FR2576624A1 - Abri prefabrique de protection a structure composite. - Google Patents

Abri prefabrique de protection a structure composite. Download PDF

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Abstract

L'ABRI, DESTINE A LA PROTECTION DE PERSONNEL ET DE MATERIEL, COMPREND UNE STRUCTURE TUBULAIRE10 COMPOSITE DE SECTION RECTANGULAIRE FORMEE PAR AU MOINS DEUX PEAUX EN MATERIAU STRATIFIE SEPAREES PAR AU MOINS UNE AME EN MATERIAU CELLULAIRE. DES CADRES TERMINAUX22 FIXES AUX EXTREMITES DE LA STRUCTURE TUBULAIRE PORTENT DES PAROIS TERMINALES24 DONT UNE AU MOINS EST MUNIE D'UNE PORTE D'ACCES ET DES CADRES DE RENFORT TRANSVERSAUX28 SONT REPARTIS LE LONG DE LA STRUCTURE TUBULAIRE.

Description

Abri préfabriqué de protection à structure comoosite.
La présente invention concerne les abris pré
fabriqués déplaçables de protection de personnel et de matériel. Elle présente de nombreuses applications dans
les domaines civil et militaire, et elle est en parti
culier applicable chaque fois qu il est nécessaire de disposer d'un abri transportable sur le lieu d'exploi-
tation par des moyens de transport courants, en vue d'une utilisation immédiate. Dans le domaine civil. les
applications comportent les abris de chantier, labora
toires. hôpitaux, stations mobiles, conteneurs de transport. Dans le domaine militaire, l'invention permet de répondre aux mêmes besoins, et au surplus permet d'ex-
ploiter les systèmes de reconnaissance, de détection, de transmission dans des environnements rigoureux ou sur un théâtre d'opérations.
Les abris préfabriqués existant actuellement, construits pour répondre à la norme NF H 90 003, sont généralement constitués par une structure métallique parallélépipédique et des panneaux à structure en sandwich dont la constitution dépend du type de protection à
assurer. Ces abris existants présentent certains au moins des inconvénients ci-après .: ils ne peuvent pas
être transporté#s sous forme d'une unité autonome ex
ploitabie immédiatement après mise en place ; ils assurent une protection insuffisante pour certaines conditions d'emploi ; leur montage nécessite un temps et une main d'oeuvre importants.
La présente invention vise à fournir un abri préfabriqué assurant une protection satisfaisante, pouvant constituer un tout autonome transportable en bloc par les moyens de transport courants, fabriquable par des procédés industriels, et dont la conception de base est telle que la fabrication peut être adaptée aisément à tout besoin particulier, sans modification profonde de 1 outillage.
Dans ce but. 1 invention propose notamment un abri de protection comprenant une structure tubulaire composite de section approximativement polygonale formée par au moins deux peaux en matériau stratifié séparées par au moins une âme en matériau cellulaire, des cadres terminaux fixés aux extrémités de la structure tubulaire et portant des parois terminales dont une au moins est munie d'une porte d'accès, et des cadres de renfort transversaux répartis le long de la structure tubulaire.
Les peaux seront en général constituées par enroulement de plusieurs couches de matériau filamentaire ou de bandes imprégnées de matériau thermodurcissable.
Les parois terminales pourront avoir une constitution de même nature que la structure tubulaire. Les côtés de la section seront dans ce cas bombés pour permettre de tendre le matériau filamentaire et pour accroitre la résistance aux surpressions. Le bombement peut être faible de sorte que le plafond, le plancher et les murs s'écartent très peu de formes planes. Des longerons raccordés aux cadres terminaux et aux renforts transversaux entourant la structure tubulaire seront prévus sous l'abri pour constituer l'appui de cedernier sur le sol.
Pour augmenter la rigidité de la structure tubulaire, une entretoise de raidissement constituée du même matériau que les peaux relie avantageusement ces dérnières à travers la structure tubulaire. Cette entretoise peut notamment occuper une rainure pouvant être hélicoidale ménagée ou usinée dans le matériau cellulaire. Ce dernier peut être constitué de panneaux rapportés sur la peau interne, par exemple en nid d'abeille d'aluminium ou de papier kraft imprégné ou non. ou en mousse fabriquée séparément dans des moules adaptés. Le matériau cellulaire peut également être constitué in situ par projection de mousse durcissable sur la peau interne.
La structure tubulaire peut être complétée par des couches supplémentaires destinées à assurer la sécurité contre des agressions particulières. par exemple par une pellicule conductrice de protection contre les rayonnements électromagnétiques ou un blindage externe rapporté.
L'invention propose également un procédé de fabrication -d'un abri du genre défini ci-dessus, suivant lequel on constitue une peau interne par enroulement de plusieurs couches de matériau imprégné sur un mandrin extensible à section en forme de rectangle à côtés convexes ; on revêt la peau interne d'une âme en matériau cellulaire ; on constitue une peau externe par enroulement de plusieurs couches de matériau imprégné ; on polymérise le matériau d'imprégnation jusqu'à ce que la structure constitue un ensemble cohérent ; on retire le mandrin ~ et, une fois la polymérisation achevée, on tronçonne les extrémités de la structure avant de mettre en place des cadres terminaux de réception de parois et des cadres de renforcement répartis.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier d'execution donné à titre d'exemple non limitatif, La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels
- la figure 1 est un schéma en perspective d'un abri selon un mode particulier d'exécution de l'inven tion ;;
- la figure lA est une coupe suivant la ligne
A-A de la figure 1
- la figure 2 est une coupe transversale de l'abri, l'un des cadres de renfort étant montré avant assemblage sur la structure tubulaire
- les figures 3 à 7 sont des vues de détail montrant les portions des figures 1 et 2 entourées par les cercles III à VII
- la figure 8 est une vue en coupe transversale montrant l'abri équipé d'une structure antibasculement
- la figure 9 est un schéma en coupe transversale montrant une constitution possible d'un gabarit de fabrication de la structure tubulaire ; et
- la figure 10 est un schéma montrant un mode de découpage, dans 1' âme, de rainures destinées à recevoir les entretoises de raidissement.
L'abri montré en figure 1 comporte une structure tubulaire 10 à paroi convexe, dont la section drOite est approximativement carrée et a des dimensions qui peuvent être celles fixées par les normes actuelles. Dans la pratique, on sera amené à donner aux faces un rayon de courbure d'une vingtaine -cie mètres, ce qui se traduit par un bombement d'environ trois centimètres pour les dimensions habituelles d'abris. Du fait de la technique de réalisation adoptée. les coins devront être arrondis, et, dans la pratique, on adoptera un rayon d'environ dix centimètres.
La structure tubulaire a, dans un cas simple, la constitution montrée en figure 3. Elle comporte une peau interne 12 et une peau externe 14. séparées par une ame 16 en matériau cellulaire. Les peaux interne et externe sont formées par enroulement de filaments ou de bandes imprégnées de matériau thermodurcissable, généralement une résine à plusieurs composants. Les peaux interne et externe sont solidarisées par des entretoises de raidissement 18 incorporant le même matériau thermodurcissable. L'âme 16 peut être soit constituée de panneaux mis en place sur la peau interne avant enroulement de la peau externe, soit formée in situ. L'aspect interne et externe peut être amélioré par des revêtements 20. Ces revêtements peuvent d'ailleurs remplir des fonctions autres que d'aspect de surface. Ils peuvent notamment assurer une protection contre des agressions particulières.
La structure tubulaire 10 est munie de deux cadres terminaux 22 présentant des coins de manutention renforcés et munis de points d accrochage d'élingues de manutention. Les cadres 22 servent de support aux panneaux terminaux 24 dont l'un au moins est muni d'une porte d'accès 26 (figure 1A). Les cadres 22 participent à la rigidité de la structure, ainsi que les panneaux avant et arrière 24. Ces panneaux sont formés par des structures sandwich réalisées avec les mêmes matériaux que la structure tubulaire, pour répondre aux mêmes critères. mais par une technique de moulage-formage. Des cadres de renforcement 28 à section en n sont rapportés sur la structure, dans au moins deux sections proches des extrémités. Ces cadres de renforcement 28 peuvent être en matériau composite et rapportés par collage.
Cependant, les cadres 28, comme les cadres 22, peuvent être en matériau métallique.
Les cadres 22 sont généralement d'une seule pièce. Au contraire, les cadres de renfort 28 seront généralement en plusieurs tronçons. afin qu'il soit possible de les monter sur la structure.
Dans le mode de réalisation montré en figures 2, 6 et 7, les cadres de renfort 28 sont en quatre tronçons reliés par des serre-joints 30.
Sous l'abri sont disposés deux longerons 32 colles, pouvant avoir la même constitution que les cadres.
Ces longerons 32 participent à la résistance en flexion de l'ensemble et servent de points d'appui lo-rs du chargement en soute d'avion. Ils peuvent de plus constituer des gaines de climatisation et de passage de câbles.
L'intervalle compris entre les deux longerons peut être occupé par des réservoirs 34 permettant de mieux utiliser les espaces morts. Chaque extrémité des longerons peut être constituée par un patin 36 séparé de la structure tubulaire par une masse 38 de matériau pouvant s'écraser en absorbant de l'énergie. La présence de ces patins remplaçables protège la structure tubulaire et le matériel qui y est contenu en cas de choc, notamment lors des manutentions. Pour les applications militaires exigeant une protection contre les projectiles, la structure tubulaire peut être munie de panneaux de blindage 40 rapportés.
Il est souvent utile de munir l'abri d'un dispositif facilitant les manutentions et s'opposant aux renversements notamment sous un effet de souffle.
Dans le mode de réalisation montré en figure 8, ce dispositif est rapporté sur les cadres de renfort 28.
Il comprend des pieds télescopiques 42 deployables â l'aide d'une manivelle 44 et articulés sur des goussets 46 fixés aux cadres de renfort.
Ces pieds peuvent être prévus pour être stockés sous la structure en position de repos. La figure 8 les -montre déployés en position verticale alors que l'abri est porté par un véhicule de transport et (en traits mixtes) inclinés d'un angle a pour s opposer au renversement.
On donnera maintenant, à titre d'exemple, un mode possible de fabrication de l'abri montré en figure 1. On supposera que
- les peaux sont réalisées par enroulement de fibres de verre, de filaments d'aramide ou carbone, enrobés de résine polyester insaturée ou vinylester
- l'âme est en nid d'abeille métallique, synthétique ou en papier kraft ou en mousse de polyuréthane rigide (obtenue à partir de polyisocyanate liquide et de polyester, en présence d'agents-gonflants) ou en mousse phénolique ou tout a#utre matériau cellulaire
- les peaux sont reliées par une ou plusieurs entretoises de raidissement, pouvant être hélicoidales ou former un grillage, enroulée avec les mêmes fibres que les peaux dans une gorge ménagée ou usinée dans I'âme.
On constitue tout d'abord un mandrin d'enroulement 48 constitué de deux moitiés 48a et 48b formées l'une et l'autre par des couples rigides 50 associés par des longerons 52. La moitié 48a est solidaire de l'axe de rotation 54 du mandrin. L'autre moitié 48b est démontable. Elle peut être fixée sur la première par boulonnage sur deux flasques d'extrémité soudées sur l'axe,
Des feuillards 54 encerclent les deux moitiés pour les solidariser de façon rigide pendant la rotation. Le maintien en position d'enroulement est obtenu par des cales trapézoïdales 56 commandées par des vérins 58.
On commence par déposer. sur une pellicule anti-adhérente placée sur le mandrin, une couche de résine. Cette résine, projetée par exemple au pistolet.
permet de donner un aspect satisfaisant à la paroi interne de l'abri. Puis, éventuellement après mise en place d'un voile de surface et imprégnation de ce voile, on enroule la peau. interne par rotation du mandrin et déplacement longitudinal d'une bobine d'alimentation 50.
Plusieurs couches seront généralement prévues avec des pas d enroulement différents pour arriver à une épaisseur de un à quelques millimètros. Lorsqu'un blindage électromagnétique est nécessaire, une couche conductrice est appliquée sur la peau interne. Elle peut être constituée par une feuille métallique enroulée en même temps qu'une couche circonférentielle, ou par saupoudrage de poudre métallique ou mise en place de fibres métalliques tissées.
L'âme 16 peut être réalisée soit par projection de mousse qui est expansée sur place; soit par fixation de panneaux de mousse préformée. par collage sur la peau interne. Après couverture complète de la peau interne, on taille une gorge hélicoidale destinée à recevoir le raidisseur 18. Cette opération peut être effectuée à l'aide d'une fraise-scie 62, entrainée par un moteur 64 et portée par un support permettant de la déplacer axialement en même temps que le mandrin tourne. Ce support peut être le même que celui de la bobine 60.
Lorsque la mousse a été réalisée sur place, sa surface est généralement irrégulière. On peut la ramener à une épaisseur constante au cours de l'opération de découpe de la gorge de raidisseur, en montant une fraise cylindrique 66 sur le même arbre que la fraise -62. Un disque de guidage 68 venant en appui sur la peau 20 au fond de la rainure déjà ménagée permet d'éviter d'attaquer la peau interne. Dans le cas où l'âme est rapportée, elle peut être maintenue par un enroulement filamentaire circonférentiel.
On constitue ensuite le raidisseur en enroulant des fibres imprégnées dans la gorge : cet enroulement va se solidariser de la peau interne.
La peau externe est réalisée de la même façon que la peau interne. Un voile de finition en fibres synthétiques peut être placé pour finir. Ce voile s'im règne de l'excédent de résine d'enroulement de la peau externe.
Le mandrin muni des enroulements est ensuite chauffé jusqu'à un degré de polymérisation autorisant le démoulage. Puis, le moule est détendu par rétraction des cales 56 à l'aide du vérin 58. La structure tubulaire est glissée sur le mandrin et subit, si nécessaire. un traitement thermique assurant son durcissement complet.
Les parties terminales de la structure, constituant amorce, sont ensuite découpées avant mise on place des cadres terminaux et des autres éléments de l'abri.

Claims (10)

REVENDICATIONS
1. Abri préfabriqué déplaçable de protection de personnel et de matériel, caractérisé en ce qu'il comprend une structure tubulaire (10) composite de section approximativement polygonale formée par au moins deux peaux (12,14) en matériau stratifié séparées par au moins une âme (16) en matériau cellulaire, des cadres terminaux (22) fixés aux extrémités de la structure tubulaire et portant des parois terminales (24) dont une au moins est munie d'une porte d'accès, et des cadres de renfort transversaux (28) répartis le long de la structure tubulaire.
2. Abri selon la revendication 1, caractérisé en ce que les peaux (12,14) sont constituées par un enroulement de matériau imprégné. et en ce que les faces de la structure présentent un rayon de courbure d'une vingtaine de mètres.
3 Abri selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que des longerons raccordés aux cadres terminaux et aux renforts transversaux entourant la structure tubulaire sont prévus sous l'abri pour constituer l'ap~ pui de ce dernier sur le sol.
4. Abri selon la revendication 3, caractérisé en ce que les longerons sont terminés par des patins déformables d'amortissement des chocs.
5. Abri selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une entretoise de raidissement constituée du même matériau que les peaux relie ces dernières à travers la structure tubulaire.
6. Abri selon la revendication 5, caractérisé que ce que l'entretoise occupe une rainure hélicoidale usinée dans le matériau cellulaire.
7. Abri selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les cadres (22,28) et éventuellement les longerons (32) sont en matériau de résine polymérisée.
8. Abri selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractéri#é en ce qu'il porte un dispositif déployable d'an.ti-renversement prenant appui sur le sol.
9. Procédé de fabrication d'abri préfabriqué déplaçable de protection de personnel et de matériel, caractérisé en ce qu'on constitue une peau interne par enroulement de plusieurs couches de matériau imprégné sur un mandrin extensible à section en forme de rectangle à côtés convexes ; on revêt la peau interne d'une âme en matériau cellulaire ; on constitue une peau externe par enroulement de plusieurs couches de matériau imprégné ; on polymérise le matériau d'imprégnation jusqu'à ce que la structure constitue un ensemble cohérent , on retire le mandrin ; et, une fois la polymérisation achevée, on tronçonne les extrémités de la structure avant de mettre en place des cadres terminaux de réception de parois et des cadres de renforcement répartis.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'après avoir placé l'âme on y découpe une rainure hélicoidale, en même temps qu'on met à dimension l'épaisseur de l'âme si elle a été formée in situ par application de mousse expansée ; puis on enroule des fibres imprégnées pour remplir la fente avant mise en place de la peau externe.
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