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Title:
DEVICE FOR DAMPING VIBRATION IN A CABLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1998/004780
Kind Code:
A1
Abstract:
A device including a first member (20) surrounding and secured to a section of a cable (6), a second member (22) connected to an element (12) to which a portion of the cable (6) is attached, and arranged around said first member, a resilient or viscoelastic ring (24) engaging the first member (20) and the second member (22), and a flexible container housed in a ring-shaped compartment (30) between the two members and filled with a viscous substance.

Inventors:
Stubler, J�r�me (47 rue Cler, Paris, Paris, F-75007, FR)
Application Number:
PCT/FR1997/001374
Publication Date:
February 05, 1998
Filing Date:
July 23, 1997
Export Citation:
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Assignee:
FREYSSINET INTERNATIONAL (STUP) (10 rue Paul Dautier, V�lizy-Villacoublay, V�lizy-Villacoublay, F-78140, FR)
Stubler, J�r�me (47 rue Cler, Paris, Paris, F-75007, FR)
International Classes:
E01D1/00; E01D19/14; F16F13/06; F16F15/04; (IPC1-7): E01D19/14
Foreign References:
EP0343054A11989-11-23
DE3434620A11986-04-03
DE29517250U11995-12-14
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 18, no. 323 (M - 1624) 20 June 1994 (1994-06-20)
Attorney, Agent or Firm:
Loisel, Bertrand (Cabinet Plasseraud, 84 rue d'Amsterdam, Paris Cedex 09, F-75440, FR)
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Claims:
REVENDICATIONS
1. Dispositif pour amortir les vibrations d'un câble sous tension (6), comprenant un premier organe (20; 100, 101) entourant un tronçon du câble et solidarisé avec ledit tronçon, un second organe (22), relié à un élément (12) auquel est fixée une portion du câble (6), et placé autour du premier organe, et des moyens d'amortissement placés entre les premier et second organes, caractérisé en ce que les moyens d'amortissement comprennent d'une part un anneau élastique ou viscoélastique (24) s 'appuyant sur le premier organe (20; 100) et sur le second organe (22), et d'autre part un réservoir souple (26,106) contenant une substance visqueuse (28), ce réservoir souple étant logé dans un compartiment annulaire (30; 105) et formé entre les premier et second organes.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réservoir souple consiste en un boyau (26) enroulé dans le compartiment annulaire (30) .
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'anneau élastique ou viscoélastique (24) se compose de deux pièces (50) de forme générale semicylindrique.
4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel les deux pièces (50) de forme générale semicylindrique sont fixées l'une à l'autre au moyen de broches (82,84,86) sensiblement parallèles au tronçon de câble.
5. Dispositif selon la revendication 2, 3 ou 4, dans lequel chacune des pièces de forme générale semicylindrique (50) comporte plusieurs demibagues métalliques (52,54,56) noyées dans une matière élastique ou viscoélastique moulée (58), les extrémités (6267) des demibagues dépassant de la matière moulée (58) et étant respectivement pourvues de moyens d'assemblage (7277) .
6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel chacune des pièces de forme générale semicylindrique comporte deux demibagues extérieures (52,54) de même diamètre, situées de part et d'autre d'une demibague intérieure (56) de moindre diamètre relativement à la direction du tronçon du câble, la flexibilité de la matière élastique ou viscoélastique (58) entre la demibague intérieure (56) et les demibagues extérieures (52,54) autorisant un mouvement relatif du tronçon de câble par rapport au second organe (22) .
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'anneau élastique ou viscoélastique (24) présente une gorge (32) qui, avec l'un desdits organes (22) délimite ledit compartiment annulaire (30) .
8. Dispositif selon les revendications 4 et 7, dans lequel l'une des broches (84) comporte un alésage axial (90) donnant accès au réservoir souple (26) pour son remplissage.
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l'anneau élastique ou viscoélastique (24) et le compartiment annulaire (105) où est logé le réservoir souple (106) sont juxtaposés le long de la direction du tronçon de câble.
10. Dispositif selon la revendication 9, dans lequel le compartiment annulaire (105) est délimité intérieurement par le premier organe (101), axialement par deux flasques transversaux (103,104) solidaires du premier organe, et extérieurement par une bague (107) prenant appui contre le second organe (22) et déplaçable radialement entre les flasques par rapport au premier organe.
Description:
DISPOSITIF POUR AMORTIR LES VIBRATIONS D'UN CABLE

La présente invention concerne un dispositif d'amortissement des vibrations d'un câble. Elle trouve une application particulière mais non exclusive dans le domaine des ouvrages de génie civil dont la structure utilise de tels câbles, par exemple des ponts suspendus ou à haubans.

Ces câbles ou haubans sont soumis à des vibrations dues au vent et/ou à la pluie ou encore à la circulation de véhicules sur le pont.

L'invention concerne plus précisémer.t un dispositif comprenant un premier organe entourant un tronçon du câble et solidarisé avec ledit tronçon, un second organe, relié à un élément auquel est fixée une portion du câble, et placé autour du premier organe, et des moyens d'amortissement placés entre les premier et second organes.

Un dispositif de ce type, pour amortir les vibrations d'un hauban, est décrit dans le brevet européen 0 343 054. Dans le dispositif d'amortissement présenté dans ce document, les deux organes délimitent une cavité annulaire remplie d'une substance visqueuse procurant l'amortissement souhaité lors de mouvements relatifs des deux organes. Ce dispositif antérieur présente de bonnes performances en termes d'amortissement. Il a en outre l'avantage d'être relativement compact et de ne pas nuire à l'esthétique de l'ouvrage. Toutefois, la réalisation de l'étanchéité entre la cavité annulaire et l'extérieur peut être délicate. Un ensemble de joints doit être mis en place, ce qui limite la fiabilité du dispositif er complique son installation. D'autre part, la mise au point d'un dispositif particulier nécessite une conception spéciale des deux

organes et de moyens d'étanchéité appropriés, cette conception devant être recommencée chaque fois, par exemple, qu'on change les dimensions du hauban ou les propriétés dynamiques recherchées. Un but de la présente invention est de proposer un dispositif amortisseur pour un câble sous tension, répondant de manière simple et fiable aux problèmes d'étanchéité, et dont la mise au point soit facilitée.

L'invention propose ainsi un dispositif d'amortissement du type indiqué en introduction, dans lequel les moyens d'amortissement comprennent d'une part un anneau élastique ou viscoélastique s ' appuyant sur le premier organe et sur le second organe, d'autre part un réservoir souple contenant une substance visqueuse, ce réservoir souple étant logé dans un compartiment annulaire formé entre les premier et second organes.

Le réservoir souple constitue une chambre d'amortissement à volume constant pour laquelle l'étanchéité est facilement réalisée. - Les vibrations du câble sont atténuées efficacement par l'effet combiné de l'anneau élastique ou viscoélastique et de l'amortissement visqueux procuré par la substance contenue dans le réservoir souple. La dissipation de l'énergie vibratoire résulte des déplacements de la substance visqueuse dans le réservoir souple, sollicités lorsque le câble vibre par rapport à l'élément auquel il est fixé.

Dans un mode de réalisation préféré, le réservoir souple consiste en un boyau enroulé dans le compartiment annulaire. On peut ainsi s'adapter à différentes dimensions du câble ou hauban à amortir, en ajustant simplement la longueur du boyau.

Pour faciliter la mise en place du dispositif, l'anneau élastique ou viscoélastique peut se composer de

deux pièces de forme générale semi-cylindrique qui peuvent être fixées l'une à l'autre au moyen de broches sensiblement parallèles au tronçon de câble, de boulons d'assemblage ou encore d'une ceinture de serrage. Avantageusement, chacune de ces pièces comporte plusieurs demi-bagues métalliques noyées dans une matière élastique ou viscoélastique moulée, les extrémités de demi- bagues dépassant de la matière moulée et étant respectivement pourvues de moyens d'assemblage tels que des orifices de brochage.

Dans un mode de réalisation de ce dernier type, chacune des pièces comporte deux demi-bagues extérieures de même diamètre, situées de part et d'autre, une demi-bague intérieure de moindre diamètre relativement à la direction du tronçon de câble. C'est alors la flexibilité de la matière élastique ou viscoélastique entre la demi-bague intérieure et les demi-bagues extérieures qui autorise le mouvement relatif du tronçon de câble par rapport au second organe, tout en exerçant un effort de rappel vers la position normale.

D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description ci-après d'exemples de réalisation non limitatifs, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 montre schématiquement comment se place un dispositif selon l'invention près d'une extrémité ancrée d'un hauban ;

- la figure 2 est une vue en coupe axiale d'un dispositif selon l'invention ; - la figure 3 est une vue en coupe transversale, selon le plan III-III indiqué sur la figure 2, d'un tube intérieur du dispositif, et montrant en outre le plan de coupe II-II de la figure 2 ;

- la figure 4 est une vue en perspective d'une pièce moulée formant la moitié d'un anneau élastique du dispositif représenté sur la figure 2 ; et

- la figure 5 est une vue en coupe axiale d'un autre exemple de réalisation d'un dispositif selon l'invention.

La figure 1 montre de façon schématique l'endroit où on peut placer un dispositif d'amortissement selon l'invention sur le hauban 6 d'un ouvrage 8 tel qu'un pont à haubans. De façon connue, le hauban est ancré à ses deux extrémités sur des blocs respectifs 10 solidaires de fondations ou d'éléments de structure appropriés 12. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, le dispositif d'amortissement est placé près de l'extrémité inférieure 14 du hauban 6, ancrée dans le tablier 12 du pont. On comprendra qu'une structure analogue peut être placée près de l'extrémité supérieure du hauban 6, ancrée dans un pylône du pont .

L'extrémité 14 du hauban passe dans un guide tubulaire rigide 16 fixé au bloc d'ancrage 10.

Le dispositif d'amortissement, qui est représenté très schématiquement sur la figure 1 et de façon plus détaillée sur la figure 2, comporte :

- un tube intérieur 20 dans lequel passe un tronçon du hauban 6, et solidarisé à ce tronçon ;

- un tube extérieur 22 placé autour du tube intérieur 20 ;

- un anneau élastique ou viscoélastique 24 dont une face interne s'appuie contre le tube intérieur 20 et une face externe s'appuie contre le tube extérieur 22 ;

- un réservoir souple tel qu'un boyau 26 contenant une substance visqueuse 28. Dans l'exemple de la figure 2, ce réservoir 26 est logé dans un compartiment annulaire 30

délimité d'une part par une gorge annulaire 32 à profil en V présente sur une face de l'anneau élastique 24, et d'autre part par l'un des tubes 20, 22 (le tube extérieur 22 dans l'exemple représenté) . Les figures 2 et 3 illustrent un montage possible du tube intérieur 20 sur le hauban 6 dans le cas où ce dernier se compose de torons rassemblés en un faisceau de section hexagonale. Le tube 20 consiste en deux portions semi- cylindriques 20a, 20b appartenant chacune à une coquille respective. Chacune des coquilles comporte trois plaques 34 qui viennent s'appliquer contre des côtés du tronçon hexagonal du hauban, avec interposition d'une bande de colle 36. Des cales longitudinales 38 sont soudées entre la portion semi-cylindrique 20a et les plaques 34, au centre de ces dernières. Comme le montre la figure 1, les plaques 34 ont deux extrémités axiales qui dépassent du tube 20. A ces extrémités, les deux coquilles comportent des rebords latéraux 40 permettant leur assemblage au moyen de vis 42. Le serrage des vis 42 permet de bloquer le tube 20 sur le tronçon du hauban 6.

Le tube extérieur 22 se présente comme un boitier cylindrique qui, en service, est fixé au guide tubulaire 16 ancré à la fondation. Dans l'exemple de montage schématisé sur la figure 1, le tube extérieur 22 présente vers l'extrémité inférieure du hauban un flasque 46 boulonné sur un flasque complémentaire 48 prévu à la sortie du guide tubulaire 16.

Pour faciliter son installation sur le hauban, l'anneau élastique 24 est constitué en deux moitiés de forme générale semi-cylindrique assemblées après leur mise en place sur le tube intérieur 20.

Une telle moitié d'anneau 50 est représentée sur la figure 4. Elle se compose de trois demi-bagues métalliques

52, 54, 56 noyées par moulage dans une matière élastomère 58, à savoir deux demi-bagues extérieures de même diamètre 52, 54 et une demi-bague intérieure de moindre diamètre 56. Dans un plan radial, la matière élastomère 58 a une section de forme générale en V, la demi-bague intérieure 56 étant située à la base de ce V, et les deux demi-bagues extérieures 52, 54 étant situées aux extrémités des branches de ce V. La gorge 32 se trouve ainsi définie entre les deux branches du V constituées de matériau élastomère capable de se comprimer sous l'effet des vibrations transversales du hauban 6.

Ainsi que le montrent la partie supérieure de la figure 2 et l'arrachement partiel de la matière élastomère 58 sur la figure 4, les demi-bagues métalliques 52, 54, 56 ont chacune, sur la majorité de leur périmètre, une section de forme rectangulaire. Pour permettre l'assemblage des deux moitiés 50, les demi-bagues 52, 54, 56 ont chacune leurs deux extrémités 62, 64, 66 qui dépassent de la matière élastomère moulée 58. Une extrémité 62, 64, 66 de chaque demi-bague 52, 54, 56 est en forme de chape pourvue d'un orifice de brochage 72, 74, 76, tandis que l'autre extrémité 63, 65, 67 a une forme complémentaire de la chape et est pourvue d'un orifice de brochage correspondant 73, 75, 77. Les orifices de brochage 72-77 permettent l'assemblage des deux moitiés d'anneau 50 au moyen de trois paires de broches 82, 84, 86 s'étendant parallèlement à la direction du tronçon de hauban 6 (voir la partie inférieure de la figure 2) .

Une moitié d'anneau 50 est aisément fabriquée en injectant la matière élastomère 58 dans un moule de forme appropriée dans lequel on a préalablement placé les trois demi-bagues 52, 54, 56, puis en faisant vulcaniser la matière élastomère. La raideur de l'anneau élastique 24 peut

être ajustée selon les propriétés dynamiques recherchées en jouant sur les paramètres d'élasticité et les épaisseurs de la matière élastique ou viscoélastique moulée.

Dans le dispositif de la figure 2, le boyau souple 26 est enroulé en hélice dans le compartiment 30 délimité d'une part par la gorge 32 de l'anneau 24, et d'autre part par la face interne du tube extérieur 22. Le boyau 26 a une de ses extrémités fermée, et son autre extrémité qui communique avec l'extérieur du compartiment 30 par l'intermédiaire d'un alésage 90 ménagé dans une broche d'assemblage 84 de l'une des paires de demi-bagues extérieures 54 de l'anneau élastique 24. Cette extrémité 92 du boyau 26 est ainsi accessible pour remplir ce dernier avec la substance visqueuse d'amortissement. Cette substance 28 est typiquement une huile ou un autre fluide visqueux, ou un gel visqueux dont la viscosité est optimisée en fonction des caractéristiques du hauban à amortir.

L'installation du dispositif d'amortissement décrit ci-dessus se déroule par exemple de la façon suivante. Les torons du hauban 6 sont installés et ancrés à leurs deux extrémités, en les passant à travers le guide tubulaire 16 et le tube extérieur 22. Le tube 22 est ensuite écarté du guide 16 pour donner accès au tronçon du hauban recevant le dispositif. Le tube intérieur 20 est mis en place et bloqué sur le tronçon du hauban en assemblant ses deux coquilles et en serrant les vis 42. Les deux moitiés de l'anneau 24 sont ensuite mises en place autour du tube intérieur 20, puis brochées. Après avoir enroulé le boyau souple 26 dans la gorge 32, on engage le tube extérieur 22 auteur de l'ensemble, on remplit le boyau 26 avec l'huile 28, et on fixe le tube extérieur 22 sur le flasque 48 du guide tubulaire 16. Lorsque le toron 6 comporte une enveloppe protectrice externe, celle-ci peut être fixée sur

l'extrémité du tube extérieur 22 opposée au guide 16.

La figure 5 montre une variante de réalisation de l'invention, dans laquelle l'anneau 24 et le compartiment annulaire où est logé le réservoir souple sont juxtaposés le long de la direction du tronçon de hauban 6. Le tube intérieur est divisé en deux tronçons juxtaposés 100,101 fixés au hauban de la manière décrite en référence à la figure 3. L'un de ces tronçons 100 reçoit l'anneau 24 qui a la même structure et le même mode de montage que précédemment (figure 4), sauf que la gorge 32 ne sert pas à contenir le réservoir de substance visqueuse.

L'autre tronçon 101 du tube intérieur est pourvu de deux flasques transversaux 103,104 à ses deux extrémités axiales. Le compartiment annulaire 105, recevant le réservoir souple 106 de la matière visqueuse 28, est délimité intérieurement par le tronçon 101 du tube intérieur, et axialement par les deux flasques 103,104. Vers l'extérieur, ce compartiment 10 ' 5 est délimité par une bague 107 agissant comme un piston. Cette bague 107 se présente sous forme de deux demi-bagues assemblées autour du hauban lors de la mise en place du dispositif. Vers l'extérieur, les demi-bagues présentent des excroissances radiales 108 par lesquelles elles prennent appui contre le tube extérieur 22. Dans le mode de réalisation de la figure 5, le réservoir souple 106 consiste en une poche occupant la longueur axiale du compartiment annulaire 105 et enveloppant le périmètre du tronçon de tube 101. Cette poche 106 est remplie de substance visqueuse 28 après installation de l'ensemble par des conduits 109 traversant la bague 107 et ses excroissances 108 comme le montre la figure 5. En service, les vibrations du hauban font que la bague-piston 107 se déplace radialement par rapport au tronçon de tube

101 et aux flasques 103,104 de sorte que la substance contenue dans la poche 106 se déplace dans une chambre à volume constant et procure l'amortissement souhaité.

Bien qu'on ait décrit l'invention en référence à des exemples de réalisation particuliers, on comprendra que diverses variantes peuvent être apportées à ces exemples sans sortir du cadre de la présente invention. Ainsi, un dispositif selon l'invention peut servir à amortir les vibrations d'un câble autre qu'un hauban, par exemple un câble porteur ou une suspente d'un pont suspendu ou encore un câble sous-marin... La portion du câble fixée à une fondation ou analogue n'est pas obligatoirement l'une de ses extrémités. D'autre part l'élément auquel est fixée cette portion peut être une fondation ou tout élément de structure, y compris un réseau de câbles.