Brevet FR2503288A1 — publié le 19821008

La présente invention concerne les structures à barres assemblées et, notamment, les noeuds d'assemblage de telles structures. On connaît déjà de telles structures dans lesquelles l'assemblage des barres, généralement tubulaires, est réalisé par l'intermédiaire de goussets, comportant éventuellement plusieurs ailes Dans ces structures connues, les extrémités des barres sont solidarisées du gousset au moyen de vis et d'écrous ou par soudure. La présente invention a pour objet la réalisation d'une structure barres, notamment tubulaires, légère, rigide, dimensionnellement stable et résistant bien à la traction et à la compression, de façon à pouvoir être notamment utilisée dans des applications spatiales. A cette fin, selon l'invention, la structure I barres assemblées dans laquelle on utilise des goussets I une ou plusieurs ailes en croix ou en étoile, ainsi que des éléments auxiliaires de solidarisation pour la solidarisation d'une pluralité de barres, est caractérisée en ce que les barres, les goussets et les éléments auxiliaires sont réalisés en un matériau composite à base de fibres résistantes et rigides et en ce que ces différentes pièces sont assemblées entre elles par collage de façon que les efforts soient transmis par encastrement et que les joints de colle travaillent en cisaillement. Certaines desdites barres peuvent présenter des fentes à leur extrémité pour leur permettre de s'encastrer simultanément dans plusieurs ailes d'un gousset. Dans ce cas, il est avantageux de prévoir des premiers éléments auxiliaires de solidarisation comportant d'une part une surface concave susceptible d'épouser la portion correspondante de barre se trouvant entre deux ailes du gousset et d'autre part, des rebords plats susceptibles de s'appliquer sur lesdites ailes du gousset. Si deux barres se trouvent ainsi en prolongement l'une de l'autre, ces premiers éléments auxiliaires chevauchent les extrémités en regard de ces deux barres. D'autres barres peuvent être disposées dans le plan des ailes du gousset. Leurs extrémités peuvent alors soit être tangentes à une aile de celui-ci, soit être encastrées au moins partiellement dans ladite aile. On prévoit alors des seconds éléments auxiliaires de solidarisation comportant d'une part une surface concave susceptible d'épouser l'extrémité correspondante de la barre et d'autre part un rebord périphérique plat susceptible de s'appliquer sur l'aile correspondante du gousset. Bien entendu, les différentes pièces entrant dans la structure selon l'invention, peuvent être réalisées à l'aide de matériaux composites incorporant des fibres de carbone, de verre, de Kevlar (marque déposée) ou de tout autre fibre de bonne résistance mécanique, incorporée dans une résine synthétique. Chaque pièce peut comporter des fibres dans au moins deux directions différentes. On voit ainsi que l'invention peut être appliquée à toute liaison de barres de matériaux composites, de section ouverte ou fermée, moyennant l'adaptation du profil de chaque partie selon l'invention à la barre qu'elle rencontre. On obtient, grâce à l'invention - une grande simplicité de fabrication - une bonne facilité de mise en oeuvre - une grande rigidité de la jonction - une faible masse de l'ensemble des matériaux utilisés. Dans le cas de barres dont les axes se trouvent dans le plan des ailes du gousset, chaque aile de gousset peut présenter une découpe autorisant la fixation d'une ou plusieurs barres orientées de façon quelconque dans le plan de ladite aile. Par ailleurs, les extrémités de ces barres peuvent comporter des fentes de manière I s'encastrer dans les ailes correspondantes. Le cas échéant, entre les deux seconds éléments auxiliaires de solidarisation associés I la même extrémité de barre on peut prévoir des cales d'épaisseur pour tenir compte de l'épaisseur de l'aile. Ces cales d'épaisseur sont de préférence également réalisées en matériaux composites base de fibres. Les différents éléments composant la structure selon l'invention peuvent être réalisés en différents matériaux composites. Ils peuvent être faits de drapages et de produits de solidarisation différents. Les différents éléments de la structure selon ltinvention peuvent être assemblés soit par collage chaud , par exemple au moyen d'une résine époxy, soit par collage a froid. Dans le cas d'une pluralité de barres disposées dans le plan d'une aile, il peut être avantageux de prévoir des seconds éléments auxiliaires de solidarisation solidaires les uns des autres et susceptibles de s'adapter I la pluralité desdites barres. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 illustre en perspective un exemple de réalisation de noeuds d'assemblage conformes à la présente invention. La figure 2 est une vue éclatée en perspective du noeud de la figure 1. Les figures 3,4 et 5 illustrent en perspective le noeud des figures 1 et 2, les coquilles et renforts longitudinaux étant supprimés. Les figures 6 et 7 montrent en perspective des variantes de réalisation de gousset pour noeud d'assemblage selon l'invention. La figure 8 est une vue de dessus d'une variante de réalisation de coquilles d'extrémité pour noeud d'assemblage selon l'invention. La figure 9 est une vue de face de l'ensemble de coquilles de la figure 8. L'exemple de noeuds d'assemblage, montré par les figures 1 à 5, est destiné à assembler deux tubes principaux 1 et 2 en prolongement l'un de l'autre, ainsi qu'un certain nombre de tubes auxiliaires 3 à 8. Par exemple, les axes des tubes 3, 4 et 7 sont situés dans un même plan axial, et il en est de même des plans des axes des tubes 5 , 6 et 8, ces deux plans étant orthogonaux l'un par rapport à 1 'autre. Pour réaliser le noeud d'assemblage représenté terminé sur la figure 1, on utilise un gousset 9, des coquilles d'extrémités de tube 10, des renforts longitudinaux 11 et d'éventuelles cales 12. Dans l'exemple de réalisation des figures 1 à 5, le gousset 9 comporte quatre ailes planes 9a, 9b, 9c et 9d, deux à deux orthogonales, pour former une section en croix autour d'un axe 13. Chacune des coquilles 10 comporte une partie hémicylindrique 10a destinée à envelopper la partie correspondante de l'extrémité de tube 3 à 8 à laquelle elle est associée et une partie plane périphérique 10b destinée à s'appliquer contre l'aile 9a à 9d correspondante du gousset 9. Par ailleurs, chaque renfort longitudinal 11 comporte également une partie cylindrique lia destinée à envelopper la partie correspondante des tubes 1 et 2 à renforcer et des rebords longitudinaux llb destinés I s'appliquer contre les ailes 9a à 9d. Dans le mode de réalisation des figures 1 5, chaque renfort 11 présente la forme d'un quart de rond. Tous les éléments 1 12 sont réalisés en un matériau composite I base de fibres enrobées dans une résine synthétique. Comme l'illustrent les figures , l'assemblage entre les tubes 1 et 2 et le gousset 9 résulte du fait que l'on pratique, dans l'extrémité des tubes 1 et 2 en regard des fentes longitudinales 14, réparties 900 autour de l'axe dudit tube, pour permettre l'introduction des extrémités en croix des ailes 9a I 9d du gousset 9. Sur les figures 3 5, on montre l'assemblage des tubes i et 2 au gousset 9, après mise en alignement des axes de ces tubes avec l'axe 13 dudit gousset et introduction des ailes de celui-ci dans les fentes 14. En ce qui concerne l'assemblage des tubes 3 8 audit gousset, les figures 3,4 et 5 montrent trois variantes de réalisation. Sur la figure 3, l'extrémité des tubes 3 8 vient abouter une face du chant des ailes 9a 9b. Sur la figure 4, les extrémités des tubes 3 I 8 sont pourvues de fentes diamétralement opposées 15, permettant l'introduction d'une partie périphérique des ailes 9a 9d dans lesdites fentes, et donc une sorte d'encastrement partiel de ces ailes dans les tubes. Enfin, sur la figure 5, le chant des ailes 9a à 9d comporte des échancrures 16, tandis que les extrémités des tubes 3 à 8 en regard du gousset 9 sont pourvues de fentes 15. Ainsi, on peut obtenir un encastrement complet des extrémités des tubes 3 à 8 sur le gousset 9. Dans les positions assemblées représentées sur les figures 3 5, les différents tubes 1 à 8 sont collés au gousset 9. Ensuite, on met en place les différentes coquilles 10 sur les extrémités des tubes 3 8 et on colle ces coquilles de façon que leur partie hémicylindrique 10a soit appliquée contre l'extrémité correspondante des tubes et que leur partie périphérique plane 10b soit appliquée au moins en partie contre les ailes 9a à 9b. Notamment, dans le cas de l'assemblage de la figure 3, on peut prévoir des cales 12 entre deux coquilles fixées sur la même extrémité de tube afin de compenser l'épaisseur de l'aile 9a 9d correspondante, pour les parties planes 10b extérieures ces ailes. De même, on met en place les renforts longitudinaux 11 pour recouvrir les extrémités fendues des tubes 1 et 2 et l'on assemble par collage ces renforts 11 de façon que leur partie cylindrique lia s'applique sur lesdites extrémités des tubes 1 et 2 et que leur bord plan llb s'applique contre les ailes 9a a 9d. Après ces différents assemblages et collages, on obtient le noeud de la figure 1. Sur les figures 6 et 7 on a représenté des variantes de réalisation du gousset 9. La variante de réalisation 17 du gousset 9, montré par la figure 6, comporte une pluralité d'ailes 17a identiques, décalées angulairement par rapport à un axe longitudinal 18. Les écarts angulaires e entre les différentes ailes 17a peuvent être égaux ou différents. Le gousset 19 de la figure 7 comporte quatre ailes 19a, 19b, 19c et 19d dont chacune comporte un contour pourvu de différentes facettes de façon à permettre la solidarisation d'une pluralité de barres. Dans l'exemple des figures 1 I 5, on a montré des coquilles 10 individuelles, séparées les unes des autres. En revanche, sur les figures 8 et 9, on a représenté un ensemble de coquilles 20 comportant une pluralité de coquilles 21 rendues solidaires les unes des autres par une plaque 22. Ainsi, il est possible de solidariser une pluralité de tubes sur un gousset 9,17 ou 19 au moyen de deux ensembles 20. REVENDICATIONS 1. Structure à barres assemblées dans laquelle on utilise des goussets à une ou plusieurs ailes en croix ou en étoile, ainsi que des éléments auxiliaires de solidarisation pour la solidarisation d'une pluralité de barres, caractérisée en ce que les barres (1 à 8), les goussets (9) et les éléments auxiliaires (10,11) sont réalisés en un matériau composite à base de fibres résistantes et rigides et en ce que ces différentes pièces sont assemblées entre elles par collage de façon que les efforts soient transmis par encastrement et que les joints de colle travaillent en cisaillement. 2. Structure selon la revendication 1, dans laquelle certaines desdites barres présentent des fentes à leur extrémité pour leur permettre de s'encastrer simultanément dans plusieurs ailes d'un gousset, caractérisée en ce qu'elle comporte des premiers éléments auxiliaires de solidarisation (11) comportant d'une part une surface concave (lla) susceptible d'épouser la portion correspondante de barre se trouvant entre deux ailes du gousset et d'autre part, des rebords plats (lob) susceptibles de s'appliquer sur lesdites ailes 9a à 9d du gousset. 3. Structure selon la revendication 2, dans laquelle deux desdites barres se trouvent en prolongement l'une de l'autre, caractérisée en ce que ces premiers éléments auxiliaires (11) chevauchent les extrémités en regard de ces deux barres. 4. Structure selon la revendication 1, dans laquelle certaines desdites barres sont disposées dans le plan des ailes du gousset, les extrémités desdites barres étant soit tangentes à une aile de celui-ci, soit encastres au moins partiellement dans ladite aile, caractérisée en ce qu'elle comporte des seconds éléments auxiliaires (10) de solidarisation comportant d'une part une surface concave (10a) susceptible d'épouser l'extrémité correspondante de la barre et d'autre part un rebord périphérique plat (lOb) susceptible de s'appliquer sur l'aile correspondante du gousset. 5. Structure selon la revendication 4, caractérisée en ce que chaque aile de gousset présente une découpe (16) autorisant la fixation d'une ou plusieurs barres orientées de façon quelconque dans le plan de ladite aile. 6. Structure selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisée en ce que les extrémités des barres comportent des fentes (16) de manière à s'encastrer dans les ailes correspondantes. 7. Structure selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comporte entre les deux seconds éléments auxiliaires de solidarisation (10) associés 9 la même extrémité de barre des cales d'épaisseur (12) pour tenir compte de l'épaisseur de l'aile. 8. Structure selon la revendication 8, caractérisée en ce que lesdites cales d'épaisseur (12) sont également réalisées en matériaux composites I base de fibres. 9. Structure selon la revendication 4, caractérisée en ce que lesdits seconds éléments auxiliaires sont multiples pour pouvoir recevoir une pluralité de barres. 10. Structure selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que les différents éléments sont assemblés soit chaud, soit froid.