FR3132074A1 - Mast guyed by a guy wire spaced transversely from the mast by a spreader - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un mât haubané par un hauban écarté transversalement du mât par une barre de flèche caractérisé en ce qu’il comporte en outre : un câble ancré en pré-tension sur le mât du côté opposé audit hauban, avec un accrochage haut et un accrochage bas sur ledit mât, de part et d’autre de la zone dudit mât subissant les contraintes maximales, en particulier celles induites par le moment fléchissant.ainsi qu’un moyen de transfert d’une partie au moins des efforts transversaux depuis ledit hauban vers ledit câble ancré en pré-tension. Figure à publier avec l’abrégé : 1The invention relates to a mast guyed by a guy separated transversely from the mast by a spreader, characterized in that it further comprises: a cable anchored in pre-tension on the mast on the side opposite to said guy, with a high and a low attachment on said mast, on either side of the zone of said mast undergoing the maximum stresses, in particular those induced by the bending moment.as well as a means of transferring at least part of the transverse forces from said guy wire to said cable anchored in pre-tension. Figure to be published with abstract: 1
Description
La présente invention concerne le domaine des mâts haubanés, où un mât érigé verticalement depuis le sol ou un pont de bateau est maintenu rectiligne par des haubans fixés sur un point fixe du sol ou du pont du bateau et au sommet du mât pour reprendre les efforts transversaux exercés notamment par une force ponctuelle en tête de mât et qui lui est transversale, et par des forces transversales réparties au long du mât, (par exemple par le vent ou la charge supportée par le mât lorsqu’il n’est pas parfaitement vertical) et pour s’opposer à la flexion due au moment fléchissant subi.The present invention relates to the field of guyed masts, where a mast erected vertically from the ground or a boat deck is kept rectilinear by stays fixed on a fixed point on the ground or on the deck of the boat and at the top of the mast to take up the forces transverse forces exerted in particular by a point force at the masthead and which is transverse to it, and by transverse forces distributed along the length of the mast, (for example by the wind or the load supported by the mast when it is not perfectly vertical ) and to oppose the bending due to the bending moment experienced.
Plus particulièrement, l’invention concerne le domaine des mâts haubanés équipés d’une barre de flèche, c'est-à-dire un espar perpendiculaire au mât, permettant une meilleure tenue en écartant les haubans afin d'avoir un meilleur angle de maintien et diminuer la compression sur le mât.More particularly, the invention relates to the field of guyed masts equipped with a spreader bar, that is to say a spar perpendicular to the mast, allowing better holding by spreading the stays in order to have a better holding angle and reduce the compression on the mast.
De tels mâts haubanés munis d’une barre de flèche sont utilisés dans différentes applications, notamment pour équiper des pylônes porteurs de structures, par exemple de toit haubanés pour des stades dont les tribunes sont couvertes ou dont toute la surface du stade est couverte, des éoliennes, des bras de télescopes, des grues, des voiliers, et plus généralement des mâts devant résister à des efforts transversaux ponctuels en tête (nacelle d’éolienne selon la traînée aérodynamique ; composante transverse de la reprise de force de pesanteur d’un toit) et devant résister à des charges réparties transversales au long du mât (notamment au vent et tout fardage, composante transversale du poids propre si le mât est incliné).Such guyed masts fitted with a spreader bar are used in different applications, in particular to equip pylons carrying structures, for example guyed roofs for stadiums whose stands are covered or whose entire surface of the stadium is covered, wind turbines, telescope arms, cranes, sailboats, and more generally masts having to resist occasional transverse forces at the head (wind turbine nacelle according to aerodynamic drag; transverse component of the recovery of the gravity force of a roof ) and having to resist loads distributed transversely along the length of the mast (in particular wind and any dunnage, transverse component of the own weight if the mast is inclined).
On connait dans l’état de la technique le brevet français FR2650801 décrivant un système de réglage des tendeurs et tirants sur des voiliers, conçu pour créer des tendeurs ou des tirants qui soient réglables en mer en permettant ainsi à l'équipage du voilier de disposer d'un contrôle plus important sur les voiles. Le système comprend deux bras tendeurs reliés en pivotement à une paire de bras de commande. Des bras tendeurs sont réglables au moyen d'une drisse qui passe par les bras de commande jusqu'aux extrémités distales des bras tendeurs. Les bras tendeurs comportent un certain nombre d'orifices ou de fentes à proximité de leurs extrémités distales pour recevoir des étais respectifs de bâbord et de tribord du voilier. En fonction de l'état des vents, les bras tendeurs peuvent être pivotés de manière sélective en avant en direction des bras de commande par une force de tirage appliquée sur la drisse. De cette façon, les caractéristiques de forme et de courbure du mât peuvent être modifiées par l'équipage afin de commander l'importance de la poussée dans les voiles et d'agir sur la quantité d'énergie créée par les gréements.We know in the state of the art the French patent FR2650801 describing a system for adjusting tensioners and tie rods on sailboats, designed to create tensioners or tie rods which are adjustable at sea, thus allowing the crew of the sailboat to have greater control over the sails. The system includes two tensioner arms pivotally connected to a pair of control arms. Tension arms are adjustable by means of a halyard which passes through the control arms to the distal ends of the tension arms. The tensioning arms have a number of holes or slots near their distal ends for receiving respective port and starboard stays of the sailboat. Depending on the wind conditions, the tension arms can be selectively pivoted forward towards the control arms by a pulling force applied to the halyard. In this way, the shape and curvature characteristics of the mast can be modified by the crew in order to control the amount of thrust in the sails and to influence the amount of energy created by the rigging.
Le brevet européen EP1879791B1 décrit un autre exemple de selle destiné à un mât en matériau composite, qui comprend des moyens d'attache rapportés sur le mât entourant la majeure partie du profil extérieur du mât. Ces moyens d'attache comprennent deux pièces d'attache distinctes pour constituer un ensemble épousant le mât. Chaque pièce d'attache est fixée par collage sur le mât.European patent EP1879791B1 describes another example of saddle intended for a mast made of composite material, which comprises attachment means attached to the mast surrounding the majority of the external profile of the mast. These attachment means comprise two separate attachment parts to constitute an assembly fitting the mast. Each attachment part is fixed by gluing to the mast.
On connaît aussi le brevet français FR2650801 moyen tendeur de haubans conçus pour écarter radialement les haubans du mât d'un voilier, le moyen tendeur comportant: des bras tendeurs pivotants conçus pour s'étendre dans un plan généralement perpendiculaire au mât reliant ses extrémités supérieure et inférieure, les extrémités distales ou segments d'extrémité respectifs dis bras tendeurs étant susceptibles de venir en prise avec des haubans correspondants, un ou des bras de commande conçus pour s'étendre radialement depuis le mit du voilier et étant généralement coextensifs et écartés d'un certain angle en avant ou en arrière des bras tendeurs, et un moyen de réglage fonctionnellement relié aux bras tendeurs par l'intermédiaire du ou des bras de commande et adapté pour faire pivoter de manière sélective les bras tendeurs.We also know the French patent FR2650801 shroud tensioning means designed to radially spread the shrouds from the mast of a sailboat, the tensioning means comprising: pivoting tensioning arms designed to extend in a plane generally perpendicular to the mast connecting its upper ends and lower, the respective distal ends or end segments of said tensioning arms being capable of engaging with corresponding shrouds, one or more control arms designed to extend radially from the center of the sailboat and being generally coextensive and spaced apart from a certain angle forward or backward of the tensioning arms, and adjustment means operably connected to the tensioning arms via the control arm(s) and adapted to selectively pivot the tensioning arms.
On connaît aussi le brevet EP1988011 décrivant un dispositif situé à la fin d'une selle permettant un câblage et présentant un logement formé de parties déplaçables relativement les unes par rapport aux autres avec une forme de fente servant à accueillir une extrémité de câble.We also know the patent EP1988011 describing a device located at the end of a saddle allowing cabling and having a housing formed of parts movable relatively to each other with a slot shape used to accommodate one end of the cable.
Le brevet US4313391 décrit un autre exemple connu de mât haubané, les extrémités supérieures des haubans portant des bornes qui s'engagent de manière amovible dans des trous de serrure formés dans une barre qui s'étend sur toute la longueur du mât et à laquelle barre les selles sont également ancrées. Ainsi, une seule barre remplit la double fonction d'une soie de protection et d'un tourillon de racine pour les selles.Patent US4313391 describes another known example of a guyed mast, the upper ends of the guys carrying terminals which removably engage in keyholes formed in a bar which extends the entire length of the mast and to which bar the saddles are also anchored. Thus, a single bar serves the dual purpose of a protective tang and a root pin for the saddles.
Ces brevets concernent principalement les fixations et les orientations de barres de flèches sur un mât ainsi que les connexions des haubans sur elles.These patents mainly concern the fixings and orientations of spreaders on a mast as well as the connections of the stays on them.
Le brevet français FR2650801 vise à la modification de la courbure du mât pour optimiser les forces dans les voiles (afin de les aplatir ou déplacer la position du creux).French patent FR2650801 aims to modify the curvature of the mast to optimize the forces in the sails (in order to flatten them or move the position of the trough).
Cette modification de la quête du mât nécessite un réglage via une intervention humaine s’exerçant sur des drisses. L’invention vise un effet contraire : il s’agit de ne pas déformer le mât quant à sa géométrie pour agir sur un élément porté (les voiles) par le mât, mais d’éviter sa déformation telle qu’on entrerait dans une zone de flambement irréversible menant à sa ruine.This modification of the mast rake requires adjustment via human intervention using halyards. The invention aims at an opposite effect: it is a question of not deforming the mast in terms of its geometry to act on an element carried (the sails) by the mast, but of avoiding its deformation such that one would enter a zone irreversible buckling leading to its ruin.
D’autre part la solution objet de la présente invention agit purement mécaniquement sans aucune force externe : humaine, motorisation ni contrôle électronique. C’est la variation des charges appliquées sur le mât, qui en créant une variation de tension dans les haubans, engendre le déplacement de la partie mobile de la barre de flèche apte à propager son effort, obtenu ‘gratuitement’ à un câble prétendu d’opposition qui créé un contre-moment.On the other hand, the solution which is the subject of the present invention acts purely mechanically without any external force: human, motorization or electronic control. It is the variation of the loads applied to the mast, which by creating a variation of tension in the shrouds, generates the movement of the movable part of the spreader capable of propagating its force, obtained 'free' from a cable claimed to be opposition which creates a counter-moment.
Le problème des solutions de l’art antérieur est que la résistance aux efforts transversaux et au flambement est limitée et dépend principalement de la tenue mécanique du mât. Pour améliorer cette résistance, il est possible d’utiliser des matériaux plus performants mais coûteux ou des structures plus rigides en modifiant la géométrie et en la renforçant par de la matière au détriment de la légèreté du mât.The problem with the solutions of the prior art is that the resistance to transverse forces and buckling is limited and depends mainly on the mechanical strength of the mast. To improve this resistance, it is possible to use more efficient but expensive materials or more rigid structures by modifying the geometry and reinforcing it with material to the detriment of the lightness of the mast.
De façon générale, l’équilibre d’un mât, par exemple d’antenne terrestre ou de voilier, impose l’arrimage de plusieurs haubans pour assurer son équilibre tant à vide que sous charge (vent latéral, éolienne, reprise de structure portée en tête de mât…).Generally speaking, the balance of a mast, for example a terrestrial antenna or a sailboat, requires the securing of several shrouds to ensure its balance both empty and under load (lateral wind, wind turbine, recovery of structure carried in masthead…).
Pour qu’un hauban puisse exercer un rôle de reprise d’effort, il doit subir une traction axiale ; celle-ci implique dès lors un flambement important sur le mât.For a stay cable to perform a force-response role, it must undergo axial traction; this therefore implies significant buckling on the mast.
Un angle d’hauban trop ouvert est exclu car la surface disponible au sol (ou sur le pont du bateau) est limitée et oblige à fixer l’accrochage du hauban près du pied du mât. Cependant l’angle d’hauban doit rester suffisamment important pour qu’il n’en résulte pas de flambement menant à la rupture.A shroud angle that is too open is excluded because the available surface area on the ground (or on the deck of the boat) is limited and requires fixing the shroud attachment near the base of the mast. However, the stay angle must remain sufficiently large so that it does not result in buckling leading to breakage.
L’introduction en partie haute, par exemple 2/3 de la longueur du mât selon sa hauteur, d’une barre de flèche, ou d’un premier étage de barres de flèches, permet d'écarter le hauban de la tête de mât et de le faire mieux travailler sans augmenter l’emprise au sol. En contrepartie de l’avantage procuré cette barre de flèche introduit un effort tranchant supplémentaire reporté directement sur le mât. Cet effort transversal incrémente la reprise de charge en tête de mât et augmente ainsi la tension nécessaire dans le hauban, d’une façon récursive et itérative. On peut annihiler l’effort que fait porter la barre de flèche sur la structure en ajoutant de nouveau(x) hauban(s) sous la barre, ce qui libère l’effort transversal, mais double l’effort de flambement subi.The introduction into the upper part, for example 2/3 of the length of the mast depending on its height, of a spreader bar, or of a first stage of spreaders, allows the shroud to be separated from the masthead and to make it work better without increasing the footprint. In return for the advantage provided, this spreader introduces an additional shear force transferred directly to the mast. This transverse force increases the load recovery at the masthead and thus increases the tension required in the shroud, in a recursive and iterative manner. We can eliminate the force that the spreader bar places on the structure by adding new stay(s) under the bar, which releases the transverse force, but doubles the buckling force suffered.
Pour pouvoir supporter des efforts appliqués au-delà du théoriquement admissible par la géométrie initiale de la structure, l’invention propose une solution nouvelle ayant pour effet de diminuer le moment fléchissant effectivement supporté par le mât, quant au moment réel des charges extérieures qui lui sont appliquées, ceci conjugué avec une annihilation d’une partie de l’effort induit et reporté par la barre de flèche sur le mât.To be able to withstand forces applied beyond the theoretically admissible by the initial geometry of the structure, the invention proposes a new solution having the effect of reducing the bending moment actually supported by the mast, as for the real moment of the external loads which it are applied, this combined with an annihilation of part of the force induced and transferred by the spreader bar on the mast.
La présente invention est issue d’un développement sur des bras de télescopes soumis à des charges très coercitives en astronomie Cerenkov et variant considérablement selon la position zénithale des bras. La terminologie mât, barre de flèche, galhauban, bas-hauban etc. est utilisée puisqu’existante et pertinente mais la philosophie et l’application principale du projet n’est pas du domaine exclusif de la voile.The present invention results from a development on telescope arms subjected to very coercive loads in Cerenkov astronomy and varying considerably depending on the zenith position of the arms. The terminology mast, spreader, backstay, lower shroud etc. is used since it exists and is relevant but the philosophy and main application of the project is not the exclusive domain of sailing.
Afin de répondre aux inconvénients de l’art antérieur, la présente invention concerne selon son acception la plus générale un mât haubané par un galhauban écarté transversalement du mât par une barre de flèche caractérisé en ce qu’il comporte en outre
- un câble ancré en pré-tension sur le mât du côté opposé audit hauban, avec un accrochage haut et un accrochage bas sur ledit mât, de part et d’autre de la zone dudit mât subissant les contraintes maximales, en particulier celles induites par le moment fléchissant.
- ainsi qu’un moyen de transfert d’une partie au moins des efforts transversaux depuis ledit hauban vers ledit câble ancré en pré-tension.
- a cable anchored in pre-tension on the mast on the side opposite said stay, with a high attachment and a low attachment on said mast, on either side of the area of said mast undergoing maximum stresses, in particular those induced by the bending moment.
- as well as means for transferring at least part of the transverse forces from said stay to said cable anchored in pre-tension.
On entend par « galhauban » au sens du présent brevet le câble en traction assurant le maintien du mât dans le même plan vertical que celui où s’exercent principalement forces et charges appliquées sur ledit mât et comportant un point d’accrochage près de la tête du mât dans un gréement en tête, et à l’extrémité de la barre de flèche.For the purposes of this patent, the term “backstay” means the cable in traction ensuring that the mast is maintained in the same vertical plane as that where the forces and loads applied to said mast are mainly exerted and comprising an attachment point near the head of the mast in a head rig, and at the end of the spreader.
On désignera par « bas-hauban » au sens du présent brevet le ou les câbles en traction présentant un point d’accrochage au niveau de l’extrémité de la barre de flèche, ou pouvant s’ancrer, dans certaines des variantes de réalisation, entre l’extrémité de la barre et la fin de course d’un piston décrit ci-après, et un point d’accrochage bas au niveau du sol ou du pont du bateau ou de la coque, par exemple par une cadène. Il s’agit d’un câble unique ou d’une paire de câbles constituée par un bas-hauban avant et un bas-hauban arrière, ce qui stabilise le mât également sur le plan longitudinal.We will designate by "lower shroud" within the meaning of this patent the cable or cables in traction having an attachment point at the end of the spreader bar, or capable of anchoring, in some of the variant embodiments, between the end of the bar and the end of stroke of a piston described below, and a low attachment point at ground level or the deck of the boat or the hull, for example by a chainplate. It is a single cable or a pair of cables consisting of a front lower shroud and a rear lower shroud, which also stabilizes the mast longitudinally.
Le hauban peut être constitué par un câble continu s’étendant depuis la tête de mât jusqu’au pont ou au sol, ou discontinu (connexions sur la barre de flèche du galhauban et du bas-hauban indépendantes).The stay can be made up of a continuous cable extending from the masthead to the deck or the ground, or discontinuous (connections on the spreader of the backstay and the lower stay independent).
Selon une première variante, ledit moyen de transfert d’une partie au moins des efforts vers le câble en pré-tension est constitué par un piston actionnant un circuit hydraulique.According to a first variant, said means for transferring at least part of the forces to the pre-tensioned cable is constituted by a piston operating a hydraulic circuit.
Selon une deuxième variante, ledit moyen de transfert d’une partie au moins des efforts vers le câble en pré-tension est constitué par une transmission mécanique.According to a second variant, said means for transferring at least part of the forces to the pre-tensioned cable is constituted by a mechanical transmission.
Selon un mode de réalisation particulier, ledit câble est ancré en pré-tension sur le mât du côté opposé audit hauban avec un accrochage haut et un accrochage bas sur ledit mât, de part et d’autre du point de croisement entre une selle et ledit mât.According to a particular embodiment, said cable is anchored in pre-tension on the mast on the side opposite said stay with a high attachment and a low attachment on said mast, on either side of the crossing point between a saddle and said mast.
Avantageusement, ledit câble de pré-tension est écarté dudit mât par des espars situés respectivement entre l’accrochage haut et la selle et entre l’accrochage bas et la selle, et symétriquement quant à la selle.Advantageously, said pre-tensioning cable is spaced from said mast by spars located respectively between the upper attachment and the saddle and between the lower attachment and the saddle, and symmetrically with respect to the saddle.
Les espars et la selle permettent d’écarter et de déterminer la conformation du cheminement dudit câble afin qu’il soit le plus homothétique possible au moment fléchissant subi pour contrer ce moment fléchissant, les espars agissant statiquement et la selle agissant dynamiquement.The spars and the saddle make it possible to separate and determine the conformation of the routing of said cable so that it is as homothetic as possible to the bending moment experienced to counter this bending moment, the spars acting statically and the saddle acting dynamically.
On entend par espar au sens du présent brevet, une pièce de support telle qu’un longeron d’orientation perpendiculaire au mât et connecté à lui selon un encastrement.For the purposes of this patent, we mean a support part such as a spar oriented perpendicular to the mast and connected to it in a recessed manner.
On entend par barre de flèche au sens du présent brevet, un espar creux situé du côté du hauban et coopérant avec un circuit hydraulique et ou avec un élément mécanique mobile destiné à transférer les efforts subis par le hauban vers le câble opposé sous pré-tension.For the purposes of this patent, the term spreader means a hollow spar located on the side of the stay and cooperating with a hydraulic circuit and/or with a mobile mechanical element intended to transfer the forces experienced by the stay to the opposite cable under pre-tension. .
On entend par selle au sens du présent brevet, un espar creux situé du côté du câble sous pré-tension et coopérant avec ledit circuit hydraulique et ou avec ledit élément mécanique mobile destiné à transférer les efforts subis par le hauban vers le câble sous pré-tension.Saddle for the purposes of this patent means a hollow spar located on the side of the cable under pre-tension and cooperating with said hydraulic circuit and/or with said mobile mechanical element intended to transfer the forces experienced by the stay towards the cable under pre-tension. tension.
Selon une première variante de réalisation, le mât selon l’invention comporte une barre de flèche dont l’une des extrémités est soumise à la force transversale exercée par ledit galhauban et comporte une selle dont l’extrémité est soumise à la force transversale exercée par ledit câble de pré-tension.According to a first variant embodiment, the mast according to the invention comprises a spreader bar, one of the ends of which is subjected to the transverse force exerted by said backstay and comprises a saddle whose end is subjected to the transverse force exerted by said pre-tension cable.
De préférence, le moyen de transfert des efforts portés par le hauban est constitué par un piston sur lequel est connecté le hauban, ledit piston étant mobile en translation par rapport à la barre de flèche solidaire dudit mât et par une selle de liaison entre le mât et ledit câble en pré-tension.Preferably, the means of transferring the forces carried by the stay is constituted by a piston to which the stay is connected, said piston being movable in translation relative to the spreader secured to said mast and by a connecting saddle between the mast and said cable in pre-tension.
Avantageusement, ce piston mobile circule dans un corps solidaire de la dite barre de flèche, le tout constituant un vérin hydraulique.Advantageously, this movable piston circulates in a body secured to said spreader bar, the whole constituting a hydraulic cylinder.
Selon le mode de réalisation préféré, l’extrémité du piston est reliée à une pièce articulée selon un degré de rotation autour de l’axe dudit piston, ladite pièce présentant pour l’accrochage du galhauban un premier levier articulé selon un axe perpendiculaire, et pour l’accrochage du bas hauban un second levier articulé selon ledit axe perpendiculaire.According to the preferred embodiment, the end of the piston is connected to a part articulated according to a degree of rotation around the axis of said piston, said part having for attachment of the backstay a first lever articulated according to a perpendicular axis, and for attaching the lower shroud a second lever articulated along said perpendicular axis.
Selon un mode de réalisation particulier, ladite pièce articulée forme un cardan prolongé par un plongeur doté d’une surface hémisphérique venant en contact avec l’extrémité concave du piston.According to a particular embodiment, said articulated part forms a cardan extended by a plunger provided with a hemispherical surface coming into contact with the concave end of the piston.
Avantageusement, ladite pièce articulée forme un cardan coopérant avec l’extrémité frontale du piston par une surface hémisphérique venant en contact avec l’extrémité frontale arrière concave du piston.Advantageously, said articulated part forms a universal joint cooperating with the front end of the piston via a hemispherical surface coming into contact with the concave rear front end of the piston.
Selon une variante, la barre de flèche comporte un guide rectiligne supportant un aligneur, et un piston réglé et soutenu dans son mouvement de translation par l’aligneur lui-même calé par le guide.According to a variant, the spreader bar comprises a rectilinear guide supporting an aligner, and a piston adjusted and supported in its translation movement by the aligner itself wedged by the guide.
Un autre mode de réalisation préférée consiste en une connexion fixe du bas-hauban positionnée vers l'extrémité de la barre de flèche (préférablement en fin de course de l'atelier piston) et une connexion mobile du galhauban qui agit sur l’atelier piston.
Another preferred embodiment consists of a fixed connection of the lower shroud positioned towards the end of the spreader (preferably at the end of stroke of the piston workshop) and a movable connection of the backstay which acts on the piston workshop .
Description détaillée d’un exemple non limitatif de réalisationDetailed description of a non-limiting example of production
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, concernant des exemples non limitatifs de réalisation illustré par les dessins annexés :
The present invention will be better understood on reading the description which follows, concerning non-limiting examples of embodiment illustrated by the appended drawings:
L’invention a pour but de stabiliser un mât quelconque supportant des efforts en tête de mât. Il peut s’agir d’un mât de voilier, d’un mât portant les hélices et la motorisation d’une éolienne, d'un bras de télescope supportant une caméra, d’un mât de grue ou de tout autre type de mât formé par une tige de grand élancement, étayé par des haubans. L’invention vise plus particulièrement à limiter les effets du moment fléchissant et les risques de flambement dans les situations limites.The aim of the invention is to stabilize any mast supporting forces at the masthead. It can be a sailboat mast, a mast carrying the propellers and the motor of a wind turbine, a telescope arm supporting a camera, a crane mast or any other type of mast formed by a very slender rod, supported by stays. The invention aims more particularly to limit the effects of the bending moment and the risks of buckling in limit situations.
L’invention concerne le fait que l’effort transmis par la barre de flèche soit reporté sur un câble transversal ancré en pre-tension sur le mât et non pas directement sur le mât, afin de réduire le moment fléchissant subi.
L’invention se distingue par un câble en pré-tension fixé sur le mât du côté opposé au hauban, et par un dispositif mécanique s’étendant transversalement entre le câble de pré-tension et le hauban ou par un circuit hydraulique traversant pour transmettre une partie des efforts s’exerçant sur le hauban vers le câble de pré-tension et transformer cet effort en une opposition au moment subi de façon proportionnelle à l’effort exercé sur la tête de mât. Ce câble de pré-tension est fixé sur le mât, du côté opposé au hauban, en un point haut, au-dessus du point de croisement entre la selle et le mât, et un point bas, au-dessous de ce point de croisement entre la selle et le mât, de manière symétrique par rapport à ce point de croisement. Des espars peuvent être prévus pour écarter du mât un segment médian du câble de pré-tension.The invention concerns the fact that the force transmitted by the spreader bar is transferred to a transverse cable anchored in pre-tension on the mast and not directly on the mast, in order to reduce the bending moment experienced.
The invention is distinguished by a pre-tensioned cable fixed to the mast on the side opposite the shroud, and by a mechanical device extending transversely between the pre-tensioning cable and the shroud or by a through hydraulic circuit to transmit a part of the forces exerted on the shroud towards the pre-tensioning cable and transform this effort into an opposition to the moment experienced in a manner proportional to the force exerted on the masthead. This pre-tensioning cable is fixed to the mast, on the side opposite the shroud, at a high point, above the crossing point between the saddle and the mast, and a low point, below this crossing point. between the saddle and the mast, symmetrically with respect to this crossing point. Spars can be provided to separate a middle segment of the pre-tensioning cable from the mast.
La fonction de ce câble de pré-tension est double :
- il fait office de ressort de rappel à raideur variable quant à la poussée transmise par la selle.
- il constitue un vecteur du contre-moment soulageant le mât de la charge originelle.
- it acts as a return spring with variable stiffness regarding the thrust transmitted by the saddle.
- it constitutes a vector of the counter-moment relieving the mast of the original load.
Le fonctionnement est exécuté de façon auto-adaptative car le câble répond proportionnellement - mais non linéairement - aux différentes sollicitations exercées sur le mât. Le fonctionnement opère de façon purement mécanique, sans partie électronique de contrôle commande, ni motorisation.Operation is carried out in a self-adaptive manner because the cable responds proportionally - but not linearly - to the different stresses exerted on the mast. Operation is purely mechanical, without electronic control or motorization.
Ce principe général peut être implémenté sous forme de différents modes de réalisation.This general principle can be implemented in the form of different embodiments.
Selon un premier mode de réalisation, le galhauban (4) et bas-hauban (2) sont mobiles. Ils ‘’attaquent’’ le câble en pré-tension de l’autre côté du mât, soit via un système piston, soit de façon purement mécanique avec une barre de flèche traversant le mât.According to a first embodiment, the backstay (4) and lower shroud (2) are mobile. They “attack” the cable in pre-tension from the other side of the mast, either via a piston system, or purely mechanically with a spreader passing through the mast.
Selon un deuxième mode de réalisation, le bas-hauban est fixe et s’accroche soit en extrémité de barre de flèche, soit en face du point de fin de course du galhauban qui est le seul à être mobile.According to a second embodiment, the lower shroud is fixed and attaches either to the end of the spreader, or in front of the end point of the backstay which is the only one to be mobile.
Selon un deuxième mode de réalisation, représenté en
La
Des espars (14, 15) sont situés respectivement entre l’accrochage haut (12) et la selle (16), entre l’accrochage bas (13) et la selle (16) et plus généralement selon une géométrie encadrant symétriquement la hauteur de mât soumise au moment fléchissant maximal.Spars (14, 15) are located respectively between the top attachment (12) and the saddle (16), between the bottom attachment (13) and the saddle (16) and more generally according to a geometry symmetrically framing the height of mast subjected to maximum bending moment.
Un piston (7) transmet les efforts supportés par le hauban vers le câble de pré-tension (11). Il traverse un corps de piston (8) solidaire de la barre de flèche (6). Le hauban est fixé à l’extrémité du piston par un système articulé comportant deux leviers (27, 28) pour l’accrochage respectivement de l’extrémité du bas-hauban (2) et du galhauban (4). Ces deux leviers forment une lyre articulée sur un pivot horizontal (24).A piston (7) transmits the forces supported by the stay to the pre-tensioning cable (11). It passes through a piston body (8) secured to the spreader bar (6). The stay is fixed to the end of the piston by an articulated system comprising two levers (27, 28) for hooking respectively the end of the lower stay (2) and the backstay (4). These two levers form a lyre articulated on a horizontal pivot (24).
La
Selon cette variante de réalisation, la barre de flèche (6) est encastrée sur le mât (1) avec un angle précis. La barre de flèche est non pas perpendiculaire au mât, ni monté selon la bissectrice bas-hauban / galhauban, mais est inclinée d’un angle égal à celui entre le galhauban (4) et le mât (1). De sorte que la course du chariot mobile (101) sur lequel s’ancre le galhauban, rend la longueur des accrochages du galhauban constante durant son parcours (la distance de la tête du mât jusqu’à la barre de flèche est assimilable à un arc de cercle de rayon de grande courbure). Autrement dit, le déplacement du galhauban selon le parcours du chariot mobile au long de la barre de flèche ne détend pas le galhauban.According to this alternative embodiment, the spreader bar (6) is embedded on the mast (1) at a precise angle. The spreader is not perpendicular to the mast, nor mounted along the lower shroud/backstay bisector, but is inclined at an angle equal to that between the backstay (4) and the mast (1). So that the travel of the mobile carriage (101) on which the backstay is anchored, makes the length of the attachments of the backstay constant during its journey (the distance from the head of the mast to the spreader bar is comparable to an arc circle of radius of great curvature). In other words, the movement of the backstay along the path of the mobile carriage along the spreader bar does not relax the backstay.
La
Le mât (1) est stabilisé par un bas-hauban (2) fixé sur une cadène (3) au niveau du pied de mât, et un galhauban (4) fixé à la tête de mât (5).The mast (1) is stabilized by a lower shroud (2) fixed to a chainplate (3) at the level of the mast foot, and a backstay (4) fixed to the masthead (5).
Une barre de flèche (6) est fixée sur le mât (1) et assure le guidage d’un piston (7) assurant le déplacement transversal d’une lyre comportant deux leviers (27, 28) articulée par un pivot (24) pour l’accrochage respectivement de l’extrémité du bas-hauban (2) et du galhauban (4).A spreader bar (6) is fixed on the mast (1) and ensures the guidance of a piston (7) ensuring the transverse movement of a lyre comprising two levers (27, 28) articulated by a pivot (24) for respectively hooking the end of the lower shroud (2) and the backstay (4).
Un câble de pré-tension (11) est situé du côté opposé au hauban. Il est frappé sur le mât (1) par un accrochage haut (12) situé au-dessus de la selle (16) et par un accrochage bas (13) situé au-dessous de la selle (16) et plus généralement selon une géométrie encadrant symétriquement la hauteur de mât soumise au moment fléchissant maximal.A pre-tensioning cable (11) is located on the side opposite the stay. It is struck on the mast (1) by a high attachment (12) located above the saddle (16) and by a low attachment (13) located below the saddle (16) and more generally according to a geometry symmetrically framing the height of the mast subjected to the maximum bending moment.
Des espars (14, 15) sont situées selon un positionnement respectivement entre l’accrochage haut (12) et la selle (16), entre l’accrochage bas (13) et la selle (16) de manière à ce que la géométrie du câble selon la longueur des espars soit homothétique au moment fléchissant qu'on cherche à contrer.Spars (14, 15) are located in a position respectively between the high attachment (12) and the saddle (16), between the low attachment (13) and the saddle (16) so that the geometry of the cable according to the length of the spars is homothetic to the bending moment that we seek to counter.
Le système formé par la barre de flèche (6) et le piston (7) forme une chaîne mécanique limitant les frottements et points de blocage du système haubans afin que le hauban (2, 4) puisse agir en transducteur mécanique pour activer le câble de pré-tension (11) de contre-moment destiné à soulager la structure-mât (1).The system formed by the spreader bar (6) and the piston (7) forms a mechanical chain limiting friction and blocking points of the shroud system so that the shroud (2, 4) can act as a mechanical transducer to activate the cable. counter-moment pre-tension (11) intended to relieve the mast structure (1).
Le report de la tension transversale subie dans les haubans (2, 4) est assuré par les deux leviers (27, 28) formant une lyre articulée et prolongée par un plongeur (23) contre le piston (7). Le piston (7) actionne le circuit transmettant les efforts du système haubans sur le câble d'opposition soumis antérieurement à une pré-tension. Le même circuit hydraulique est utilisé pour le réglage initial du système (via une pompe en pied de mât qui peut être manuelle et amovible). La lyre actionne le piston (7) guidé dans la barre de flèche creuse (6) en translation par un système d’alignement (21) et (22). Le piston (7) coulissant dans le corps de piston (8) actionne un circuit hydraulique qui peut être placé à l’intérieur ou à l’extérieur du mât.The transfer of the transverse tension experienced in the stays (2, 4) is ensured by the two levers (27, 28) forming an articulated lyre and extended by a plunger (23) against the piston (7). The piston (7) activates the circuit transmitting the forces of the stay system on the opposition cable previously subjected to pre-tension. The same hydraulic circuit is used for the initial adjustment of the system (via a pump at the base of the mast which can be manual and removable). The yoke actuates the piston (7) guided in the hollow spreader bar (6) in translation by an alignment system (21) and (22). The piston (7) sliding in the piston body (8) operates a hydraulic circuit which can be placed inside or outside the mast.
La composante transversale de la tension subie par l’ensemble galhauban (4) bas- hauban (2) est reportée et équilibrée au niveau du piston (7).The transverse component of the tension experienced by the backstay (4) and lower stay (2) assembly is transferred and balanced at the level of the piston (7).
Les deux câbles galhauban (4) et bas-hauban (2) sont fixés sur les leviers (27, 28) en étant passés dans un alésage des leviers où ils sont sertis avec un ensemble écrou / contre-écrou (29,30). Les efforts imposés par le hauban sont repris au niveau des pivots (24, 25).The two backstay cables (4) and lower stay cables (2) are fixed on the levers (27, 28) by being passed through a bore in the levers where they are crimped with a nut / lock nut assembly (29,30). The forces imposed by the stay are taken up at the level of the pivots (24, 25).
Les deux leviers (27, 28) sont reliés au plongeur (23) par le cardan formé de deux axes (24, 25) perpendiculaires. Ainsi, la connexion hauban à barre de flèche, de par sa souplesse bi-axiale, accepte un jeu latéral des haubans engendré par le montage à leurs autres extrémités ou dus aux facteurs d’influence (vents, thermique, vibrations etc.).The two levers (27, 28) are connected to the plunger (23) by the cardan formed of two perpendicular axes (24, 25). Thus, the stay to spreader connection, due to its bi-axial flexibility, accepts lateral play in the stays generated by the assembly at their other ends or due to influencing factors (wind, thermal, vibrations, etc.).
L'axe du pivot vertical du cardan (25) intègre le plongeur (23) qui porte au contact de l'extrémité concave du piston (7). Le rayon de courbure de la surface hémisphérique convexe du plongeur est inférieur au rayon de courbure de la surface concave du piston (7) de manière à avoir contact sans risque de blocage et frottement par défaut d’alignement.The axis of the vertical pivot of the cardan shaft (25) integrates the plunger (23) which comes into contact with the concave end of the piston (7). The radius of curvature of the convex hemispherical surface of the plunger is less than the radius of curvature of the concave surface of the piston (7) so as to have contact without risk of blocking and friction due to misalignment.
La barre de flèche comporte un guide rectiligne (21) destiné à supporter un aligneur (22). Des entretoises (9) assurent le positionnement du corps de piston (8) dans la barre de flèche.The spreader bar includes a rectilinear guide (21) intended to support an aligner (22). Spacers (9) ensure the positioning of the piston body (8) in the spreader bar.
La lyre est réglée dans son mouvement de translation par une pièce en W dite aligneur (22) avec lequel elle est solidarisée. Le piston (7) est réglé et soutenu dans son mouvement de translation en dehors du corps de piston (9) par l’aligneur (22) lui-même calé par le guide (21).The lyre is adjusted in its translation movement by a W-shaped part called an aligner (22) with which it is secured. The piston (7) is adjusted and supported in its translation movement outside the piston body (9) by the aligner (22) itself wedged by the guide (21).
Le guide (21) conduisant l’ensemble aligneur – piston – lyre, peut être partie prenante de la barre de flèche (6) dont la
The guide (21) driving the aligner – piston – lyre assembly, can be part of the spreader bar (6) whose
Exemple de réalisation de positionnement du câble de pré-tensionExample of positioning the pre-tension cable
Le câble de pré-tension (11) est écarté du mât (1) par un espar (42) porté par une bride (41) illustré par les figures 6 et 7. Le parcours du câble de pré-tension (11) est réglé par un ensemble élastique (44, 45, 47). Le ressort (47) est compris entre une butée en forme de calotte sphérique (44) venant en appui contre un axe horizontal (43) et un pointeau de centrage de course réglable (45).The pre-tensioning cable (11) is spaced from the mast (1) by a spar (42) carried by a flange (41) illustrated in Figures 6 and 7. The path of the pre-tensioning cable (11) is adjusted by an elastic assembly (44, 45, 47). The spring (47) is included between a stop in the form of a spherical cap (44) bearing against a horizontal axis (43) and an adjustable stroke centering needle (45).
Le pointeau (45) sert à la fois de centrage du ressort (47) par sa forme tronconique et de réglage en raideur par sa position ajustable dans un trou borgne fileté de l’espar. Une lumière (46) est pratiquée sur le flanc de l’espar afin de pouvoir régler le pointeau (45) en le vissant - dévissant.The needle (45) serves both to center the spring (47) by its frustoconical shape and to adjust the stiffness by its adjustable position in a threaded blind hole in the spar. A slot (46) is made on the side of the spar in order to be able to adjust the needle (45) by screwing - unscrewing it.
L’organe tendeur (44, 45, 47) est intégré entre deux flasques formant l’espar (42). La raideur de cet ensemble est ajustable par vissage ou dévissage du pointeau de centrage (45). La calotte sphérique (44) porte contre une butée usinée dans l’axe horizontal (43). Cet axe prend appui sur une bague de guidage du câble (48) et subit directement l’effort de tension transversale porté par le câble de pré-tension (11).The tensioning member (44, 45, 47) is integrated between two flanges forming the spar (42). The stiffness of this assembly can be adjusted by screwing or unscrewing the centering pin (45). The spherical cap (44) rests against a stop machined in the horizontal axis (43). This axis is supported on a cable guide ring (48) and is directly subjected to the transverse tension force carried by the pre-tensioning cable (11).
Le fonctionnement du dispositif est tel qu’une fois la mise en place du câble de pré-tension (11) effectuée, celui-ci exerce un effort de tension qui est calibré par le dispositif élastique ; à la suite de quoi l’axe horizontal (43) - sur lequel porte d’un côté le dispositif de réglage (44, 45, 47), et de l’autre le câble (11) est bloqué par le serrage de l’axe (43) sur les flasques de l’espar (42). Après période d’utilisation, l’axe horizontal de blocage est desserré, et selon la nouvelle position du ressort, il est possible de vérifier si le câble (11) s’est détendu. Auquel cas on peut revenir à la tension nominale en dévissant le pointeau de centrage de sorte à raccourcir la longueur de course effective du ressort.The operation of the device is such that once the pre-tensioning cable (11) has been installed, it exerts a tension force which is calibrated by the elastic device; as a result of which the horizontal axis (43) - on which on one side carries the adjustment device (44, 45, 47), and on the other the cable (11) is blocked by tightening the axis (43) on the flanges of the spar (42). After a period of use, the horizontal locking pin is loosened, and depending on the new position of the spring, it is possible to check whether the cable (11) has relaxed. In which case you can return to the nominal tension by unscrewing the centering pin so as to shorten the effective stroke length of the spring.
On choisit une raideur de ressort faible de sorte à disposer d’une caractéristique pratiquement constante dans la plage de fonctionnement utilisée ainsi que d’un réglage par le pointeau de centrage plus fin et aisé de la tension souhaitée dans le câble (11) au repos.
A low spring stiffness is chosen so as to have a practically constant characteristic in the operating range used as well as a finer and easier adjustment by the centering needle of the desired tension in the cable (11) at rest. .
Exemple de réalisation de la transmission des effortsExample of carrying out the transmission of forces
par la selle entre le mât et le câble de pré-tensionthrough the saddle between the mast and the pre-tensioning cable
L’ensemble de la structure constituant la selle est formée par un châssis guide (51) constitué de plusieurs pattes solidaires du mât (1).The entire structure constituting the saddle is formed by a guide frame (51) made up of several legs secured to the mast (1).
Le report des efforts du hauban (2, 4) sur le câble pré-contraint (11) est transmis par un piston dit piston de selle (52) en sortie du circuit hydraulique (53) coopérant avec un axe coulissant (54).The transfer of forces from the stay (2, 4) onto the pre-tensioned cable (11) is transmitted by a piston called a saddle piston (52) at the outlet of the hydraulic circuit (53) cooperating with a sliding axle (54).
La cinématique de l’axe coulissant (54) est assurée par deux appuis qui sont le piston (52) circulant dans le corps de piston de selle (55) et un cylindre externe (57) qui vient s’emboîter sur une entretoise (56) mobile en translation.The kinematics of the sliding axle (54) is ensured by two supports which are the piston (52) circulating in the saddle piston body (55) and an external cylinder (57) which fits onto a spacer (56). ) mobile in translation.
L’entretoise (56) est guidée sur le châssis (51) par des équerres (61) portant des patins à aiguilles (58).The spacer (56) is guided on the chassis (51) by brackets (61) carrying needle pads (58).
L’extrémité de l’axe traversant et débordant du cylindre externe présente une géométrie concave (59) venant épouser un roulement (60) qui est serti sur le câble de pré-tension (11).The end of the axle passing through and projecting from the external cylinder has a concave geometry (59) fitting a bearing (60) which is crimped onto the pre-tensioning cable (11).
Cette connexion en contact par roulement évite frottement et usure du câble.This connection in rolling contact avoids friction and wear of the cable.
La
Il comporte un bloqueur (63) présentant un filetage pour permettre le vissage sur l’embase (62).It includes a blocker (63) having a thread to allow screwing onto the base (62).
Une bague de sertissage (65) traverse un roulement (64). La hauteur de la bague de sertissage (65) est supérieure à celle du roulement (64).A crimp ring (65) passes through a bearing (64). The height of the crimp ring (65) is greater than that of the bearing (64).
Le dévissage du bloqueur (63) provoque l’écrasement de la bague (65) qui est alors sertie entre le câble (11) et le roulement (64), ce qui assure l’ensemble des connexions. Un arrêt de câble inférieur (66) bloque le câble (11).Unscrewing the blocker (63) causes the crushing of the ring (65) which is then crimped between the cable (11) and the bearing (64), which ensures all the connections. A lower cable stop (66) blocks the cable (11).
Lors du montage en tête de mât ou à la face inférieure de la barre de flèche, la cage externe du roulement (64) est fixe et le câble (11) est libre en rotation.When mounted at the masthead or on the underside of the spreader, the external cage of the bearing (64) is fixed and the cable (11) is free to rotate.
Lors du montage en pied de mât ou à la face supérieure de la barre de flèche, la cage externe du roulement (64) est libre en rotation et le câble (11) est fixe.
When mounted at the base of the mast or on the upper face of the spreader, the external cage of the bearing (64) is free to rotate and the cable (11) is fixed.
Atelier mobile galhauban (2Backstay mobile workshop (2 èmeth exemple de réalisation)example of production)
L’atelier glissant (101) du galhauban (4) est mobile par rapport à un insert raidisseur (104) inséré dans la barre de flèche (6), grâce à des doubles chaînes à rouleaux (102) disposés sur les flancs de l’atelier. L’insert raidisseur (104) présente des profils inversés (103) assurant le guidage de l’atelier mobile.The sliding workshop (101) of the backstay (4) is movable relative to a stiffening insert (104) inserted in the spreader bar (6), thanks to double roller chains (102) arranged on the sides of the workshop. The stiffening insert (104) has inverted profiles (103) ensuring the guidance of the mobile workshop.
Claims (11)
- un câble (11) ancré en pré-tension sur le mât (1) du côté opposé audit hauban, avec un accrochage haut et un accrochage bas sur ledit mât, de part et d’autre de la zone dudit mât subissant les contraintes maximales, en particulier celles induites par le moment fléchissant.
- ainsi qu’un moyen de transfert d’une partie au moins des efforts transversaux depuis ledit hauban (2, 4) vers ledit câble (11) ancré en pré-tension.
- a cable (11) anchored in pre-tension on the mast (1) on the side opposite said stay, with a high attachment and a low attachment on said mast, on either side of the zone of said mast undergoing maximum stresses, in particular those induced by the bending moment.
- as well as means for transferring at least part of the transverse forces from said stay (2, 4) to said cable (11) anchored in pre-tension.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20230728 |