Brevet FR2092138A1 — publié le 19720121

~1~ 2092138 la présente invention concerne une commande à distance pour installations hydrauliques, en particulier pour cabestans hydrodynamiques de halage sur tankers, installation comprenant un moteur hydraulique alimenté à partir d'un réseau hydrauli-5 que et entraînant l'installation, en particulier le cabestan. On utilise en premier lieu les commandes à distance pour installations actionnées hydrauliquement, là où un risque élevé d'explosion existe dans la région de l'installation. Cette situation existe avant tout sur les tankers, dans lesquels 10 un risque élevé d'explosion existe dans la zone des cabestans, en particulier des cabestans de halage. Pour écarter ou réduire ce risque, on a déjà proposé d'actionner de tels cabestans de halage, notamment des cabestans hydrodynamiques, par des groupes d'entraînement, par exemple des moteurs électriques ou des mo-15 teurs diesel disposés en dessous de la zone menacée. Ces groupes d'entraînement sont donc par exemple disposés sous le pont du tanker, où. ils ne peuvent pas constituer une source de danger. L'entraînement est alors transmis au cabestan hydrodynamique par le réseau hydraulique, et ceci par l'intermédiaire d'un mo-20 teur hydraulique monté en amont du cabestan. L'invention a pour but de proposer, en particulier pour des cabestans hydrodynamiques de halage disposés sur des tankers, une commande hydraulique à distance. La construction de l'installation est simple et son fonctionnement est sûr et à l'abri 25 des explosions. La commande à distance suivant l'invention est caractérisée par le fait qu'un convertisseur hydrodynamique de couple est disposé entre, d'une part un moteur hydrostatique réglable alimenté à une pression constante du réseau, par une pompe de 30 réglage commandée en fonction de la pression et, d'autre part, l'installation entraînée, en particulier le cabestan. Le moteur hydrostatique réglable est de préférence un moteur hydraulique (moteur à débit variable) et le convertisseur de couple un convertisseur à couple d'entrée constant, appelé par la suite 35 convertisseur "constant''. Dans cet agencement suivant l'invention, on fait fonctionner l'installation, donc en particulier le cabestan, en faisant varier manuellement, par exemple par modification de l'inclinaison du plateau oscillant, le débit du moteur hydraulique, 40 q^i est disposé au voisinage immédiat du cabestan ou qui lui 71 16604 2 2092138 est relié. Le convertisseur de couple est entraîné par la pression constante du réseau à des vitesses de rotation différentes, suivant le réglage du moteur hydraulique. L'expérience et les connaissances relatives à de tels mo-5 teurs hydrauliques réglables enseignent que, par suite de la pression constante du réseau, la vitesse de rotation du moteur doit normalement s'élever jusqu'à sa destruction. L'utilisation d'un convertisseur de couple, en particulier d'un convertisseur constant, entraîne l'effet surprenant que, quelle que soit la 1° charge du moteur, c'est-à-dire indépendamment du travail du cabestan entraîné, le convertisseur de couple disposé à la suite du moteur hydraulique évite l'emballement du moteur dans toutes les conditions de fonctionnement. La caractéristique du convertisseur de couple fait que ce convertisseur impose cons-"15 tamment au moteur hydraulique un couple qui dépend uniquement de l'inclinaison de son plateau oscillant, c'est-à-dire de sa position de réglage. Cela résulte de la relation entre le couple d'entrée et la vitesse de rotation du convertisseur. Le dispositif suivant l'invention présente en outre l'avan-20 tage surprenant qu'une pompe commune de réglage peut entraîner plusieurs moteurs hydrauliques montés en parallèle, à la suite de chacun desquels est disposé un cabestan, sans que, ainsi qu'on devait s'y attendre, seul tourne le moteur réglable du cabestan le moins chargé. 25 D'autres caractéristiques de l'invention ont trait à des détails se rapportant à la réalisation mécanique et hydraulique du dispositif suivant l'invention relativement à différentes applications. D'autres détails seront exposés ci-après au moyen des 30 exemples de réalisation représentés au dessin, sur lequel : - la figure 1 représente une commande à distance suivant l'invention, en vue d'ensemble schématique pour plusieurs cabestans ; - la figure 2 est une vue schématique d'un cabestan avec, 35 également en représentation schématique, le groupe de commande suivant l'invention ; - la figure 3 est une vue, analogue à la figure 2, d'une autre forme de réalisation de l'invention, et - la figure 4 est un diagramme montrant la relation entre le couple d'entrée et la vitesse de rotation d'entrée dans le 40 71 16604 5 2092138 convertisseur* Le principe de la disposition d'une installation de commande hydraulique suivant l'invention résulte de la figure 1. Dans l'exemple de réalisation qui y est représenté, un groupe com-5 mun, à savoir un moteur 13 d'entraînement, par exemple un moteur électrique ou un moteur diesel, et une pompe de réglage 14, entraîne trois cabestans, en particulier, des cabestans de halage 10, 11, 12, montés en parallèle» Une conduite commune 15 d'alimentation, dans laquelle la pompe de réglage 14, commandée 10 en fonction de la pression, produit une pression constante, à savoir une pression élevée d'environ 150 à 180 atm., conduit aux différents cabestans 10, 11, 12. La pompe de réglage 14 débite. en fonction des modifications de la pression dans la conduite d'alimentation 15 j de sorte que la pression constante est "15 maintenue dans le réseau indépendamment de la charge de celui-ci» Un moteur hydrostatique réglable, de préférence un moteur hydraulique 16, c'est-à-dire un moteur à débit variable, affecté à chaque cabestan de halage 10, 11, 12, est entraîné à la 20 pression constante de réseau. Pour faire fonctionner le cabestan, on règle ce moteur réglable 16, disposé au voisinage immédiat du cabestan correspondant 10, 11, 12, par exemple (dans le cas des unités à pistons axiaux) en modifiant manuellement l'inclinaison de son plateau oscillant. 25 Suivant l'invention, le couple M1 de sortie du moteur ré glable 16 n'est pas transmis directement au cabestan de halage 10, 11, 12 mais en amont du cabestan est monté un convertisseur hydrodynamique de couple, en particulier un convertisseur "constant" 17. Comme de tels convertisseurs usuels du commerce ne 30 peuvent agir que dans un seul sens de rotation, dans la forme de réalisation suivant la figure 2, est interposé un mécanisme approprié 18 de renversement de marche entre le cabestan 10, 11, 12 et le convertisseur 17* Les parties de l'installation décrites jusqu'à présent, à savoir le moteur réglage 16, le conver-35 tisseur constant 17 et le mécanisme de renversement de marche 18, constituent de préférence un ensemble logé dans un carter unique et disposé au voisinage immédiat du cabestan de halage 10, 11 ou 12 (voir figure 1). La caractéristique du moteur réglable 16 alimenté sous 40 pression constante sur la conduite d'alimentation 15 devrait 71 16604 2092138 avoir normalement pour conséquence que le moteur 16 s'emballerait jusqu'à sa destruction. Cela est empêché, selon l'invention, par le convertisseur "constant" disposé à sa suite qui, du l'ait de sa caractéristique propre, impose au moteur de réglage 16 5 tin couple déterminé avec une vitesse de rotation correspondant à ce couple. La caractéristique 19 d'un convertisseur constant 17 à prendre ici en considération est reproduite sur la figure 4 : elle indique le couple d'entrée M1 du convertisseur 17, qui est en même temps le couple de sortie du moteur réglable 10 16. La courbe caractéristique 19 résulte de l'équation Ml « K . n1 2 dans laquelle K est une constante. Le diagramme reproduit sur la figure,4- montre qu'à une position de réglage déterminée du moteur réglable 16 (les différents angles d'inclinaison du pla-15 teau oscillant sont portés sur les ordonnées et caractérisés par les lignes horizontales) correspond un couple déterminé de sortie M1 avec une vitesse déterminée de rotation ni . Ce résultat est indépendant de la charge de l'installation provenant du cabestan 10, 11 ou 12 disposé à la suite, parce que le couple de 20 sortie M2 à la vitesse correspondante de sortie n2 est sans influence sur la caractéristique du convertisseur constant 17• Les valeurs de sortie M2 et n2, qui sont déterminantes pour l'entraînement du cabestan 10, 11 ou 12, sont influencées par manoeuvre (modification de l'inclinaison) du moteur de réglage 25 16 et, par suite, par la modification de la vitesse de rotation de sortie n1 de ce moteur. Cette installation hydraulique relativement simple permet donc l'entraînement à distance des cabestans 10,11, 12 sans nécessiter en même temps une commande à distance, car on peut manoeuvrer le cabestan en se plaçant à son voisinage immédiat, à savoir à partir du moteur de réglage 16. 30 Selon une autre particularité,l'huile de retour du moteur réglable 16 est amenée au convertisseur 17 pour servir d'agent réfrigérant par une conduite de réfrigération 20 et refroidit le convertisseur 17, avant de se rendre, par une dérivation 21 sans pression, du convertisseur 17 à une bâche 22 du cabestan. 35 De la bâche 22, l'huile se rend dans une conduite 23 de (retour) conduisant à un réservoir à huile central 24, situé par exemple sous le pont. L'huile est prélevée de la bâche 22 par une pompe 25 qui prélève l'huile en fonction du niveau de Gelle-ci dans la bâche. ^ Grâce aux mesures décrites, l'huile peut quitter sans près- 71 16604 2092138 sion le convertisseur 17- On évite ainsi dans l'installation des coups de bélier critiques, qui pourraient se produire si l'on faisait passer directement l'huile du convertisseur 17 à la conduite de retour 23. 5 II est, en outre, prévu de relier le moteur réglable 16 à la bftche 22 par une conduite de fuite 26, par laquelle l'huile est prélevée de façon simple du moteur réglable 16. On peut ainsi se passer d'une conduite de fuite allant à la station de pompage. 10 La figure 3 montre une autre forme de réalisation de l'in vention, dans laquelle on évite le mécanisme 18 de renversement de marche. On part ici du fait que le moteur hydraulique 16 est réglable de façon continue dans les deux sens de rotation, tandis que, ainsi qu'on le sait, le convertisseur 17 ne convient 15 que pour un seul sens de rotation. Cela étant, l'idée à la base de la forme de réalisation suivant la figure 3 est que, pour un sens d'entraînement du cabestan 10, 11 ou 12, en particulier à l'acoostage, le flux moteur se dirige vers le cabestan 10, 11 ou 12 ou l'arbre 28 du cabestan plus ou moins directement, et en 20 tous cas sans passer par le convertisseur 17> et dans l'autre sens de rotation, et en particulier au halage, en passant par ce convertisseur. ïïn pignon principal 27 est à cet effet monté sur l'arbre de sortie du moteur réglable 16. Ce pignon engrène, d'une part, 25 avec un pignon 29 porté par l'arbre 28 du cabestan et, d'autre part, avec un pignon 30 porté par l'arbre d'entrée du convertisseur constant 17* Des accouplements à roue libre 31 et 32 sont respectivement affectés à ces pignons 29 et 30. Ces- accouplements fonctionnent de façon telle que, dans un sens d'entraîne-30 ment, celui donnant du mou ou de l'accostage, le flux moteur se dirige directement du pignon principal à l'arbre 28 du cabestan en passant par le pignon 29 et 1'accouplement à roue libre 31, tandis que l'accouplement à roue libre 32 tourne à vide, c'est-à-dire ne transmet pas de couple à l'arbre d'entrée du conver-35 tisseur 17* Dans le sens opposé de rotation, celui du soulèvement d'un fardeau ou du halage, le pignon 29 tourne à vide, tandis qu'au contraire un couple est transmis à l'arbre d'entrée du convertisseur 17 et de là à un pignon 33 porté par l'arbre de sortie du convertisseur 17» Ce pignon engrène à son tour avec 40 un pignon 34 porté par l'arbre 28 du cabestan et transmet ainsi 71 16604 b 2092138 le couple dans le sens de rotation du halage. Cela dit, la particularité consiste en ce que, également dans le sens de rotation de l'accostage, c'est-à-dire quand le flux moteur est transmis à l'arbre 28 du. cabestan sans passer 5 par le convertisseur 17 * celui-ci peut néanmoins remplir la fonction précédemment décrite, du fait qu'un couple est constamment transmis du pignon 54 au convertisseur 17 en passant par le pignon 53. lie convertisseur 17 assume ainsi aucomatiquement la fonction de frein et empêche que le moteur réglable 16 prenne une 10 vitesse excessive, car la liaison avec le moteur 16 reste maintenue par l'intermédiaire des pignons 33 et 54 ainsi que 29 et 27. Du côté d'entraînement du convertisseur 17 s'établit un couple négatif -M2, qui croît avec la vitesse de rotation -n2, suivant la fonction -M2 m f (-n2). On est ainsi assuré que le 15 moteur réglable 16 ne peut pas non plus s'emballer à l'accostage . Dans cette forme de réalisation, les différents pignons sont choisis de façon à pouvoir obtenir, pour ces états de charge correspondant au halage et à l'accostage, les vitesses maximales 20 favorables, le couple maximal pour l'accostage peut n'être par exemple qu'environ un sixième du couple maximal pour le halage. l'installation suivant la figure 5 présente en outre l'avantage que, par une surmultiplication convenable, on peut facilement adapter les vitesses de rotation du moteur 16 au conver-25 tisseur 17 tournant en règle générale plus vite, avec comme conséquence, qu'un convertisseur 17 relativement petit suffit en général pour 1 'exploitation. On l'obtient en dimensionnant convenablement les pignons 27 et 30. la commande à distance suivant l'invention se distingue 50 de différentes façons. Elle est avant tout d'une construction et d'une marche très simples, elle évite les pertes par étranglement et son rendement est optimal, la pompe de réglage 14 ne produit à chaque instant que la quantité d'énergie d'entraînement qui est absorbée par les différents moteurs réglables. 35 l'insertion du convertisseur constant 17 présente en outre l'avantage qu'on peut élever jusqu'à environ 200 % le couple et la vitesse de rotation du moteur réglable 16. le convertisseur 17 agit ici comme variateur continu de vitesse. 71 16604 2092138 On peut apporter par exemple à l'invention la modification suivante : au lieu du moteur préféré réglable 16 utilisé (à débit variable) on utilise un moteur hydrostatique à débit constant, en amont duquel est montée alors, dans l'esprit de l'invention, une soupape de réglage du débit. 71 16604 2092138 REVENDICATIONS xwx wrt HMM uamKMaaiia xxsraaM 1.- Commande à distance pour installations hydrauliques, en particulier pour cabestans hydrodynamiques de halage sur tankers, installations comprenant un moteur hydraulique alimen- 5 té à partir d'un réseau hydraulique et entraînant l'installation, en particulier le cabestan, cette commande étant caractérisée par le fait qu'un convertisseur hydrodynamique de couple est disposé entre, d'une part, un moteur hydrostatique réglable alimenté à une pression constante du réseau, par une pompe 10 d.e réglage commandée en fonction de la pression et, d'autre part, l'installation entraînée, en particulier le cabestan. 2.- Commande suivant la revendication 1, dans laquelle le moteur hydrostatique réglable est un moteur hydraulique (moteur à débit variable). 15 3»~ Commande suivant la revendication 1, dans laquelle on utilise comme moteur hydraulique un moteur hydrostatique à débit constant en amont duquel est montée une soupape de réglage du débit. 4.- Commande suivant la revendication 1, dans laquelle le 20 convertisseur hydrodynamique de couple est un convertisseur à couple d'entrée constant. 5*- Commande suivant la revendication 1, dans laquelle plusieurs groupes, en particulier plusieurs cabestans de halage, sont reliés, no.tammônt dans un montage en parallèle, à une 25 pompe commune de réglage située à distance des cabestans. 6.- Commande suivant la revendication 1, dans laquelle l'huile de reflux du moteur réglable peut traverser le convertisseur pour le refroidir. 7.- Commande suivant la revendication 6, dans laquelle on 30 peut prélever sans pression l'huile de reflux du convertisseur pour la ramener dans^bltche affectée à chaque cabestan de halage et de laquelle on peut refouler l'huile en fonction de son niveau dans une conduite de retour commune. 8.- Commande suivant la revendication 7» dans laquelle 35 l'huile de fuite du moteur réglable peut être ramenée dans la bâche. 9.- Commande suivant la revendication 1, dans laquelle un mécanisme de renversement de marche est monté à la suite du convertisseur. 71 16604 ~9~ 2092133 10.- Commande suivant la revendication 1, dans laquelle, suivant le sens de rotation, le couple du moteur réglable est transmis au cabestan directement ou par l'intermédiaire du convertisseur à couple d'entrée constant et, dans le cas où le cou- 5 pie est transmis directement au cabestan, en particulier à l'accostage, le convertisseur "constant" agit comme frein. 11.- Commande suivant la revendication 10, dans laquelle le convertisseur est relié au moteur réglable par l'intermédiaire d'un accouplement à roue libre. 10 12.- Commande suivant la revendication 10, dans laquelle .. le couple du moteur réglable est transmis au .convertisseur avec une surmultiplication,et de celui-ci au.cabestan avec une démultiplication.