Brevet FR2125397A1 — publié le 19720929

x 2125397 La présente invention concerne un loch à pression pour navires, comprenant des orifices d'entrée immergés pour capter les pressions totale et statique, et des moyens pour les transmettre à un organe détecteur sensible à la pression dif-5 férentielle, qui la convertit en une indication de vitesse analogique et/ou digitale au moyen d'un dispositif asservi. Dans les grands navires, l'orifice d'entrée de la pression, la prise de Pitot et la prise statique du loch, sont généralement situées à l'arrière, ce qui entraîne certains in-10 convénients, tant en ce qui concerne les mesures qu'en raison des risques d'endommagement ou de rupture du tube de Pitot. La mesure des pressions statique et totale est effectuée dans "une couche limite qui se forme dans l'eau autour de la coque ; à 1'arrière cette couche est épaisse et subit des fluctuations 15 irrégulières provoquant des variations correspondantes des indications de vitesse. Même si on a reconnu l'avantage de placer les orifices d'entrée statique et totale à l'avant du navire pour éviter cette couche limite variable, on s'est heurté à plusieurs 20 problèmes qu'il a été jusqu'ici difficile ou même impossible de résoudre de façon satisfaisante. Ces problèmes sont relatifs, entre autres, aux forces dépendant des mouvements verticaux et transversaux de l'avant par gros temps, c'est-à-dire des mouvements de soulèvement, d11 enfoncement et de roulis du 25 navire, et aux difficultés qui risquent de se présenter quand une vague frappe l'avant du navire, ce qui peut provoquer des impacts de pression importants sur les organes détecteurs de pression. Il en résulte qu'on doit utiliser un instrument indi-50 quant la vitesse moyenne, puisque les signaux primaires peuvent varier considérablement, tant en amplitude qu'en fréquence* La présente invention a pour but de permettre la mise en place des orifices d'entrée des pressions statique et totale en des points de la coque où 11 influence de la couche 55 limite variable est éliminée, c'est-à-dire dans la partie avant de la coque du navire. De plus, l'invention apporte une solution au problème mentionné ci-dessus, relatif à la transmission des pressions oui, selon l'invention, sont détectées à l'avant du navire et 40 transmises au dispositif de mesure pouvant se trouver dans un 72 04679 2' endroit quelconquè du navire» L'ir-'/ention apport; en .ratre -une solution aux problèmes lié- au fait que les orifices d'admission sont situés à l'avant du navire, et posés par les mouvements du navire et les chocs qu'il reçoit des vagues par mer 5 agitée. Selon l'invention, ces buts sont atteints principalement en plaçant l'orifice d'entrée totale à l'avant du navire et en faisant communiquer directement par des conduits les orifices d'entrée des pressions totale et statique, respectivement, 10 avec deux chambres de pression partiellement remplies d'air et situées à un niveau inférieur à celui de l'orifice d'entrée correspondant dans la coque du navire. En outre des canalisations d'alimentation en air débouchent dans les chambres de pression et la quantité d'air fourni par ces canalisations est limitée 15 de façon que l'excès d'air puisse être évacué par les conduits selon le principe des bulles. Les pressions d'air régnant ainsi dans les chambres de pression et dans les canalisations d'alimentation en air seront égales aux pressions de liquide à détecter. Ges pressions d'air sont transmises à l'organe détec-20 teur par des t-uyauteries pour évaluer la pression différentielle. On élimine ainsi les tubes de Pitot actuellement utilisés, qui sont souvent exposés à des endommagements mécaniques et à des br'.s. En outre il n'y a pas de couche limite perturbatrice à l'avant du navire, ni d'indications erronées provenant des 23 modifications de cette couche limite par la croissance de végétaux sur la coque. En utilisant l'air comme agent de transmission de pression, selon le principe des bulles, il est en outre possible de choisir presque à volonté l'emplacement de l'appareillage principal du loch qui devait, jusqu'ici, être 30 situé en dessous de la ligne de flottaison du navire à l'état lége . L'installation des canalisations d'alimentation en air est relativement simple et souple en raison des faibles dimensions des tubes. Un aute avantage du loch selon l'invention est que l'orifice d'entrée statique peut servir à mesurer le tirant 35 d'eau en branchant le conduit de prise de pression du détecteur de tirant d1eau sur le conduit de mesure statique du loch. La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités 40 qui ressortent tant du dessin que du texte faisant, bien entendu, 72 04679 2125397 partie de ladite invention. la figure 1 est une vue en perspective générale de l'avant d'un navire équipé d'un loch, selon l'invention ; la figure 2 est une vue schématique de principe mon-5 trant le fonctionnement d'un loch selon l'invention. La figure 1 montre comment l'orifice d'entrée 1 de la pression totale (pression dynamique P^ + pression statique P ) et de l'orifice d'entrée 2 de la pression statique P sont D S situés dans le bulbe du navire. L'orifice d'entrée de pression: 10 totale 1 est essentiellement dirigé directement vers l'avant tandis que l'orifice d'entrée statique est placé en un point de la coque où la pression dynamique est très voisine de zéro. Chacun de ces orifices d'entrée communique avec une chambre de pression correspondante 3, 4 par des conduits 59 6, respect!-15 vement. Les chambres de pression sont des réservoirs cylindriques allongés adjacents l'un à l'autre et parallèles à la ligne médiane du navire ; elles sont partiellement emplies d'air et leurs volumes respectifs sont et V^. Les surfaces du liquide dans les chambres de pression pour les pressions statique 20 et totale sont à un niveau inférieur à celui des .orifices d'entrée correspondants, et les conduits 5 et 6 sont disposés de façon à être en pente montante régulière* depuis les chambres de pression jusqu'aux orifices. La colonne d'eau de l'orifice d'entrée statique 2 à l'orifice d'entrée de pression totale 1 25 sera donc ininterrompue, à condition que de l'air soit fourni aux chambres en quantité convenable pour que les bulles d'air ne se rassemblent pas de façon à former une poche d'air sur toute la section transversale du conduit. La largeur relativement grande des conduits 5 et 6 30 qui contiennent les colonnes d'eau transmettant la pression, et la position centrale des chambres de pression éliminent l'influence des variations d'assiette et de bande du navire. L'air arrive par les canalisations d'alimentation 7j 8 qui aboutissent à l'emplacement choisi où est situé l'appa-35 reil principal 9 du loch. Cet appareil comprend un organe détecteur 10 pourvu d'un diaphragme 11 sur une face duquel est appliquée la pression statique, tandis que la pression totale agit sur son autre face. L'appareil principal comprend aussi asservi un circuit/indicateur de vitesses qui convertit les pressxons 40 différentielles détectées en indications de vitesse analogiques 72 04679 4 2125397 ou digitales. Du conduit de mesure dynamique 8 part une dérivation 12 aboutissant à un pressostat 13 capable d'interrompre l'arrivée de courant au circuit asservi indicateur de vitesse de l'appareil de commande 9, quand la pression régnant dans la 5 canalisation de mesure 8 tombe en dessous d'une valeur fixée prédéterminée. Ceci empêche l'indication de ce circuit de diminuer si l'avant du navire sort de l'eau par mer agitée en annulant brusquement la pression totale» La quantité d'air normalement emprisonnée dans les 10 canalisations de mesure et les chambres de pression sera comprimée ou dilatée selon le niveau des chambres de pression par rapport à la surface de la mer0 Quand l'alimentation en air est convenablement adaptée au procédé de mesure utilisé (principe des bulles), la pression dans l'une des chambres ou dans 15 les deux en cas de chute de pression doit être rétablie par l'afflux d'eau. En conséquence, les volumes et des deux chambres de pression doivent être considérablement plus grands que les volumes d'air et Vg dans les canalisations d'air 7 et 8, respectivement, pour la transmission des pressions statique 20 et totale. Plus précisément, le volume des chambres de pression devra être de 65 à 70 $ du volume total d'air dans le système correspondante De cette façon, le niveau d'eau dans les chambres ne variera presque pas, même par mer agitée0 La surface horizontale des chambres de pression devra donc être grande par 25 rapport à leur volume. Comme les variations de niveau seront à peu près égales dans les deux chambres, le loch ne sera pas notablement influencé par des variations de pression correspondantes dans les canalisations de mesure« Les chambres de pression sont situées de préférence 30 au centre du navire pour réduire au maximum l'influence de la bande0 De plus, les chambres de pression doivent être placées au niveau de l'échelle de tirant d'eau avant au cas où l'on utilise le conduit de mesure statique pour mesurer le tirant d'eau, qui n'a ainsi pas besoin d'être corrigé pour tenir 35 compte de l'assiette. La chambre de pression statique 3 peut, bien entendu, communiquer avec deux orifices d'entrée statiques disposés de part et d'autre du navire0 L'air est asséché par des moyens connus et distribué 72 04679 5 2125397 par deux étranglements 14 assurant l'alimentation correcte en air du système. Si on désire utiliser l'orifice d'entrée statique pour mesurer le tirant d'eau, la quantité d'air 9 devra être réglée de façon que la baisse de pression ^ P soit pra-5 tiquement négligeable par rapport à la pression à mesurer ou puisse être compensée par étalonnage du système. Toutefois, au cours d'une mesure de vitesse, la baisse de pression n'influencera pas le résultat des mesures car elle n'influence pas la pression différentielle dans le récipient 10. Du fait de 10 l'emplacement des chambres de pression 3 et 4, la différence de hauteur des niveaux de liquide dans les deux chambres sera insignifiante et pourra être calculée de façon à être de l'ordre du centimètre pendant l'opération de mesure, ce qui rendra négligeable son influence sur le résultat. Pour éliminer autant 15 que possible l'influence de l'assiette et de la bande, les sorties des deux conduits 5 et 6 sont de préférence situées tout près l'une de l'autre dans les cîiambres de pression, de façon que la distance a les séparant soit aussi petite que possible. Les deux orifices d'entrée 1 et 2 sont munis de pré-20 férence d'étranglements afin d'égaliser pratiquement l'entrée des retours d'eau et d'amortir les chocs de pression qui se produisent quand une vague frappe les eûtrées par mer agitée. Les ouvertures des orifices doivent donc être munies de crépines. Les orifices de prise de pression statique 2 sont dis-25 posés de préférence à ras de la coque tandis que l'orifice de prise de pression totale 1 forme de préférence une emboichure annulaire légèrement saillante. 72 04679 6 21?5397 S'EVENDIOATIOITS 1. Loch à pression pour navires, comprenant des orifices d'entrée immergés pour capter les pressions totale et statique et des moyens pour les transmettre à un organe détecteur 5 dans lequel la pression différentielle est détectée et convertie en une indication de vitesse analogique et/ou digitale au moyen d'un dispositif asservi, caractérisé en ce que l'orifice d'entrée de pression totale est situé à l'avant du navire, et que les orifices d'entrée des pressions totale et statique com-10 muniquent chacun, par des conduits, avec une chambre de pression partiellement remplie d'air et dans laquelle la surface du liquide est située à un niveau inférieur à celui de l'orifice d'entrée immergé correspondant, des canalisations d'alimentation en air débouchant aussi dans les chambres de pression 15 et l'air étant fourni en quantité convenable pour que l'excès d'air soit évacué par les conduits selon le principe des bulles., de sorte que les pressions d'air légnant dans les chambres de pression et dans les canalisations d'alimentation seront sensiblement égales aux pressions de liquide à détecter, et 20 -—. ces pressions d'air étant appliquées à l'organe détecteur pour établir la pression différentielle recherchée. 2. Loch selon la revendication 1, caractérisé en ce que les surfaces du liquide dans les chambres de pression sont situées sensiblement au même niveau, et que les conduits de 25 pression de liquide débouchent dans les chambres à faible distance 1'un de 1'autre. 3« Loch selon une quelqonaue des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les chambres de pression comprennent deux réservoirs cylindriques allongés adjacents l'un à l'autre 30 et parallèles à la ligne médiane du navire. 4. Loch selon une quelconque des revendications 1 à 3» caractérisé en ce que chacune des chambres de pression a un volume important par rapport à la canalisation d'alimentation en air correspondante et une section transversale importante 35 par rapport à son volume. 5. Loch selon une quelconque des revendications 1 à 4-, caractérisé en ce que les chambres de pression sont situées près de l'axe des échelles de tirant d'eau avant. 6. Loch selon la revendication 1, caractérisé en ce 40 qu'au moins un des orifices d'entrée immergés servant à capter 72 04679 7 2125397 la pression statique est situé en un point de la coque du navire où la pression dynamique est négligeable. 7- loch selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un pressostat est prévu pour interrompre l'arrivée de courant au dispositif asservi à indication de vitesse du loch, quand la pression régnant dans la canalisation d'alimentation en air tombe en dessous d'une certaine valeur fixée prédéterminée.