Brevet FR2324825A1 — publié le 19770415

La présente invention concerne une toiture souple, suspendue et amovible pour la protection d'une aire de grandes dimensions, par exemple pour la protection d'un stade. Lorsque l'on désire réaliser une telle toiture souple, on ne peut évidem- ment pas utiliser les techniques bien connues de montage qui permettent d'élever une toile de cirque ou d'installation analogue. Celles-ci supposent des moyens de support, tels que des mats ou des piliers, qui rendraient le stade impropre a son usage. Ainsi la toiture doit être totalement suspendue sans qu'aucun moyen de support ou de manoeuvre ne vienne occuper l'espace protégé par la toile. S'il est relativement simple de réaliser la suspension d'une toiture souple de faibles dimensions, le problème est tout à fait différent lorsque la toiture est de grande surface (par exemple jusqu'a 25.000 m2), doit supporter de grands efforts et doit, de plus, être facilement manoeuvrable d'une position "en place", c'est--åire la toile déployée assurant son ralle de protection, à une position dite de rangement dans laquelle la toile est repliée dans son magasin. Le but essentiel de l'invention est ainsi de réaliser, pour la protection d'un espace de grandes dimensions, une toiture souple, suspendue et amovible, constifuée - d'une toile souple de forte résistance - et d'un dispositif de suspension et de manoeuvre pour passer de l'une a l'autre des deux positions définies précédemment. Pour cela, l'invention, dans son principe, prend pour point de départ un système de transport connu sous le nom de "tyrolienne". Selon ce système, lorsqu'un objet est accroché en un point M d'un cable passant par deux points fixes X et Y, il est possible, par un controle simultané des longueurs de cible XM et YM, de faire parcourir à l'objet, entre X et Y, toute trajectoire - définie en coordonnées bipolaires ayant pour origine les points X et Y et - contenue dans une portion de plan vertical délimité, a à sa partie supérieure, par le segment de droite XY et latéralement, par les verticales issues des points X et Y. Si deux treuils sont installés, I'un en X et l'autre en Y, pour recevoir, chacun, l'extrémité libre correspondante du crible, de l'enroulement ou du déroulement du cible sur chacun d'eux dépend le traies que l'on veut faire parcourir à l'objet accroché au point M. Dans l'application de ce principe à la présente invention, on installe en X, à la périphérie de l'espace a couvrir, un treuil inférieur Ti et en Y, au-dessus de l'espace a couvrir, un treuil supérieur Ts, la toile de couverture étant accro- chée au point M. II est à noter que ce principe qui, jusqu'alors, n'avait été employé que pour de frès faibles charges et, surtout, pour le transport d'un objet selon une trajectoire plane, ne constitue qu'un point de départ. En effet, selon ce principe, à chaque point d'accrochage M de la toile, sont associés deux treuils pour la manoeuvre du cible correspondant. On conçoit que, dans le cas d'une toiture de très grandes dimensions, la multiplicité des points d'accrochage de la toile entraJnerait la mise en oeuvre d'un nombre de treuils et de longueurs de cibles très importants. Aussi, dans le but d'alléger les moyens de manoeuvre de la toile, I'invention concerne un principe amélioré de la tyrolienne définie ci-dessus, principe selon lequel deux ou plusieurs points d'accrochage de la toile (tels que M1, M2, M3 ...) peuvent faire partie d'une meme tyrolienne, dite alors tyrolienne mul tipule11. Dans ce cas, les points d'accrochage M1, M2, M3 ... sont reliés - dune part, entre eux, par des cibles tels que M1 M2, M2 M3, reliant deux points voisins de la tyrolienne, - d'autre part, un treuil inférieur unique Ti, par un cible fixé au point (par exemple M1) situé le plus à la périphérie de la toile et - enfin, chacun, a un treuil supérieur Tsl, r Ts2, Ts3 ... par un cible in- dividuel. Les treuils inférieur Ti et supérieurs Tsl, Ts2, Ts3 ... sont disposés sensiblement dans le plan vertical contenant les points d'accrochage M1, M2, M3 afin que les cabales reliant ces points entre eux et les points aux treuils soient coplanaires ou très voisins de cette situation. Ainsi l'invention utilise un certain nombre de tyroliennes, simples ou multiples, situées judicieusement les unes par rapport aux autres et coopérant de manière originale pour permettre la manoeuvre d'une toile de grande surface. De cette façon, on atteint le but de l'invention en ce que le dispositif de manoeuvre est composé de tyroliennes agissant, chacune, dans un plan vertical, les différents plans passant par ou au voisinage d'une zAone dite z Chaque tyrolienne est constituée d'au moins un câble - auquel est suspendue la toile par au moins un point d'accrochage, situé sensiblement dans le plan de la tyrolienne, et - reliant un treuil inférieur, situé sur une partie fixe dans la zone périphérique extérieure à la toile déployée, a un treuil supérieur, situé sur une seconde partie fixe commune à toutes les tyroliennes, s 1élevant au-dessus de la toile en position de rangement, - manoeuvré, en chacun des treuils, de maniere appropriée pour faire par sa,rir aux points d'accrochage des trajets désirés et prédéterminés, entraînant ainsi la toile dans sa position de rangement ou dans sa position "déployée'1. L'invention a également pour but d'éliminer les différentes contraintes et perturbations qui pourraient se développer, notamment pendant l'opération de manoeuvre de la toile, sous l'effet de charges dissymétriques tendant à faire dévier le -ou les- points d'accrochage de la toile à l'extérieur du plan vertical idéal de la tyrolienne. Les forces résultant de ces charges doivent Aefre absorbées de façon à éviter - un mauvais fonctionnement de la tyrolienne correspondante, et, notamment, - un écart angulaire du -ou des- câble par rapport au plan vertical, écart qui pourrait entraîner une usure prématurée dudit celle, soit par suite d'un enroulement défectueux sur le tambour du treuil, soit par frottement dudit câble, lors des manoeuvres, sur la spire contiguë enroulée sur le tambour. On atteint ce but en apportant au principe de la tyrolienne vn perfectionnement selon lequel la toile mobile est suspendue au câble correspondant d'une tyrolienne par l'intermédiaire dlune biellette. On dispose ainsi, entre la toile et le coble, d'une articulation supplémen- taire et la biellette, en s'inclinant plus ou moins selon l'importance de ces charses dissymétriques, absorbe celles-ci et permet au point de liaison biellette- cable de se maintenir au voisinage du plan vertical de la tyrolienne, de façon à perturber au minimum cette dernière. Par ailleurs, en raison de l'importance du problème posé par la coopération de tous les moyens de manoeuvre, particulièrement de l'enroulement ou du déroulement des différents treuils, l'invention propose un contrAole précis des vitesses de rotation des treuils de manière a ce que tous les points d'accrochage suivent des trajets préalablement définis, selon un mouvement d'ensemble propre à déplacer harmonievsement la toile entre les positions définies plus haut. On atteint cet objectif supplémentaire en prévoyant un calculateur qui a pour fonction d'enregistrer, pour chaque point d'accrochage de la toile, les écarts par rapport au trajet désiré et de déterminer alors, par calcul, la valeur de la vitesse de chacun des treuils de manoeuvre de ce point qui permettra à ce der nier de revenir sur la trajectoire désirée. Enfin, c'est encore un but de l'invention de fournir une toile suffisamment souple, dont la composition et le tissage conferent à celle-ci des caractéristiques mécaniques et chimiques de très haute qualité, notamment une très forte résistance à la traction comparable à celle de l'acier et des propriétes d'adaptation sans al tération aux variations climatiques les plus extrêmes. Pour atteindre ce but, l'invention propose notamment d'utiliser une toile, déposée par le demandeur sous le nom commercial TOLVAR et composée d'un support à base de KEVLAR et d'une enduction propre à réaliser une bonne imper méabilite. Les caractéristiques mécaniques et chimiques de cette toile seront décrites ultérieurement en détail. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après d'un mode de réalisation non limitatif de l'invention et du dessin annexé dans lequel - la figure 1 est un schéma illustrant le principe d'un système de transport connu appelé "tyrolienne", - la figure 2 est un schéma illustrant le principe d'une "tyrolienne multi ple", - la figure 3 est un schéma illustrant le principe d'utilisation d'un tel sys tème à une toiture souple, pour un point d'accrochage susceptible de fortes char ges dissymétriques, -. la figure 4 représente la toiture souple en position "en place", c' est-à- dire en position déployée assurant son rôle de protection, selon un mode de réali sation de l'invention, - la figure 5 représente, selon le mAeme mode de réalisation de l'invention la toiture souple en position intermédiaire entre cette position "en place" et celle ou la couverture est repliée dans son magasin de rangement. Les figures 4 et 5 illustrent un exemple de réalisation non limitatif de l'invention. Selon cet exemple, la toiture est destinée à la protection d'un stade de grandes dimensions figure seulement sur le dessin par une toiture périphérique de protection des gradins 3 (figures 4 et 5). La toile 4 représentée ici est de forme circulaire. De façon générale elle est de forme admettant deux axes de symétrie définissant un centre en leur intersection. On pourrait également imaginer une forme ne répondant pas à cette hypothèse sons toutefois échapper au domaine d'application de l'invention. La toile utilisée est une toile, dite TOLVAR, présentant des caractéristiques physiques et chimiques surprenantes. En effet la résistance de cette toile est comparable à celle de l'acier bien que la toile présente une densité voisine de 1,35, c'est- -dire six fois moins importante que celle de l'acier. Elle est composée, en chaîne et en trame, d'un fii titrant approximativement 1600 décitex et constitué dune fibre DUPONT DE NEMOURS connue sous la dénomination de KEVLAR 49. Une enduction PVC sur les deux faces assure son imperméabilité. Tissée avec une armure de type Panama et comportant un nombre de fils/cm compris entre 28 et 32, cette toile présente une forte résistance à ta traction (2250Q kgs sur 5 cms), un allongement élastique sur un grand domaine de tension (0,7 % a 3,5 T de tension en chaine et 2,2 % à 3,5 T de tension en trame), une résistance à la déchirure amorcée supérieure b 400 kgs, une forte résistance aux pliages répétés assurant aucune altération des propriétés physiques et chimiques après 100.000 pliages et une grande imperméabilité qui la rend imperméable sous 1 kg/cm2 de pression d'eau. De plus, la toile présente une excellente résistance aux rayons ultraviolets, une excellente tenue au feu (classe M2 suivant Décret du 6.6.73 du Ministère français de l'Intérieur) et un très bon comportement aux températures extrames qui assure aucune altération irréversible, d'une part, jusqu'à 300C et, d'autre part, après séjour a 700 pendant 24 heures. Sur la figure 4 représentant la toiture à l'état Udéployée" sont figurés un certain nombre de points d'accrochage de la toile. Une partie d'entre eux sont référencés de manière illustrer la description des modes de suspension de la toile selon l'invention et dont l'application se répète un grand nombre de fois. Ces modes de suspension, ainsi que le principe originel de la tyrolienne font l'objet des figures 1, 2 et 3. La figure 1, rappelle le principe du système connu de transport appelé tyrolienne. Un objet étant accroche en un point M d'un câble relié par son brin 1 à un treuil Ti et par son brin 2 à un treuil Ts il est possible, sous des réserves physiques évidentes, de faire parcourir audit objet toute trajectoire contenue dans le plan vertical passant par les treuils Ti et Ts et préalablement définie en coordonnées bipolaires ayant pour origine les treuils Ti et Ts. M est, dans le cas de la présente invention, un point d'accrochage de la toile, I'invention faisant bien sur appel à plusieurs tyroliennes agissant chacune sur un point d'accrochage différent de la toile. Sur la figure 2, on a représenté un type de suspension amélioré, appelé "tyrolienne multiple" etparriculièrement adapté à la suspension et à la manoeuvre d'une toile mobile de grandes dimensions. Selon cette version, deux points M1 et M2 sont communs à une même tyrolienne. Ils sont reliés entre eux par un câble de liaison 1' de longueur fixe, choisie en fonction de la position des points d'accrochage M1 et M2 sur la toile, le point M1 étant lui-meme relié à un treuil inférieur unique Ti par un câble 1 et chacun des points M1 et M2 étant relié, par un câble 2 et 2', à un treuil supérieur Ts et T's. II est important que les cibles de liaison 1, 1', 2 et 2' soient situés dans le plan vertical contenant les points M1 et M2 ou très voisins de cette situation. Cette disposition évite en effet d'avoir stabiliser M1 et M2 suivant deux directions. Une "tyrolienne multiple" peut permettre également trois points d'accrochage sous la meme condition que les câbles de liaison soient coplanaires. De préférence, le mode de suspension ainsi décrit ne sera pas appliqué "tel quel" mais amélioré judicieusement de la façon suivante, illustrée par la figure 3. L'idée correspondant à cette amélioration est celle d'un segment de cible ou biellette MM1 interposé entre le point d'accrochage de la toile M' et le point de jonction M des cibles inférieur 1 et supérieur 2 des treuils Ti et Ts. Cette biellette, en s'inclinant par rapport au plan vertical de la tyrolienne, permet au point M' de s'en écarter lorsqu'il est soumis à des charges dissymétriques, sans entraider de perturbations importantes dans le funiculaire Ti M Ts. Elle absorbe, notamment, les imprécisions dues aux tolérances de fabrication sur la position du point d'accrochage M'. Dans la description qui va suivre de l'exemple de réalisation d'une toiture souple amovible, la toile est suspendue de préférence selon le principe de la figu re 3 en chacun de ses points d'accrochage susceptibles d'hêtre soumis à de fortes charges dissymétriques sans que ces biellettes intermédiaires soient représentées. En se reportant à la figure 4, le nombre et les distances séparant les différents points d'accrochage de'la toile ne sont donnés qu'à titre d'exemple schématique permettant néanmoins la compréhension parfaite de l'invention. En pratique, ils sont déterminés par la surface et les caractéristiques mécaniques de la toile selon toute méthode connue de la résistance des matériaux. Ils sont répartis par groupes, chaque groupe constituant les points d'accrochage d'une tyrolienne multiple. De préférence, des points d'accrochage sont situés sur le périmètre de la toile et d'autres sur des lignes fermées homothétiques du périmètre de la toile. Ainsi, par exemple, un premier ensemble de points est situé sur le périmètre de la toile, un second ensemble sur une première ligne fermée homothétique donc inté- rieure au périmètre et un troisième ensemble de points d'accrochage sur une seconde ligne fermée homothétique plus intérieure au périmètre que la seconde. Dans l'exemple de la figure 4, les points d'accrochage situés sur le péri- mètre de la toile sont référencés par Li (i = 7, 2, . ..n), n étant alors le nombre de tyroliennes. Par la référence Mi (i = 1, 2, . . .n), on reconnalt les points d'accrochage de la première ligne définie précédemment et par Ni les points d'accrochage de la seconde ligne. Si la toile est circulaire, comme représentée dans cet exemple non limitatif de réalisation de l'invention, les points sont alors situés sur des cercles concentriques, le premier de ces cercles étant le périmètre de la toile (points Li), puis un cercle de rayon inférieur au rayon de la toile (points Mi) et un troisième cercle de rayon inférieur au rayon du second cercle (points Ni). De cette façon, on peut classer les points d'accrochage par ensembles et c'est alors leur situation sur l'une ou l'autre des lignes définies ci-dessus qui sert de critérium de classement. On peut aussi les ranger par groupes selon leur appartenance à telle ou telle tyrolienne multiple. Dans chaque groupe, les points d'accrochage sont coplanaires. Ainsi, les points d'accrochage LI et M7 d'une première tyrolienne, L2, M2 et N2 d'une seconde tyrolienne, L3 et M3 d'une troisième, L4, M4 et N4 d'une quatrième et L5, M5 d'une cinquième tyrolienne, etcs.. . On peut disposer quelques suspensions directes, telles la suspension du point d'accrochage O6 relié seulement à un treuil supérieur Ces suspensions directes échappent alors aux classements prédéfinis. Volontairement, on a ainsi schématisé des groupes de deux et des groupes de trois points d'accrochage, correspondant ainsi respectivement à des tyroliennes doubles et à des tyroliennes triples. On peut rencontrer des tyroliennes simples, doubles et triples dans une meme réalisation. L'agencement dépend de la forme de la toile, de la distribution des points d1accrochage selon les données mécaniques et de la zane d'emplacement des treuils supérieurs. Les tyroliennes multiples, conformément au principe exposé ci-dessus, doivent présenter des câbles coplanaires. Elles sont donc réparties dans des plans ver ticaux distincts qui, de préférence, rayonnent autour d'une zane qui est la zane de rangement de la toile. Ainsi, par exemple, les points d'accrochage L2, M2, N2 et les cabales joignant ces différents points ou ces points aux treuils sont coplanaires.Chaque tyrolienne présente un treuil inférieur unique Ti situé sur une partie fixe dans la zone périphérique extérieure de la toile, qui est dans cet exemple la surface supérieure de la toiture de protection 3 des gradins du stade, les câbles de suspension étant reliés a des treuils supérieurs Ts situés sur une autre partie fixe constituée par l1exfrémité diune potence 5 qui s'élève au-dessus de la toile en position de rangement. Au voisinage du sommet, la potence présente une cavité 6 de dimensions suffisantes permettant le rangement de la toile à l'état plié et un emplacement 7 réservé pour la commande des câbles supérieurs et que nous appellerons zAone de machinerie supérieure. Les points L1 L2, L3, etc... qui désignent des points d'accrochage du périmètre de la toile sont suspendus sans l'intermédiaire de biellette. En effet ces points d'accrochage périphériques ne sont pas susceptibles de charges dissymétriques importantes. Il en va de mAeme des points d'accrochage de la toile qui sont reliés à leur treuil supérieur par des cibles verticaux ou sensiblement verticaux. II en est également ainsi pwr les points d'accrochage, tels 06, directement suspendus a un treuil supérieur sans qu1il soit fait appel a une tyrolienne. Dans l'exemple présenté on remarquera que chacun des points d'accrochage périphériques Li d'une tyrolienne multiple est seulement relié au treuil infe- rieur correspondant Ti sans qu'il soit fait appel à un cible de suspension qui serait manoeuvré par un treuil supérieur. Cette disposition, qui permet de réduire le nombre de treuils supérieurs, est réalisable dans la mesure ou les cibles Ti Li et Li Mi sont sensiblement alignés lorsque la toile est déployée, celle-ci, étant alors essentiellement soumise à des forces sensiblement tangentielles ayant pour objet de la tendre dans cette position. Dans le fonctionnement de chaque tyrolienne, le déroulement et l'enroulement des câbles sur chacun des treuils sont contrôlés selon un programme établi de maniere à obtenir un mouvement d'ensemble de toutes les tyroliennes agissant simultanément. Pour assurer la coopération de toutes les tyroliennes au cours d'un tel mouvement d'ensemble qui a pour résultat le mouvement de la toile, il est nécessa ire: - de déterminer les trajectoires théoriques de tous les points d'accrochage - de commander les vitesses d'enroulement ou de déroulement de chacun des treuils1 selon une loi en fonction du temps, déterminée au préalable et telle que les vitesses des deux treuils associés à un point d'accrochage assurent, à ce point d1accrochage, la trajectoire théorique voulue - de régler ces différentes vitesses pour confondre le plus possible la vitesse réelle de chaque treuil avec la valeur théorique de la vitesse de ce treuil assurant la trajectoire idéale. Les moyens à mettre en oeuvre pour assurer ces programmes en vue d'obtenir le mouvement d'ensemble dépendent de llimportance de la surface à couvrir et du temps imparti pour réaliser la manoeuvre de déploiement ou de repliement de la toile. Dans l'exemple décrit présentement, on a prévu, pour réaliser la manoeuvre d'une toile de grandes dimensions dans un laps de temps de dix minutes environ, de contrôler à chaque instant les vitesses des treuils selon une méthode discrète ou digitale. Selon cette méthode, après un faible parcours initial, un calculateur (non représenté) enregistre pour chaque point d'accrochage les écarts par rapport à la trajectoire idéale programmée et commande la correction des vitesses des deux treuils de manoeuvre de ce point afin de le ramener, si nécessaire, sur cette trajectoire idéale. Ce contrôle pourrait Aetre simplement dirigé par un (ou plusieurs} opérateur si le temps imparti pour la manoeuvre, suffisamment long, ou la surface à couvrir, relativement faible, lui permettait de régler la vitesse de chacun des treuils en fonction, par exemple, de repères disposés sur les câbles en des points prédéter- minés On pourrait également concevoir, entre les deux solutions extrêmes cidessus, un déroulement séquentiel automatique de la manoeuvre, grace à de tels repères associés à des moyens permettant le ralentissement ou 11arreAt de tel ou tel treuil aussi longtemps que tous les repères marquant la fin d'une séquence n'ont pas atteint leur position initialement définie dans la trajectoire idéale. Dans ce cas les écarts par rapport à la trajectoire idéale sont corrigés, à intervalles réguliers, à la fin de chaque séquence. L'invention ayant, maintenant, été exposée et son intéret justifié sur un exemple détaillé, le demandeur s'en réserve l'exclusivité pendant toute la durée du brevet sans limitation autre que celle des termes des revendications ci-après. REVENDICATIONS 7 - Toiture souple amovible pour la protection dune aire de grande dimension constituée d'une toile souple de forte résistance et d'un dispositif de suspension et de manoeuvre pour amener la toile en position déployée assurant un rôle de protection et pour replier la toile en position de rangement caractérisée en ce que le dispositif de suspension et de manoeuvre est composé de tyroliennes agissant, chacune, dans un plan vertical, les plans verticaux passant par le voisinage de la position de rangement de la toile, chaque tyrolienne étant constituée d'au moins un câble, - auquel est suspendue la toile par, au moins, un point d'accrochage situé sensiblement dans le plan de la tyrolienne et - reliant un treuil inférieur situé sur une partie fixe dans la zone péri- phérique extérieure à la toile déployée à un treuil superieur situé sur une seconde partie fixe, commune à toutes les tyroliennes, s'é- levant au-dessus de la toile en position de- rangement - manoeuvré en chacun des treuils de manière appropriée pour faire parcourir aux points d'accrochage des trajets désirés entraidant ainsi la toile dans sa position de rangement ou sa position "déployéefl 2 - Toiture souple amovible selon la revendication 1 caractérisée en ce que les points d'accrochage d'une tyrolienne multiple sont reliés - d'une part entre eux, par des cibles reliant deux points voisins de la tyrolienne, - d'autre part à un treuil inférieur par un câble unique et - enfin, chacun, à un treuil supérieur par un câble individuel. 3 - Toiture souple amovible selon la revendication 2 caractérisée en ce que les tyroliennes multiples présentant un point d'accrochage à la périphérie de la toile ne comportent pas de treuil supérieur associe a ce point périphérique. 4 - Toiture souple amovible selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que chaque point d'accrochage de la toile susceptible a'être soumis à de fortes charges dissymétriques est relié au cabale correspondant d'une tyrolienne par l'intermédiaire d'une biellette, de manière à prendre en compte les charges dissymétriques et perturber au minimum la tyrolienne. 5 - Toiture souple amovible selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 ca ractérisée en ce que les-vitesses de rotation des treuils manoeuvrant les câbles sont contrôlées et réglées de façon à faire parcourir aux points d'accrochage des trajets préalablement déterminés et obtenir ainsi un mouvement d'ensemble de la toile entre une position déployée et une position rangée de cette dernière. 6 - Toiture souple amovible selon la revendication 5 caractérisée en ce que le dispositif de manoeuvre comprend, en outre, un calculateur qui enregistre pour chaque point d'accrochage de la toile les écarts par rapport au trajet désiré et qui détermine alors la valeur de la vitesse de chacun des deux treuils manoeuvrant ce point permettant à ce point d'accrochage de revenir sur sa trajectoire désirée. 7 - Toiture souple amovible selon la revendication I caractérisée en ce que la toile souple de forte résistance est constituée d'vn support à base de KEVLAR.