Brevet FR2355765A1 — publié le 19780120

L'invention est relative å un dispositif tendeur de câble qui comprend, sur un chassies rigide, au moins une poulie fixe et au moins une poulie mobile sur l'axe de laquelle agit au moins un vérin hydraulique relié en permanence à la chambre à huile d'un accumulateur oléopneumatique, 1' ensemble étant tel que le cible passant sur ces poulies soit maintenu tendu par le mouvement de la poulie mobile sous l'action de l'élément mobile du vérin hydraulique, lequel élément reste en équilibre entre la force de pression due å l'accumulateur et la réaction du câble sur la poulie mobile.On appelle ici "poulie fixe" une poulie dont l'axe est fixe par rapport au châssis et "poulie mobile" une poulie dont l'axe est mobile par rapport au chassies de façon qu'elle reste constamment dans un méme plan, étant bien entendu que la ou les poulies fixes comme la ou les poulies mobiles sont libres de tourner autour de leurs axes respectifs. On sait qu'un vérin hydraulique comprend deux éléments pouvant se déplacer axialement l'un par rapport à l'autre, savoir un piston et un cylindre. En général, l'élément mobile du vérin, c'est- & dire celui qui agit sur la poulie mobile, est constitué par son piston mais la disposition inverse n'est pas exclue. On sait également qu'un vérin oléopneumatique est divisé en une chambre à huile et en une chambre & gaz (air ou azote, le plus souvent) par une cloison étanche telle qu'une membrane ou un piston. Selon le degré d'enfoncement du piston du vérin dans son cylindre, le gaz de l'accumulateur est plus ou moins comprimé et, par conséquent, l'élément mobile du vérin est soumis å une force de pression plus ou moins grande, selon la loi de compression des gaz qui est applicable (isotherme, adiabatique ou mixte). Jusqu'ici, les dSspositifs tendeurs de c ble du genre défini ci-dessus sont tels que la trajectoire de la poulie mobile, par rapport au chassis, soit rectiligne. En d'autres termes, l'élé- ment fixe du vérin est fixé rigidement au chassies. L'élément mobile du vérin et la poulie mobile ne peuvent donc que se déplacer en translation par rapport au châssis, Il en résulte que la tension du cible, étant proportionnelle å la pression instantanée de l'accumulateur oléopneumatique, varie de façon continue selon la position de la poulie mobile, å moins que ltoRqutilise des accumulateurs de très grande capacité (500 à 2000 dm3) dont le prix et l'encombrement sont d'ailleurs prohibitifs. Or, dans certaines applications, on cherche non seulement d maintenir un câble tendu, mais encore à faire en sorte que la tension du cible varie aussi peu que possible dans les limites d'action du dispositif tendeur. Il en est ainsi, par exemple, des corps, tels que tourelles de plongée, qui sont immergés dans une masse d'eau navigable (mer, lac, estuaire, etc.) et qui sont reliés à un bateau par au moins un câble. En effet, les techniques actuelles imposent de plus en plus, pour la sécurité des plongeurs et des matériels, de réaliser une stabilité et un contrôle précis de la tourelle, quel que soit le mouvement auguel est soumis le bateau.C'est le cas en particulier - des sorties des plongeurs hors de la tourelle, lorsque celle-ci est stabilisée en pleine eau; - de tous les problèmes qui consistent à venir accrocher ("clamper") la tourelle en une zone immobile du fond (chambre de soudure, etc.). On sait que la technique actuelle de plongée impose les paramètres suivants 1g) il faut nécessairement guider la tourelle dans sa descente, à l'aide de deux cAbles-guides tendus entre le bateau et un contrepoids immergé, sous une tension à peu près constante (environ 1,5 tonne par cable); 2 ) la tourelle, alourdie par un lest largable, étant suspendue à un câble porteur, il est indispensable de conserver une certaine tension sur ce cible porteur (tension égale au poids de la nacelle lestée, augmenté de lo"/o environ) afin d'éviter les "coups de fouet" risquant d'entre engendrés par le pilonnement du bateau sous l'effet de la houle. L'invention a donc pour but de réaliser un dispositif tendeur de câbler du genredéfini en préambule, tel qu'il maintienne le câble sous une tension pratiquement constante. L'invention a également pour but d'agencer un dispositif tendeur de façon telle qu'il puisse être adapté à un cible reliant un corps immergé à un bateau sur lequel est fixé le chassis du dispositif. Dans ce but, le dispositif tendeur de cible conforme à l'invention est essentiellement caractérisé en ce que l'axe de la ou des poulies mobiles est porté par l'une des extrémités d'un bras dont l'autre extrémité est reliée au châssis par un axe d'arti culationt en ce que les deux éléments du vérin hydraulique sont reliés respectivement au chassies et au bras par deux axes d'articulation; en ce que les axes des poulies fixe(s) et mobile(s), l'axe d'articulation du bras et ceux des éléments du vérin sont tous parallèles entre eux; en ce que l'axe d'articulation reliant le vérin au bras est situé sur ce dernier entre l'axe d'articulation du bras sur le ch ssis et l'axe de la ou des poulies mobiles; et en ce que les divers axes sont situés de façon telle que, dans les limites de déplacement angulaire du bras, la distance de l'axe d'articulation du bras au plan passant par l'axe de la poulie fixe et par l'axe de la poulie mobile varie de telle façon que le moment exercé par le vérin sur le bras cohduit à une résultante dans le cible qui est sensiblement constante, malgré les variations de pression interne de 1'accumulateur oléo-pneumatique. L'invention a également pour objet une installation, montée sur un bateau, pour maintenir tendu un cible entre un treuil porté par le bateau et un corps-immergé, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif tendeur, tel que défini ci-dessus, entre le treuil et une poulie de renvoi qui est portée par le bateau et d'où pend la partie du cible aboutissant au corps immergé. L'invention pourra, de toute façon, être mieux comprise à l'aide du mode de réalisation préféré qui est représenté aux dessins annexés. La fig. 1, de ces dessins, illustre, en perspective schématique, une installation montée sur un bateau (non reprdsenté) et destinée å maintenir tendu un c ble aboutissant à un corps immergé. Les fig. 2 et 3 montrent, à plus grande échelle, le dispositif tendeur qui fait partie de l'installation de la fig. 1, respectivement en élévation et de face (vu de la gauche de la fig. 2). Les fig. 4 et 5 sont des diagrammes permettant d'expliquer le fonctionnement et les avantages du dispositif tendeur conforme à l'invention. La fig. 1 illustre l'application préférée du dispositif tendeur conforme à l'invention. Un bateau (non représenté) est équipé d'un treuil I qui est manoeuvré à l'aide d'une centrale hydraulique 2 et d'où peut être déroulé un cible porteur 3. Après avoir traversé un dispositif tendeur 4, le c ble passe sur une poulie de renvoi 5, également montée sur le bateau, et aboutit d une tourelle immergée 6. Dans la position représentée & la fig. 1, la tourelle 6 est welampéet sur un point fixé au fond, par exemple sur une chambre de soudure 7.L'invention a pour but de constituer un dispositif tendeur 4 qui maintienne le cible porteur 3 tendu avec une tension à peu près constante, quels que soient les déplacements (verticaux et horizontaux) du bateau par rapport au point fixe ou chambre de soudure 7. Comme le montrent les fig. 1 et 2, le dispositif tendeur 4 comprend, sur un ch ssis rigide 8, trois poulies fixes 9 montées folles sur un axe commun 10 et deux poulies mobiles 11 montées sur un axe commun 12. L'axe 10 est solidaire du châssis 8 par rapport auquel l'axe 12 est mobile, ainsi qu'il sera expliqué ciaprès. La fig. 1 montre comment le-cEble 3, en arrivant de la poulie de renvoi 5, passe d'abord sur la première poulie fixe 9, puis successivement sur la première poulie mobile 11, la deuxième poulie fixe 9, la deuxieme poulie mobile 11 et la troisième poulie fixe 9, avant d'atteindre le treuil 1. Sur l'axe 12 des poulies mobiles 11 agissent deux vérins hydrauliques 13 qui sont portés par le châssis 8, symétriquement par rapport à l'ensemble des poulies 9 et 11, chaque vérin étant constitué par un piston 14 et par un cylindre 15. Les deux vérins 13 sont reliés en permanence, par des canalisations 16, à la chambre à huile 17 d'un accumulateur oléopneumatique 18. La chambre à gaz de cet accumulateur 18 est isolée par une membrane déorma- ble 19.Chaque vérin 13 est à simple effet; la tette de son piston 14 divise le cylindre 15 en deux chambres dont l'une, traversée par la tige du piston 14, est reliée à l'atmosphère (ou S une banche maintenue à la pression atmosphérique), et dont l'autre est reliée par l'une des canalisations 16 à la chambre 17 de l'accumulateur 18. Selon l'invention, pour maintenir constante la tension du c & îe 3 malgré les variations de pression interne de l'accumulateur 18 : - l'axe 12 des poulies mobiles 11 est porté par l'une des extrémités d'un bras 20 dont l'autre extrémité est reliée au ch ssis 8 par un axe d'articulation 21:: - les cylindres 15 des vérins 13 sont reliés au chassies 8 par des axes d'articulation alignés 22, alors que les pistons 14 de ces vérins sont reliés au bras 20 par des axes d'articulation alignés 23; - les axes 10, 12, 21, 22 et 23 sont tous parallèles entre eux; - l'axe d'articulation 23 reliant le vérin 13 au bras 20 est situé sur ce dernier entre l'axe d'articulation 21 du bras 20 sur le chassies 8 et l'axe 12 des poulies mobiles 11;; - et les divers axes sont situés de façon telle que, dans les limites de déplacement angulaire du bras 20, la distance D (fig.4) de l'axe d'artåculation 21 du bras 20 au plan passant par l'axe 10 des poulies fixes 9 et par l'axe 12 des poulies mobiles 11 varie de telle façon que le moment exercé par les vérins 13 sur le bras 20 conduit & une résultante sur le c ble 3 qui est sensiblement constante, malgré les variations de pression interne de l'accumulateur 18. A la fig. 4, on a schématisé les axes lo, 12, 21, 22, 23 par des points et le bras 20 par un segment de droite en trait mixte, pour simplifier la représentation. Les deux positions extrêmes des axes 12 et 23 du bras 20 ont été distinguées & la fig. 4 par le suffixe a (position représentée en trait plein à la fig. 2) et par le suffixe d (position représentée en trait mixte å la fig. 2 où le suffixe b a aussi été utilisé). Il en est de méme pour les distances D qui correspondent à ces deux positions extrêmes. Dans l'impossibilité de donner une définition géométrique de la position mutuelle des axes 10, 12, 21, 22, 23 dont certains sont mobiles, on peut dire que ces axes ont de préférence les positions qui ressortent des fig. 2 et 3 ci-annexées. Dans l'application décrite ci-dessus en référence å la fig. 1, il est préférable d'associer au bras 20 une butée 24 qui limite ses déplacements angulaires vers le bas,c'est- & dire dans le sens qui correspond å la contraction des vérins 13. On obtient ainsi un dispositif tendeur dont le fonctionnement est le suivant. Lorsque la tension du cible 3 tend & diminuer, la force exercée vers le bas par le câble 3 sur le bras 20, par l'intermédiaire de l'axe 12 des poulies mobiles 11, tend elle aussi à diminuer. Le bras 20, qui était en équilibre entre le moment résultant de cette force et le moment de rappel exercé par les vérins 13, est donc repoussé vers le haut par ceux-ci jusqu'à ce que l'équilibre soit rétabli. Ceci s'accompagne d'un allongement des vérins 13, qui provoque une diminution du volume d'huile dans l'accumulateur 18, c'est-à-dire une augmentation du volume de gaz dans cet accumulateur, et en définitive une diminution de la pression de ce gaz.Il en résulte que la pression exercée ou le moment appliqué par les vérins 13 sur le bras 20 diminue. Mais, la diminution du moment appliqué par les vérins 13 sur le bras 20 s'accompagne, selon l'invention, d'une diminution de la distance D (entre la valeur maximale Da et la valeur minimale Db visibles à la fig. 4). Il en résulte que, pour que les deux moments opposés qui sont appliqués sur le bras 20 soient à nouveau en équilibre, la force de tension du câble reste sensiblement constante, si l'on a convenablement assorti la loi de variation de la distance D à la loi de variation de la pression interne P, en fonction de la position angulaire du bras 20. La fig. 5 illustre cette égalisation de tension par variation de la distance D selon le mode de réalisation représenté aux fig. 2 à 4. Les conclusions que l'on peut tirer de la fig. 5 sont valables quelles que soient les données numériques. Il peut toutefois être intéressant de signaler que ces données concernent un mode de réalisation dans lequel l'accumulateur 18 a une capacité de 32 litres et une pression de gonflage de 40 bars et les deux vérins 13 ont chacun un diamètre intérieur de 100 mm et une course de 300 mm. A la fig. 5, on a superposé-trois échelles d'abscisses A, B et C. L'échelle supérieure A correspond à la course de chaque vérin (exprimée en mm). Lorsque la course A est nulle, on se trouve à la position a (fig. 4) ou à la position représentée en trait plein à la fig. 2 pour laquelle le bras 20 repose sur la butée 24. Lorsque la course A a sa valeur maximale, on se trouve à la position b (fig. 2 et 4). L'échelle intermédiaire B correspond à la course au câble (exprimée en mm). L'échelle inférieure C correspond au volume de l'huile contenue dans l'accumulateur (exprimé en litres). La fig. 5 comprend deux échelles d'ordonnées. La première échelle indique la pression interne P de l'accumulateur 18 (exprimée en bars), laquelle décroît de la valeur Pa (pour la position a de la fig. 4) a la valeur Pb (pour la position d des fig. 2 et 4). La deuxième échelle des ordonnées est relative à la force F de tension du câble 3 (exprimée en kg). Alors que, selonl'état de la technique, cette force de tension décrottrait proportionnellement à la pression P, gracie à l'invention, elle varie relativement peu. Bien entendu, dans le cas de l'installation de la fig. 1, il convient, par une commande appropriée (éventuellement automatique) du treuil 1, de maintenir la,longueur libre du c ble à une valeur telle que le bras 20 soit toujours libre d'osciller entre ses positions de fin de course. REVENDICATIONS 1 - Dispositif tendeur de cule qui comprend, sur un chassies rigide, au moins une poulie fixe et au moins une poulie mobile sur l'axe de laquelle agit au moins un vérin hydraulique relié en permanence à la chambre å huile d'un accumulateur oléopneuma- tique, l'ensemble étant tel que le cible passant sur ces poulies soit maintenu tendu par le mouvement de la poulie mobile sous l'action de l'élément mobile du vérin hydraulique, lequel élément reste en équilibre entre la force de pression due à l'accumulateur et la réaction du cible sur la poulie mobile, caractérisé en ce que l'axe de la ou des poulies mobiles est porté par l'une des extrémités d'un bras dont l'autre extrémité est reliée au chassis par un axe d'articulation en ce que les deux éléments du vérin hydraulique sont reliés respectivement au ch ssis et au bras par deux axes d'articulation; en ce que les axes des poulies fixe(s) et mobile(s), l'axe d'articulation du bras et ceux des éléments du vérin sont tous parallèles entre euxr en ce que l'axe d'articulation reliant le vérin au bras est situé sur ce dernier entre l'axe d'articulation du bras sur le châssis et l'axe de la ou des poulies mobiles; et en ce que les divers axes sont situés de façon telle que, dans les limites de déplacement angulaire du bras1 la distance de l'axe d'articulation du bras au plan passant par l'axe de la poulie fixe et par l'axe de la poulie mobile varie de telle façon que le moment exercé par le vérin sur le bras conduit à une résultante dans le cible qui est sensiblement constante, malgré les variations de pression interne de l'accumulateur oléopneumatique. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend deux vérins symétriques agissant sur la ou chaque poulie mobile et reliés en parallèle à l'accumulateur oléopneumatique, 3 - Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend trois poulies fixes d'axe commun et deux poulies mobiles d'axe également commun. 4 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les divers axes ont en substance les positions définies par les fig. 2 et 4. 5 - Installation, montée sur un bateau, pour maintenir tendu un cable entre un treuil porté par le bateau et un corps immergé, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif tendeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, entre le treuil et une poulie de renvoi qui est portée par le bateau et d'où pend la partie du cible aboutissant au corps immergé.