Brevet FR2418193A1 — publié le 19790921

L'invention est relative à la compensation de phénomènes perturbateurs dans les systèmes de levage et de manutention. Une telle compensation est souhaitable, et parfois meme nécessaire, quand la charge levée ou manutentionnée doit obéir à une certaine loi, par exemple de position ou de vitesse, et qu'il se produit des phénomènes, extérieurs au système de levage et de manutention, susceptibles de modifier cette loi. C'est le cas, par exemple, de travaux en mer (forage, remorquage, etc...) dans lesquels l'engin est flottant et soumis aux mouvements de houle. Le procédé de compensation selon l'invention est caractérisé par le fait qu'il consiste à mesurer la valeur effective instantanée d'un paramètre représentatif de la loi que doit respecter la charge, à comparer cette valeur mesurée à une valeur de consigne et à utiliser la valeur résultant de cette comparaison pour commander des moyens moteurs propres à agir sur ledit paramètre pour faire tendre la valeur mesurée vers la valeur de consigne. Pour l'application au levage, dans laquelle la charge est reliée à l'engin par un câble ou analogue, le paramètre mesuré est de préférence la tension du câble ou, d'une manière équivalente, l'effort exercé par la charge sur le câble. Le dispositif selon l'invention est caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens pour mesurer la valeur effective instantanée d'un paramètre représentatif de la loi que doit respecter la charge, des moyens pour comparer cette valeur mesurée à une valeur de consigne et des moyens, commandés par le signal issu de la comparaison, pour agir sur ledit paramètre de manière à faire tendre la valeur mesurée vers la valeur de consigne. Suivant un mode de réalisation particulier, applicable notamment au levage, le dispositif comporte un détecteur de l'effort exercé par la charge, un treuil principal, un treuil auxiliaire, un comparateur de la valeur mesurée et de la valeur de consigne et des organes de renvoi mobiles, commandés par le câble du treuil auxiliaire, le signal de comparaison agissant sur le treuil auxiliaire pour faire varier la position des organes de renvoi mobiles. Suivant un autre mode de réalisation, également applicable notamment au levage, le dispositif comporte un treuil, un détecteur sensible à l'effort exercé par la charge, un comparateur de la valeur mesurée et de la valeur de consigne, un vérin dont la partie mobile porte des poulies de renvoi pour le câble de levage passant sur le treuil, et des moyens de commande, pilotés par le comparateur, pour agir sur le vérin. On comprendra bien l'invention à l'aide de la description qui va suivre et en référence aux dessins annexés dans lesquels: Fig. 1 est une vue schématique d'un dispositif selon un mode de réalisation de l'invention dans l'application au levage en mer ; et Fig. 2 est une vue analogue relative à une variante. Dans l'application considérée, un engin de levage est monté sur un bateau 1 ou autre véhicule marin approprié, flottant sur l'eau 2. Le dispositif selon l'invention, pour le levage et la manutention d'une charge 3, comporte : un treuil principal 4, un treuil auxiliaire 5 et une structure verticale 6 en porte-àfaux équipée d'organes de renvoi fixes et d'organes de renvoi mobiles. Le câble principal de levage 7 passe successivement, du treuil 4 à la charge 3, sur une poulie inférieure 8 d'axe fixe, une poulie 9 d'axe mobile, une poulie inférieure 10 d'axe fixe, et une poulie Il d'axe mobile pour redescendre et être attaché à la charge 3. Le câble auxiliaire 12 passe successivement, depuis le treuil 5, sur une poulie inférieure 13 d'axe fixe, sur une poulie supérieure 14 d'axe fixe, sur une poulie 15 d'axe mobile, sur une poulie supérieure 16 d'axe fixe, et sur une poulie 17 d'axe mobile avant d'entre ancré en 18 sur le support des poulies 14, 16. Les poulies inférieures 8, 10 et 13, d'axe fixe, sont portées par la traverse inférieure 19 de la structure. Les poulies supérieures 14 et 16, d'axe fixe, sont portées par la traverse supérieure 20 de la structure 6. Les poulies intermédiaires 9, 11, 15 et 17 sont montées folles sur un même support mobile schématisé en 21 ; ce support est par exemple un moufle à quatre poulies coaxiales.Les poulies supérieures 14 et 16, d'axe fixe, font partie d'un moufle peson 22 dont l'organe de pesage est schematisé en 23. De préférence, les poulies de chacun des trois ensembles sont coaxiales, les axes étant dans un même plan vertical. En fonctionnement, en supposant tout d'abord que les deux treuils sont arrête's et bloqués, la charge est maintenue en-position fixe par rapport à l'engin et le moufle intermédiaire ou analogue 21 est également en position fixe, l'effort de traction vers le bas exercé par le câble 7 étant compensé par l'effort de tractif vers le haut exercé par le câble 12, cet équilibre des efforts se réalisant du fait que les treuils 4, 5 sont bloqués. Pour cet état, l'organe de pesage 23 indique sur sa sortie 2+ une valeur de masse P égale à celle de la charge 3, à la maSse des poulies 9, 11, 14 - 17 à celle du support 21 près. Si dn mouvement de houle se produit, le bateau 1 va monter ou descendre par rapport au fond 25. Si la charge 3 doit être maintenue à une distance d constante du fond 25, il est donc nécessaire d'agir sur sa distance verticale par rapport au bateau t dans le sens voulu. Quand ce mouvement de houle se produit, l'orgene 23 indique une valeur de masse P' qui diffère de celle de la masse réelle de la charge 3 par effet d'inertie. On utilise cet écart de valeur pour commander le treuil auxiliaire 5 dans un sens tel que cet écart tende vers une valeur nulle. A cet effet, le dispositif comporte un comparateur 26 propre à comparer la valeur P de consigne, représentant, pour chaque opération, le poids de la charge soulevée ou, du moins, l'effort à maintenir dans le brin simple du câble 7 relié à la charge, et la valeur P'. Sur la sortie 27 du comparateur 26 apparait le signal soustracteur de comparaison qui, traité dans un circuit approprié 28, commande le treuil auxiliaire 5. Par exemple, pour maintenir la charge 3 à la distance d par rapport au fond 25. le treuil 5 est commandé dans le sens du dévidage si le bateau est soulevé, et dans le sens de l'enroulement si le bateau est abaissé par la houle. Cet actionnement t'u treuil crée dans le câble 12 une tension différentielle qui déséquilibre les efforts antagonistes agissant sur le support mobile 21 ; celui-ci se déplace dans le sens de l'effort prépondérant, compensant ainsi l'écart de distance entre le bateau 1 et le fond 25 et maintenant la charge 3 à la distance d du fond. Le fonctionnement est analogue quand il s'agit d'assurer la montée ou la descente de la charge à vitesse constante à l'aide du treuil principal 4. En l'absence de houle ou autre phénomène perturbateur dynamique déplaçant le bateau 1 verticalement, le support 21 est en position stable et l'organe 23 indique la valeur P car aucune accélration verticale ne se produit. Par contre, en cas de houle, la valeur mesurée change, ce qui provoque la commande du treuIl auxiliaire S dans le sens voulu, comme précédemment. Bien entendu, les caractéristiques du treuil 5 sont telles qu'il permette une commande du catie 12 assez rapide pour compenser la vitesse de la houle. Le même dispositif est utilisable dans les techniques d'amarrage et de halage, le câble 7 passant alors sur une poulie inférieure de renvoi supplémentaire. Sur la fig. 2. les mêmes références désignent les éléments identiques ou analogues à ceux de la fig. 1 à la description de laquelle on se reférera. Pour la manutention de la charge 3, le treuil 4 est placé sur le bateau 1 flottant sur l'eau 2. Le câble de levage 7 passe, à partir du treuil 4, sur des organes de renvoi fixes et sur des organes de renvoi mobiles, portés par une structure verticale 6 en porte-à-faux. Le câble 7 passe successivement, à partir du treuil 4, sur une poulie inférieure 8 d'axe fixe, une poulie 9 d'axe mobile, une poulie inférieure 10 d'axe fixe, et une poulie 11 d'axe mobile pour redescendre et être attaché à la charge 3. Les poulies inférieures d'axe fixe 8, 10 sont portées par la traverse inférieure 19 de la structure. Les poulies d'axe mobile 9, Il constituent un moufle 29 accroché à l'extrémité inférieure libre de la tige 30 d'un vérin vertical 31 a' simple effet dont le corps 32 est accroché à la traverse supérieure 20 de la structure 6. Dans ce mode de réalisation, la tige de vérin 30 joue le râle du support mobile 21 de la fig. 1. Un détecteur 23 est propre à mesurer l'effort instantané exercé par la charge 3. Ce détecteur 23 peut être placé, comme indiqué simultanément sur la fig. 2, au point d'accrochage du vérin sur la traverse 20, au point d'accrochage du moufle 29 sur la tige 30 st le corps 31 du vérin pour mesurer la pression de la chambre inférieure du vérin ou encore contre le câble 7 pour en mesurer la tension. Quelle que soit la grandeur mesurée, elle est représentative de l'effort instantané exercé par la charge 3. Comme dans la fig. 1, la sortie 24 du détecteur 23 commande un comparateur surFl'autre entrée duquel est affichée la valeur de consigne P représentant le poids de la charge 3. Le signal apparaissant sur la sortie 27 du comparateur actionne un groupe hydraulique 28 commandant par une ligne 33 l'admission d'huile dans la chambre infér-ieure du vérin. Le groupe 28 est tel que, pour un signal de comparaison nul sur la sortie 27, l'huile ne circule pas dans la ligne 33 et que, pour un signal de comparaison non nul, le sens et la grandeur du débit dans la ligne 33 déplacent la tige 30, avec le piston 34 dans un sens et à une vitesse tendant à annuler le signal de comparaison. Il apparaît que le système d'asservissement fonctionne d'une manière analogue à celui de la fig. 2. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la compensation de phénomènes perturbateurs dans les systèmes de levage et de manutention, caractérisé par le fait qu'il consiste à mesurer la valeur effective instantanée d'un paramètre représentatif de la loi que doit respecter la charge, à comparer cette valeur mesurée à une valeur de consigne et à utiliser la valeur résultant de cette comparaison pour commander des moyens moteurs propres à agir sur ledit paramètre pour faire tendre la valeur mesurée vers la valeur de consigne. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, pour l'application au levage, dans laquelle la charge est reliée à l'engin par un câble ou analogue, le paramètre mesuré est la tension du câble ou, d'une maniere équivalente, l'effort exercé par la charge sur le câble. 3. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens pour mesurer la valeur effective instantanée d'un paramètre représentatif de la loi que doit respecter la charge, des moyens pour comparer cette valeur mesurée à une valeur de consigne et des moyens, commandés par le signal issu de la comparaison, pour agir sur ledit paramètre de manière à faire tendre la valeur mesurée vers la valeur de consigne. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait quo, dnns l':--l cation au levage, il comporte un détecteur de l'effort exercé par la charge, un treuil principal, un treuil auxiliaire, un comparateur de la valeur mesurée et de la valeur de consigne et des organes de renvoi mobiles, commandés par le câble du treuil auxiliaire, le signal de comparaison agissant sur le treuil auxiliaire pour faire varier la position des organes de renvoi mobiles. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le câble du treuil de levage, entre le treuil principal et la charge, et le câble du treuil auxiliaire, entre le treuil auxiliaire et un point d'ancrage, passent sur des poulies d'axe fixe et des poulies d'axe mobile, les poulies d'axe mobile sur lesquelles passent les deux câbles faisant partie d'un même ensemble flottant et les deux ensembles de poulies d'axe fixe sjr lesquelles passent respectivement les deux câbles étant situés de part et d'autre dudit ensemble mobile. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait.que-le détecter est un organe de pesage disposé entre une structure support et l'un des deux ensembles de poulies d'axe fixe. 7. Dispositif se'on la revendication 3, caractérisé par le fait qu'il comporte kn treuil, un détecteur sensible à l'effort exercé par la charge, un comparateur de la valeur mesurée et de la valeur de consigne, un vérin dont la partie mobile porte des poulies de renvoi pour le câble de levage passant sur le treuil, e des moyens de commande, pilotés par le comparateur, pour agir sur le vérin. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le détecteur est situé au point d'accrochage du vérin sur un support fixe ou sur les poulies d'axe mobile. 9. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le détecteur est agencé pour mesurer la tension du câble de levage. 10. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le détecte4r est agencé pour mesurer la pression dans la chambre active du vérin.