Brevet FR2602253A1 — publié le 19880205

Dispositif perfectionné de liaison de panneaux métalliques pour aire d'aérodrome La présente invention est relative aux dispositifs permettant de réaliser de façon rapide et amovible des surfaces planes et portantes pouvant constituer une aire d'aérodrome (piste, chemin de roulement, aire de stationnement). Les premiers terrains d'aviation provisoires ont été réalisés à partir de plaques métalliques perforées assemblées entre elles par un système de crochets à baïonnette et de lumières. De nombreux aéroports de campagne de ce type ont été réalisés à la fin de la deuxiéme guerre mondiale en Europe et en Extrême Orient. Le sol support n'étant pas protégé des intempéries du fait des perforations de ces plaques, il se degradait sous elles. Par suite de leur trop grande souplesse, les plaques épousaient alors les déformations du sol et gardaient souvent une courbure ou un gauchissement residuel, plus particulièrement aux zones d'impact, c'est-à-dire aux zones de contact sur la piste lors de l'atterissage et aux zones de décollage des avions à réaction. On a proposé de réaliser de telles surfaces d'aérodrome au moyen de panneaux rectangulaires en aluminium, en structure caisson, disposés à plat, en quinconce et reliés entre eux par des clavettes de façon à former un ensemble rigide et indéformable qui puisse être mis en place et démonté rapidement. Une solution particulièrement simple et facile à mettre en oeuvre a consisté à réaliser des panneaux à partir de plaques métalliques articulées par emboîtement les unes dans les autres. Ces panneaux étaient ensuite entourés d'un cadre rigide constitué par quatre bords de rive, rapportés par soudure, c'està-dire par quatre longerons. Ces bords de rive avaient un profil en gorge, de section circulaire, et possédaient des échancrures par lesquelles etaient introduites des clavettes en aluminium destinées à solidariser entre eux les panneaux contigus. Cette solution présentait, cependant, un certain nombre d'inconvénients : a) Les différentes plaques composant les panneaux pouvaient, de par leur mode d'assemblage et leur nombre, jouer entre elles, et ainsi, permettre la formation de véritables "cuvettes" dans la partie centrale des panneaux. Ces déformations étaient susceptibles de provoquer des oscillations longitudinales des avions, avec des risques de résonance dans la cellule ou les équipements embarqués lors de leur déplacement sur la piste (ce phénomène ne pouvant qu'être accentué par la grande rigidité des bords de rive massifs constituant le cadre du panneau). b) La forme et les dimensions de la clavette relativement à celles du bord de rive favorisaient un jeu excessif entre les éléments en contact. Il en résultait un mauvais transfert de charge entre les panneaux et la formation de dénivellations importantes (plusieurs centimètres), en particulier aux points de jonction de trois panneaux, ce qui constituait un danger réel pour les pneumatiques d'avions. La présente invention a pour objectif de remédier à ces inconvénients qui ont toujours fait obstacle à son emploi et elle a pour objet des perfectionnements au dispositif de liaison de panneaux de piste d'aérodrome. Le dispositif de liaison perfectionné comporte un panneau monté dans un cadre rigide formé de bords de rive muni d'une gorge d'assemblage de section transversale sensiblement circulaire et une clavette d'assemblage en forme de croisillon, caractérisé en ce que la section de la branche horizontale de la clavette venant s'engager dans la gorge du bord de rive a un profil à rayon de courbure variable, et la section transversale de la gorge dudit bord de rive a un profil à courbure variable correspondant, permettant une mise en place à jeu, mais ne permettant qu'un jeu latéral des panneaux très limité, et assurant une surface de contact des panneaux sur la clavette maximale en traction et en compression, et en ce que les lèvres du bord de rive et les angles intérieurs du croisillon ont un profil à courbure identique permettant d'obtenir la surface de contact maximale de la clavette contre le bord de rive lors des déformations en cisaillement. Avec un tel dispositif, le procédé de liaison des panneaux consiste alors à placer une clavette à chaque point triple de jonction des panneaux, de manière à obtenir une bonne continuité du tapis. En outre, le dispositif de liaison perfectionné est remarquable par les caractéristiques suivantes - Les bords de rive longitudinaux comportent deux échancrures de passage de clavette , placées dissymétriquement, l'une à proximité d'une extrémité, l'autre à la même distance du milieu du bord de rive, pour permettre la mise en place rapide des clavettes à tous les points triple de jonction des panneaux entre eux et résoudre simultanément les problèmes de tenue à la flexion à la fois aux coins de panneau et au centre de ses deux côtés les plus longs. - Les bords de rive longitudinaux échancrés sont montés inversement l'un par rapport à l'autre, ce qui suppose d'inverser ou retourner les panneaux à chaque rangée. - Chaque panneau constitue un plateau indéformable rigide. Ce plateau comporte un ou deux éléments plans préassemblés en usine de façon rigide. - Les éléments de panneau, ou modules possèdent une structure caisson, les surfaces extérieures des deux panneaux étant munies de nervures dans le sens longitudinal au droit des entretoises des caissons, ce qui apporte aux surfaces supérieures, un pouvoir antidérapant et aux surfaces inférieures, un ancrage au sol tout en permettant de les utiliser sur les deux faces (recto-verso) puisqu'elles sont identiques. - Des plaques sont prévues pour obturer les échancrures de passage des clavettes . Ces plaques rectangulaires reposent sur des épaulements creusés dans le bord de rive et sont retenues, vers le haut, par des doigts (deux fixes, deux mobiles), qui viennent en contact avec la partie supérieure de la gorge du bord de rive. De préférence, les doigts ont une section supérieure à profil courbe sensiblement identique au profil de la gorge dans laquelle ils pénètrent et contre lequel ils sont appuyés. - Les clavettes d'assemblage sont en métal, nu ou plastifié, ou en matière plastique avec une armature métallique plane, longitudinale dont les extrémités transversales sont pliées alternativement vers le haut, l'autre vers le bas. - Des clavettes d'assemblage comportent en leur centre pour l'ancrage-des aéronefs et les manipulations un dispositif pour la fixation d'un anneau. A titre d'exemple et pour faciliter la compréhension de l'invention, on a représenté aux dessins annexés Figure 1 : une vue en perspective illustrant un assemblage de panneaux selon l'invention Figure 2 : une vue partielle en coupe selon AA' du dispositif selon l'invention de la figure l Figure 3 : une vue partielle en coupe selon BB' du dispositif selon l'invention de la figure l Figure 4 : une vue partielle en coupe selon CC' du dispositif selon l'invention de la figure 1 Figure 5 : une vue partielle en coupe selon DD' du dispositif selon l'invention de la figure l Figure 6 : une vue en perspective de la clavette d'assemblage du dispositif selon l'invention Figure 7 : une vue partielle à grande échelle en coupe transversale de la clavette du dispositif selon l'invention Figure 8 : une vue à même échelle que pour la figure 7 du bord de rive Figure 9 : une vue en coupe de la liaison interpanneaux en position moyenne A et en compression B Figure 18 une vue en coupe de la liaison interpanneaux en traction et cisaillement avec dénivellation maximale Figure 11 : une vue de dessus de la plaque d'obturation dans son logement Figure 12 : une vue en coupe selon EE' et FF' de la plaque d'obturation de la figure 11 Figure 13 même vue que la figure 12 en dénivellation maximale. La figure 1 représente une portion d'aire d'aérodrome ou analogue constituée par un assemblage - de panneaux A qui sont rectangulaires et assemblés en quinconce - de panneaux A' qui ont même largeur que les panneaux A, mais une longueur égale à la moitié de façon à obtenir un rebord rectiligne de ladite surface; -et de panneaux A" qui ont même largeur et longueur, mais seulement un seul des deux bords longitudinaux comporte un bord de rive, l'épaisseur du panneau allant depuis le bord de rive vers le bord opposé en s'amincissant pour former un panneau de seuil. Chaque panneau A est constitué de modules préassemblés rigidement en usine. A titre d'exemple de réalisation (figure 2), les panneaux sont constitués par deux modules 1 et 2 qui sont assemblés l'un à l'autre par soit emboîtement et soudés ensemble par deux cordons de soudure 3 de chaque côté du panneau, soit par un dispositif de glissière sans soudure, ou bien le panneau pourrait être constitué d'un seul module, les seules limites de réalisation étant lespossibilités de la technologie et les coûts optima de réalisation de grandes surfaces. Le nombre réduit de modules composant le panneau de base (un ou deux modules seulement) et la totale rigidité de la liaison interne de ces deux modules écartent tout risque de déformation en "cuvette" existant dans le système de première génération. Le panneau constitué d'un ou plusieurs modules 1, 2 rigidement liés entre eux est placé dans un cadre rectangulaire constitué par quatre bords de rive 4, 5, 6, 7. Dans l'exemple représenté, les bords de rive longitudinaux 4 et 6 font partie intégrante des modules 1 et 2, tandis que les bords de rives transversaux 5 et 7 sont rapportés et soudés en 8. De préférence, chaque module 1 et 2 est constitué de deux voiles épais 9 et 1 qui sont maintenus entre eux par des entretoises 11, les voiles 9 et 1 présentant des nervures extérieures 12 au droit des entretoises 11. De tels modules peuvent être réalisés en aluminium par filage, les bords de rive 4 et 6 étant alors pris dans la masse lors du filage, les bords de rive 5 et 7 ne pouvant pas être fabriqués lors du filage sont rapportés et soudés ensuite. Les nervures ont une triple fonction - un pouvoir antidérapant essentiel par temps de pluie, neige fondue ou projection de boue, - un ancrage au sol efficace de chacun des panneaux qui, ainsi, absorbe la majeure partie de l'effort horizontal transmis par l'atterrisseur et ne transmet qu'une faible part de cet effort aux panneaux amont et aval, - une réversibilité totale des panneaux permettant, d'une rangée à l'autre, la permutation des panneaux ayant subi de légères détériorations sur l'une de leurs faces. Ces trois avantages constituent un atout opérationnel appréciable et nouveau de ce système. Comme on le voit aux figures 2 à 5, les bords de rive 4, 5, 6 et 7 comportent une gorge 17, de section sensiblement circulaire, qui débouche sur l'extérieur par une ouverture 14. Ces gorges 17 sont destinées à recevoir des clavettes 15 qui ont la forme particulière représentée à la figure 6. En se reportant à cette figure,on voit que la section de cette clavette 15 a la forme générale d'un croisillon, avec deux pattes verticales rectangulaires 15a dans le prolongement l'une de l'autre et deux pattes horizontales 15b dont chaque extrémité a une forme pratiquement circulaire. Ces extrémités latérales se présentent donc comme des pièces cylindriques 16 ou éléments mâles, destinés à venir s'engager dans. les gorges 17, des bords de rive 13 de deux plateaux voisins , les pattes 15b passant par les orifices 14 de façon à solidariser les deux plateaux, ce qui réalise leur assemblage. Dans le dispositif selon l'invention, la section transversale de l'extrémité 16 de la clavette a un profil à rayon de courbure variable et celle de la gorge 17 du bord de rive 13 a un profil lui aussi à courbure variable (figures 7, 8, 9, .10). De préférence, le profil de l'extrémité 16 de la clavette comporte deux secteurs, un secteur 18 à grand rayon de courbure R et un secteur 19 à petit rayon de courbure r, les deux secteurs étant excentrés ; la gorge comporte trois secteurs correspondants, un secteur 2 vers l'ouverture 14 de courbure r, un secteur 21 formant le fond de la gorge de courbure R, et un secteur 22 intermédiaire, rectiligne, de raccordement des secteurs 2 et 21. Les deux secteurs 2 et 21 sont concentriques. Les différences de courbures (r, R) et l'excentrage des secteurs 18 et 19 garantissent en tout point un Jeu entre la gorge 17 et la clavette 15, nécessaire et suffisant à la mise en place et à la tenue des panneaux. A titre d'exemple pour des panneaux d'une longueur d'environ 3 mètres, ce Jeu est de l'ordre de 1,5 mm. Cette disposition à courbures variables et excentrage assure une surface de contact maximale entre la clavette et le bord de rive, ce qui permet un excellent transfert de charge réparti sur de grandes surfaces, aussi bien en compression (figure 9.B) qu'en traction et cisaillement (figure 1). L'étendue des zones de contact apparaît nettement sur les figures 9B et 1 sur lesquelles on note - en compression (figure 93) : un secteur de travail d'une ouverture d'environ 6D sur la gorge du bord de rive et de 4 sur la clavette, - en traction-cisaillement (figure le) un secteur utile d'environ 3 sur la gorge du bord de rive et de 45 sur la clavette. En outre, les lèvres 24 du bord de rive ont mêmes conformations (arrondie et plane) que celles présentées par l'angle intérieur 23 et la patte verticale 15a du croisillon , de sorte que lors des efforts en cisaillement, les profils soient en contact continu et la surface de contact maximale (figure le). Cette disposition coopère au transfert des charges entre plaques à travers des surfaces de contact, et non des points de contact ce qui était le cas des systèmes précédents. Selon une disposition préférentielle de l'invention, les clavettes 15 sont en matière plastique armée, le renforcement étant apporté par l'inclusion d'un insert métallique 25, de préférence en acier. Cet insert est réalisé dans une feuille métallique par découpage et formage ; il s'étend transversalement dans les deux pattes horizontales 15b et longitudinalement approximativement sur toute la longueur de la clavette. Comme le montre la figure 6, les extrémités transversales 26 de l'insert 25 sont pliées en sens opposé, l'une vers le haut l'autre vers le bas. Dans l'exemple de réalisation, l'angle de pliage est d'environ de 6v. D'autre part, des déformations d'extrémités 26 sont alternées le long de l'insert et régulièrement réparties. L'axe de pliage des extrémités est situé approximativement au centre du secteur circulaire. Le choix d'un plastique comme matériau de fabrication des clavettes apporte les avantages particuliers suivants - coefficient de frottement réduit, d'o faiclité de mise en place lors du montage-démontage du tapis, - capacité de deformation élastique capable d'absorber les dilatations thermiques-exceptionneles, - capacité de suppression de phénomènes nuisibles tels que les phénomènes électriques envers lesquels elles se comportent comme des diélectriques. Selon une autre disposition préférentielle, la clavette d'assemblage 15 peut être modifiée pour être utilisée pour l'ancrage des aéronefs ou la manutention des panneaux. Pour cela, elle est munie en son centre d'un dispositif d'accrochage d'un point d'ancrage : ce dispositif comporte - un taraudage 27 vertical au centre de la patte verticale 15a, - un insert 25 comportant une ouverture 28 circulaire centrale, - dans cette ouverture, en butée 3 sur l'insert, une bague 29 taraudée également. Cette disposition permet de disposer d'un point d'ancrage ou de manutention amovible et rapidement mis en place : on visse dans le trou taraudé 27 un anneau d'ancrage et on place ensuite la clavette dans la rainure 23, à l'endroit désiré, et ce point d'ancrage est aussi simplement démontable. Conformément à l'invention, les bords de rive longitudinaux , 4, 6 des panneaux A comportent deux échancrures 31 pour le passage des clavettes, l'un à proximité d'une extrémité, l'autre à la même distance du milieu du bord de rive ; les bords de rive 5, 7 transversaux comportent une seule échancrure 32 en leur milieu. Les panneaux sont disposés en quinconce, par décalage d'une demi-longueur à chaque rangée successive. Avec cette disposition, les coins adjacents de deux panneaux opposés correspondent au centre du panneau de la rangée suivante. La disposition consistant à pratiquer l'échancrure à proximité d'une extrémité ou d'un centre du bord de rive,c'est-à-dire à proximité d'un coin ou d'un centre de panneau, permet une mise en place très simple et sûre des clavettes longitudinales au point triple de jonction 33. En effet, en plaçant les échancrures 31 à proximité de l'extrémité et/ou du centre, la mise en place de la clavette au centre de la jonction 33 est simplement effectuée en faisant glisser la clavette dans la gorge 17 Jusqu'à ce qu'elle affleure l'échancrure. I1 n'y a pas de vérification particulière de la posit-ion de la clavette, le fait de la chasser de l'échancrure la mettant correctement en position. Selon une disposition préférée de l'invention (figure 1), les échancrures sont disposées de part et d'autre du centre du bord de rive et dissymétriquement par rapport à l'axe longitudinal. Cette disposition préférentielle apporte les avantages suivants - elle permet d'éviter,sur le tapis constitué de l'assemblage des panneaux, un alignement de zones de moindre résistance (dû aux échancrures ) très proches les échancrures identiquement disposees ne se retrouvent que toutes les deux rangées, - elle permet une densification optimale des clavettes dans les zones dsimpact, ou zones critiques, - la mise en place de deux clavettes supplémentaires réduit, de façon importante, l'écart maximal entre les clavettes, ce qui ne pourrait être obtenu avec une disposition symétrique des échancrures. Enfin selon l'invention, il est prévu d'obturer les ouvertures de la piste constituées par l'assemblage et la mise en vis-à-vis des échancrures 31, 32. Sur les figures 11, 12 et 13, on a représenté une plaque 34 d'obturation. La moitié inférieure de la figure 11 correspond à une demi plaque d'obturation transversale 32, la moitié supérieure de la figure 11 correspondant à une demi plaque longitudinale 31. La plaque d'obturation est de préférence en alliage d'aluminium, fabriquée par filage. La plaque d'oburation est constituée d'un plateau rectangulaire à bords biseautés pour assurer un meilleur raccordement entre panneaux lors des fléchissements de panneaux (figure 13 > . Cette plaque repose sur des épaulements se creusés dans le bord de rive. La face inférieure est munie de quatre gouttières 35 dans chacune desquelles on insère un doigt de verrouillage 36, 37 maintenu par un ressort 38. Le doigt de verrouillage 36, 37 a un profil courbe correspondant au profil de la gorge 17, de telle sorte que les doigts pénètrent dans la gorge et sont maintenus appuyés sur la paroi supérieure par le ressort 38, les doigts 36 sont mis en place et fixés dans la gouttière. Les doigts 37 munis d'une fente 39 correspondant avec une fente 40 de la plaque, sont mobiles. L'introduction d'une tige dans ces fentes permet de faire glisser le doigts 38 dans la gorge de la rainure opposée et d'achever ainsi le verrouillage de la plaque. Le déverrouillage s'effectue par la manoeuvre inverse. Revendications 1. Dispositif perfectionné de liaison de panneaux de piste d'aérodrome comportant un panneau (A, A', A") monté dans un cadre rigide formé de bords de rive (4, 5, 6, 7) munis d'une gorge (17) d'assemblage, de section sensiblement circulaire, une clavette d'assemblage (15) en forme de croisillon et des plaques d'obturation (34) , caractérisé en ce que l'extrémité (16) de la branche horizontale (15b) de la clavette venant s'engager dans la gorge (17) du bord de rive (4, 5, 6, 7) a un profil à rayon de courbure variable (R, r) , et la section transversale de la gorge dudit bord de rive a un profil à courbure variable correspondant (r, R) , permettant une mise en place à jeu, mais ne permettant qu'un Jeu latéral des panneaux très limité, et àssurant une surface de contact des panneaux sur la clavette, maximale en traction et en compression, et en ce que les lèvres (24) dubord de rive et les angles intérieurs (23 > du croisillon (15) ont un profil à courbure identique permettant la surface de contact maximale de la clavetté 2. Procédé perfectionné de liaison de panneaux de piste d'aérodrome selon le dispositif de la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à placer une clavette tel5) à chaque point triple de jonction des panneaux (A, A', A"). 3. Dispositif de liaison selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bords de rive (4, 6) longitudinaux comportent deux echancrures (31) de montage de clavette, l'une à proximité d'une extrémité, l'autre à la même distance du milieu du bord de rive (4, 6). 4. Dispositif de liaison selon la revendication 3, caractérisé en ce que les bords de rive (4, 6) sont montés inversement l'un par rapport & l'autre. 5. Dispositif de liaison selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque panneau (A, A' > est constitué d'un plateau rigide, comportant un ou plusieurs modules préassemblés rigidement entre eux. 6. Dispositif de liaison selon la revendication 5, caractérisé en ce que les modules (1, 2) constituant les panneaux ont une structure caisson entièrement reversible réalisés au moyen de deux voiles (9, îe > épais identiques reliés par des entretoises (11), les surfaces extérieures des voiles étant munies de nervures (12) au droit desdites entretoises. 7. Dispositif de liaison selon la revendication 1, caractérisé en ce que la clavette (15) est en matière plastique ou similaire et comporte une armature métallique (25) plane longitudinale, dont les extrémités transversales sont pliées alternativement le long de l'armature, alternativement vers le haut, l'autre vers le bas. 8. Dispositif de liaison selon la revendication 1, caractérisé en ce que la clavette comporte au centre de la patte verticale (15)a un trou (28) taraudé vertical destiné à coopérer avec un anneau d'ancrage, ou de manutention. 9. Dispositif de liaison selon les revendications 7 et 8, caractérisé en ce que la clavette comporte en son centre une bague (29) horizontale métallique filetée verticalement communiquant avec le trou (28) taraudé. le. Dispositif de liaison selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plaques d'obturation (34) comportent des doigts mobiles (97) et fixes (36) de verrouillage et de section supérieure à profil courbe sensiblement identique au profil de la gorge (17) dans laquelle ils pénètrent et contre lequel ils sont appuyés.