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EP0233129A1 - Lattes composite métallo-plastiques pour voiles - Google Patents

Lattes composite métallo-plastiques pour voiles Download PDF

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Publication number
EP0233129A1
EP0233129A1 EP87420014A EP87420014A EP0233129A1 EP 0233129 A1 EP0233129 A1 EP 0233129A1 EP 87420014 A EP87420014 A EP 87420014A EP 87420014 A EP87420014 A EP 87420014A EP 0233129 A1 EP0233129 A1 EP 0233129A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
plastic
latte
batten
slat
latte according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP87420014A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jacques Baril
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cegedur Societe de Transformation de lAluminium Pechiney SA
Original Assignee
Cegedur Societe de Transformation de lAluminium Pechiney SA
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cegedur Societe de Transformation de lAluminium Pechiney SA filed Critical Cegedur Societe de Transformation de lAluminium Pechiney SA
Publication of EP0233129A1 publication Critical patent/EP0233129A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H8/00—Sail or rigging arrangements specially adapted for water sports boards, e.g. for windsurfing or kitesurfing
    • B63H8/40—Arrangements for improving or maintaining the aerodynamic profile of sails, e.g. cambers, battens or foil profiles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H9/00—Marine propulsion provided directly by wind power
    • B63H9/04—Marine propulsion provided directly by wind power using sails or like wind-catching surfaces
    • B63H9/06—Types of sail; Constructional features of sails; Arrangements thereof on vessels
    • B63H9/065—Battens

Definitions

  • the invention relates to metallo-plastic composite slats for sails making it possible to produce a predetermined profile of these during use.
  • the slats used hitherto, in particular on the windsurfing boards, are generally substantially rectilinear during use. However, to increase the blading force, it is advantageous for the sail to have a curved profile, in the shape of an airplane wing.
  • the Applicant has found that the slats must be made of two metal skins, of constant thickness and of a plastic core whose thickness initially zero at one end increases, then decreases, to become zero at the other end.
  • the proportionality factor depends on the Young's moduli of the materials used and on the force applied to each end of the batten to impose the curved profile considered.
  • the coefficient of proportionality ( k) is between 8.10-5 and 21.10 -5 mm 2
  • the batten To avoid excessive bending stresses in the metal part, and therefore to obtain good resistance to fatigue, the batten must be thin in the parts with a small radius of curvature, in particular in the vicinity of the mast.
  • a slat according to the invention therefore consists of 2 thin strips, of constant thickness, of elongated rectangular shape, superimposed and assembled to each other at each of their ends over a certain length. , arranged (symmetrically) relative to their common junction plane, and filled in the central part located between these two ends joined by a plastic material, of variable thickness.
  • the plastic used can be either compact or in the form of foam.
  • the plastics material of the core can be lightened by the introduction of light bodies (for example hollow glass microbeads) or further reinforced by the addition of short or long fibers with high elasticity modulus (glass, carbon, SiC, etc. ..).
  • light bodies for example hollow glass microbeads
  • short or long fibers with high elasticity modulus glass, carbon, SiC, etc. ..
  • the slat In the absence of constraints, the slat has a median plane of symmetry; it only bends under the effect of the forces applied at its 2 ends and / or the wind on the sail.
  • Figure 1 shows the sail (1) of a windsurf board, fixed on a mast (3) and stiffened by slats (2), whose longitudinal profile, in use, is shown in Figure 2 .
  • FIG. 2 represents a desired profile of the sail (1), under the effect of the wind and the bending forces (F) applied to the ends of the batten.
  • the curvilinear abscissa of which is known, OP the deflection y can be determined, perpendicular to the chord OQ, of length L, and the radius of curvature R.
  • Figures 3 and 4 show an embodiment of a slat according to the invention.
  • This consists of 2 strips (4.4 ') made of Al 7075 T6 alloy (according to the designation of the Aluminum Association) 0.6 mm thick, glued together in the end zones ab and cd. In these areas, the total thickness is constant and close to 1.2 mm. In the area bc is interposed a core (5) of polyurethane foam, of variable thickness, so as to obtain the desired moment of inertia.
  • the total thicknesses are given in FIG. 3, as a function of the distance from the front end (0) of the batten (2).
  • the slat has a constant height over all its length, in a variant shown in FIG. 7, it is possible to vary the moment of inertia at the ends (areas ab and cd) by an axial recess (6).
  • the ends 0 and Q can be covered with plastic end caps (8,8 ') overmolded or attached to said ends, as shown in broken lines in FIG. 4.
  • the assembly was then placed against the walls of a form mold, the strips being separated by polyurethane shims.
  • the object of the invention is obviously not limited to slats for windsurfing boards. It can be applied to any use where it is necessary to obtain a flexible, very deformable and elastic beam, having a predetermined use profile, for example the sails of sailboats, flying wings, ULM, deer- ruffles, etc ...

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

L'invention concerne des lattes composite métallo-plastiques pour voiles, permettant de réaliser un profil prédéterminé de celles-ci lors de leur utilisation. Ces lattes sont caractérisées en ce qu'elles sont constituées de deux peaux métalliques (4, 4') externes, d'épaisseur constante, et d'une âme (5) en matière plastique dont l'épaisseur, initialement nulle vers l'une des extrémités, augmente puis diminue pour redevenir nulle à l'autre extrémité. Les peaux métalliques sont de préférence en alliage d'Al à durcissement structural à l'état traité. Ces lattes sont utilisables pour les voiles de voiliers, d'ailes volantes, d'ULM, de cerfs-volants, etc.

Description

  • L'invention concerne des lattes composite métallo-plastiques pour voiles permettant de réaliser un profil prédéterminé de celles-ci lors de leur utilisation.
  • Les lattes utilisées jusqu'ici, en particulier sur les planches à voile, sont en général sensiblement rectilignes lors de l'utilisation. Cependant, pour augmenter la force vélique, il est avantageux que la voile ait un profil cintré, en forme d'aile d'avion.
  • Pour résoudre ce problème, avec une latte de section transversale rectangulaire et de hauteur (= longueur du rectangle de section droite) sensiblement constante, la demanderesse a trouvé que les lattes doivent être constituées de deux peaux métalliques, d'épaisseur constante et d'une âme en matière plastique dont l'épaisseur initialement nulle à une des extrémités augmente, puis diminue, pour redevenir nulle à l'autre extrémité.
  • De façon plus précise, il a été trouvé que le moment d'inertie global (I) d'une section droite quelconque par rapport au grand axe du rectangle, doit être proportionnel au produit du rayon de courbure (R) du profil de la voile au point considéré et de la flèche correspondante (y).
  • Le facteur de proportionnalité dépend des modules d'Young des matériaux utilisés et de la force appliquée à chaque extrémité de la latte pour imposer le profil cintré considéré.
  • Ce facteur peut être déterminé empiriquement. Par exemple pour une latte dont les peaux sont en alliage d'Al (de préférence à durcissement structural de type 2000, 6000 ou 7000, selon les désignations de l'Aluminium Association) et comprenant une âme en matière plastique, le coefficient de proportionnalité (k) est compris entre 8.10-5 et 21.10-5 mm 2
  • Pour éviter des contraintes de flexion excessives dans la partie métallique, et pour obtenir par conséquent une bonne tenue à la fatigue, la latte doit être mince dans les parties à faible rayon de courbure, en particulier au voisinage du mât.
  • Pour répondre à cet objectif complémentaire, une latte selon l'invention est donc constituée de 2 feuillards minces, d'épaisseur constante, de forme rectangulaire allongée, superposés et assemblés l'un à l'autre à chacune de leur extrémité sur une certaine longueur, disposés (symétriquement) par rapport à leur plan de jonction commun, et remplis dans la partie centrale située entre ces deux extrémités jointes par une matière plastique, d'épaisseur variable.
  • L'épaisseur de la matière plastique donc du complexe, est déterminée de façon que la relation : I = kRy soit vérifiée en tout point, lors de son utilisation.
  • Dans les parties métalliques d'extrémités assemblées l'une sur l'autre, c'est la variation de la largeur et/ou de l'épaisseur utile des bandes métalliques qui permet la vérification de la relation ci-dessus.
  • La matière plastique utilisée peut être soit compacte ou soit sous forme de mousse.
  • Si nécessaire, la matière plastique d'âme peut être allégée par introduction de corps légers (par exemple microbilles de verre creuses) ou encore renforcée par adjonction de fibres courtes ou longues à haut module d'élasticité (verre, carbone, SiC,etc...).
  • En l'absence de contraintes, la latte présente un plan de symétrie médian; elle ne se cintre que sous l'effet des efforts appliqués à ses 2 extrémités et/ou du vent sur la voile.
  • L'invention sera mieux comprise à l'aide de l'exemple suivant, illustré par les figures 1 à 7.
    • . La figure 1 représente, une voile de planche à voile rigidifiée par des lattes.
    • . La figure 2 représente un profil recherché pour la voile, sous l'influence du vent et des tensions d'extrémité F.
    • . La figure 3 représente la constitution d'une latte conforme à l'invention, relative à l'exemple donné ci-après.
    • . La figure 4 représente la vue en plan de la latte de la figure 2.
    • . La figure 5 représente la coupe de la latte suivant la ligne AA de la figure 4.
    • . La figure 6 représente une coupe de la latte, suivant la ligne BB de la figure 4.
    • . La figure 7 représente une variante d'extrémité de la latte.
  • Les cotes figurant sur les dessins sont en mm.
  • La figure 1 représente la voile (1) d'une planche à voile, fixée sur un mât (3) et rigidifiée par des lattes (2), dont le profil en long, lors de l'utilisation, est représenté sur la figure 2.
  • La figure 2 représente un profil souhaité de la voile (1), sous l'effet du vent et des forces de cintrage (F) appliquées aux extrémités de la latte. En chaque point P de ce profil, dont on connaît l'abscisse curviligne, OP, on peut déterminer la flèche y, perpendiculairement à la corde OQ, de longueur L, et le rayon de courbure R.
    • EXEMPLE
  • Les figures 3 et 4 représentent un exemple d'exécution d'une latte selon l'invention.
  • Celle-ci est constituée de 2 feuillards (4,4') en alliage d'Al 7075 T6 (selon la désignation de l'Aluminium Association) de 0,6 mm d'épaisseur, collés entre eux dans les zones d'extrémité ab et cd. Dans ces zones, l'épaisseur totale est constante et voisine de 1,2 mm. Dans la zone bc est intercalée une âme (5) en mousse de polyuréthane, d'épaisseur variable, de manière à obtenir le moment d'inertie recherché.
  • Les épaisseur totales sont données à la figure 3, en fonction de la distance à l'extrémité avant (0) de la latte (2).
  • Dans les zones ab et cd la variation du moment d'inertie est obtenue par une variation de la hauteur de la latte, comme cela est représenté à la figure 4.
  • Comme il est avantageux que la latte ait une hauteur constante sur toute sa longueur, on peut dans une variante représentée à la figure 7, faire varier le moment d'inertie aux extrémités (zones ab et cd) par un évidement axial (6).
  • Une autre manière de faire varier le moment d'inertie dans les zones ab et cd est de pratiquer une rainure axiale (7) de largeur constante ou variable dans chacun des deux feuillards (4,4').
  • Ces rainures assemblées constituent les évents (7) d'extrémité d'évacua- tïon de l'air emprisonné dans le moule formé par les deux feuillards (4,4') lors de l'injection de l'âme en matière plastique (5).
  • Pour faciliter l'utilisation des lattes, les extrémités 0 et Q peuvent être recouvertes d'embouts plastiques (8,8') surmoulés ou rapportés sur lesdites extrémités, comme cela est représenté en traits interrompus sur la figure 4.
  • La latte dont la forme et les dimensions sont reportées aux figures 3 et 4 a été obtenue de la façon suivante :
    • Les deux feuillards, préalablement oxydés anodiquement en milieu phosphorique et munis d'évents (7) à leurs extrémités, ont été recouverts dans la zone bc d'un primaire d'accrochage HEMILCAR G de la société HELMIMTIN GmbH, 6780 PIRMASENS (RFA).
  • Ceux-ci ont ensuite été collés à leurs extrémités ab et cd avec une colle acrylique 329/737 de la Sté Locktite.
  • L'ensemble a ensuite été placé contre les parois d'un moule de forme, les feuillards étant écarté par des cales en polyuréthane.
  • Une fois le moule fermé, on y a injecté une mousse de polyuréthane obtenue par le mélange de polyol PBA 4140 (ICI) contenant un catalyseur et un agent d'expansion, et d'isocyanate SUPRASEC DNR (ICI).
  • Après polymérisation à 60°C, 15 min, le produit a été démoulé.
  • L'objet de l'invention n'est évidemment pas limité aux lattes pour planches à voile. Il peut être appliqué à toute utilisation où il est nécessaire d'obtenir une poutre souple, très déformable et élastique, ayant un profil d'utilisation prédéterminé, par exemple les voiles de voiliers, d'ailes volantes, d'U.L.M., de cerfs-volants, etc...

Claims (10)

1. Latte pour voile caractérisée en ce qu'elle est constituée de deux peaux métalliques (4,4') externes d'épaisseur constante, et d'une âme (5) en matière plastique dont l'épaisseur, initialement nulle vers l'une des extrémités augmente puis diminue pour redevenir nulle vers l'autre extrémité.
2. Latte selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle vérifie la relation : I = kRy, où I est le moment d'inertie de la section droite de la latte par rapport à son axe de symétrie, parallèle au grand côté, R est le rayon de courbure local de la latte lors de l'utilisation, y est la flèche locale de la latte, lors de l'utilisation et k un coefficient de proportionnalité.
3. Latte selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les peaux métalliques sont en alliages d'Al des séries 2000, 6000,7000 à l'état traité et en ce que 8.10-5 ≤ k ≤ 21.10-5 mm2.
4. Latte selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la hauteur des zones d'extrémités (ab, cd), où l'âme est absente, est variable.
5. Latte selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les zones d'extrémités (ab, cd) sont munies d'une échancrure longitudinale (6) .
6. Latte selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les extrémités de chaque feuillard (4,4') sont munies de rainures (7), internes formant évents.
7. Latte selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en-ce que la matière plastique est une résine polyuréthane.
&. Latte suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la matière plastique est allégée par des billes de verrez
9. Latte suivant l'une des revendications 1 à 9 caractérisée en ce que la matière plastique est renforcée par des fibres courtes ou longues à haut module d'élasticité.
10. Latte suivant l'une des revendications 1 à 10 caractérisée en ce qu'elle est munie d'embouts plastiques (8,8'), rapportés ou surmoulés à ses extrémités (0,0) .
EP87420014A 1986-01-16 1987-01-14 Lattes composite métallo-plastiques pour voiles Withdrawn EP0233129A1 (fr)

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FR8601120 1986-01-16
FR8601120A FR2594788B1 (fr) 1986-01-16 1986-01-16 Lattes composites metallo-plastiques pour voile

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EP0233129A1 true EP0233129A1 (fr) 1987-08-19

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EP (1) EP0233129A1 (fr)
JP (1) JPS62168788A (fr)
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