Brevet FR2222536A1 — publié le 19741018

La présente invention concerne les dispositifs de régulation du régime de marche des moteurs de navire. et peut être appliquée sur les unités fluviales naviguant dans des conditions variables par exemple modification dela profondeur et de la largeur du chenal, du tirant d!eau, des caractéristiques d'une péniche remorquée ou poussée, etc. Dans la navigation d'un bateau fluvial en eau profonde le pilote affiche le régime de vitesse imposé au moteur tandis que le dispositif de régulation de fonctionnement du moteur de navire, désigné par le terme régulateur pour simplifier l'exposé qui va suivre, maintient cette vitesse. En cas de modification des conditions de navigation (par exemple en chenal peu profonde canaux étroits) le régulateur maintient le régime nominal de vitesse ou imposé par le pilote. du navire et augmente l'injection de carburant dans les cylindres du moteur ce qui provoque l'augmentation de puissance avec accroissement notable de la température des gaz d'échappement et des pièces de l'ensemble cylindre-piston L'expérience acquise en exploitation, ainsi que les recherches effectuées, ont montré que dans ces conditions la consommation de combustible et de lubrifiant un régie stabilisé de vitesse de marche du moteur, augmente, de même que l'usure des pièces en frottement et les contraintes thermiques, lors de l'abaissement correspondant de la vitesse du navire. Dans les conditions de navigation en chenal variable, il est pré- férable et plus efficace de modifier le régime de marche du moteur en réduisant la puissance pour le ralentissement concomitant de la vitesse de rotation de l'arbre. Dans ce cas, le fonctionnemiint du moteur de navire doit assurer l'économie du combustible, la protection automatique contre les surchages, l'accroissement de sa durée de vie avec une faible perte de vitesse comparativement au régime è vitesse stabilisée. En l'occurrence, il est nécessaire de régulariser de manière rationnelle le régime da fonctionnement du moteur pour ces conditions de navigation variables. On connaît des systèmes automatiques régularisant le régime de fonctionnement des moteurs de navire dans ces conditions variables. Par exemple, le brevet nO 1 055966 d'Allemagne Fédérale pour dispositif de régulation de moteurs décrit un régulateur centrifuge agissant par l'intermédiaire des deux bras d'un levier sur deux tringleries différentes régularisant le débit de combustible de sorte que llune des tringleries assure la régulation suivant la vitesse de rotation de l'arbre moteur3 et l'autre suivant le débit nécessaire de combustible. Le passage d'un regime de régulation à un autre est alors effectué à la main, par déplacement d'un levier spécial qui modifie la compression initiale du ressort de régulateur centrifuge. Un tel dispositif assure le régime de fonctionaement du moteur nécessaire pour franchir rapidement des bas-fonds et passages étroits. L'inconvénient de ce dispositif antérieur réside dans le fait que le passage du régime "vitesse" au régime "débit du combustible", effectué à la main et non automatiquement,ne tient pas compte de la différence de charge dans les conditions de navigation modifiées. La navigation à vitesse maximale par bas-fonds et autres secteurs est en outre lis à des régimes de surcharge des moteurs du navire. On connaît également un dispositif de régulation du régime de moteur Diesel de navire, d'un autre genre comportant un régulateur centrifuge à action directe, accouplé à l'arbre du moteur, dont un bras du levier 4 extrémité libre est cinematiquement relié à la crémaillère des pompes d'injection de façon à ne la déplacer que pour accroître le débit du combustible à la diminution de vitesse de la rotation de l'arbre, tandis que l'autre bras du levier est cinématiquement relié à une butée agencée sur cette même crémaillère de façon à ne la déplacer que pour la réduction de débit de combustible lorsque la vitesse de rotation de l'arbre diminue. Le régime choisi pour la marche du moteur est établi par le dispositif de réglage de la compression initiale du ressort du régulateur centrifuge. L'inconvénient de ce dispositif est que la régulation automatique en fonction de la charge du moteur n'est operée que pour un régime de service choisi ou nominal du moteur. Lorsque le moteur fonctionne à des vitesses différentes de celles qui ont été choisies, il est nécessaire d'effectuer manuellement la correction du réglage de ce régulateur, par enclenchement d'une transmission supplémentaire à leviers. L'invention a donc pour objet un dispositif de régulation du régime du moteur de navire, assurant dans les conditions variables de navigation, l'économie du combustible, la protection automatique contre les surcharges, et l'accroissement de la durée de vie du moteur. Dans ce nouveau dispositif de régulation du régime de fonctionnement de moteur de navire, comportant un régulateur centrifuge à action directe accouplé à l'arbre du moteur et dont le bras du levier à l'extrémité libre est cinématiquement relié à la crémaillère des pompes d'injection de façon à n 'accroître le débit de combustible que si la vitesse de rotation de l'arbre tombe, l'autre bras du levier étant cinématiquement relié à la butée agencée sur cette même crémaillère de façon à n'en provoquer le déplacement que pour réduire le débets du combustible pour la diminution de vitesse, et un mécanisme de réglage de la compression du ressort de régulateur, selon l'invention la butée est constituée par deux éléments dont l'un est rigidement accouplé à ladite crémaillère, tandis que l'autre est monté avec possibilité de déplacement le long de la erémaillere par rapport à la part rixe et pour la placer relativement à celle-ci, la liaison cinematiqlle entre la butée et le levier du régulateur est effectuée par 11interm,ediaire dudit élément mobile ce qui assure la possibilité de réglage de l'interaction entre la crémaillère et chacun des bras du levier à la modification de régime du moteur. Ce nouveau dispositif assure la protection automatique des moteurs de navires contre les surcharges, réduit les contraintes thermiques et l'usure des pièces du groupe cylindre-piston, et de plus prolonge la duree de vie des moteurs tout en assurant une économie de combustible et de lubrifiant ailant d'environ 5 à 7%. L'application de ce nouveau dispositif permet en outre de supprimer entièrement la nécessité d'actionnement direct à la main des organes de commande des moteurs pendant la navigation en chenal variable, ce qui permet au pilote du navire de concentrer son attention sur la situation du navire en mouvement, et accroit la sécurité de navigation pour réduire les probalités d'avarie et d'échouement. Le dispositif permet, dans les conditions de navigation du navire sur des bas-fonds et des chenaux étroits, de réduire la formation de vagues et d'éviter la désagrégation des berges et des ouvrages riverains de canaux et rivières. Pour le réglage de la position de la partie mobile de la butée au passage d'un régime de fonctionnement du moteur à un autre, ladite partie mobile doit être raccordée avec le dispositif de réglage de la compression du ressort dans le régulateur centrifuge. Une telle exécution du dispositif permet de régler automatiquement la position de la partie mobile de la butée lorsque l'effort de compression du ressort déterminant le régime de fonctionnement du moteur est imposé. Dans l'une des réalisations du dispositif, la butée peut être constituée par un couple vis et écrou, ce dernier étant fixé rigidement sur la longueur de la crémaillère, alors que la vis est déplaçable sur cet écrou. D'autres objets et avantages de l'invanti--r iront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple préféré de réali saticn et en se référant au dessin annexé sur lequel - la figure ; est un schéma cinémiqJe u n nouveau dispositif de régulation de moteur d'un navire; et - la figure 2 est un graphique représentant la rez lion entre la valet relative (G, Kgld), le débit de combustible aux cylindres du moteur et la vitesse de rotation (n, tr/mn) de l'arbre du moteur, en fonction de différents rapports entre la profondeur Hm du chenal et le tirant du navire Tm. Le dispositif pour la régulation du régime de fonctionnemennt du moteur de navire comporte un régulateur centrifuge 1 (figure 1) à action directe, relié à l'arbre du moteur (non représenté) et muni de masselottes centrifuges 2 d'un ressort 3 et d'un manchon 4, relié à ces derniers, agissant sur le levier 5 à point d'appui 6. L'extrémité libre du levier 5 est accouplée, par l'intermédiaire du pointeau 7 et du levier 8 à deux bras et point d'appui 9, avec la crémaillère O des pompes d'injection (non représentées) mais n'agît sur cette dernière que pour le déplacement dans le sens d'accroissement de débit du combustible lorsque la vitesse de rotation de l'arbre diminue Sur l'autre bras du levier 5, entre le manchon mobile 4 et l'appui 6 est fixée la tringle 11, reliée au levier coudé 12 comportant un appui 13. Ce levier 12 n'agit, par l'intermédiaire de la butée mobile 14 de la tringle 15, sur la crémaillère 10 des pompes d'injection que pur la déplacer dans le sens de réduction du débit de combustible lorsque la vitesse de rotation de l'arbre diminue. La liaison cinématique entre le bras du levier 5 et la crémaillère 10 des pompes d'injection est réalisée par l'intermédiaire de la butée 16 cons tituée par deux éléments 17 et 18 dont l'un (l'élément 17) est rigidement fixé à la crémaillère 10, tandis que l'autre (l'élément 18) coopère avec la tringle 1 5, étant monté pour pouvoir se déplacer, par rapport à l'élément fixe i7 le long de la crémaillère 10, et de sa position La butée 16 peut être constituée par un couple vis-écrou, l'écrou étant rigidement fixé sur la longueur de la crémaillère formant l'élément fixe 17 de cette butée 16, alors que la vis est déplaçable sur cet écrou pour former l'élément mobile 18 de butée 16. L'un des bras du levier 12 est muni d'un dispositif 19 perettant de modifier sa longueur. Le réglage de la compression du ressort 3 de régulateur 1, selon le régime choisi du moteur, est effectuée à l'aide du mécanisme 20 de réglage de ce ressort 3, comportant une manette 21, par la tringle 22 et la transmis sion mécanique 23. Pour agir sur l'élément mobile 18 de la butée 16 de crémaillère 10 des pompes d'injection à la suite d'une modification du régime du moteur, le mécanisme 20 de réglage du ressort est relié à l'élément mobile 18 de la butée 16. Le fonctionnement- du moteur suivant les lignes caractéristiques AC et DF (figure 2) est assuré par le régulateur centrifuge à action directe, en déplaçant la crémaillère 10 des pompes d'injection pour accroître le débit du combustible lorsque survient une diminution de vitesse de rotation de l'arbre moteur, afin de maintenir le régime de vitesse imposé. Le fonctionnement du moteur suivant les caractérisques BK et EN est assuré par réglage du déplacement des crémaillères 10 des pompes d'injection pour que le débit de combustible soit réduit lorsque apparaît une diminution de vitesse de rotation de ltarbre. Aux point B et E est effectuée la variation automatique des liaisons cinématiques de la régulation. Le fonctionnement du nouveau dispositif est le suivant. Le régime imposé, ou nominal, du moteur est déterminé par la position de la manette 21 du mécanisme 20 de réglage de la compression du réssort 3 de régulateur 1, déterminant simultanément la position de l'élément mobile 18 de butée sur la crémaillère 10 des pompes d'injection. Dans le cas de maintien du régime de vitesse imposé au moteur dans les limites d'une charge ne dépassant pas les valeurs de la consommation de combustible aux points E et B, le réglage de position de la crémaillère 10 des pompes d'injection est effectué suivant la liaison : régulateur 1, pointeau 7, levier 8 à deux bras et crémaillère 10. Lorsque la vitesse devient plus faible que la valeur imposée, les masselottes 2 du régulateur 1 s'abaissent, et le ressort 3 agit, par l'intermédiaire du manchon 4, sur le levier 5 de sorte que le bras de ce levier 5 non solidaire du manchon 4 est élevé et permet le dé la cement du pointeau 7, et respectivement de la crémaillère 10, pour accroître ie débit du combustible au moteur. Au fonctionnement du moteur à des charges supérieures aux valeurs imposées, ou nominales, par suite du passage du navire sur un bas-fond, ou autre condition restrictive de navigation (secteurs des courbes BC et EF), le déplacement automatique de régulation est produit afin de réduire le débit du combustible lorsque survient une diminution de vitesse de rotation du moteur. Avec l'accrc s ment de la charge du moteur les masselottes 2 du régulateur 1 descendent, le ressort 3 agit sur le manchon mobile 4 qui abaisse l'extrémité du bras du levier 5 qui en est solidaire, et par l intermédiaire de la tringle ll et du levier 12, la tringle 15 et la butée mobile 14 sont mises en contact avec l'élément mobile 18 de butée sur la crémaillère 10 des pompes d'injection. A ce moment, le déplacement de la crémaillère 10 pour augmenter le débit de combustible, est arrêté, la vitesse de rotation de l'arbre moteur est respectivement réduite en provoquant le déplacement consécutif du manchon 4 vers le bas, donc le soulèvement du bras du levier 5, vers le haut, ce qui suspend le déplacement de régulation bras de levier 5 - pointeau 7. Simultanément, le bras du levier 5 solidaire du manchon 4, par son abaissement agit par l'intermédiaire de la liaison cinématique tringle 11, levier 12, tringle 15 à butée mobile 14, sur l'élément mobile 18 de la butée 16 de crémaillère 10 des pompes d'injectionpuur la déplacer afin de réduire le débit du combustible. Le déplacement de la crémaillre 10, réduisant le débit du combuatible, est déterminée par la variation de charge ayant provoqué ltécart initial. Lorsque la surcharge du moteur de navire est annulée, par exemple après passage d'un chenal peu profond, un accroissement de la vitesse de rotation du moteur apparaît. I1 en résulte que le régulateur 1, par la liaison tringle 11, levier 12, tringle 15 à butée mobile 14, déplace la crémaillère 10 des pompes d'injection dans le sens d'accroissement du débit de combustible, Jusqu'au moment où est rétabli le régime initial de vitesse de régulation. Il est évident que des modifications et variantes peuvent être apportées aux appareils et dispositifs décrits, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E V E s D I C A T I O N S 1. D;cpositíf de régulation du régime de fonctionnement de moteurs de navire comportant ua régulateur centrifuge à action directe accouplé à l'arbre du moteur dont le bras du levier à extrémité libre est c atiquement relié a la crémaillère des pompes d'injection de façon à ne déplacer celle-ci que pour accroître le débit de combllJtible lorsque la vitesse de rotation de l'arbre diminue, l'autre bras du levier étant cinématiquement relié à la butée placée sur cette mère crémaillère, de façon à ne déplacer que pour réduire le débit du combustible lors de la réduction de vitesse, et un mécanisme de réglage de la compression du ressort dudit régulateur, ce dispositif étant caracterise par le fait que ladite butée est constituée par deux éléments dont un premier est rigidement fixé à la crémaillère des pompes d'injection, tandis que l'autre est monté avec possibilité de déplacement le long de la crémaillère, par rapport audit premier élément, et de piacement par rapport à ce dernier, la liaison cinématique entre la butée et le levier du régulateur étant alors réalisée par l'intèr- médiaire dudit élément deplaçable, ce qui permet le réglage de l'interaction entre la crémaillère et chacun des bras du levier, lors de la modification du régime de fonctionnement du moteur. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément déplaçable de la butée est relié au mécanisme de réglage de la compression du ressort de régulateur pour la modification de la position de cet élément déplaçable lors du passage d'un régime de fonctionnement du moteur à un autre. 3. Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que lesdits éléments de butée sont une vis et un écrou, lequel est rigidement fixé sur la longueur de la crémaillère, la vis étant déplaçable dans cet écrou.