 250% et 350% de l’épaisseur moyenne donnée e, de préférence comprise entre 275% et 325% de l’épaisseur moyenne donnée e, et valant par exemple 300% de l’épaisseur moyenne donnée e.

Le premier tronçon proximal 103 présente une longueur compris entre 1% et 10% de la longueur totale L, de préférence comprise entre 1% et 6% de la longueur totale L. Le second tronçon proximal 105 présente une longueur comprise entre 2% et 20% de la longueur totale L, de préférence comprise entre 2,5% et 15% de la longueur totale L, et encore de préférence entre 2,5% et 10% de la longueur totale L.

Le tube interne 33 comprend avantageusement un premier manchon proximal 107 agencé dans ou autour du manchon principal 87.

Le premier manchon proximal 107, dans l’exemple représenté, est agencé dans le manchon principal 87.

Le premier manchon proximal 107 s’étend le long du premier tronçon proximal 103 mais pas le long du tronçon central 63.

Le tube interne 33 comprend encore un second manchon proximal 109 agencé dans ou autour du premier manchon proximal 107 et du manchon principal 87.

Dans l’exemple représenté, le second manchon proximal 109 est agencé dans le premier manchon proximal 107.

Le premier manchon proximal 107 s’étend le long du second tronçon proximal 105.

Le second manchon proximal 109 s’étend le long du second tronçon proximal 105, mais pas le long du premier tronçon proximal 103 ni le long du tronçon central 63.

Le premier tronçon proximal 103 est à deux épaisseurs, et est formé de la superposition du premier manchon proximal 107 et du manchon principal 87. Le second tronçon proximal 105 est à trois épaisseurs, et est formé de la superposition du manchon principal 87, du premier manchon proximal 107 et du second manchon proximal 109.

Comme précédemment, le manchon principal 87 et le premier manchon proximal 103 sont plaqués l’un contre l’autre, sans jeu.

De même, le second manchon proximal 109 et le premier manchon proximal 107 sont plaqués l’un contre l’autre sans jeu.

Le manchon principal 87 et le premier manchon proximal 107 présentent des extrémités respectives tournées vers la bague de fixation 65, référencées 1 11 et 113.

Les extrémités 111 et 113 sont superposées et fixées l’une à l’autre.

De même, le second manchon proximal 109 présente une extrémité 1 15 tournée vers la bague de fixation 65. L’extrémité 115 est superposée aux extrémités 111 et 113, et est fixée aux extrémités 1 11 et 113.

Les extrémités 111 , 113 et 115 s’arrêtent donc axialement au même niveau, et constituent ensemble le bord libre du tube interne 33. Elles sont rigidement fixées à la bague de fixation 65, par exemple par une soudure.

Cette soudure constitue avantageusement la fixation fixant les unes aux autres les extrémités 1 11 , 1 13 et 115.

Le premier manchon proximal 107 présente une extrémité 117 libre vis-à-vis du manchon principal 87. Cette extrémité 117 est opposée à l’extrémité 113 et à la bague 65.

De même, le second manchon proximal 109 présente une extrémité 119 libre par rapport au premier manchon proximal 107. L’extrémité 109 est opposée à l’extrémité 115 et à la bague de fixation 65.

Un procédé de fabrication de l’unité de stockage ci-dessus va maintenant être détaillé, notamment en référence à la figure 3.

Le procédé comprend une étape d’obtention du manchon principal 87 et du premier manchon distal 89.

Le premier manchon distal 89 présente à cette étape une section externe strictement inférieure à la section interne du manchon principal 87, comme illustré sur la figure 3. Par exemple le diamètre extérieur du premier manchon distal 89 est inférieur de 1 millimètre au diamètre intérieur du manchon principal 87.

De préférence, le procédé comprend également une étape d’obtention du second manchon distal 91 , celui-ci ayant une section externe strictement inférieure à une section interne du premier manchon distal 89. Par exemple, le second manchon distal 91 a une section externe inférieure de 1 millimètre à la section interne du premier manchon distal 89. Le procédé comprend également une étape d’introduction du premier manchon distal 89 dans le manchon principal 87.

Le procédé comporte également avantageusement une étape d’introduction du second manchon distal 91 dans le premier manchon distal 89.

Le procédé comporte encore une étape d’expansion mécanique du premier manchon distal 89.

Typiquement, lors de cette étape d’expansion mécanique, le second manchon distal 91 est également expansé mécaniquement.

L’étape d’expansion mécanique a pour effet d’élargir la section du premier manchon distal 89, et de plaquer celui-ci contre la surface interne du manchon principal 87.

Le second manchon distal 91 , au cours de la même opération, est expansé mécaniquement, sa section étant augmentée de telle sorte que le second manchon distal 91 est plaqué contre la surface interne du premier manchon distal 89.

Cette opération est réalisée par exemple à l’aide d’un mandrin déplacé à l’intérieur du second manchon distal 91 . Cette opération est connue et ne sera pas décrite en détail ici.

Comme visible sur la figure 2, cette opération peut conduire à une légère déformation de l’extrémité du manchon principal 87.

Le premier manchon proximal 107 du tube interne 33 est monté dans le manchon principal 87 en utilisant les mêmes étapes que le premier manchon distal 89.

Ainsi, le procédé comprend une étape d’obtention du premier manchon proximal 107, ce manchon ayant une section externe strictement inférieure à la section interne du manchon principal 87, une étape d’introduction du premier manchon proximal 107 dans le manchon principal 87, et une étape d’expansion mécanique du premier manchon proximal 107.

De même, le second manchon proximal 109 du tube interne 33 est monté dans le premier manchon proximal 107 comme décrit pour le second manchon distal 91 .

En d’autres termes, le procédé comprend une étape d’obtention du second manchon proximal 109, ce manchon ayant une section externe strictement inférieure à la section interne du premier manchon proximal 107, une étape d’introduction du second manchon proximal 109 dans le premier manchon proximal 107, et une étape d’expansion mécanique du second manchon proximal 109.

Typiquement, le premier manchon proximal 107 et le second manchon proximal 109 sont expansés simultanément. En variante, la fixation du premier manchon distal 89, et éventuellement du second manchon distal 91 , au manchon principal 87 est effectuée selon une méthode différente, par expansion thermique.

Dans ce cas, le procédé comprend une étape d’obtention du manchon principal 87 et du premier manchon distal 89, le premier manchon distal 89 ayant une section externe sensiblement égale ou légèrement supérieure à la section interne du manchon principal 87.

Le procédé comprend alors une étape de chauffage du manchon principal 87, permettant de dilater ce manchon principal 87.

Simultanément, le premier manchon distal 89 est refroidi, de manière à contracter ce manchon distal 89.

Le premier manchon distal 89 refroidi est ensuite introduit dans le manchon principal 87 réchauffé.

Une fois le manchon principal 87 et le premier manchon distal 89 revenus à température ambiante, le premier manchon distal 87 est rigidement fixé à l’intérieur du manchon principal 87.

Le second manchon distal 91 est fixé à l’intérieur du premier manchon distal 87 de la même façon.

De préférence, le second manchon distal 91 est fixé à l’intérieur du premier manchon distal 89 avant introduction du premier manchon distal 89 dans le manchon principal 87. Ainsi, les premier et second manchons distaux 89, 91 sont refroidis simultanément et introduits ensemble dans le manchon principal 87 dilaté thermiquement.

Le premier manchon proximal 107, et éventuellement le second manchon proximal 109, sont introduits dans le manchon principal 87 en utilisant la même méthode de dilatation thermique.

En tout état de cause, le procédé comprend également les étapes suivantes :

1 - fixation de l’extrémité proximale externe 27 du tube externe 25 à la bague 35 ;

2- fixation de l’extrémité distale externe 29 du tube externe 25 à la plaque de fond 31 ;

3- fixation de l’extrémité distale interne 61 du tube interne 33 à la plaque de fond 31 ;

4- introduction de l’isolant 55 entre le tube interne 33 et le tube externe 25 ;

5- fixation de la bague de fixation 65 à l’extrémité proximale interne 59 du tube interne 33. Ces étapes sont effectuées successivement dans l’ordre, de 1 à 5.

Le procédé aboutit ainsi à la formation d’une liaison 23 du type décrit plus haut.

Le procédé comporte encore une étape d’obtention des réservoirs interne 3 et externe 7, et une étape de suspension du réservoir interne 3 au réservoir externe 7 en utilisant deux liaisons 23 obtenus comme décrit plus haut. L’effet technique obtenu du fait de la conception du tube interne 33 est illustré sur la figure 4.

Cette figure illustre les niveaux de contraintes mécaniques dans le tube interne 33.

Des zones de contraintes mécaniques croissantes sont matérialisées sur le tube interne et référencées de a à i. Les fourchettes de contraintes, en MPa, correspondant à chaque zone, sont indiquées sur la figure 4. Elles varient entre 40 et 200 MPa.

La liaison entre le tube interne 33 et la plaque de fond 31 est soumise à des contraintes très élevées, du fait du porte-à-faux important entre l’extrémité proximale interne 59 du tube interne 33 et la plaque de fond. 31

De même, le porte-à-faux entre l’extrémité proximale externe 27 du tube externe 25, fixée au réservoir interne 3, et la plaque de fond 31 est très important, de telle sorte que les contraintes au niveau de la fixation du tube externe 25 à la plaque de fond 31 sont élevées.

Il apparait que, du fait de la variation d’épaisseur progressive de la paroi du tube interne 33 au niveau de l’extrémité distale interne 61 , les contraintes mécaniques au niveau de cette extrémité distale interne 61 sont bien maîtrisées et sont à un niveau satisfaisant.

Ces contraintes sont plus importantes dans le tronçon central 63, relativement moins importantes au niveau du premier tronçon distal 83, et encore moins importantes au niveau du second tronçon distal 85, directement lié à la plaque de fond 31 .

Il apparait que la zone subissant le maximum de contraintes mécaniques est la portion du tronçon central 63 qui jouxte le premier tronçon distal 83. Dans tous les cas, les contraintes restent inférieures à la limite admissible, qui est ici de 180 MPa.

Ces résultats ont été obtenus par calcul, pour une liaison dont les différents éléments sont en acier inoxydable de type 316L. Les calculs mécaniques ont été fait avec une température extérieure de 20°C et en considérant que l’unité de stockage est à 20°C, correspondant à la condition la plus sévère, étant donné que la résistance de l’acier inoxydable de type 316L diminue avec la température.

La longueur du tube interne est de 560 millimètres et son diamètre est de 76 millimètres. L’épaisseur des différents manchons est de 1,5 millimètre. Le tronçon central du tube interne présente ainsi une paroi de 1 ,5 millimètre d’épaisseur, le premier tronçon proximal et le premier tronçon distal une épaisseur de paroi de 3 millimètres, le second tronçon proximal et le second tronçon distal une épaisseur de paroi de 4,5 millimètres.

La longueur axiale du premier manchon proximal et du premier manchon distal est de 55 millimètres. La longueur axiale du second manchon proximal et du second manchon distal est de 40 millimètres. Le calcul a été effectué pour un réservoir interne dont la masse est de 167 kg, stockant 40 kg d’hydrogène.

Le flux thermique transitant par conduction le long du tube interne 33 est de 1 W/m ² .K environ. Ce transfert thermique par conduction est particulièrement bas.

Le transfert thermique complet du réservoir externe vers le réservoir interne, prenant en compte les flux par convection, par conduction et par radiation, est de 6,2 W environ, avec 1 W environ chacune des deux liaisons.

L’architecture de la suspension décrite ci-dessus est particulièrement avantageuse.

Elle permet de créer une liaison dont le tube interne est de grande longueur, avec une paroi particulièrement mince sur la plus grande partie de sa longueur.

Le transfert thermique par conduction dans le tube interne est ainsi particulièrement bas.

Par ailleurs, du fait de la présence des surépaisseurs à l’extrémité distale interne, le chargement mécanique de la liaison avec la plaque de fond reste maitrisé.

Du fait des surépaisseurs à l’extrémité proximale interne, le chargement mécanique de la liaison avec le réservoir externe est également maitrisé.

Le fait de réaliser les surépaisseurs à l’aide de manchons permet une fabrication commode et économique du tube interne.

Le fait que le manchon principal et le premier manchon distal soient plaqués l’un contre l’autre sans jeu permet un bon comportement mécanique du tube interne, et notamment une réduction graduelle des contraintes mécaniques le long de l’extrémité distale interne.

Le fait que le second manchon distal soit plaqué sans jeu contre le premier manchon distal contribue également à la réduction graduelle des contraintes dans l’extrémité distale interne.

Le fait que le premier manchon distal ait une extrémité fixée à l’extrémité correspondante du manchon principal et une extrémité opposée libre permet un léger glissement entre le premier manchon distal et le manchon principal. Ceci contribue à réduire le niveau de contraintes à l’extrémité distale interne.

Le fait que le second manchon distal soit monté de la même façon, avec une extrémité rigidement fixée à l’extrémité correspondante du premier manchon distal et l’extrémité opposée libre, contribue au même résultat.

L’obtention du tube interne en fixant le premier manchon distal dans le manchon principal par expansion mécanique permet de fabriquer de manière rapide et commode le tube interne. La fixation du second manchon distal dans le premier manchon distal par expansion mécanique contribue au même résultat.

L’unité de stockage et le procédé de fabrication peuvent présenter de multiples variantes.

Le réservoir interne et le réservoir externe ne sont pas nécessairement d’axes horizontaux mais pourraient être d’axes verticaux.

L’extrémité proximale interne n’est pas nécessairement du type décrit ci-dessus, c’est-à-dire avec une surépaisseur de matière par rapport au tronçon central. En fonction des accélérations à reprendre, de la masse du réservoir interne, du mode de fixation au réservoir externe, l’extrémité proximale interne pourrait également être de même épaisseur que le tronçon central.

La surépaisseur de matière dans le premier tronçon distal, et éventuellement dans le second tronçon distal, pourrait être obtenue par une méthode différente de celle décrite ci-dessus, consistant à utiliser des manchons emmanchés les uns dans les autres.

Par exemple, le premier tronçon distal, et éventuellement le second tronçon distal, pourrait être obtenu en repoussant la matière du tube interne, de manière à créer des surépaisseurs au niveau de l’extrémité distale interne.

Il pourrait également être obtenu en pliant sur lui-même le tube interne au niveau de son extrémité distale interne.

Le premier manchon distal pourrait être agencé à l’extérieur du manchon principal. Le second manchon distal pourrait alors être agencé à l’extérieur du premier manchon distal ou à l’intérieur du manchon principal. Les mêmes variantes peuvent être envisagées pour le premier manchon proximal, et éventuellement le second manchon proximal.

L’extrémité distale interne pourrait ne pas comporter exactement deux tronçons d’épaisseurs croissantes, mais par exemple un seul, ou trois, quatre ou plus de quatre tronçons d’épaisseurs croissantes.

De même, l’extrémité proximale interne pourrait ne pas comporter exactement deux tronçons d’épaisseurs croissantes, mais par exemple un seul, ou trois, quatre ou plus de quatre tronçons d’épaisseurs croissantes.