Brevet FR2619749A1 — publié le 19890303

La présente invention se rapporte à une structure tubulaire, ainsi qu'à un procédé de fabrication de cette structure. Le principal but de l'invention est de produire une structure tubulaire qui soit très légère et qui possède en même temps de bonnes caractéristiques de solidité. La principale caractéristique de la structure tubulaire selon l'invention réside dans le fait qu'elle comprend deux tubes fixés l'un à l'intérieur de l'autre et conformés de manière à définir entre eux une pluralité de canaux longitudinaux, au moins certains des canaux étant occupés par des fibres préalablement imprégnées de résine. Dans une forme préférée de réalisation, le tube extérieur présente une paroi cylindrique lisse et le tube intérieur présente une pluralité de dépressions longitudinales qui définissent les canaux. Les tubes sont tous deux en alliage léger et les fibres utilisées sont des fibres de carbone. Toutefois, naturellement, il est possible de prévoir une matière différente pour les tubes aussi bien qu'un type de fibres différent. Le tube intérieur peut être fixé dans le tube extérieur de différentes façons. Selon une première solution, les deux tubes sont fabriqués avec des dimensions telles que le diamètre extérieur du tube intérieur soit légèrement plus grand que le diamètre intérieur du tube extérieur à la température ambiante. On assemble les deux tubes après avoir fait subir A l'un d'eux une modification dimensionnelle obtenue par un effet thermique. Après l'assemblage, on ramène les deux tubes à la température ambiante de façon à obtenir un ajustement à serrage. Par exemple, le tube intérieur peut être contracté thermiquement avant l'assemblage par immersion dans un bain d'azote liquide à une température d'environ -16l0C, ou encore le tube extérieur peut être dilaté thermiquement par exposition à un courant d'air chaud. En variante, les deux tubes sont fabriqués de manière à présenter un léger jeu à la température ambiante et ils peuvent ainsi entre assemblés librement l'un l'intérieur de l'autre. La fixation s'effectue au moyen d'une couche de matière adhésive. Naturellement, les fibres préalablement imprégnées sont déposées dans les dépressions longitudinales du tube intérieur avant que celui-ci ne soit fixé dans le tube extérieur. La résine qui imprègne les fibres peut aussi assurer la fonction d'un adhésif. Finalement, la fixation des deux tubes peut être réalisée mécaniquement par déformation radiale de la paroi du tube extérieur vers l'intérieur après que le tube intérieur a été monté dans celui-ci. La structure tubulaire ainsi obtenue présente une haute résistance à la flexion et à la torsion en dépit de son poids relativement léger. Pour obtenir la légèreté maximum possible, on peut choisir de ne remplir de fibres que certains canaux, à savoir ceux qui sont les plus éloignés de l'axe neutre de la section du tube, relativement à une contrainte de flexion à laquelle le tube est destiné à être soumis en utilisation. Les figures du dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple, feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ce dessin, la figure 1 est une vue partielle en perspective d'une structure tubulaire selon l'invention la figure 2 est une vue en perspective éclatée des deux tubes constituant la structure tubulaire selon l'invention ; la figure 3 est une coupe prise selon la ligne 111-111 de la figure 1 ; et la figure 4 montre le détail IV de la figure 3 à échelle agrandie. Sur les dessins, une structure tubulaire désignée dans son ensemble par 1 comprend un tube extérieur 2 et un tube intérieur 3 fixé dans le tube 2. Le tube extérieur 2 possède une paroi cylindrique lisse et il est de préférence fait d'alliage léger et formé par extrusion. Le tube intérieur 3 est lui aussi fait d'alliage léger et formé par extrusion. Toutefois, ce tube présente une pluralité de dépressions longitudinales 4 qui définissent une série de canaux longitudinaux 5 entre les deux tubes 2, 3 lorsque ces derniers sont assemblés. Avant de fixer le tube intérieur 3 dans le tube extérieur 2, on remplit les canaux définis sur la surface extérieure du tube 3 par les dépressions 4 à l'aide de fibres, par exemple, de fibres de carbone, préalable- ment imprégnées de résine. Ainsi qu'on l'a déjà indiqué plus haut, les tubes 2, 3 peuvent être assemblés par un ajustement à serrage. Dans ce cas, le diamètre extérieur du tube 3 est légèrement plus grand que le diamètre intérieur du tube 2 à la température ambiante. On peut effectuer l'assemblage après avoir immergé le tube 3 dans un bain d'azote liquide à une température d'environ -1610C, pour réaliser la contraction nécessaire, ou après avoir exposé le tube extérieur à un courant d'air chaud pour le dilater. Lorsque le tube 3 a été monté dans le tube 2, on laissse la structure revenir à la température ambiante de façon à assurer l'assemblage des deux tubes par serrage. En variante, les deux tubes sont formés de manière qu'ils présentent un léger jeu à la température ambiante pour qu'on puisse emmancher le tube 3 dans le tube 2. La fixation s'effectue au moyen d'une couche d'adhésif interposée entre les deux tubes. La résine qui remplit les canaux 5 a également une fonction adhésive. Finalement, il est possible de réaliser un assemblage mécanique des deux tubes, en déformant la paroi du tube 2 radialement vers l'intérieur pour l'appliquer contre la paroi du tube 3. La structure tubulaire 1 possède une résistance mécanique équivalente à celle d'un tube en alliage léger possédant une paroi cylindrique d'épaisseur uniforme égale à la distance A indiquée sur la figure 3. Le rapport résistance mecanique/poids de la structure selon l'invention est donc très élevé. Ainsi qu'on l'a dejà indiqué plus haut, il est possible de ne remplir de fibres que les canaux qui sont les plus éloignés de l'axe neutre de la section du tube dans l'état d'utilisation. Avantageusement, on peut anodiser les deux tubes (2, ;3) avant de les assembler. Il va de soi que différentes modifications pourront étre apportées au dispositif qui vient d'entre décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif, notamment par substitution des moyens techniques équivalents, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S. 1. Structure tubulaire, caractérisée en ce qu'elle comprend deux tubes (2, 3) fixés l'un à l'intérieur de l'autre et conformés de manière à définir entre eux une pluralité de canaux (5), au moins certains des canaux étant occupés par un matériau composite comprenant une matrice plastique renforcée de fibres. 2. Structure tubulaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que le tube extérieur (2) présente une paroi lisse et le tube intérieur (3) présente une pluralité de dépressions longitudinales (4) qui définissent les canaux longitudinaux (5). 3. Structure tubulaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que la matrice plastique du matériau composite est renforcée de fibres de carbone. 4. Structure tubulaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que les tubes (2, 3) sont tous deux faits d'un alliage léger. 5. Procédé de fabrication d'une structure tubulaire, caractérisé en ce qu'on prépare deux tubes (2, 3) qui sont destinés à être fixés l'un à l'intérieur de l'autre, les tubes étant conformés de telle manière que, une fois assemblés, ils définissent entre eux une pluralité de canaux longitudinaux (5) et en ce qu'on as-semble les tubes (2, 3) en disposant dans au moins certains des canaux longitudinaux (5) un matériau composite comprenant une matrice plastique renforcée de fibres. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les deux tubes sont fabriqués par extrusion, le tube extérieur (2) étant fabriqué avec une paroi cylindrique lisse, le tube intérieur (3) étant fabriqué avec une pluralité de dépressions longitudinales (4) qui sont destinées à définir les canaux longitudinaux (5). 7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la matrice plastique du matériau composite est renforcée de fibres de carbone. 8. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les tubes (2, 3) sont tous deux en alliage léger. 9. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le diamètre extérieur du tube intérieur (3) est légèrement plus grand que le diamètre intérieur du tube extérieur (2) à la température ambiante et en ce qu'on assemble les deux tubes (2, 3) après que l'un des deux tubes (2, 3) a subi une modification dimensionnelle obtenue par un effet thermique, après quoi on laisse les deux tubes revenir à la température ambiante. 10. Procédé selon l'a revendication 9, caractérisé en ce qu'on dispose le matériau composite dans les dépressions longitudinales du tube intérieur (3) avant de monter ce dernier dans le tube extérieur (2). 11. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'on assemble les deux tubes (2, 3) l'un à l'intérieur de l'autre après avoir chauffé le tube extérieur. 12. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'on assemble les deux tubes (2, 3) l'un à l'intérieur de l'autre après avoir refroidi le tube intérieur. 13. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'on chauffe le tube extérieur (2) en l'exposant à un courant d'air chaud. 14. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'on refroidit le tube intérieur (3) en l'immergeant dans un bain d'azote liquide. 15. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on fixe les deux tubes (2, 3) l'un à l'intérieur de l'autre au moyen d'une couche de matière adhésive. 16. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on fixe les deux tubes l'un à l'intérieur de l'autre en déformant la paroi du tube extérieur (2) radialement vers l'intérieur pour l'appliquer contre la paroi du tube intérieur (3). 17. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'on anodise les deux tubes (2, 3) avant de les assembler.