EP0487805A1 - Cable en materiau composite - Google Patents
Cable en materiau composite Download PDFInfo
- Publication number
- EP0487805A1 EP0487805A1 EP90440112A EP90440112A EP0487805A1 EP 0487805 A1 EP0487805 A1 EP 0487805A1 EP 90440112 A EP90440112 A EP 90440112A EP 90440112 A EP90440112 A EP 90440112A EP 0487805 A1 EP0487805 A1 EP 0487805A1
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- cable according
- cable
- winding
- fibers
- axes
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D07—ROPES; CABLES OTHER THAN ELECTRIC
- D07B—ROPES OR CABLES IN GENERAL
- D07B1/00—Constructional features of ropes or cables
- D07B1/18—Grommets
Definitions
- the present invention relates to a rigid or semi-rigid cable made of composite material, more particularly intended to serve as a shroud, and which has unequaled technical characteristics in particular in the shrouding range, ranging from lightness and solidity, and capable of withstanding high tensile stresses.
- the invention also relates to nautical equipment such as halyards, shackles, articulation cords and more generally any type of ropes used on sailboats.
- the type of configuration mentioned presents a major defect: the heterogeneity between the intermediate part, the cable as such, and the two reported end fittings.
- the first problem concerns the differences in weight, material, structure between these elements, which are likely to weaken their connection.
- the very fixing of the end-piece to the end of the cable constitutes a technical problem which is difficult to solve, due to the particular constraints to which these cables are subjected.
- connection causes radial compression forces of the fiber which can - depending on the value of the angle - be ten times greater than the tensile load.
- the composite fibers do not support the lateral loads, and said load being in principle the expression of the effort to contain, we can well measure the ineffectiveness of this first system, due to a significant loss compared to the cable load.
- the second device has an imbalance between the external and internal fibers of the cable, due to the bonding which only affects the external "skin".
- the risks of detachment are also significant and can only be combated by the use of tips offering a sufficient bonding length, therefore of space and weight out of proportion to the required objectives.
- This configuration also leads to problems of expansion of the different materials.
- the third type of tip is too dependent on the quality of the resin, since the solidity of the assembly is dependent on it: the fibers are of course cut with each thread.
- bottom-of-shear problems can arise if the tip is not properly sized. Again, only bulkheads such as weight reduction targets cannot be achieved provide sufficient strength guarantees.
- the cable according to the invention overcomes the drawbacks mentioned by proposing an original structure which makes it possible to overcome the listed problems.
- the weak points of the assembly are not located at the level of the composite fibers proper, whereas it would be, if this were the case, easy to adapt the beam to the tensile force exerted, without increasing the volume. or the weight of the system unreasonably.
- the shrouds of the invention are based on the opposite principle: it is the fibers which collect the major part of the efforts, helping to facilitate the adaptation of the assembly to the conditions of use without leading to aberrant configurations.
- the points of application of the tensile forces are not placed outside the bundle of fibers, but conversely, they are located inside said bundle.
- the invention also provides a cable of composite material, flexible or rigid, and intended more particularly for guying, but which is characterized in that it consists of a filament winding of composite fiber agglomerated by means of connection, and wound in several possible arrangements around at least two end axes forming at least two corresponding terminal heads, each having an orifice or taking the form of a ball in order to facilitate the fixing of the cable.
- terminal heads are moreover provided with means intended to distribute and / or absorb the forces exerted on the cable, and the winding can be coated with an additional protection means.
- the composite fibers constituting the cable proper, as well as the binders or connecting means can be chosen from a few materials usually used in this type of technology. Several examples will be given later in this text.
- the connecting means can thus be applied cold or hot.
- the winding itself can undergo variants. In the simplest case, it is a simple winding around several axes, respecting the geometrical layout of the shroud to be manufactured. But it is also possible to twist the winding of the fiber during winding, in order to increase the tensile strength of the cable.
- the cable can also adopt a form of lenticular section, which may in particular be required on sailboats intended to participate in sports competitions.
- the product obtained can be coated with a protective sheath or painted, so as to improve its surface condition for particularly aesthetic reasons, but also to preserve the condition of the cable.
- a protective sheath or painted In fact, certain resins which can be used as a binder are sensitive to ultraviolet radiation, and can be deteriorated after a certain period of exposure. This risk should therefore be prevented by adopting one of the means of protection mentioned.
- a sheath can prove to be a valuable aid against accidental side impacts.
- One of the main advantages of the design according to the invention is the adaptability to any type of configuration. It is indeed an extremely light homogeneous assembly, due to the absence of attached end caps, and very reliable since the forces in each fiber are characterized by continuity and optimal distribution. This type of design is moreover not limited by dimensional problems, as was the case until now.
- shrouds supporting high loads can be manufactured by increasing the number of passes during winding.
- this type of shroud results from a manufacturing process which is extremely flexible and adaptable to each use case.
- the end orifice is surrounded by a ring, for example made of stainless steel, around which the fibers are wound.
- a ring for example made of stainless steel
- An additional means consists in surrounding the steel ring with a carbon "cushion”, in reality a second kind of ring, whose properties are a little different, and which is used not only to distribute the forces, but also to damp them. In this way, the terminal structure thus produced is much more flexible than in the previous configurations. It is of course possible to place one or more carbon “cushions", depending on the expected effects.
- each terminal head is provided with several auxiliary axes allowing a differentiated winding on heads which are in fact multidimensional. This type of design allows fine adjustment, suitable for any type of product.
- the cable end of the invention can also be produced in the form of a ball provided with a central core, at the end axis, and a secondary axis around which part of the winding is formed. . Additionally, at the level of the flare marking the intersection between the central body of the cable and the end ball, a support cup is added.
- guy lines allowing multiple guy lines by diverting the main cable in one or more places, in directions diverging from the main longitudinal axis.
- Another variant of the invention relates to a shackle or an articulation cord.
- the cable is folded back on itself, so that the terminal openings are coaxial, thus forming a shackle or a cord.
- the fibers form a dead turn of the thread of the axis serving as a mandrel and mold, allowing the threaded part to be obtained without requiring machining and without cutting fibers.
- Figure 1 shows the general principle of the shrouds according to the present invention, for which the composite fiber (1) is wound around two axes (2) (2 ') whose spacing constitutes the length of the shroud.
- Figure 2 differs in that, at each axis, one or more dead turns are made so as to create a better distribution of forces at this level. This is further reinforced by the addition of a ring (3) made of stainless steel, or any other suitable metal, and a cushion (4) made of carbon.
- FIG. 3 represents a possible configuration of the multi-axis variant, in which each terminal head is provided with its two main axes (2) (2 '), then secondary or annex axes (3) and (3'), (4) and (4 ') ...
- the winding around these axes can either be simple or include turns dead, as the case may be.
- the material substrate allowing multiple winding is obtained with an encarbone lug, and stainless steel rings.
- Figures 4 and 5 show two possible variants of winding, respectively with a radial wire drawing and a twisted winding. This makes it possible, in combination with the connecting means, to increase the resistance of the stay cable, in particular to traction.
- the resins do not hold onto the radial threads, which are therefore used in the flexible stays, with a sheath.
- the ends can however be coated with resin to solidify the whole.
- Figures 7 and 8 show two possible examples of guy lines used on sailboats. The first is as simple as possible, while the second has a derivation. It goes without saying that such a shroud may well have several branches, depending on the use which is intended for it. The limitations to these types of configuration, however, come from mechanical tests: they must of course resist the various constraints to which they will be subjected during real use, namely tensile, bending, or even shear stresses in certain cases.
- the composite fiber is a thermoplastic fiber of the type sold under the brand SYSTEM FIT, which can be applied to any type of fiber surrounded by thermoplastic powder, acting as a binder.
- the strop used for the test is rolled up hot, the thermoplastic being melted just before winding.
- This type of guy however, has a point of weakness at its extreme point, at the intersection with the longitudinal axis, when it is of the type shown in Figure 1, that is to say made with a single coil.
- the second example is made with fibers marketed under the brand SPECTRA, and with glue marketed under the brand NEOPRENE as a binder.
- the fiber is impregnated manually, and the winding takes place cold between the axes.
- the third example it is carbon fibers, with epoxy resin as a binder.
- a carbon "cushion" has also been added to a metal ring and the winding involves several dead turns on each pass, with the lowest possible tension for the wire during the winding of said dead turns.
- the breaking tension is approximately 100,000 N, which is also excellent.
- the result can be further improved by strengthening the side of the terminal heads which turns out to be the weak point where the rupture occurs.
- the last example concerns a device as shown in Figure 3, that is to say multi-axis.
- the material to be wound is fibrocarbon, and the binder is again epoxy-type resin.
- the different axes 2, 3, 4, 5 and 2 ', 3', 4 ', 5' allow a declining winding with smaller and smaller cushions.
- the resin is then baked in the oven for one hour.
- the result obtained therefore has an excellent finish.
- Figure 8 shows the ball end variant.
- the core (10) can be made of fiber or other materials, depending on the use.
- the support cup (11) follows the flare of the end ball and is currently provided in stainless steel or titanium.
- the secondary axis (12) is placed in the main body of the cable, at a certain distance from the end piece.
- Figure 9 schematically shows a shackle.
- One or more of the end ports (13) are molded around a threaded mandrel, which threads the port without severing the fibers.
- the general configuration of this shackle is however very close to a standard cable, the difference being that the end heads are placed opposite one another.
- the fibers used can be chosen from materials such as carbon, aramid fibers consisting of polyparaphenyleneterephthalamide, for example sold under the trademark KEVLAR, or fibers known by the trademark SPECTRA.
- the binders can be chosen from synthetic resins such as epoxy or epoxy resins, or from synthetic elastomeric adhesives, for example based on polychloroprene such as that which is marketed under the brand NEOPRENE.
- the cables of the present invention offer technical qualities which have had no equivalent in this field. They are light and resistant to tensile stresses, and are therefore suitable for use, for example, on racing yachts. In general, they respond to a constant concern of naval architects which consists in improving the performance of sailboats, thereby subjecting the components to more and more intensive efforts, while tending to reduce the weights and dimensions of said constituents.
- cables of the invention can easily be repaired, even at sea, without the support of a well-equipped workshop. Indeed one can use resins which are compatible with water, and in particular sea water, authorizing repairs at any time, for example in full race if they are competition boats.
Landscapes
- Ropes Or Cables (AREA)
Abstract
Câble en matériau composite plus particulièrement destiné à servir de hauban, semi-rigide ou rigide, et caractérisé en ce qu'il est constitué d'un bobinage filamentaire de fibre composite agglomérée par un agent de liaison, et enroulée suivant plusieurs agencements possibles autour d'au moins deux axes d'extrémités, formant au moins deux têtes terminales correspondantes comportant chacune un orifice ou prenant la forme d'une boule afin de faciliter la fixation du câble. <IMAGE>
Description
- La présente invention a trait à un câble rigide ou semi-rigide en matériau composite, plus particulièrement destiné à servir de hauban, et qui présente des caractéristiques techniques inégalées notamment dans le domaine du haubanage, allant légèreté et solidité, et apte à résister à des contraintes de traction élevées. Suivant d'autres utilisations possibles, l'invention concerne aussi des équipements nautiques tels que drisses, manilles, cordons d'articulation et plus généralement tout type de cordages utilisés sur des voiliers.
- Traditionnellement, les câbles en matériau composite utilisés dans le domaine de la voile sont constitués d'une partie centrale, le câble proprement dit, auquel sont rapportés à chaque extrémité des embouts permettant la fixation du câble à ses deux extrémités. Les fibres composites utilisées sont en carbone ou en verre, ou encore en des matériaux synthétiques commercialisés sous des marques telles que : SPECTRA, DYNEMA ou KEVLAR. Ces fibres sont enduites de résine. Ces matériaux utilisés ont cependant des caractéristiques différentes qui exigent des traitements particuliers et qui les destinent à des applications différentes :
- la carbone est obligatoirement enduit de résine pour être solide,
- le KEVLAR est plus élastique, sensible à l'humidité et perd ses qualités aux rayonnements ultra-violets,
- le SPECTRA ou DYNEMA sont affectés par du fluage au cours du temps et ne peuvent être collés que par un adhésif qui reste toujours gluant.
- Le type de configuration évoqué présente cependant un défaut majeur : l'hétérogénéité entre la partie intermédiaire, le câble en tant que tel, et les deux embouts terminaux rapportés. Le premier problème concerne les différences de poids, matière, structure entre ces éléments, qui sont de nature à fragiliser leur liaison. En second lieu, la fixation même de l'embout à l'extrémité du câble constitue un problème technique peu aisé à résoudre, du fait des contraintes particulières auxquelles sont soumis ces câbles.
- Ces écueils sont particulièrement gênants dans le cadre du haubanage, qui est l'exemple préférentiel que nous utiliserons dans ce texte, appliqué aux exigences du monde de la voile. En effet, du fait des efforts de traction importants qui s'exercent sur les haubans d'un voilier, en particulier si sa voilure est conséquente, il est nécessaire d'utiliser des haubans d'assez gros diamètres. Les embouts correspondants, dimensionnés pour s'adapter aux contraintes prévues, sont alors d'un encombrement tel que le gain de poids dû au câble est perdu et que les problèmes de fixation entre embouts et câble sont énormes et rédhibitoires.
- Il existe en effet plusieurs types d'embouts classiquement employés :
- des embouts à cône de serrage,
- des systèmes à collage, et
- des dispositifs à filetage, pour ne citer que les plus courants.
- Dans le premier cas, la liaison provoque des efforts de compression radiale de la fibre qui peuvent -suivant la valeur de l'angle- être dix fois supérieurs à la charge de traction. Or, les fibres composites ne supportent pas les charges latérales, et ladite charge étant en principe l'expression de l'effort à contenir, on mesure bien le peu d'efficacité de ce premier système, dû à une perte importante par rapport à la charge du câble.
- Le second dispositif présente un déséquilibre entre les fibres externes et internes du câble, à cause du collage qui n'affecte que la "peau" extérieure. Les risques de décollement sont en outre importants et ne peuvent être combattus que par l'utilisation d'embouts offrant une longueur de collage suffisante, donc d'encombrement et de poids hors de proportions avec les objectifs requis. Cette configuration entraîne également des problèmes de dilatation des différents matériaux.
- Toutefois, il est possible d'obtenir une plus grande surface de collage et ainsi d'aboutir à une liaison plus homogène par refonte ou ouverture des fibres d'un câble réalisé par pultrusion. Mais cela n'est valable qu'avec des fibres en carbone, où cela peuts'avérer efficace.
- Enfin, le troisième type d'embout est trop dépendant de la qualité de la résine, puisque la solidité de l'ensemble en est tributaire : les fibres sont bien entendu coupées à chaque filet. En outre, des problèmes de cisaillement à fond de filet peuvent survenir si l'embout n'est pas correctement dimensionné. Là encore, seuls des embouts d'encombrements tels que les objectifs de réduction de poids ne peuvent être atteints offrent des garanties de solidité suffisantes.
- En tout état de cause, les solutions techniques, quand elles existent, ne sont pas des plus simples à mettre en oeuvre et par conséquent souvent onéreuses.
- Ces exemples montrent clairement que les problèmes majeurs à résoudre sont apparemment tout à fait antagonistes :
- d'une part offrir une résistance maximale aux contraintes de traction,
- conserver d'autre part autant que possible une structure légère, autant dans son encombrement que dans son poids, et
- satisfaire à ces solutions techniques sans aboutir à des coûts prohibitifs.
- Le câble selon l'invention remédie aux inconvénients mentionnés en proposant une structure originale qui permet de s'affranchir des problèmes énumérés.
- L'analyse théorique des échecs résultant des conceptions de l'art antérieur a permis d'isoler une caractéristique constante de ces systèmes : les efforts de traction s'appliquent aux câbles, dans chacun des cas évoqués, en un point extérieur au faisceau de fibres, de sorte que l'interfaçage entre les embouts et le faisceau est extrêmement délicat à réaliser, pour toutes les raisons invoquées ci-dessus.
- Les points faibles de l'ensemble ne se situent pas au niveau des fibres composites proprement dites, alors qu'il serait, si c'était le cas, facile d'adapter le faisceau à l'effort de traction exercé, sans augmenter le volume ou le poids du système d'une manière déraisonnable.
- On est au contraire obligé de modifier le dimensionnement des embouts, avec les résultats que l'on sait, pour que la structure soit mécaniquement viable.
- Les haubans de l'invention sont basés sur le principe inverse : ce sont les fibres qui encaissent la majeure partie des efforts, contribuant à faciliter l'adaptation de l'ensemble aux conditions d'utilisation sans aboutir à des configurations aberrantes.
- Les points d'application des efforts de traction ne sont pas placés à l'extérieur du faisceau de fibres, mais à l'inverse, ils sont situés à l'intérieur dudit faisceau.
- A cet effet, l'invention propose également un câble en matériau composite, souple ou rigide, et destiné plus particulièrement au haubanage, mais qui est caractérisé en ce qu'il est constitué d'un bobinage filamentaire de fibre composite agglomérée par un moyen de liaison, et enroulée suivant plusieurs agencements possibles autour d'au moins deux axes d'extrémités formant au moins deux têtes terminales correspondantes, chacune comportant un orifice ou prenant la forme d'une boule afin de faciliter la fixation du câble.
- Ces têtes terminales sont au surplus dotées de moyens destinés à répartir et/ou amortir les efforts exercés sur le câble, et le bobinage peut être revêtu d'un moyen de protection additionnel.
- Bien entendu, les fibres composites constituant le câble proprement dit, ainsi que les liants ou moyens de liaison, peuvent être choisis parmi quelques matériaux usuellement utilisés dans ce type de technologie. On en donnera plusieurs exemples dans la suite de ce texte. Le moyen de liaison peut ainsi être appliqué à froid ou à chaud.
- Le bobinage lui-même peut subir des variantes. Selon le cas le plus simple, il s'agit d'un simple enroulement autour de plusieurs axes, en respectant le tracé géométrique du hauban à fabriquer. Mais il est également possible de torsader le bobinage de la fibre lors de l'enroulement, afin d'accroître la résistance à la traction du câble.
- Dans ce même but, il est possible de bobiner le fil suivant un transfilage radial pour relier les fibres unidirectionnelles longitudinales entre elles. Cela peut être effectué dans un second temps, après avoir achevé le bobinage axial.
- Afin de s'adapter au contexte d'utilisation, le câble peut également adopter une forme de section lenticulaire, qui peut notamment être requise sur des voiliers destinés à participer à des compétitions sportives.
- Au surplus, comme on l'a vu, plusieurs combinaisons de matériaux sont possibles, puisqu'il y a un choix à opérer pour les fibres et pour le moyen liant. Une des conséquences est la possibilité d'obtenir des haubans souples ou rigides, selon la combinaison choisie et les caractéristiques du produit attendues.
- Le produit obtenu peut être revêtu d'une gaine de protection ou peint, de manière à améliorer son état de surface pour des raisons en particulier esthétiques, mais également pour préserver l'état du câble. En effet, certaines résines utilisables comme liant sont sensibles aux rayonnements ultra-violets, et peuvent être détériorées après une certaine durée d'exposition. Il convient par conséquent de prévenir ce risque en adoptant l'un des moyens de protection cités. Au surplus, une gaine peut s'avérer un précieux auxiliaire contre les chocs latéraux survenant accidentellement.
- L'un des avantages principaux de la conception suivant l'invention est l'adaptabilité à tout type de configuration. Il s'agit en effet d'un ensemble homogène extrêmement léger, en raison de l'absence d'embouts rapportés, et très fiable puisque les efforts dans chaque fibre sont caractérisés par une continuité et une répartition optimale. Ce type de conception n'est au surplus pas limité par des problèmes dimensionnels, comme c'était le cas jusqu'à présent.
- Au contraire, on peut fabriquer des haubans supportant des charges élevées par augmentation du nombre de passages lors du bobinage. Ainsi, ce type de hauban résulte d'un procédé de fabrication extrêmement souple et adaptable à chaque cas d'utilisation.
- Toutefois, bien que la structure même en bobinage filamentaire soit extrêmement fiable, on a prévue des moyens additionnels de répartir et d'amortir les efforts exercés.
- Selon un premier moyen, l'orifice d'extrémité est entouré d'une bague, par exemple en acier inoxydable, autour de laquelle sont enroulées les fibres. Les efforts longitudinaux sont ainsi mieux répartis sur le pourtour de la bague, et mieux transmis aux fibres.
- Un moyen supplémentaire consiste à entourer la bague en acier par un "coussin" en carbone, en réalité une seconde sorte de bague, dont les propriétés sont un peu différentes, et qui sert non seulement à répartir les efforts, mais encore à les amortir. De la sorte, la structure terminale ainsi réalisée est beaucoup plus souple que dans les configurations précédentes. Il est bien entendu possible de placer un ou plusieurs "coussins" en carbone, selon les effets attendus.
- Dans une configuration encore plus sophistiquée, chaque tête terminale est dotée de plusieurs axes annexes permettant un bobinage différencié sur des têtes qui sont en fait multidimensionnelles. Ce type de conception permet un réglage fin, adapté à tout type de produit.
- L'embout du câble de l'invention peut également être réalisé sous forme d'une boule dotée d'un noyau central, au niveau de l'axe d'extrémité, et d'un axe secondaire autour duquel est réalisé une partie du bobinage. Additionnellement, on rajoute, au niveau de l'évasement marquant l'intersection entre le corps central du câble et la boule terminale, une coupelle d'appui.
- Enfin, on peut réaliser des haubans permettant un haubanage multiple par dérivation du câble principal en un ou plusieurs endroits, selon des directions divergeant de l'axe longitudinal principal.
- Selon une autre application, il est possible de réaliser des drisses ou autre cordage mobile qui ne sont alors pas enduits de résine. Par conséquent, ils ne peuvent être réalisés en fibre de carbone qui en sont obligatoirement revêtues. Le schéma général est le même, avec une épissure ou un noeud avant les extrémités terminales, pour fixer le bobinage auxdites extrémités.
- Néanmoins, il est à noter que l'adjonction d'un noeud entraîne une perte de 40 % de la résistance, alors qu'une épissure donne un excellent résultat. Concrètement, on peut fabriquer une drisse en SPECTRA ou KEVLAR avec 80 % des fibres parallèles longitudinales, 20 % de gaine tressé. Le tour autour du point d'appui, à l'axe d'extrémité, est suivi par une épissure longue : le résultat est tout à fait probant.
- Une autre variante de l'invention concerne une manille ou un cordon d'articulation. Le câble est replié sur lui-même, de sorte que les orifices terminaux soient coaxiaux, formant ainsi une manille ou un cordon. Les fibres forment un tour mort du filetage de l'axe servant de mandrin et de moule, permettant d'obtenir la partie filetée sans nécessiter un usinage et sans couper de fibres.
- Ces manilles sont excellentes, fiables et d'un prix de revient très économique. Elles sont en outre légères, mais doivent être protégées dans leur partie supérieure.
- Dans la suite, on va décrire en détail l'objet de l'invention en donnant quelques exemples précis, et en se référant notamment aux figures annexées, pour lesquelles :
- la figure 1 schématise la structure basique avec bobinage simple entre deux axes,
- la figure 2 schématise un bobinage avec un ou plusieurs tours morts à chaque extrémité, et adjonction d'une bague en acier inoxydable et d'un "coussin" carbone,
- la figure 3 est une représentation d'un système comprenant des axes de bobinage annexes,
- la figure 4 montre une tête terminale avec transfilage radial,
- la figure 5 représente un bobinage torsadé,
- les figures 6 et 7 montrent deux haubans terminés, dont l'un avec une dérivation,
- la figure 8 représente un schéma partiel du hauban à boules terminales, et
- la figure 9 donne un exemple illustré de réalisation de manille.
- L'examen de l'ensemble de ces figures montre bien à quel point les combinaisons de réalisation sont multiples, selon qu'on adopte l'une ou l'autre des structures évoquées, et/ou qu'on les mêle de façon à obtenir un résultat correspondant bien à la réalité mécanique au cours de l'utilisation.
- La figure 1 montre le principe général des haubans selon la présente invention, pour lequel la fibre (1) composite est bobinée autour de deux axes (2)(2') dont l'entraxe constitue la longueur du hauban.
- La figure 2 diffère en ce que, au niveau de chaque axe, on effectue un ou plusieurs tours morts de façon à créer une meilleure répartition des efforts à ce niveau. Cela est encore renforcé par l'adjonction d'une bague (3) en acier inoxydable, ou de tout autre métal convenable, et d'un coussin (4) en carbone.
- La figure 3 représente une configuration possible de la variante multi-axes, dans laquelle chaque tête terminale est dotée de ses deux axes principaux (2)(2'), puis d'axes secondaires ou annexes (3) et (3'), (4) et (4')... Le bobinage autour de ces axes peut soit être simple, soit comporter des tours morts, selon le cas. Le substrat matériel permettant un bobinage multiple est obtenu avec une cosse encarbone, et des bagues en métal inoxydable.
- Les figures 4 et 5 montrent deux variantes possibles de bobinage, respectivement avec un transfilage radial et un enroulement torsadé. Cela permet, en combinaison avec le moyen de liaison, d'augmenter la résistance du hauban, notamment à la traction.
- Il est à noter que les résines ne tiennent pas sur les transfilages radiaux, qui sont donc utilisés dans les haubans souples, avec une gaine. Les extrémités peuvent toutefois être enduites de résine pour solidifier l'ensemble.
- Pour ce qui concerne le cas particulier constitué par le SPECTRA, dont on a dit que les fibres glissantes sont incollables et sont sujettes au fluage, lesdites fibres sont tressées parallèles, résinées aux extrémités afin de les lier entre elles, et gainées ou enfilées dans une tresse à plus ou moins 45° d'angle de tressage pour leur partie souple.
- Enfin, les figures 7 et 8 représentent deux exemples possibles de haubans utilisés sur les voiliers. Le premier est d'une forme la plus simple possible, alors que le second comporte une dérivation. Il va sans dire qu'un tel hauban peut tout à fait présenter plusieurs dérivations, selon l'utilisation qui en est prévue. Les limitations à ces types de configuration proviennent toutefois des essais mécaniques : ils doivent bien entendu résister aux différentes contraintes auxquelles ils seront soumis lors d'un emploi réel, à savoir des contraintes de traction, de flexion, voire de cisaillement dans certains cas.
- Selon le premier exemple de structure employée, la fibre composite est une fibre thermoplastique du type commercialisée sous la marque SYSTEME FIT, qui peut être appliquée à tout type de fibre entourée de poudre thermoplastique, agissant comme liant. L'estrope servant à l'essai est enroulée à chaud, le thermoplastique étant fondu juste avant l'enroulement.
- Ce type de hauban présente toutefois un point de faiblesse à son point extrême, à l'intersection avec l'axe longitudinal, lorsqu'il est du type représenté à la figure 1, c'est à dire réalisé avec un bobinage simple.
- Le second exemple est réalisé avec des fibres commercialisées sous la marque SPECTRA, et avec de la colle commercialisée sous la marque NÉOPRENE comme liant. L'imprégnation de la fibre se fait manuellement, et le bobinage a lieu à froid entre les axes.
- La résistance à la traction est excellente : ce type de hauban résiste à une traction atteignant 45000 N, pour une estrope de 20 cm de long de diamètre 13 mm et pesant 200 g. Au passage, il convient de noter que ce résultat est obtenu avec un hauban qui est extrêmement léger, du fait de ses constituants.
- Dans le troisième exemple, il s'agit de fibres de carbone, avec de la résine époxy comme liant. Dans ce cas, on a également ajouté un "coussin" en carbone sur une bague métallique et le bobinage fait intervenir plusieurs tours morts à chaque passage, avec la tension la plus faible possible pour le fil lors de l'enroulement desdits tours morts.
- En pratique, il s'avère que la tension de rupture est approximativement de 100 000 N, ce qui est également excellent. Le résultat peut encore être amélioré si on renforce le côté des têtes terminales qui s'avère être le point faible où se produit la rupture.
- Enfin, le dernier exemple concerne un dispositif tel que représenté dans la figure 3, c'est à dire multi-axes. La matériau à bobiner est du fibrocarbone, et le liant est à nouveau de la résine du type époxy. Les différents axes 2, 3, 4, 5 et 2', 3', 4', 5' permettent un bobinage dégressif avec des coussins de plus en plus petits.
- Selon l'exemple pris pour faire l'essai complet, on a réalisé :
- 30 tours morts sur le système d'axes (2+3)
- 30 tours morts sur le système d'axes (2+4)
- 30 tours morts sur le système d'axes (2+5)
- 60 tours entre les deux têtes terminales.
- Cela revient à considérer qu'il y a 180 fibres passant par l'extrémité, en le point I, et 60 fibres multipliées par 2 en J.
- La résine est ensuite cuite au four pendant une heure. Le résultat obtenu présente par conséquent une excellente finition.
- La figure 8 représente la variante à embout à boule. Le noyau (10) peut être en fibre ou autres matériaux, selon l'usage. La coupelle d'appui (11) épouse l'évasement de la boule terminale et elle est actuellement prévue en acier inoxydable ou en titane.
- L'axe secondaire (12) est placé dans le corps principal du câble, à une certaine distance de l'embout.
- L'exemple testé pour cette configuration est le suivant :
- on réalise 60 tours pour le noyau/coussin,
- 30 tours entre le noyau (10) et l'axe secondaire (12) par des fibres dites de renfort,
- 30 tours de fibres dites "ravaillantes" entre les deux extrémités.
- La figure 9 montre schématiquement une manille. Un ou plusieurs des orifices (13) d'extrémités sont moulés autour d'un mandrin fileté, qui réalise le filetage de l'orifice sans sectionner les fibres. La configuration générale de cette manille est cependant très proche d'un câble standard, la différence étant que les têtes d'extrémités sont placées en regard l'une de l'autre.
- D'une manière générale, les fibres utilisées peuvent être choisies parmi des matériaux tels que le carbone, des fibres aramides constituées de polyparaphénylènetéréphtalamide par exemple commercialisées sous la marque KEVLAR, ou des fibres connues sous la marque SPECTRA. Quant aux liants, ils peuvent être choisis parmi des résines synthétiques comme les résines époxydes ou époxy, ou parmi des colles élastomères synthétiques, par exemple à base de polychloroprène comme celle qui est commercialisée sous la marque NÉOPRENE.
- Les câbles de la présente invention offrent des qualités techniques qui n'ont pas eu d'équivalents dans ce domaine. Ils aient légèreté et résistance aux contraintes de traction, et sont donc tout indiqués pour être utilisés par exemple sur des voiliers de compétition. D'une manière générale, ils répondent à un souci constant des architectes navals qui consiste en l'amélioration des performances des voiliers, soumettant de ce fait les composants à des efforts de plus en plus intensifs, tout en tendant à faire baisser les poids et encombrements desdits constituants.
- Un autre avantage majeur des câbles de l'invention est qu'ils peuvent facilement être réparés, même en pleine mer, sans l'appui d'un atelier bien équipé. En effet on peut utiliser des résines qui sont compatibles avec l'eau, et en particulier l'eau de mer, autorisant des réparations à n'importe quel moment, par exemple en pleine course s'il s'agit de bateaux de compétition.
- Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux exemples donnés auparavant, qui ne servent qu'à illustrer la description ; au contraire, elle englobe toutes les variantes qui procèdent du même esprit.
Claims (25)
- Câble en matériau composite plus particulièrement destiné à servir de hauban, semi-rigide ou rigide, et caractérisé en ce qu'il est constitué d'un bobinage filamentaire de fibre composite agglomérée par un agent de liaison, et enroulée suivant plusieurs agencements possibles autour d'au moins deux axes d'extrémités, formant au moins deux têtes terminales correspondantes comportant chacune un orifice ou prenant la forme d'une boule afin de faciliter la fixation du câble.
- Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce que les têtes terminales sont dotées de moyens destinés à répartir et/ou amortir les efforts exercés sur ledit câble.
- Câble selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le moyen de répartir les efforts pour une tête dotée d'un orifice est constitué d'une bague centrée sur l'axe d'extrémité et autour de laquelle passent les fibres du bobinage.
- Câble selon la revendication 3, caractérisé en ce que les bagues sont en acier inoxydable.
- Câble selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le moyen d'amortir les efforts exercés sur le câble consiste en un ou plusieurs coussin(s) de carbone placé(s) autour de la bague.
- Câble selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les têtes terminales sont dotées d'un ou plusieurs axes de bobinage annexes permettant un bobinage différencié sur des têtes multidimensionnelles.
- Câble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bobinage est torsadé.
- Câble selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les fibres sont bobinées selon un transfilage radial reliant les fibres unidirectionnelles longitudinales entre elles.
- Câble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps dudit câble est doté d'une forme de section lenticulaire.
- Câble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bobinage comprend un ou plusieurs tours morts autour des têtes terminales.
- Câble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le câble principal comporte une ou plusieurs dérivation(s) permettant un haubanage multiple et se développant suivant des directions divergeant de l'axe longitudinal principal.
- Câble selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 6, 10, caractérisé en ce que les boules terminales sont dotées de noyaux au niveau des axes d'extrémités, et d'un ou plusieurs axes secondaires autour desquels est réalisée une partie du bobinage.
- Câble selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'évasement marquant l'intersection entre la boule terminale et le corps central du câble est muni d'une coupelle d'appui.
- Câble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enroulement est réalisé en fibre thermoplastique agglomérées entre elles à chaud.
- Câble selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que les fibres utilisées sont en carbone.
- Câble selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que les fibres utilisées sont des fibres aramides constituées de polyparaphénylènetéréphtalamide, du type commercialisées sous la marque KEVLAR.
- Câble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen de liaison est une résine synthétique dont on imprègne les fibres composites, à chaud ou à froid.
- Câble selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la résine utilisée pour agglomérer et lier les fibres entre elles est une résine de type époxyde.
- Câble selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que le moyen de liaison est une colle de type élastomère synthétique.
- Câble selon la revendication 19, caractérisé en ce que la colle utilisée est à base de polychloroprène, du type commercialisée sous la marque NÉOPRENE.
- Câble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bobinage est revêtu d'un moyen de protection additionnel.
- Câble selon la revendication 21, caractérisé en ce le moyen de protection est une gaine couvrant la longueur du câble.
- Câble selon la revendication 23, caractérisé en ce que le moyen de protection est une peinture protégeant le liant contre les rayonnements ultra-violets.
- Câble selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les deux orifices terminaux sont coaxiaux, les deux têtes terminales étant placées en regard l'une de l'autre.
- Câble selon la revendication précédente, caractérisé en ce que un ou plusieurs des orifices sont filetés.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP90440112A EP0487805A1 (fr) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | Cable en materiau composite |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP90440112A EP0487805A1 (fr) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | Cable en materiau composite |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EP0487805A1 true EP0487805A1 (fr) | 1992-06-03 |
Family
ID=8205818
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP90440112A Withdrawn EP0487805A1 (fr) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | Cable en materiau composite |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0487805A1 (fr) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003033814A1 (fr) * | 2001-10-15 | 2003-04-24 | Boyce Spars Holdings Limited | Procede de production d'un element structural allonge |
FR2841914A1 (fr) * | 2002-07-04 | 2004-01-09 | Cordalpes | Procede de fabrication de segments de corde ou de cable presentant une ame a brins paralleles et segments de corde ou de cable ayant une boucle |
NL1028360C2 (nl) * | 2005-02-21 | 2006-08-22 | Smartrigging B V | Kabel, tuigage omvattende kabel, zeilschip omvattende tuigage, alsmede werkwijze voor het vervaardigen van de kabel. |
EP3120990A1 (fr) * | 2015-07-22 | 2017-01-25 | Skylotec GmbH | Procede de fabrication d'une partie de ferrure pour un equipement de protection personnelle contre les chutes |
WO2020016461A1 (fr) | 2018-09-03 | 2020-01-23 | Dsm Ip Assets B.V. | Élingue ronde |
CN113047173A (zh) * | 2021-02-08 | 2021-06-29 | 中国建筑股份有限公司 | 一种纤维材料锚索及制造锚索的方法 |
WO2023156952A1 (fr) * | 2022-02-18 | 2023-08-24 | Polyacht | Procédé de fabrication d'une estrope |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE376774C (de) * | 1922-01-03 | 1923-06-05 | George Bell | Drahtseil |
FR886318A (fr) * | 1941-10-18 | 1943-10-12 | Felten & Guilleaume Carlswerk | Boucle en toron |
US2799133A (en) * | 1951-05-24 | 1957-07-16 | Clarence W Rose | Drawable rope having pre-drawn segment and method for producing the same |
FR1228562A (fr) * | 1959-05-26 | 1960-08-31 | T I E | Procédé de fabrication d'élingues sans ajouture, et les produits obtenus par la mise en oeuvre du procédé |
US4257309A (en) * | 1978-10-23 | 1981-03-24 | Fiber Science, Inc. | Continuous filament rope and method of making same |
-
1990
- 1990-11-29 EP EP90440112A patent/EP0487805A1/fr not_active Withdrawn
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE376774C (de) * | 1922-01-03 | 1923-06-05 | George Bell | Drahtseil |
FR886318A (fr) * | 1941-10-18 | 1943-10-12 | Felten & Guilleaume Carlswerk | Boucle en toron |
US2799133A (en) * | 1951-05-24 | 1957-07-16 | Clarence W Rose | Drawable rope having pre-drawn segment and method for producing the same |
FR1228562A (fr) * | 1959-05-26 | 1960-08-31 | T I E | Procédé de fabrication d'élingues sans ajouture, et les produits obtenus par la mise en oeuvre du procédé |
US4257309A (en) * | 1978-10-23 | 1981-03-24 | Fiber Science, Inc. | Continuous filament rope and method of making same |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003033814A1 (fr) * | 2001-10-15 | 2003-04-24 | Boyce Spars Holdings Limited | Procede de production d'un element structural allonge |
FR2841914A1 (fr) * | 2002-07-04 | 2004-01-09 | Cordalpes | Procede de fabrication de segments de corde ou de cable presentant une ame a brins paralleles et segments de corde ou de cable ayant une boucle |
NL1028360C2 (nl) * | 2005-02-21 | 2006-08-22 | Smartrigging B V | Kabel, tuigage omvattende kabel, zeilschip omvattende tuigage, alsmede werkwijze voor het vervaardigen van de kabel. |
EP3120990A1 (fr) * | 2015-07-22 | 2017-01-25 | Skylotec GmbH | Procede de fabrication d'une partie de ferrure pour un equipement de protection personnelle contre les chutes |
WO2020016461A1 (fr) | 2018-09-03 | 2020-01-23 | Dsm Ip Assets B.V. | Élingue ronde |
CN113047173A (zh) * | 2021-02-08 | 2021-06-29 | 中国建筑股份有限公司 | 一种纤维材料锚索及制造锚索的方法 |
CN113047173B (zh) * | 2021-02-08 | 2023-02-17 | 中国建筑股份有限公司 | 一种纤维材料锚索及制造锚索的方法 |
WO2023156952A1 (fr) * | 2022-02-18 | 2023-08-24 | Polyacht | Procédé de fabrication d'une estrope |
FR3132917A1 (fr) * | 2022-02-18 | 2023-08-25 | Polyacht | Procédé de fabrication d’une estrope |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4903838B2 (ja) | 複合張設部材およびその製造方法 | |
EP2021190B1 (fr) | Roue a rayons | |
EP2737229B1 (fr) | Dispositif de blocage et de deblocage d'un element tubulaire longiligne | |
FR3008084A1 (fr) | Poulie | |
EP0487805A1 (fr) | Cable en materiau composite | |
FR2594700A1 (fr) | Corde, notamment pour raquettes et instruments a cordes | |
FR2501579A1 (fr) | Structure tubulaire utilisable notamment pour la realisation de mats de voiliers de plaisance | |
KR20130052616A (ko) | 계류 케이블용 자기 정렬식 소켓 | |
AU2012347843B2 (en) | Helical wound flexible torque transmission cable | |
WO1997044181A1 (fr) | Equipement tubulaire en materiaux composites realises par enroulement de tissus desequilibres en trame sur un mandrin compressible | |
CA1253374A (fr) | Dispositif de raccordement d'un cable a fibres optiques a un boitier de jonction, et procede de fabrication de ce dispositif | |
EP0554161A1 (fr) | Dispositif d'ancrage d'un faisceau de joncs fibreux | |
EP1697594B1 (fr) | Barriere levante de securite | |
FR2642446A1 (fr) | Procede de liaison de joncs pultrudes a des attaches pour la realisation de porteurs de cables | |
AU736914B2 (en) | Aerial cable and tension clamp assembly | |
JPS6392856A (ja) | ロ−プの連結部の構造 | |
US20230326627A1 (en) | Cable with Joints for the Connection of Cable Armour Non-Metallic Elements | |
FR2624941A1 (fr) | Embout pour l'attache de cable ou corde en fibres synthetiques et procede pour sa fabrication | |
GB2281318A (en) | Rope end terminations | |
FR2841914A1 (fr) | Procede de fabrication de segments de corde ou de cable presentant une ame a brins paralleles et segments de corde ou de cable ayant une boucle | |
AU2002320612B2 (en) | Composite tensioning members and method for manufacturing same | |
EP4389243A1 (fr) | Dispositif de blocage à came, procédé de fabrication d'un tel dispositif et procédé de remplacement d'un élément filaire d'un tel dispositif | |
FR2524953A1 (fr) | Embout pour cables tracteurs multifilaires non metalliques | |
FR2798438A1 (fr) | Dispositif a manchon destine a realiser la jonction de deux brins paralleles en corde de fibres textiles | |
FR2671757A1 (fr) | Structures creuses allongees en materiaux composites et procedes de fabrication. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
|
AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FR GB GR IT LI LU NL SE |
|
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN |
|
18D | Application deemed to be withdrawn |
Effective date: 19921204 |