Brevet FR2523611A1 — publié le 19830923

La présente invention se rapporte, d'une manière générale, à un butoir destiné à des navires et, plus particulièrement, à un butoir creux perfectionné en caout- chouc du type comportant un corps creux élastique de forme tronconique fabriqué en caoutchouc et conçu pour être fixé à la paroi d'un quai ou appontement, de telle sorte que l'axe de ce corps s'étende perpendiculairement au plan de ladite paroi. Dans la demande de modèle d'utilité japonais No 55299/1981, la Demanderesse a déjà proposé un butoir en caoutchouc perfectionné pour accroître le pouvoir d'absorption d'énergie de butoirs classiques hémisphéri- ques Plus spécialement, ce butoir comprend un corps principal creux et tronconique ainsi qu'une partie for- mant tampon qui, à paroi épaisse et de forme discoldale, fait saillie audelà de l'extrémité de petit diamètre dudit corps principal, coaxialement à ce dernier Cette partie à paroi épaisse formant tampon est en saillie d'une longueur considérable au-delà de l'extrémité de petit diamètre du corps principal creux et tronconique, par exemple d'une longueur axiale correspondant à 0,15 fois H (H étant la longueur axiale dudit corps principal l En service, cette partie formant tampon est destinée à venir au contact du bordage du navire plus tôt que les autres parties du butoir, de façon à absorber efficacement une partie de l'inertie de la grande masse du navire devant être amarré, ce qui fait qu'une période considérablement longue est nécessaire jusqu'à ce que le corps principal soit gonflé pour mettre sa surface externe en contact avec le bordage du navire Par conséquent, la partie défor- mable du corps principal est augmentée pour conférer à ce corps un pouvoir d'absorption d'énergie notablement accru. Bien que le butoir en caoutchouc de l'art antérieur 252361 1 précité présente de très bonnes propriétés d'absorption d'énergie, il est tellement rigide qu'il applique une force de réaction considérablement élevée à la coque du navire lorsqu'il entre en contact avec celle-ci Il est ainsi à craindre que la coque du navire soit endommagée par le butoir en caoutchouc. La présente invention a par conséquent pour objet de proposer un butoir en caoutchouc qui applique une faible force de réaction tout en maintenant un pouvoir élevé d'absorption d'énergie, palliant ainsi les inconvé- nients de l'art antérieur susmentionné. A cet effet, conformément à l'invention, il est propo- sé un butoir creux en caoutchouc pour absorber l'énergie cinétique d'un navire en approche d'un quai, ce butoir comprenant une partie de support creuse, tronconique, sensiblement en forme d'entonnoir et fabriquée en un caoutchouc élastique; une partie formant tampon, géné- ralement de forme cylindrique et faisant saillie au-delà de l'extrémité de petit diamètre de ladite partie de support à peu près parallèlement à l'axe longitudinal de cette dernière; ainsi qu'une partie de montage ou d'assise qui déborde d'un seul tenant de l'extrémité de grand diamètre de ladite partie de support,le long d'un plan radial perpendiculaire à l'axe longitudinal de cette partie de support Le diamètre interne r 1 de l'extrémité de grand diamètre de la partie de support et le diamètre externe r 2 de la partie formant tampon sont respectivement déterminés par le rapport r 1 >, r 2. Selon une forme de réalisation de la présente inven- tion, la surface e'xterne de la partie formant tampon est inclinée vers l'intérieur d'un angle n'excédant pas 100 par rapport à l'axe longitudinal du butoir La surface interne de cette partie formant tampon peut également être inclinée par rapport à l'axe longitudinal Dans ce cas, la partie formant tampon peut consister en un corps en révolution dont une paroi est à l'oblique par rapport à son axe de révolution. Dans une autre forme de réalisation selon la présen- te invention, dans laquelle la partie d'assise s'étend vers l'intérieur à partir de l'extrémité de grand diamè- tre de la partie de support avec laquelle elle est soli- daire, le long d'un plan radial perpendiculaire à l'axe longitudinal de la partie de support, le diamètre inter- ne r 3 de ladite partie d'assise est déterminé par le rapport r 3), 3/4 r 2. D'une manière générale, la présente invention repose sur la considération suivante: si l'on admet que le pouvoir total d'absorption d'énergie est maintenu à un même niveau, il est préférable que la force de réaction provoquée par la venue au contact de la coque du navire soit faible En effet, cette faible force de réaction réduit d'autant le risque de détérioration du bordage du navire Le nécessaire pouvoir global d'absorption d'énergie peut être obtenu si l'ampleur de la déforma- tion du butoir est augmentée pour compenser la réduction de la force de réaction. L'invention va à présent être décrite plus en détail à titre d'exemples nullement limitatifs en regard du dessin annexé sur lequel: la figure 1 est une vue en plan d'un butoir en caout- chouc selon une forme de réalisation de l'invention la figure 2 est une coupe selon la ligne A-A de la figure 1; la figure 3 représente en coupe le butoir illustré sur la figure à l'état de déformation par compression la figure 4 est une coupe d'un butoir en caoutchouc selon une autre forme de réalisation de l'invention la figure 5 est une coupe d'un butoir selon une variante de réalisation de l'invention; et la figure 6 est une demicoupe d'un butoir selon une autre variante de réalisation de l'invention. En observant les figures 1 et 2 qui sont respectivement 752361 ^ une vue en plan et une coupe d'un butoir creux en caout- chouc selon une forme de réalisation de l'invention, ce butoir comprend une partie de support 1 creuse et tronco- nique, une partie cylindrique 2 formant tampon et faisant saillie de l'extrémité de petit diamètre de ladite par- tie de support 1 t dont elle est solidaire), coaxiale- ment à cette dernière, ainsi qu'une partie 3 de montage ou d'assise qui, d'un seul tenant avec ladite partie de support 1, dépasse de l'extrémité de grand diamètre de cette dernière, le long d'un plan radial perpendiculaire à son axe. Le diamètre interne r 1 de l'extrémité de grand dia- mètre de la partie de support 1 est déterminé, par rap- port au diamètre externe r 2 de la partie 2 formant tam- pon,par la relation r 1 > r 2 En effet, le diamètre inter- ne r 1 de l'extrémité de grand diamètre de la partie de support 1 est choisi égal ou supérieur au diamètre exter- ne r 2 de la partie 2 formant tampon Avec cet agencement, une zone P-P' dans laquelle s'exerce la pression de contact se trouve toujours dans les limites internes d'un plan y-y' passant par des points d'appui 4 et Q' en bas de la partie de support 1 lors de la déformation du butoir, c'est-à-dire du début de l'application de la char- ge jusqu'à la fin de la déformation lorsque la partie de support 1 déformée entre en contact avec un bordage 4 de navire De ce fait, on évite avantageusement la généra- tion d'une force de réaction trop grande. Dans une autre forme de réalisation illustrée sur la figure 4, la partie d'assise 3 présente une région la en forme de talon qui, d'un seul bloc avec cette partie 3, dépasse radialement vers l'intérieur à partir de l'extré- mité de grand diamètre de la partie de support 1, comme l'illustrent des traits mixtes Dans ce cas,le diamètre interne r 3 de la région la en forme de talon et le dia- mètre externe r 2 de l'extrémité supérieure de la partie 2 formant tampon sont de préférence choisis de façon que r 3 > 3/4 r 2. 252361 1 En outre, étant donné que la partie 2 formant tam- pon dans le butoir selon l'invention est généralement de forme cylindrique, ce butoir est déformé au stade ini- tial de l'application de la charge par le bordage du navire qui approche du quai, de sorte que la zone limite entre la partie 2 et la partie 1 est contractée en direc- tion de l'axe Dans ces conditions, l'angle d'inclinai- son O de la partie de support 1 est diminué En d'autres termes, l'inclinaison de la partie 1 par rapport à l'axe est ougmentée,ce qui fait que la force de réaction initia- le exercée par le butoir décroît en conséquence Une expérience a révélé qu'il est possible d'obtenir une dimi- nution d'environ 10 % de la force de réaction lorsqu'on donne à la partie formant tampon une configuration çylin- drique Dans le butoir selon la figure 1, le diamètre ex- terne r 2 de la partie 2 formant tampon est déterminé par rapport à la hauteur totale H dudit butoir Plus spécia- lement, ce diamètre externe r 2 est égal à 1,27 fois H. Après avoir accusé sa déformation initiale par compression, au cours de laquelle la force de réaction augmente d'une manière relativement modeste comme expli- qué ci-dessus, le butoir de cette forme de réalisation commence à se déformer par flexion, auquel cas la partie de support 1 se dilate radialement vers l'extérieur Pour finir, cette partie 1 ploie de telle façon que la face interne de sa zone extrême supérieure vienne en contact avec la face interne de sa zone extrême inférieure, comme le montre la figure 3 Dans cet état cependant, la surfa- ce externe de la partie de support 1 ployée ne vient pas encore en contact avec la bordage 4 du navire étant donné que la partie 2 formant tampon fait saillie d'une distance axiale considérable au-delà de l'extrémité de petit diamè- tre de ladite partie de support 1 Conjuguée à la concep- tion de la structure, cette condition a pour résultat que le diamètre interne r 1 de l'extrémité de grand diamètre de la partie de support 1 est plus grand que le diamètre ? 523611 externe r 2 de la partie 2 formant tampon, et que la ligne de la force f agit dans une direction oblique, comme l'indiquent des flèches sur la figure 3 Cela permet à la partie de support 1 ployée de se déformer davantage dans le sens radial. Dans cette forme de réalisation, du fait que la partie 2 formant tampon est de forme cylindriquela par- tie de support 1 peut être inclinée davantage, si bien que la force f a pour effet de déformer davantage la partie de support 1 radialement vers l'extérieur D'après le résultat d'une expérience menée par la Demanderesse, le processus de déformation exposé ci-avant a permis d'obte- nir une augmentation d'environ 10 % de la déformation. Dans le butoir selon la forme de réalisation décrite, on atteint une augmentation d'environ 10 % de la déformation en même temps qu'une réduction d'environ 10 % de la force de réaction Un calcul effectué sur la base d'une formule théorique incluant ces valeurs a montré qu'on peut attein- dre un accroissement de 2 % de l'absorption d'énergie par le butoir de la forme de réalisation décrite Partant, le butoir ainsi réalisé développe une force de réaction moins grande qui n'est pas pour autant accompagnée d'une baisse de l'absorption d'énergie Les valeurs chiffrées indiquées ciavant pour la force de réaction,la déformation et l'absorption d'énergie le sont purement à titre illustra- tif et elles varient en fonction des changements de dimen- sions de différentes parties du butoir. Comme ilressort de la description qui précède, conformément à l'invention, il est essentiel que la partie 2 formant tampon présente une forme générale cylindrique et que cette partie cylindrique soit en saillie d'une distance considérable au-delà de l'extrémité de petit diamètre de la partie de support 1 dans la direction paral- lèle à l'axe Le résultat d'une expérience a montré que la hauteur de décrochement h de la partie formant tampon est de préférence déterminée, par rapport à la hauteur totale H du butoir, de telle sorte que: environ 0,15 de H dans la partie d'assise 3 De même, une plaque métalli- que de renforcement 5 ' peut être éventuellement incorpo- rée dans l'extrémité supérieure de la partie 2 forman t tampon Cette plaque 5 ' sert non seulement de raidisseur pour conférer sa rigidité à la partie 2, mais également de base pour assujettir une plaque-butoir de forme annu- laire et de grande surface ou de grand diamètre externe au sommet de ladite partie 2 La plaque 5 ' peut être noyée dans ladite plaque-butoir Ces plaques de renfor- cement peuvent être réalisées comme le montre la figure 5. La figure 6 montre une autre forme de réalisation de l'invention,dans laquelle la face interne de la partie de support 1 possède une région fléchissant vers l'exté- rieur, située plus près de l'extrémité de grand diamè- tre de cette partie 1 et espacée d'une distance appro- priée de la face inférieure du butoir Dans ces condi- tions, il est possible d'assurer toujours une déforma- tion par flexion dans cette zone fléchie de la partie de support 1. La figure 4 est une coupe d'un butoir cylindrique selon une autre forme de réalisation de l'invention. Comme décrit dans le préambule, ce butoir se distingue de celui de la première forme de réalisation par le fait que sa partie 2 formant tampon est inclinée vers l'intérieur d'un angle de 100 par-rapport à l'axe longi- tudinal du butoir Les autres parties sont matérielle- ment identiques à celles de la première forme de réali- sation. Cette caractéristique spécifique de la partie 2 formant tampon a été adoptée pour la raison exposée ci- après. Conformément à l'invention, il est essentiel que le diamètre interne r 1 de l'extrémité de grand diamètre dé la partie de support 1 soit égal ou supérieur au diamètre externe r 2 de la partie 2 formant tampon Cependant. lorsque l'épaisseur t de la paroi de la partie de support 1 est augmentée t comme illustré par des traits mixtes) pour accroître la force de réaction dans les limites de la plage admissible, le diamètre externe r 2 de la partie 2 peut devenir plus grand que le diamètre interne r de l'extrémité de grand diamètre de la partie de support 1 Dans cette forme de réalisation selon l'invention, pour éviter un tel inconvénient, la face interne de la paroi de la partie 2 formant tampon est inclinée d'environ 10 ( angle OL l par rapport à l'axe - Dans ces conditions, il est possible de faire en sorte que le diamètre externe r 2 de ladite partie 2 soit, au moins à la face supérieure de cette partie 2, plus petit que le diamètre interne r 1 de l'extrémité de grand diamètre de la partie de support 1 Par ailleurs,dans le butoir selon l'invention, la partie 2 formant tampon est déformée en réduisant son diamètre lorsqu'elle est soumise à une charge de compression De ce fait, le dia- mètre externe r 2 de cette partie 2 satisfait au rapport: r 1 t r 2 Dans cette forme de réalisation de l'invention, à la fois la face externe et la face interne de la paroi de la partie 2 sont inclinées par rapport à l'axe x. Cela n'est cependant pas indispensable et il suffit que la face externe de la paroi de cette partie 2 soit incli- née. Comme décrit ci-avant, conformément à l'invention, il est possible d'obtenir un butoir creux en caoutchouc produisant une plus petite force de réaction tout en étant doté d'un plus grand pouvoir d'absorption d'énergie. Bien que l'invention ait été décrite avec des termes spécifiques, on fera observer que les formes de réalisa- tion décrites ont seulement valeur d'exemples et que de nombreuses modifications peuvent être apportées à ces formes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention. 252361 1 REVENDICATIONS 1 Butoir creux en caoutchouc destiné à absorber l'énergie cinétique d'un navire en approche d'un quai, butoir caractérisé par le fait qu'il comprend une partie de support ( 13 creuse, tronconique, sensiblement en forme d'entonnoir et fabriquée en un caoutchouc élastique; une partie ( 2) formant tampon, de forme générale cylindrique et faisant saillie au-delà de l'extrémité de petit diamè- tre de ladite partie de support ( 1),à peu près parallèle- ment à l'axe longitudinal de cette dernière; ainsi qu'une partie de montage ou d'assise ( 3) s'étendant vers l'exté- rieur à partir de l'extrémité de grand diamètre de ladite partie de support ( 1) dont elle est solidaire, le long d'un plan radial perpendiculaire à l'axe longitudinal de cette partie de support; et par le fait que le diamètre interne (r 1 l de l'extrémité de grand diamètre de ladite partie de support ( 1) et le diamètre externe (r 2) de l'extrémité supérieure de ladite partie ( 2) formant tam- pon sont déterminés selon le rapport: r 1 >r 2. 2 Butoir creux en caoutchouc selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la surface externe de la partie ( 2) formant tampon est inclinée vers l'intérieur d'un angle n'excédant pas 10 par rapport à l'axe longitu- dinal (x) dudit butoir. 3 Butoir creux en caoutchouc selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la partie d'assise ( 3) fait saillie vers l'intérieur à partir de l'extrémité de grand diamètre de la partie de support ( 1) dont elle est solidaire, le long d'un plan radial perpendiculaire à l'axe longitudinal de cette partie de support, le diamètre interne (r l de cette partie d'assise ( 3) étant déterminé selon le rapport: r 3 > 3/4 r 2 4 Butoir creux en caoutchouc selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la partie ( 2) formant tampon comporte un élément de renforcement 15 ') noyé à un endroit proche de la surface supérieure de ladite partie formant tampon. 5 Butoir creux en caoutchouc selon la revendication 4., caractérisé par le fait que la partie ( 2) formant tampon comporte une plaque-butoir de forme annulaire et présentant un grand diamètre externe, l'élément de ren- forcement ( 5 ') étant noyé dans cette plaque-butoir. 6 Butoir creux en caoutchouc selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la partie d'assise ( 3) est munie d'un élément de renforcement ( 5) incorporé. 7 Butoir creux en caoutchouc selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la surface interne de la partie de support ( 1) présente une configuration fléchis- sant vers l'extérieur dans une région proche de l'extré- mité de grand diamètre de ladite partie de support I 1). 8 Butoir creux en caoutchouc selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la hauteur Ch) de la partie ( 2 l formant tampon, mesurée le long de l'axe Cx) dudit butoir, est déterminée, par rapport à la hauteur totale CH) de ce butoir de sa face inférieure à sa face supérieure, de façon à satisfaire au rapport suivant environ 0,15 de H h (environ 0,35 H.