WO2015132337A1 - Procédé pour la fabrication de latte de voile et latte de voile - Google Patents

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    • B63B2231/40—Synthetic materials
    • B63B2231/52—Fibre reinforced plastics materials

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing composite slats for sails. It applies, in particular, to the field of sailing and more generally to any canvas stretched by means of rigid stiffener requiring a shape: aerodynamic fairing of aerial land vehicle or marine.
  • the laths manufactured for the slats of the boat are conical type that is to say that the thickness is gradually increasing from the attack of the sail (along the mast to the front of the ship) towards the leak (the fall of the sail, free edge of the sail at the rear).
  • the conical shape causes a marked point of inflection and linearity in the back of the profile of the slat. This discontinuity of curvature and this linearity causes, from the point of view of the air flows, the generation of turbulences which are detrimental to the performance of the sail. Indeed, the linearity of the back of the conical profiles accentuates the rupture of curvature and increases the vortex releases in extrados.
  • the slats are made of laminated composite material (fiber-matrix) sandwich technology or not.
  • a composite material is an assembly of at least two immiscible components having a high adhesion capacity.
  • the new material thus formed has properties that the components alone do not possess.
  • reinforcement usually one of the components is called reinforcement, it takes the main efforts and ensures the mechanical strength.
  • matrix The other component is called matrix. It ensures the cohesion of the structure and the transmission of efforts towards reinforcements.
  • the reinforcement is constituted by high modulus fibers that is to say having a low elongation with respect to a bias.
  • the reinforcements are ceramic fabrics (for example: carbon), minerals (for example: glass) or synthetic fabrics (example: aramids, HDPE (acronym for High density polyethylene), PBO (acronym for polyazole). whose fiber orientations in two dimensions are determined.
  • the matrix is a synthetic resin.
  • laminate expresses the multiplicity of layers (layers) of reinforcement in the composite.
  • a basic metallic material has the same mechanical characteristics in three dimensions, it is isotropic. With a composite one can choose the mechanical characteristics in the space that one wants to introduce in the material. This also allows weight gains with equivalent stiffness.
  • sandwich expresses the separation of laminate skins resuming efforts by an economic material volume with low mechanical characteristics (plastic foam) and great lightness.
  • the document FR2594788 describes a batten composed of metal and plastic for the sail. This document shows a variation of the core to control the deformation in operation of the slat.
  • the thickness of the flanges of the beam that constitutes a batten is constant. But for slats of large dimensions this feature is not optimized to allow large deformations in some places and great rigidity to others. The thickness parameter of the soul is not sufficient to control the constraints.
  • the document FR2594788 describes a slat manufactured by introduction between two metal skins inserted in a mold, a foaming or non-foaming resin and particles in order to modify the characteristics thereof.
  • a disadvantage of this device is the obligation to have a tool in terms of molds very important and not reusable each sail having its shapes and dimensions.
  • the present invention aims to remedy these disadvantages.
  • the present invention is directed to a method for the manufacture of sail lath, comprising the following steps:
  • the density of the core should be increased and left as previously calculated to maintain the high shear at the point of attachment at the front.
  • This evolution can not be done only after determining the foam thickness profile.
  • the geometry of the slat influences more than the type of soul the deformation (El) the thickness of soul being negligible in this zone with in addition a Ea ⁇ 0.001 Ep.
  • El the thickness of soul being negligible in this zone with in addition a Ea ⁇ 0.001 Ep.
  • the change of type of soul in this zone is subjected deformation which causes shear, which is the weak point of sandwich structures. Indeed, the foam is limited by its shear characteristics. The denser the foam, the more the foam weighs the whole but the more it supports shear stresses. It is known that the shear is important at the front of the structure because of the small thickness that allows the deformations.
  • the profile shape represents the hollow in the sail.
  • the sail slat produced by the process is improved. It shows an improvement of the air flows.
  • the airflow follows the profile of the sail and avoids extrados vortices. It has an increased operating stability because by decreasing the thickness towards the rear, the prestressing slat in buckling, adopts a position of energy balance.
  • the constraint-stable form is the predefined form in step a) above.
  • the manufacture does not impose tooling, in terms of mold, important, expensive to manufacture and store.
  • the sail lath achieved by the process allows a gain in financial terms. It also saves time during manufacture because it does not require time dedicated to the manufacture of tools.
  • it has the advantage of manufacturing composite materials, namely adapting materials to real constraints. Unexpectedly, the manufacturing allows significant gains in mass of the finished product.
  • the mass The volume of the soles in aluminum is 2.7 kg / dm 3 (known from the state of the art of document FR2594788).
  • the density of a glass laminate skin is 1.98 kg / dm3, a gain of 26.6%, and for a skin of carbon laminate the density is 1, 49kg / dm3 is a minimum gain at constant thickness of 44.8%.
  • the first parameter is between 0.1 and 60
  • the second parameter is between 1 and 6
  • the third parameter is between 0.5 and 25 meters.
  • the first bound of the first parameter "0,1" corresponds to a profile with a thickness of almost zero thickness. Between 0.1 and 60 the thickness curve has characteristics used on sailboats. Beyond 60 the thickness is too great and will never be used because it is too important and induces a drag force that surpasses the lift force and makes the profile not performing.
  • This first parameter corresponds to the full thickness of a wing profile we are only interested in a half wing which amounts to a maximum of 30% thickness for the thickness curve.
  • the second parameter is between 1 and 6. This second parameter corresponding to the position along the string of the maximum thickness expressed in tenth of a string is bounded by 1 or 10% and by 6 or 60%. Below 1 as above 60 the profiles obtained have a very large drag making profiles not performing.
  • the third parameter is between 0.5 and 25.
  • the value 0.5 is justified when below this value, the process is not of interest.
  • the largest "sloop" (sailboat with only one mast) ever built “Aglaia” of 66m long carries in its sails slats of more than 22m.
  • a maximum length of the rope of 25 m is thereby justified. Thanks to these provisions, the possibility of varying the parameters takes advantage of the diversity of the possibilities of efficient form by excluding non-performing forms.
  • the step a) also comprises a fourth thickness parameter in percent of the chord, said fourth parameter is between 0 and 30, a fifth parameter of position along the chord of the maximum thickness of the average curve expressed in tenth of a chord, the fifth parameter is between 1 and 8, a sixth parameter of radius of attack, the sixth parameter is between 0 and 9.
  • the fourth and fifth parameters correspond to a camber of the rope.
  • the fourth parameter quantifies the camber when the fifth positions this camber.
  • the total quantization of the profile thickness depends on XX and M is the first and the fourth parameter. Beyond 30% of thickness the profiles induce too much drag, so they are not efficient.
  • the fourth parameter is between 0 and 30.
  • the value 0 corresponds to a straight string without camber. Beyond 30 the camber hollow causes profiles not performing.
  • the fifth parameter is between 1 and 8. Below 1 or 10% as above 8 or 80% the profiles obtained have a very large drag making profiles not performing.
  • the slat profile is determined by the equation defined with x defining the abscissa coordinates for:
  • the slat profile is determined by the following equations for the upper part of the chord:
  • the profile of the thickness of the core defined by the pair EI (x) defined, by the following equation:
  • F between 10 N and 2000 N, b between 10 and 200 mm, Ea between 20 MPa and 600 MPa, Ep between 10 GPa and 400 GPa, ea between 0 and 100 mm, Rc between 10 and 2000 MPa, s between 0 and 8 and yu between 0.1 and 7500mm (30% * 25m).
  • the type of core is defined by the slat profile, the profile of the thickness of the core by the shear stress ⁇ .
  • said method comprises after step e), the following step:
  • said method comprises a following step:
  • the flexible textile sheath binds the batten so the technical characteristics of the batten are more robust.
  • the mechanical characteristics of the binder are brought to their maximum ensuring maximum cohesion between all the constituents of the slat.
  • step e) of manufacturing sail battens consists of:
  • each half of foam defining a shape surface and a plane surface of seal
  • the core of the sandwich may be variable in thickness and controlled relative to its joint plane which allows inexpensive and repetitive manufacture. Compared to the state of the art, it saves manufacturing time since there is no mold to manufacture before assembling the fiber layers.
  • the fiber layer is applied in a direction extending along the longitudinal axis of the slat.
  • the anisotropy of the composite material is oriented to best meet the main tensile-compressive stresses.
  • the method comprises a step of laying a woven ply positioned below each half-slat.
  • these fiber layer and woven ply laying steps are repeated until the proper thickness is achieved.
  • the present invention is directed to a sail lath implementing said method.
  • FIG. 1 represents a NACA type profile of a particular embodiment of a step of the method that is the subject of the present invention
  • FIG. 2 represents a block of foam of a particular embodiment of a step of the method which is the subject of the present invention
  • FIG. 3 represents a block of foam, machined according to a particular embodiment of a step of the method which is the subject of the present invention
  • FIG. 4 represents fibers to be placed on the machined foam block of FIG. 3;
  • FIG. 5 represents two half battens of sail according to a particular embodiment of the method which is the subject of the present invention
  • FIG. 6 represents the assembly of the two half-battens of sail of FIG. 5
  • FIG. 7 shows two half battens of battens assembled according to a particular embodiment of the method which is the subject of the present invention
  • FIG. 8 represents a block of foam of another particular embodiment of a step of the method which is the subject of the present invention.
  • FIG. 9 represents a block of machined foam according to another particular embodiment of a step of the method which is the subject of the present invention.
  • FIG. 10 represents fibers to be placed on the machined foam block of FIG. 9,
  • FIG. 1 1 shows a half lath sail according to a particular embodiment of the method object of the present invention
  • FIG. 12 represents the assembly of the two half-lath slats of FIG. 11,
  • FIG. 13 represents the assembly of a flexible textile sheath with a sail batt according to a particular embodiment of the method which is the subject of the present invention
  • FIG. 14 represents, in logic diagram form, the steps implemented in a particular embodiment of the method that is the subject of the present invention.
  • FIG. 15 represents a partial curve of a NACA profile
  • FIG. 17 represents a curve of an upper slat profile according to one embodiment
  • FIG 1 shows a profile 101 of the NACA type.
  • NACA profiles are aerodynamic shapes for aircraft wings developed by the National Advisory Committee for Aeronautics (NACA).
  • Figure 10 shows a step of the draping process.
  • the profile that one seeks to obtain depends on the type of sailboat; light, heavy moving, moving faster than the wind or not.
  • the choice of parameters is necessary for the construction of lath profiles: from three to six parameters.
  • the slat profile is determined by the following equations for the lower part of the average camber curve:
  • the camber yc is determined by two equations for before and after maximum camber, such as:
  • the thickness distribution along the yt rope is given by:
  • the coefficients d determined a can be found starting from a0 with
  • the profile equation can therefore be simplified by the single thickness equation.
  • step 1 12 determines the thickness of the core of the slat.
  • El (x) is the product of the Young's modulus of locally present materials with the quadratic moment of these
  • ⁇ ( ⁇ ) is the local curvature of the latte in use
  • F the compressive force to shape the lath
  • y (x) the local lath arrow in use
  • Mfz is the bending moment of the force F causing the bending deformation y (x).
  • step 1 13 consists in locally determining the density of foam to be used.
  • the density of foam to be used is a function of its shear strength characteristics.
  • the shear stress is of the form:
  • the foam to be used for yu '(x) must support 3.04 MPa in shear.
  • Step 1 14 is to machine or shape a rigid foam composed of one or more types depending on the profile of the chosen core thickness.
  • Step 1 consists of manufacturing a sail batt from the rigid foam cut in step 1 14.
  • FIG. 18 shows the manufacture of a sail lath according to the present invention comprising:
  • Step 1 to 12 has already been described for Figure 14 and is identical.
  • Step 1 1 6 involves machining (shaping) two halves of rigid foam composed of one or more types depending on the core thickness of the selected slat.
  • Step 1 consists in placing one or more layers of fiber in the direction of the lath along the longitudinal axis.
  • Step 1 18 consists in hardening the fibers of the slat on the machined rigid foam.
  • the cooking of the whole (the laminate) is carried out in an oven. According to another embodiment, the cooking is carried out in an oven or an autoclave.
  • Step 19 consists in sticking between it two half-slats.
  • this step is carried out under vacuum or by mechanical pressure.
  • an additional step consists in positioning a flexible textile sheath on the lath produced.
  • This step corresponds to a passage oven or oven to complete the crosslinking of the resin.
  • thermosetting resins for example thermosetting epoxies
  • the crosslinking of a resin corresponds to the formation of chemical bonds between the monomers of the base and the molecules of a hardener.
  • the hardener acts as a binder between the molecules of the base which, mixed with the hardener, combine to form a thermosetting polymer.
  • the temperature favors the combination of the molecules, the viscosity of the parts in play decreases with the temperature facilitating the mobility. This phenomenon is essential in the hardening step.
  • the rigidity increases: it is the crosslinking.
  • molecules find it more difficult to move between the chains formed to find unbound molecules: the viscosity increases and limits the rate of crosslinking. It is often found that at the end of a first firing the percentage of bound molecules is not 100% but 80%. In order to improve this percentage, a post-cooking is required which corresponds to a rise in temperature at a temperature of the order of 20% higher than that of cooking for a period 40% lower than that of the cooking (it remains less molecules to bind but they are more difficult to bind).
  • a new higher (20%) and shorter (40%) temperature curing step after a curing step improves the mechanical characteristics of the latte matrix thereby providing better delamination characteristics.
  • the folds of the lath can separate from each other during excessive curvatures of the laminate.

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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) déterminer la densité de l'âme en fonction du profil de voile, du profil de latte et de la position le long de la latte, e) mettre en forme une mousse rigide selon le profil de l'épaisseur de l'âme déterminé à l'étape précédente, f) fabriquer une latte de voile en fonction du profil de latte et du profil de l'épaisseur de l'âme.

Description

Procédé pour la fabrication de latte de voile et latte de voile
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 un point de d'inflexion marqué et une linéarité dans l'arrière du profil de la latte. Cette discontinuité de courbure et 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 accentue la rupture de courbure et augmente les 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 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.
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 céramiques (exemple : carbone), minéraux (exemple : verre) ou synthétiques (exemple : aramides, HDPE (acronyme de Polyéthylène haute densité), PBO (acronyme de polyazole). dont les orientations de fibres en deux dimensions sont déterminées. La matrice est une résine synthétique.
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) et une grande légèreté.
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 pour maîtriser les contraintes.
Le document FR2594788 décrit une latte fabriquée par introduction entre deux peaux métalliques insérées dans un moule, d'une résine moussantes ou non et de particules afin d'en modifier les caractéristiques.
Un inconvénient de ce dispositif est l'obligation d'avoir un outillage en terme de moules très important et peu réutilisable chaque voile ayant ses formes et dimensions.
La fabrication d'un tel moule pour chaque type de latte entraine une augmentation du temps de fabrication, une augmentation du cout (pièce plus outillage) et une augmentation des coûts de stockage. 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'accroché 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'accroché 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) déterminer la densité de l'âme en fonction du profil de voile, du profil de latte et de la position le long de la latte. Pour les premiers 10% à
15% de la longueur de la latte la densité de l'âme doit être augmentée puis laissé tel que calculée précédemment pour tenir le cisaillement important au point de fixation à l'avant. Cette évolution ne peut se faire qu'après avoir déterminé le profil d'épaisseur de mousse. La géométrie de la latte influence plus que le type d'âme la déformation (El) l'épaisseur d'âme étant négligeable dans cette zone avec en plus un Ea≈ 0.001 Ep. Le changement de type d'âme dans cette zone est soumis à la déformation qui entraine du cisaillement qui est le point faible des structures sandwich. En effet, la mousse est limitée par ses caractéristiques de cisaillement. Plus la mousse est dense, plus la mousse alourdis l'ensemble mais plus elle supporte des contraintes de cisaillement. On sait que le cisaillement est important à l'avant de la structure du fait de la faible épaisseur qui autorise les déformations.
Pour optimiser les formes et gains de masse on doit renforcer l'avant avec une mousse plus dense et laisser tel que le reste de la structure. C'est aussi un avantage de cette fabrication, autoriser la précision dans la quantité de fibre comme dans les caractéristiques d'âme. - e) mettre en forme une mousse rigide composée ou non de plusieurs types de mousse selon le profil de l'épaisseur de l'âme déterminé à l'étape précédente,
- f) 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. Elle présente une amélioration des écoulements d'air. L'écoulement d'air suit le profil de la voile et évite des tourbillons en extrados. Elle présente une stabilité en fonctionnement augmentée 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.
La fabrication n'impose pas d'outillage, en termes de moule, important, onéreux à fabriquer et à stocker. La latte de voile réalisée par le procédé permet un gain en terme financier. Elle permet en outre un gain de temps lors de la fabrication car elle ne nécessite pas de temps dédié à la fabrication de l'outillage. Elle présente enfin l'avantage de la fabrication des matériaux composites à savoir adapter les matériaux aux contraintes réelles. De manière inattendue, la fabrication permet des gains de masse du produit fini importants. La masse volumique des semelles en l'aluminium est de 2,7kg/dm3 (fabrication connu de l'état de la technique du document FR2594788). Alors que la masse volumique d'une peau de stratifié de verre, selon la présente invention, est de 1 ,98kg/dm3 soit un gain de 26,6%, et pour une peau de stratifié de carbone la masse volumique est de 1 ,49kg/dm3 soit un gain minimum à épaisseur constante de 44,8%.
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 maximum de courbure à un endroit de la latte qui augmente les contraintes mécaniques et créé une amorce de rupture des écoulements d'air dans la voile.
Dans des modes de réalisation, le premier paramètre est compris entre 0,1 et 60, le deuxième paramètre est compris entre 1 et 6, le troisième paramètre est compris entre 0,5 et 25 mètres. La première borne du premier paramètre « 0,1 » correspond à un profil avec une épaisseur quasi nulle de courbe d'épaisseur. Entre 0,1 et 60 la courbe d'épaisseur présente des caractéristiques utilisées sur les voiliers. Au-delà de 60 l'épaisseur est trop importante et ne sera jamais utilisée car elle est trop importante et induit une force de traînée qui surpasse la force de portance et rend le profil pas performant.
Ce premier paramètre correspond à l'épaisseur complète d'un profil d'aile nous ne nous intéressons qu'à une demi aile ce qui revient à un maximum de 30% d'épaisseur pour la courbe d'épaisseur.
Le deuxième paramètre est compris entre 1 et 6. Ce deuxième paramètre correspondant à la position le long de la corde du maximum d'épaisseur exprimé en dixième de corde est borné par 1 soit 10% et par 6 soit 60%. En dessous de 1 comme au dessus de 60 les profils obtenus présentent une traînée très importante rendant les profils pas performants.
Le troisième paramètre est compris entre 0,5 et 25. La valeur 0,5 se justifie quand dessous de cette valeur, le procédé n'a pas d'intérêt. Le plus grand « sloop » (voilier ayant un seul mât) jamais construit « Aglaia » de 66m de long porte dans ses voiles des lattes de plus de 22m. Une longueur maximum de la corde de 25 m est par là justifiée. 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 30, 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 1 et 8, un sixième paramètre de rayon d'attaque, le sixième paramètre est compris entre 0 et 9.
Le quatrième et le cinquième paramètres correspondent à une cambrure de la corde. Le quatrième paramètre quantifie la cambrure quand le cinquième positionne cette cambrure. La quantification totale de l'épaisseur du profil dépend de XX et M soit le premier et le quatrième paramètre. Au-delà de 30% d'épaisseur les profils induisent trop de traînée, ils ne sont donc pas performants.
Soit
Figure imgf000008_0001
Le quatrième paramètre est compris entre 0 et 30. La valeur 0 correspond à une corde droite sans cambrure. Au-delà de 30 le creux de cambrure entraine des profils pas performants.
Le cinquième paramètre est compris entre 1 et 8. En dessous de 1 soit 10% comme au dessus de 8 soit 80% les profils obtenus présentent une traînée très importante rendant les profils pas performants.
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 définie avec x définissant les coordonnées en abscisse pour :
Figure imgf000008_0006
Figure imgf000008_0004
Figure imgf000008_0002
Figure imgf000008_0003
Avec
Figure imgf000008_0005
Figure imgf000009_0001
Dans des modes de réalisation, le profil de latte est déterminé par les équations suivantes pour la partie supérieure à la corde :
Figure imgf000009_0002
et pour la partie inférieure à la corde :
Figure imgf000009_0003
Dont ) sont en fonction du premier paramètre, du deuxième
Figure imgf000009_0004
paramètre, du troisième paramètre, du quatrième paramètre, du cinquième paramètre du sixième paramètre, et avec θ la pente de la courbe de cambrure
Dans des modes de réalisation, le profil de l'épaisseur de l'âme, défini par le couple EI(x) défini, par l'équation suivante :
Figure imgf000009_0005
avec F compris entre 10 N et 2000N, b compris entre 10 et 200 mm, Ea compris entre 20 MPa et 600 MPa, Ep compris entre 1 0 GPa et 400 GPa, ea compris entre 0 et 100 mm, Rc compris entre 10 et 2000 MPa, s compris entre 0 et 8 et yu compris entre 0.1 et 7500mm (30%*25m).
Dans des modes de réalisation, le type d'âme est défini par le profil de latte, le profil de l'épaisseur de l'âme par la contrainte en cisaillement τπιαχ.
Figure imgf000009_0006
Avec S la section de la latte déterminée par :
S=b*(ea+2*ep)
Avec S compris entre 1 et 20000mm2, s coefficient de sécurité compris entre 0 et 8,ea compris entre 0 et 100mm Fcompris entre 10 et 2000N et yu' défini par les équations de profil.
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). L'inertie n'est pas seulement en fonction de l'épaisseur d'âme mais aussi de l'épaisseur de des peaux de stratifié.
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. Par rapport à l'état de l'art, on gagne du temps de fabrication puisqu'il n'y a pas de moule à fabriquer avant le montage des couches de fibres.
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.
Dans un autre mode de réalisation, ces étapes de pose de couche de fibre et de pli tissé sont répétées jusqu'à obtenir la bonne épaisseur.
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 à la fibre neutre (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 œuvre 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 1 1 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 1 1 ,
- 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 œuvre 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 1 6 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 œuvre 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 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) qui peut être différent selon l'endroit de la latte.
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.
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 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 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 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 1 1 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 tissu céramique (expl : carbone), synthétique (expl : aramides, HDPE, PBO) ou minéral (expl : verre).
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 +/-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 1 10 de sélection de plusieurs paramètres,
- une étape 1 1 1 de détermination du profil de la latte en fonction des paramètres de l'étape précédente,
- une étape 1 12 de détermination de l'épaisseur de l'âme,
- une étape 1 13 de détermination de la densité de mousse rigide selon l'endroit de la latte
- une étape 1 14 d'usinage d'une mousse rigide en fonction de l'épaisseur d'âme.
- Une étape 1 15 de fabrication d'une latte de voile L'étape 1 10 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 totale d'un profil d'aile en pourcentage de la corde de la courbe d'épaisseur (0,1
≤ XX≤ 60) bornes qui correspondent dans le cas qui nous intéresse (la seule courbe supérieure) à une épaisseur de 0,05 à 30% de la corde.
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≤ 25 m)
Un quatrième paramètre M correspond à l'épaisseur, en pourcentage de la corde, de la courbe moyenne : la cambrure (0≤ M≤ 30).
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 (1
≤ 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 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 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. 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 1 1 1 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 1 1 1 construit un profil complet avec un extrados et un 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.
Le profil de latte est déterminé par les équations suivantes pour la partie supérieure à la courbe moyenne de cambrure :
Figure imgf000016_0001
Le profil latte est déterminé par les équations suivantes pour la partie inférieure à la courbe moyenne de cambrure :
Figure imgf000017_0001
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 profil d'aile l'intrados.
Avec Θ la pente de la courbe de cambrure :
Figure imgf000017_0004
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,
Figure imgf000017_0002
La distribution d'épaisseur le long de la corde yt est donnée par :
Figure imgf000017_0003
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 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*XX.
Nous utilisons la formule d'approximation de F.W. Riegels pour déterminer d1 tel que :
Figure imgf000018_0002
Une fois d1 déterminé d2 et d3 sont trouvés par les relations de F.W.
Riegels :
Figure imgf000018_0003
Et
Figure imgf000018_0004
Les coefficients d déterminés les a peuvent être trouvés en partant de a0 avec
Où pour I < 9
Et pour I = 9
Ce qui définit p1
Figure imgf000018_0005
Les autres paramètres a sont enfin déterminés par :
Figure imgf000018_0001
Soit un couple xu et yu en fonction de x qui déterminent l'équation de profil,
Figure imgf000019_0005
Soit pour
Figure imgf000019_0006
Figure imgf000019_0001
Et pour
Figure imgf000019_0007
Figure imgf000019_0002
Ces équations nous donnent la courbe de profil paramétrée par les coefficients M, P, XX, I et T.
Reprenons les équations pour les simplifier :
Figure imgf000019_0008
Si M=0 quel que soit P
Pour
Figure imgf000019_0009
Figure imgf000019_0003
Et pour
Figure imgf000019_0010
Quel que soit P :
Figure imgf000020_0001
Ce qui donne aussi
Figure imgf000020_0002
Soit
Figure imgf000020_0003
Rapp el
Que I on peut simplifier par :
Soit
Figure imgf000020_0004
L'équation de profil peut donc se simplifier par la seule équation d'épaisseur.
Soit simplement
Pour
Figure imgf000020_0005
Figure imgf000020_0006
Et pour
Figure imgf000020_0007
Figure imgf000020_0008
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 l=o tel que :
Avec
Et
Soit
Comme
Donc
Figure imgf000020_0009
Ce qui donne pour les autres paramètres a:
Figure imgf000020_0010
Figure imgf000021_0001
Avec
Et
Figure imgf000021_0003
Soit
Figure imgf000021_0002
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 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 entre les deux courbes du profil maximale de 20 % de la corde soit 0.2 soit 10% dans le cas du profil supérieur et une position de ce maximum d'épaisseur à 4/10ème de la corde soit 0.4.
Les équations de profil deviennent :
Pour 0 < x < 0.4
Figure imgf000022_0001
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 1 12 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 l=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 : Avec
Figure imgf000023_0002
Soit
Figure imgf000023_0003
Où El(x) est le produit du module d'Young des matériaux présents localement avec le moment quadratique de ceux-ci, γ(χ) 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.
Figure imgf000023_0004
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 = racine carré de Six fois la force (F) de flambement par la déformée (yu) par le coefficient de sécurité (s) divisée par la largeur de la latte
(b) multipliée par la résistance à la compression (Rc).
Figure imgf000023_0005
Exemple : pour un pli de verre/époxy dont la fraction volumique de fibre est 60 %, Rc=600 MPa
Si la déformée est yu= 27mm, la largeur de latte b=22 mm, le coefficient de sécurité s=3.1 et F=70 N
Alors
Figure imgf000023_0001
Nous avons alors une expression de El(x) :
Figure imgf000023_0006
Les paramètres suivants sont définis :
10 mm < b < 200 mm 20 MPa < Ea < 400 MPa
10 GPa < Ep < 400 Gpa
0 mm < ea < 80 mm
0.1 mm < ep < 15 mm
0.1 °mmº<ºyuº<°7500mm
10°Nº<ºFº<º2000°N
20°M Pa°<ºRcº<º2000°MPa
0°<ºsº<°8
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 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 1 13 consiste à déterminer localement la densité de mousse à employer.
La densité de mousse à utiliser est fonction de ses caractéristiques de tenue au cisaillement.
La contrainte de cisaillement est de la forme :
Figure imgf000024_0001
Une fois ep ea déterminés à l'étape précédente on en déduit S la surface de la section
S=b*(ea+2*ep)
Si la dérivée de la déformée yu'(x) autrement appelée pente de la courbe yu(x) est de 0.442 à x=10.2, que le coefficient de sécurité s=3, que F=70N, que ea=0.1 , ep=0.99 et b=22 alors
S=22*(0.1 +2*0.99)
S=45.76mm2
Et
Figure imgf000024_0002
La mousse à utiliser pour yu'(x) doit supporter 3.04 MPa en cisaillement.
L'étape 1 14 consiste à usiner ou mettre en forme une mousse rigide composée d'un ou plusieurs types en fonction du profil de l'épaisseur d'âme choisi.
L'étape 1 15 consiste à fabriquer une latte de voile à partir de la mousse rigide découpée à l'étape 1 14.
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 1 10 de sélection de plusieurs paramètres,
- une étape 1 1 1 de détermination du profil de la latte en fonction des paramètres de l'étape précédente,
- une étape 1 12 de détermination de l'épaisseur de l'âme,
- une étape 1 1 6 d'usinage de deux moitiés de mousse rigide en fonction de l'épaisseur d'âme,
- une étape 1 17 de drapage de chaque moitié de mousse rigide,
- une étape 1 18 de durcissement de demi-latte (ensemble fibre et mousse rigide),
- une étape 1 19 de collage des deux demi-lattes de voile pour fabrication une latte de voile.
L'étape 1 10 à 1 12 a déjà été décrite pour la figure 14 et est identique.
L'étape 1 1 6 consiste à usiner, (mettre en forme) deux moitiés de mousse rigide composée d'un ou plusieurs types en fonction de l'épaisseur d'âme de la latte choisie.
L'étape 1 17 consiste à poser une ou plusieurs couches de fibre dans le sens de la latte selon l'axe longitudinal.
L'étape 1 18 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 autoclave.
En sortie de ce durcissement, l'ensemble est débité dans sa longueur pour extraire des demi-lattes.
L'étape 1 19, 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 1 6 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
106 latte
107 fibre tissée
108 gaine textile souple
110 étape de sélection de plusieurs paramètres
111 étape de détermination du profil de latte
112 étape de détermination de l'épaisseur de l'âme
113 étape de détermination de la densiité de mousse rigide selon l'endroit de la latte
114 étape d'usinage d'une mousse rigide en fonction de l'épaisseur d'âme
115 étape de fabrication de latte de voile
116 étape de réalisation de deux moitiés de mousse
117 étape de drapage de chaque moitié de mousse
118 étape de durcissement de chaque ensemble
119 étape de collage des demi-lattes 120 courbe de yu
121 courbe de yt
122 courbe de yc

Claims

REVENDICATIONS
1 . 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) déterminer la densité de l'âme en fonction du profil de voile, du profil de latte et de la position le long de la latte,
- e) mettre en forme une mousse rigide selon le profil de l'épaisseur de l'âme déterminé à l'étape précédente,
- f) fabriquer une latte de voile en fonction du profil de latte et du profil de l'épaisseur de l'âme.
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel le premier paramètre (XX) est compris entre 0,1 et 60, le deuxième paramètre (T) est compris entre 1 et 6, le troisième paramètre (C) est compris entre 0,5 et 25 mètres.
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 30, 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 1 et 8, un sixième paramètre (I) de rayon d'attaque, le sixième paramètre (I) est compris entre 0 et 9.
4. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel le profil de latte est déterminé par l'équation
Figure imgf000029_0010
définie avec x définissant les coordonnées en abscisse pour :
Figure imgf000029_0002
Figure imgf000029_0001
et pour
Figure imgf000029_0003
Figure imgf000029_0004
Avec
Figure imgf000029_0005
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 :
Figure imgf000029_0006
et pour la partie inférieure à la corde :
Figure imgf000029_0007
Dont
Figure imgf000029_0008
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 θ la pente de la courbe de cambrure 6. Procédé selon la revendication 4, dans lequel le profil de l'épaisseur de l'âme définit par le couple EI(x) défini par l'équation suivante :
Figure imgf000029_0009
avec F compris entre 10 N et 2000 N, b compris entre 10 et 200 mm, Ea compris entre 20 MPa et 400 MPa, Ep compris entre 10 GPa et 400 GPa, ea compris entre 0 et 80 mm, Rc compris entre 10 et 2000 MPa, s compris entre 0 et 8 et yu compris entre 0,1 et 7500°mm.
7. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel ledit procédé comprend après l'étape e), l'étape suivante :
- enfermer la latte fabriquée dans une gaine textile souple.
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. 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.
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.
1 1 . Procédé selon la revendication 9, dans lequel 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.
12. Latte de voile mettant en œuvre ledit procédé selon l'une des revendications 1 à 1 1 .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB965204A (en) * 1963-07-15 1964-07-29 Carlton Tyre Saving Co Ltd A sail batten
AU8612882A (en) * 1981-07-17 1983-01-20 Snook, P. Sail batten and method of manufacture
FR2594788A1 (fr) 1986-01-16 1987-08-28 Cegedur Lattes composites metallo-plastiques pour voile

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