Brevet FR2138087A1 — publié le 19721229

La présente invention concerne dispositif destiné àt aa-noeuyrer des cordages en matière synthétique au moyen d'un cabestan. Les aussières en matière synthétique, par exemple les fi-5 lins tordus ou tressés en "Nylon", en polyester et en polypropy-lène, présentent des caractéristiques qui les rendent intéressants à utiliser dans la marine, notamment pour l'amarrage et le remorquage. Jusqu'ici, les amarres étaient faites de câbles métalliques présentant peu d'élasticité, de sorte que les à-coups pro-10 voqués par exemple/^n^fort courant, pouvaient soit les faire sauter, soit plus souvent écarter la bouée d'amarrage de se position d'ancrage. Si le point d'amarrage n'est constitué que d'une seule bouée par laquelle passe la conduite de carburant d'un pétrolier reliant ce dernier à un terminal éloigné, l'aussière d'amar-15 rage doit non seulement pouvoir supporter des à-coups soudains et importants, mais aussi être assez souple pour amortir ces efforts excessifs et éviter le déplacement de la bouée d'amarrage. Aujourd'hui, certains des cabestans destinés à déterminer tension d'une amarre comportent deux tambours cylindriques 20 entourés de gorges ou de rainures et un tambour d'enroulement ou dévidoir. Les tambours rainurés servent de tambours moteurs pour enrouler ou dérouler l'amarre, tandis que le dévidoir sur lequel s'enroule le bout le moins tendu de l'aussière exerce la traction nécessaire en sens inverse ou tension de réaction. 25 Pour rendre les filins en matière synthétique capables d'exercer la force tractive élevée correspondant aux opérations de remorquage et d'amarrage, il faut leur donner de grandes dimensions, et dans certains cas leur circonférence peut atteindre ou dépasser 50 cm. XI est difficile d'enrouler ces filins de 30 grand diamètre sur des dévidoirs classiques qui, en outre, ne sont pas conçus pour supporter les forces compressives très é-levées qu'exercent sur eux ces filins, lorsqu'ils sont enroulés sous tension. Si la longueur du filin est grande, ce qui est généralement le cas, il est aussi nécessaire de donner au dévidoir 35 des dimensions prohibitives. En outre, dans ce type de cabestan, la tension du filin est inégalement répartie entre les deux tambours, ce qui impose au mécanisme d'entraînement des charges importantes et inutiles et peut se traduire, dans le cas des filins synthétiques, par k0 le ripage et la fusion du brin sortant du tambour qui exerce la 72 17809 2138087 traction la plus faible. La présente invention concerne donc essentiellement un dispositif plus efficace à cabestans, capable à la fois de manoeuvrer un cordage en matière synthétique et de le ramasser ou de le lo— 5 ver à l'état relâché, ainsi qu'un cabestan constitué de deux tambours rainurés entraînés de manière que chacun d'eux exerce sensiblement la même traction sur le filin. ... L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels 10 - la figure 1 est une vue en plan partielle de l'avant d'un grand navire sur le pont duquel .sont montés deux cabestans et un appareil de manoeuvre d'un filin selon la présente invention; - la figure 2 est une élévation frontale, avec certaines parties en coupe, d'un cabestan A selon l'invention; 15 - la figure 3 est une vue par ^dessous d'un moteur et d'une cellule de mesure de la charge selon la ligne 3_3 de la figure 2; - la figure k est une élévation frontale du cabestan A, montrant la façon préférée de ranger ou de lover le cordage; et - la figure 5 est une élévation latérale d'un autre dispo-20 sitif exerçant sur le filin une traction de réaction et permettant d'en manier l'extrémité peu tendue, cette figure étant prise selon la ligne 5-5 de la figure 1. La figure 1 est une vue générale de l'avant d'un pont d'un grand navire sur lequel sont montés deux cabestans A et B des— 25 tinés au maniement de deux amarres en fibres synthétiques. Ces deux cabestans ont sensiblement la même structure, sauf en ce qui concerne le dispositif destiné à exercer sur chacune des amarres R la traction de réaction et à permettre leur maniement à l'état relâché du côté de chaque cabestan où elles sont lovées. 30 La figure 2 représente de façon plus détaillée le cabes tan A qui est constitué de deux tambours 10 et 12 à rainures ou à gorges montés verticalement en parallèle sur un bâti horizontal îk fixé sur le pont du navire. Un profilé 16 en T supporte les roulements intérieurs des arbres rescpectifs des tambours 10 35 et 12 et maintient ces derniers verticaux par rapport|au pont du navire. Une colonne verticale 18 fixe le bâti 14 au profilé 16 de façon à résister aux charges transmises à ce dernier par l'amarre R. La colonne .18 est située entre les tambours 10 et 12 de manière à ne pas entrer en contact avec l'amarre R passant entre ko les tambours 10 et 12 pour s'enrouler.autour. 72 17809 3 2138087 La verticalité des tambours permet de faire partir l'amarre 3R à l'horizontale en tous sens sans qu'il soit nécessaire d'utiliser des rouleaux spéciaux de guidage, comme le montre clairement la figure 1. Chacun des tambours 10 et 12 est constitué d'un arbre d'entraînement cylindrique 26 autour duquel est montée une série de disques annulaires 2k ayant chacun extérieurement des rainures en V destinées au passage de l'amarre R. On fixe à une charge l'extrémité la plus tendue de cette dernière qu'on appellera ci-après l'extrémité tractive, on fait passer son autre extrémité suivie d'une certaine partie de sa longueur intermédiaire autour du cabestan et l'on love ou l'on élonge simplement sur le pont sa partie libre qu'on appellera ci-après extrémité non tendue. Les séries de disques 2k de chaque tambour 10 et 12 sont décalées verticalement l'une par rapport à l'autre de façon à permettre d'enrouler l'amarre R autour des tambours en spirale et de préférence- avec le même angle d'inclinaison entre chaque spire. Ce décalage entre les deux séries de disques 2k est de préférence égal à une demi-longueur de pas, et il est préférable, lorsqu'on utilise des filins en fibres synthétiques, que les gorges ou rainures aient un profil en forme de V (bien qu'il soit possible d'utiliser d'autres formes). Les rainures en V assurent un meilleur serrage de l'amarre du fait que s'exercent sur celle-ci deux forces perpendiculaires au tronçon du filin en contact avce les surfaces inclinées de la rainure (dans le cas d'une gorge semi-circulaire/iïe s'exerce qu'une seule force perpendiculaire à ce tronçon). Une rainure en forme de V exerce aussi sur l'amarre une action de coincement et un frottement important qui diminue la tendance à riper de l'amarre tendue. L'angle dii V doit être de préférence compris entre 30° et 90°, un angle de 70° convenant dans la plupart des cas. L'arbre 26 de chaque tambour 10 et 12 tourillonne autour de son axe longitudinal dans deux roulements de butée 28 supérieur et inférieur, et son extrémité inférieure est montée dans un collier 30 fixé à un moteur hydraulique classique M. Chaque tambour 10 et 12 tourne sous l'action d'un moteur hydraulique M distinct, et ces moteurs sont de préférence situés sous le pont du navire et actionnés en parallèle par une même source d'énergie hydraulique (non représentée). Les moteurs M ne sont supportés que par les roulements 28. On peut donc considérer qu'ils sont 72 17809 " 2138087 " flottants " en ce sens que la force d1actiormement hydraulique commune engendre sur chacun d'îux un couple de rotation et donc un couple de réaction qui tend à faire tourner en sens inverse leur stator (non représenté) et leur carter extérieur 32 relié à ce stator. Comme le montre mieux la figure 3» un bras 3^ sortant de chaque carter 32 est maintenu en contact avec une cellule de mesure de charge classique 36 assujettie en position fixe. Chaque cellule 36 mesure le couple de réaction engendré dans le moteur M et directement proportionnel à la force de traction développée par le tambour 10 ou 12 correspondant. On peut relier à chaque cellule 36 un dynamomètre classique permettant de lire directement la tension mesurée par la cellule. En ajoutant les indications fournies par les deux cellules 36» on peut déterminer la force de traction réelle exercée par les deux tambours 10 et 12. On peut aussi relier les deux cellules 36 à un dispositif de sommation automatique, ce dernier étant lui-même relié à un dynamomètre fournissant directement la valeur de la force de traction totale exercée par l'amarre R. Bien que les deux moteurs M soient entraînés par la même source d'énergie hydraulique appliquant la même pression à chacun d'eux, ils ne tournent pas forcément à la même vitesse.Cette vitesse dépend pour chacun d'eux de la vitesse relative du filin passant dans chacune des gorges de chacun des tambours 10 et 12. Du fait de l'allongement important des filins en fibres synthétiques et de la variation de leur tension entre deux gorges contiguës, leur vitesse varie et cette variation ne peut être compensée que par celle du tamboiir ou le ripage du filin. La partie de l'amarre qui s'enroule dans les premières gorges des tambours est la plus tendue et transmet donc le couple le plus élevé. Le fait que les moteurs sont montés en parallèle permet à chaque tambour de tourner à la vitesse déterminée par celle du filin passant dans sa première, gorge. La diminution de la tension et donc de l'allongement du filin dans les gorges suivantes entraîne son ripage, mais du fait qtie cette diminution est faible, il ne se produit ni usure ni fusion du filin. On voit donc que la longévité de l'amarre est accrue si chaque tambour peut tourner à la vitesse déterminée par celle du filin passant dans la première gorge de chaque tambour. Le couple se répartit aussi à peu près régulièrement entre les tambours, ce qui ne se produit pas dans le cas des tambours accouplés par une 72 17809 5 2138087 même transmission, que celle-ci soit entraînée par un ou deux moteurs, car ce ou ces derniers tendent alors toujours à entraîner lés tambours à la même vitesse quelle que soit la différence de vitesse du filin passant d'un tambour à l'autre. Dans ces transmissions accouplées, le grand déséquilibre entre les couples peut engendrer dans le système d'entraînement des forces très supérieures à celles qui s'exercent dans le système selon 1*invention. Un frein classique 38 à disque ou à tambour, fixé sur chaque moteur M et pouvant être actionné de façon classique soit manuellement, soit hydrauliquement, soit au moyen de dispositifs traditionnels, par exemple des ressorts, agit directement sur le moteur de façon à permettre de lire l'indication fournie par la cellule 36 aussi bien lorsque le frein est mis que lorsque le moteur tourne. La description ci-dessus s'applique aussi bien au cabestan A qu'au cabestan B qui, tous deux, comme du reste tous les cabestans classiques, comportent un côté dit " tracteur " d'où part l'amarre fortement tendue et reliée à une charge ou à un point fixe, et un côté dit n de maintien " où l'amarre est maintenue de façon à ne pas pouvoir se dérouler et/ou riper. Les dispositifs actuels comportent un tambour d'enroulement ou dévidoir qui sert non seulement à lover l'extrémité libre du filin, mais aussi à exercer la traction de réaction nécessaire pour maintenir l'amarre. Dans le cabestan A, la traction de réaction est assurée par un appareil 40 dont le galet entraîné 42 a de préférence la même forme que chaque disque 2k et comporte comme eux une gorge ou rainure 44 de préférence en forme de V. Ce galet h2 est monté horizontalement sur un étrier 46 de façon que sa rainure 44 se trouve contre et en face de la gorge du disque supérieur 2k du tambour 12 à l'endroit où l'amarre R sort du cabestan A. L'étrier 46 s'articule sur le profilé 16 au moyen d'une patte 50 e"t d'un axe 48, et sa partie haute est reliée à la tige du piston d'un vérin hydraulique classique 52. Le déplacement du piston de ce vérin fait pivoter 1*étrier 46 autour de l'axe 48 de façon à faire avancer latéralement le galet 42 vers le disque supérieur 24 du tambour 12 et à coincer entre les deux l'amarre R, la traction de réaction exercée en ce point par cette amarre étant proportionnelle à la pression exercée sur elle par le galet 42. 72 17809 6 2138087 Il est ainsi possible de déterminer la traction de réaction en actionnant à volonté le vérin 52. Le galet 4-2 est entraîne par un arbre 56 relié à un moteur classique 62 qui le fait tourner autour de son axe longitudinal. La rotation commandée du galet 42 présente une grande importance, car elle contribue à faire exercer par l'amarre R la traction de réaction nécessaire, notamment lorsque cette dernière est soumise à des efforts importants. Elle empêche d'une part le ripage de l'amarre et d'autre part permet de réduire la pression de serrage nécessaire pour engendrer une force de réaction donnée. Si cette pression est trop forte, l'amarre peut en effet être endommagée, notamment lorsqu'elle supporte une gaine, ce qui est généralement le cas. Si on ne fait pas tourner mécaniquement le galet 42, il est fort probable que le coincement sépare la gaine du filin de son âme sauf lorsque la traction à exercer est très faible et n'exige donc qu'une force de réaction également faible. La valeur de la traction de réaction que doit exercer l'amarre R dépend essentiellement de la tension du filin du côté " tracteur " du cabestan et de divers autres facteurs qui déterminent le ripage de l'amarre. XI est possible de la déterminer mathématiquement à partir de lois physiques bien connues. Si par exemple dans le cas d'une charge de 450 kg il est nécessaire pour éviter le ripage de développer une traction de réaction de 45 kg, ce rapport de 10 à 1 est appelé le rapport de traction. Dans les manoeuvres exigeant une tension élevée de l'amarre, il est souhaitable que ce rapport de traction soit élevé pour que la traction de réaction demeure dans des limites raisonnables. L'action de coincement exercée par les gorges en forme de V aboutit pour les raisons déjà exposées à doubler pratiquement le rapport de traction par rapport aux gorges semi-circulaires. L'amarre R sortant du cabestan A par son côté " de maintien " est pratiquement lâche, et il est donc possible de la lover ou de la ranger dans un coffre ou un . logement situé sous le pont, ou encore de l'élonger simplement sur ce dernier. La figure 4 montre l'amarre R traversant le pont et lovée, sous celui-ci. On jjeut aussi enrouler l'amarre R sur un taniboua- ou un dévidoir sans rencontrer les difficultés que soulèverait cet enroulement si elle était tendue. Lorsque le cabestan est éloigné de l'endroit où l'on désire ranger l'amarre, il est préférable d'engendrer sur cette dernière la traction de réaction plus près du lieu de rangement. 72 17809 2138087 Dans ce cas, on met hors service ou on supprime le dispositif 40, comme on peut le voir sur la figure 1 en ce qui concerne le cabestan B. Dans ce cas, l'extrémité non tendue de l'amarre passe entre deux galets horizontaux ou verticaux 60 et 62 montés sur 5 le pont près du lieu de rangement de l'amarre. Comme on le voit mieux sur la figure 5> chaque galet 60, 62 a la forme d'un disque analogue aux disques 2h et comportant une gorge périphérique de préférence en forme de V. Le support du galet 62 est relié à la tige 66 du piston d'un vérin hydraulique 6h et peut se dépla-. 10 cer sous l'action du piston vers le galet 60 en serrant contre lui l'amarre R comme on l'a déjà expliqué à propos du cabestan A. De même, et pour les raisons déjà exposées, il est nécessaire d'entraîner au moins un de ces galets mais de préférence les deux. On voit sur la figure 5 que les arbres des deux galets 60 et 62 15 sont accouplés à des moteurs 68 et 70 qui les font tourner respectivement autour de leur axe longitudinal. On peut aussi utiliser un autre vérin hydraulique pour déplacer le galet 60 par rapport au galet 62. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être 20 apportées aux dispositifs décrits et représentés sans sortir du cadre de l'invention. 72 17809 8 REVENDICATION. 2138087 ' 1.- Cabestan automatique actionnant un filin en fibres syn thétiques relié à une charge par une de ses extrémités fortement tendue et dont l'autre extrémité est faiblement tendue, ce ca— 5 bestan étant caractérisé en ce que sa base, fixée au pont d'un navire, supporte deux tambours espacés et parralèles comportant tous deux longitudinalement une suite de gorges périphériques décalées verticalement l'une par rapport à l'autre de façon à permettre l'enroulement en spirale du filin, chacun de ces tambours lO étant relxé/'un appareil moteur qui les fait tourner pour commander l'enroulement ou le déroulement du filin tendu, ledit cabestan comportant en outre un mécanisme constitué au moins d'un galet à rainure périphérique qu'un moteur fait tourner autour de son axe et qu'un dispositif serre contre lTextrémité fai— 15 blement tendue du filin de façon que la traction de réaction ainsi exercée sur cette extrémité permette son relâchement à sa sortie du cabestan et donc facilite son maniement et son rangement. 2.— Cabestan selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacune desdites gorges périphériques a sensiblement la forme 20 d'un V dont l'angle interne est compris entre 30 et 90°. 3«- Cabestan selon la revendication 2, caractérisé en ce que^Ledit angle interne est égal à 70°. h.- Cabestan selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit appareil moteur est constitué de deux moteurs hydrau-25 liques distincts accouplés d'une part chacun à l'un des tambours et d'autre part tous deux en parallèle à une même source d'énergie hydraulique 5.— Cabestan selon la revendication 4, caractérisé en ce que chacun des tambours tourillonne dans un jeu de roulements 30 qui constitue son seul support, chacun des moteurs comportant un carter extérieur maintenu en contact avec un capteur de mesure de la charge permettant la lecture directe de la force de • traction exercée sur le filin par chacun des deux tambours. 6.- Cabestan selon la revendication 5j caractérisé en ce 35 que chacun desdits carters supporte un frein classique monté de manière à permettre à ladite cellule de mesurer la tension du filin, même lorsque le frein est mis. 72 17809 2138087 7.- CabeBtan selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit galet est monté horizontalement de façon que sa rainure périphérique soit juxtaposée à la gorge supérieure du tambour d'où sort l'extrémité faiblement tendue du filin, ledit dispositif de serrage étant constitué d'un vérin hydraulique. 8.- Cabestan selon la revendication 2, caractérisé en ce que sa base est fixée horizontalement sur le pont du navire, les-ditsjtambours étant montés verticalement sur cette base. 9.- Appareil de manoeuvre d'un filin fibreux relié en un point au moins à une charge par une de ses extrémités fortement tendue et dont 11autre extrémité est faiblement tendue, ledit appareil étant caractérisé en ce qu'il comporte tin cabestan maintenant la forte tension de la première extrémité et constitué de deux tambours parallèles comportant chacun une suite de gorges périphériques à profil sensiblement en forme de Y autour desquelles s'enroule en boucles ledit filin, le premier de ces tambours étant situé près de ladite première extrémité et relié au second par une transmission qui les fait tourner tous les deux, et en oe que l'extrémité faiblement tendue du filin sortant du second tambour passe à une certaine distance de ce dernier dans un mécanisme constitué de deux galets dont l'un au moins comporte une rainure périphérique capable de la loger, dont l'un au moins est ^poussé vers l'autre par un dispositif correspondant de façon à faire exercer par cette seconde extrémité une traction de réaction prédéterminée, et dont l'un au moins est entraîné autour de son axe par un moteur de façon à permettre le relâchement complet de cette seconde extrémité et donc son maniement et son rangement faciles. 10.- Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que les deux tambours sont entraînés chacun par un moteur distinct et en ce que le cabestan est monté sur le pont d'un navire de façon que ses tambours soient verticaux.