FR2685045A1

FR2685045A1 - Method for anchoring onto an elongate hollow structure made of composite material

Info

Publication number: FR2685045A1
Application number: FR9115685A
Authority: FR
Inventors: Petitjean Thierry
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-12-12
Filing date: 1991-12-12
Publication date: 1993-06-18

Abstract

Method for anchoring onto an elongate hollow structure made of composite material, by means of composite fibres wound onto the said structure and allowing flexible cables as well as rigid ones to be anchored. The method consists in fixing to the elongate hollow composite structure (1), at the location of the anchoring and by means of a screw (5), a removable form mould (4) comprising a means for guiding fibres, then in carrying out over the said structure (1) a draping (2) of unidirectional fibres pointing in the direction of load exerted by the cable, said fibres then being wound around the fixing screw (5) of the form mould (4) after passage into the guide means so as to create a hook-like outgrowth (6) after removal of the mould (4) by unscrewing the screw (5). Application in the nautical and/or aeronautical field.

Description

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.The present invention relates to a method of anchoring on an elongated hollow structure made of composite material, in order to allow the fixing of flexible or rigid cables, which may also be made of composite material, on this structure,
The invention applies very particularly to the bracing of sailboat masts, when these are made of composite materials.

L'exposé du procédé selon l'invention se basera par conséquent dans la suite du texte sur cet exemple.The description of the method according to the invention will therefore be based in the rest of the text on this example.

Toutefois, le procédé peut également être utilisé dans le domaine de l'avlation et en particulier, sur des ULM ou équivalents. However, the method can also be used in the field of inflation and in particular on ULMs or the like.

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. Obviously, the sailing sector concerned by this type of technology is relatively small, due to the significant costs induced by the use of composite materials in the elements of boats. They are mainly competition vessels, equipped with light and resistant but expensive components. The research therefore applies first to these sailboats, before benefiting. also to the others, in a second step if we can hope to lower production costs by introducing production series.

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. We know the tensile strength of composite materials, as well as their low weight, characteristics which 1 make them extremely attractive for the creation of parts subjected to significant and repeated tensile stresses.

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. While the use of composite fibers for the production of parts has helped to solve certain technical problems, the fact remains that certain questions persist. In particular, the resistance problems at the level of mechanical connections between parts are not resolved by the simple use of composite materials.

Ainsi, l'ancrage de hauban dans des mâts composites reste un sujet délicat pour lequel les solutions trouvées ne sont pas totalement satisfaisantes. Thus, the anchoring of guy lines in composite masts remains a delicate subject for which the solutions found are not entirely satisfactory.

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. The applicant for this patent application has also already filed a first French patent application N 91 09929 dated July 30, 1991, relating to an anchoring process on a hollow composite structure, intended for elements such as guy lines to hang on ship masts.

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.This prior process is characterized in that an auxiliary part, for example made of composite material, is attached to the location of the anchoring, which is fixed to the mast by means of a filament winding, the fibers of which are oriented in the direction of the force exerted by the element to be anchored, which is anchored on said auxiliary part,
The latter is provided with an orifice, for example by drilling, in which a part is placed whose function is to block the shroud head.

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. The perforation must therefore be of sufficient size to allow the passage of the head of the shroud, which consequently fits into the volume formed between the mast and the auxiliary part attached thereto. However, if the orifice is wide enough to allow passage in one direction of the shroud head, it cannot oppose its passage in the opposite direction. Hence the need to use a blocking element, the internal diameter of which is less than the external diameter of the head of the element to be anchored.

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. When traction is exerted on the stay, the head of the latter correlatively exerts an actlon on this blocking element fixed in the auxiliary part. The main advantage of this solution is that the mat is not directly drilled. However, the composite fibers, if and are very resistant to axial forces, have a much less good behavior compared to radial forces. Tests have shown that a perforated mast loses much of its strength (up to 67%). This configuration avoids this pitfall.

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. However, this problem is partially found in the auxiliary part, in which a drilling is practiced in order to insert on the one hand the guy head and on the other hand, the blocking element.

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.Furthermore, such mounting is final, since there can be no question of dismantling the shroud once it is locked in its housing, However, for adjustment issues, it may be useful to dismantle it in certain circumstances,
Ru surplus, the insertion of a metal part (the blocking element) leads to additional weight, detrimental in the long term because creating additional constraintsa
This configuration, although substantially improving the prior devices, therefore still has significant drawbacks, in particular from the perspective of their use on racing yachts, whose technical performance must be optimal.

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. This is why the process of the present invention has been specially designed to overcome the identified drawbacks, in order to optimize the connection between the mast and the shroud which is attached to it, or more generally, between the elongated hollow composite structure and the cable to be anchored to it.

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. For this purpose, the anchoring process, based on a winding of composite fibers, consists in fixing on your elongated hollow composite structure, by means of a screw, at the location provided for anchoring, a mold of removable shape. comprising a means for guiding the fibers, then carrying out a layup of unidirectional fibers on the structure oriented in the direction of the force exerted by the cable to be anchored. The fibers are ensulte wound around the screw after passage in the gufdage means of the mold in the form, so as to create a uniform shape on the elongated hollow structure when the mold is removed by removal of the fixing screw, the fibers having possibly agglomerated together by impregnating synthetic resin, depending on the composite material from which they are formed.

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. According to a preferred configuration, the mold is of blfide shape, the guide means being the slit made between the two parts of the bifid shape. The fibers pass twice through said slot, before and after the winding around the fixing screw, They change directton upon arrival in the slot, as well as at departure.

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. To allow easier winding in the guide means and around the screw, it is of course necessary that your fibers have enough space to operate their change of direction, For this purpose, the form mold is fixed on the mast by forming with it an acute angle which provides an interior volume leaving free access to the slot from below.

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. The advantages of the process are manifold:
- The dismantling of the cables anchored on the mast is complete,
- The elimination of the auxiliary metal parts hitherto used in the processes of the prior art leads to a gain in weight and to an improvement in the resistance in the long term,
- The mast profile is not drilled, except by the security screw allowing the fixing of the mold which only results in a small negligible perforation in terms of resistance,
- The fibers making up the hook are continuous and oriented almost constantly in the direction of the forces exerted by the cables which will be anchored via said hook, they therefore offer maximum tensile strength,
- The terminal which usually protects the cables is omitted in this configuration, since the shape is directly molded on the mast.

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. The process of the present InventIon implemented leads to the creation on the hollow composite structure of a hook intended for securing the cables constituting the shrouds or the like. This hook cannot be opened and it prevents the cable from coming out, although it can be removed.

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.The invention will now be described in more detail, with reference to the attached figures, for which:
FIG. 1 is a view of the layup constituting the hook, with the form mold and the safety lane, and
- Figure 2 shows the result obtained after removal of the mold and the screw, with a cable whose end loop is arranged in the hook.

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). Figures 1 and 2 show a preferred configuration of the invention. The mast (t) is coated with a draping (2) of unidirectional fibers which are generally oriented in the direction of the force exerted by the cable (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). A bifid form mold (4), which takes for example a form approaching a horseshoe and in the rounded part of which is placed a security screw (5) intended to attach it to the mast (1), is positioned at the location provided for anchoring the cable (3). This mold (4) is fixed so that it forms an acute angle with the mast (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 . The fibers are wound in the following way: they are pressed against the surface of the mast to form the layup then - at the level of the mold slot (4) - they change direction to come and wrap around the screw (5 ) before going back into the slot where they make a new change of direction to drape the surface of the mast on the other side of the mold (4), the two changes of direction are similar to changes of direction, that is to say that is, there is an angular variation of about 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.The mold (4), as well as the hook (6) when it is formed, are therefore in the lower part of the layup of fibers, which is explained by the need to ensure excellent hook resistance (6) to the axial stresses,
Figure 2 clearly shows the final shape of the hook (6) when the mold (4) has been removed. This hook (6) is a continuation of the unidirectional fibers of the layup, which guarantees its good resistance to the tension T of the cable. The hook keeps its shape because the fibers are agglomerated together by impregnating synthetic resin before dismantling the mold. 11 is therefore perfectly rigid in use1
As can be seen, the head of the quail (3) ending in a loop (7) is simply passed through the hook (6), which constitutes a sufficiently solid connection in operation due to the tension of the cable (3). But, if necessary, it is entirely possible to dismantle this cable, without even having to use auxiliary tools.

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. The exemplary embodiment of the method described above is of course not exhaustive and the invention on the contrary encompasses the variant forms which may fall within its scope.

Claims

CLAIMS 1. Method of anchoring on an elongated hollow structure in composite material, by means of composite fibers wound on said structure and allowing the anchoring of flexible cables as blen as rigid, characterized in that it consists in fixing on the structure (1) elongated hollow composite, at the location of the anchor and by means of a screw (5), a mold (4) of removable shape comprising a means for guiding the fibers, then to be made on said structure (1 ) a layup (2) of unidirectional fibers oriented in the direction of the force exerted by the cable, said fibers then being wound around the screw (S) for fixing the mold (4) in shape after passage through the guide means , so as to create a uniform projection (6) after removal of the mold (4) by unscrewing the screw (5).

2. Anchoring method according to claim 1, characterized in that the form mold (4) is bifid, the guide means being the slot made between the two parts of the bifid form, 3, Anchoring method according to the CLAIM 2, characterized in that the shaped mold (4) is fixed to the hollow composite structure (1) at an alga angle leaving enough space for the fibers to be able to be introduced into the guide slot.

4. An anchoring method according to any one of the preceding claims, characterized in that the fibers are agglomerated together by impregnation of synthetic resin.