Brevet FR2480227A1 — publié le 19811016

2480227, L'invention concerne un dispositif pour entraîner et diriger un véhicule aquatique pourvu d'au moins une paire d'hélices gouvernails, les hélices gouvernails de chaque paire étant disposées essentiellement de façon symétrique des deux cotés du plan médian du bateau passant par le centre de gravité latéral, ce dispositif comportant un élément de commande pouvant effectuer des mouvements de manoeuvre suivant deux degrés de liberté, chacun de ces mouvements de manoeuvre agis- sant chaque fois sur un transmetteur assurant une télécommande des hélices gouvernails. - On connalt déjà un dispositif pour la conduite de bateaux pourvus de deux hélices formant gouvernails, o est utilisé un levier capable de pivoter suivant deux coordonnées et qui assure le mouvement de pivotement des hélices formant gouvernails par l'intermédiaire d'un transmetteur de commande, un discriminateur de phases, un amplificateur et un servo-moteur. Ce dispositif connu est compliqué et le déplacement du bateau sans virage (ce qu'on peut désigner par translation) n'est pas possible dans des directions quelconques (Brevet US 3 976 023). L'invention a pour but de réaliser un dispositif, du type indiqué dans le préambule, qui est plus simple et moins coûteux, et permet les mouvements de translation. L'invention concerne à cet effet un dispositif pour la conduite d'un bateau qui est caractérisé en ce que le mouve- ment de l'élément de commande suivant l'un des degrés de liberté est une rotation sur un axe ayant pour effet de commander par l'intermédiaire des transmetteurs - par exemple des synchro- indicateurs électriques - un pivotement synchrone des hélices gouvernails de chaque paire, tandis que le mouvement de l'élé- ment de commande suivant le second degré de liberté provoque le déplacement longitudinal d'un organe à crémaillère ayant pour effet de commander, par l'intermédiaire des mêmes trans- metteurs, un pivotement des hélices gouvernails mentionnées en sens contraire l'une de l'autre. L'invention peut être réalisée avantageusement sous la forme d'un dispositif pourvu de transmetteurs de commande se composant chacun essentiellement de deux éléments mobiles l'un par rapport à l'autre, par exemple - dans le cas de synchro- indicateurs électriques - d'une bobine ou analogue et d'un balai frotteur ou analogue ayant prise sur cette bobine, et qui 2 248O2?7 est caractérisé en ce que l'élément de commande, lors du mouve- ment de rotation qui s'effectue par l'intermédiaire de roues dentées ou analogues, agit sur l'un des éléments du transmet- teur, et que l'élément de commande, lors du déplacement qui s'effectue par l'intermédiaire de l'organe à crémaillère, agit sur l'autre élément du transmetteur. Les transmetteurs de commande et récepteurs de télé- commande peuvent être actionnés par voie électrique, hydrauli- que ou pneumatique ou bien suivant une combinaison de ces moyens. Les éléments de télécommandes de ce genre sont connus. Un autre mode de réalisation avantageux de l'invention, pour un dispositif pourvu de transmetteurs de commande se composant chacun essentiellement de deux éléments mobiles l'un par rapport à l'autre, par exemple - dans le cas de synchro- indicateurs électriques - d'une bobine ou analogue et d'un balai frotteur ou analogue ayant prise sur cette bobine, est caractérisé en ce que l'élément de commande, lors du mouvement de virage et du déplacement en long, agit sur le même élément du transmetteur. On obtient un autre mode de dispositif très simple en prévoyant que la ou les roues dentées agissant sur les trans- metteurs lors du mouvement de rotation de l'élément de commande sont à denture hélicoïdale, se déplacent longitudinalement lors du déplacement de l'élément de commande et fonctionnent ainsi en tant qu'organe à crémaillère. L'invention assure l'obtention d'un démarrage sans a-coups et d'un rapide passage de la marche avant à la marche arrière et inversement, sans que le bateau s'écarte de sa route. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la des- cription ci-après et des dessins annexés représentant des exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels - la figure 1 est une vue tout-àA fait schématique d'un véhicule aquatique sur lequel l'invention est mise en- oeuvre; - la figure 2 est une vue schématique d'un exemple de réalisation de l'invention, montrant l'élément de commande, les transmetteurs et le train d'engrenages intercalé. - la figure 3 montre un schéma d'exemples concernant la position de l'élément de commande, avec les directions de poussée correspondantes des hélices. 3 2480227 - la figure 4 est une vue schématique d'un autre exemple de réalisation de l'invention. - la figure 5 montre de façon schématique un autre exemple encore de réalisation de l'invention. Le déplacement d'un véhicule aquatique peut être décomposé en deux parties, un déplacement longitudinal ou transversal (décalage de position sans virage, translation) et une rotation. Ces deux mouvements peuvent se superposer. Le centre de rotation du bateau est le centre de gravité latéral. Lors d'accélérations, le centre de gravité de masse joue encore un rôle, toutefois ce centre se situe toujours à proximité du centre de gravité latéral, de sorte que ce dernier peut être considéré avec une précision suffisante comme étant valable en tant que centre de rotation. Si un véhicule doit être décalé sans rotation, il faut que les forces de poussée, rapportées au centre de gravité latéral, exercent leur action sans couple, c'est-à-dire que les couples doivent se compenser. Avec une disposition symétrique des héliced -gouvernails des deux côtés du plan médian du bateau, en avant ou en arrière du centre de gravité latéral, et avec une orientation parallèle au plan médian, on obtient une action de force exempte de couple pour la marche avant la marche arrière. Pour tous les mouvements transversaux (translations) il faut trouver les angles de pivo- tement appropriés des hélices gouvernails. - L'invention permet, en déviant une seule fois de l'orientation parallèle des hélices gouvernails, de produire des forces exemptes de couple dans toute direction désirée. Toutefois la translation dans une direction quelconque ne suffit pas à elle seule pour toutes les manoeuvres. Des forces extérieures, comme les vents, courants, forces dérivantes - qui n'exercent pas leur action exactement à l'endroit du centre de gravité latéral - ou un décalage du centre de gravité latéral sous l'effet de charges ou d'arrimages différentspeuvent provoquer une rotation du bateau, qu'il faut compenser. Il doit A, donc être possible de superposer une rotation à une translation. Un couple de rotation superposé à la force de trans- lation peut être produit lorsque les forces de poussée quittent, par rotation l'une par rapport à l'autre, leur direction de translation. La puissance de translation dont on dispose se modifie alors. Une translation à droite plus une rotation réci- 4 248022? proque à droite des forces de poussée donnent par exemple une translation renforcée plus une rotation à droite du bateau. Une translation à droite plus une rotation réciproque à gauche donnent une translation amoindrie plus une rotation à gauche. La translation peut alors être amoindrie dans une mesure telle, qu'il s'opère une rotation sur place. Cela est la seule possi- bilité pour que s'opère sur place une rotation pure et simple. L'invention permet de réaliser les modes de fonction- nement suivants': Manoeuvre synchrone des hélices gouvernail orientées paral- lèlement, à l'infini sur 3600. Réglage, à partir de l'orientation parallèle des hélices gouvernails, sur une position de translation. - Manoeuvre synchrone des hélices gouvernails en position de translation, sans fin, sur 360 . - Superposition d'un mouvement de rotation et d'un mouvement de translation par déplacement en sens contraire des hélices (gouvernails en "désaccord"). La figure 1 montre schématiquement un véhicule aqua- tique 10 pourvu de deux hélices gouvernails 11, 12, qui forment une paire et sont disposées symétriquement des deux c8tés du plan médian 13 du bateau. Ce plan médian passe par le centre de gravité latéral 14 du bateau. Les hélices gouvernails sont montées en-dessous de la coque en avant du centré de gravité latéral, elles peuvent aussi être placées en arrière de ce centre. Les hélices sont actionnées par un seul moteur ou chacune par un moteur 61, 62. Les hélices sont montées rotatives sur un axe vertical - non illustré - et peuvent être actionnées à cet effet. L'actionnement au moyen de servomoteurs ou autres destinés à assurer ces pivotements est également connu, de sorte qu'il suffit d'indiquer schématiquement les hélices gou- vernails comme on l'a fait sur la figure 1. Le pivotement des hélices gouvernails, en vue de manoeuvrer le véhicule,est assuré au moyen d'une télécommande. Pour cette télécommande, on a prévu deux transmetteurs qui, dans le présent exemple, sont des synchro- indicateurs électriques 15, 16. Ceux-ci agissent par l'inter- médiaire d'un système de conducteurs 17, 18 sur les moteurs de positionnement connus, non illustrés. Les synchro-indicateurs électriques peuvent être constitués par des résistances réglables 2480227 ou des potentiomètres, ou aussi être de type inductif ou capa- citif. L'actionnement à distance peut aussi s'effectuer par voie hydraulique ou pneumatique. Les éléments à prévoir pour tous ces types de commandes sont connus. La figure 2 montre un élément de commande 19, qui agit sur les transmetteurs, dans ce cas les synchro-indicateurs électriques 15, 16. Sur un arbre vertical 20 qui est monté sur un bâti 21 de façon à pouvoir tourner mais sans pouvoir se déplacer longitudinalement, on a prévu à l'extrémité supérieure un levier 22; ce levier est monté rotatif sur un axe horizon- tal 23. Un pignon 24 est relié coaxialement au levier 22 et est en prise avec une crémaillère cylindrique 25. Celle-ci est fixée à l'extrémité supérieure d'une tige 26 qui passe coaxialement dans l'arbre vertical 20 et peut tourner et se déplacer longi- tudinalement par rapport à cet arbre. Le levier 22 peut occuper deux positions terminales 1, 4 et, entre ces positions terminales, deux positions d'encliquetage 2, 3. Les éléments servant à ces encliquetages sont connus et par conséquent ne sont pas repré- sentés. Diverses positions du levier 22 sont indiquées en tireté, sans numérotation sur la figure 2. Une roue dentée 27 est fixée à l'extrémité inférieure de l'arbre vertical 20 et est en prise avec une roue intermé- diaire 28, qui engrène avec deux roues dentées 29, 30. Un pre- mier élément 31 des synchro-transmetteurs 15, 16 est relié coaxialement et solidairement en rotation avec les roues dentées 29. 30. Le second élément 32 qui coopère avec le premier élément 31 est monté sur le bâti de façon à pouvoir tourner mais sans pouvoir se déplacer longitudinalement. Le premier élément 31 peut être un balai frotteur, le second élément peut être une bobine d'une résistance électrique ou d'un potentiomètre. L'extrémité inférieure de la tige 26 est engagée par une broche transversale 33 dans une fente 34 prévue à une extré- mité d'un levier à deux bras 35. A l'autre extrémité de ce levier on a ménagé également une fente 36, dans laquelle est engagée une broche 37, qui est fixée à une extrémité d'une tige de manoeuvre 38. Cette tige de manoeuvre est montée sur le bâti de façon à pouvoir se déplacer longitudinalement mais sans pouvoir tourner. A l'autre extrémité de cette tige, on a prévu une crémaillère à deux côtés dentés 39. Sur un des c8tés de cette crémaillère# une première denture 40 est en prise avec 6 2480227 une roue dentée 41, reliée au second élément 32 du transmetteur 15. Sur l'autre côté, une seconde denture 42 est en prise avec une roue dentée 43, reliée au second élément du transmetteur 16. Lorsqu'on fait tourner avec le levier 22 l'arbre vertical 20, les premiers éléments des transmetteurs subissent alors, par l'intermédiaire de la roue dentée 27, de la roue intermédiaire 28 et des roues dentées 29, 30, une rotation dans le même sens en synchronisme. Quand on fait tourner le levier 22 sur l'axe horizontal, les seconds éléments des transmetteurs subissent alors, par l'intermédiaire des organes 26, 35, 38, 39, , 41, 42, 43 une rotation en sens contraire. Sur la figure 3, on a représenté schématiquement quelques modes de fonctionnement de manoeuvres pouvant être effectuées avec l'élément de commande décrit ci-dessus. Dans la colonne 100, on.a numéroté les lignes sur lesquelles sont décrits les schémas de manoeuvres. La colonne 101 indique la position angulaire du levier 22 lorsqu'on le fait tourner sur l'arbre vertical; la colonne 102 désigne les positions termi- nales ou les positions d'encliquetage du levier 22 lorsqu'on le fait tourner sur l'axe horizontal 23. La colonne 103 symbo- lise la position du levier 22, et les colonnes 104 et 105 indi- quent la direction des poussées des hélices gouvernails pour les positions concernées. - ligne 111: lorsque le levier que l'on n'a pas fait tourner (position O') se trouve dans la position terminale 1, les hélices gouvernails sont dirigées parallèlement tout droit. - ligne 112: on a fait tourner le levier 22 sur l'axe vertical ', les hélices ont alors pivoté en synchronisme et le bateau est manoeuvré de la manière classique. - ligne 113: lorsque le levier 22 est sur O et en position d'encliquetage 2, les hélices se trouvent sur la position de départ en vue d'une translation (dans ce cas translation vers l'avant). - ligne 114: une rotation du levier dans cette position d'en- cliquetage provoque sous l'action de la crémaillère une trans- lation dans une direction désirée, par exemple translation à 45 vers la droite et l'avant. - ligne 115 translation à 900 vers la droite. - ligne 116 un pivotement du levier qui le fait sortir de la position d'encliquetage met les transmetteurs en "désaccord" 7 2480227 réciproque au moyen de la crémaillère et a pour effet qu'une rotation se trouve superposée à la translation, par exemple translation à 450 vers la droite et l'avant et rotation vers la gauche. - ligne 117: translation à 90 vers la droite et rotation vers la gauche. - ligne 118: dans la position 3 les deux hélices se trouvent dirigées l'une en sens contraire de l'autre; bien que la machine soit embrayée, il ne se produit pas de mouvement du bateau. - ligne 119: faible marche arrière. - ligne 120: lorsqu'on fait tourner le levier sur l'axe hori- zontal jusqu'à la position 4, les hélices pivotent alors en sens inverse vers l'arrière en parallèle; arrière toute. On obtiendrait aussi le m9me résultat en faisant tourner le levier sur l'axe verticale il s'ensuit alors cependant, lors du pivotement des hélices, une poussée latérale, qui est éventuellement préjudiciable. La figure 4 montre une forme de réalisation de l'in- vention o la roue dentée 51 fixée sur l'arbre vertical- est en prise avec les roues dentées 52, 53 qui actionnent chacune le premier élément 31 des transmetteurs 15, 16. La tige 54 montée coaxialement à l'arbre vertical est munie à son extré- mité inférieure d'une seconde crémaillère cylindrique 55, qui engrène avec un pignon 56 de forme hyperboloîde. Ce pignon peut aussi avoir une autre forme appropriée. Sur le méme arbre que le pignon 56, et reliées à celui-ci solidairement en rotation, sont montées deux roues coniques 57, 58 qui sont en prise avec des roues coniques 59, 60, lesquelles sont reliées au second membre 32 des transmet- teurs. Le fonctionnement de l'élément de commande et du système de commande ressort directement de la description donnée à propos de la figure 2. La figure 5 montre schématiquement une autre forme de réalisation de l'invention. Le levier 70, qui correspond au levier 22 des exemples de réalisation décrits ci-dessus, est fixé à l'extrémité d'un arbre 71; cet arbre est monté sur un bâti - non représenté - de façon à pouvoir tourner et se déplacer longitudinalement. Les éléments d'un montage de ce genre sont connus et ne sont par conséquent pas représentés. 8 2480227 Sur l'arbre 71 sont fixées deux roues 72, 73 à dentures héli- coïdales, dont les dents présentent des inclinaisons de sens contraire. Ces inclinaisons de dents sont indiquées chacune par une ligne en tireté 74, 75. Les roues dentées à denture hélicoïdale engrènent avec des roues conjuguées 76, 77, qui sont accouplées avec un élément des transmetteurs 15, 16, par exemple par l'intermédiaire d'arbres 78, 79. Le second élément des transmetteurs est fixé au bâti. Lorsqu'on tourne le levier 70, avec l'arbre 71, sur l'axe 71', les transmetteurs 15, 16 sont alors déplacés en synchronisme dans le même sens de rotation.-Les hélices gouver- nails 11, 12 subissent un pivotement en parallèle et dans le même sens. Lorsqu'on déplace le levier 70, a partir de la posi- tion 1, vers les positions 2, 3 ou 4, les roues conjuguées 76, 77 subissent alors, par l'intermédiaire des dentures hélicoïda- les 74, 75, une rotation en sens inverse et les transmetteurs se trouvent mis en "désaccord", comme le montre la figure 3, lignes 113 à 119. - 9 2480227 R E V E N D I C A T I O N S L0) Dispositif pour entraîner et diriger un véhicule aquatique pourvu d'au moins une paire d'hélices gouvernails, les hélices gouvernails de chaque paire étant disposées essentielle- ment de façon symétrique des deux côtés du plan médian du bateau passant par le centre de gravité latéral, ce dispositif compor- tant un élément de commande pouvant effectuer des mouvements de manoeuvre suivant deux degrés de liberté, chacun de ces mouvements de manoeuvre agissant chaque fois sur un transmetteur *10 assurant une télécommande des hélices gouvernails, dispositif caractérisé en ce que le mouvement de l'élément de commande (19, ) suivant l'un des degrés de liberté est une rotation sur un axe (20', 50', 71') ayant pour effet de commander par l'inter- médiaire des transmetteurs - par exemple des synchro-indicateurs électriques (15, 16) - un pivotement synchrone des hélices gouvernails (11, 12) de chaque paire, tandis que le mouvement de l'élément de commande suivant le second degré de liberté provoque le déplacement longitudinal d'un organe à crémaillère (39, 55, 74, 75) ayant pour effet de commander, par l'intermé- diaire des mêmes transmetteurs, un pivotement des hélices gouvernails mentionnées en sens contraire l'une de l'autre. ) Dispositif pourvu de transmetteurs de commande se composant chacun essentiellement de deux éléments mobiles l'un par rapport à l'autre, par exemple - dans le cas de synchro- indicateurs électriques - d'une bobine ou analogue et d'un balai frotteur ou analogue ayant prise sur cette bobine, selon la revendication 1, dispositif caractérisé en ce que l'élément de commande (19, 70-), lors du mouvement de rotation qui s'effectue par l'intermédiaire de roues dentées (27 à 30, 50, 52, 53, 72 à 77) ou analogues, agit sur l'un des éléments (31) du transmetteur, et que l'élément de commande, lors du déplace- ment qui s'effectue par l'intermédiaire de l'organe à crémail- lère (39, 55, 74, 75), agit sur l'autre élément (32) du trans- metteur. 3 ) Dispositif pourvu de transmetteurs de commande se composant chacun essentiellement de deux éléments mobiles l'un par rapport à l'autre, par exemple - dans le cas de synchro- indicateurs électriques - d'une bobine ou analogue et d'un balai frotteur ou analogue ayant prise sur cette bobine, selon la revendication 1, dispositif caractérisé en ce que l'élément 2480227 de commande (70). agit sur le même élément du transmetteur, quand il tourne et quand il se déplace longitudinalement. ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la ou les roues dentées (74, 75) agissant sur les transmetteurs (15, 16) lors du mouvement de rotation de l'élément de commande (70) sont à denture hélicol- dale, se déplacent longitudinalement lors du déplacement de l'élément de commande-et fonctionnent ainsi en tant qu'organe à crémaillère. 5 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour le mouvement de l'élément de commande suivant le second degré de liberté, deux positions d'encliquetage (2, 3) sont prévues entre deux positions terminales (1, 4).