Brevet FR2397279A1 — publié le 19790209

La présente invention concerne des éléments tubulaires réalisés par enroulement de fibres et plus spécialement des éléments tubulaires réalisés par enroulement de fibres auxquels des composants ou profilés positionnés avec précision sont liés chimiquement à leur surface externe. Jusqu'à présent, les éléments tubulaires réalisés par enroulement de fibres ne comportaient pas de composants ou profilés fonctionnels sur leur surface externe. les composants ou profilés ont été réalisés en enroulant tout d'abord l'élément tubulaire à une épaisseur supérieure à celle nécessaire puis en enlevant la matière excédentaire par usinage aux endroits appropriés pour laisser des composants ou profilés saillants sur la surface de 11 élément tubulaire. L'usinage du tube est coûteux et long, ce qui se traduit par un ralentissement de la production et un prix de revient élevé. Un autre procédé de réalisation de tubes profilés consiste à mouler simultanément le tube entier et le ou les profilés, les fibres étant orientées au hasard. Il en résulte un élément tubulaire qui nta pas la résistance nécessaire pour remplir les fonctions souhaitées et qui par conséquent est inacceptable dans la plupart des applications. Un troisième procédé de réalisation d'éléments tubulaires profilés consiste à enrouler 1' élément tubulaire à une épaisseur courante puis à fixer, par exemple par collage ou d'une autre manière, des éléments ou profilés préalablement moulés sur la surface externe de l'élément tubulaire. Oeci n'a pas donné satisfaction dans la plupart des applications à cause du prémoulage et du positionnement imprécis des composants ou profilés sur l'élément tubulaire et des frais importants que cela entrait ne. En outre, la colle forme une liaison mécanique secondaire qui cède souvent en service et lorsqu'elle est soumise à une charge. On a découvert qu'il est possible d'appliquer à des endroits présélectionnés d'un réseau constitué de fibres continues orientées avec précision, imprégnées drune résine ou autre matière enrobage, une masse appropriée d'un composé, contenant de préférence des microsphères ou des fibres coupées, de façon que, lorsque le réseau et la masse combinés sont pressés et maris dans un moule, on obtienne une structure tubulaire présentant des composants ou profilés à des emplacements appropriés sur sa surface externe. L'élément tubulaire résultant présente des composants ou profilés façonnés avec précision et occupant des positions précises.La pression et la maturation dans le moule ont pour effet de lier chimiquement les composants et profilés au réseau de l'élément tubulaire de façon à y être fixés définitivement, la structure résultante pouvant supporter les charges- auxquelles elles doivent Aetre normalement soumises. l'élément tubulaire selon l'invention, auquel sont fixés des composants et profilés, constitue l'ultime élément armé de fibres, léger, très résistant,peu coûteux et présentant de nombreux avantages. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels la figure 1 est une vue de coAté, avec arrachement partiel, d'un élément tubulaire allongé sur la surface duquel sont formés des composants ou profilés et qui est réalisé selon l'invention; la figure 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1; la figure 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 4; la figure 4 est une vue par-dessus d'une partie extreme de l'élément tubulaire de la figure 1; la figure 5 est une vue éclatée d'un moule utilisé pour réaliser l'élément tubulaire avec des composants ou profilés comme celui représenté sur la figure 1;; la figure 6 est une vue partielle de la partie extrême de gauche d'un élément tubulaire destiné à coopérer avec l'élé- ment tubulaire de la figure i; la figure 7 est une coupe suivant la ligne 7-7 de la figure 6; la figure 8 est une vue en perspective d'un réseau de fibres sur un mandrin, des bourrelets, pie ces rapportées ou masses de matière étant appliqués à des endroits généralement prédétermines sur ledit réseau; et la figure 9 est une vue de côté de deux éléments tubulaires s2emboltant l'un dans autre, sur lesquels sont formés des composants pour constituer un tube de lancement analogue a un bazooka. l'invention concerne un procédé de réalisation d'un élément tubulaire 10 par enroulement de fibres sur lequel sont fixés des composants ou profilés 12, 14, 16, 18, 20, 22, etc d'une façon permanente et à des emplacements précis. L'inven- tion concerne également l'élément tubulaire perfectionné 10 sur lequel sont fixés des composants saillants et/ou des parties profilées 12 14, etc. Des éléments tubulaires légers et robus- tes, qui sont réalisés par enroulement de fibres et présentant des composants et parties profilées saillantes peuvent etre utilisés dans de nombreuses applications.L'une de ces applica- tions est un tube de lancement 24 tel qu'un bazooka qui est représenté sur la figure 9. le tube de lancement 24 se compose de deux éléments tubulaires 10, iOn embottés l'un dans l'autre dont chacun présente plusieurs composants ou profilés 12, 14, 15, 16 18, 20, 22, etc. qui remplissent la fonction par exem- ple de pistes 16 20 pour guider les tubes 10 10t l'un par rapport à autre entre une position emboîtée et une position en extension. le composant 22 constitue une bordure extrême et le composant 12 constitue un élément de verrouillage. Cet =n- ment de verrouillage 12 est utilisé pour bloquer les deux tubes ltun par rapport à l'autre dans la position en extension. D'au- tres composants servent à la fixation dnwl trépied ou autre dispositif de stabilisation, etc. les composants et/ou profilés sont formés sur la face externe du tube et présentent des cla- vettes ou organes analogues qui sont fixés par exemple au tube externe 10t et dans une position dans laquelle ils glissent dans la fente du composant 16 pour guider le mouvement du tube externe 10' par rapport au tube interne 10 pendant le montage et/ou l'utilisation. A titre illustratif, on va décrire le procédé dans son application à la fabrication d'éléments tubulaires 10, 10' réalisés par enroulement de fibres, comportant des composants et profilés 12, 14, etc. et destinés à être utilisés dans un tube de lancement 24 destiné à un engin tel qu'un bazooka. Comme on le voit sur la figure 9, un élément tubulaire externe 10' s'emboîte sur l'élément tubulaire interne 10. l'élément tubulaire interne 10 est représenté plus en détail sur les figures 1 à 4 et se compose d'un corps 26 qui est constitué d'un réseau 27 de matière fibreuse enroulée du type décrit dltne façon générale dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique N0 2 843 153 et NO 3 027 868. les fibres individuelles de lsélément tubulaire réalisé par enroulement des fibres sont imprégnées de résine. la garniture annulaire 22 est formée sur la surface externe de droite du réseau 27 et se compose d'anneaux espacés 23, 25 délimitant entre eux un évidement 29 de courte longueur dans le sens axial. le composant de verrouillage 12 est formé sur la partie extreme opposée du réseau 27 et comporte un anneau saillant 28 qui est axialement à distance d'un autre anneau 30 plus court mais radialement de meme dimension, des parties espacées périphériquement 32 étant disposées entre les anneaux respectifs 28, 30.Contre les extrémites internes du composant de verrouillage 12 et de la garniture 22 respectivement butent des manchons 14, 15 qui entourent le tube et forment des épaulements 34, 36 par rapport à la partie centrale du tube. Au moins deux éléments saillants allongés 16, 20 sont formés sur la surface externe du réseau 27, l'élément allongé 16 se prolongeant dans le manchon 14 à une extrémité et dans le man- chon 15 à l'autre extrémité. Une gorge allongée 17 est ménagée dans le composant 16 L'autre composant allongé 20 chevauche le manchon 15 d'une certaine distance à l'extrémité correspondante mais se termine a' peu de distance du manchon 14 à son extrémité gauche. Plusieurs composants saillants 18 espacés circonférentiellement sont formés autour de la périphérie du tube à proximité de l'épaulement 36 formé par le manchon 15 à la partie extrême correspondante de l'élément tubulaire. La figure 6 représente une partie extreme de l'élément tubulaire 10' qui présente les manchons 40, 42-espacés axialement autour de la périphérie externe du réseau près de ltextrë- mité gauche de l'élément tubulaire. les manchons 40, 42 sont espacés d'une courte distance dans le sens axial et présentent des évidements 44, 46 ménagés dans les extrémités des manchons tournées l'une vers 11 autre à des emplacements appropriés. Un composant allongé saillant 48 est formé près de la surface inférieure de l'élément tubulaire de la figure 6 et présente une partie 50 en forme de crochet se prolongeant vers l'extérieur du corps de l'élément tubulaire.Deux composants annulaires espacés 52, 54 sont formés sur la surface externe de l'élément tubulaire, l'un d'eux étant à proximité immédiate de la partie 50 en forme de crochet. Lorsque l'élément tubulaire 10 est emboîté dans llélément tubulaire 10', les divers composants formés sur la surface externe de l'élément tubulaire 10 corps rent avec la surface interne de l'élément tubulaire 10' ou avec des clavettes ou parties orientées vers l'intérieur qui se trouvent sur la surface interne de l'élément tubulaire 10' de façon à bloquer ce dernier par rapport à l'élément tubulaire 10 soit dans une position emboltée ou rentrée, soit dans une position de fonctionnement en extension. les divers saillies, composants et profilés formés sur les éléments tubulaires sont destinés à être utilisés pour guider les tubes l'un par rapport à l'autre, pour y fixer des hausses ou appareils de pointage, pour assujettir un trépied de support, etc.,les détails de ces dispositifs n'ayant aucune importance pour l'invention. Pour la mise en oeuvre de la présente invention, on va se référer à la figure 8 sur laquelle un réseau 27 de fibres enroulées est formé en enroulant hélicoidalement des fibres individuelles imprégnées de résine sur un mandrin 70 de façon qu'après la pose d'un nombre approprié de couches de matière fibreuse, on obtienne un corps tubulaire capable de résister à des forces ou charges appropriées. Plusieurs pièces rapportées ou masses irrégulières de matière plastique compatible contenant des charges telles que des fibres coupées, des microsphères, etc., sont appliquées sous forme de bourrelets irréguliers très grossiers à l'emplacement général des divers composants et/ou profilés qui doivent être formés sur l'élément tubulaire. les bourrelets, pièces rapportées ou masses irrégulières peuvent etre appliqués à partir d'un tuyau flexible sous pression direc testent sur le corps tubulaire ou peuvent être formés grossièrement à l'écart du corps tubulaire et appliqués à ce dernier dans la région générale voulue. Comme on le voit sur la figure 8, un bourrelet, une pièce rapportée ou une masse est appliqué au corps tubulaire sous la forme d'un manchon ou collier 14' et 15t autour des extrémités du réseau des fibres. le bourrelet formant les manchons 14' et 15' n'a pas une forme ou configuration précise et il n'est pas nécessaire de dimensionner le bourrelet si ce n'est pour maintenir la dimension et le volume général de façon qu'il soit suffisant pour constituer convenablement la partie ou composant final après formage. les bourrelets, pièces rapportées ou masses de matière sont appliqués à l'élément tubulaire à l'emplacement général que doit occuper la partie finale formée. les bourrelets, pièces rapportées ou masses 28' et 23' de forme annulaire sont appliqués respectivement à l'élément tubulaire près des extrémités respectives des manchons ou colliers 14', 15', de façon à buter contre les manchons 14' et 15'. les bourrelets annulaires 28' et 23' pourraient être déposés simultanément aux manchons 14', 15' et comme partie intégrante de ces derniers. Un second bourrelet, pièce rapportée ou masse 25' de forme annulaire est appliqué à la partie extrême de droite du réseau et est placé à une courte distance du bourrelet annulaire 23'. Deux étroits bourrelets, pièces rapportées ou masses de matière 16' et 20' de forme allongée sont appliqués à la surface du réseau généralement aux emplacements où les parties saillantes 16 et 20 doivent finalement se trouver. Des bourrelets, pièces rapportées ou masses de matière supplémentaire sont appliqués à la surface du réseau aux emplacements que doivent occuper les profilés ou composants 18. Dans ce cas également, il n'est pas nécessaire de dimensionner précisément les bourrelets, pièces rapportées ou masses.Ces derniers sont appliqués à l'élément tubulaire aux emplacements que doivent occuper la partie voulue et en un volume suffisant pour permettre de former entièrement ladite partie à l'endroit voulu Dès que tous les divers bourrelets, pie ces rapportées ou masses 14', 15', 16', 18',20', 23', 25', 28' etc., ont été appliqués au réseau des fibres de 12 élément tubulaire, la configuration est prête à Aetre traitée. il est bien entendu que les pièces rapportées 14', 152 etc#,pourraient Astre des pièces grossièrement façonnées qui adhèrent alors provisoirement à l'élément tubulaire. On va se référer maintenant à la figure S qui représente un moule 60 qui est en deux parties 62, 64 représentées en position séparée.Ohaque moitié,comme celle désignée par 62,présente des cavités 66, 68 ou empreintes analogues, qui sont dimensionnées et positionnées avec précision par rapport aux extrémités des moitiés du moule. La cavité 66 a donc une dimension déterminée de façon précise et cette cavité est positionnée précisément par rapport aux extrémités du moule et par rapport aux divers autres points de référence de ce dernier. il en est de même pour toutes les autres cavités 66, 68 ou empreintes analogues qui sont ménagées dans les deux moitiés 62, 64 du moule.Pour faciliter la compréhension, seules trois cavités sont représentées dans le moule 60. le réseau 27 des fibres enroulées sur le mandrin 70 et les bourrelets, pièces rapportées ou masses de matière plastique chargée appliqués aux emplacements généraux qu'ils doivent occuper, sont placés dans la moitié inférieure 62 du moule 60 de la figure 5 de façon que les divers bourrelets, pièces rapportées ou masses de matière soient alignés dtune façon générale avec les cavités 66, 68 occupant des positions précises dans la moitié inférieure 62 du moule.La moitié supérieure 64 du moule est mise en contact avec la moitié inférieure 62 de façon à appliquer une pression poussant les moitiés du moule l'une contre l'autre afin de presser les empreintes du moule contre les bourrelets, masses de matière ou pièces rapportées appliqués à la surface du réseau 27 constitué par enroulement de fibres. Après l'application de la pression et chaleur appro- priées pendant la durée voulue de maturation, la moitié supérieure 64 du moule est enlevée et l'élément tubulaire 10 ainsi que le mandrin 70 avec les composants et profilés 16, 18, 20 etc.,dimensionnés et positionnés de façon très précise sur ledit élément, -sont enlevés de la moitié inférieure 62 du moule. la pression exercée par le moule sur l'élément tubulaire a pour effet de combiner chimiquement les matières des bourre- lets, pièces rapportées ou masses dans les interstices du réseau des fibres de façon que les composants et/ou profilés formés sur 12 élément tubulaire soient assujettis par une liaison chimique primaire avec ledit réseau pour constituer en fin de compte un élément moulé d'un seul tenant.La liaison ou réticulation on c mique du système résineux rée une liaison primaire ayant des propriétés qui sont plus robustes que celles d une liaison meca- nique secondaire ou du type obtenu par une colle,par exemple lorsque les composants sont appliqués et cornés après la matu- ration de 12 élément tubulaire. l'intégrité de la matière cons titubant les composants et les profilés par rapport au corps de l'élément tubulaire réalisé par enroulement de fibres est telle que la résistance de l'élément tubulaire constitué par enroule- ment de fibres continues est transmise aux composants sans qu'une faiblesse soit apparente entre les composants et le réseau de l'élément tubulaire. la nature des cavités du moule est telle que l'emplacement et les dimensions des composants et profilés sont maintenus d'une façon très précise de sorte qu'un usinage ou autre dimensionnement de l'élément tubulaire et de ses pièces rapportées est inutile. les divers composants OU profilés appliqués à l'élément tubulaire peuvent supporter les' charges auxquelles ils doivent Astre soumis sans céder.Par suite, on obtiens un élément tubulaire qui combine les fibres continues orientées dans une matière plastique ou autre matière d'enrobage avec les composants externes venus de moulage qui présentent une grande résistance et qui sont légers. l'enroulement du réseau formant le corps tubulaire est classique et connu en pratique. le traitement des fibres et l'imprégnation de ces dernières par la résine sont également effectués d'une façon classique. Le mélange de la matière avec des fibres coupées, des microsphères, etc. devant constituer les composants ou profilés est également classique. Toutefois, l'application de la matière sous forme de bourrelets, de pièces rapportées ou de masses aux emplacements généraux sur la surface du réseau et le pressage de 11 élément tubulaire combiné sur le mandrin avec les bourrelets, pièces rapportées ou masses pour réaliser un élément tubulaire présentant des composants ou profilés dimensionnés et positionnés avec précision est un processus nouveau qui donne un produit très amélioré. Outre les tubes de lancement d'engins tels qu'un bazooka, il est possible de recourir au moulage de composants ou profilés armés de fibres coupées qui sont dimensionnés et positionnés précisément sur un réseau de fibres enroulées dans tous les domaines dans lesquels des éléments tubulaires légers et très résistants sont utilisés. Par exemple, l'industrie aérospatiale utilise de nombreux tubes de matière plastique sur lesquels sont formés des composants ou profilés et qui nécessitent une grande résistance tant pour les profilés ou composants que pour les éléments tubulaires proprement dits qui supportent lesdits profilés et composants. il va de soi que la structure et le procédé décrits peuvent subir diverses modifications sans sortir du cadre de l'invention. RETEKDICATIONS 1. Structure tubulaire comprenant un réseau de fibres enroulées qui forment son corps, caractérisée en ce que plusieurs composants sont formés sur ledit corps et des parties desdits composants sont liées chimiquement au réseau des fibres pour fixer fortement lesdits composants audit réseau. 2. Procédé de réalisation d'une structure tubulaire, caractérisé en ce qu'il consiste à enrouler un réseau de fibres pour former un corps, à préparer une masse d'un composé de moulage, à déposer des bourrelets du composé sur le réseau dans la région générale de ce dernier dans laquelle un composant doit être fixé, à placer dans un moule le réseau sur lequel sont déposés les bourrelets de matière, à presser le moule contre le réseau et les bourrelets de matière de façon à mouler précisément le composant et à lier chimiquement ce dernier à l'endroit précis sur le réseau, et à faire murir la structure tubulaire de façon qu'elle soit prête à être utilisée. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les fibres sont revêtues d'une résine et en ce que la matière contient une charge de fibres coupées. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la matière contient des microsphères comme charge. 5. Structure tubulaire présentant un réseau de fibres enroulées hélicoidalement forman#t son corps, structure caractérisée en ce qu'au moins un composant façonné est formé sur la surface du corps de façon à en être solidaire et en ce que le composant contient une charge coopérant avec le réseau des fibres pour fixer fortement le composant audit réseau. 6. Structure tubulaire selon la revendication Ci, caractérisée en ce que les fibres sont imprégnées de résine et en ce que le composant est en une matière compatible avec ladite résine. 7. Procédé de réalisation d'une structure tubulaire, caractérisé en ce qu'il consiste à enrouler sur un mandrin un réseau de fibres imprégnées de résine enroulées hélicoidalement pour former un corps, à préparer une masse d'un composé compa tible avec la résine, à façonner au moins une pièce rapportée avec ledit composé, à déposer ladite pièce rapportée sur le corps tubulaire, à placer le corps tubulaire sur lequel la pièce rapportée est déposée dans un moule présentant une cavité d'une dimension et dsune forme predéterminées, à presser le moule contre le corps tubulaire et la pièce rapportée déposée de façon à mouler précisément ladite pièce rapportée sous la forme d'un composant à un emplacement précis sur le corps tubulaire 8.Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la masse de matière contint des fibres coupées comme charge. 9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la masse de matière contient des microsphères comme charge. 10. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que plusieurs pièces rapportées sont formées avec ledit composé et sont appliquées au corps tubulaire à des endroits prédéter- minés et en ce que le moule présente plusieurs cavités pour façonner et lier chimiquement lesdites pièces rapportées sur le corps tubulaire comme composants placés à des endroits p-fé- déterminés précis sur ledit corps.