Brevet FR2988685A1 — publié le 20131004

EMBARCATION DE SPORTS OU DE PLAISANCE DE TYPE CANOE OU KAYAK ET PROCEDES DE FABRICATION DE CELLE-CI La présente invention porte sur une nouvelle construction renforcée d'embarcations de sports ainsi que d'embarcations de plaisance, et porte, en particulier, sur une embarcation de type canoë et kayak et sur des procédés de fabrication de celle-ci. Actuellement, les embarcations de type canoë et kayak sont constituées de deux parties, à savoir un pont et une carène, et celles-ci sont réunies entre elles le long de la périphérie. Une embarcation réalisée ainsi devait être renforcée par une traverse horizontale (banc de nage) 15 afin d'augmenter la résistance et la ténacité du produit final. Un renfort séparé de matériau mousse était introduit dans l'espace interne d'une partie avant (proue) et d'une partie arrière (poupe) avec pour objectif de supporter mutuellement un pont et une carène. Le renfort 20 était ensuite fixé. Le renfort de la partie avant consistait en un morceau d'un matériau mousse qui était introduit dans la partie avant du pont et reliait l'axe central de la partie avant du pont à un axe central de la partie avant de la carène. Le renfort de la partie arrière 25 de l'embarcation consistait en un unique morceau du matériau mousse introduit dans la partie arrière de l'embarcation et qui reliait un axe central de la partie arrière du pont à un axe central de la partie arrière de la carène. 30 Les inconvénients de l'état antérieur de la technique sont, en particulier, un endommagement très fréquent du renfort en raison de forces de déformation externes, une instabilité de liaison du renfort au pont ou à la carène de l'embarcation, une résistance insuffisante du renfort ainsi qu'une incapacité du renfort à absorber des vibrations induites et une transmission de chargement. Un endommagement du renfort conduit à une rupture de l'embarcation et ainsi à sa dépréciation. Un objectif de la présente invention était par conséquent de proposer une embarcation de sports ou de plaisance de type canoë ou kayak qui serait suffisamment résistante même à une déformation plus élevée, qui résisterait également à un effet de forces de déformation externes et absorberait les vibrations induites et la transmission de chargement, l'embarcation. Selon la présente sans augmenter le poids de invention, les inconvénients mentionnés ci-dessus sont éliminés par une embarcation de sports ou de plaisance du type canoë ou kayak, réalisée en matériau composite, comprenant deux parties, à savoir un pont et une carène, reliées par leur périphérie et obtenues par durcissement d'une matrice de résine thermoplastique en couches, lesquelles couches sont interstratifiées avec des couches de tissu de fibres de carbone, d'aramide, de carbone-aramide et/ou de verre, et facultativement une ou plusieurs couches minces de mousse de 0,5 à 5 mm d'épaisseur, les parties avant et arrière de l'embarcation contenant un élément de renforcement, caractérisée par le fait que l'élément de renforcement est une poutre de renfort de pont conformée le long de l'axe longitudinal des parties avant et arrière du pont et une poutre de renfort de carène conformée le long de l'axe longitudinal des parties avant et arrière de la carène, la poutre de renfort du pont étant reliée fermement au pont et la poutre de renfort de la carène étant reliée fermement à la carène de l'embarcation. De préférence, les poutres de renfort sont positionnées à partir d'une partie interne des parties avant et arrière du pont de l'embarcation et des parties avant et arrière de la carène de l'embarcation, les poutres étant formées d'un seul tenant avec le pont et la carène de l'embarcation. Selon un mode de réalisation préféré, la poutre de renfort du pont est fixée au pont et la poutre de renfort de la carène est fixée à la carène avant durcissement de la matrice pendant la fabrication de la partie en matériau composite formant respectivement le pont et la carène de l'embarcation. Les poutres de renfort du pont et de la carène peuvent toutes être formées par une âme de mousse durcie et au moins une couche de tissu de fibres de carbone, d'aramide, de carbone-aramide et/ou de verre, qui enveloppe une surface de l'âme et dont l'extrémité au contact du pont ou de la carène en position est formée d'un seul tenant avec la partie en matériau composite. Selon un autre mode de réalisation, la poutre de renfort du pont et la poutre de renfort de la carène, formées par une âme et au moins une couche de tissu stratifié de fibres de carbone, d'aramide, de carbone-aramide et/ou de verre, sont fabriquées séparément et stratifiées sur respectivement le pont et la carène de l'embarcation après durcissement de la matrice de la partie en matériau composite formant respectivement le pont et la carène de l'embarcation. La poutre de renfort du pont et la poutre de 30 renfort de la carène peuvent avoir une épaisseur de 5 50 mm et une hauteur de 10 à 80 mm. La hauteur des poutres de renfort peut varier en direction des parties avant et arrière de l'embarcation, notamment en fonction de la forme des parties avant et arrière de l'embarcation. La présente invention a également pour objet un procédé de fabrication d'embarcations de sports ou de plaisance telles que définies ci-dessus, telles que des kayaks ou des canoës, en matériau composite, réalisées par un procédé thermoplastique dans un moule en deux parties, la surface interne de l'une des parties étant une partie complémentaire de la surface du pont de l'embarcation et la surface interne de l'autre partie étant une partie complémentaire de la surface de la carène de l'embarcation, le pont et la carène de l'embarcation étant fabriqués séparément et ultérieurement reliés fermement par leur périphérie, le matériau composite étant réalisé par un procédé thermoplastique de durcissement de couches de matrice de résine polyester, époxy vinylester, époxy, de matière thermoplastique à base de styrène ou d'autres types de résine thermoplastique, les couches de résine étant interstratifiées avec des couches de tissu tissé et/ou non tissé de fibres de carbone, d'aramide, de carbone-aramide et/ou verre, et facultativement une ou plusieurs couches minces de mousse de 0,5 à 5 mm d'épaisseur, caractérisé par le fait que, pendant la fabrication du matériau composite de la carène d'embarcation et du matériau composite du pont d'embarcation, l'on munit l'âme des poutres de renfort du pont et de la carène de matrice de mousse durcie, sur au moins deux côtés, d'au moins une couche de tissu de fibres de carbone, d'aramide, de carbone-aramide et/ou de verre qui est interstratifiée avec les couches de matrice d'une manière analogue à la structure de la carène d'embarcation et à la structure du pont d'embarcation, l'on place lesdits matériaux composites de pont et de carène à l'emplacement respectif dans le moule de pont et le moule de carène, respectivement, l'on aspire par une pression négative l'air à l'intérieur de l'ensemble des moules et l'on conduit le processus de durcissement à une température de 50°C à 90°C pendant 6 à 10 heures, pendant lequel les poutres de renfort sont intégrées directement, d'un seul tenant, dans la carène d'embarcation et dans le pont d'embarcation. La poutre de renfort du pont peut être placée dans le moule sur le côté interne du pont et s'étendre le long de l'axe longitudinal des parties avant et arrière du pont et la poutre de renfort de la carène peut être placée dans le moule sur le côté interne de la carène et s'étendre le long de l'axe longitudinal des parties avant et arrière de la carène. La présente invention a également pour objet un autre procédé de fabrication d'embarcations de sports ou de plaisance telles que définies ci-dessus, telles que des kayaks et des canoës, en matériau composite, réalisées par un procédé thermoplastique dans un moule en deux parties, la surface interne de l'une des parties étant une surface complémentaire du pont de l'embarcation et la surface interne de l'autre partie étant une surface complémentaire de la carène de l'embarcation, le pont et la carène de l'embarcation étant fabriqués séparément et ultérieurement reliés fermement par leur périphérie, le matériau composite étant réalisé par un procédé thermoplastique de durcissement de couches de matrice de résine polyester, époxy vinylester, époxy, de matière thermoplastique à base de styrène ou d'autres types de résine thermoplastique, les couches de résine étant interstratifiées avec des couches de tissu tissé et/ou non tissé de fibres de carbone, d'aramide, de carbone-aramide, et éventuellement une ou plusieurs couches minces de mousse de 0,5 à 5 mm d'épaisseur, et lesdites couches de matériau composite étant ensuite, après aspiration d'air, amenées à durcir avec un processus de durcissement à une température de 50°C à 90°C pendant 6 à 10 heures, caractérisé par le fait que la poutre de renfort du pont et la poutre de renfort de la carène sont fabriquées dans des moules séparés, lesquelles consistent en une âme de mousse dure de 4 à 45 mm d'épaisseur et de 10 à 80 mm et sont munies, au moins sur deux côtés, d'au moins une couche de tissu de fibres de carbone, d'aramide, de carbone-aramide et/ou de verre, qui est, d'une manière analogue à la structure de la carène d'embarcation et à la structure du pont d'embarcation, interstratifiée avec une matrice, après aspiration d'air et durcissement par un procédé thermoplastique à une température de 50°C à 90°C pendant 6 à 10 heures, puis les poutres de renfort sont stratifiées sur le pont et sur la carène de l'embarcation, respectivement. L'avantage de la présente invention est que, par l'utilisation de la poutre de renfort, en particulier intégrée (ou noyée) directement dans les parties en matériau composite formant le pont et la carène de l'embarcation, la résistance de la structure de l'embarcation dans son ensemble est accrue de manière significative. L'embarcation est moins susceptible d'être endommagée et de se détruire, étant donné qu'elle est plus résistante à l'exposition à des forces de déformation externes et qu'elle absorbe mieux les vibrations induites et une transmission de chargement. Pour mieux illustrer l'objet de la présente 30 invention, on va en décrire ci-après des modes de réalisation particuliers avec référence au dessin annexé. Sur ce dessin : - la Figure 1 est une vue en coupe transversale de la carène ou du pont de l'embarcation avec une nervure ou poutre intégrée ; - la Figure 2 montre d'autres formes possibles de la nervure ou poutre de renfort selon la présente invention ; - la Figure 3 est une vue en coupe transversale schématique à travers une coque d'une embarcation de sports selon la présente invention ; - la Figure 4 montre un détail d'une poupe d'embarcation, vue de côté ; et - les Figures 5 et 6 sont une vue intérieure d'un pont et d'une carène, respectivement, de l'embarcation, non encore reliés, avec des nervures ou poutres de renfort intégrées. Exemple 1 Si l'on se réfère à la Figure 1, on peut voir une partie de pont 1 ou de carène 2 d'une embarcation, dans laquelle est intégrée une poutre de renfort 8, constituée d'une âme 4 de mousse durcie et de couches de tissu stratifiées 6, qui sont à des positions 5 de liaison ferme de la poutre 8 et de la structure de pont 1 ou de carène 2 de l'embarcation. Les positions 5 se situent des deux côtés de la poutre 8 sur toute sa longueur. Si l'on se réfère à la Figure 2, on peut voir des illustrations, données à titre d'exemple, de plusieurs formes d'âme 4 de la poutre 8. La Figure 3 est une vue en coupe transversale longitudinale schématique d'une embarcation de sports, qui 5 comprend un pont 1 qui comporte, dans ses parties avant et arrière, une poutre de renfort intégrée 8. La poutre de renfort intégrée n'est pas disposée dans une zone d'ouverture 3 de l'embarcation (Figure 5). La Figure 3 montre également la carène de l'embarcation de sports 2, 10 qui comporte, dans ses parties avant et arrière, une poutre de renfort intégrée 8. L'étendue de la poutre de renfort intégrée 8 dans la carène 2 est interrompue à l'emplacement où se situe un siège (non représenté sur la Figure). La poutre de renfort intégrée 8 s'étend toujours le long du 15 centre du pont 1 et de la carène 2. Une ligne en pointillés désignée par le chiffre de référence 7 indique une liaison du pont 1 et de la carène 2 de l'embarcation de sports. Une vue de détail de la partie arrière du pont 1 et de la carène 2 de l'embarcation de sports de la Figure 3 20 est représentée sur la Figure 4. La Figure 5 est une vue du pont de l'embarcation vu depuis le côté intérieur, lorsque le pont 1 n'est pas encore relié à la carène 2, ce qui est représenté sur la Figure 6. Le pont 1 comporte une ouverture 3 pour une personne qui manoeuvre l'embarcation de 25 sports ou de plaisance. La personne est positionnée sur un siège (non représenté), lequel est fixé dans l'ouverture 3 du pont sur un bord de l'ouverture 3 et sur la carène 2 à l'emplacement où l'étendue de la poutre de renfort 8 est interrompue. 30 Exemple 2 On va maintenant décrire un procédé de fabrication d'une embarcation avec une poutre de renfort 5 intégrée. L'embarcation est réalisée en matériaux composites dans un moule en deux parties. Le procédé de fabrication comprend les étapes suivantes : 10 la préparation et le lavage du moule ; la séparation du moule (un pont et une carène représentent des moules séparés d'un ensemble) ; la pulvérisation du dessin de l'embarcation ; la stratification, qui consiste en la mise en place de 15 tissus (fibres de carbone, d'aramide, de polyéthylène Spectra, de verre, etc.) dans le moule et leur saturation ultérieure à l'aide d'une matrice (époxy, polyester, etc.), afin d'obtenir une résistance plus élevée de la carène 2 et du pont 1, une couche mince de 20 0,5 à 5 mm de mousse durcie est interposée entre les couches de tissu et elle forme, conjointement avec les fibres, une structure dite en sandwich ; une âme 4 de poutre de renfort 8 est disposée à son emplacement, ainsi le long de la forme de l'axe central 25 de la carène 2 et du pont 1, puis est recouverte de quatre couches de tissu de fibres de carbone et de carbone-aramide qui sont sursaturées de matrice ; la surface stratifiée du moule est ensuite recouverte d'un film pour vide et un vide est réalisé ; 30 après le début d'une réaction chimique dans la matrice, le moule est placé dans un four pendant approximativement 8 heures à une température de 70°C à 90°C ; et - le pont 1 est relié à la carène 2 à sa périphérie et d'autres parties de l'embarcation, telles qu'un siège, un gouvernail et analogues, sont fixées. Exemple 3 On va maintenant décrire un procédé de fabrication d'une embarcation avec une poutre de renfort. L'embarcation est réalisée en matériaux 10 composites dans un moule en deux parties. Le procédé de fabrication comprend les étapes suivantes : - la préparation et le lavage du moule ; - la séparation du moule (un pont et une carène 15 représentent des moules séparés d'un ensemble) ; - la pulvérisation du dessin de l'embarcation ; - la stratification, qui consiste en la mise en place de tissus (fibres de carbone, d'aramide, de polyéthylène Spectra ou de verre, etc.) dans le moule et leur 20 saturation ultérieure à l'aide d'une matrice (époxy, polyester, etc.), afin d'obtenir une résistance plus élevée de la carène 2 et du pont 1, une couche mince de 1 mm de mousse est interposée entre les couches de tissu et elle forme, conjointement avec les fibres, une 25 structure dite en sandwich ; - la surface stratifiée du moule est ensuite recouverte d'un film pour vide et un vide est réalisé ; - après le début d'une réaction chimique dans la matrice, le moule est placé dans un four pendant 30 approximativement 8 heures à une température de 70°C 90°C ; une poutre de renfort 8 est réalisée dans un moule séparé, à partir d'une âme 4 et de trois couches de tissu de fibres de carbone ou de carbone-aramide ; - le pont 1 est relié à la carène 2 par sa périphérie et d'autres parties de l'embarcation, telles qu'un siège, un gouvernail et analogues, sont fixées. Egalement, par ce dernier procédé de fabrication d'embarcations, on a atteint une résistance d'embarcation bien meilleure qu'avec la poutre utilisée dans l'état antérieur de la technique, bien que celle-ci ne soit pas aussi bonne qu'avec le procédé selon l'Exemple 2, dans lequel la poutre de renfort est intégrée directement (ou autrement dit noyée dans) au pont et à la carène de l'embarcation pendant leur fabrication.15 REVENDICATIONS1 - Embarcation de sports ou de plaisance du type canoë ou kayak, réalisée en matériau composite, comprenant 5 deux parties, à savoir un pont (1) et une carène (2), reliées par leur périphérie et obtenues par durcissement d'une matrice de résine thermoplastique en couches, lesquelles couches sont interstratifiées avec des couches de tissu de fibres de carbone, d'aramide, de carbone-10 aramide et/ou de verre, et facultativement une ou plusieurs couches minces de mousse de 0,5 à 5 mm d'épaisseur, les parties avant et arrière de l'embarcation contenant un élément de renforcement, caractérisée par le fait que l'élément de renforcement est 15 une poutre de renfort (8) de pont (1) conformée le long de l'axe longitudinal des parties avant et arrière du pont (1) et une poutre de renfort (8) de carène (2) conformée le long de l'axe longitudinal des parties avant et arrière de la carène (2), la poutre de renfort (8) du pont (1) étant 20 reliée fermement au pont (1) et la poutre de renfort (8) de la carène (2) étant reliée fermement à la carène (2) de l'embarcation. 2 - Embarcation de sports ou de plaisance du type kayak ou canoë selon la revendication 1, caractérisée par 25 le fait que les poutres de renfort (8) sont positionnées à partir d'une partie interne des parties avant et arrière du pont (1) de l'embarcation et des parties avant et arrière de la carène (2) de l'embarcation, les poutres (8) étant formées d'un seul tenant avec le pont (1) et la carène (2) 30 de l'embarcation. 3 - Embarcation de sports ou de plaisance du type kayak ou canoë selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la poutre de renfort (8) du pont (1) est fixéeau pont (1) et la poutre de renfort (8) de la carène (2) est fixée à la carène (2) avant durcissement de la matrice pendant la fabrication de la partie en matériau composite formant respectivement le pont (1) et la carène (2) de l'embarcation. 4 - Embarcation de sports ou de plaisance du type kayak ou canoë selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que les poutres de renfort (8) du pont (1) et de la carène (2) sont toutes formées par une âme (4) de mousse durcie et au moins une couche de tissu (6) de fibres de carbone, d'aramide, de carbone-aramide et/ou de verre, qui enveloppe une surface de l'âme (4) et dont l'extrémité au contact du pont (1) ou de la carène (2) en position (5) est formée d'un seul tenant avec la partie en matériau composite. 5 - Embarcation de sports ou de plaisance du type kayak ou canoë selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait que la poutre de renfort (8) du pont (1) et la poutre de renfort (8) de la carène (2), formées par une âme (4) et au moins une couche de tissu stratifié (6) de fibres de carbone, d'aramide, de carbone-aramide et/ou de verre, sont fabriquées séparément et stratifiées sur respectivement le pont (1) et la carène (2) de l'embarcation après durcissement de la matrice de la partie en matériau composite formant respectivement le pont (1) et la carène (2) de l'embarcation. 6 - Embarcation de sports ou de plaisance du type kayak ou canoë selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que la poutre de renfort (8) du pont (1) et la poutre de renfort (8) de la carène (2) ont une épaisseur de 5 à 50 mm et une hauteur de 10 à 80 mm. 7 - Embarcation de sports ou de plaisance du type kayak ou canoë selon la revendication 6, caractérisée parle fait que la hauteur des poutres de renfort (8) varie en direction des parties avant et arrière de l'embarcation. 8 - Procédé de fabrication d'embarcations de sports ou de plaisance telles que définies à l'une des revendications 1 à 4 ou 6, telles que des kayaks ou des canoës, en matériau composite, réalisées par un procédé thermoplastique dans un moule en deux parties, la surface interne de l'une des parties étant une partie complémentaire de la surface du pont de l'embarcation et la surface interne de l'autre partie étant une partie complémentaire de la surface de la carène de l'embarcation, le pont et la carène de l'embarcation étant fabriqués séparément et ultérieurement reliés fermement par leur périphérie, le matériau composite étant réalisé par un procédé thermoplastique de durcissement de couches de matrice de résine polyester, époxy vinylester, époxy, de matière thermoplastique à base de styrène ou d'autres types de résine thermoplastique, les couches de résine étant interstratifiées avec des couches de tissu tissé et/ou non tissé de fibres de carbone, d'aramide, de carbone-aramide et/ou verre, et facultativement une ou plusieurs couches minces de mousse de 0,5 à 5 mm d'épaisseur, caractérisé par le fait que, pendant la fabrication du matériau composite de la carène d'embarcation et du matériau composite du pont d'embarcation, l'on munit l'âme des poutres de renfort du pont et de la carène de matrice de mousse durcie, sur au moins deux côtés, d'au moins une couche de tissu de fibres de carbone, d'aramide, de carbone-aramide et/ou de verre qui est interstratifiée avec les couches de matrice d'une manière analogue à la structure de la carène d'embarcation et à la structure du pont d'embarcation, l'on place lesdits matériaux composites de pont et de carène à l'emplacement respectif dans lemoule de pont et le moule de carène, respectivement, l'on aspire par une pression négative l'air à l'intérieur de l'ensemble des moules et l'on conduit le processus de durcissement à une température de 50°C à 90°C pendant 6 à 10 heures, pendant lequel les poutres de renfort sont intégrées directement, d'un seul tenant, dans la carène d'embarcation et dans le pont d'embarcation. 9 - Procédé de fabrication d'embarcations de sports ou de plaisance selon la revendication 8, caractérisé par le fait que la poutre de renfort du pont est placée dans le moule sur le côté interne du pont et s'étend le long de l'axe longitudinal des parties avant et arrière du pont et que la poutre de renfort de la carène est placée dans le moule sur le côté interne de la carène et s'étend le long de l'axe longitudinal des parties avant et arrière de la carène. 10 - Procédé de fabrication d'embarcations de sports ou de plaisance telles que définies à l'une des revendications 5 ou 6, telles que des kayaks et des canoës, en matériau composite, réalisées par un procédé thermoplastique dans un moule en deux parties, la surface interne de l'une des parties étant une surface complémentaire du pont de l'embarcation et la surface interne de l'autre partie étant une surface complémentaire de la carène de l'embarcation, le pont et la carène de l'embarcation étant fabriqués séparément et ultérieurement reliés fermement par leur périphérie, le matériau composite étant réalisé par un durcissement de couches de 30 époxy vinylester, époxy, de de styrène ou d'autres types procédé thermoplastique de matrice de résine polyester, matière thermoplastique à base de résine thermoplastique, les couches de résine étant interstratifiées avec des couches de tissu tissé et/ou non tissé de fibres de carbone,d'aramide, de carbone-aramide, et éventuellement une ou plusieurs couches minces de mousse de 0,5 à 5 mm d'épaisseur, et lesdites couches de matériau composite étant ensuite, après aspiration d'air, amenées à durcir avec un processus de durcissement à une température de 50°C à 90°C pendant 6 à 10 heures, caractérisé par le fait que la poutre de renfort du pont et la poutre de renfort de la carène sont fabriquées dans des moules séparés, lesquelles consistent en une âme de mousse dure de 4 à 45 mm d'épaisseur et de 10 à 80 mm et sont munies, au moins sur deux côtés, d'au moins une couche de tissu de fibres de carbone, d'aramide, de carbone-aramide et/ou de verre, qui est, d'une manière analogue à la structure de la carène d'embarcation et à la structure du pont d'embarcation, interstratifiée avec une matrice, après aspiration d'air et durcissement par un procédé thermoplastique à une température de 50°C à 90°C pendant 6 à 10 heures, puis les poutres de renfort sont stratifiées sur le pont et sur la carène de l'embarcation, respectivement.