Brevet FR2717207A1 — publié le 19950915

MAT PORTEUR DU TYPE ENROULABLE EN kTERIAU COMPOSITE ET SON DISPOSITIF DE MISE EN OEmTRE L'invention concerne un mât porteur du type enroulable, réalisé en matériau composite, utilisable notamment pour le levage d'une charge à une hauteur maximale déterminée, ce mât pouvant s'étendre verticalement, horizontalement ou en oblique. On connaît déjà des bras ou des mâts du type enroulable, qui sont de forme tubulaire cylindrique fendue longitudinalement en position déployée ou déroulée et que l'on peut mettre à plat et enrouler sur un tambour. Ces bras ou mâts cylindriques fendus peuvent être réalisés en métal ou en matériau composite (comme décrit par exemple dans la Demande Internationale W088/08620 ou dans le Brevet US 4,265,690). Un inconvénient de ces bras ou mâts cylindriques fendus est leur sensibilité aux phénomènes de torsion, ce qui empêche un positionnement angulaire précis de la charge portée par l'extrémité libre du bras ou du mât. Par ailleurs, l'énergie emmagasinée par le bras ou le mât enroulé sur un tambour est extrêmement élevée et l'on est obligé de multiplier les précautions et les moyens de protection pour éviter ou réduire les risques d'accidents dûs à un déroulement brutal du bras ou du mât. Invention a notamment pour but d'éviter ou de réduire les inconvénients précités. Elle a pour objet un mât porteur enroulable, réalisé en matériau composite, présentant une résistance à la torsion très supérieure à celle des bras ou des mâts antérieurs connus et emmagasinant une énergie nettement plus faible lorsqu'il est en position enroulée ou repliée. Elle propose à cet effet un mât porteur du type enroulable, réalisé en matériau composite, caractérisé en ce qu'il comprend au moins trois lames de matériau composite enroulables sur des tambours pour le re pliement du mât et déroulables de ces tambours pour son déploiement, la section du mât en position déployée étant sensiblement polygonale et les lames étant dans cette position réunies entre elles par des moyens de fixation rapide prévus sur leurs bords longitudinaux. Grâce à la section polygonale du mât en position déployée et à la solidarisation des lames entre elles par leurs bords longitudinaux, la résistance à la torsion et à la compression du mât est très notablement augmentée. De plus, pour le repliement du mât, chaque lame est enroulée individuellement sur un tambour et l'énergie stockée à l'enroulement du mât est, pour chaque lame, nettement inférieure à celle qui serait emmagasinée lors de l'enroulement d'un tube cylindrique fendu. Dans une première forme de réalisation de l'invention, les moyens de fixation rapide sont des bandes de tissu à griffes et boucles d'accrochage du type "Velcro". Dans une variante de réalisation, ces moyens de fixation rapide sont du type magnétique. Avantageusement, les lames comprennent une partie centrale et des bords longitudinaux obliques, faisant avec la partie centrale un angle tel que les bords longitudinaux s'appliquent les uns sur les autres en position déployée du mât. En variante, les moyens de fixation rapide peuvent être du type fermeture à glissière. Dans ce cas, les bords longitudinaux des lames sont alignés face à face en position déployée du mât. Dans tous les cas, la partie centrale des lames peut être plane ou incurvée à concavité tournée vers l'intérieur du mât. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, les lames peuvent être à section évolutive, leur largeur et/ou leur épaisseur diminuant en direction de leur extrémité libre, pour des raisons mécaniques d'enroulement. L'invention concerne également un dispositif de mise en oeuvre de ce mât, caractérisé en ce qu'il comprend - un mécanisme à tambour d'enroulement et de déroulement par lame de matériau composite, ces mécanismes étant orientés angulairement les uns par rapport aux autres pour former un polygone dont la section correspond sensiblement à celle du mât déployé, - des moyens d'entraînement des tambours en rotation synchrone, - des rouleaux de guidage et d'entraînement de la partie centrale des lames, situés au voisinage des tambours d'enroulement, - et des galets presseurs de guidage des bords longitudinaux des lames. Un mât selon l'invention peut avoir par exemple une longueur déployée de 20 à 30 mètres pour le levage d'une charge de quelques centaines de kg, avec une précision de positionnement angulaire de la charge de l'ordre de quelques degrés, la durée de déploiement du mât étant au maximum d'une minute et demi. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaitront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une vue schématique en perspective d'une partie d'un mât selon l'invention; la figure 2 est une vue schématique de dessus des moyens essentiels de mise en oeuvre du mât selon l'invention; les figures 3 à 6 représentent des variantes de réalisation du mât selon l'invention. Dans l'exemple de réalisation représenté en figure 1, le mât selon l'invention est constitué essen tiellement de lames 10 de matériau composite, qui sont assemblées entre elles le long de leurs bords longitudinaux 12 dans la position déployée du mât et qui sont séparables les unes des autres lors de l'enroulement du mât, chaque lame 10 comprenant une partie centrale 14 sensiblement plane et des bords ou rebords longitudinaux 12 orientés en oblique par rapport à la partie centrale plane 14 de façon à pouvoir s'appliquer les uns sur les autres comme représenté en figure 1 dans la position déployée du mât. Dans l'exemple de la figure 1, le mât comprend trois lames 10 identiques et sa section transversale est sensiblement celle d'un triangle équilatéral, les bords longitudinaux 12 des lames étant repliés vers l'extérieur d'un angle d'environ 30 par rapport à la partie centrale 12 des lames. Des moyens de fixation rapide sont prévus sur les faces en regard des bords longitudinaux 12 des lames 10, ces moyens étant par exemple constitués par des bandes de tissu à boucles et griffes d'accrochage du type commercialisé sous la marque "Velcro". Ces moyens de fixation présentent l'avantage d'une bonne résistance au cisaillement, et confèrent donc une bonne résistance en flexion et en torsion au mât déployé. En variante, les faces en regard des bords 12 des lames peuvent porter des rubans magnétiques ou des aimants permanents ou être magnétisées, la fixation des lames entre elles se faisant alors par attraction magnétique. L'extrémité inférieure du mât est reçue dans un orifice 16 de forme correspondante prévue dans la face supérieure 18 d'un socle ou d'une embase 20 dans lequel sont disposés des mécanismes de mise en oeuvre représentés schématiquement en figure 2. Ces mécanismes comprennent, pour chaque lame, un tambour d'enroulement 22 d'axe 24 horizontal, associé à des moyens moteurs 26 d'entraînement en rotation autour de son axe, ainsi que des rouleaux 28 d'entraînement et de guidage de la partie centrale 14 de la lame, et des galets presseurs 30 des bords 12 de cette lame. Les axes 24 des tambours 22 d'enroulement des lames sont parallèles aux parties centrales 14 des lames en position déployée du mât et, dans le mode de réalisation représenté, forment entre eux un triangle équilatéral. Des moyens sont prévus pour assurer des rotations synchrones des tambours 22. Les rouleaux 28 de guidage des parties centrales 14 des lames sont également à rotation commandée pour entraîner les lames lors du déploiement du mât, les tambours 22 étant alors freinés, tandis que, pour l'enroulement ou le repliement du mât, les tambours 22 sont moteurs et les rouleaux 28 de guidage des parties centrales 14 sont freinés pour assurer un enroulement serré des lames sur les tambours 22. Des mâts selon l'invention, du type représenté dans les figures 1 et 2, peuvent être dimensionnés pour avoir une longueur déployée comprise entre 5 et 30 mètres par exemple, pour le levage d'une charge comprise entre 20 et quelques centaines de kg, l'épaisseur d'une lame 10 variant entre deux et dix millimètres environ en fonction des performances demandées, et sa largeur entre 10 et 60 ou 80 centimètres environ. Les lames 10 de matériau composite sont formées de plusieurs épaisseurs de fibres noyées dans une résine et peuvent comprendre par exemple une couche centrale de fibres de verre unidirectionnelles s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal de la lame et deux couches de tissu de fibres de verre croisées et orientées à 45 de cet axe, ces couches de fibres étant noyées dans une résine epoxy. On peut également utiliser des fibres de car bone ou des fibres aramides du type commercialisé sous la marque "Kevlar". I1 est également possible d'optimiser le dimensionnement des lames en conservant les mêmes performances, ou d'améliorer les performances pour un même dimensionnement global ou une même masse de matière composite, en donnant aux lames 10 une section évolutive, leur largeur et/ou leur épaisseur diminuant en direction de leur extrémité libre, l'épaisseur pouvant également varier transversalement. On peut également, comme représenté schématiquement en figure 3, donner une épaisseur plus faible aux parties centrales 14 des lames, et une épaisseur plus importante à leurs bords longitudinaux 12. On peut encore, comme représenté schématiquement en figure 4, donner une forme incurvée à la partie centrale 14 des lames, la concavité étant tournée vers l'intérieur du mât, ce qui augmente l'inertie en flexion et la stabilité du mât et permet une réduction des épaisseurs travaillantes des lames et donc une réduction de la masse et de l'encombrement en position repliée. Dans la variante de réalisation représentée en figure 5, les lames 10 sont réunies entre elles par des moyens 32 de fermeture à glissière (du type fermeture "ECLAIR") qui sont prévus sur leurs bords longitudinaux, ces derniers étant orientés face à face ou les uns vers les autres comme représenté au dessin dans la position déployée du mât. Des moyens classiques de guidage des deux bords de chaque fermeture sont prévus au voisinage des tambours d'enroulement des lames, pour l'accrochage et la séparation de ces bords. Dans la variante de la figure 6, les parties centrales 14 des lames ont un autre drapage de fibres et une autre épaisseur que les bords longitudinaux 12 de ces lames, les parties centrales 14 comprenant par exemple des fibres longitudinales unidirectionnelles et des fibres croisées à + et - 45 , tandis que les bords 12 comprennent uniquement des fibres croisées à + et - 45 , pour des raisons mécaniques d'enroulement. Comme le mât selon l'invention est tubulaire, on peut bien entendu faire passer à l'intérieur de ce mât des câbles d'alimentation et/ou de commande de la charge portée par son extrémité libre. De façon plus générale, les mâts selon l'invention présentent des avantages nombreux par rapport à la technique antérieure - ils peuvent être enroulés sur des diamètres plus faibles (à performances égales), - leur enroulement demande moins d'énergie, - il est possible d'utiliser des lames 10 ayant des épaisseurs supérieures et ainsi d'augmenter les performances, - le mât déployé a une plus grande stabilité, - le positionnement angulaire de la charge à l'extrémité libre du mât est beaucoup plus précis, - l'embase ou socle 20 a un encombrement compatible avec son montage sur un véhicule routier. REVENDICATIONS 1. Mât porteur du type enroulable réalisé en matériau composite, caractérisé en ce qu'il comprend au moins trois lames (10) de matériau composite, enroulables sur des tambours (22) pour le repliement du mât et déroulables de ces tambours pour son déploiement, la section du mât en position déployée étant polygonale et les lames (10) étant dans cette position réunies entre elles par des moyens de fixation rapide prévus sur leurs bords longitudinaux (12). 2. Mât selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de fixation rapide sont des bandes de tissu à griffes et boucles d'accrochage du type "Velcro". 3. Mât selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de fixation rapide sont du type magnétique. 4. Mât selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les lames (10) comprennent une partie centrale (14) et des bords longitudinaux obliques (12), faisant avec la partie centrale (14) un angle tel que ces bords longitudinaux s'appliquent les uns sur les autres en position déployée. 5. Mât selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de fixation rapide sont des moyens (32) de fermeture à glissière, les bords longitudinaux des lames étant orientés les uns vers les autres en position déployée. 6. Mât selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que la partie centrale (14) des lames (10) est plane. 7. Mât selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que la partie centrale (14) des lames (10) est incurvée, à concavité tournée vers l'intérieur du mât. 8. Mât selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les lames (10) sont à sec tion évolutive, leur largeur et/ou leur épaisseur diminuant en direction de leur extrémité libre. 9. Mât selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur de la partie centrale (14) des lames est inférieure à celle de leurs bords longitudinaux (12). 10. Mât selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque lame (10) est formée de plusieurs épaisseurs de fibres, par exemple de verre, noyées dans une résine, par exemple epoxy, les fibres d'au moins une couche interne étant unidirectionnelles et parallèles à l'axe longitudinal de la lame, les fibres d'autres couches étant par exemple croisées à 45' sur cet axe. 11. Dispositif de mise en oeuvre d'un mât porteur enroulable selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend - un mécanisme à tambour (22) d'enroulement et de déroulement par lame (10) de matériau composite, ces mécanismes étant orientés angulairement les uns par rapport aux autres pour former un polygone dont la section correspond à celle du mât déployé, - des moyens (26) d'entraînement des tambours (22) en rotation synchrone, - des rouleaux (28) de guidage et d'entraînement de la partie centrale (14) des lames, situés au voisinage des tambours d'enroulement, - et des galets presseurs (30) de guidage des bords longitudinaux (12) des lames. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que, pour le déploiement du mât, les lames (10) sont entraînées par les rouleaux (28) de guidage de leur partie centrale (14), les rotations des tambours (22) étant freinées. 13. Dispositif selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que, pour l'enroulement du mât, les lames (10) sont entraînées par les tambours (22), les rouleaux (28) de guidage de leur partie centrale étant freinés.