Brevet FR2432988A1 — publié le 19800307

L'invention concerne la commande de ltentraînement d'éléments mobiles de grues et/ou la commande de l'entraînement du treuil du câble porteur d'une grue lorsque ces éléments et/ou les surfaces de chargement à servir sont soumis à des mouvements incontrôlables. En particulier, l'invention concerne la commande de l'entraînement des éléments mobiles de grue-s et/ou du treuil du câble porteur de grues de navires. On connait parle Modèle d'Utilité allemand 75 40 740 unegruede chargement et de déchargement de navires lorsque le navire est en mer, la grue étant équipée d'un détecteur constitué sous la forme d'un poids et disposé sur le corps du navire. Ce détecteur est relié par un câble à un treuil à traction constante. Ce treuil est de son côté relié en rotation avec le dispositif de levage du crochet de la grue. Le treuil à traction constante est aménagé de manière que sa force de traction soit plus faible que le poids du détecteur, mais soit plus forte que le poids du câble. De ce fait, le câble fixé au détecteur est maintenu constamment tendu, et de marnière que, lors des mouvements ascendants et descendants du navire, le treuil enroule ou déroule le câble.Le mouvement en rotation du treuil à traction constante agit sur le mécanisme de levage du câble porteur par l'intermédiaire d'une commande à poursuite. Le dispositif connu peut être utilisé par exemple sur des grues de navires disposées sur des plate-formes de forage. Par mer agitée, les mouvements verticaux du navire peuvent dépasser 6 mètres. Il faut donc déterminer un guidage précis du crochet de la grue en fonction de la hauteur des vagues. Grâce au dispositif connu, il n'est possible de déterminer et de compenser que des différences de distance en direction verticale. Des différences de distance en direction horizontale telles qu'elles peuvent se manifester du fait du roulis et du tangage d'un navire sur les éléments composants d'une grue fixée sur le navire et sur son point d'attache à la charge ne sont pas prisen compte dans le dispositif connu. Le câble additionnel monté sur le détecteur et qui est guidé de la même manière que le câble porteur sur la pointe de la flèche empêche un mouvement complètement libre sur le navire. On connait, par la demande de brevet allemand 2.019.317, une grue qui est pourvue d'un dispositif destiné à empêcher les entre-chocs de la charge suspendue à la grue et les surfaces de chargement d'un navirepar mer agitée. Ce dispositif est également équipé d'un câble de poursuite passant sur la pointe de la flèche de la grue et qui est fixé par son extrémité libre à la surface de chargement du navire. L'autre extrémité du câble de poursuite est reliée à un tambour monté sur la grue. Le câble de poursuite est guidé sur des poulies disposées sur une flèche particulière qui porte de son côté également des poulies qui guident le câble porteur.La flèche peut être constituée par un levier monté sur la grue et à ltextrémité libre de laquelle est disposée une traverse sur laquelle sont montées d'une part les poulies du câble de poursuite et d'autre part une poulie destinée au câble porteur. Avec le levier coopère un dispositif d'entraînement à pivotement hydraulique qui est commande' par le câble de poursuite. On peut ainsi compenser des déplacements verticaux de la grue d'une part et des surfaces de chargement du navire à servir, d'autre part, quel que soit lçétat de la mer. Lorsque le navire est soumis à un roulis et à un tangage, les déplacements horizontaux des surfaces de chargement du navire sont détermines de la même manière que le déplacement verteal de la surface supé- rieure du navire. Du fait de la disposition d'un câble de poursuite, l'espace situé au-dessus de la surface de chargement du navire dans lequel peuvent s'effectuer des mouvements libres et non gênés se trouve limité. Le but de l'invention est de compenser des mouvements inattendus d'une grue ou du dispositif de levage de charges d'une grue et/ou les mouvements inattendus d'une surface de chargement à servir d'autre part dans toute la mesure du possible de manière que des mouvements inattendus n'apparaissent pas entre les dispositifs de levage d'une part et les surfaces de chargement à servir d'autre part. En particulier, le but de l'invention est de compenser dans la mesure du possible les mouvements propres d'une grue de bord par mer agitée et/ou empocher dans toute la mesure du possible les mouvements pendulaires de la charge lorsque fonctionne une grue à bord d'un navire par mer agitée. Le but poursuivi par l'invention est atteint du fait qu'il est aménagé sur le dispositif de levage de charges et/ou sur la grue et/ou sur la surface de chargement mobile un reléveur d'accélération dont les signaux de mesure sont envoyés aux dispositifs de régulation montés à l'amont du dispositif d'entraînement de manière que des mouvements inattendus des moyens de levage de la charge d'une part et/ou des surfaces de chargement à servir d'autre part soient empêchés l'un par rap -port à l'autre. L'invention présente l'avantage d'empêcher des mouvements inattendus entre les moyens de levage de charges d'une part et les surfaces de chargement à servir d'autre part, ces mouvements pouvant survenir du fait de mouvements inattendus quelconques de la grue ou de la-surface de chargement. En particulier, des mouvements inattendus de ce type surviennent lors du chargement ou du déchargement au moyen de grues de navires, de grues i montées sur des platformes de forage, lors du chargement et du déchargement de chalands au moyen de grues ou analogues-. Un mode de réalisation de l'invention consiste, lorsqu'il s'agit de la commande du dispositif d'entraînement 'éléments mobiles de grues et de l'entraînement du câble porteur de grues mobiles telles en particulier que des grues de navires, des grues disposées sur des plate-formes de forage ou analogues, dans le fait -qu'on dispose sur le dispositif de levage de charges(épandeur, crochet, grappin ou analogue) un releveur d'ac célération-.destiné à la mesure de l'accélération dans toutes les directions, dont les signaux de mesure sont envoyés à un dispositif de régulation monté dans le circuit de commande électrique ou hydraulique du dispositif d'entraînement de manière que le mouvement du dispositif de levage provoqué habituellement par le roulis et/ou le tangage du navire ou d'une plate-forme de forage ou analogue soit empêché par des mouvements antagonistes des éléments mobiles de la grue ou du treuil du câble porteur. Une autre forme de réalisation de l'invention consiste, pour la commande du dispositif d'entraînement des éléments mobiles de la grue et de l'entraînement du treuil du câble porteur de grues mobiles telles en particulier que des grues de navire, des grues montées sur des plateormes de forage ou analogues, dans le fait que des releveurs d'accélération destinés à mesurer l'accélération dans toutes les directions sont disposés sur la grue, et en particulier à la pointe de la grue, les signaux de mesure étant envoyés à un dispositif de régulation inséré dans un circuit électrique ou hydraulique de commande du dispositif d'entraînement de manière qu'un mouve ment du dispositif de levage produit habituellement par le roulis et/ou le tangage du navire, de la plate-forme de forage ou analogue, soit empêché ou compensé par des mouvements antagonistes des éléments mobiles de la grue ou du câble porteur. Une autre forme de réalisation de l'invention concerne la commande de l'entraînement des éléments mobiles de grues et la commande du dispositif d'entraînement du treuil du câble porteur de grues qui sont utilisées pour le chargement et le déchargement de surfaces de chargement mobiles telles que des chalands ou analogues.Lorsqu'il s!agit d'une grue de ce type, l'invention consiste dans le fait que des releveurs d-'accélé- ration sont disposés sur les surfaces de chargement mobiles tel les que des chalands pour mesurer l'accélération dans toutes les directions, leurs signaux de mesure étant envoyés à des dispositifs de régulation qui sont insérés dans les circuits électriques ou hydrauliques de commande du dispositif d'entraînement de manière que le mouvement produit habituellement par le roulis et/ou le tangage de la surface de chargement mobile, telle que celle d'un chaland, soit empêché par des mouvements antagonistes des éléments mobiles de la grue ou du treuil de levage. Si le dispositif selon l'invention est utilisé pour la commande de grues qui sont soumises à des mouvements inattendus et sont utilisées pour le chargement et le déchargement de surfaces C-e chargement mobiles telles que celles de chalands ou analogues, et qui sont également soumises à des mouvements inattendus, il faut alors, selon une autre forme de l'invention, disposer sur les chalands ou sur les surfaces de chargement mobiles des releveurs d'accéIeration pour mesurer l'accélération dans toutes les dimensions, les résultats des mesures étant envoyés ensuite aux dispositifs de régulation des deux formes de réalisation de l'invention décrites ci-dessus, de sorte que les mouvements du dispositif de levage produits habituellement par le roulis et/ou le tangage du navire et du chaland par rapport aux surfaces mobiles telles que celles de chalands sont empêchés par des mouvements des-parties mobiles de la grue ou du câble porteur. L'invention présente l'avantage que, dans tous les cas, le levage ou l'abaissement de la charge s'effectue comme si la grue maintenait sa position par rapport à la surface à charger. Des perturbations lors de la charge ou de la décharge par mer agitée se trouvent exclues, et cela indépendamment de la direction dans laquelle les perturbations ont un effet sur le navire ou sur un chaland. Des objets susceptibles de provoquer des perturbations et qui pourraient gêner un mouvement libre ne sont pas disposés dans la zone du dispositif de levage ou de la surface de chargensent. Un mode de réalisation simple de l'invention consiste dans le fait que le dispositif de mesure de l'accélération est relié par l'intermédiaire d'un régulateur PID (régulateur proportionnel par intégration et par dérivation) à un dispositif de commande, et en particulier un dispositif de commande hydraulique1 pour le circuit de commande électrique ou hydraulique. Dans ce cas, on peut relier en plus du releveur d'accélération un intégrateur pour former un signal d'aecélération qui, de son côté, est envoyé à un intégrateur pour former un signal de direction, les deux étant envoyés à un générateur de rythme et le second intégrateur et le régulateur PID étant reliés par un point de sommation du système de commande tel qu'un système hydraulique. Dans ce cas, les deux intégrateurs peuvent être reliés à un système d'effacement qui, lorsque v = 0, efface toutes les valeurs mises en mémoire. Grâce à cette disposition, les valeurs de correction sont mesurées en quelque sorte à partir du releveur d'accélération dans le dispositif de levage de charges, la com -mande électronique cherchant à réduire $oute accélération par une contre-commando Un autre mode due réalisation de l'invention peut être mis en oeuvre au moyen d'un dispositif dans lequel le releveur d'accélération est relié à un intégrateur pour former un signal d'accélérationt celui-ci étant envoyé à nn autre intégrateur pour former un signal de parcours, les deux étant reliés à un générateur de rythme, et le second intégrateur ainsi qu'un potentiomètre d'enregistrement de parcours disposé sur le câble porteur étant reliés à un amplificateur différentiel relié à un -régulateur PID dont ltentrée est reliée à la sortie du premier intégrateur pour former le signal dlaccéléràtion et un générateur de rythme étant relié au régulateur PID, manière que le côté de sortie du régulateur PID soit relié au système de commande, Le releveurd'acc6l6ration disposé sur la grue ou à la pointe de la grue indique la totalité des mouvements dus à la mer. La commande électronique compense les mouvements de la charge par des contre-commandes d'égale importante.Une mesure du parcours de la course disposéesur le dispositif de levage compare la valeur réelle à la valeur de consigne déterminée par la double intégration. Cette disposition permet de commander le treuil de la charge. Si un releveur d'accélération tel que mentionné ci-dessus est disposé en supplément sur une surface de chargement mobile telle que celle d'un chaland ou analogue, les signaux fournis par le releveur d'accélération peuvent alors être envoyés sans fil au dispositif de commande du dispositif d'entreînement sur le navire. Ainsi, seules les différences des signaux d'accélération sont évalués Selon une autre disposition de l'invention, on peut disposer entre la pointe d'une grue dans la zone de la poulie du câble destiné à la charge et du dispositif de levage une liaison télescopaqueO Cellewei sort à empocher un mouvement pendulaire de la charge. D'autres caractéristiques de l'invention seront maintenant décrites plus en détail à l'aide d'un exemple de réalisation, référence étant faite aux dessins ci-annexés dans lesquels Figure l représente un navire pourvu d'une grue lors du chargement ou du déchargement d'un chaland, et Figures 2 et 3 représentent deux circuits différents. Sur le navire 1 est fixé un pilône de grue 2 portant sur son côté supérieur une flèche 3 pouvant pivoter sur un cercle complet et à lfextrémité libre de laquelle est montée à son tour une autre flèche 4 pouvant pivoter sur un cercle complet et portant sur son côté inférieur la cabine du grutier 5. Sur le côté inférieur de la pointe 6 de la grue est monté un dispositif de levage 8 pouvant pivot-er sur un cercle complet autour de~l'axe 7 et dont le câble porteur est dirigé par le treuil 9 vers le dispositif de levage 10. Sur l'exemple de réalisation représenté, ce dernier se présente sous la forme d'un épandeur auquel est rattacht-ela charge ll. En-dessous de la charge se trouve un chaland 12 à charger ou décharger. Selon une autre forme de réalisation, les releveurs d'accélération 13 sont disposés sur le dispositif de levage de charge 10 pour mesurer les accélérations dans toutes les di mensions. Cette action est représentée par la flèche en croix 14 indiquée sur la charge 11. Les releveurs d'accélération 13 sont reliés dans les circuits représentés sur-la figure 2 par l'intermédiaire d'un dispositif de régulation branché dans les circuits de commande électriques du dispositif. il s'agit dans ce cas d'une part du dispositif d'entraînement pivotant 15a destiné à la flèche 3 et par ailleurs du dispositif d'entraînement pivotant 15b destiné à la flèche 4 et du dispositif d'entraînement 9a destiné au treuil -de levage de charge 9. Le releveur d'accélération 13 est relié, d'une part, à un dispositif de régulation PID 16 et d'autre part à un intégrateur 17 pour former un signal d'accélération correspondant à l'équation y = - (,(' (E1 + E2 + --- + En ) dt + y ( O ) ) De l'intégrateur 17 part une liaison vers un second intégrateur 19 pour former un signal de parcours selon 1'équation: y = - ( (E1 + E2 + ... + E ) dt + y ( 0 ) ) 1 n Les deux intégrateurs 17 et 19 sont reliés à un générateur de rythme 21 servant entre à donner le rythme à l'unité de régulation PID 16. Du second intégrateur 19 part une ligne dirigée vers le point de sommation Ml qui est relié d'une part à-l'unité de sommation PID et d'autre part aux dispositifs de commande d'entraînement 15a, 15b et 9a. Pour pouvoir actionner le treuil, un dispositif de commutation 22 est disposé dans la cabine du grutier sous la forme potentiomètre permettant de fixer la tension par l'intermédiaire du générateur à'accélération à pleine vitesse 23 qui est reEé au point de sommation M2 entre les deux intégrateurs 17 et 19. Les deux intégrateurs 17 et 19 sont reliés à ùn système d'effacement qui lorsque v = 0 efface toutes les valeurs en mémoire et qui est constitué par un sommateur 24, un transducteur analogiquo-num6rique 25 et un commutateur électronique pour un réglage sur zéro selon les équations Y = y1 quand x = 0 Y = Y2 quand x = 1 Le signal de sortie du releveur d'accélération 13 délivre une tension correspondant à l'accélération. Cette valéur est envoyée à un point de sommation Ml par l'intermédiaire de l'unité de régulation PID 16 à limitation de valeur de sortie. L'accélération a est intégrée deux fois de manière que le chemin "s" parvienne au point de sommation M1. L'addition des deux signaux analogiques détermine la commande d'un système hydraulique. Après la première intégration s'effectue une déviation suivie par le traitement du signal. Le signal "v" parvient à un dispositif sommatour qui reçoit, quand on a la condition "v = O" une tension de sortie définie pourvue d'une tension de comparaison. Cette valeur de sortie commando, par l'intermédiaire d'un transducteur analogique-numérique 25 > un commutateur électronique 26 qui règle les intégrateurs 17 et 19 sur "zéro". Les intégrateurs -17 et 19 et l'unité de régulation PID 16 sont commandés par le générateur de rythme 21. La valeur de consigne du commutateur 22 de la cabine du grutier parvient, par l'intermédiaire d'un intégrateur d'accélération à pleine vitesse,au point de commation M2, le grutier fournissant une "valeur v". Ainsi, le grutier peut intervenir dans le réglage. Au lieu du releveur d'accélération 13, on peut disposer à la pointe de la grue 6 un autre releveur d'accélération 30 inseré dans un circuit selon la figure 3. Le signal de sortie du releveur d'accélération 30 délivre une tension correspondant à l'accélération "a" au premier intégrateur 31. Gracie à une unique intégration du signal "a", on obtient le signal d'accélération "v". Quand on effectue une second intégration dans l'intégrateur 33 pour réaliser une équation y = - (f( E1 + E2 + ... En ) dt + y (O) on obtient un signal de parcours Le dispositif d'entraînement du dispositif de levage 9a est relié à un potentiomètre releveur de parcours 36 qui évite le parcours "s1" qui a été franchi. Les valeurs "s1" et "sO" sont comparées sur-un amplificateur différentiel 37. Le signal "s" est formé en fonction de ce résultat. Il- parvient à l'unité de régulation PID 38.L'amplitude de la tension de sortie de cette unité est alors commandée en fonction du signal "s". Au raccordement avec le premier intégrateur 31 parvient le signal d'accélération v au point de sommation 39 qui est relié à l'unité de régulation PID 38. Celle-ci est relie au dispositif de régulation de l'entraînement qui a déjà été mentionné. Les intégrateurs 31 et 33 d'une part et l'unité de régulation PID 38 d'autre part sont respectivement reliés au générateur de rythme 40. Le grutier peut manoeuvrer le commutateur principal 41 qui peut émettre par l'intermédiaire d'un générateur d'accélération à pleine vitesse un signal rendu adéquat au signal d'accélération "v" et ainsi se brancher à tout moment dans la commando. Unautre releveur d'accélération 45 est disposé sur le chaland 12 et il peut etre inséré dans l'un des dispositifs de commutation de manière analogue. Finalement, une liaison télescopique 46 est disposée entre le dispositif de levage 8 et le dispositif de prise de la charge 10, pour éviter un mouvement pendulaire de la charge. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de commande de l'entraînement d'éléments mobiles d'une grue et/ou de commande de L'entrainement d'un treuil du câble porteur de grues, ces éléments et/ou les surfaces de chargement à servir étant soumis à des mouvements inattendus, caractérisé en ce que des releveurs d'accélération sont disposés sur le dispositif de levage de la charge et/ou sur les grues et/ou sur les surfaces de chargement mobiles,dont les signaux de mesure sont transmis au dispositif de régulation monté à l'amont des dispositifs de commande de manière que des mouvements indésirables des dispositifs de levage de la charge dune part etbou de surfaces de chargement à servir d'autre part, soient interdits les uns par rapport aux autres. 2.- Dispositif de commande de l'entraînement d'éléments mobiles d'une grue et dispositif de commande de l'entraînement du treuil du câble porteur de grues mobiles, telles que des grues de navire, des grues montées sur is plate-formes de forage ou analogues selon la revendication l, caractérisé en ce que des releveurs d'accélération (13) destinés à la mesure de leac- célération dans toutes les directions sont aménagés sur le dispositif de levage de charge(épandeur, crochet, grappin ou analogue) (10), dont les signaux de mesure sont transmis à des dispositifs de régulation qui sont insérés dans les circuits de commande électriques ou hydrauliques des dispositifs d'entraînement (9a, 15a + b) de manière que les mouvements du dispositif de levage de charge (10) provoqués de manière habituelle par le roulis et/ou le tangage du navire (1), de la plate-forme de forage ou analogue, soient empochés par des mouvements antagonistes des éléments mobiles de la grue (3, 4) ou du treuil du câble porteur (9). 3.- Dispositif de commande de l'entraînement d'éléments mobiles de grues et dispositif de commande de l'entraînement du treuil du câble porteur de grues mobiles, telles que des grues de navire, des grues de plate-formes de forage ou analogues, selon la revendication 1, caractérisé en ce que des releveurs d'accélération (30) destinés à la mesure de l'àccélération dans toutes les directions sont aménagés sur la grue et en particulier à la pointe (6) de la grue, les signaux de mesure du dispositif releveur (30) étant envoyés dans les dispositifs de régulation insérés dans les circuits de commande électriques des dispositifs d'entraînement (9a, 15a + b) de manière qu'un mouvement du dispositif de levage de charge (10) provoqué de manière habituelle par le roulis et/ou le tangage du navire, ou de la plate-forme de forage, sont interdits ou compensés par un mouvement antagoniste des éléments mobiles (3,4) de la grue ou du treuil du câble porteur (9). 4.- Dispositif de commande de l'entraînement d'éléments mobiles de grues et dispositif de commande de l'entraînement du treuil du câble porteur de grues utilisées pour le chargement et le déchargement d'une surface de chargement mobile tefle que celle de chalands ou analogues, caractérisé en ce que des releveurs d'accélération (45) destinés à lamesure de l'accéla- ration dans toutes les directions sont aménagés sur des surfaces de chargement mobiles telles que celles de chalands (12), leurs signaux de mesure étant envoyés à des dispositifs de régulation qui sont insérés dans les circuits électriques ou hydrauliques des dispositifs d'entraînement (9a, 15a, b) de manière qu'un mouvement apparaissant normalement lors du roulis et/ou du tangage des surfaces de chargement mobiles telles que celles de chalands soient interdis par des mouvements antagonistes des éléments mobiles (3+4) des grues ou des treuils (9) des câbles porteurs. 5.- Dispositif de commande de grues utilisées pour le chargement et le déchargement de surfaces de chargement mobiles telles que celles de chalands ou analogues, selon l'une quel- conque des revendications i à 4, caractérisé en ce que des releveurs d'accélération (45) destinés à la mesure de l'accélération dans toutes les directions sont aménagés sur les surfaces de chargement mobiles telles que celles de chalands (12), leurs signaux de mesure étant transmis ensuite à des dispositifs de régulation selon l'une quelconque des revendications i à 3, de manière que les mouvements du dispositif de levage de charge (10) par rapport au chaland (12) et apparaissant normalement du fait du roulis et/ou du tangage du navire (1) et/ou du chaland (12) soient empêchés par un mouvement antagoniste des éléments de grue mobiles (3,4) ou du treuil du câble porteur (9). 6. - Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le releveur d'accélération (13) est relié, par l'intermédiaire d'un régulateur PID (16), à une commande et en particulier à une commande hydraulique. 7.- Dispositif de commande selon la revendication 6, caractérisé en c-e qu'un intégrateur (17) est relié en plus au releveur d'accélération (13) pour former-un signal d'accélération qui, de son côté, est relié à un intégrateur (19) pour former un signal de parcours, les deuxéléments étant- reliés par un générateur de rythme (21) et le second intégrateur (19) et le régulateur PID (16 ) étant relié à un point de sommation (M1) pour le système i commando. 8.- Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que les deux intégrateurs (17, 19) sont reliés à un système d'effaçage (24, 25, 26) qui efface les valeurs en mémoire quand v = 0. 9.- Dispositif de commande selon la revendication 3, caractérisé en ce que le releveur d'accélération (30) est relié à un intégrateur (31) pour former un signal d'accélération ("v"), çe dernier étant relié à un autre intégrateur (33) pour former un signal de parcours (sO), les deux éléments étant reliés à un générateur de rythme (4) et en ce que le second intégrateur (33) ainsi qu'un potentiomètre releveur de parcours (36) associé au câble porteur sont reliés à un amplificateur différentiel (37) qui est relié à un régulateur PID (38) dont le côté d'entrée est relié au côté de sortie du premier intégrateur (31), un généra teur de rythme (40) étant relié au régulateur PID (38), et en ce que le côté de sortie du régulateur de régulation PID (38) est relié au système de commando. 10.- Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'une liaison télescopique (46) est disposée entre la pointe (6) de la grue dans la zone de la poulie du câble porteur et le dispositif de levage de charge (10).