WO2015001249A2 - Dispositif d'absorption et de dissipation d'énergie - Google Patents
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Abstract
La présente invention a pour objet un dispositif d'absorption et de dissipation d'énergie (1), en particulier pour absorber et dissiper de l'énergie cinétique d'un objet mobile dans l'espace, comportant: -au moins un agencement comprenant au moins un élément de liaison (10, 10', 10''), ledit agencement étant relié à au moins deux éléments de fixation (12a, 12b; 12a', 12b'; 12a'', 12b''), lesdits éléments de fixation (12a, 2b; 12a', 12b'; 12a'', 12b'') étant destinés à relier respectivement le dispositif (1) à un premier point d'ancrage et à un second point d'ancrage, l'au moins un élément de liaison (10, 10', 10'') étant agencé pour rompre sous l'effet d'une force déterminée (F, F') de tension de l'au moins un élément de 1 liaison (10, 10', 10'') appliquée sur les au moins deux éléments de fixation (12a, 12b; 12a', 12b'; 12a'', 12b''), et -au moins un élément déformable (20, 20', 20'') agencé pour exercer une force s'opposant à l'éloignement des éléments de fixation (12a, 2b; 12a', 12b'; 12a'', 12b'') après rupture de l'au moins un élément de liaison (10, 10', 10'').
Description
Dispositif d'absorption et de dissipation d'énergie
La présente invention concerne le domaine général des dispositifs d'absorption et de dissipation d'énergie. Plus particulièrement, l'invention concerne un dispositif d'absorption et dissipation de l'énergie cinétique acquise par un objet en mouvement.
L'invention trouve des applications particulières dans le domaine de la protection civile, notamment dans des systèmes de protection contre les chutes de pierres ou rochers sur parois rocheuses.
Dans le domaine des systèmes de protection contre les chutes rocheuses, les systèmes actuels sont essentiellement constitués de filets d'acier tendus sur des pieux à ancrage très profond dans les parois rocheuses.
Ces systèmes sont destinés à amortir et, le cas échéant, stopper les roches en chutes libres déboulant d'une paroi rocheuse.
Ces systèmes doivent donc être en mesure d'absorber l'énergie cinétique des roches en chute libre.
Les systèmes existants utilisent des matériaux présentant des limites élastiques élevées avec un important module d'Young, mais des propriétés d'allongement dans le domaine élastique très faibles. Ces systèmes sont donc excessivement rigides et difficiles à installer à cause de la topographie du terrain.
Un de ces systèmes actuels est réalisé à l'aide de deux câbles montés l'un sur l'autre, à l'aide de serres câbles.
Les serres câbles sont serrés l'un contre l'autre à un couple déterminé de manière à moduler le coefficient de frottement d'un câble sur l'autre.
Le frottement d'un câble sur l'autre réalise ainsi la fonction de freinage.
Ce frottement est engendré par l'énergie cinétique d'un rocher qui est retenue par le système.
Ces dispositifs procurent des résultats incertains et restent asservis à une potentielle erreur humaine lors du montage du serre-câble.
De plus, ces dispositifs sont sensibles aux conditions climatiques et donc soumis aux variations de ces conditions climatiques pouvant engendrer une vétusté accélérée avec une perte des performances du dispositif.
Ceci s'avère d'autant plus manifeste que ces dispositifs ont servi, c'est-à-dire ont déjà subis d'importantes contraintes mécaniques dues à des chutes de roches.
La présente invention a pour but de résoudre tout ou partie des inconvénients mentionnés ci-dessus.
A cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif d'absorption et de dissipation d'énergie, en particulier pour absorber et dissiper de l'énergie cinétique d'un objet mobile dans l'espace, comportant :
- au moins deux éléments de fixation destinés à relier respectivement le dispositif à un premier point d'ancrage et à un second point d'ancrage,
- au moins un agencement comprenant au moins un élément de liaison, ledit agencement étant relié aux au moins deux éléments de fixation, , l'au moins un élément de liaison étant agencé pour rompre sous l'effet d'une force déterminée de tension de l'au moins un élément de liaison appliquée sur les au moins deux éléments de fixation, et
- au moins un élément déformable agencé pour exercer une force s'opposant à l'éloignement des éléments de fixation après rupture de l'au moins un élément de liaison.
Cette disposition confère au dispositif au moins deux phases de fonctionnement distinctes :
- une première phase en simple résistance mécanique, dans un domaine d'effort de traction où il n'est pas nécessaire d'avoir recours à l'absorption et à la dissipation d'énergie par allongement de l'au moins un élément déformable, et
- une deuxième phase d'absorption et de dissipation d'énergie dans laquelle le domaine d'effort de traction dépasse un seuil déterminé. L'énergie cinétique du rocher convertie en énergie potentielle est alors dissipée progressivement par l'au moins un élément déformable sous l'effet d'oscillations élastiques du dispositif.
En outre, l'asservissement d'un tel dispositif à une erreur humaine lors de son installation est limité car le seuil de rupture de l'élément de liaison sous l'effet de la force déterminée peut être calibré en usine indépendamment de l'installation du dispositif sur le site.
Selon un aspect de l'invention, l'au moins un élément de liaison comporte au moins une zone de faiblesse.
Cette disposition permet de guider la rupture de l'élément de liaison.
Selon un aspect de l'invention, l'au moins un élément déformable est relié à l'au moins un élément de liaison par des éléments d'attache.
Cette disposition permet de maintenir une liaison mécanique entre l'au moins un élément déformable et l'au moins un élément de liaison.
Selon un aspect de l'invention, l'au moins un élément déformable comprend des bandes ou filerons en élastomère.
Cette disposition permet de bénéficier des propriétés d'élasticité de l'élastomère utilisé, par exemple du latex, tout en garantissant une résistance à la traction qui est fonction du nombre de bandes ou filerons composant l'au moins un élément déformable.
Selon un aspect de l'invention, l'au moins un élément déformable forme une boucle fermée.
Selon un aspect de l'invention, les au moins deux éléments de fixation traversent la boucle fermée formée par l'au moins un élément déformable.
Selon un aspect de l'invention, les aux moins deux éléments de fixation sont disposés de façon symétrique par rapport à l'au moins un élément de liaison.
Selon un aspect de l'invention, le dispositif comporte au moins un organe de limitation de l'allongement de l'au moins un élément déformable.
Cette disposition permet de limiter l'allongement maximum de l'au moins un élément déformable.
Selon un aspect de l'invention, l'au moins un élément de liaison comprend au moins un organe de limitation.
Selon un aspect de l'invention, l'au moins un organe de limitation est relié à l'au moins un élément de liaison de part et d'autre de l'au moins une zone de faiblesse.
Selon un aspect de l'invention, l'organe de limitation de l'allongement de l'au moins un élément déformable comprend au moins une chaîne, un filin souple non extensible ou une structure télescopique d'extension limitée.
Selon un aspect de l'invention, l'au moins un élément de liaison comprend une ossature rigide.
Selon un aspect de l'invention, l'ossature rigide comprend une âme intérieure, ladite âme intérieure étant entourée par l'au moins un élément déformable.
Selon un aspect de l'invention, l'ossature rigide comprend au moins une chape extérieure, l'au moins un élément déformable étant disposé entre l'au moins une chape extérieure.
Selon un aspect de l'invention, l'ossature rigide comprend un cylindre creux, ledit cylindre creux étant entouré par l'au moins un élément déformable.
Selon un aspect de l'invention, le dispositif comporte une gaine agencée pour couvrir l'au moins un élément déformable.
Cette disposition permet de protéger l'au moins un élément déformable ainsi que l'élément de liaison des agressions physiques et thermiques extérieures, notamment par les rayons de lumière émis dans le domaine ultra-violet.
Selon un aspect de l'invention, le dispositif comprend un premier élément déformable relié à un premier couple d'élément d'attache disposé de part et d'autre de la zone de faiblesse, et un second élément déformable relié à un second couple d'éléments d'attache, les éléments d'attache du second couple d'élément d'attache étant disposés sur l'élément de liaison de part et d'autre des éléments d'attache du premier couple d'éléments d'attache.
Selon un aspect de l'invention, une seconde zone de faiblesse est ménagée entre un élément d'attache du premier couple d'élément d'attache et un élément d'attache le plus proche du second couple d'élément d'attache.
Un tel dispositif permet de prévoir plusieurs seuils de rupture du dispositif de manière à échelonner l'absorption et la dissipation d'énergie en fonction de l'énergie potentielle engendrée par la conversion de l'énergie cinétique acquise par un ou plusieurs rochers au cours de leur chute.
Selon un aspect de l'invention, un élément de fixation comprend un élément d'attache.
Cette disposition permet d'utiliser les éléments d'attache pour réaliser en plus de leur fonction de maintien du dispositif sur les points d'ancrage, une fonction de maintien de l'au moins un élément déformable sur le dispositif.
Selon un aspect de l'invention, le dispositif comprend au moins deux éléments de liaison reliés aux mêmes éléments de fixation.
Selon un aspect de l'invention, le dispositif comprend des éléments de contrôle de la rupture de l'au moins un élément de liaison, et/ou de l'allongement et/ou de la rupture de l'au moins un élément déformable.
Cette disposition facilite la maintenance préventive du dispositif en permettant un contrôle rapide de l'état du dispositif de manière à détecter la nécessité d'un remplacement.
De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, un dispositif selon l'invention.
La figure 1 montre un schéma synoptique d'une partie d'un dispositif selon l'invention.
La figure 2 montre un schéma synoptique d'un premier mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention dans une première phase de fonctionnement.
La figure 3 montre le dispositif de la figure 2 dans une deuxième phase de fonctionnement du dispositif.
La figure 4 montre une variante du dispositif de la figure 3.
La figure 5 montre le dispositif de la figure 2 dans une troisième phase de fonctionnement du dispositif.
La figure 6 montre un schéma synoptique d'un deuxième mode de réalisation particulier du dispositif selon l'invention.
La figure 7 montre un schéma synoptique d'un troisième mode de réalisation particulier du dispositif selon l'invention.
La figure 8 montre un schéma synoptique d'une variante du premier mode de réalisation du dispositif selon l'invention.
La figure 9 montre un schéma synoptique d'une variante du deuxième mode de réalisation du dispositif selon l'invention.
La figure 10 est une vue de dessus du dispositif illustré à la figure 9.
La figure 1 1 montre un dispositif selon le premier mode de réalisation de l'invention.
La figure 12 montre un schéma synoptique d'un quatrième mode de réalisation particulier du dispositif selon l'invention.
Selon un premier mode de réalisation illustré aux figures 1 à 6 et 1 1 , un dispositif d'absorption et de dissipation d'énergie 1 selon l'invention agencé pour absorber et dissiper de l'énergie cinétique d'un objet mobile dans
l'espace comprend un agencement comprenant au moins un élément de liaison 10 et au moins un élément déformable 20.
Dans l'exemple présenté, l'élément déformable 20 est disposé autour de l'au moins un élément de liaison 10.
L'au moins un élément de liaison 10 comprend une ossature rigide, en particulier une âme rigide, et présente une forme allongée solidaire à ces deux extrémités 1 1 a, 1 1 b d'éléments de fixation 12a, 12b.
Dans l'exemple présenté à la figure 1 1 , ces deux éléments de fixation 12a, 12b sont constitués par des manilles.
Ces manilles 12a, 12b sont soudés par le bord extérieur de leur étrier à l'âme rigide 10.
Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée à ce type d'éléments de fixation 12a, 12b et peut par exemple être constitué d'anneaux, de tubes cintrés ou de tout autre moyen équivalent apte à réaliser la fonction de fixation à un point d'ancrage.
Les éléments de fixation 12a, 12b sont destinés à relier respectivement le dispositif 1 à un premier point d'ancrage et à un second point d'ancrage (non illustrés), par exemple un anneau fixé sur un rocher maintenue solidement sur la paroi d'une falaise ou un grillage d'un système de protection contre les chutes de pierres.
En outre, l'âme rigide 10 comporte au moins une zone de faiblesse 15 agencée pour rompre sous l'effet d'une force déterminée F de tension de l'âme rigide 10 appliquée sur les deux éléments de fixation 12a, 12b.
Ainsi, l'âme rigide 10 peut être constituée d'un matériau métallique, en particulier en acier.
La zone de faiblesse 15 peut alors être constituée par une soudure adaptée ou bien un enlèvement de matière.
Dans l'exemple présenté, l'âme rigide 10 comprend une seule zone de faiblesse 15 disposée sensiblement au centre de l'âme rigide 10.
L'au moins un élément déformable 20 est quant à lui relié à l'âme rigide 10 par des éléments d'attache 21 a, 21 b disposés de part et d'autre de la zone de faiblesse 15 de l'âme rigide 10.
Dans l'exemple présenté à la figure 1 1 , l'au moins un élément déformable 20 comprend une multitude de bandes élastiques.
Ces bandes élastiques 20 sont enroulées sur plusieurs épaisseurs autour de l'âme rigide 10 en prenant appui sur le bord intérieur de l'étrier des manilles 12a, 12b qui constituent les éléments d'attache 21 a, 21 b.
Ainsi, les bandes élastiques 20 forment une boucle fermée.
Comme illustré à la figure 1 1 , afin de faciliter l'enroulement des bandes élastiques 20 autour de l'âme rigide 10 lors de la fabrication du dispositif 1 , un axe transversal 2 est fixé à l'âme rigide 10.
Cet axe transversal 2 s'étend depuis l'âme rigide 10 selon une direction transverse à la direction principale dans laquelle s'étend l'âme rigide 10 et transverse à un plan d'enroulement des bandes élastiques 20.
En outre, cet axe transversal 2 comprend une section carrée de manière à pouvoir être entraîné en rotation par un dispositif enrouleur (non représenté) comprenant un axe d'entraînement de forme complémentaire.
Ainsi, avant rupture de la zone de faiblesse 15 de l'âme rigide 10, les bandes élastiques 20 se trouvent dans une première position de repos dans laquelle la longueur des bandes élastiques 20 entre les deux éléments d'attache 21 a, 21 b est déterminée.
Après rupture de la zone de faiblesse 15 de l'âme rigide 10, par exemple par application d'une force de traction consécutivement à la chute d'un rocher, les bandes élastiques 20 exercent une force s'opposant à l'éloignement des éléments de fixation 12a, 12b et subissent une déformation jusqu'à une deuxième position dans laquelle la longueur des bandes élastiques 20 entre les deux éléments d'attache 21 a, 21 b est supérieure à leur longueur déterminée dans la position de repos.
Les bandes élastiques 20 subissent donc une déformation qui conduit à leur allongement.
Selon une variante de l'invention représentée à la figure 4, le dispositif 1 comprend en outre au moins un organe de limitation de cet allongement 30 relié à l'âme rigide 10 de part et d'autre de l'au moins une zone de faiblesse 15.
Cet organe de limitation 30 peut être relié aux mêmes éléments d'attache 21 a, 21 b que ceux utilisés pour la liaison des bandes élastiques 20 à l'âme rigide 10.
L'organe de limitation 30 peut être constitué indifféremment par une chaîne, par un filin souple non extensible, par une structure télescopique ou
bien tout autre moyen agencé pour assurer une limitation de l'allongement de l'au moins un élément déformable 20.
Ainsi, lors de l'application d'une force de traction T sur le dispositif 1 , par exemple après la chute d'un rocher sur le dispositif 1 dans une zone se trouvant entre les points d'ancrage ou dans un filet relié à un des points d'ancrage, le dispositif 1 réalise l'absorption et la dissipation de l'énergie cinétique du rocher selon plusieurs phases distinctes de fonctionnement.
Dans une première phase de fonctionnement illustrée à la figure 2, le dispositif 1 applique simplement une force de réaction mécanique sur le rocher.
Au cours de cette première phase, si la force de traction T n'est pas suffisante pour atteindre un seuil correspondant à la force déterminée F de la zone de faiblesse 15 de l'âme rigide 10, alors l'âme rigide 10 ne se rompt pas et l'élément déformable 20 ne subie pas de déformation entraînant une augmentation de sa longueur.
Cependant, si la force de traction T est supérieure au seuil correspondant à la force déterminée F de la zone de faiblesse 15 de l'âme rigide 10 alors le dispositif 1 initie une deuxième phase de fonctionnement.
Au cours de cette deuxième phase illustrée à la figure 3, l'âme rigide 10 se rompt et l'élément déformable 20 subie une déformation, en particulier un allongement.
La rupture de l'âme rigide 10 est irréversible.
La force de réaction de l'élément déformable 20 entraine alors le dispositif 1 dans un mouvement d'oscillations qui a pour effet d'absorber et de dissiper la force de traction T appliquée au dispositif 1 jusqu'à l'équilibre de cette force de traction T avec la force de réaction de l'élément déformable 20.
L'énergie cinétique du rocher est alors convertie en énergie potentielle à chaque oscillation.
Comme illustré à la figure 4, si cette force de traction T atteint un deuxième seuil supérieur au premier seuil correspondant à la force déterminée F, alors l'élément déformable 20 peut subir un allongement suffisant pour solliciter l'organe de limitation 30.
Dans ce cas, l'allongement maximum de l'élément déformable 20 correspond à l'allongement maximum de l'organe de limitation 30 qui réalise la fonction de butée.
Comme illustré à la figure 5, dans le cas où cette force de traction T est très supérieure au premier seuil correspondant à la force déterminée F de rupture de la zone de faiblesse 15 de l'âme rigide 10, et que le dispositif 1 ne comprend pas d'organe de limitation 30, alors le dispositif 1 bascule dans une troisième phase de fonctionnement dans laquelle l'élément déformable 20 se rompt. Le dispositif 1 n'aura alors comme effet que d'amortir la chute du rocher avant rupture de l'élément déformable 20 sans pour autant pouvoir le stopper.
Dans une variante du premier mode de réalisation illustrée à la figure 8, l'ossature rigide 10 est disposée autour de l'élément déformable 20.
L'ossature rigide 10 présente une forme de chape avec des axes comprenant à la fois les éléments d'attache 21 a, 21 b pour l'élément déformable 20 et les éléments de fixation 12a, 12b aux points d'ancrage.
Les deux plats de la chape présentent en leur centre un couple de zones de faiblesse 15 agencée pour rompre sous l'effet d'une force déterminée F.
Ainsi, le fonctionnement du dispositif selon cette variante est semblable à celui exposé pour le premier mode de réalisation.
Selon un deuxième mode de réalisation illustré à la figure 6, le dispositif 1 comprend plusieurs zones de faiblesse 15, 15', 15" disposés en série par analogie à la disposition de composants dans un circuit électrique.
Ainsi, le dispositif 1 comporte un agencement comprenant une âme rigide commune 10 et un premier élément déformable 20 relié à un premier couple d'élément d'attache 21 a, 21 b disposé de part et d'autre de la zone de faiblesse 15, et un second élément déformable 20' relié à un second couple d'éléments d'attache 21 a', 21 b".
Les éléments d'attache 21 a', 21 b' du second couple d'élément d'attache 21 a', 21 b' sont disposés sur l'âme rigide 10 de part et d'autre des éléments d'attache 21 a, 21 b du premier couple d'éléments d'attache 21 a, 21 b.
De plus, comme illustré sur cette même figure 6, une seconde zone de faiblesse 15' est ménagée entre un élément d'attache 21 a du premier couple d'élément d'attache 21 a, 21 b et l'élément d'attache 21 a' le plus proche du second couple d'élément d'attache 21 a', 21 b'.
De même, une troisième zone de liaison de faiblesse 15" est ménagée entre l'autre élément d'attache 21 b du premier couple d'élément d'attache 21 a, 21 b et l'autre élément d'attache 21 b' le plus proche du second couple d'élément d'attache 21 a', 21 b'.
Dans l'exemple présenté, la force déterminée F de la première zone de faiblesse 15 est inférieure à la force déterminée F' de la deuxième zone de faiblesse 15' et de la troisième zone de faiblesse 15".
Ainsi, lors de l'application d'une force de traction sur le dispositif 1 , par exemple après la chute d'un rocher sur le dispositif 1 dans une zone se trouvant entre les points d'ancrage ou dans un filet relié à un des points d'ancrage, le dispositif 1 réalise en plus des phases de fonctionnement décrites précédemment une phase de fonctionnement supplémentaire qui survient après la deuxième phase de fonctionnement lorsque la force de traction T atteint le deuxième seuil correspondant à la force déterminée F' de la deuxième zone de faiblesse 15' et de la troisième zone de faiblesse 15".
En effet, après la rupture de la première zone de faiblesse 15, le premier élément déformable 20 s'allonge et se comporte de manière similaire à un dispositif 1 selon le premier mode de réalisation décrit précédemment.
Néanmoins, si la force de traction T est supérieure au deuxième seuil correspondant à la force déterminée F' de la deuxième zone de faiblesse 15' et de la troisième zone de faiblesse 15" alors la deuxième zone de faiblesse et/ou la troisième zone de faiblesse 15" se rompent et le deuxième élément déformable 20' s'allonge.
Ainsi, l'allongement successif des éléments déformables 20, 20' permet au dispositif 1 de disposer de paliers pour l'absorption et la dissipation d'énergie.
Ces paliers permettent au dispositif 1 de conserver en partie leur fonctionnalité dans le cas où la valeur de la force de traction T appliquée est comprise entre deux seuils de déclenchement correspondant respectivement à une première force déterminée F nécessaire à la rupture d'une première zone de faiblesse 15, et à une deuxième force déterminée F' nécessaire à la rupture d'une deuxième et/ou d'une troisième zone de faiblesse 15', 15".
Bien entendu, le dispositif n'est nullement limité à un nombre particulier de zones de faiblesse et d'éléments déformables et pourrait notamment comprendre un nombre supérieur de zone de faiblesse et d'éléments déformables de manière à obtenir un maximum de paliers de déclenchement.
Dans une variante du deuxième mode de réalisation illustrée aux figures 9 et 10, l'ossature rigide 10 est disposée autour d'un premier élément déformable 20 et d'un deuxième élément déformable 20'.
L'ossature rigide 10 présente une forme de chape avec des axes comprenant les éléments d'attache 21 a, 21 b pour le premier élément déformable 20, et des axes comprenant à la fois les éléments d'attache 21 a', 21 b' pour le deuxième élément déformable 20' et les éléments d'attache 12a, 12b aux points d'ancrage.
Les deux plats de la chape présentent en leur centre un couple de zones de faiblesse 15 agencée pour rompre sous l'effet d'une force déterminée F.
En outre, le dispositif 1 comprend un premier organe de limitation 30 de l'allongement du premier élément déformable 20 et un deuxième organe de limitation 30' de l'allongement du deuxième élément déformable 20'.
Le premier organe de limitation 30 est agencé pour rompre sous l'effet d'une force déterminée F' supérieure à la force déterminée F de rupture de la zone de faiblesse 15.
Ainsi, le fonctionnement du dispositif selon cette variante est semblable à celui exposé pour le deuxième mode de réalisation.
Cependant, les deuxième et troisième zones de faiblesse 15', 15" sont remplacées par le premier organe de limitation 30.
Ainsi le premier organe de limitation 30 a pour fonction de limiter l'allongement du premier moyen déformable 20 et de définir le seuil de déclenchement de la sollicitation du deuxième moyen déformable 20'.
Selon un troisième mode de réalisation illustré à la figure 7, le dispositif 1 comprend plusieurs zones de faiblesse 15, 15', 15" disposés en parallèle par analogie à la disposition de composants dans un circuit électrique.
Ainsi, le dispositif 1 comporte un agencement comprenant une âme rigide principale 10 reliée à ses deux extrémités à des premiers éléments de fixation 12a, 12b.
L'âme rigide principale 10 comprend une première zone de faiblesse 15 agencée pour rompre sous l'action d'une première force déterminée F.
Un élément déformable principal 20 est relié à l'âme rigide principale 10 de part et d'autre de la première zone de faiblesse 15 par un premier couple d'éléments d'attache 21 a, 21 b.
En outre, le dispositif 1 comprend une première âme rigide supplémentaire 10' et une deuxième âme rigide supplémentaire 10" distinctes reliées elles aussi aux premiers éléments de fixation 12, 12b.
La première âme rigide supplémentaire 10' et la deuxième âme rigide supplémentaire 10" comprennent respectivement une deuxième zone de faiblesse 15' et une troisième zone de faiblesse 15" agencées pour rompre sous l'action d'une deuxième force déterminée F'.
Un premier élément déformable supplémentaire 20' est relié à la première âme rigide supplémentaire 10' de part et d'autre de la deuxième zone de faiblesse 15 par un deuxième couple d'éléments d'attache 21 a', 21 b'.
Un deuxième élément déformable supplémentaire 20" est relié à la deuxième âme rigide supplémentaire 10" de part et d'autre de la troisième zone de faiblesse 15 par un troisième couple d'éléments d'attache 21 a", 21 b".
Dans l'exemple présenté, la force déterminée F de la première zone de faiblesse 15 est inférieure à la force déterminée F' de la deuxième zone de faiblesse 15' et de la troisième zone de faiblesse 15".
Ainsi, lors de l'application d'une force de traction T sur le dispositif 1 , par exemple après la chute d'un rocher sur le dispositif 1 dans une zone se trouvant entre les points d'ancrage ou dans un filet relié à un des points d'ancrage, le dispositif 1 réalise en plus des phases de fonctionnement décrites précédemment pour le premier mode de réalisation, une phase de fonctionnement supplémentaire qui survient après la deuxième phase de fonctionnement lorsque la force de traction T atteint le deuxième seuil correspondant à la force déterminée F' de la deuxième zone de faiblesse 15' et de la troisième zone de faiblesse 15".
En effet, après la rupture de la première zone de faiblesse 15, le premier élément déformable 20 s'allonge et se comporte de manière similaire à un dispositif 1 selon le premier mode de réalisation décrit précédemment.
Néanmoins, si la force de traction est supérieure au deuxième seuil correspondant à la force déterminée F' de la deuxième zone de faiblesse 15' et de la troisième zone de faiblesse 15" alors la deuxième zone de faiblesse 15' et la troisième zone de faiblesse 15" se rompent et les deuxième et troisième éléments déformables 20', 20" s'allongent.
Ainsi, l'allongement successif des éléments déformables 20 et 20', 20" permet au dispositif 1 de disposer de paliers pour l'absorption et la dissipation d'énergie.
Ces paliers permettent au dispositif 1 de conserver en partie leur fonctionnalité dans le cas où la valeur de la force de traction T appliquée est comprise entre deux seuils de déclenchement correspondant respectivement à
une première force déterminée F nécessaire à la rupture d'une première zone de faiblesse 15, et à une deuxième force déterminée F' nécessaire à la rupture d'une deuxième et troisième zone de faiblesse 15', 15".
Bien entendu, tout comme pour le deuxième mode de réalisation consistant à agencer des zones de faiblesse 15, 1 5', 15" en série, le troisième mode de réalisation de ce dispositif 1 dans lequel les zones de faiblesse 15, 15', 15" sont agencées en parallèle n'est nullement limité à un nombre particulier d'âmes, de zones de faiblesse et d'éléments déformables et pourrait notamment comprendre un nombre supérieur d'âmes, de zones de faiblesse et d'éléments déformables de manière à obtenir un maximum de paliers de déclenchement.
Dans un quatrième mode de réalisation illustré à la figure 12, l'ossature rigide 10 se présente sous la forme d'un cylindre creux.
L'élément déformable 20 est enroulé autour du cylindre creux. Ainsi, l'élément déformable 20 forme une boucle fermée entourant le cylindre creux.
Pour autant, le dispositif 1 ne comprend pas forcément d'éléments d'attache maintenant une liaison mécanique entre l'élément déformable 20 et le cylindre creux.
Afin de maintenir une cohésion de l'élément déformable 20 et aider à la mise en place de l'élément déformable 20 autour du cylindre creux, le dispositif 1 peut comprendre des flasques (non illustrés) disposés de part et d'autre de l'élément déformable 20.
Un premier élément de fixation 12a et un deuxième élément de fixation 12b traversent le cylindre creux 10. Donc, compte tenu du positionnement de l'élément déformable 20 par rapport au cylindre creux, le premier élément de fixation 12a et le deuxième élément de fixation 12b traversent également la boucle fermée formée par l'enroulement de l'élément déformable 20.
Dans l'exemple présenté, le premier élément de fixation 12a et le deuxième élément de fixation 12b comprennent des câbles dont les deux extrémités de chaque câble sont reliées respectivement à un point d'ancrage.
Le cylindre creux est agencé pour rompre lors de l'application sur les deux éléments de fixation 12a, 12b ou câbles d'une force de tension T supérieur à la force déterminée F de rupture du cylindre creux.
Ainsi, le cylindre creux se déchire jusqu'à ce que les câbles exercent une force de tension sur l'élément déformable 20.
L'élément déformable 20 exerce alors une force s'opposant à l'éloignement des deux câbles.
En outre, le cylindre creux peut comprendre un couple de zones de faiblesse 15 s'étendant le long du cylindre creux sur deux zones opposées de manière à guider la déchirure du cylindre creux le long du couple de zone de faiblesse 15.
Cependant, la présence de ce couple de zone de faiblesse 15 n'est pas indispensable car les deux câbles passent obligatoirement au travers de la boucle fermée formée par l'élément déformable 20.
Par ailleurs, le dispositif 1 peut comporter une gaine (non représentée) agencée pour couvrir l'au moins un élément déformable 20, 20', 20".
En effet, le dispositif 1 est destiné à être utilisé en extérieur et l'élément déformable 20, 20', 20"est réalisé en élastomère.
Cet élastomère peut être sensible aux rayons ultra-violets du soleil ou tout simplement être fragilisé par les intempéries et les conditions dans lequel le dispositif 1 est installé sur la paroi.
La gaine du dispositif 1 peut également présenter d'autres propriétés et notamment être ignifuge, résistante aux objets tranchants, isotherme ou encore conductrice. Cette gaine est par ailleurs de forme sensiblement tubulaire et présente une élasticité radiale permettant son enfilement autour de l'au moins un élément de liaison 10, 10' 10" et l'au moins un élément déformable 20, 20', 20".
Cette gaine protège ainsi l'au moins un élément de liaison 10, 10' 10" et l'au moins un élément déformable 20, 20', 20" des nombreuses agressions extérieures, susceptibles de causer son vieillissement prématuré, ou des manutentions indélicates.
Les aspects visuels et esthétiques de cette gaine et de ses capacités de protection sont en outre multiples et dépendent de sa composition propre et de sa teinte.
La gaine de protection est déterminée suivant l'environnement d'utilisation et des agressions extérieures représentées par ce milieu. La matière de la gaine de protection peut variée en fonction d'un cahier des charges précis.
Enfin, le dispositif 1 peut comprendre des éléments de contrôle (non illustrés) de la rupture de l'au moins un élément de liaison 10, 10', 10" et/ou de l'allongement et/ou de la rupture d'un élément déformable 20, 20', 20".
Ces éléments de contrôle peuvent comprendre par exemple des repères métriques ou de couleur attestant d'un allongement d'un élément déformable 20, 20', 20".
Il est à noter que le fonctionnement du dispositif 1 est irréversible mais que sa substitution par un autre dispositif 1 est facilité grâce aux éléments de fixation 12a, 12b disposés aux extrémités de l'ossature rigide 10, 10', 10".
Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec des exemples particuliers de réalisation, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons.
Ainsi, l'au moins un élément de liaison 10, 10', 10" et l'élément déformable 20, 20', 20" peuvent être dimensionné à guise en fonction de l'application souhaitée, en particulier suivant le nombre et le diamètre des filerons constituant l'élément déformable 20, 20', 20".
Claims
1 . Dispositif d'absorption et de dissipation d'énergie (1 ), en particulier pour absorber et dissiper de l'énergie cinétique d'un objet mobile dans l'espace, comportant :
- au moins deux éléments de fixation (12a, 12b ; 12a', 12b' ; 12a",
12b") destinés à relier respectivement le dispositif (1 ) à un premier point d'ancrage et à un second point d'ancrage,
- au moins un agencement comprenant au moins un élément de liaison (10, 10', 10"), ledit agencement étant relié aux au moins deux éléments de fixation (12a, 12b ; 12a', 12b' ; 12a", 12b"), l'au moins un élément de liaison (10, 10', 10") étant agencé pour rompre sous l'effet d'une force déterminée (F, F') de tension de l'au moins un élément de liaison (10, 10', 10") appliquée sur les au moins deux éléments de fixation (12a, 12b ; 12a', 12b' ; 12a", 12b"), et
- au moins un élément déformable (20, 20', 20") agencé pour exercer une force s'opposant à l'éloignement des éléments de fixation (12a, 12b ; 12a', 12b' ; 12a", 12b") après rupture de l'au moins un élément de liaison (10, 10', 10").
2. Dispositif (1 ) selon la revendication 1 , dans lequel l'au moins un élément de liaison (10, 10', 10") comporte au moins une zone de faiblesse (15,
15', 15").
3. Dispositif (1 ) selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel l'au moins un élément déformable (20, 20', 20") est relié à l'au moins un élément de liaison (10, 10', 10") par des éléments d'attache (21 a, 21 b ;21 a', 21 b' ;21 a", 21 b").
4. Dispositif (1 ) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'au moins un élément déformable (20, 20', 20") comprend des bandes ou filerons en élastomère.
5. Dispositif (1 ) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'au moins un élément déformable (20, 20', 20") forme une boucle fermée.
6. Dispositif (1 ) selon la revendication 5, dans lequel les au moins deux éléments de fixation (12a, 12b ; 12a', 12b' ; 12a", 12b") traversent la boucle fermée formée par l'au moins un élément déformable (20, 20', 20").
7. Dispositif (1 ) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les aux moins deux éléments de fixation (12a, 12b ; 12a', 12b' ; 12a",
12b") sont disposés de façon symétrique par rapport à l'au moins un élément de liaison (10, 10', 10").
8. Dispositif (1 ) selon l'une des revendications précédentes, comportant au moins un organe de limitation (30) de l'allongement de l'au moins un élément déformable (20, 20', 20")
9. Dispositif (1 ) selon la revendication 8, dans lequel l'au moins un élément de liaison (10) comprend au moins un organe de limitation (30).
10. Dispositif (1 ) selon la revendication 8, pourvue qu'elle dépende de la revendication 2, dans lequel au moins un organe de limitation (30) est relié à l'au moins un élément de liaison (10, 10', 10") de part et d'autre de l'au moins une zone de faiblesse (15, 15', 15").
1 1 . Dispositif (1 ) selon la revendication 10, dans lequel l'organe de limitation (30) de l'allongement de l'au moins un élément déformable (20, 20', 20") comprend au moins une chaîne, un filin souple non extensible ou une structure télescopique d'extension limitée.
12. Dispositif (1 ) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'au moins un élément de liaison (10, 10', 10") comprend une ossature rigide.
13. Dispositif (1 ) selon la revendication 12, dans lequel l'ossature rigide comprend une âme intérieure, ladite âme intérieure étant entourée par l'au moins un élément déformable (20, 20', 20").
14. Dispositif (1 ) selon la revendication 12, dans lequel l'ossature rigide comprend au moins une chape extérieure, l'au moins un élément déformable (20, 20', 20") étant disposé entre l'au moins une chape extérieure.
15. Dispositif (1 ) selon la revendication 12, dans lequel l'ossature rigide comprend un cylindre creux, ledit cylindre creux étant entouré par l'au moins un élément déformable (20, 20', 20").
16. Dispositif (1 ) selon l'une des revendications précédentes, comportant une gaine agencée pour couvrir l'au moins un élément déformable (20, 20', 20").
17. Dispositif (1 ) selon l'une des revendications précédentes, pourvue qu'elle dépende des revendications 2 et 3, comprenant un premier élément déformable (20) relié à un premier couple d'élément d'attache (21 a, 21 b) disposé de part et d'autre de la zone de faiblesse (15), et un second élément déformable (20') relié à un second couple d'éléments d'attache (21 a', 21 b'), les éléments d'attache (21 a', 21 b') du second couple d'élément
d'attache (21 a', 21 b') étant disposés sur l'élément de liaison (10) de part et d'autre des éléments d'attache (21 a, 21 b) du premier couple d'éléments d'attache (21 a, 21 b).
18. Dispositif (1 ) selon la revendication 12, pourvue qu'elle dépende des revendications 2 et 3, dans lequel une seconde zone de faiblesse (15', 15") est ménagée entre un élément d'attache (21 a, 21 b) du premier couple d'élément d'attache (21 a, 21 b) et un élément d'attache (21 a', 21 b') le plus proche du second couple d'élément d'attache (21 a', 21 b').
19. Dispositif (1 ) selon l'une des revendications précédentes, pourvue qu'elle dépende de la revendication 3, dans lequel un élément de fixation (12a, 12b ; 12a', 12b' ; 12a", 12b") comprend un élément d'attache (21 a, 21 b ; 21 a', 21 b', 21 a", 21 b").
20. Dispositif (1 ) selon l'une des revendications précédentes, comprenant au moins deux éléments de liaison (10, 10', 10") reliés aux mêmes éléments de fixation (12a, 12b ; 12a', 12b' ; 12a", 12b").
21 . Dispositif (1 ) selon l'une des revendications précédentes, comprenant des éléments de contrôle de la rupture de l'au moins un élément de liaison (10, 10', 10"), et/ou de l'allongement et/ou de la rupture de l'au moins un élément déformable (20, 20', 20").
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