Brevet FR2621185A1 — publié le 19890331

"Bras unifilaire, de suspension, ou d'ancrage avec limiteur de surcharge pour conducteur aérien". L'invention est relative au bras de suspension qui, à la différence des systèmes d'arrêt soumis à un effort unidirectionnel, sont soumis au différentiel des efforts s'exerçant dans les deux portées juxtaposées. Traditionnellement, ces armements sont dimensionnés pour résister è la tension des conducteurs mais aussi aux surcharges supplémentaires dues aux conditions météorologiques. Néanmoins, des surcharges anormalement élevées parviennent à entrainer la rupture des poteaux ou des armements, ce qui entraine des interventions longues et coûteuses. Généralement, les bras de suspension sont composés de ferrures, monolithiques comme montré dans le brevet britannique 282291 ou en treilles, dont les caractéristiques de résistance au différentiel des efforts longitudinaux sont peu précises et prennent en compte le poids des conducteurs. On connaît également des armements dont les bras en matériaux composites, possèdent une flexibilité leur permettant de fléchir élastiquement en réduisant la tension longitudinale dans le conducteur surchargé par les intempéries. En raison de leur structure de tels - bras réagissent selon la valeur d'une force résultante, combinant le poids du câble et sa tension longitudinale. I1 en résulte que leur flexion tient compte des efforts verticaux et longitudinaux sollicitant le conducteur surchargé et n'est pas parfaitement adapté à la réduction rapide de la tension longitudinale dans le conducteur. Le brevet français 992893 montre des potences de suspension d'un conducteur électrique dont la fixation au poteau est assurée avec interposition de moyens déformables, d'abord élastiquement puis de manière permanente et destinés à protéger le poteau contre un déséquilibre des efforts s'exerçant sur lui à la suite de la rupture d'un conducteur. Son addition 56463 met en oeuvre une barre de torsion traditionnelle travaillant soit uniquement élastiquement, soit d'abord élastiquement puis avec déformation. Un tel dispositif, prévu pour absorber une énergie de rupture de valeur élevée, s'exerçant sur l'une ou l'autre des portées, ne convient pas à la résorbtion contrôléee d'un déséquilibre, de valeur plus réduite, engendré par une surcharge passagère sur l'une ou l'autre de ces portées.Cela est illustré à la figuré 1, montrant la courbe C1 de déplacement d du point de suspension du conducteur en fonction du différentiel d'efforts F sur le bras. Cette figure montre que, dans la zone Dp de déformation plastique, suivant celle De de déformation élastique, il faut un accroissement important du différentiel d'efforts F pour obtenir une course suffisante à la réduction de la surcharge dans le conducteur. I1 ressort de ce qui précède que l'état de la technique ne fournit pas de moyens qui, procurent, à partir d'une valeur de surcharge longitudinale donnée, un déplacement rapide du point de suspension du conducteur, entrainant l'augmentation de sa flèche et la diminution du différentiel de tension longitudinale. La présente invention a pour but de fournir un bras unifilaire avec limiteur de surcharge, réduisant l'encombrement transversal des lignes triphasées, augmentant rapidement la longueur de la portée, dès que la valeur de surcharge est atteinte et, réagissant essentiellement au différentiel des efforts horizontaux, sans prendre en compte l'effort vertical. A cet effet, le bras est solidaire d'une partie tubulaire verticale qui, montée libre en rotation autour d'un axe vertical et de manière amovible dans un palier supérieur et dans un palier de. butée inférieur du support est liée, de manière démontable, à l'une des extrémités de moyens limiteurs de surcharge, dpnt la déformation en torsion à partir d'une valeur du différentiel des efforts longitudinaux sur le conducteur, indépendante des autres caractéristiques du bras, est contrôlée sur la plage de fonctionnement, moyens dont l'autre extrémité est liée au support de manière démontable. Grâce à cette structure, le bras oscillant, d'une part, forme un ensemble compact facilement superposable à d'autres bras pour former un armement complet pour ligne multifilaire et, d'autre part, comporte des moyens limiteurs de surcharge travaillant en torsion, ayant des caractéristiques calibrées de résistance au différentiel des efforts longitudinaux, indépendantes des caractéristiques de résistance aux efforts verticaux fournies par l'autre bras. Dans une forme d'exécution de l'invention, visant l'obtention d'un faible pivotement élastique du bras avant un pivotement de grande amplitude, rapide et franc, les moyens limiteurs de surcharge sont constitués par un corps tubulaire mince dont la déformation plastique s' effectue suivant le principe du déversement d'une structure tubulaire mince et conduit à une courbe de déformation présentant un point d'inflexion, entre phase élastique et phase plastique, situé à plus de la motié de l'effort maximal admissible, ce corps étant solidaire de têtes de fixation munies chacunes de logements aptes à coopérer avec des moyens de liaisons radiaux solidaires, respectivement du bras et du support, tout en permettant, au moins pour l'une des têtes, un mouvement de translation longitudinale. La barre de torsion est donc constituée par un tube de faible épaisseur, ayant une faible déformation élastique, permettant de ne pas modifier de façon sensible la géométrie du bras dans les conditions normales d'exploitation. Par contre, à partir d'une certaine valeur du différentiel des efforts longitudinaux, le corps tubulaire se déforme de manière permanente, par déversement, et cède rapidement, permettant ainsi un pivotement important du bras auquel il est lié en rotation. Dans une autre forme d'exécution, visant l'obtention d'un pivotement élastique continu et réversible, sans déformation plastique des moyens limiteurs, mais avec un déplacement angulaire rapide, les moyens limiteurs de surcharge sont constitués par une épingle de torsion en forme de "U" ouverte vers le haut, dont la boucle est disposée sous le support, et dont les branches verticales disposées latéralement de part et d'autre du support, sont munies de retours coudés s'engageant radialement, l'un, dans des alésages du support, l'autre, dans des alésages de la partie tubulaire du bras. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs formes d'exécution de ce bras de suspension. Figure 1 est un graphique montrant la courbe de déplacement du point de suspension du conducteur en fonction de la valeur différentielle des efforts sollicitant le bras au point de suspension, pour un bras avec contrôle de rotation par une barre de torsion traditionnelle, Figure 2 est une vue de côté en élévation, montrant un poteau équipé de trois bras unifilaires correspondant à une première forme d'exécution de l'invention et mettant en évidence la structure générale et la possibilité d'inclinaison des chaines d'isolateurs Figure 3 est une vue partielle en perspective éclatée montrant les éléments constitutifs du bras unifilaire de figure 3 et d'une première forme d'exécution des moyens limiteurs de surcharge Figure 4 est une vue partielle de côté montrant, en coupe longitudinale, et à échelle agrandie le limiteur de surcharge de figure 3 avec une variante de sa liaison au support, Figure 5 et 6 sont des vues de côté en coupe transversale montrant, à échelle réduite, des variantes de réalisation du bras respectivement pour lignes avec isolateurs rapides et pour double ancrage, Figure 7 est un graphique similaire à celui de figure 1 mais montrant la courbe de déplacement du point de suspens ion pour un bras selon les figures 3 à 6, Figure 8 est une vue partielle en perspective montrant un bras unifilaire coopérant avec une autre forme d'exécution des moyens limiteurs, Figure 9 en est une vue partielle à echelle agrandie, avec coupes partielles, montrant plus en détails les moyens limiteurs, Figures 10 et 11 sont des vues en coupe suivant X-X et XI-XI de figure 9, Figure 12 est un graphique montrant la courbe de déplacement du point de suspension avec les moyens limiteurs de figures 8 à 11, Figure 13 est une vue en perspective montrant l'application du bras selon l'invention à un double ancrage. Dans la forme d'exécution montrée à la figures 2, le bras de suspension unifilaire 2 est cintré en arc de cercle et présente la forme générale d'un "U" retourné à branches inégales. Sa petite branche 2a reçoit, à son extrémité libre, un anneau 3 pour l'accrochage d'une chaine d'isolateurs 4 à laquelle est suspendu le conducteur 5. Dans la forme d'exécution des figures 3, 5, 8 à 10 et 13, le bras 2 est coudé en Dans tous les cas, la grande branche 2b s'étend verticalement vers le bas et est montée à pivot dans un support qui, désigné de façon générale par A, est fixé latéralement à un poteau 6. En fait, le bras 2 est tubulaire et sa grande branche 2b est montée libre en rotation, autour d'un axe vertical, dans un palier supérieur 7 du support A et dans un palier de butée inférieur 8. Ce mode de montage permet, comme montré figure 2, de retourner à 1800 le bras de tête, portant la phase centrale, par rapport au bras sous-jacent et de réduire aussi l'encombrement de l'ensemble. Cela facilite la pose et l'entretien de la ligne, et diminue les contraintes d'élagage. Sa liaison en rotation avec le support A est assurée par des moyens déformables, désignés de façon générale par B. Dans la forme d'exécution des figures 2 à 5, ces moyens comprennent deux têtes d'entrainement 9a et 9b se logeant, respectivement, la première dans l'extrémité tubulaire de la branche 2b du bras 2, et la seconde dans un alésage axial 10 du palier 8, coaxial avec l'alésage 12 recevant l'extrémité du bras 2. La liaison en rotation de chacune des têtes 9a et 9b, respectivement, avec l'extrémité de la branche 2b et avec le palier 8, est assurée par deux doigts transversaux amovibles 13, visibles figure 3. Ces doigts traversent, respectivement, un alésage radial 14, ménagé dans le bras, et un alésage 15, ménagé dans le palier de butée 8, pour se loger dans des alésages diamétraux 16, ménagés dans chacune des têtes 9a et 9b. Le bras unifilaire forme un ensemble compact qui, comme montré figure 1, peut s'associer avec d'autres ensembles identiques sur un même poteau 6. I1 est bien entendu dimensionné pour supporter les charges verticales maximales prévues. Dans ces conditions, lorsque le conducteur 5 qu'il porte est soumis à une surcharge passagère sur une portée, le bras 2 peut pivoter sous le contrôle des moyens déformables B et avoir un débattement angulaire d'amplitude suffisante pour que le point de suspension du conducteur puisse se déplacer longitudinalement d'une quantité suffisante et, par exemple, de l'ordre de 400 mm. Ce débattement angulaire augmente la flèche du conducteur et réduit la contrainte longitudinale dans le support. Bien entendu, le bras peut pivoter de part et d'autre de sa position médiane de repos, en fonction du différentiel des efforts horizontaux qui lui sont transmis par le conducteur. Du fait de sa structure, et même en cas de surcharge excessive allant au-delà des possibilités des moyens déformables contrôlant la rotation, le bras unifilaire ne peut pas pivoter-au delà de 9r)0. Grâce à la forme des bras, pour une distance entre les conducteurs déterminée, on obtient un encombrement réduit, comme le montre la figure 2, où la chaine d'isolateurs forme un anglet de 700 par rapport à l'horizontale et permet néanmoins de conserver la distance minimale entre le conducteur et la masse. En cas de fonctionnement du limiteur de surcharge, inclus dans le bras unifilaire, le remplacement des moyens déformables s'effectue très aisément par extraction des doigts 13. Comme montré à échelle agrandie à la figure 4, le moyen déformable B est constitué par un corps tubulaire mince 18, solidaire des deux têtes 9a et 9b. Son épaisseur est comprise entre 0,5 et 1,5 mm, pour un diamètre intérieur allant de 30 à 80 mm. Grâce à cette structure, l'éprouvette de torsion ainsi constituée réagit comme une plaque mince, c'est à dire possède comme montré à la figure 7, une déformation élastique De tolérant une très faible rotation de son corps et conduisant ainsi à un faible déplacement e2 du point de suspension. Cette valeur e2 est bien inférieure à la valeur el de figure 1, correspondant au déplacement du point de suspension du conducteur par déformation élastique d'une éprouvette de torsion traditionnelle comportant un fût de section pleine. La figure 7 montre que la courbe de déformation C2 présente, du fait du déversement de la paroi mince du tube, un point d'inflexion I, entre la phase élastique De et la phase plastique Dp, permettant de passer rapidement dans la phase de déformation plastique Dp. Ce point d'inflexion est situé à plus de la moitié- de l'effort maximal admissible par le moyen déformable, c'est à dire à plus de la moitié du quotient, par le nombre de conducteurs de l'effort maximal admissible par le poteau. Cette déformation Dp entraine un grand déplacement du point de suspension, pour un faible accroissement de la valeur de surcharge.La courbe de figure 7 met bien en évidence que le corps cylindrique 18 est en mesure de fournir une déformation élastique modifiant peu la géométrie du bras, jusqu'à une valeur Fd, correspondant par exemple à 0,75 fois le quotient de l'effort nominal du poteau par le nombre de conducteurs. A partir de là et jusqu'à une valeur Fm, correspondant au quotient de cet effort nominal par le nombre de conducteurs, elle est soumise à une déformation permanente permettant un grand déplacement du point de suspension. En d'autres termes, la courbe de figure 7 montre que le corps tubulaire à paroi mince contrôle chaque bras de manière que celui-ci ne pivote pas trop par rapport au poteau, jusqu'à une valeur de surcharge déterminée, correspondant à la limite élastique de celui-ci, mais que, dès que cette valeur est atteinte, ce pivotement soit très important et permette de réduire instantanément cette surcharge, par augmentation de la flèche dans la portée et réduction de sa tension longitudinale. Dans la forme d'exécution représentée aux figures 4 et 5, la tête 9b, des moyens limiteurs de surcharge, est solidaire d'une barrette transversale 19 dont les extrémités, dépassant radialement de cette tête, pénètrent dans des fentes 20 ménagées à la base du palier de butée 8. Ces fentes, qui débouchent de la face en bout du palier, ont une hauteur H supérieure à la hauteur h de la barrette 19 de manière à former un jeu, permettant à cette barrette de se déplacer longitudinalement, lors de la déformation par déversement du corps tubulaire 18. Ce déplacement permet de conserver la liaison en rotation avec le palier 8 et empêche que des contraintes longitudinales, s'opposant à la rétraction du corps tubulaire, 18 genent sa déformation plastique. La figure 4 montre également que l'extrémité tubulaire de la branche 2b pivote dans une douille 22 sur laquelle son extrémité repose. Cette douille, en graphite, ou autre matériau lubrifiant, empêche que des contraintes de flexion sur le bras, résultant de la charge verticale exercée à son extrémité par le conducteur, perturbent les conditions de torsion du corps cylindrique et les conditions de pivotement du bras ou engendrent des efforts altérant la précision de fonctionnement. Enfin, cette figure 5 montre un bras en L dont la branche longitudinale comporte, en remplacement de l'anneau 3, un isolateur 26 porté par une tige 17 pour fixation rigidé du conducteur. La forme d'exécution représentée à la figure 6 se différencie des précédentes par le fait que le bras 2c, en forme de console, déformable ou non, est solidaire d'une douille 23, d'axe général vertical, montée sur un manchon 24 s'étendant entre les paliers 7 et 8. Le manchon 24 est lié en rotation à la douille 23 par le doigt transversal 13 liant la douille à la tête 9a du corps tubulaire. L'extrémité supérieure du manchon 24 est montée libre en rotation dans le palier 7. Le manchon 24, qui est métallique, répartit sur le palier 7 les efforts dus au poids du conducteur ancré à l'extrémité du bras 2c. Excepté ces différences de structure, ce bras est similaire à ceux décrits précédemment. I1 faut aussi noter que, si le bras 2c est agencé pour être déformable à partir d'une valeur de l'effort vertical vers le bas s'exerçant à son extrémité, ce bras constitue, avec le limiteur de surcharge B, un ensemble susceptible de réagir soit à une augmentation de tension longitudinale dans les conducteurs, soit à une augmentation de la charge verticale s'exerçant sur le bras 2c. La forme d'exécution des figures 8 à 1 se différencie des précédentes par ses moyens limiteurs de surcharge qui, néanmoins, comme ceux décrits ci-dessus, assurent la liaison d'une partie tubulaire du bras 2 avec le support A. Les moyens limiteurs B sont constitués par une barre de torsion cintrée en épingle 30, c'est à dire présentant la forme d'un "U", ouvert vers le haut et dont la boucle 30a est disposée au dessous du support A. Ses deux branches 30b sont verticales et disposées latéralement et de part et d'autre du support A. Chacune d'elles est munie d'un retour, 32,33, coudé vers l'intérieur. Celui 32 est engagé dans des alésages 34 du support et celui 33 dans des alésages 35 de la grande branche 2b du bras 2, au dessous du support A. Le plan vertical P contenant les axes longitudinaux des deux branches 30b est incliné de l'ordre de 450 par rapport au plan d'appui du support, c'est à dire par rapport au plan P2 contenant sa face dorsale d'appui, comme montré à la figure 11. En outre, et comme le montrent les figures 10 et 11, les axes longitudinaux des retours 32 et 33 sont respectivement parallèles au Plan P2 et contenus dans le plan P. Cet agencement permet à l'épingle 30 de controler les pivotements du bras, quel que soit son sens de pivotement. Cette épingle peut, grâce à sa disposition, présenter des branches de grande longueur, une boucle de grand rayon, ou un fil de grand diamètre, c'est à dire avoir des caractéristiques mécaniques parfaitement adaptées aux besoins sans que l'accroissement d'encombrement soit gênant. La figure 12 représentant la courbe C3 de déplacement du point de suspension, obtenu avec une épingle de torsion 30 travaillant en phase élastique dans la plage de pivotement, montre que le déplacement du point de suspension s'effectue rapidement pour un faible accroissement du différentiel des efforts horizontaux sollicitant ce point, mais de manière Contrôlée. I1 est évident que,après disparition de la surcharge, le bras revient dans sa position initiale sous le rappel de l'épingle de torsion 30. La figure 13 montre que moyennant des cavaliers 38-39 fixés à l'extrémité du bras 2 et munis d'anneaux 40, le bras unifilaire peut aussi être utilisé pour l'ancrage des 2 portées opposées d'un conducteur. I1 ressort de ce qui précède que le bras selon l'invention quelle que soit sa forme d'exécution - est peu encombrant et permet une réduction en largeur de l'armement, - comporte des moyens limiteurs de surcharge intégrés à lui, controlant ses pivotements, adaptables aux besoins de l'exploitation, et ne réagissant qu'aux surcharges horizontales, indépendamment de la résistance mécanique fournie par le bras. Ces moyens limiteurs peuvent être neutralisés par mise en place de goupilles. Le fait que la liaison soit assurée par les moyens limiteurs permet de remplacer aisément le limiteur de surcharge et ou, le bras selon que l'un seul ou les deux ont eu à supporter des surcharges respectivement, horizontales ou verticales. REVENDICATIONS 1. Bras unifilaire, de suspension ou d'ancrage, avec limiteur de surcharge longitudinal pour conducteur aérien, du type dans lequel chaque bras (2) est lié au poteau (6) par une articulation associée à des moyens (B) limiteurs de surcharge, déformables par torsion, controlant le pivotement angulaire du bras, caractérisé en ce que le bras (2), apte à résister aux efforts verticaux transmis par le conducteur, est solidaire d'une partie tubulaire verticale (2b-24) qui, montée libre en rotation autour d'un axe vertical et de manière amovible dans un palier supérieur (7) et dans un palier de butée inférieur (8) du support (A), est liée, de manière démontable, à l'une des extrémités (9a-33) de moyens limiteurs de surcharge, dont la déformation en torsion à partir d'une valeur du différentiel des efforts longitudinaux sur le conducteur, indépendante des autres caractéristiques du bras, est controlée sur la plage de fonctionnement, moyens dont l'autre extrémité (9b-32) est liée au support (A) de manière démontable. 2. Bras selon la revendication 1 caractérisé en ce que le bras (2) est tubulaire, a la forme générale d'un "U" ou "L" retourné à branches inégales dont la petite branche (2a) reçoit à son extrémité les moyens (3) de suspension ou d'ancrage d'un conducteur (5) et dont la grande branche (2b), s'étendant verticalement, est montée pivotante et de manière amovible dans les paliers supérieur (7) et inférieur (8) du support (A). 3. Bras selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la partie tubulaire (2b) du bras, montée libre en rotation dans les paliers (7 et 8), est constituée par un manchon (24) lié de manière démontable à une douille métallique extérieure (23), intercalée entre les deux paliers (7-8) et solidaire d'un bras radial (2a). 4. Bras selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les moyens limiteurs de surcharge sont constitués par un corps tubulaire mince (18), dont la déformation plastique s'effectue suivant le principe du déversement d'une structure tubulaire mince et conduit à une courbe de déformation présentant un point d'inflexion, entre phase élastique et phase plastique, situé à plus de la moitié de l'effort maximal admissible, ce corps (18) étant solidaire de têtes de fixation (9a-9b) munies chacune de logements (16-20) aptes à coopérer avec des moyens de liaison radiaux (13-19) solidaires, respectivement, du bras et du support, tout en permettant, au moins pour l'une des têtes, un mouvement de translation longitudinale. 5. Bras selon la revendication 4 caractérisé en ce que la partie tubulaire (2b) du bras (2) constitue logement pour l'une des têtes (9a) du corps déformable amovible (18), à laquelle cette partie tubulaire est liée par un doigt transversal amovible (13), tandis que l'autre tête de fixation (9b) de ce corps (18) est disposée dans un logement (10) du support (A), auquel elle est liée en rotation par un doigt transversal (13), s'engageant dans des fentes longitudinales (20) débouchant de la face du support. 6. Bras unifilaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les moyens limiteurs de surcharge sont constitués par une épingle de torsion (30) en forme de "U" ouverte vers le haut, dont la boucle (30a) est disposée sous le support (A) et dont les branches verticales (30b), disposées latéralement de part et d'autre du support (A), sont munies de retours coudés (32,33) s'engageant radialement, l'un, dans des alésages (34) du support, l'autre, dans des alésages (35) de la partie tubulaire (2b) du bras (2). 7. Bras selon la revendication 6 caractérisé en ce que le plan (P) contenant les axes longitudinaux de deux branches de l'épingle de torsion (30) est incliné de l'ordre de 450 par rapport au plan d'appui (P2) du support (A).