Brevet FR2685045A1 — publié le 19930618

La présente invention concerne un procédé d'ancrage sur une structure creuse allongee en matériau composite, afin de permettre la fixation de câbles souples ou rigides, qui peuvent également être en matériau composite, sur cette structure, L'invention s'applique tout particulièrement au haubanage de mâts de voiliers, lorsque ceux-ci sont en matériaux composites. L'exposé du procédé selon l'invention se basera par conséquent dans la suite du texte sur cet exemple. Toutefois, le procédé peut également être utilisé dans le domaine de l'avlation et en particulier, sur des ULM ou équivalents. Blen entendu, le secteur de la marine à voile concerne par ce type de technologie est relativement restreint, du fait des coûts importants Induits par l'emplol de matériaux composites dans les éléments des bateaux. Il s'aglt essentiellement des navires de compétition, dotes de composants légers et résistants mais onéreux. La recherche s'applique par suite en premier lieu à ces voiliers, avant de bénéficier. également aux autres, dans un second temps si l'on peut espérer baisser les coûts de production par l'introduction de séries de fabrication. On connaît la résistance à la traction des matériaux composites, ainsl que leur faible poids, caractéristiques qui 1 les rendent extrêmement attrayants pour la création de pièces soumises à des contraintes de traction importantes et répétées. Si l'emploi de fibres composites pour la fabrication de pièces a contribué à résoudre certains problèmes techniques, il n'en demeure pas moins que certaines questions perdurent . En particulier, les problèmes de resistance au niveau des liaisons mécaniques entre pièces ne sont pas résolus par la simple utilisation de matériaux composites. Ainsi, l'ancrage de hauban dans des mâts composites reste un sujet délicat pour lequel les solutions trouvées ne sont pas totalement satisfaisantes. Le déposant de la présente demande de brevet a d'ailleurs déjà déposé une première demande de brevet français N 91 09929 en date du 30 Juillet 1991, ayant trait à un procédé d'ancrage sur une structure creuse composite, destiné à des éléments tels que des haubans à accrocher à des mâts de navires. Ce procédé antérieur se caractérise en ce que l'on rapporte d l'emplacement de l'ancrage une pièce auxiliaire, par exemple en matériau composite, que l'on fixe au mât par l'intermédiaire d'un bobinage filamentaire dont les fibres sont orientées dans le sens de l'effort exercé par l'élément à ancrer, lequel est ancré sur ladite pièce auxiliaire, Cette dernière est munie d'un orifice par exemple par perçage, dans lequel on place une pièce dont la fonction est de bloquer la tête de hauban. La perforation doit donc être de dimension suffisante pour permettre le passage de la tête du hauban, qui s'insère par conséquent dans le volume ménagé entre le mât et la pièce auxiliaire qui y est rapportée. Toutefois, si l'orifice est assez large pour permettre le passage dans un sens de la tete de haubans il ne peut s'opposer à son passage dans le sens inverse. D'oQ la nécessité d'avoir recours à un élément de blocage, dont le diamètre intérieur est Inférieur au diamètre extérieur de la tête de l'élément à ancrer. Lorsqu on exerce une traction sur le hauban, la tête de celuici exerce corrélativement une actlon sur cet élément de blocage fixé dans la pièce auxiliaire. L'avantage principal de cette solution est que le mat n'est pas directement percé.Or, les fibres composites, si et les sont très résistantes aux efforts axiaux, ont un comportement beaucoup moins bon par rapport aux efforts radiaux. Des essais ont montré qu'un mât perforé perd une grande partie de sa résistance (jusqu'à 67%). Cette configuration évite cet écueil. Cependant, on retrouve partiellement ce problème dans la pièce auxiliaire, dans laquelle on pratique un perçage afin d'insérer d'une part la tête de hauban et d'autre part, l'élément de blocage. Par ailleurs, un tel montage est définitif, puisqu'il ne saurait être question de procéder au démontage du hauban une fois qu'il est bloqué dans son logement, Or, pour des questions de réglage, il peut être utile de le démonter dans certaines circonstances, Ru surplus, l'insertion d'une pièce métallique (l'élément de blocage) entraîne un supplément de poids, préjudiciable à long terme parce que créant des contraintes supplémentairesa Cette configuration, bien qu'améliorant substantiellement les dispositifs antérieurs, comporte donc encore des inconvénients importants, notamment dans l'optique de leur utilisation sur des voiliers de compétition, dont les performances techniques doivent être optimales. C'est pourquoi le procédé de la présente Invention a été pensé spécialement pour s'affranchir des Inconvénients recensés, afin d'optimiser la liaison entre le mat et le hauban qui lui est attaché, ou plus généralement, entre la structure composite creuse allongée et le câble qui doit y être ancré. A cet effet, le procédé d'ancrage, basé sur un bobinage de fibres composites, consiste à fixer sur ta structure composite creuse allongée, au moyen d'une vis, à l'emplacement prévu pour l'ancrage, un moule de forme amovible comprenant un moyen de guidage des fibres, puis à effectuer sur la structure un drapage de fibres unidirectionnelles orientées dans le sens de l'effort exercé par le câble à ancrer. Les fibres sont ensulte enroulées autour de la vis après passage dans le moyen de gufdage du moule en forme, de manière à créer une excroissance unciforme sur la structure creuse allongée lorsqu'on retire le moule par enlèvement de la vis de fixation, les fibres ayant éventuellement été agglomérées entre elles par imprégnation de résine synthétique, selon le matériau composite dont elles sont formées. Selon une configuration préférentielle, le moule est de forme blfide, le moyen de guidage étant la fente pratiquée entre les deux parties de la forme bifide. Les fibres passent deux fois dans ladite fente, avant et après l'enroulement autour de la vis de fixation, Elles changent de directton a l'arrivée dans la fente, ainsi qu'au départ. Pour permettre un bobinage plus facile dans le moyen de guidage et autour de la vis, il est bien entendu nécessaire que tes fibres aient suffisamment d'espace pour opérer leur changement de direction, A cet effet, le moule de forme est fixé sur le mât en formant avec celui-ci un angle aigu qu ménage un volume intérieur laissant libre accès à la fente par en-dessous. Les avantages du procédé sont multiples : - La démontabilité des câbles ancrés sur le mât est totale, - La suppression des pièces métalliques auxiliaires utilisées jusqu'ici dans les procédés de l'art antérieur conduit à un gain de poids et à une amélioration de la résistance d long terme, - Le profil de mât n'est pas percé, sauf par la vis de sécurité permettant la fixation du moule qui entrains seulement une petite perforation négligeable en terme de résistance, - Les fibres composant le crochet sont continues et orientées presque constamment dans le sens des efforts exercés par les câbles qui seront ancrés via ledit crochet elles offrent par conséquent une résistance maximale à la traction, - La cosse qui protège usuellement les câbles est supprimée dans cette configuration, puisque la forme est directement moulée sur le mât. Le procédé de la présente InventIon mis en oeuvre conduit à créer sur la structure composite creuse un crochet destiné à l'arrimage des câbles constituant les haubans ou équivalents. Ce crochet ne peut pas s'ouvrir et il empêche le cable de sortir, bien que l'on puisse l'en retirer. On va maintenant décrire l'invention plus en détail, en se référant pour cela aux figures annexées, pour lesquelles : - La figure 1 est une uue du drapage constituant le crochet, avec le moule de forme et la uie de sécurité et - La figure 2 montre le résultat obtenu après enlèvement du moule et de la vis, avec un câble dont la boucle d'extrémité est disposée dans le crochet. Les figures 1 et 2 représentent une configuration préférentielle de l'invention. Le mât (t) est revêtu d'un drapage (2) de fibres unidirectionnelles qui sont globalement orientées dans la direction de l'effort exercé par le câble (3). Un moule de forme (4) bifide, qui prend par exemple une forme s'approchant d'un fer à cheval et dans la partie arrondie duquel est placée une vis (5) de sécurité destinée à l'attacher au mât (1), est positionné à l'emplacement prévu pour l'ancrage du câble (3). Ce moule (4) est fixé de telle sorte qu'il forme un angle aigu avec le mât (1). Les fibres sont bobinées en suivant le chemin suivant : elles sont plaquées contre la surface du mât pour former le drapage puis - au niveau de la fente du moule (4) - elles changent de direction pour venir s'enrouler autour de la vis (5) avant de repasser dans la fente où elles opèrent un nouveau changement de direction pour draper la surface du mât de l'autre côté du moule (4), les deux changements de direction s'apparentent à des changements de sens, c'est-à-dire qu'il y a variation angulaire d'à peu près 180 . Le moule (4), ainsi que le crochet (6) lorsqu'il est formé, se trouvent donc en partle inférieure du drapage de fibres, ce qui s'explique par la nécessité d'assurer une excellente tenue de crochet (6) aux sollicitations axiales, La flgure 2 montre bien la forme définitive du crochet (6) lorsqu'on a procédé à l'enlèvement du moule (4).Ce crochet (6) est dans le prolongement des fibres unidirectionnelles du drapage, ce qui garantit sa bonne résistance à la traction T du câble.Le crochet garde sa forme parce que les fibres sont agglomérées entre elles par imprégnation de résine synthétique avant démontage du moule. 11 est donc parfaitement rigide en utilIsation1 Comme on le voit, la tête du caille (3) se terminant en boucle (7) est simplement passée dans le crochet (6), ce qui constitue une liaison suffisamment solide en fonctionnement du fait de la tension du câble (3). Mais, s'il y a lieu, il est tout-à-fait possible de démonter ce câble, sans même avoir recours à des outils auxiliaires. L'exemple de réalisation du procédé décrit ci-avant n'est bien entendu pas exhaustif et l'invention englobe au contraire les variantes de forme susceptibles d'entrer dans son cadre. REVENDICATIONS 1. Procédé d'ancrage sur une structure creuse allongée en matériau composite, au moyen de fibres composites bobinées sur ladite structure et permettant l'ancrage de câbles souples aussi blen que rigides, caractérisé en ce qu'il consiste à fixer sur la structure (1) composite creuse allongée, à l'emplacement de l'ancrage et au moyen d'une vis (5), un moule (4) de forme amovible comprenant un moyen de guidage des fibres, puis à effectuer sur ladite structure (1) un drapage (2) de fibres unidirectionnelles orientées dans le sens de l'effort exercé par le câble, lesdites fibres étant ensuite enroulées autour de la vis (S) de fixation du moule (4) de forme après passage dans le moyen de guidage, de manière à créer une excroissance unciforme (6) après enlèvement du moule (4) par dévissage de la vis (5). 2. Procédé d'ancrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moule (4) de forme est bifide, le moyen de guidage étant la fente pratiquée entre les deux partIes de la forme bifide, 3, Procédé d'ancrage selon la revendIcation 2, caractérisé en ce que le moule (4) de forme est fixé à la structure composite (1) creuse selon un angle algu laissant une place suffisante pour que les fibres puissent être Introduites dans la fente de guidage. 4. Procédé d'ancrage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les fibres sont agglomérées entre elle par Imprégnation de résine synthétique.