EP0169103B1 - Elément de mât cylindrique, assemblable bout à bout avec d'autres éléments afin de constituer un mât - Google Patents

Elément de mât cylindrique, assemblable bout à bout avec d'autres éléments afin de constituer un mât Download PDF

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EP0169103B1
EP0169103B1 EP85401143A EP85401143A EP0169103B1 EP 0169103 B1 EP0169103 B1 EP 0169103B1 EP 85401143 A EP85401143 A EP 85401143A EP 85401143 A EP85401143 A EP 85401143A EP 0169103 B1 EP0169103 B1 EP 0169103B1
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mast
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oriented
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Yves Foissac
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Laboratoire D'etudes Et De Recherches Chimiques Lerc Sa
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H12/00—Towers; Masts or poles; Chimney stacks; Water-towers; Methods of erecting such structures
    • E04H12/02—Structures made of specified materials

Definitions

  • the invention relates to a cylindrical mast element, which can be joined end to end to other similar elements, in order to constitute a mast.
  • the locking mechanism has the disadvantage of being relatively complex and difficult to implement.
  • FR-A-2,393,129 are also known elements which can be assembled by fitting and whose ends have flat and inclined surfaces on the axis of the mast.
  • the inclination of the contact surfaces of two nested elements can vary between fifteen and forty five degrees, which ensures in good conditions the relative positioning in rotation.
  • Such elements are generally produced by polymerization of a thermosetting resin reinforced with fibers such as for example glass or carbon fibers.
  • One of the aims of the present invention is to remedy this drawback and to propose a mast element which has a reinforced structure, in particular at the level of the end in question.
  • Another object of the present invention is to provide a mast element whose longitudinal structure is also reinforced.
  • the invention relates to a mast element which is cylindrical and carries at one of its ends a sleeve for its engagement in the other end of a similar element.
  • thermosetting resin which pieces of fabric are said to be balanced, that is to say have a substantially equivalent resistance in two perpendicular directions called warp and weft, the other so-called oriented in the sense that they have a sense of greater resistance for example in warp and in that, while the other pieces of fabric called oriented have their greater resistance in the parallel direction to the axis of the mast, in the area close to its beveled end opposite the sleeve and corresponding to the fitting area of a similar element, said element has at least one piece of said fabric oriented which is arranged so as to present its greater resistance in the transverse direction of the mast.
  • FIG. 1 schematically represents a mast element, in a nonlimiting embodiment of the invention.
  • Figure 2 shows schematically in section the laminar structure of the wall of an element.
  • FIG. 1 represents a mast element 1, consisting mainly of a cylindrical tube 2, of axis 3.
  • one of the ends of the element for example the end 4, is extended by a cylindrical sleeve integral with this end 4.
  • the sleeve 5 is intended to be engaged in the opposite end of another element (not shown), which end is for this purpose similar to the end 6 of the tube 2.
  • the external dimensions of the sleeve 5 and the internal dimensions of the end 6 correspond, so as to allow engagement of the sleeve 5 inside the end 6.
  • the element 1 also has at each of its ends flat surfaces and inclined relative to the axis 3 of the tube.
  • the contact surfaces 7 and 8 ensure a rotational positioning of two elements placed end to end.
  • the wall 1 is formed by winding pieces of technical fabric impregnated with a thermosetting resin, the whole then being polymerized.
  • This element is essentially characterized by the fact that it is produced by winding pieces 10 to 17 and 19 of fabric impregnated with thermosetting resin, which pieces of fabric are some 10 to 14 said to be balanced, that is to say have a substantially equivalent resistance in two perpendicular directions called warp and weft, the others 15 to 17 and 19 say oriented in the sense that they have a direction of greater resistance for example in warp and in that, while the others pieces 15 to 17 of so-called oriented fabric have their greatest resistance in the direction parallel to the axis 3 of the mast, in the zone 9 close to its bevelled end 6 opposite the sleeve 5 and corresponding to the fitting zone 9 of an element similar, the said element has at least one piece 19 of said oriented fabric which is arranged so as to have its greatest resistance in the transverse direction of the mast 1.
  • the zone 9 extends approximately at the end 6 of the tube 2, from the contact surface 8 over a length which corresponds substantially to the depth of fitting of an element placed end to end.
  • the length of the area 9 is slightly less than the depth of the fitting area.
  • the oriented pieces 15, 16, 17 are arranged during winding so that their direction of high resistance is parallel to the longitudinal axis and the oriented piece 19 is on the contrary arranged during the winding of so that its direction of greatest resistance is transverse to the mast.
  • the dashed line 18 shows schematically the axis of the tube, and therefore the layer 10 is the inner layer of the wall of the tube.
  • the balanced parts and the oriented parts are alternated, at least in the internal part of the tube.
  • the outer layer 14 is indeed similar to layer 13.
  • This layer is a surface layer and has a lesser thickness.
  • the inner layer that is to say layer 10
  • the inner layer is a balanced layer.
  • the reversal of the direction of greater resistance, in the zone 9 of the tube 2 is carried out at the level of one of the first layers of oriented fibers and, preferably, of the first, that is to say at the level of layer 15.
  • the pieces of fabric as well as the thermosetting resin which binds them are of an appropriate nature but preferably, an alternation of layers of glass fibers and layers of carbon fibers will be used, the layers of glass fibers lying superficially and therefore will form the inner surface and the outer surface of the wall of the tube while the layers of carbon fibers will be embedded between these layers of glass fibers.
  • Glass fibers indeed have better impact resistance than carbon fibers which are more fragile to impact but which have superior mechanical qualities and in particular better resistance to bending and are therefore extremely advantageous.
  • the tubular wall has a chamfer 20 eliminating the acute angle due to the bias cut, which prevents the deformation of the end 6.
  • a mast element has been produced, the length of the tube 2 of which is approximately one hundred and forty centimeters, the end of which is extended by a sleeve of approximate length of twenty centimeters, having an outside diameter of approximately one hundred millimeters.
  • the wall of the tube 2 is made up of eight pieces of fabric while respecting the alternation of oriented pieces, balanced pieces according to the arrangement described in relation to FIG. 2.
  • the so-called balanced pieces have approximately the same weight of warp and weft fibers, but one of them, for example the warp, may reach around fifty five percent of the total weight which will in any case be around two hundred grams per square meter. .
  • the so-called oriented pieces have, approximately in the direction of greatest resistance such as that of the warp, a proportion of fibers of eighty-nine percent of the total grammage which will be approximately three hundred grams per square meter.
  • this invention was carried out initially over a length of approximately one hundred and seventy millimeters during the production of the raw tube.
  • this length has been reduced between approximately one hundred and twenty and one hundred and fifty millimeters.

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Description

  • L'invention concerne un élément de mât cylindrique, qui peut être assemblé bout à bout à d'autres éléments semblables, dans le but de constituer un mât.
  • On connaît déjà de tels éléments qui, assemblés bout à bout, constituent un mât dont l'extrémité porte un appareil à effet directif, et par exemple un projecteur, une antenne radio-électrique, une caméra...
  • Pour un tel appareil, il est important que l'orientation initiale qui lui a été donnée, soit conservée pendant le montage du mât et ultérieurement pendant son utilisation quelques soient les conditions atmosphériques, en particulier quelque soit la direction et la force du vent.
  • Pour arriver à ce résultat, il est connu d'emmancher bout à bout deux éléments semblables et de les varrouiller mécaniquement l'un par rapport à l'autre, afin qu'ils conservent l'orientation relative qui leur a été donnée au départ.
  • Le mécanisme de verrouillage présente cependant l'inconvénient d'être relativement complexe et difficile à mettre en oeuvre.
  • On connaît également FR-A-2.393.129 des éléments qui peuvent être assemblés par emmanchement et dont les extrémités présentent des surfaces planes et inclinées sur l'axe du mât.
  • L'inclinaison des surfaces de contact de deux éléments emboités peut varier entre quinze et quarante cinq degrés, ce qui assure dans de bonnes conditions le positionnement relatif en rotation.
  • De tels éléments sont généralement réalisés par polymérisation d'une résine thermodurcissable armée de fibres telles par exemple des fibres de verre ou de carbone.
  • Ces éléments permettent généralement de réaliser un mât qui assure à l'élément directif qu'il porte un positionnement en azimut qui est faible.
  • Cependant, un tel élément présente des zones de faiblesse localisée, notamment au niveau de l'extrémité dans laquelle s'emboîte le manchon d'un élément juxtaposé, et qui sont inhérentes à la structure laminaire de la paroi qui le constitue.
  • Un des buts de la présente invention est de remédier à cet inconvénient et de proposer un élément de mât qui présente une structure renforcée, notamment au niveau de l'extrémité en question.
  • Un autre but de la présente invention est de proposer un élément de mât dont la structure longitudinale est également renforcée.
  • D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, qui n'est cependant donnée qu'à titre indicatif, et qui n'a pas pour but de limiter l'invention.
  • A cet effet l'invention a pour objet un élément de mât qui est cylindrique et porte à l'une de ses extrémités un manchon en vue de son engagement dans l'autre extrémité d'un élément semblable.
  • Il présente au niveau de chacune de ses extrémités des surfaces planes inclinées sur l'axe du mât.
  • Il est caractérisé par le fait qu'il est réalisé par enroulement de pièces de tissu imprégné de résine thermodurcissable, lesquelles pièces de tissu sont les unes dites équilibrées, c'est-à-dire présentent une résistance sensiblement équivalente dans deux sens perpendiculaires dits de chaînes et de trame, les autres dites orientées en ce sens qu'elles présentent un sens de plus grande résistance par exemple en chaîne et par le fait que, tandis que les autres pièces de tissu dites orientées présentent leur plus grande résistance dans le sens parallèle à l'axe du mât, dans la zone proche de son extrémité biseautée opposée au manchon et correspondant à la zone d'emmanchement d'un élément semblable, ledit élément présente au moins une pièce de tissu dit orienté qui est disposée de manière à présenter sa plus grande résistance dans le sens transversal du mât.
  • L'invention sera mieux comprise si on se refère à la description ci-dessous, ainsi qu'au dessin en annexe qui en fait partie intégrante.
  • La figure 1 représente schématiquement un élément de mât, dans un mode non limitatif de mise en oeuvre de l'invention.
  • La figure 2 schématise en coupe la structure laminaire de la paroi d'un élément.
  • La figure 1 représente un élément de mât 1, constitué principalement d'un tube cylindrique 2, d'axe 3.
  • Tel que cela est connu, l'une des extrémités de l'élément, par exemple l'extrémité 4, se prolonge par un manchon cylindrique solidaire de cette extrémité 4.
  • Le manchon 5 est destiné à être engagé dans l'extrémité opposée d'un autre élément (non représenté), laquelle extrémité est à cet effet semblable à l'extrémité 6 du tube 2.
  • Naturellement, les dimensions extérieures du manchon 5 et les dimensions intérieures de l'extrémité 6 correspondent, de manière à permettre un engagement du manchon 5 à l'intérieur de l'extrémité 6.
  • L'élément 1 présente par ailleurs au niveau de chacune de ses extrémités des surfaces planes et inclinées par rapport à l'axe 3 du tube.
  • Ces surfaces sont repérées respectivement en 7 et 8 dans la figure 1.
  • Tel que cela est connu, les surfaces de contact 7 et 8 assurent un positionnement en rotation de deux éléments mis bout à bout.
  • Leur inclinaison est généralement comprise entre quinze et quarante cinq degrés.
  • La paroi 1 est constituée par enroulement de pièces de tissu technique imprégné d'une résine thermodurcissable, le tout étant en suite polymérisé.
  • Cet élément est essentiellement caractérisé par le fait qu'il est réalisé par enroulement de pièces 10 à 17et 19 de tissu imprégné de résine thermodurcissable, lesquelles pièces de tissu sont les unes 10 à 14 dites équilibrées, c'est-à-dire présentent une résistance sensiblement équivalente dans deux sens perpendiculaires dits de chaîne et de trame, les autres 15 à 17 et 19 dites orientées en ce sens qu'elles présentent un sens de plus grande résistance par exemple en chaîne et par le fait que, tandis que les autres pièces 15 à 17 de tissu dites orientées présentent leur plus grande résistance dans le sens parallèle à l'axe 3 du mât, dans la zone 9 proche de son extrémité biseautée 6 opposée au manchon 5 et corres- oondant à la zone d'emmanchement 9 d'un élément semblable, le dit élément présente au moins une pièce 19 de tissu dit orienté qui est disposée de manière à présenter sa plus grande résistance dans le sens transversal du mât 1.
  • La zone 9 s'étend approximativement au niveau de l'extrémité 6 du tube 2, depuis la surface de contact 8 sur une longueur qui correspond sensiblement à la profondeur d'emmanchement d'un élément mis bout à bout.
  • Cependant, de préférence, la longueur de la zone 9 est légèrement inférieure à la profondeur de la zone d'emmanchement.
  • L'adjonction dans cette zone par rapport au reste de l'élément d'au moins une pièce de tissu ainsi orientée améliore la résistance à l'ouverture de l'extrémité biseautée 6 de l'élément 1.
  • On a représenté de manière schématique en figure 2 les différentes pièces de tissu de la structure de l'élément.
  • Dans cette figure, on a schématisé en 10 à 14 les pièces de tissu dites équilibrées, et qui donc présentent une égale résistance dans les deux sens et en 15, 16, 17 et 19 les pièces dites orientées et qui présentent donc une plus grande résistance dans un sens que dans l'autre.
  • Parmi celles-ci, les pièces orientées 15, 16, 17 sont disposées lors de l'enroulement de manière que leur sens de grande résistance soit parallèle à l'axe longitudinal et la pièce orientée 19 est au contraire disposée lors de l'enroulement de manière que son sens de plus grande résistance soit transversal au mât.
  • En figure 2, le trait mixte 18 schématise l'axe du tube, et donc la couche 10 est la couche interne de la paroi du tube.
  • Tel que cela apparaît en figure 2, de préférence, les pièces équilibrées et les pièces orientées sont alternées, au moins dans la partie interne du tube. La couche 14 extérieure est en effet semblable à la couche 13.
  • Cette couche cependant est une couche de surface et présente une épaisseur moindre.
  • Selon un mode préférentiel de mise en oeuvre de l'invention, la couche intérieure c'est-à-dire la couche 10 est une couche équilibrée.
  • L'inversion du sens de plus grande résistance, dans la zone 9 du tube 2, est réalisée au niveau d'une des premières couches de fibres orientées et, de préférence, de la première, c'est-à-dire au niveau de la couche 15.
  • Les pièces de tissu ainsi que la résine thermodurcissable qui les lie, sont de nature appropriée mais de préférence, on utilisera une alternance de couches de fibres de verre et de couches de fibres de carbone, les couches en fibres de verre se situant superficiellement et donc formeront la surface intérieure et la surface extérieure de la paroi du tube tandis que les couches de fibres de carbone seront noyées entre ces couches de fibres de verre.
  • Les fibres de verre présentent en effet une meilleure résistance aux chocs que les fibres de carbone plus fragiles aux chocs mais qui présentent des qualités mécaniques supérieures et notamment une meilleure résistance à la flexion et sont donc extrêmement intéressantes.
  • Selon une autre caractéristique de l'invention, la paroi tubulaire présente un chanfrein 20 supprimant l'angle aigu dû à la coupe biaise, ce qui interdit la déformation de l'extrémité 6.
  • A titre d'exemple non limitatif, on a réalisé un élément de mât dont la longueur du tube 2 est approximativement de cent quarante centimètres dont l'extrémité est prolongée par un manchon de longueur approximative de vingt centimètres, présentant un diamètre extérieur d'environ cent millimètres.
  • La paroi du tube 2 est constituée de huit pièces de tissu en respectant l'alternance pièces orientées, pièces équilibrées selon la disposition décrite relativement à la figure 2.
  • Les pièces dites équilibrées présentent approximativement le même poids de fibres chaîne et trame mais l'une d'elle et par exemple la chaîne pourra atteindre environ cinquante cinq pour cent du poids total qui sera en toute hypothèse d'environ deux cents grammes par mètre carré.
  • Les pièces dites orientées présentent approximativement dans le sens de plus grande résistance tel celui de la chaîne une proportion de fibres de quatre vingt neuf pour cent du grammage total qui sera d'environ trois cents grammes par mètre carré.
  • Ainsi que cela a été décrit précédemment, le sens de plus grande résistance de la première pièce orientée 19 de même niveau que la couche 15 a été inversé sur une longueur correspondant à la zone 9.
  • Plus précisément, cette invention a été réalisée au départ sur une longueur d'environ cent soixante dix millimètres lors de la réalisation du tube brut.
  • Après découpe de l'extrémité 6 du tube, afin de réaliser le biseau, cette longueur a été réduite entre environ cent vingt et cent cinquante millimètres.
  • En outre, la partie extrême de son biseau a été chanfreinée.
  • Naturellement, ces chiffres ne sont donnés qu'à titre d'exemple non limitatif.

Claims (5)

1. Elément de mât (1) constitué d'un tube cylindrique (2) d'axe (3) dont l'une (4) de ses extrémités (4, 6) porte un manchon (5) d'assemblage par enga- gementdans l'autre extrémité (6) d'un élément semblable, lequel élément présente, au niveau de chacune de ses extrémités (4, 6) des surfaces planes et inclinées (7, 8) sur l'axe (3) du mât (1) et à une paroi qui est constituée par polymérisation d'un complexe de fibres et de résines caractérisé par le fait qu'il est réalisé par enroulement de pièces de tissu imprégné de résine thermodurcissable, lesquelles pièces de tissu sont les unes dites équilibrées, c'est-à-dire présentent une résistance sensiblement équivalente dans deux sens perpendiculaires dits de chaîne et de trame, les autres dites orientées en ce sens qu'elles présentent un sens de plus grande résistance par exemple en chaîne et par le fait que, tandis que les autres pièces de tissu dites orientées présentent leur plus grande résistance dans le sens parallèle à l'axe (3) du mât (1) dans la zone (9) proche de son extrémité biseautée (6) opposée au manchon (5) et correspondant à la zone d'emmanchement (9) d'un élément semblable, le dit élément présente au moins une pièce (19) de tissu dit orienté qui est disposée de manière à présenter sa plus grande résistance dans le sens transversal du mât.
2. Elément de mât selon la revendication 1 caractérisé par le fait que, au moins dans la partie interne du tube, les pièces de tissu dites équilibrées (10 à 14) et les pièces de tissu dites orientées (15, 16, 17, 19) sont alternées et en ce que la pièce orientée (19), ayant son sens de plus grande résistance qui est transversal au mât, est, dans l'alternance des pièces de tissu équilibrés et orientés, située au niveau de la première pièce de tissu orientée en comptant à partir de l'intérieur.
3. Elément de mât selon la revendication 1 ou 2 caractérisé par le fait qu'il présente au niveau de la surface extérieure et de la surface intérieure de sa paroi au moins une pièce de tissu en fibres aptes à absorber les chocs tandis que dans l'épaisseur de sa paroi, il présente au moins une pièce de tissu en fibres résistant à la flexion.
4. Elément de mât selon la revendication 1 ou 2 caractérisé par le fait qu'il présente au niveau de la surface extérieure et de la surface intérieure de sa paroi au moins une pièce de tissu en fibres de verre tandis que dans l'épaisseur de sa paroi, il présente au moins une pièce de tissu en fibres de carbone.
5. Elément de mât selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la partie extrême (20) de l'extrémité biseautée (6) présente un chanfrein.
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