31 SE 05-C - ifremer

Spécifications IFREMER ISM n° 31 SE 05-C ENCEINTES OCEANOGRAPHIQUES METALLIQUES PROCEDURES D'ESSAIS HYPERBARES - MISE AU POINT page 1/6
DITI/GO/ECP/95/195 JFR/MD
Projet : Recueil de Spécifications ISM
I.A. 310001
ENCEINTES OCEANOGRAPHIQUES METALLIQUES
PROCEDURE D'ESSAIS HYPERBARES
MISE AU POINT
SPECIFICATION D'ESSAIS IFREMER
D'INTERVENTION SOUS-MARINE N° 31 SE05-C
IFREMER - Centre de BREST - BP 70 - 29280 PLOUZANE - Tél. 98.22.40.40 - Fax 98.22.45.45

Spécifications IFREMER ISM n° 31 SE 05-C ENCEINTES OCEANOGRAPHIQUES METALLIQUES PROCEDURES D'ESSAIS HYPERBARES - MISE AU POINT page 2/6
ETAT DE MISE A JOUR
Ind. Date Pages modifiées Désignation de la mise à jour
-
-
Création de document
A
26/08/93
Prise en compte des remarques de relecture
B
23/11/93
5/8, 6/8, 7/8
Nouvelle rédaction paragraphe 5.
C
6/07/95
Nouvelle présentation.
IFREMER - Centre de BREST - BP 70 - 29280 PLOUZANE - Tél. 98.22.40.40 - Fax 98.22.45.45

Spécifications IFREMER ISM n° 31 SE 05-C ENCEINTES OCEANOGRAPHIQUES METALLIQUES PROCEDURES D'ESSAIS HYPERBARES - MISE AU POINT page 3/6
SOMMAIRE
I - OBJET
2 - DOMAINE D'APPLICATION
3 - REFERENCES
4 - DEFINITIONS
5 - PROCEDURE D'ESSAIS DE MISE AU POINT EN PRESSION D'UNE ENCEINTE OCEANOGRAPHIQUE
5.1 - Instrumentation
5.1.1. - Enceinte cylindrique
5.1.2 - Enceinte sphérique
5.2 - Essai hyperbare
6 - INTERPRETATION
7 - PROCES-VERBAL
IFREMER - Centre de BREST - BP 70 - 29280 PLOUZANE - Tél. 98.22.40.40 - Fax 98.22.45.45

Spécifications IFREMER ISM n°31 SE 05-C page 4/6
ENCEINTES OCEANOGRAPHIQUES METALLIQUES PROCEDURES D'ESSAIS HYPERBARES - MISE AU POINT
1 - OBJET
Les enceintes sous-marines devant contenir des appareils protégés de la pression sont
conçues pour une pression de service majorée pour leur dimensionnement par un coefficient
de sécurité. Le concepteur de l'enceinte procède à des calculs de résistance des matériaux
selon des formules analytiques ou à l'aide de logiciels de calculs éléments finis. La pression
de rupture calculée prend en compte la contrainte maximum et les phénomènes de
flambement.
Une validation des calculs de conception par essai est nécessaire pour mettre au point
l'enceinte métallique, c'est l'objet de la présente procédure. De tels essais de mise au point
sont indispensables pour toute nouvelle conception d'enceinte ; ils ne remplacent pas les
essais de qualification ultérieurs (Cf. ENCEINTES OCEANOGRAPHIQUES METALLIQUES -
PROCEDURE D'ESSAIS HYPERBARES - QUALIFICATION ET CONTROLE - n° 31 SE 06).
Pour les enceintes non métalliques ou dont une partie non métallique doit résister à la
pression (matériaux composites, thermoplastiques, verre, céramique,...) la présente
procédure est insuffisante ; d'autres essais tenant compte des caractéristiques physiques,
mécaniques et chimiques du matériau considéré doivent être envisagés.
2 - DOMAINE D'APPLICATION
3.2 - Règlement pour la classification des engins sous-marins BUREAU VERITAS - 17 bis,
place des Reflets Cedex 44 - PARIS LA DEFENSE.
3.3 - Formulas for stress and strain - Raymond J. ROARK - Mc GRAW HILL Book Company -
Tableaux sur les coques épaisses en pression extérieures.
4 - DEFINITIONS
Terminologie
Pi : Pression d'implosion ou pression de ruine de l'enceinte.
Ps : Pression maximale de service de l'enceinte.
Correspondance Profondeur-Pression
Alors que l'acheteur et l'utilisateur parlent plus volontiers de profondeur d'utilisation
maximum, le concepteur et le responsable d'essais utilisent davantage la grandeur Pression.
La correspondance entre ces deux grandeurs peut être établie à partir de la formule
suivante :
Ce document est principalement destiné :
* Aux concepteurs d'une enceinte, bureaux d'études de l'IFREMER et d'entreprises
fabricantes qui souhaitent vérifier leurs calculs et évaluer la pression maximale de service.
* Aux acheteurs de ces enceintes, qui peuvent être de l'IFREMER, de GENAVIR, du SHOM, de
l'INSU, de l'UBO... et qui souhaitent procéder à une investigation d'un type d'enceinte
acquise pour la comparer aux caractéristiques annoncées, notamment la pression maximale
de service souhaitée.
* Aux réalisateurs d'essais hyperbares de l'IFREMER qui appliquent ce programme d'essais et
délivrent un procès-verbal faisant état des mesures et de la pression d'implosion atteinte.
P = 0,101 H + 0,5.10 -6 H 2
avec P : Pression en bar (- 1 bar = 10 5 Pa)
et H : Profondeur en mètre
Cette formule approchée, suffisante pour le but recherché ici, donne les correspondances
suivantes :
3 - REFERENCES
3.1 - Spécification technique IFREMER d'intervention sous-marine n° 31 ST 18 (en cours de
rédaction) "ENCEINTES HYPERBARES METALLIQUES - DIMENSIONNEMENT".
IFREMER - Centre de BREST - BP 70 - 29280 PLOUZANE - Tél. 98.22.40.40 - Fax 98.22.45.45

Spécifications IFREMER ISM n°31 SE 05-C page 5/6
ENCEINTES OCEANOGRAPHIQUES METALLIQUES PROCEDURES D'ESSAIS HYPERBARES - MISE AU POINT
H (m) P (bar) P (Pa)
1000 102 1.01 10 7
1500 153 1.53 10 7
2000 204 2.04 10 7
2500 256 2.56 10 7
3000 308 3.08 10 7
3500 360 3.6 10 7
4000 412 4.12 10 7
Dans le cas d'une enceinte cylindrique, 8 jauges minimum sont collées à l'extérieur et à
l'intérieur du cylindre selon le schéma suivant :
5.1.1 1 - Extérieur du cylindre
6 jauges sont disposées par couple : (1 et 2), (3 et 4) et (5 et 6). Ces couples de jauges
sont répartis à 120° sur la circonférence du cylindre à mi-distance des extrémités ou à
une distance au moins égale à une fois et demi le diamètre extérieur de l'enceinte.
5.1.1.2 - Intérieur du cylindre
2 jauges disposées par couple (7 et 8) sont collées à proximité de l'une des tapes de
fermeture.
4500 465 4.65 10 7
5000 518 5.18 10 7
5500 571 5.71 10 7
6000 624 6.24 10 7
5 - PROCEDURE D'ESSAIS DE MISE AU POINT EN PRESSION D'UNE ENCEINTE
OCEANOGRAPHIQUE
Lorsque, dans sa phase de mise au point, une enceinte océanographique nécessite un essai
destructif, la procédure d'essais est la suivante :
5.1 - Instrumentation
1,5 D ≤ a ≤ L/2
L'enceinte est instrumentée à l'aide de jauges de contrainte. En règle générale, le
nombre et le schéma d'implantation des jauges, adaptés à la géométrie du spécimen,
sont spécifiés par le concepteur qui, à l'aide des enregistrements et des résultats de
l'essai, détermine la pression Ps, pression maximale de service.
Les jauges impaires mesurent des déformations longitudinales. Les jauges paires
mesurent des déformations tangentielles.
5.1.2 - Enceinte sphérique
En l'absence de cette spécification du concepteur et pour des enceintes de forme
cylindrique et sphérique, l'instrumentation suivante peut être proposée.
Dans le cas d'une enceinte sphérique, 8 jauges minimum sont collées à l'intérieur de la
sphère selon le schéma suivant :
5.1.1 - Enceinte cylindrique
- Les jauges sont disposées en couples de jauges perpendiculaires à quatre
emplacements de l'intérieur de la sphère. Deux emplacements jauges 1-2 et 3-4 à 90°
l'un de l'autre sont à proximité immédiate du plan équatorial d'ouverture des deux
IFREMER - Centre de BREST - BP 70 - 29280 PLOUZANE - Tél. 98.22.40.40 - Fax 98.22.45.45

Spécifications IFREMER ISM n°31 SE 05-C page 6/6
ENCEINTES OCEANOGRAPHIQUES METALLIQUES PROCEDURES D'ESSAIS HYPERBARES - MISE AU POINT
hémisphères, sur l'hémisphère portant le joint ; en cas de brides de jonction, ils sont
situés au début de la portion de plus faible épaisseur. Deux emplacements (jauges 5-6
et 7-8) sont les pôles internes de chaque hémisphère ; en cas de surépaisseur au pôle,
ils sont situés au début de la portion de plus faible épaisseur mais au moins un couple
est situé sur une partie courante de la sphère, loin de toute singularité.
Les jauges 2, 5 et 7 sont situées sur le même grand cercle méridien.
6 - INTERPRETATION
L'examen des courbes enregistrées permet de déterminer la pression Pi, la pression
correspondant à la limite de linéarité des courbes relatives aux jauges 1 à 6 sur le cylindre et
5 à 8 sur la sphère, les déformations résiduelles...
Après la première montée en pression, l'interprétation des résultats est de la responsabilité
du concepteur qui prendra en compte la contrainte limite élastique du matériau, sa
contrainte limite à rupture et les conditions limites de flambement. Il comparera les
déformations résiduelles à celles qui sont acceptables pour le matériau et déterminera ainsi
la pression maximale de service Ps de l'enceinte considérée (les références 3.1 ou 3.2
permettent de guider ce travail d'interprétation).
7 - PROCES VERBAL
Un procès-verbal est délivré, il mentionne :
5.2 - Essai hyperbare
Quelque soit le type d'enceinte testé, les courbes pression-déformation obtenues à l'aide
de ces jauges sont enregistrées pendant l'essai. Le pas de pression doit être cohérent
avec la pression recherchée.
L'enceinte est préalablement remplie d'huile diélectrique ; le suivi de la variation de
volume interne de l'enceinte pendant la montée en pression est effectué par mesure de
la quantité d'huile refoulée à l'aide d'une tuyauterie reliant l'intérieur de l'enceinte à
l'extérieur du caisson de pression.
La montée en pression s'effectue dans ce caisson de pression à la vitesse de 12 bar/min
(1.2 10 6 Pa/min). Si le concepteur ne le spécifie pas autrement, la température est la
température ambiante.
- Une première montée en pression jusqu'à la pression de service PS visée suivie d'un
retour à la pression atmosphérique permet la mise en place de l'ensemble
instrumenté.
- Le laboratoire d'essais.
- La date de l'essai.
- Le numéro d'enregistrement de l'essai.
- Le nom du fournisseur.
- Les références et caractéristiques de l'enceinte fournies avec la demande d'essai :
. nom et adresse du constructeur,
. masse, dimensions, matière avec numéro de plan, procès-verbal de conformité
métrologique, certificat matière,
. conditions de mise en oeuvre, montage, démontage, outillage spécialisé,
. la pression de service visée et la pression de ruine ou d'implosion calculée.
- La référence à la présente procédure.
- Le moyen d'essai utilisé.
- Le plan de jauges ou les modifications éventuelles du plan de jauges spécifié dans la
présente procédure.
- Un tableau récapitulatif du type de celui présenté en annexe A ou équivalent.
- Les enregistrements des mesures de jauges en microdéformations, fonction de la pression.
- La pression d'implosion Pi.
- La photographie de l'enceinte endommagée.
- La seconde montée en pression s'effectue jusqu'à la pression d'implosion Pi de
l'enceinte.
IFREMER - Centre de BREST - BP 70 - 29280 PLOUZANE - Tél. 98.22.40.40 - Fax 98.22.45.45