Brevet FR2526840A1 — publié le 19831118

L'invention concerne un système de déplacement horizontal dans deux directions perpendiculaires, transversale et longitu- dinale, d'une nacelle suspendue, pour nettoyage et/ou peinture d'une charpente, notamment métallique. Pour nettoyer et/ou peindre une charpente, notamment une charpente métallique d'usine ou entrepôt, on utilise générale- ment un échafaudage roulant qui est déplacé au sol sur la tota- lité de la surface du bâtiment, afin de permettre le traitement de toutes les parties de la charpente Un tel système rend im- pératif de libérer complètement la surface au sol du bâtiment sur laquelle se déplace l'échafaudage, notamment pour les bâti- ments en service, ce qui nécessite de la main-d'oeuvre, entrai- ne des pertes de temps, donc d'argent, tant pour le personnel traitant la charpente que pour le propriétaire du bâtiment, sans compter les inconvénients qui en découlent pour ce dernier. Un sait, par ailleurs, qu'il existe un matériel permettant la réfection et/ou le traitement des façades verticales des bâ- timents de très grande hauteur Ce matériel se compose essentiel- lement d'une nacelle suspendue par l'intermédiaire de câbles sur un rail supérieur, avec des moyens permettant son déplacement verticalement par le jeu des câbles, et horizontalement grâce au rail supérieur, dans le plan vertical de la façade à traiter. Une charpente, et notamment une charpente métallique, se compose généralement de fermes reposant sur des piliers, la par- tie inférieure de chaque ferme étant constituée par un entrait ou panne disposé(e) horizontalement, les entraits ou pannes étant parallèles et à distance N l'un(e) de l'autre dans la di- rection d'alignement des fermes, ou direction transversale x de la charpente. Afin d'éviter les inconvénients entraînés par l'utilisation d'un échafaudage pour le nettoyage et/ou la peinture de charpen- tes, notamment métalliques, l'invention se propose d'utiliser une nacelle suspendue, avec système de déplacement horizontal simple et fiable dans deux directions perpendiculaires, l'une transversale x confondue avec la direction d'alignement des fer- mes, l'autre longitudinale y confondue avec la direction dans laquelle est placé(e) chaque entrait ou panne. 2. Comme il est connu, la nacelle se compose essentiellement d'une plateforme rectangulaire avec garde-corps et grillage de protection périphériques. Le système de déplacement conforme à l'invention est carac- térisé en ce que, la nacelle étant suspendue à distance m des entraits ou pannes en quatre points de la plateforme distants de p nes, par quatre câbles de déplacement vertical dont les extrémi- tés libres sont accrochées en quatre points de la charpente sur deux entraits transversalement distants de a N (a étant entier), la nacelleest déplacée d'une distance N dans le sens souhaité, et notamment-dans la direction x, à l'aide de deux perches ri- gides de longueur utile 1 I/m 2 + { 2 N + a N p)/2)2, qui, ancrées sur la charpente, à distance N des points d'ancrage des câbles dans la direction du déplacement, sont utilisées pour guider, par rotation autour de leur point d'ancrage et déplace- ment latéral du centre de gravité de la plateforme sous le con- trôle des câbles de suspension, un premier déplacement de la na- celle sur une distance n/2, suivi d'un second déplacement de la nacelle sur la même distance, des dispositions étant prises pour maintenir la plateforme horizontale par le jeu des cibles de 8 Us- pension et pour permettre le décrochement aisé de ces c Ables, de- puis la nacelle, au cours des deux manoeuvres de déplacement. La commande des quatre câbles de suspension permettant le déplacement vertical de la nacelle est assurée par quatre moteurs électriques dont le câble d'alimentation est supporté par es crochets mis en place sur entrait ou panne à mesure que la nacel- le progresse dans un sens ou dans l'autre Les quatre moteurs sont fixés sur la plateforme de telle sorte que, dans la direction x d'écartement des entraits ou pannes, les câbles' au niveau de cette plateforme, soient distants de p comme il a été dit précé- demment On a également dit qu'au moment de la première'manoeuvre, la nacelle est suspendue à distance m des entraits ou pannes sur deux entraits transversalement distants de a N et que, au cours des deux manoeuvres, les câbles doivent pouvoir être décrochés ai- sément depuis la nacelle. Le système conforme à l'invention est encore caractérisé en ce que la distance m est choisie égale à la grandeur moyenne 3. d'un homme, la distance 2 entre câbles de suspension au niveau de la plateforme étant comprise entre (a-l L et a n, et l'ex- trémité libre des câbles étant constituée par une partie rigide terminée par un crochet permettant l'accrochage de ces câbles sur les entraits ou pannes, la longueur de la partie rigide étant choisie pour que cette partie puisse être saisie aisément depuis la nacelle quelle que soit la position prise par cette dernière au cours des manoeuvres de déplacement. On a dit de plus que, au cours des manoeuvres de déplace- ment, les perches rigides sont utilisées pour entraîner le dé- placement de la nacelle par rotation autour de leur point d'an- crage sur les entraits ou pannes Autrement dit, pour que la nacelle soit déplacée, il est nécessaire de disposer de points d'ancrage sur la plateforme Par ailleurs, la plateforme doit être stable quelle que soit la position des personnes qui tra- vaillent sur sa surface. Le système conforme à l'invention est encore caractérisé en ce que les sorties des quatre câbles de suspension de la nacelle sont situées aux quatre coins de la plateforme qui comporte, au niveau de ces sorties, des dispositifs d'ancrage pour les per- ches. Dans les conditions qui ont été définies, et ainsi qu'on l'a précédemment précisé, les perches ont une longueur utile plus élevée que la longueur des câbles de suspension lorsque la nacelle se trouve à distance m des entraits ou pannes, et on a précisé que les manoeuvres de déplacement se font sous contrôle des câbles de suspension. Le système conforme à l'invention est également caractérisé en ce que, au cours de la première manoeuvre de déplacement sur une distance n/2, les deux perches rigides sont ancrées sur les dispositifs d'ancrage de plateforme au niveau des sorties des deux câbles de suspension situées sur la partie considérée com- me l'avant de plateforme dans le sens du déplacement souhaité, et entraînent, par détente contrôlée des câbles de suspension, un mouvement latéral de la nacelle doublé d'un mouvement descen- dant jusqu'à ce que les câbles de suspension de l'arrière de plateforme atteignent une longueur égale à celle des perches, 4. ces dernières, au cours de la seconde manoeuvre de déplacement sur une même distance n Z 2, étant ancrées sur les dispositifs d'ancrage de plateforme au niveau des sorties des deux câbles de suspension situées sur la partie arrière de plateforme, et en- traînant, par mise sous tension contrôlée des câbles de suspen- sion, un mouvement latéral de la nacelle doublé d'un mouvement ascendant jusqu'à ce que les câbles de suspension atteignent une longueur telle que la nacelle se trouve à distance m des entraits ou pannes. La suite de la description se réfère aux dessins annexés qui représentent: figure 1: une vue schématique en perspective de la plateforme suspendue aux entraits ou pannes d'une charpente lorsqu'a été effectuée la première opération de la première manoeuvre de dé- placement; figure 2 a et 2 b: une illustration des deux manoeuvres de dé- placement; figure 3 une v ue schématique de la plateforme, la nacelle ayant été déplacée sur une distance n. La nacelle a été représentée figure 1 sous la forme dépouil- lée d'une plateforme 2, ses composants -tels que garde-corps, grillage de protection étant des composants connus qui ne font donc pas partie de l'invention Aux quatre coins de la plate- forme, sont fixés quatre moteurs électriques (non représentés pour les raisons qui viennent d'être énoncées) d'entraînement de quatre câbles de suspension 31,32,33 et 34 La nacelle est suspendue sous une charpente, notamment métallique, composée de fermes reposant sur des piliers, la partie inférieure de chaque ferme étant constituée par un entrait ou panne disposé(e) hori- zontalement, les entraits ou pannes étant parallèles et à dis - tance N l'un(e) de l'autre dans la direction d'alignement des fermes, ou direction transversale x de la charpente On a repré- senté sur la figure cinq entraits ou pannes 11,12, 13, 14, 15. Les extrémités libres des câblés de suspension sont accro- chées en quatre points de la charpente sur deux entraits trans- versalement distants de a N (a étant un entier bien entendu}. Dans l'exemple représenté, les entraits d'ancrage sont distants 5. de 2 N; il s'agit des entraits 12 et 14, cette disposition per- mettant à la personne travaillant dans la nacelle de nettoyer et/ou peindre commodément l'entrait 13 et les autres composants de la ferme dont il constitue la partie inférieure, compte-tenu des dimensions normalisées de charpente qui seront précisées plus loin et de la dimension de la plateforme dans la direction x qui est choisie entre N et 2 N dans ce cas. L'extrémité des câbles de suspension 31, 32, 33 et 34 est constituée par une partie rigide terminée par un crochet,respec- tivement 311, 321, 331 et 341, dont la fonction sera précisée dans ce qui suit, de même que la longueur r. La nacelle étant initialement au sol et reposant sur quatre roues (non représentées), on utilise tout équipement approprié pour ancrer sur les entraits 12 et 14, aux points 121, 122 et 141, 142, les crochets des parties rigides des quatre câbles de suspension La nacelle est ensuite hissée par le mouvement des câbles de suspension entraînés par les moteurs électriques, jus- qu'à ce que la pla teforme se trouve à la distance des entraits ou pannes qui convient pour le travail qui doit être effectué. On supposera que les travaux sont terminés au niveau de l'entrait 13 et que l'on souhaite effectuer les travaux au ni- veau de l'entrait 12, ce qui nécessite le déplacement de la na- celle dans la direction x, sur une distance n vers la gauche sur le dessin, étant bien entendu -comme on le verra par la sui- te que la nacelle peut être déplacée tant dans la direction x que dans la direction y On dispose à cette fin de deux perches rigides 41 et 42 qui se trouvent à demeure sur la plateforme. Comme représenté figure 1, la plateforme étant amenée à distance m des entraits (si elle ne l'est déjà), ces perches sont ancrées, d'une part, sur des dispositifs d'ancrage de la plateforme au niveau des-sorties des câbles 31 et 32, d'autre part, aux points 111 et 112 de l'entrait 11, soit à distance N des points 121 et 122 d'ancrage des câbles précités On remarquera que, dans le sens de déplacement souhaité, les cables 31 et 32 se situent à l'avant de la plateforme i On se reportera maintenant figure 2 a pour expliquer la pre- mière manoeuvre destinée à faire avancer la nacelle d'une dis- tance n/2 Comme il vient d'être dit, au début de la première manoeuvre, la nacelle est dans la position représentée en traits pleins, à distance m des entraits 111 à 141, suspendue par ses câbles de suspension sur les entraits 12 et 14 L'ensemble est représenté en vue latérale de sorte que seuls sont visibles les câbles 31 et 34 et les points d'ancrage 121 et 141 Les perches rigides (seule, la perche 41 est visible> ont été ancrées tel que représenté figure 1. La figure 2 a permet de déterminer la longueur utile des perches 41 et 42 Dans le cas représenté, cette longueur 1 sera égale à v Fm 2 + )2, ce qui donne, dans le cas plus général d'une distance a N entre entraits d'ancrage, une valeur 1 égale à V m 2 + La nacelle se trouvant donc dans la position représentée en traits pleins figure 2 a, on commande un mouvement de détente des quatre câbles de suspension de telle sorte que cette nacelle, guidée dans son mouvement descendant par les perches tournant autour de leurs points d'ancrage 111 et 112 (figure 1), est ame- née dans la position représentée en lignes pointillées sur la figure 2 a Dans cette position, la nacelle est en équilibre, la longueur atteinte par les câbles de suspension arrière ( 33 et 34) est égale à celle des perches, la manoeuvre ayant amené un dépla- cement de la nacelle sur une distance égale à n/2. Dans le cas représenté, la dimension de la plateforme dans la direction x est légèrement plus faible que 2 n, distance entre entraits d'ancrage des câbles de suspension; on remarquera que, par suite, la longueur des câbles de suspension avant, à la fin de la première manoeuvre, est plus faible que celle des câbles de suspension arrière Pour que la plateforme reste dans un plan horizontal au cours de la première manoeuvre, il est donc néces- saire de contrôler le mouvement de détente des câbles de telle sorte que les câbles avant se 'déroulent moins vite que les câbles arrière; les rapports de vitesse de déroulement seront aisément déduits à partir de la longueur 1 ' des câbles de suspension avant à la fin de la manoeuvre, cette longueur 1 ' étant calculée d'a- près la formule 1 '2 = 12 + N 2 2 (nq), avec q m ( 3 N p)/2 dans le cas considéré, et (an + N p)/2 dans le cas plus général d'une distance an entre entraits d'ancrage des câbles de suspension. 7. On notera que 1 ' = 1 = longueur des perches lorsque la dimension p de la plateforme est égale à la distance a N entre entraits d'ancrage, et que a est la dimension définie par la hauteur du triangle formé par une perche, le câble de suspension avant cor- respondant et leurs points d'ancrage sur entraits, sur la partie avant de la base de longueur N de ce triangle. Lorsque la nacelle a été amenée dans la position représen- tée en pointillé figure 2 a, elle se trouve suspendue en position d'équilibre par les perches ancrées sur sa partie avant et par les câbles de suspension arrière; il est donc possible de dé- crocher les câbles de suspension avant de leur point d'ancrage sur l'entrait 12 pour les accrocher au niveau des points d'an- crage des deux perches sur l'entrait 11, en les détendant légè- rement dans le cas d'une plateforme de dimension p inférieure à 2 N (ou a n), dans les proportions représentées Les perches peu- vent alors être décrochées, la nacelle se retrouvant suspendue en position basse par ses quatre câbles de suspension, puis ac- crochées de manière à Ndoublern les câbles de suspension arrière, la. nacelle étant toujours suspendue en position basse, mais les câbles de suspension arrière pouvant alors être décrochés pour être raccrochés sur l'entrait 31 (seul, le point d'ancrage 131 est visible sur les figures 2 a et 2 b) La nacelle se trouve alors dans la position et dans les conditions représentées en traits pleins figure 2 b. On a dit précédemment que l'extrémité des câbles de suspen- sion est constituée par une partie rigide ( 311, 321, 331 et 341 sur la figure 1) permettant le décrochement aisé des câbles, de- puis la nacelle, au cours des deux manoeuvres de déplacement La longueur r de cette partie rigide sera, en principe, déterminée enpiriquement, et sa longueur r sera précisée ultérieurement avec les autres dimensions de l'ensemble réalisé qui sera défini à titre d'exemple. La nacelle se trouvant dans la position représentée en traits pleins figure 2 b, on commande un mouvement de tension des quatre câbles de suspension de telle sorte que cette nacelle, guidée dans son mouvement ascendant par les perches tournant au- tour de leurs points d'ancrage 141 et 142 (figure 1), est amenée dans la position représentée en lignes pointillées sur la figure 8. 2 b Dans cette position, la nacelle est en équilibre à distance m des entraits ou pannes, la manoeuvre avant entraîné son dépla- cement sur une distance égale à n{ 2 Les perches peuvent alors être décrochées, et la nacelle se retrouve dans la position et dans les conditions représentées figure 3, ce qui correspond à un déplacement de N depuis sa position initiale Il est alors possible de traiter l'entrait 121 et les composants de la ferme dont cet entrait constitue la partie inférieure. On vient de décrire les opérations effectuées au cours des deux manoeuvre de déplacement de la nacelle dans la direction x et dans le sens x', soit vers la gauche figure 1 Il est clair que la même suite d'opérations permettra de déplacer la nacelle dans l'autre sens pour cette même direction x, sauf que la par- tie avant de la nacelle est alors celle o se situent les sor- ties des câbles de suspension 33 et 34 Il est également clair que le système conforme à l'invention permet de déplacer la na- celle dans la direction x; mais, dans ce cas, les extrémités supérieures des perches sont accrochées sur les entraits d'an- crage ( 12 et 14) des câbles de suspension, à distance N des points d'ancrage des câbles de la partie avant, lors de la pre- mière manoeuvre. On notera, par ailleurs, que, si la partie inférieure des entraits est profilée de manière à pouvoir constituer un rail de roulement, le déplacement de la nacelle dans la direction y peut se faire par l'intermédiaire de roues motrices placées dans les entraits, le système de déplacement conforme à l'invention étant alors utilisé uniquement pour le déplacement dans la di- rection x On notera enfin que, si la charpente comporte des pannes situées dans un plan incliné, et non plus horizontal, le systè- me conforme à l'invention peut encore être utilisé; mais il est alors un peu plus complexe en ce sens qu'il nécessite d'utiliser quatre perches de deux longueurs différentes pour permettre le déplacement de la nacelle, et un contrôle plus élaboré des mou- vements de câbles de suspension. Une nacelle réalisée conformément à l'invention comporte une plateforme dont la longueur es t de 5 m dans la direction y 9. et dont la largeur est de 2,40 m dans la direction x Au début de la première manoeuvre de déplacement, la nacelle se trouve ou est amenée à environ l L 8 Om (distance m) des entraits ou pannes, et, pour une distance normalisée de 1,50 m entre ces entraits ou pannes, on donne aux perches rigides une longueur de l'ordre de 2,60 m Les extrémités des perches sont constituées par des cro- chets dont les dimensions sont adaptées aux dimensions normali- sées des entraits ou pannes, et les extrémités des câbles de suspension sont en fait constituées par des tiges indépendantes, ces tiges se terminant, à chaque extrémité, par un crochet, et les câbles étant pourvus d'un dispositif d'ancrage dans les cro- chets des extrémités inférieures des tiges Compte-tenu des di- mensions qui viennent d'être énoncées, une longueur r des tiges de lm permet un décrochage aisé des câbles de suspension, depuis la nacelle, au cours des deux manoeuvres de déplacement. La plateforme comporte un garde-corps de 1,_ 1 m de hauteur et d'un double garde-corps extérieur avec grillage de protec- tion; elle est équipée de quatre moteurs électriques de force 500 kg, avec freins à double commande pour le cas o survien- drait une panne-d'électricité. Il est bien entendu que la description qui précède a été faite à titre d'exemple non-limitatif et que certaines variantes peuvent être envisagées tant en ce lui concerne les caractéris- tiques dimensionnelles du système que ses applications. REVENDICATIONS 1 Système de déplacement horizontal dans deux directions perpendiculaires, l'une transversale x et l'autre longitudinale y, d'une nacelle suspendue, pour nettoyage et/ou peinture d'une charpente, notamment métallique, cette dernière comportant des entraits ou pannes tal, parallèles et à distance N l'un rection transversale x, la nacelle se composant essentiellement d'une plateforme rectangulaire quatre points de la plateforme distants de p 4 a N dans la direc- tion x d'écartement de ces entraits ou pannes, par quatre câbles de déplacement vertical ( 31,32, 33, 34) dont les extrémités li- bres sont accrochées en quatre points de la charpente ( 121, 122, 141, 142) sur deux entraits transversalement distants de a n (a étant un entier), la nacelle est déplacée d'une distance n dans le sens souhaité, et notamment dans la direction x, à l'ai- de de deux perches rigides ( 41, 42) de longueur utile 1 = ifm 2 + des dispositions étant prises pour maintenir la plateforme hori- zontale par le jeu des câbles de suspension et pour permettre le décrochement aisé de ces câbles, depuis la nacelle, au cours des deux manoeuvres de déplacement. 2 Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la distance m est choisie égale à la grandeur moyenne d'un-hom- me, la distance ú entre câbles de suspension au niveau de la plateforme étant comprise entre (a-ll N et a n, et l'extrémité libre des câbles étant constituée par une partie rigide terminée par un crochet ( 311, 321, 331, 341) permettant l'accrochage de ces câbles sur les entraits ou pannes, la longueur r de la par- tie rigide étant choisie pour que cette partie puisse être sai- sie aisément depuis la nacelle, quelle que soit la position pri- se par cette dernière au cours des manoeuvres de déplacement. 3 Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les sorties des quatre câbles de suspension de la nacelle ( 31, 32, 33, 34) sont situées aux quatre coins de la plateforme ( 2) qui comporte, au niveau de ces sorties, des dispositifs d'ancra- ge pour les perches ( 41,-42). 4 Système selon l'une des revendications 1 à 3, caractéri- sé en ce que, au cours de la première manoeuvre de déplacement sur une distance n/2, les deux perches rigides ( 41, 42) sont an- crées sur les dispositifs d'ancrage de plateforme au niveau des sorties des deux câbles de suspension ( 31, 32) situées sur la partie considérée comme l'avant de plateforme dans le sens (x') de déplacement souhaité, et entraînent, par détente contrôlée des câbles de suspension, un mouvement latéral de la nacelle doublé d'un mouvement descendant jusqu'à ce que les câbles de suspension de l'arrière de plateforme ( 33, 34) atteignent une longueur égale à celle des perches, ces dernières, au cours de la seconde manoeuvre de déplacement sur une même distance n/2, étant ancrées sur les dispositifs d'ancrage de plateforme au ni- veau des sorties des deux câbles de suspension ( 33, 34) situées sur la partie arrière de plateforme, et entraînant, par mise sous tensicn contrôlée des câbles de suspension, un mouvement latéral de la nacelle doublé d'un mouvement ascendant jusqu'à ce que les câbles de suspension atteignent une longueur telle que la nacelle se retrouve à distance m des entraits ou pannes. Système selon l'une des revendications 1 à 4, caractéri- sé en ce que, les entraits ou pannes étant à distance de 1,50 m l'un(e) de l'autre, la dimension de la plateforme dans la direc- tion transversale x est de 2,40 m, les points d'ancrage sont transversalement distants de 3 m, la distance m est choisie égale à 1,80 m environ, et les perches rigides ont une longueur de l'ordre de 2,60 m.