FR3018263A1 - Procede pour la fabrication de latte de voile et latte de voile - Google Patents

Abstract

Procédé pour la fabrication de latte de voile, comprenant les étapes suivantes : - a) sélectionner plusieurs paramètres d'un profil de voile définissant une forme de profil et une corde dont un premier paramètre (XX) d'épaisseur, un deuxième paramètre (T) de position le long de la corde et un troisième paramètre (C), - b) déterminer un profil de latte de forme sensiblement ovoïde en fonction des paramètres déterminés à l'étape précédente, - c) déterminer un profil de l'épaisseur de l'âme de la latte en fonction du profil de latte déterminé à l'étape précédente définissant l'épaisseur de mousse à l'intérieur de la latte, - d) mettre en forme une mousse rigide selon le profil de l'épaisseur de l'âme déterminé à l'étape précédente, - e) fabriquer une latte de voile en fonction du profil de latte et du profil de l'épaisseur de l'âme.

Description

DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION La présente invention concerne un procédé de réalisation de lattes composites pour voiles. Elle s'applique, en particulier, au domaine de la voile et plus généralement à toute toile tendue au moyen de raidisseur rigide nécessitant une forme : carénage aérodynamique de véhicule terrestre aérien ou marin. ÉTAT DE LA TECHNIQUE Les lattes fabriquées pour les lattes de bateau sont de type conique c'est-à-dire que l'épaisseur est graduellement croissante de l'attaque de la voile (le long du mat à l'avant du navire) vers la fuite (la chute de la voile ; bord libre de la voile à l'arrière). La forme conique entraîne une linéarité dans l'arrière du profil de la latte. Cette linéarité entraîne, du point de vue des écoulements d'air, la génération de turbulences qui sont néfastes à la performance de la voile. En effet, la linéarité de l'arrière des profils conique entraîne une rupture de courbure et des lâchés tourbillonnaires en extrados.

Les lattes sont fabriquées en matériau composite stratifié (fibres- matrice) en technologie sandwich ou non. Il convient d'expliquer ce qu'est un matériau composite stratifié. Un matériau composite est un assemblage d'au moins deux composants non miscibles ayant une forte capacité d'adhésion. Le nouveau matériau ainsi 20 constitué possède des propriétés que les composants seuls ne possèdent pas. Ainsi généralement un des composants est appelé renfort, il reprend les principaux efforts et assure la tenue mécanique. L'autre composant est appelé matrice. Il assure la cohésion de la structure et la transmission des efforts vers les renforts. 25 Le renfort est constitué par des fibres à haut module c'est-à-dire ayant un faible allongement par rapport à une sollicitation. Les renforts sont des tissus de verre, carbone, aramide, HDPE dont les orientations de fibres en deux dimensions sont déterminées. La matrice est une résine plastique (thermodurcissable ou thermoplastique). 30 Le terme stratifié exprime la multiplicité des couches (strates) de renfort dans le composite.

L'intérêt des composites réside en son anisotropie, dépendant de la direction. Un matériau métallique basique possède les mêmes caractéristiques mécaniques dans les trois dimensions, il est isotrope. Avec un composite on peut choisir les caractéristiques mécaniques dans l'espace que l'on veut introduire dans le matériau. Cela permet en outre des gains de poids à rigidité équivalente. Le terme sandwich exprime la séparation des peaux de stratifié reprenant les efforts par une matière économique en volume ayant des caractéristiques mécaniques faibles (mousse plastique). Dans un sandwich les semelles sont des peaux stratifiées et le séparateur, l'âme en mousse plastique. Le document FR2594788 décrit une latte composée de métal et de plastique pour la voile. Ce document présente une variation de l'âme pour maîtriser la déformation en fonctionnement de la latte. Toutefois, l'épaisseur des semelles de la poutre que constitue une latte est constante. Or pour des lattes de dimensions importantes cette caractéristique n'est pas optimisée pour autoriser des grandes déformations à certains endroits et des grandes rigidités à d'autres. Le paramètre d'épaisseur de l'âme ne suffit pas. De plus, dans le document FR2594788, il est décrit d'utiliser des peaux en métal. Le collage de matériau métallique nécessite de grandes précautions quant aux traitements à appliquer sur le métal pour assurer sa liaison à l'âme. Ces traitements passent par l'emploi de primaires d'accroche chimiquement très réactifs et peu soucieux de la santé des opérateurs. Leur application nécessite de lourdes procédures méthodologiques qui mal suivies entraînent des ruptures de liaisons peaux/âme irrémédiablement suivies par la rupture de la latte. Enfin ces primaires d'accroche supportent difficilement le vieillissement en milieu salin. Les variations de température et d'hydrométrie entraînent un vieillissement prématuré de cette interface.

Les différences de dilatation thermique entre un métal et un plastique finissent la plupart de temps par cisailler l'interface de collage. OBJET DE L'INVENTION La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. À cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise un procédé pour la fabrication de latte de voile, comprenant les étapes suivantes : - a) sélectionner plusieurs paramètres d'un profil de voile définissant une forme de profil et une corde dont un premier paramètre d'épaisseur en pourcentage de la corde de la courbe d'épaisseur, un deuxième paramètre de position le long de la corde du maximum d'épaisseur de la courbe d'épaisseur exprimé en dixième de corde et un troisième paramètre de la longueur de la corde, - b) déterminer un profil de latte de forme sensiblement ovoïde en fonction des paramètres déterminés à l'étape précédente, - c) déterminer un profil de l'épaisseur de l'âme de la latte en fonction du profil de latte déterminé à l'étape précédente définissant l'épaisseur de mousse à l'intérieur de la latte, - d) mettre en forme une mousse rigide selon le profil de l'épaisseur de l'âme déterminé à l'étape précédente, - e) fabriquer une latte de voile en fonction du profil de latte et du profil de l'épaisseur de l'âme. La forme de profil représente le creux dans la voile. Grâce à ces dispositions, la latte de voile réalisée par le procédé est améliorée car en diminuant l'épaisseur vers l'arrière, la latte précontrainte en flambement, adopte une position d'équilibre énergétique. La forme stable en contrainte est la forme prédéfinie à l'étape a) précitée. L'écoulement d'air suit le profil de la voile et évite des tourbillons en extrados. Les lattes, de l'état de l'art, conique d'épaisseur croissante du début à la fin adoptent une déformée qui suit une loi sinusoïdale amortie, c'est-à-dire périodique d'amplitude décroissante. Cette périodicité entraîne un début d'inversion de courbure vers la fin du profil néfaste car elle entraîne la génération de tourbillons en extrados. Dans des modes de réalisation, le premier paramètre est compris entre 1 et 40, le deuxième paramètre est compris entre 2 et 8, le troisième paramètre est compris entre 0,5 et 12 mètres. Grâce à ces dispositions, la possibilité de varier les paramètres tire avantage de la diversité des possibilités de forme performante en excluant les formes non performantes.

Dans des modes de réalisation, l'étape a) comprend également un quatrième paramètre d'épaisseur en pourcentage de la corde, ledit quatrième paramètre est compris entre 0 et 9, un cinquième paramètre de position le long de la corde du maximum d'épaisseur de la courbe moyenne exprimé en dixième de corde, le cinquième paramètre est compris entre 2 et 8, un sixième paramètre de rayon d'attaque, le sixième paramètre est compris entre 0 et 9. Grâce à ces dispositions, la précision et la diversité des possibilités de formes sont accentuées. Dans des modes de réalisation, le profil de latte est déterminé par l'équation yu(x)définie avec x définissant les coordonnées en abscisse pour : 0 < x < T' c 0.3 T (x 0.3 1 (x2 0.1 1 x y f yu(x) = 5 * (XX) * c * r( T 10p1)* + ( T2 + 5p1)* + (T3 10p1T)* ] et pour T < < 1 x x)2 x)3 yu(x) = 5 * (XX) * c * [0.002 + dl * (1 - c) + d2 * (1 - -c + d3 * (1 - -c ] Avec dl -' 10(1 - 0.878T) 0.294 - 2(1 - T)d1 d3 = (1 - T)3 1 (1 - T)2 pl = 5* [0.588 - 2d1(1 - T)] Dans des modes de réalisation, le profil de latte est déterminé par les équations suivantes pour la partie supérieure à la corde : xu = x - yt (x)sin0 yu = yc (x) + yt( x)cos0 et pour la partie inférieure à la corde : xl = x + yt(x)sin0 yl = yc(x) - yt (x)cos0 Dont yc(x) et yt (x) sont en fonction du premier paramètre, du deuxième paramètre, du troisième paramètre, du quatrième paramètre, du cinquième paramètre du sixième paramètre, et avec 0 la pente de la courbe de cambrure Dans des modes de réalisation, le profil de l'épaisseur de l'âme, défini par le couple El (x) défini, par l'équation suivante : El (x) = Ea * b 12* ea + Ep * b 12* ((ea + 2*F * yu' )3 ea3) -cmax (2.24 - 5.42T + 12.3T2) d2 = (1 - T)2 -0.196 + (1 - T)d1 avec F compris entre 10 N et 200 N, b compris entre 10 et 100 mm, Ea compris entre 20 MPa et 400 MPa, Ep compris entre 10 GPa et 140 GPa, ea compris entre 0 et 80 mm, -cmax compris entre 10 et 400 MPa. Pour l'état de l'art, il est possible de dissocie I (moment d'inertie) de E (module d(`Young) ce qui se comprend dans le cadre de peaux d'épaisseur constante mais ne se justifie plus lorsque les épaisseurs de peau et d'âme varient. En effet, selon l'invention, si l'épaisseur de peau ne varie pas alors ep est une constante et l'équation de El(x) ne dépend plus que de l'épaisseur d'âme.

Or l'épaisseur de peau est variable et les deux composante I et E ne peuvent être déliés. L'écriture de l'équation de la déformée ne peut s'écrire qu'en fonction du couple El(x). Dans des modes de réalisation, ledit procédé comprend après l'étape e), l'étape suivante : - enfermer la latte fabriquée dans une gaine textile souple. Grâce à ces dispositions, nous adaptons l'anisotropie du matériau composite sandwich de la latte en lui donnant une résistance supplémentaire à un certain type de sollicitation qui est le cisaillement. Dans des modes de réalisation, ledit procédé comprend une étape suivante : - assurer le durcissement de l'ensemble composé de l'âme et des fibres et de la gaine textile souple. La gaine textile souple lie la latte ainsi les caractéristiques techniques de la latte sont plus robustes.

Grâce à ces dispositions, les caractéristiques mécaniques du liant (la matrice) sont portées à leur maximum assurant une cohésion maximale entre tous les constituants de la latte. Dans des modes de réalisation, l'étape e) de fabrication de lattes de voile consiste à : réaliser deux moitiés de mousse symétrique par rapport au plan longitudinal de la mousse pour fabriquer l'âme de la latte en fonction de l'épaisseur déterminée à l'étape c), chaque moitié de mousse définissant une surface de forme et une surface de plan de joint, - poser une couche de fibres sur chacune des surfaces de forme des deux moitiés de mousse de l'étape précédente, - assurer le durcissement de l'ensemble composé d'une moitié de mousse et une couche de fibres formant une demi-latte, - extraire de l'étape du durcissement deux demi-lattes, - coller deux demi-lattes. Grâce à ces dispositions, l'âme du sandwich peut-être variable en épaisseur et contrôlée par rapport à son plan de joint ce qui autorise une fabrication peu onéreuse et répétitive.

Dans des modes de réalisation, la pose de couche de fibre est effectuée dans une direction s'étendant selon l'axe longitudinal de la latte. Grâce à ces dispositions, l'anisotropie du matériau composite est orientée pour répondre au mieux aux contraintes principales de traction-compression.

Dans des modes de réalisation, avant l'étape de la pose d'une couche de fibre sur chacun des moitiés de mousse, le procédé comprend une étape de pose d'un pli tissé positionné en dessous de chaque demi-latte. De cette façon, à la fin du procédé la résistance de la latte est augmentée en cisaillement. Ces plis ajoutés divisent la mousse en deux parties par son plan de joint (symétrie de la latte). Cette séparation par introduction d'une surface plus raide aux fibres neutres (là où les efforts sont maximaux) entraîne une diminution des efforts de cisaillement dans la mousse. Selon un deuxième aspect, la présente invention vise une latte de voile mettant en oeuvre ledit procédé.

BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES D'autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre faite, dans un but explicatif et nullement limitatif, en regard des dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente un profil de type NACA d'un mode de réalisation particulier d'une étape du procédé objet de la présente invention, - la figure 2 représente un bloc de mousse d'un mode de réalisation particulier d'une étape du procédé objet de la présente invention, - la figure 3 représente un bloc de mousse, usiné selon un mode de réalisation particulier d'une étape du procédé objet de la présente invention, - la figure 4 représente des fibres à poser sur le bloc de mousse usiné de la figure 3, - la figure 5 représente deux demi-lattes de voile selon un mode de réalisation particulier du procédé objet de la présente invention, - la figure 6 représente l'assemblage des deux demi-lattes de voile de la figure 5, - la figure 7 représente deux demi-lattes de voile assemblées selon un mode de réalisation particulier du procédé objet de la présente invention, - la figure 8 représente un bloc de mousse d'un autre mode de réalisation particulier d'une étape du procédé objet de la présente invention, - la figure 9 représente un bloc de mousse usiné selon un autre mode de réalisation particulier d'une étape du procédé objet de la présente invention, - la figure 10 représente des fibres à poser sur le bloc de mousse usiné de la figure 9, - la figure 11 représente une demi-latte de voile selon un mode de réalisation particulier du procédé objet de la présente invention, - la figure 12 représente l'assemblage des deux demi-lattes de voile de la figure 11, - la figure 13 représente l'assemblage d'une gaine textile souple avec une latte de voile selon un mode de réalisation particulier du procédé objet de la présente invention, - la figure 14 représente, sous forme de logigramme, des étapes mises en oeuvre dans un mode de réalisation particulier du procédé objet de la présente invention, - la figure 15 représente une courbe partielle d'un profil NACA, - la figure 16 représente un exemple de profil selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 17 représente une courbe d'un profil supérieur de latte selon un mode de réalisation, - la figure 18 représente, sous forme de logigramme, des étapes mises en oeuvre dans un autre mode de réalisation particulier du procédé objet de la présente invention.

DESCRIPTION D'EXEMPLES DE RÉALISATION DE L'INVENTION Une latte de voile est fabriquée selon un mode de réalisation de l'invention par collage de deux demi-lattes. La figure 1 montre un profil 101 de type NACA. Les profils NACA sont 5 des formes aérodynamiques pour les ailes d'avions développés par le Comité consultatif national pour l'aéronautique (NACA). La figure 2 montre un bloc de mousse rigide 102 rectangulaire. Par exemple la mousse rigide est du PVC (acronyme de Polychlorure de Vinyle) ou SAN (acronyme de Styrène Acrylonitrile). 10 La figure 3 montre un bloc de mousse usiné 103 selon un profil de latte dans le bloc de mousse rigide. La figure 4 montre une étape du procédé de drapage. C'est-à-dire la pose de couches de fibres 104 dans une direction selon l'axe longitudinal du bloc de mousse usiné 103. 15 Une demi latte est constituée d'une mousse usiné 103 sur laquelle sont posés des couches (ou plis) de fibres encollées, manuellement, en infusion ou pré-imprégnées, de résine qui peut réticuler à température ambiante ou cuite dans un four étuve ou dans une autoclave (étape de durcissement ou polymérisation). Selon des modes de réalisation, le durcissement est une 20 cuisson dans un four, étuve ou autoclave. Pour assurer de bonnes caractéristiques de la latte de voile quel que soit la méthode (manuelle, infusion ou pré-imprégnée) la stratification se fait sous vide d'air. La figure 5 montre deux demi-lattes 105 durcis. La figure 6 montre deux demi-lattes assemblées par collage sur leur plan 25 de joint (définissant la symétrie de la latte de voile). Selon un mode réalisation, les demi-lattes 105 sont collées sous vide ou par pression mécanique. La figure 7 montre deux demi-lattes 105 de voile assemblées. La figure 8 montre un autre mode de réalisation, dont un ou des plis 30 tissés 107 sont mis sous la mousse rigide avant l'étape de cuisson de la demi- latte. Ce ou ces plis se situent au plan de joint de la latte de voile (en dessous de chaque moitié de demi-latte). La latte de voile possède alors au moins un pli doublé au niveau du plan de joint.

La figure 9 montre un bloc de mousse usiné 103 rigide selon la forme de l'épaisseur d'âme de la latte choisie. La figure 10 montre une étape du procédé de drapage. C'est-à-dire la pose de couche de fibres 104 dans une direction selon l'axe longitudinal du bloc de mousse usiné 103. Il est visible sur cette figure au moins un pli tissé 107 en dessous du bloc de mousse rigide. La figure 11 montre deux demi-lattes 105 durcies possédant un pli tissé 107 au niveau de son plan de joint. La figure 12 montre deux demi-lattes 105 assemblées par collage sur leur plan de joint défini par le pli tissé 107. La figure 13 montre un autre mode de réalisation dans lequel une étape du procédé consiste à insérer une latte 106 dans une gaine textile souple 108. L'étape suivante du procédé consiste à durcir l'ensemble constitué de la latte 106 et de la gaine textile souple 108.

Selon un mode de réalisation, la gaine textile souple est soit en HMPE (acronyme de Haut Module Polyéthylène), en verre, en aramide ou en carbone. La gaine textile souple est en tissu tressé de façon tubulaire dont le diamètre nominal, sa masse linéaire et l'orientation des fibres (généralement à +1-45°) sont déterminés. Une gaine textile souple rétrécit ou s'allonge, d'une certaine quantité, modifiant de ce fait son grammage au mètre linéaire et l'orientation des fibres. La figure 14 montre la fabrication d'une latte de voile objet de la présente invention comportant : une étape 110 de sélection de plusieurs paramètres, une étape 111 de détermination du profil de la latte en fonction des paramètres de l'étape précédente, une étape 112 de détermination de l'épaisseur de l'âme, une étape 113 d'usinage d'une mousse rigide en fonction de l'épaisseur d'âme, une étape 114 de fabrication d'une latte de voile. L'étape 110 consiste à définir les paramètres pour choisir le profil en fonction des données de la voile.

Un premier paramètre, noté XX à deux chiffres, correspond à l'épaisseur en pourcentage de la corde de la courbe d'épaisseur (01 XX 40). Un deuxième paramètre, noté T, correspond à la position le long de la corde du maximum d'épaisseur de la courbe d'épaisseur exprimé en dixième de corde (1 T 6). Un troisième paramètre noté C, correspond à la longueur de la corde (0,5 P 12 m) Un quatrième paramètre M correspond à l'épaisseur, en pourcentage de la corde, de la courbe moyenne : la cambrure (0 M 9).

Un cinquième paramètre P correspond à la position le long de la corde du maximum d'épaisseur de la courbe moyenne exprimé en dixième de corde (2 P 8). Un sixième paramètre, noté I, correspond au rayon d'attaque sans dimension (0 I 9).

Les profils NACA à 4 chiffres, ont trois paramètres constitutifs : M, P et XX. Pour passer d'un profil NACA 4 à un profil NACA 4 modifié deux paramètres sont ajoutés : M, P, XX, I et T. Selon un mode de réalisation, ces cinq paramètres déterminent un profil 20 de latte adapté aux formes de voiles. Dans le cas de voilier possédant une voile d'avant (par exemple : foc, génois,...) et dont le déplacement est relativement lent (vent réel > vent apparent) le rayon d'attaque sera très faible, voire nul, car l'espacement entre l'attaque de la voile et la voile d'avant doit être important pour absorber un 25 maximum de particules d'air. L'espace entre la voile et la voile d'avant diminuant vers l'arrière ces particules sont accélérées pour ressortir des voiles plus rapidement qu'elles y sont rentrées créant un effet de portance permettant de remonter le vent. Ces voiliers sont généralement lourds et nécessitent de la puissance exprimée en creux dans la voile. 30 Dans le cas de voilier se déplaçant plus vite que le vent (vent apparent> vent réel) on recherche plus l'optimisation des profils des voiles permettant d'accélérer au niveau aérodynamique indéfiniment. L'accélération des particules d'air est moins primordiale que la performance de pénétration dans l'air permettant d'accélérer. En accélérant on augmente la vitesse du vent apparent ce qui fait entrer le voilier dans un cercle vertueux de vitesse freinée par les forces de traînées aérodynamique que l'on cherche à baisser et hydrodynamique inhérente au voilier. Dans ces cas un rayon d'attaque sera imposé à la voile afin de se rapprocher des profils aérodynamiques optimisés. Cette optimisation porte principalement sur le déplacement des forces de portances vers l'avant dans le sens de la marche du navire. Dans le cas de bateaux ne possédant pas de voile d'avant. Par exemple : il existe un gréement nommé cat-boat (pour misainier), désignant un type de gréement et le voilier ainsi gréé. Le rayon d'attaque s'impose au profil pour optimiser vers l'avant l'effet de portance. Ainsi le profil que l'on cherche à obtenir dépend du type de voilier ; à déplacement léger, lourd, avançant plus vite que le vent ou pas. Dans cette multitude de possibilités qu'offrent les différents voiliers de la planche à voile au lourd quillard en passant par des multicoques, le choix des paramètres est nécessaire pour la construction des profils de latte : de trois à six paramètres. L'étape 111 consiste à construire par addition d'une courbe moyenne de cambrure à une courbe d'épaisseur ajoutée à la perpendiculaire de la courbe de cambrure. Cette étape 111 construit un profil complet avec un extrados et un 20 intrados. La figure 15 montre les points de constructions du profil. L'équation d'addition de la courbe moyenne yc avec la courbe d'épaisseur yt rapportée à la perpendiculaire de la courbe moyenne définit la partie haute du profil d'aile l'extrados. 25 Le profil de latte est déterminé par les équations suivantes pour la partie supérieure à la courbe moyenne de cambrure : xu = x - yt (x)sint9 yu = yc (x) + yt( x)cost9 Le profil latte est déterminé par les équations suivantes pour la partie inférieure 30 à la courbe moyenne de cambrure : xi = x + yt(x)sinO yl = yc(x) - yt (x)cosO L'équation d'addition de la courbe moyenne yc avec la courbe d'épaisseur yt rapportée à la perpendiculaire de la courbe moyenne définit la partie basse du 35 profil d'aile l'intrados. Avec 0 la pente de la courbe de cambrure : O = tan -1( dyc/dx) Par la suite nous ne considérerons que la courbe d'extrados comme profil d'une voile, les voiles classiques ne sont en effet pas épaisses. La figure 16 montre différentes courbes supérieures de profil. Il est montré yu, noté 120, yt, noté 121 et yc, noté 122. La cambrure yc est déterminée par deux équations pour avant et après le maximum de cambrure, tel que : Avec c la corde du profil recherché, Pour < P c M * x x 2 {3/C = p2 c [2P (7) - (7) ] dyc 2M cx = P2 * [19 - C)] Et pour 1>) > P M * X X 2 yc = (1 )2 * [1 - 2P + 2P (-) - (-c) ] c dyc 2M dx (1- P)2 * [P - (c1)] La distribution d'épaisseur le long de la corde yt est donnée par : Pour 0 < < T c 15 yt = 5 * (XX) * c* [aOT- + al * (-cX ) + a2 * (-cX)2 + a3 * (-cX)3 ] Et pour T < < 1 X 2 3 yt = 5 * (XX) * c* [0.002 + dl * (1 - -) + d2 * (1 - X -) + d3 * (1 - X -) ] c c c Les coefficients sont déterminés premièrement par la résolution des coefficients 'd' basé sur l'angle du bord de fuite et les conditions au maximum de 20 la courbe d'épaisseur (x/c=T). Une fois les coefficients d déterminés les coefficients a sont trouvés en reliant a0 au rayon d'attaque, au maximum d'épaisseur (x/c=T) et à la condition de continuité de courbure à x/c=T. Ces constantes sont déterminées pour XX=20% puis mis à l'échelle d'autres valeurs de XX par multiplication par 5. 25 Nous utilisons la formule d'approximation de F.W. Riegels pour déterminer dl tel que : dl (2.24 - 5.42T + 12.3T2) 10(1 - 0.878T)10 Une fois dl déterminé d2 et d3 sont trouvés par les relations de F.W. Riegels : d2 = (1 - T)2 0.294 - 2(1 - T)d1 Et d3 = (1 - T)3 Les coefficients d déterminés les a peuvent être trouvés en partant de -0.196 + (1 - T)d1 a0 avec 20 a0 = 0.296904 * XLE Où pour I < 9 I XLE = 6 Et pour I = 9 XLE = 10.3933 Ce qui définit pl 1 (1 - T)2 pl = 5* [0.588 - 2d1(1 - T)] Les autres paramètres a sont enfin déterminés par : 0.3 15 a0 T al = - - T 8 * ,rr 10p1 0.3 5 a0 1 a2 = - + *- + T2 4 T3/2 5p1 0.1 0.375a0 1 a3 = T3 T5/2 10p1T Soit un couple xu et yu en fonction de x qui déterminent l'équation de 25 profil, {f xu = x - yt (x)sin0 yu = yc (x) + yt( x)cos0 Soit pourLc < T 10 15 X 2 X 3 xu = x - 5. (XX). c * [a0,\7-c + al (x-c) + a2 (-c) + a3 (-c) bine c yu = =M c 1-2p (n _ L'y] x X 2 X)3 X + 5. (XX). c * [a(1r-x + al (-) + a2 (-c) + a3 (-c I cose; Si-c < P P [ \.c.) \.c.) c M * c X 2 X 3 iyu - * [1 - 2P + 2P (-x) - (x-)21 + S. (XX). c * [a0 1-+ al (-x) + a2 (-c) + a3 (-c) I cos(); Si - > P (1 - P)2 c c c Et pour T < < 1 xu = x - 5. (XX). c * [0.002 + dl (1 - -c) + d2 (1 - -n 2 d3 (1 - -n 3bine M * yu C X X 2 X X)2 ( X)3 = -P2 [2P (-c) - (-c) 1 + 5. (XX). c * [0.002 + dl (1 - -c) + d2 (1 - -c + d3 1 - -c ]cose; Si-cX < P M* c X 2 YU - * [1 - 2P + 2P (X-) - (X-)21 + 5. (XX). c * [0.002 + dl (1 - -x) + d2 (1 - -c) + (1 - P)2 c c c X3 X d3 (1 - ]cose; P Ces équations nous donnent la courbe de profil paramétrée par les coefficients M, P, XX, I et T. Reprenons les équations pour les simplifier : {f xu = x - yt (x)sine yu = yc (x) + yt( x)cos0 Si M=0 quel que soit P Pour < P C M * X X 2 {)/C = P2 C [2P () - () ] dyc 2M * [P ('D dx 12 ] Et pour 1>) > P yc = * [1 - 2P + 2P (-c) - (-)(c)2] c (1 M* P)2 dyc 2M fx dx (1 - P)2 * [Pc Quel que soit P : yc = 0 dyc dx ° Ce qui donne aussi 20 e = tan - 1( dyc/dx) 0 = tan - 1( 0) 0 = 0 Soit Cos 0 = 1 et Sin 0 = 0 Rappel Que l'on peut simplifier par : f xu = x Soit tyu = yt( x) L'équation de profil peut donc se simplifier par la seule équation d'épaisseur. Soit simplement Pour 0 < < T c _\17 x x)2 ) 3 y(x) = 5 * (XX) * c * [a0 -c + al * (7) + a2 * (7 + a3 * (-cx ] Et pour T < < 1 y(x) = 5 * (XX) * c * [0.002 + dl * (1 - x -) + d2 * (1 - -x)2 + d3 * (1 - -x)3] c c c La détermination des coefficients 'a' et 'd' suit le même processus qu'expliqué plus haut ce qui permet quand même de simplifier ces équations si 1=o tel que : Avec 1= 0 1 Et XLE = -6 Soit XLE = 0 Comme a0 = 0.296904 * XLE Donc a0 = 0 Ce qui donne pour les autres paramètres a: 0.3 T a1= - T 10p1 0.3 1 a2 = - + T2 5p1 0.1 1 a3 = T3 10p1T {xu = x - yt (x)sin0 yu = yc (x) + yt( x)cos0 f xu = x - yt(x) * 0 yu = [ yc(x) = 0] + yt(x) * 1 Avec 1 (1 - T)2 pl = 5* [0.588 - 2d1(1 - T)] dl (2.24 - 5.42T + 12.3T2) 10(1 - 0.878T) 0.294 - 2(1 - rdl Soit Pour 0 < < T 0.3 T (x 0.3 1 (,y 0.1 1 y(x) = 5* (XX) * c * [(= - 10p1)* ( T2 + 5p1) * + (T3 10p1T) 10 Et pour T < < 1 X X)2 X)3 y(x) = 5* (XX) * c * [0.002 + dl * (1 - + d2 * (1 - - + d3 * (1 - - ] En utilisant les paramètres 'd' tel que présentés plus haut. Par exemple : Si le quatrième paramètre M et le sixième paramètre I sont égaux à 0 et que le premier paramètre XX=20, le deuxième paramètre T=4 15 et le troisième paramètre c=1. Ce choix correspond à un profil sans cambrure ni rayon d'attaque dont la corde fait 1 m une épaisseur totale maximale de 20 % de la corde soit 0.2 et une position de ce maximum d'épaisseur à 4/10ème de la corde soit 0.4. Les équations de profil deviennent : 20 Pour 0 < x < 0.4 0.3 0.4 0.3 1 0.1 y(x) = 5* 0.2 * 1* [(c74 -)* x + (0.1)2 + ((0.4)3 1 10p1 * 0.4)* x3] Et pour 0.4 < x < 1 2 X 3 y(x) = 5* 0.2 * 1 * [0.002 + dl * (1 - )) + d2 * (1 -cX) + d3 * (1 - -c ] 25 Avec d1,(2.24-5.42*0.4+12.3*0.42) = 0.314426634 10(1-0.878*0.4) Et d3 = (1 - T)3 d2 = (1 - T)2 -0.196 + (1 - rdl d2 = 0.294-2(1-T)d1_ 0.231422113 (1-T)2 -0.196+(1-T)d1 d3 = =-0.034000091 (1-T) 3 Et r,i= 1* (1-0.4)2 0.341737482 [0.588-2d1(1-0.4)] 5 Pour 0 < x < 0.4 y(x) = [0.632951 * x - 1.289755446 * x2 + 0.830944307 * x3] Et pour 0.4 < x < 1 y(x) = [0.002 + 0.314426634 * (1 - x) - 0.231422113 * (1 - x)2 - 0.034000091 * (1 - x)3] La forme de cette équation est montrée à la figure 17. Avec yt, noté 122 est courbée et yc, noté 121 est nulle. Revenant à la figure 14, l'étape 112 détermine l'épaisseur de l'âme de la latte. L'épaisseur d'âme est définie par l'équation différentielle de la déformée d'une poutre en compression de la forme 1=k.R.y où I est le moment d'inertie de la section droite de la latte par rapport à son axe de symétrie, parallèle au grand côté, R est le rayon de courbure local de la latte lors de son utilisation et y, la flèche locale de la latte lors de son utilisation et k un coefficient de proportionnalité. Avec k=F/E cette équation est identique à celle que nous utilisons. L'écriture de l'équation différentielle de la déformée proposée est de la forme : EI(x).'y(x) = - y(x) * F Avec y(x) * F = Mfz soit El(x) = - 37(x)* F y(x) El(x) = - y(x) * R(x) * F Où El(x) est le produit du module d'Young des matériaux présents localement avec le moment quadratique de ceux-ci, y(x) est la courbure locale de la latte en utilisation, F la force de compression pour mettre en forme la latte et y(x) la flèche locale de la latte en utilisation. Mfz est le moment de flexion de la force F entraînant la déformée en flexion y(x). Cette écriture nous permet de mettre en relation le couple El(x) satisfaisant l'équation de la déformée avec un couple El paramétré en fonction d'une épaisseur et d'un type d'âme, ainsi que de l'épaisseur et du nombre de plis comme du type de fibre, type de matrice. EI(x) = Ea * la + Ep * Ip la = b - * ea3 et Ip = b * ((ea + 2 ep)3 - ea3) 12 Avec les indices « a » et « p » qui correspondent respectivement à l'âme et les peaux. Par ailleurs l'épaisseur de peau possède un minimum admissible : epmin = effort tranchant /contrainte maximum admissible de cisaillement du pli/coefficient de sécurité Tmax epmin = TMax Avec Tmax = F * yu' Exemple : pour un pli de verre/époxy dont la fraction volumique de fibre est 60 %, Tmax=63 MPa Si l'effort tranchant max est de 48 MPa déterminé avec yu'(x) et F=70 N Alors epmin =48/63=0.762 mm Nous avons alors une expression de El(x) : yu' EI(x) = Ea * b -12 * ea3 + Ep * b -12 * ((ea + 2 * F * -cmax )3 - ea3 ) Les paramètres suivants sont définis : 10 mm < b < 100 mm 20 MPa < Ea < 400 MPa 10 GPa < Ep < 140 Gpa 0 mm < ea < 80 mm 0.1 mm < ep < 15 mm L'écriture de la déformée dissocie I de E ce qui se comprend dans le cadre de peaux d'épaisseur constante mais ne se justifie plus lorsque les 30 épaisseurs de peau et d'âme varient. En effet si l'épaisseur de peau ne varie pas alors ep est une constante et l'équation de El(x) ne dépend plus que de l'épaisseur d'âme. Or on a montré que l'épaisseur de peau est variable nécessairement du point de vue mécanique.

On ne peut donc pas délier E de I. L'écriture de l'équation de la déformée ne peut s'écrire qu'en fonction du couple El(x). Toujours à la figure 14, l'étape 113 consiste à usiner ou mettre en forme une mousse rigide en fonction du profil de l'épaisseur d'âme choisi. L'étape 114 consiste à fabriquer une latte de voile à partir de la mousse rigide découpée à l'étape 113. Selon un autre mode de réalisation, la figure 18 montre la fabrication d'une latte de voile objet de la présente invention comportant : - une étape 110 de sélection de plusieurs paramètres, - une étape 111 de détermination du profil de la latte en fonction des paramètres de l'étape précédente, - une étape 112 de détermination de l'épaisseur de l'âme, - une étape 115 d'usinage de deux moitiés de mousse rigide en fonction de l'épaisseur d'âme, - une étape 116 de drapage de chaque moitié de mousse rigide, - une étape 117 de durcissement de demi-latte (ensemble fibre et mousse rigide), - une étape 118 de collage des deux demi-lattes de voile pour fabrication une latte de voile. L'étape 110 à 112 a déjà été décrite pour la figure 14 et est identique. L'étape 115 consiste à usiner, (mettre en forme) deux moitiés de mousse rigide en fonction de l'épaisseur d'âme de la latte choisie.

L'étape 116 consiste à poser une ou plusieurs couches de fibre dans le sens de la latte selon l'axe longitudinal. L'étape 117 consiste à durcir les fibres de la latte sur la mousse rigide usinée. La cuisson de l'ensemble (le stratifié) est réalisée dans un four. Selon un autre mode de réalisation, la cuisson est réalisée dans une étuve ou un 30 autoclave. En sortie de ce durcissement, l'ensemble est débité dans sa longueur pour extraire des demi-lattes. L'étape 118, consiste à coller entre elle deux demi-lattes. Selon un mode de réalisation cette étape est réalisée sous vide ou par pression mécanique.

Selon un autre mode de réalisation, une étape supplémentaire consiste à positionner une gaine textile souple sur la latte réalisée. Cette étape correspond à un passage en four ou étuve afin de parfaire la réticulation de la résine. Dans le cas des résines thermodurcissables (par exemple thermodurcissables époxydes), la réticulation d'une résine correspond à la formation de liaisons chimiques entre les monomères de la base et les molécules d'un durcisseur. Le durcisseur joue le rôle de liant entre les molécules de la base lesquelles, mélangées au durcisseur, se combinent pour former un polymère thermodurcissable. La température favorise la combinaison des molécules, la viscosité des parties en jeu diminue avec la température facilitant la mobilité. Ce phénomène est primordial dans l'étape de durcissement. À mesure que les liaisons se forment la rigidité augmente : c'est la réticulation. Au fur et mesure que la rigidité augmente, les molécules ont plus de mal à se mouvoir entre les chaînes formées pour trouver des molécules non liées : la viscosité augmente et limite la vitesse de réticulation. Il se trouve souvent qu'à la fin d'une première cuisson le pourcentage de molécules liées n'est pas à 100 % mais à 80 %. Afin d'améliorer ce pourcentage une post-cuisson est requise qui correspond à une remontée en température à une température de l'ordre de 20 % supérieure à celle de la cuisson pendant une période 40 % inférieure à celle de la cuisson (il reste moins de molécules à lier mais elles sont plus difficiles à lier). Ces données sont des exemples proches de la réalité mais chaque résine à ses propres cycles de température/temps de cuisson et données par les fabricants dans des fiches techniques. Exemple pour une cuisson à 80 °C pendant 16 heures la post-cuisson pourra être de 10 heures à 100 °C.

Une nouvelle étape de durcissement plus haute en température (20 %) et plus courte en temps (40 %) après une étape de durcissement selon un mode de réalisation du procédé améliore les caractéristiques mécaniques de la matrice de la latte offrant par-là de meilleures caractéristiques au délaminage. Les plis de la latte peuvent se désolidariser les uns des autres lors de courbures excessives du stratifié.

NOMENCLATURE XX premier paramètre T deuxième paramètre C troisième paramètre M quatrième paramètre P cinquième paramètre I sixième paramètre 101 profil de type NACA 102 bloc de mousse 103 bloc de mousse usiné 104 fibres 105 demi-latte 15 106 latte 107 fibre tissée 108 gaine textile souple 110 étape de sélection de plusieurs paramètres 20 111 étape de détermination du profil de latte 112 étape de détermination de l'épaisseur de l'âme 113 étape d'usinage d'une mousse rigide selon le profil de latte 114 étape de fabrication de latte de voile 115 étape de réalisation de deux moitiés de mousse 25 116 étape de drapage de chaque moitié de mousse 117 étape de durcissement de chaque ensemble 118 étape de collage des demi-lattes 120 courbe de yu 30 121 courbe de yt 122 courbe de yc

Claims (12)

1. REVENDICATIONS1. Procédé pour la fabrication de latte de voile, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - a) sélectionner plusieurs paramètres d'un profil de voile définissant une forme de profil et une corde dont un premier paramètre (XX) d'épaisseur en pourcentage de la corde de la courbe d'épaisseur, un deuxième paramètre (T) de position le long de la corde du maximum d'épaisseur de la courbe d'épaisseur exprimé en dixième de corde et un troisième paramètre (C) de la longueur de la corde, - b) déterminer un profil de latte de forme sensiblement ovoïde en fonction des paramètres déterminés à l'étape précédente, - c) déterminer un profil de l'épaisseur de l'âme de la latte en fonction du profil de latte déterminé à l'étape précédente définissant l'épaisseur de mousse à l'intérieur de la latte, - d) mettre en forme une mousse rigide selon le profil de l'épaisseur de l'âme déterminé à l'étape précédente, - e) fabriquer une latte de voile en fonction du profil de latte et du profil de l'épaisseur de l'âme.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le premier paramètre (XX) est compris entre 1 et 40, le deuxième paramètre (T) est compris entre 2 et 8, le troisième paramètre (C) est compris entre 0,5 et 12 mètres.
3. 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape a) comprend également un quatrième paramètre (M) d'épaisseur en pourcentage de la corde, ledit quatrième paramètre (M) est compris entre 0 et 9, un cinquième paramètre (P) de position le long de la corde du maximum d'épaisseur de la courbe moyenne exprimé en dixième de corde, le cinquième paramètre (P) est compris entre 2 et 8, un sixième paramètre (I) de rayon d'attaque, le sixième paramètre (I) est compris entre 0 et 9.
4. 4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le profil de latte est déterminé par l'équation yu(x)définie avec x définissant les coordonnées en abscisse pour : 0 < 1c < T, 0.3 T (x-d + _ 0.3 1 (x2 0.1 1 x y 1'u (x) = 5 * (XX) * c * r( - T - 10p1)* ( T2 + 5p1)* (T3 T3 - 10p1T) * f 7) et pour T < 1c < 1 x x)2 x3 yu(x) = 5 * (XX) * c * [0.002 + dl * (1 - -c c ) + d2 * (1 - - + d3 * (1 c Avec cll -' 10(1 - 0.878T) 0.294 - 2(1 - T)d1 d3 = (1 - T)3 1 (1 - T)2 pl = 5 * [0.588 - 2d1(1 - T)]
5. 5. Procédé selon la revendication 3, dans lequel le profil de latte est déterminé par les équations suivantes pour la partie supérieure à la corde : 15 xu = x - yt (x)sin0 yu = yc (x) + yt( x)cos0 et pour la partie inférieure à la corde : xl = x + yt(x)sin0 yl = yc(x) - yt (x)cos0 20 Dont yc(x) et yt (x) sont en fonction du premier paramètre (XX), du deuxième paramètre (T), du troisième paramètre (C), du quatrième paramètre (M), du cinquième paramètre (P) et du sixième paramètre (I), et avec 0 la pente de la courbe de cambrure 25
6. 6. Procédé selon la revendication 4, dans lequel le profil de l'épaisseur de l'âme définit par le couple E I (x) défini par l'équation suivante : b b F * yu' 3 E7 (X) = Ea * -12 * ea3 + Ep * -12 * ((ea + 2 * ) ea3) xmax avec F compris entre 10 N et 200 N, b compris entre 10 et 100 mm, Ea compris entre 20 MPa et 400 MPa, Ep compris entre 10 GPa et 140 GPa, ea compris 30 entre 0 et 80 mm, -cmax compris entre 10 et 400 MPa.
7. 7. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit procédé comprend après l'étape e), l'étape suivante : (2.24 - 5.42T + 12.3T2) d2 = (1 - T)2 -0.196 + (1 - T)d1- enfermer la latte fabriquée dans une gaine textile souple.
8. 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel ledit procédé comprend une étape suivante : - assurer le durcissement de l'ensemble composé de l'âme et des fibres et de la gaine textile souple.
9. 9. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape e) de fabrication de lattes de voile consiste à : - réaliser deux moitiés de mousse symétrique par rapport au plan longitudinal de la mousse pour fabriquer l'âme de la latte en fonction de l'épaisseur déterminée à l'étape c), chaque moitié de mousse définissant une surface de forme et une surface de plan de joint, - poser une couche de fibres sur chacune des surfaces de forme des deux moitiés de mousse de l'étape précédente, - assurer le durcissement de l'ensemble composé d'une moitié de mousse et une couche de fibres formant une demi-latte, - extraire de l'étape du durcissement deux demi-lattes, - coller deux demi-lattes. 20
10. 10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel la pose de couche de fibre est effectuée dans une direction s'étendant selon l'axe longitudinal de la latte.
11. 11. Procédé selon la revendication 9, dans lequel avant l'étape de la pose 25 d'une couche de fibre sur chacun des moitiés de mousse, le procédé comprend une étape de pose d'un pli tissé positionné en dessous de chaque demi-latte.
12. 12. Latte de voile mettant en oeuvre ledit procédé selon l'une des revendications 1 à 11. 30