Brevet FR2092713A1 — publié le 19720128

La présente invention a pour objet des dispositifs pour hisser, au moyen d'un treuil, une charge flottante, par exemple, une embarcation. On sait qu'un tel levage présente des difficultés à cause des mouvements de la houle. En effet, l'embarcation qui est de taille relativement réduite par rapport à la longueur d'onde de la houle suit sensiblement celle-ci. Le treuil peut être placé sur un poste fixe, par exem- ple, à quai ou sur une plateforme. I1 peut être également placez à bord d'un navire ou sur une bouée flottante. Dans tous les cas, les ouve- lents du treuil par rapport à cenx de la houle sont pratiquement négligeables et le problème se raine au cas d'un treuil fixe. On admet que la houle est sensiblement sinusoïdale. Le moment le plus défavorable pour commencer à lever l'e-barcation est celui où elle a une vitesse descendante maxima qui correspond au moment oh l'am- plitude de la houle sous l'embarcation est nulle. Si le treuil commençait à tirer à ce moment là sans qu'aucun dispositif ne soit intercalé entre lui et l'embarcation, il en résulte- rait un chec très violent dt au changement brutal de la vitesse de l'e- barcation. Le artériel serait détérioré et les occupants de l'embarca tien fortement secoués. Pour éviter un tel chec, il faut que l'embarcation continue à descendre mais que le treuil commence à lui appliquer un effort de traction qui lui communique une accélération ascendante. L'esbarcation commence alors à déjauger et son poids apparent, c'est-à-dire son poids total diminué de la poussée hydraulique 'accrott. Si l'on représente sur un graphique les déplacements de l'em- barcatien en fonction du temps ainsi que la sinusoïde de la houle et la droite qui représente la longueur de cabale enroulée sur le treuil, et ceci dans les plus mauvaises conditions de levage, c'est-à-dire en met- tant le treuil en route au moment où la vitesse descendante de l'embar- cation est maxima, le diagramme des déplacements de l'embarcation doit répondre à certaines conditions. A l'origine, il doit être tangent à la sinusoide de la houle pour qu'il n'y ait pas de discontinuité des vitesses donc pas de choc. I1 doit devenir tangent à une droite paralIèle à la droite qui représente la longueur de cible enroulée sur le treuil, à partir du moment où la vitesse de levage devient égale à la vitesse d'enroulement du treuil. Cette tangente, sans être fixée impérativement doit avoir une position telle que, lorsque la houle passera par son amplitude maxima, la hauteur au dessus de liteau du point le plus bas de la charge soit déjà suffisante pour que la houle ne l'atteigne pas, avec une rarge de sécuri- té pour tenir compte des vagues. On doit également respecter une autre conditien, à savoir que 19accélération imprimée à leesbarcation doit toujours rester inférieure à une limite, par exemple, à 2 n/sec2 si l'embarcation contient des occupants. De nombreux diagrammes de levage répondent à cette condition, lais ces diagrames ne peuvent Qvideucnt pas être linéaires. Des diagrammes du second degré conviennent. Pour simplifier les calculs et les dispositifs, on choisit des diagrammes simples, par exemple, un diagramme circulaire ou un diagramme parabolique. Pour simplifier la suite de l'exposé et sans que ce choix ic plique une limitation, nous raisonnerons sur des diagrammes paraboliques correspondant à une accélération constante de la charge. Une telle parabole est déterminée à partir du moment où l'on se iixe la condition qu'elle passe par l'origine, qu'en ce point elle soit tangente à la sinusoïde de la houle et que elle correspond à une accélération donnée. L'expérience montre que pour des accélérations inférieures à 2 m/sec qui sont tolrables, une telle parabole répond également à la condition que l'embarcation soit suffisamment hors d'eau pour autre hors de porte de la houle lors du passage de celle-ci par son amplitude maxima. S'étant fixé un diagramme de levage qui remplit les conditions recherchées, le problème consiste à trouver des dispositifs simples permettant d'obtenir ee diagramme avec un treuil à vitesse constante. On pourrait théoriquement concevoir un dispositif tel que la résultante des efforts appliqués à l'embarcation soit constante et égale à une valeur donnée de sorte que l'embarcation s'élève avec une accélé- ration constante, suivant un diagramme parabolique donné. Mais la variation de poids apparent de l'embaracation dépend de la forme de celle-ci et la loi de variation est généralement mal connue. I1 est donc difficile de calculer la loi de variation, par rapport au temps, de l'effort de traction et également de concevoir un dispositif permettant d'obtenir une loi de variation complexe. Un des buts de la présente invention est de proposer des dispositifs, relativement simples, qui permettent d'imposer à une enbarcation ou à toute autre charge flottante, quelle que soit sa forme, qui est levée au moyen d'un treuil à vitesse d'enroulement constante, de suivre sensiblement une fonction du temps non linéaire donne pendant la période de déjaugeage et ceci en limitant les accélérations ascendantes à des valeurs tolérables par les occupantes de l'embarcation et en limitant les efforts de traction sur les cabales. Les dispositifs selon l'invention sont interposés entre le treuil et les crochets de levage. Dans leurs différentes formes de rea- lisation, ces dispositiis remplissent une même fonction qui est de faire varier le trajet du câble, de sorte que la longueur de ce trajet se raccourcisse, suivant une loi déterminée, pendant la période où la charge est levée suivant un mouvement ascendant accéléré. La variation de longueur du trajet du câble est obtenue, par exemple, par le déplacement d'une poulie mobile sous l'effet de la tension des câbles et par un dispositif qui ireine le déplacement de cette poulie et qui lui impose de se déplacer en fonction du temps suivant une loi déterminée. Dans un mode de réalisation de l'invention, le câble qui va du treuil au crochet de levage passe sur au moins une poulie mobile intercalée entre deux poulies fixes avec lesquelles elle forme un triangle déformable sous l'effet de la tension des cibles qui tendent à ramener la poulie mobile vers les poulies fixes. La poulie mobile est assujettie à se déplacer suivant un mouvement déterminé, de sorte que la loi de variation de la longueur du trajet suivi par le câble soit telle que le diagramme de déplacement de l'embarcation corresponde à celui que l'on désire obtenir. Suivant une caractéristique de l'invention, le déplacement de la poulie mobile est freiné par un vérin hydraulique. Le débit d'huile qui s'échappe du vérin est régulé afin que la vitesse de déplacement du vérin suive une loi déterminée. Par exemple, si les deux brins du cible passant sur la poulie mobile forment un angle entre eux, l'expérience montre qu'ex imposant au vérin de se déplacer d'un mouvement uniforme, il est possible de déterminer les paramètres du dispositif pour que la longueur du trajet du cabale varie suivant une loi parabolique. I1 est très simple d'assujettir le vérin à suivre un mouvement uniforme. On interpose, par exemple, sur le circuit dtéchappement d'huile, un régulateur de débit, d'un modèle connu, qui est traversé par un débit sensiblement constant quelle que soit la pression de l'huile donc la tension des cibles. On peut évidemment obtenir le même résultat en remplaçant le vérin par tout autre dispositif connu qui assujettit la poulie mobile à se déplacer d'un mouvement uniforme. Les paramètres variables du dispositif sont la position relative des poulies, leur diamètre, la vitesse de déplacement de la poulie mobile et la vitesse d'enroulement du treuil On peut calculer ces paramè tres afin que le diagramme de variation de la longueur du trajet suivi par le câble corresponde à la parabole recherchée. On peut également opérer graphiquement en traçant la courbe de variation de la longueur obtenue en faisant choix de certains paramètres. On fait ensuite varier les paramètres dans le sens qui rapproche le tracé de cette courbe de la courbe théorique. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la poulie mobile est placée à l'extrémité d'un levier articulé et est donc assujet- tie à suivre une trajectoire circulaire. Ce levier est coudé et son autre bras est fixé à l'extrémité d'un vérin articulé. L'expérience montre qu'en assujettissant le piston du vérin à se déplacer dans le cylindre suivant un mouvement uniforme, la courbe représentant la variation de la longueur du trajet du cible peut & re ajustée, en faisant un choix convenable des paramètres, à se coniondre sensiblement avec une courbe théorique donnée, du deuxième degré en fonction du temps. On peut également disposer la poulie mobile de sorte que les deux brins de cSble passant sur cette poulie soient parallèles, comme dans une moufle. Dans ce cas, la variation de longueur du trajet du ca- ble est double du déplacement de la poulie mobile. On peut donc obtenir un diagramme de déplacement de la charge parabolique en assujettissant la poulie mobile à se déplacer suivant une loi parabolique en fonction du temps. Bien entendu, on peut multiplier le nombre de poulies mobiles. Plusieurs poulies peuvent & re freinées par un même vérin ce qui réduit la longueur de course du vérin. Les résultats et avantages de l'invention sont des dispositifs permettant le levage d'une charge flottante, par exemple, d'une embarcation1 au moyen d'un treuil à vitesse d'enroulement constante, en limitant les tensions du cible et les accélérations auxquelles est soumise la charge. Les différentes caractéristiques et les avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description suivante de plusieurs modes de réalisation donnés à titre d'exemple, sans caractère limitatif en référence aux dessins annexés. La figure 1 représente les courbes de variation en fonction du temps de certains paramètres. La figure 2 représente schématiquement un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention. La figure 3 représente un diagramme de variation de la longueur de trajet du cible obtenu avec le dispositif précédent, comparé à un diagramme théorique. La figure 4 représente schématiquement un deuxième mode de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention. Sur la figure 1 la courbe 1 représente les oscillations en un point de la houle. A titre d'exemple, on suppose une houle sinusoida- le, dont la vitesse à l'origine est une vitesse descendante VO de 1,25 m/sec, dont la période est de 5 secondes et l'amplitude maxima de 1 mètre de part et d'autre de la position médiane. La courbe 2 représente la longueur de cible enroulée sur un treuil qui tourne à vitesse constante. La vitesse d'enroulement est de V1 : 0,75 sec... La courbe 3 représente le diagramme de hauteur h, par rapport au plan d'eau moyen, d'une charge flottante. On se fixe comme conditions que ce diagramme soit parabolique et corresponde à une accélération constante de 2 m/sec2 et qu'il soit tangent, à l'origine, à la si nusoide 1. Ces conditions suffisent à définir la courbe 3. L'équation de celle-ci est t h - t2 - 1,25 t La courbe 4 se déduit de la courbe 3 par une translation verticale et représente le diagramme de la hauteur h par rapport au plan d'eau moyen du point le plus bas de la charge, par exemple, l'ex- trémité de la quille d'une embarcation. La courbe 3 se prolonge, au delà d'une seconde, par la tangente parallèle à la droite 2. Cette tangente représente le diagramme de levage dans la phase où le mouvement se poursuit à une vitesse uniforme correspondant à la vitesse du treuil. On voit sur la figure que la courbe 4 passe au fessus de la houle lorsque celle-ci atteint son amplitude maxima. La courbe 5 représente la variation de la tension du câble de levage. Au delà d'une seconde la tension du cible est égale au poids apparent de la charge aux forces de frottement près puisque le mouvement de la charge est un mouvement linéaire uniforme. Le poids apparent de la charge varie depuis zéro au temps zéro jusqu'au poids total de la charge au bout de 0,8 sec environ lorsque la quille a déjaugé. On suppose que le poids de la charge est de 5000 décanewtons. Pendant la période comprise entre O et 1 seconde, où le mouvement de la charge est un mouvement uniformément accéléré avec une accélération de 2 m/sec2, la tension du cable est égale au poids apparent augmenté d'une quantité constante égale à 1000 décanewtons. On voit que la tension du câble T dépasse le poids total de la charge d'une valeur égale à 20 ffi seulement de celle-ci et pendant un temps très court de tordre de 2/10 de seconde. Si donc on arrive à imposer à la charge de s'élever en suivant le diagramme représente par la figure 3 on supprime tout choc en début de levage, l'accélVration de la charge reste inférieure ou égale à 2 /sec2 qui est une accélération tolérable par les occupants d'une embarcation, la tension du cible ntat- teint pas des valeurs dangereuses et la charge est hors d'eau lorsque la houle passe par son amplitude maxima. Les dispositifs suivant l'invention permettent d'atteindre ce résultat. La figure 1 représente également en 6 la courbe de variation de la vitesse de levage de la charge. Avant le temps zéro cette courbe est une sinusoïde. Au temps zéro la vitesse est égale à - 1,25/sec. Elle croit ensuite linéairesent, avec une pente égale à 2 m/sec. Au delà d'une seconde la vitesse est constante et égale à la vitesse d'enroulement du treuil soit 0,75 /sec. La figure 2 représente un dispositif conforme à l'invention. Le repère 8 désigne le treuil de levage. Les repères 9a et 9b deux poulies fixes, le repère 10 une poulie mobile et le repère 11 une charge flottante, par exemple, une embarcation. La poulie 10 est fixée à la tige 12 d'un vérin hydraulique 13. L'huile sous pression qui s'échappe du vérin par la canalisation 14 traverse un régulateur de débit 15. Ce régulateur, de tout modèle connu, laisse passer un débit d'huile sensiblement constant, à sa pente propre près qui est de l'ordre de quelques centièmes. Le débit d'huile ayant traversé le régulateur s'écoule, à travers un clapet taré 16 vers la cave à huile 17. Lorsque le vérin est arrivé en fin de course on le ra menue à sa position initiale en le remplissant d'huile à faible pression au moyen de la pompe 18 qui débite à travers le clapet de refoulement 19. La pression de refoulement de la pompe est inférieure à la tare du clapet 16. En dérivation sur le régulateur de débit 15 est disposé une fuite calibrée 20 qui sert à amortir les oscillations de tension du câble des aux frottements. Un clapet taré 21 sert de sécurité. Ce clapet s'ouvre en cas de surpression anormale dans le vérin, par exemple, en cas d'accrochage de la charge. Le fonctionnement du dispositif est le suivant Lorsqu'on met le treuil en route la résultante des tensions sur les deux brins du câ- ble passant sur la poulie mobile 10 tire cette poulie vers les poulies fixes. I1 en résulte une diminution de la longueur du trajet auivi par le câble entre les deux poulies fixes. Si l'on appelle eo la longueur initiale de ce trajet, e sa longueur à l'instant t, L longueur de câble enroulée sur le treuil de punis l'origine et h la hauteur de la charge au dessus du plan d'eau moyen on a : L - eo - e + h d'où e - eo - h - L Sur la figure 1, la courbe î représente le diagramme de variation de e - eo en fonction du temps. La courbe 7 se déduit de la courbe 3 en ajoutant aux ordonnés de cette courbe l'inverse des valeurs de L portées sur la droite 2.L'équation de la partie parabolique de la courbe 3 étant par exemple h = t2 - 1,25 t et celle de la droite 2 étant L - 0,75 t, l'équation de la courbe 7 est e - co = t2 - 2 t. Cette courbe est une parabole dont la tangente à l'origine a une pente égale à - 2 et qui atteint un minimum pour t = 1. Si la variation de la longueur du trajet du câble qui résulte du déplacement de la poulie mobile 10 suit la loi de variation correspondant à la figure 7, le mouvement de la charge suit automatiquement le diagramme de la courbe 3. La figure 3 représente la parabole théorique 7 et la courbe 7' réelle que lton obtient dans le cas de la figure 2 en faisant choix dc certaines valeurs des paramètres qui sont de 322 mm pour le diamètre des trois poulies, 0,75 m/sec pour la vitesse d'enroulement du treuil, 2,20 m pour l'écartement d'axe en axe des deux poulies fixes, 1,125 m pour la course de la poulie mobile et 1,125 m/sec pour la vitesse du vérin. La courbe 7s a été construite graphiquement avec ces parame'tres. Elle se rapproche suffisamment de la courbe théorique 7 pour qu'en pra tique le résultant recherché soit atteint. En imposant donc au vérin 12 un déplacement à vitesse uniforme, ce qui est facile à réaliser an moyen d'un régulateur de débit à débit constant, on peut, en faisant choix de certaines valeurs pour les paramètres do système, obtenir que la variation de longueur du trajet du câble varie paraboliquement en fonction du temps pendant la première seconde du levage et que la charge s'élève en suivant un diagramme parabolique donne. Au début du levage, la diminution de longueur du trajet du câ- ble correspondant à un déplacement donné de la poulie mobile, donc à un intervalle de temps donné, est supérieure à la vitesse d'enroulement du câble et la charge continue à descendre. Lorsque la poulie mobile se rapproche des poulies fixes, la variation de longueur du trajet du cible correspondant à un déplacement donné de la poulie mobile diminue. A partir du temps t - 0,625 sec, cette variation devient égale à la vite sa se d'enroulement du câble et la charge commence à monter. Au temps t - 1 seconde, la poulie mobile occupe la position représentée en pointillés en 10' sur la figure 2. Le câble est tangent à la poulie mobile et n'exerce plus aucune traction sur celle-ci. La charge s'élève à la vitesse d'enroulement du treuil. Cet exemple montre que l'on peut obtenir le résultat recherché en assujettissant la poulie mobile à se déplacer à vitesse constante. Bien entendu on pourra utiliser d'autres moyens connus autres qu'un vérin pour atteindre ce but. Par exemple, la poulie mobile peut être maintenue par un câble enroulé sur un tambour entraîné par un moteur à vitesse constante dans le sens du déroulement. La figure 4 représente schématiquement un autre mode de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention. Cette figure représente un treuil de levage à vitesse constante 8, une embarcation flottante 11, une poulie mobile 10 et deux poulies fixes 9 montées sur le même axe. La poulie mobile est fixée à l'extrémité d'un levier coudé 22, articulé autour d'un axe 23. Le deuxième bras du levier 22 est fixé à l'extré- mité d'un vérin 24 articulé en 25. Ce vérin ireine le déplacement de la poulie mobile sous l'effet de la tension du câble. Ce dispositif comporte les mimes circuits hydrauliques que celui de la figure 2 et le piston du vérin se déplace donc dans le cylindre d'un mouvement uniforme. La poulie mobile 10 est assujettie à suivre une trajectoire circulaire jusqu' la position, représentée en pointillés où la direction des câ- bles et le bras de levier 22 sont parallèles. Le mouvement circulaire de la poulie n'est pas un mouvement uniforme Bien entendu, sans sortir du cadre de l'inventions diverses modiiications peuvent entre apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs. REVENDICATIONS. - Dispositif de levage d'une charge flottante au moyen d'un treuil à vitesse constante permettant d'obtenir une loi de déplacement de la charge en fonction du temps non linéaire, par exemple, une loi parabolique, ca ractérisé en ce qu'il comporte des moyens intercalés entre le treuil et le crochet de levage, pour faire varier la longueur du trajet suivi par le râble en fonction du temps suivant une loi de même degré que la loi de déplacement de la charge. - Dispositif de levage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le cible de levage passe sur au moins une poulie mobile intermédiaire entre deux poulies fixes et des moyens sont prévus pour assujettir ladite poulie mobile à suivre une trajectoire donnée et à se déplacer suivant une fonction du temps donnée. - Dispositif de levage selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite poulie mobile est tirée vers les poulies fixes par la tension des cibles et des moyens sont prévus pour freiner ce déplacement. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la poulie mobile forme avec les deux poulies fixes un triangle déformable sous l'effet de la tension des cibles et ladite poulie mobile est assujettie à se déplacer d'un mouvement linéaire uniforme. - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite poulie mobile est fixée sur un vérin hydraulique qui freine son déplacement et dont le piston est assujettie à se déplacer d'un mouvement linéaire uniforme. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que ladite poulie mobile est fixée à l'extrémité d'un levier coudé articulé ce qui l'assujettit à suivre une trajectoire circulaire et l'autre bras dudit levier est fixé à un vérin hydraulique articulé et des moyens sont prévus pour assujettir le piston du vérin à se déplacer dans le cylindre d'un mouvement inéaire uniforme. - Dispositif selon î1une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que les moyens pour assujettir le piston du vérin à se déplacer d'un mouvement linéaire uniforme sont constitués par un régulateur de débit monté sur le circuit d'échappement d'huile du vérin, qui maintient ce débit constant. - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'un orifice calibré et un clapet de sécurité sont placés en dérivation sur ledit régulateur de débit. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les deux brins du cible passant sur la poulie mobile sont parallèles et des moyens sent prévus pour assujettir le déplacement linéaire de la poulie à suivre une fonction du temps du deuxième degré.