Zippermast - Le mètre ruban et la fermeture éclair

Le véhicule à chenilles télécommandé, de la taille d'une voiturette, s'arrête juste avant le mur à hauteur d'homme. Un mât au bout duquel une caméra est placée s'élève alors de l'intérieur. Quelques instants plus tard, la caméra dispose d'une vue dégagée sur ce qui se passe de l'autre côté du mur. Le véhicule destiné à l'exploration sans conducteur est fourni par la société bavaroise progenoX. Le point fort de ce système est le mât extrêmement compact « Zippermast », constitué de trois bandes en acier imbriquées les unes dans les autres selon le principe de la fermeture éclair. Le déploiement et la rétractation fi ables de cette construction unique sont assurés par un moteur de FAULHABER.

« Pour celui qui voit le mât Zippermast pour la première fois, il est stupéfiant de constater à quelle hauteur il peut être déployé. », indique Frank Woodcock, Président directeur général de progenoX. En effet, le boîtier dans lequel se cache le mât est très petit : le plus petit modèle ZM4 fait à peine 15 centimètres de haut et le modèle standard ZM8 fait 25 centimètres. Le numéro de modèle correspond à la hauteur de déploiement maximale du mât, exprimée en pieds. Il s'agit d'environ deux mètres et demi pour le modèle ZM8 qui est également facile à porter avec un poids de sept kilogrammes. Le mât du modèle ZM40 peut, quant à lui, atteindre une hauteur de plus de 12 mètres.

Inspiré du mètre ruban

Le développement de la technologie télescopique originale a été lancé suite à une demande de l'armée américaine. Cette dernière était à la recherche d'un système particulièrement compact et robuste et pouvant être utilisée sur des véhicules sans conducteur. Le concepteur du Zippermast, George Woodruff, s'est inspiré du mètre ruban métallique qui est sous tension grâce à son incurvation et se laisse donc dérouler sans se plier. M. Woodruff a pris trois bandes en acier et les a imbriquées pour le déploiement selon le principe de la fermeture éclair. Les bandes flexibles constituent ainsi un mât stable.
Les trois bandes en acier ressort inoxydable sont enroulées sur des bobines et disposées selon un angle de 120 degrés l'une par rapport à l'autre. Une vis-mère située au centre de ce triangle attrape les bandes par les fentes obliques prévues à cet effet. La rotation de la vis filetée entraîne les bandes qui se déroulent vers le haut. Ce faisant, leurs bords dentés extérieurs s'accrochent les uns dans les autres. Il est donc possible de déployer le Zippermast jusqu'à n'importe quelle position intermédiaire. Le maintien de cette position ne nécessite aucun dispositif de verrouillage : le poids des bandes et la charge reposent sur le filetage de la vis qui, comme l'écrou sur la vis, ne peut donc bouger que par un effet de rotation.
« Lorsque j'ai vu le Zippermast pour la première fois, j'ai été immédiatement convaincu par le principe de construction. », se souvient Frank Woodcock. En 2012, il acheta la technologie aux États-Unis pour l'amener en Allemagne. Avec son équipe de progenoX, ils ont industrialisé le mât télescopique. La clientèle est essen tiellement composée des « unités à gyrophare », telles que les pompiers, les services de secours, la protection contre les catastrophes, la protection civile et la police. Ceux-ci utilisent le mât principalement pour des missions de surveillance et de reconnaissance, c'est-à-dire les domaines d'application pour lesquels il a été conçu à l'origine. Mais entretemps, le Zippermast s'est également montré utile pour d'autres tâches, telles que l'inspection de tuyauteries et canalisations. Il est par exemple utilisé dans une centrale nucléaire pour rechercher d'éventuelles fissures et corps étrangers dans les systèmes de ventilation et d'aération.

Peu encombrant et stable

Grâce aux bandes enroulées, le Zippermast peut être intégré dans un très petit boîtier. Un autre avantage de cette conception est que le diamètre du Zippermast reste le même dans chaque position et sur toute la longueur, contrairement aux mâts télescopiques qui sont constitués de pièces emboîtées les unes dans les autres. Il reste ainsi suffisamment de place à l'intérieur du mât pour y faire passer un câble à l'abri des influences extérieures, par la vis filetée et jusqu'à la tête.
Son principe de construction offre également une très grande stabilité au Zippermast. Cette solidité est encore accrue grâce au traitement thermique des bandes en acier. Pour ce faire, les bandes enroulées sur les bobines sont chauffées, puis refroidies à nouveau. La structure cristalline de l'acier s'adapte à cette position et tend à l'adopter. Le déroulement des bandes génère donc une tension qui renforce davantage le mât. Grâce à sa stabilité, le Zippermast peut également être déployé et subir des charges à l'horizontale.

Conception compacte et mobile pour l'usage
dissimulé

Adapté pour la haute mer et l'espace

progenoX a beaucoup fait pour rendre le Zippermast apte au fonctionnement quotidien. Les bandes en acier sont désormais pourvues d'un revêtement spécial afin de minimiser l'abrasion. La vis-mère est durcie au cours d'un processus thermique et le dispositif électronique est encapsulé. De plus, le moteur utilisé à l'origine pour la vis filetée a été remplacé. « Lors du choix de l'entraînement optimal, nous avons bénéficié de l'excellent support technique de FAULHABER. », souligne Frank Woodcock.
Étant donné que le Zippermast est souvent utilisé dans des conditions extrêmes, il a besoin d'un moteur particulièrement robuste et durable. Il était également important d'obtenir une très grande puissance pour un faible encombrement. « Le moteur qui entraîne la vis filetée devait pouvoir s'intégrer entre deux des trois bandes en acier enroulées et son diamètre ne devait donc pas être supérieur à 32 millimètres. », se souvient Andreas Eiler, responsable du projet chez FAULHABER. Le micromoteur C.C. devait également fournir un couple élevé pour permettre un déploiement rapide du mât même soumis à une charge. La décision commune s'est donc portée sur un micromoteur C.C. de FAULHABER. Celui-ci fournit un couple nominal de 120 mNm grâce à son puissant aimant en terres rares. Le Zippermast a en outre besoin d'un réducteur performant. Le choix s'est ici porté sur un réducteur planétaire de FAULHABER. « Ils sont entièrement constitués de composants en acier. », souligne Andreas Eiler.

Pour permettre au moteur de fonctionner de manière fiable dans des conditions ambiantes extrêmes, il a été équipé d'un boîtier en plastique très résistant. Le micromoteur C.C. satisfait ainsi aux exigences de la classe de protection IP 68 ; il est protégé de la poussière et de l'eau et résistant aux produits chimiques ainsi qu'aux rayons UV et infrarouges. Le micromoteur C.C. de FAULHABER en traîne également le modèle de Zippermast résis tant à l'eau de mer qui peut notamment être intégré à une bouée en mer. M. Woodcock n'écarte pas non plus l'idée d'une utilisation dans l'espace et a déjà répondu à deux appels d'offres : « Le Zippermast peut par exemple très bien servir de flèche pour les satellites de petite et moyenne tailles, les antennes ou les appareils optiques. De plus, nous collaborons avec la société ODG-ARGO qui fournit des véhicules robotisés aux agences spatiales NASA et CSA. Nous venons d'installer le Zippermast sur l'un des robots ARGO qui doit être utilisé pour une mission prévue sur Mars. Je pense que nous avons de bonnes chances de participer à l'un de ces projets spatiaux. »

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