Brevet FR2009912A1 — publié le 19700213

~1" 2009912 L1 invention concerne le stockage d'un câble caréné en couches multiples et vise à éviter d'écraser les profils. Dans les applications océanographiques et similaires, on emploie un câble présentant des sections carénées de forme hy-5 drodynamique qui servent à réduire la traînée du câble. Bans tous les systèmes actuellement connus, le treuil de remorquage emmagasine ce câble en une seule couche à multiples spires et habituellement, les sections carénées sont orientées radialement autour du tambour de façon que les spires soient aussi serrées que pos-10 sible. Antérieurement, on considérait généralement comme impossible d'enrouler plus d'une seule couche de câble caréné sur un tambour car la tension d'enroulement de couches suivantes sur le câble écraserait le carénage des couches sous-gacentes. Toutefois, la tendance est d'augmenter les profondeurs 15 de travail dans les systèmes océanographiques en eau profonde* Cette tendance pose des problèmes notables de stockage de câble quand le système est remisé étant donné qu'avec le système de stockage à une seule couche, le treuil tend à prendre une dimension peu maniable. Cela est particulièrement aggravé par le fait 20 que le treuil est habituellement situé tout à l'arrière du pont du navire, où un poids excessif peut poser des problèmes, dans certains cas, quand à l'assiette du navire. On peut améliorer radicalement cette situation en prévoyant un dispositif permettant de stocker le câble caréné en 25 couches multiples sur un seul treuil. Le but principal de l'invention est de réduire l'encombrement du treuil en prévoyant un système qui permet de stocker en couches multiples un câble caréné. Pour plus de simplicité, la description fondamentale se limitera à un système à deux 50 couches, puis on décrira un peu plus brièvement un système à quatre couches. La description se réfère aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une élévation axiale de la configuration de treuil selon 1'inventionî 55 la figure 2 est une coupe fragmentaire de l'ensemble de double tambour de treuil suivant la ligne A-A de la figure 1 ; la figure 5 est une coupe de l'ensemble de double tambour de treuil suivant la ligne B-B de la figure 2; 69 16083 -2- 2009912 la figure 4 est une coupe de l'ensemble de double tambour suivant la ligne C-C de la figure 2; la figure 5 est un plan fragmentaire vu dans le sens de la flèche B de la figure 4-; 5 la figure 6 est une coupe fragmentaire d'un tambour de treuil montrant la gorge hélicoïdale et le câble caréné en place; la figure 7 est une élévation schématique drun système à quatre couches montrant l'orientation du tambour pendant 1'enroulement de la quatrième couche} 10 la figure 8 est une coupe d'un système à quatre couches suivant la ligne E-E de la figure 7; la figure 9 est une coupe fragmentaire d'un système à quatre couches suivant la ligne F-F de la figure 8; la figure 10 est une vue schématique d'une autre disposi-15 tion de blocage entre tambours de treuil adjacents; la figure 11 est une coupe d'une variante du tambour de treuil qui présente une deuxième configuration assurant la rotation relative entre les tambours; la figure 12 est une coupe suivant la ligne G-G de la 20 figure 11» montrant un autre procédé permettant de faire tourner le tambour extérieur avec le tambour intérieur quand le tambour intérieur est entièrement chargé de câble; la figure 13 est un graphique illustrant l'économie relative d'espace procurée par l'introduction de chaque tambour 25 supplémentaire. Les mêmes références désignent des parties similaires sur les différentes figures. La configuration représentée par la figure 1 comprend un ■ bâti support 1, un arbre 2t un ensemble de tambours 3 et des 30 moyens usuels d'entraînement de l'arbre (non représentés). L'ensemble de tambours de treuil comprend un premier tambour ou tambour intérieur 4 et un deuxième tambour ou tambour extérieur 5 comme le montrent les figures 2 et 3» Ces deux tambours sont montés concentriquement sur l'arbre 2. Le tambour 4 35 fait corps avec l'arbre 2 tandis qué le tambour 5 est supporté par l'arbre 2 grâce à des joues 6 et à des coussinets 7* L'arbre est monté de manière à pouvoir tourner sur des paliers principaux 8 supportés par le bâti 1. Ainsi, l'arbre 2 et le tambour intérieur 4 sont capables de tourner indépendamment du tambour exté-40 rieur. Le tambour extérieur 5 peut être maintenu immobile ou t 69 16083 -3- "2009912 bien être verrouillé au tambour intérieur 4 par plusieurs cylindres hydrauliques à petite course 9 situés sur les (joueë 6 comme le montrent les figures 1 et 2 et dont les tiges de piston jouent le rôle de tiges de biocage lorsqu'elles sont dé-5 ployées dans des creux correspondants des parois latérales du tambour intérieur. On a symbolisé sous la forme la plus simple le fait que ces cylindres'sont branchés hydrauliauement en parallèle et se terminent par des orifices de débranchement rapide 10 (figure 1) de sorte que quand le treuil est immobile, on peut 10 relier momentanément les tuyaux à ces orifices pour actionner les cylindres. Inversement, on peut arrêter le tambour extérieur 5 et l'empêcher de tourner au moyen d'un ou plusieurs cylindres 11 qui peuvent agir sur ce tambour (par exemple à la périphérie) 15 lorsque le cylindre est déployé'comme le montrent les figures 1 et 3. les deux tambours, intérieur et extérieur, 4 et 5,' peuvent être unis mais ils sont de préférence munis d'une gorge comme le montre la figure 2, la gorge constituant une hélice 20 continué, le tambour intérieur présentant une hélice à pas à droite et le tambour extérieur une hélice à pas à gauche ou inversement. La section de la gorge hélicoïdale 12 est conçue pour envelopper partiellement ou totalement le câble de remorquage 25 caréné 15, ce dernier cas étant représenté par la figuré 6. Le tambour extérieur 5 est seul fendu transversalement entre les faces 14 et 15 sur la figure 3« ! Près de l'achèvement de la première couche d'enroulement 35 sur le tambour intérieur, c'est-à-dire pendant le dernier demi-tour, il faut élever le câble à la hauteur du tambour extérieur 5» On peut y parvenir simplement en adaptant une "rampe" de remplissage 16 dans le quadrant de la dernière fënte du tambour 69 16083 -4- 200991,2 intérieur, corme le montre la figure 4. Cette rampe commence à monter au point 17 et rejoint le tambour extérieur 5 en 18 avec " le plus grand rayon tolérable, ce rayon étant pratiquement égal au rayon des nervures' situées" entre les gorges comme le montre 5 la figure 6. L'espacement destiné au cable qui monte peut être ménagé par des moyens d'accès ou une chambre d'espacement 19 qui est usinée dans TTëxtrêmité recouvrante -20 du tambour extérieur 5 comme le montre la figure 2. A mesure que le câble approche de 10 son niveau supérieur, le toit de cette chambre 19 est éehancré en 21 pour permettre au câble de sortir. Cela est représenté par les figures'4- et 5- La paroi latérale la plus extérieure 22 de la chambre 19 est retenue de manière à guider le câble.vers le début de la gorge hélicoïdale 23 du tambour extérieur 5 (voir 15 figure 5)» Cette-paroi est représentée courbée vers l'intérieur en 22 mais sur de grands tambours où l'angle de l'hélice est petit, cela ne serait pas nécessaire. Toutefois, quand le câble atteint la position de la figure 4, c'est-à-dire à son point de contact avec la rampe 16 20 en 18, on arrête' momentanément le tambour pour permettre aux -cylindres de blocage 9 (figure 2) de se déployer, verrouillant ainsi le tambour extérieur 5 au tambour intérieur 4. Simultanément, il faut rétracter le cylindre d'arrêt 11 du tambour extérieur 5, permettant ainsi au tambour extérieur 5 de tourner avec 25 le tambour intérieur 4. Lorsque la rotation recommence, le câble entre dans la gorge 23 du tambour extérieur 5 et commence la deuxième couche d'enroulement. • Le jeu 24-(figure 2) entre-1'intérieur du tambour exté-30 rieur 5 et les-nervures'séparant les gorges du tambour intérieur 4 est très petit (par exemple 5»2 mm sur un diamètre de 4,5 m) et donc, le tambour extérieur, qui'possède une certaine élasticité par suité de la fente transversale prévue entre les faces 14 et 15, 'peut se contracter sous la tension du câble, permet- 35 tant ainsi au tambour intérieur 4 de supporter la charge-. Le jeu 24 est -régi par la propriété * que possède le tambour extérieur 5 de se contracter sans dépasser la limite élastique de la matière du tambour. Ainsi, -lorsqu'on déroule ensuite lé câble, le 69 16083 -5- 2009912 tambour 5 reprend ses dimensions primitives une fois que le câble s'en est déroulé complètement et cela rétablit le jeu 24 permettant la rotation libre du tambour intérieur quand le tambour extérieur est à nouveau bloqué comme le montre la figure 3« 5 Jusqu'ici, la description a été limitée à un système à deux couches. Les figures 7, 8 et 9 montrent un système à quatre couches. La figure 7 montre la situation dans laquelle on déroule un câble sur le tambour de deuxième couche 5j le tambour inté-10 rieur 4 et le deuxième tambour étant donc bloqués l'un sur l'autre et eh rotation. En conséquence, la fente située entre les faces 14 et 15 du tambour 5 s'est déplacée de la position initiale représentée par la figure 3. A ce moment, le troisième tambour 25 et le tambour extérieur 26 sont bloqués et immobiles» 15 On notera que le troisième tambour 25 présente entre les faces 27 et 28 une fente transversale qui est plus large que la fente du deuxième tambour 5« A nouveau, le tambour extérieur 26 présente entre les faces 29 et 30 une fente transversale plus large que celle du tambour 25. La raison en est que le câble qui 20 entre dans l'ensemble de tambours s'élève à chaque couche suivante d'enroulement. Le deuxième, le troisième et le quatrième tambours 5» 25 et 26 sont montés concentriquement de manière à pouvoir tourner comme le montre la figure 8, chacun étant supporté sur des pa-25 liers respectifs 7» 31 32. Les plaques terminales, de chaque tambour sont équipés de multiples cylindres respectifs de blocage 9i 33 et 34. Ainsi, il est possible de bloquer ou de débloquer le tambour 5 relativement au tambour 4, le tambour 25 relativement au tambour 5 et le tambour 26 relativement au tambour 30 25» indépendamment, pendant le processus d*enroulement ou de déroulement de câble. Les tambours qui n'ont pas besoin de tourner à l'unisson avec le tambour intérieur doivent être maintenus immobiles. On peut y parvenir grâce à un seul cylindre de verrouillage à 35 double effet, 35, monté sur le bâti support 1. Les positions de ce cylindre peuvent être définies par des interrupteurs de fin de course 36 et 37 de sorte qu'à la course maximale vers l'intérieur, les tambours 5, 25 et 26 sont verrouillés en position 69 16083 -6- 2009912 immobile pendant l'enroulement de la première couche de câblej pendant l'enroulement de la deuxième couche, les tambours 25 et 26 sont seuls verrouillés et pendant l'enroulement de la troisième couche de câble, le tambour 26 est seul verrouillé. A la 5 course maximale vers l'extérieur, tous les tambours tournent à l'unisson. Les deux positions intermédiaires de course du cylindre 35 sont commandées respectivement par le positionnement des interrupteurs de fin de course 36 et 37» Quand les nervures situées entre les gorges doivent 10 supporter la charge du tambour placé par dessus, la profondeur des gorges de câble est progressivement plus grande, dans les tambours ^ et 25, que dans le tambour 4. La raison de ce fait est illustrée par la figure 9. Sur cette figure, on voit que le câble forme une corde en travers de la fente transversale des 15 tambours respectifs. Par suite, la couche sous-jacente de câble doit se trouver en dessous de cette corde pour empêcher l'accrochage entre couches. Etant donné que la longueur de corde est maximale sur la quatrième couche, la dimension 38 jusqu'au fond de la gorge dans la troisième couche doit être plus grande que 20 la dimension équivalente entre couches inférieures. Il est im--portant aussi que les bords antérieurs de chaque coté des fentes soient arrondis comme indiqué en 39, le rayon de cette courbure ne devant pas être inférieur au rayon minimal de courbure du câble caréné. 25 On peut adopter un autre moyen pour verrouiller les tam bours ensemble (en dehors des cylindres 9» 33 et 34 de la figure 8) comme le montre la figure 10. Sur celle-ci, le tambour 5 est maintenu concentrique au tambour 4 par le moyeu 40 monté de manière à pouvoir tourner sur 30 l'arbre 2 et deux rayons 41 et 42 prévus de part et d'autre de la fente transversale 44. Normalement, cela permet un petit jeu 24 entre les tambours 4 et 5. toutefois, un cylindre hydraulique 43 monté entre les rayons 41 et 42 peut être alimenté de manière à contracter le tambour 5 sur le tambour 4, assurant ainsi une 35 action similaire à un embrayage de sorte que les deux tambours sont entraînés à l'unisson. On peut noter que les tambours extérieurs ne fournissent jamais la force motrice. Un autre mode d'exécution de l'invention est représenté 69 16083 -7- 2009912 par les figures 11 et 12 qui illustrent un treuil relativement petit. Pour ces applications, l'extension axiale des tambours 4 et 5 peut être suffisamment petite pour que les limites de la fente transversale entre 14 et 15 du tambour 5 puissent avoir 5 la solidité voulue pour supporter le câble tendu sans que cela nécessite un transfert de charge à un tambour intérieur profondément rainure. Dans ce mode d'exécution, les moyens d'accès prévus-pour le passage du câble du tambour intérieur 4 au tambour extérieur 10 5 sont combinés à un dispositif de verrouillage grâce auquel le tambour extérieur commence sa rotation à l'unisson avec les tambours intérieurs aussitôt que le tambour intérieur est rempli de câble. A cet effet, la profondeur de lgéhambre d'accès 19 est profilée de telle sorte que la distance radiale entre le 15 profil de la rampe 16 et le toit de la chambre d'accès 19 reste constante. Cette profondeur constante est égale à l'axe longitudinal du câble caréné, vu en coupe . Par suite, quand on enroule du câble sur le tambour intérieur et que le demi-tour final est atteint, le câble s'élève lorsque la rampe 16 passe des-'20 sous jusqu'au moment où la rampe 16 se trouve en dessous de la chambre d'accès 19 comme le montre la figure 12, moment où le câble caréné arrive en contact ferme avec le toit de la chambre d'accès 19. Quand le tambour intérieur 4 continue de tourner, la chambre d'accès 19 puis tout le tambour extérieur 5 sont for-25 cés de tourner aussi en position verrouillée avec le tambour intérieur. Quand il faut que le tambour extérieur reste immobile indépendamment, il peut être arrêté par un mécanisme d'enclique-tage 44 (figure 11). Lorsqu'on utilise cet èncliquetage, la 50 forcé d'entraînement communiquée au tambour extérieur par le câble comme indiqué au paragraphe précédent suffit à surmonter l'action d'arrêt de l'encliquetage. Inversement, quand on déroule le câble de l'appareil, l'encliquetage 44 arrête à nouveau automatiquement la rotation du tambour extérieur 5 au. mo-55 ment où celui-ci se vide. Le mode d'exécution des figures 11 et 12 comprend un autre moyen permettant d'assurer une rotation relative indépendante du tambour extérieur 5 autour du tambour intérieur 4. Dans 69 16083 -8- 2009912 cette disposition, le tambour extérieur tourne sur une série de billes.emprisonnées 45 qui sont insérées à l'interface entre les parois des tambours intérieur et extérieur. Les cuvettes de billes ainsi formées permettent au tambour intérieur 4 de tour-5 ner quand le tambour extérieur 5 est maintenu immobile. Il est important de noter que la. rotation, relative se produit seulement quand le tambour extérieur est déchargé de sorte que la cuvette à billes ne fonctionne jamais en charge. La figure 11 montre un dispositif d'entraînement fixé à 10 un côté du tambour intérieur 4. Il comprend' une roue dentée 46 fermement boulonnée au tambour 4 et me chaîne 47 qui peut être entraînée par tout mécanisme moteur usuel.- Le but principal de l'invention, comme on l'a dit, est de diminuer le volume d'un treuil à câble caréné. La figure 13 15 montre so.us forme graphique le pourcentage de volume (porté en ordonnées) d'un système à deux, trois et quatre tambours en comparaison d'un treuil usuel à un seul tambour (les nombres de tambours sont portés en abscisses); on peut voir qu'une configuration à quatre tambours est réduite à 15 % seulement du volume 20 de la configuration équivalente à un seul tambour. On a décrit essentiellement l'invention par les composants utilisés. Toutefois, il n'est pas question de restreindre l'invention à la disposition précise de pièces qui est décrite, car on décrit seulement une construction utilisable qui illustre 25 une conception et l'invention n'est pas limitée à ces modes d'exé cution. 69 16083 ~9~ 2009912 - REVENDICATIONS - 1 - Appareil servant à stocker un câble et comprenant un premier tambour tournant, un deuxième tambour tournant espacé du premier et lfentourant pratiquement, des moyens propres à arrê- 5 ter la rotation du deuxième tambour et des moyens d*accès permettant au câble de passer du premier tambour au deuxième après s'être enroulé sur le premier. 2 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens permettant d'enrouler le câble 10 sur le deuxième tambour en sens inverse de l'enroulement sur le premier . 3 - Appareil selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le premier et le deuxième tambours comportent dans leur surface extérieure respective une gorge hélicoïdale desti- 15 née à recevoir le câble, la gorge du deuxième tambour étant opposée à celle du premier. 4 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le deuxième tambour présente une fente transversale permettant d'enrouler le câble sur le premier tambour et de l'en 20 dérouler pendant que le deuxième tambour est immobile. 5 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens permettant de bloquer le deuxième tambour relativement au premier. 6 - Appareil selon la revendication 5, caractérisé par 25 le fait que les moyens de blocage, en combinaison avec les moyens d*accès, comprennent une rampe fixée au premier tambour et une chambre placée par dessus et annexée au deuxième tambour, la rampe communiquant avec la chambre de manière à causer une action de blocage entre le premier et le deuxième tambours quand 30 le cable s'applique par dessus la rampe en passant du premier au deuxième tambour. 7 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens d'entraînement direct du premier tambour tandis que le deuxième tambour est monté sur un 35 palier de manière à tourner indépendamment. 8 - Appai&l selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte un troisième tambour tournant espacé entourant le deuxième, des moyens individuels d'arrêt du troi 69 16083 -10- 2009912 sième tambour et une fente transversale prévue dans le troisième tambour pour permettre de dérouler le câble du deuxième tambour quand le troisième est immobile grâce à ses moyens d'arrêt individuels, la fente du troisième tambour étant plus large que celle 5 du deuxième. 9 - Appareil selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la gorge hélicoïdale du premier tambour est assez profonde pour envelopper pratiquement le câble et que le deuxième tambour est flexible dans la mesure voulue pour qu'il puisse se 10 contracter sous la tension du câble et entrer en contact avec le premier tambour de manière à supporter la charge. 10 - Appareil selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le deuxième tambour présente des moyens de guidage permettant de guider le câble.des moyens d'accès vers la gorge héli-15 coïdale du deuxième tambour.