Brevet FR2482573A1 — publié le 19811120

La présente invention se rapporte à un treuil, notam- ment pour l'enroulement de câbles d'alimentation d'appareils submersibles qui, au moyen d'un tel câble unique, peuvent être descendus de la plateforme de travail sur la surface de l'eau ou en être remontés, et peuvent être remorqués ou maintenus en place par ce câble sur ou sous la surface de l'eau, treuil comprenant pour l'essentiel un bras de support associé à une poulie de renvoi sur laquelle passe un câble d'alimentation relié à une plate-forme de travail (pont d'un bâteau ou élément analogue); une réserve de câble destinée à contenir un enroule- ment à plusieurs couches; un dispositif de guidage du câble qui, en liaison efficace avec ladite réserve, assure le guidage forcé du câble d'alimentation lorsqu'il est enroulé ou déroulé: une couche finale correspondant à un enroulement du câble à une seule couche lorsque les efforts de traction sont maximaux; des moyens assurant l'entraînement et la liaison d'entraînement dudit dispositif de guidage; et des organes de commande et de contrâle de l'entraînement et du guidage du câble. L'invention est fondée sur un treuil, notamment d'un dispositif de mise à l'eau et de remorquage d'appareils submer- sibles. Un dispositif de ce type a été décrit en 1978 par la société dite August Pahl, Hambourg. Le.treuil associé a été construit par la société dite Christian Steen. Dans ce dispositif connu, l'appareil submersible est amené à sa position souhaitée au moyen d'un seul câble spécial qui, lorsque ledit appareil remplit plusieurs fonctions, sert à l'alimenter en énergie, en moyens de manoeuvre et en grandeurs de commande et de mesure, etc., ou provo- -quer l'interruption de cette alimentation. Différents câbles électriques, tubes souples. et capillaires, etc., sont noyés dans la section du câble, entre des filins de traction individuels et hautement résistants, de manière à ne pas pouvoir être écrasés lorsque le câble est enroulé sur le tambour ou déroulé de ce dernier. De ce fait, il est possible d'assurer une manoeuvre satisfaisante, à l'aide d'un seul câble de liaison de ce type raccordant le bâteau d'alimentation ou la plate-forme de travail ou élément analogue à l'appareil submer- sible suspendu au câble d'alimentation. Les frais supplémentaires considérables attachés à ce type de câble particulier par rapport à des câbles simples, ainsi que les exigences strictes en matière de sécurité en fonc- tionnement ont eu pour résultat des efforts visant, par une forme de réalisation particulière du treuil, à maintenir faibles les risques d'endommagement du câble spécial très onéreux, ainsi qu'à éviter des causes d'interruption. Le dispositif connu d'en- roulement de tels câbles d'alimentation comprend deux treuils qui, de formes de réalisation et de modes d'entraînement diffé- rents, peuvent être soumis à des contraintes différentes mais peuvent, en cas de besoin, être entraînés ensemble. En amont du treuil à réserve de câble, dans le sens du déroulement, se trouve un treuil à friction, qui fonctionne à la manière d'un cabestan et est destiné à recevoir, de préférence, un enroule- ment à une seule couche. Dans ce cas, le câble d'alimentation doit être maintenu en prise de manière sûre avec le treuil à friction, en prévision de la force de traction maximale à la- quelle il faut s'attendre lorsque l'appareil submersible est soulevé hors de l'eau. La disposition en amont de ce treuil à friction per- met de protéger l'enroulement à plusieurs couches de la réser- ve de câble avant que les grandes forces de traction n'inter- viennent lors de l'effort de traction final (lorsque la charge est soulevée hors de l'eau).L'enroulement à une seule couche, cor- respondant à la couche finale sur le treuil à friction, doit protéger le câble d'alimentation de grands efforts d'écrasement et de friction tels que ceux qui se produisent lorsque des câbles ou des filins sont logés dans les intervalles séparant chaque couche de sa couche respective immédiatement sous-jacente dans un enroulement à plusieurs couches. Un déroulement et un enrou- lement du câble favorables à ce dernier dans la plage critique de contraintes(dans laquelle des forces de traction plus que décuplées peuvent se produire) doivent être garantis de cette façon. Lorsqu'on utilise ces dispositifs d'enroulement connus, il s'est avéré désavantageux et gênant, voire onéreux, que les deux treuils occupent une place précieuse sur la plate- forme à cause de leurs surfaces de montage nécessaires, par suite de la longueur de câble indispensable entre eux, pour maintenir un angle d'enroulement admissible. Souvent, pour cette seule raison, des bâteaux de petites dimensions ne sont pas appropriés pour une utilisation de ce type. Les mesures prises en vue d'assurer des forces de trac- tion constantes appliquées aux deux treuils subissant des con- traintes différentes sont, elles aussi, compliquées. Un autre inconvénient du dispositif d'enroulement connu réside dans dans le fait que la liaison mécanique avec le treuil individuel à friction ne permet pas toujours d'obtenir avec précision les mêmes longueurs de câble pour chaque enroule- ment ou déroulement. De la sorte, on ne peut pas effectuer de contr6les fiables des fatigues, ni des dégradations causées au câble d'alimentation, entre autrespar la friction. Certes, l'enroulement sur la réserve de câble est sou- mis, par un dispositif d'enroulement, à un guidage forcé selon un départ latéral, mais jusqu'à présent, l'endroit auquel le câble vient précisément au contact de la boucle de friction dépend de l'opérateur et du hasard. Avec les formes de réalisa- tion proposées jusqu'alors, il était impossible d'obtenir une surcharge automatique du câble sur le treuil à friction en s'approchant de la surface de l'eau alors qu'il est remonté. La présente invention a par conséquent pour objet, en partant de la forme de réalisation classique décrite ci-avant. de proposer un treuil plus compact, plus facile à actionner, moins onéreux et plus fiable, sans pour autant abandonner le principe connu d'un câble d'alimentation co-axial remplissant plusieurs fonctions, ni celui d'un enroulement à une seule couche dans la plage des efforts de traction finals. Selon les caractéristiques essentielles de l'invention, la réserve de câble et la couche finale sont entraînées ensemble sur un tambour commun; le câble d'alimentation passe directe- ment de la réserve à la couche finale; et ladite couche finale correspond à une longueur de câble de l'enroulement à une seule couche qui est supérieure à la distance comprise entre la sur- face de l'eau et la poulie de renvoi associée au bras de sup- port et située le plus près de ladite surface de l'eau. Ainsi, sans n'imposer aucune forte contrainte au câble d'alimen- tation, il suffit d'un seul treuil pour toutes les manoeu- vres de mise à l'eau. Ainsi, une zone d'enroulement à une seule couche, ne fonctionnant plus sur la seule base d'un treuil à friction, est combinée directement à la réserve de câble, comportant plusieurs couches, de telle sorte que l'enroulement du câble favorable à ce dernier, ait lieu automatiquement, en permanence ou aussi longtemps que la charge se trouve hors de l'eau, ou bien lors- que ledit câble est soumis à un effort de traction plus impor- tant lorsque la force portante de l'eau disparaît. Ainsi, il n'est plus nécessaire de prévoir un second treuil, ni l'encombrement qu'il exige sur la plate-forme de travail. L'entraînement et la commande du treuil sont nettement simplifiés. En règle générale, l'actionnement ne requiert pas une difficile intervention manuelle visant à maintenir l'effet de friction, ni le guidage manuel du brin libre du câble entre les deux treuils. L'utilisation de main-d'oeuvre peut alors être considérablemente réduite. Le risque d'une tension accrue et involontaire du câble, due à une étourderie de l'opérateur est fortement amoindri. La contrainte mécanique et l'usure sont réduites, ce qui accroit en outre la sécurité. - Selon d'autres caractéristiques de l'invention la zone du tambour correspondant à la couche finale présente une augmentation de diamètre à côté de l'avant-dernière couche de l'enroulement du câble d'alimentation. Ainsi, entre la fin de l'enroulement de réserve et le début de la zone de contrainte maximale, constituée par l'enroulement à une seuls couche, le câble n'est plus exposé à un risque de cassure ou de torsion comparable à l'art antérieur, comme cela était, par exemple, inévitable dans le procédé utilisé jusqu'alors, selon lequel des, couches intermédiaires relâchées de câble étaient enroulées à la main sur un treuil à frict-ion ne présentant pas le diamètre approprié ledit tambour présente, également dans la région de la couche finale, un dispositif de guidage imposant un départ laté- ral aux spires du câble. Ainsi, au moyen d'un dispositif de guidage, le départ latéral présent dans la zone de transition de l'enroulement à plusieurs couches à l'enroulement à une seule couche prend automatiquement une valeur optimale et il résulte d'un guidage forcé tirant directement parti de la petite force de traction d'enroulement provoquant ladite transition, sans avoir directement recours à un contrêle manuel auxiliaire-; le dispositif de guidage du câble présente des éléments automatiques d'inversion directionnelle, qui, déterminant la longueur et le sens de l'enroulement, ne permettent une pour- suite contrôlée de l'enroulement dans le même sens, au-delà de la zone de la réserve de câble, que lors du passage de ladite réserve à la couche finale. Dans ces conditions, il est possi- ble d'effectuer un contrôle sûr des longueurs de câbles présen- tes sur le treuil ou du fonctionnement du dispositif de guidage dudit câble, au moyen d'un élément prévu de toute façon dans ce but, y compris dans la région de l'enroulement à une.seule cou- che o des risques de torsion peuvent être particulièrement lourds de conséquences; et les élémentsd'inversion directionnelle sont en liaison efficace avec un dispositif d'inversion du sens de la marche, qui assure l'entraînement du tambour. Ainsi, en fonctionnement normal, la vitesse d'entraînement du tambour ne peut être at- teinte que lorsque le câble parvient dans la région d'enrou- lement correspondante, ou bien quitte cette dernière. De ce fait, lors de l'enroulement, il n'est plus nécessaire de tenir compte des longueurs de câble déroulées, afin de ne pas laisser passser l'instant o la contrainte plus importante se manifeste, par suite de l'immersion ou du soulèvement au-delà de la surface de l'eau. La réduction de vitesse a donc lieu automatiquement, à l'instant o l'appareil se rapproche de la surface de l'eau. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel la figure 1 illustre schématiquement la forme de réa- lisation de. principe d'un treuil combiné avec un dispositif de mise à l'eau d'appareils submersibles; la figure 2 est une coupe transversale du tambour la figure 3 est une coupe longitudinale du treuil lors- que le câble est soumis à une contrainte minimale, c'est-à-dire lorsqu'il est enroulé sur la réserve; et la figure 4 est une coupe longitudinale partielle illustrant la zone de transition entre l'enroulement à plusieurs couches de la réserve de câble et l'enroulement à une seule couche correspondant à la couche finale. La figure 1 met en évidence comment, pour un appareil submersible 2 suspendu à un câble d'alimentation 3, la sur- face 1 de l'eau marque la limite entre les deux conditions es- sentielles de charge duditcâble 3. Un appareil 2a entièrement émergé impose la plus forte charge, laquelle, en fonction du déplacement de l'eau et du poids propre de l'appareil, peut être jusqu'à environ dix fois plus importante que l'effort de traction nécessaire lorsqu'un appareil 2b est entièrement im- mergé. En général, le câble d'alimentation passe autour d'une poulie de renvoi 4, qui peut être montée sur un bras de sup- port particulier, jusqu'à un tambour 5 situé sur la plate-forme de travail. Le tambour 5 est conçu.de telle sorte que, indé- pendamment du mode de fonctionnement de son mécanisme d'entraî- nement 6, l'extrémité fixe du câble d'alimentation 3 soit, à tout instant, dégagée en permanence dudit tambour 5 et reliée en permanence aux sources d'énergie, postes de mesure et autres dispositifs situés à bord de la structure assurant l'alimenta- tion. La figure 2 est une coupe transversale illustrant un exemple de réalisation du tambour 5 sur lequel le câble d'ali- mentation 3 est enroulé par en haut. Bien entendu, sans modifi- cation essentielle du principe de réalisation, le câble peut aussi être enroulé par en bas ou avec un autre sens de rotation. La figure 3 est une coupe longitudinale illustrant de manière simplifiée le principe de réalisation de l'ensemble du treuil. Le tambour 5 est équipé d'un mécanisme commun d'entrai- nement 6, pouvant assurer différentes vitesses d'entraînement, de telle sorte que, à une première zone d'enroulement com- portant plusieurs couches-et servant de réserve 8 de câble, soit associée immédiatement (c'est-à-dire sans aucun espace libre intermédiaire permettant le passage d'un brin relâché du câble) une zone d'enroulement à une seule couche, constituant une couche finale S. Une région 10 de transition d'une-zone à l'autre est conçue de manière à ne provoquer aucune modifica- tion notoire du diamètre de l'enroulement lorsqu'il franchit la région de transition 10. A cet effet, le tambour commun 5 pré- sente, pour la couche finale, une augmentation 11 de diamètre qui, correspondant sensiblement à une avant-dernière couche 12 de l'enroulement, comporte aussi une longueur suffisante pour assurer, dans la région d'enroulement à plusieurs couches de la réserve 8, un espace d'accumulation du câble d'alimenta- tion 3, suffisant pour permettre l'utilisation de l'appareil submersible considéré. Naturellement, pour les cas dans lesquels la capacité de la réserve 8 ne doit être que relativement faible, mais o le diamètre de la couche finale 9 ne doit pas être réduit, il est possible de prévoir des adaptations de diamètres corres- pondantes dans la zone correspondant à la réserve de câble, éventuellement par des organes d'adaptation facilement inter- changeables et montés sur le tambour. L'espace d'accumulation de la réserve 8 de câble ne doit comporter qu'une dimension telle que l'avantdernière couche 12 de l'enroulement établit un diamètre externe correspondant à une dernière couche 13 de l'enroulement, afin de permettre un enroulement favorable à une seule couche dans la zone correspondant à la couche finale 9. Dans la région 10, qui peut, de préférence, ne présenter aucune arrête vive et comporter, par exemple, des revêtements en caoutchouc dur ou en des matières analogues particulièrement appro- priées pour éviter des détériorations, des mesures sont prises pour faire en sorte qu'un dispositif de guidage 14 du câble (qui effectue un va-etvient à proximité de la réserve 8, et seulement dans cette zone), lorsqu'est atteinte ou quittée la dernière couche 13 de l'enroulement, soit dirigé, par des organes d'inversion 15 appropriés, en fonction du sens de l'enroulement, au-delà de la région de transition, ou bien seulement jusqu'à cette dernière. A cet effet, il existe, de préférence, une possibilité d'entraînement individuel (indé- pendamment du sens de l'entraînement provoqué par le mécanisme 6) de ce dispositif de guidage 14, dont le sens de déplacement, le point d'inversion (dans la région 10 ou sur le bord externe du tambour 5) et la vitesse d'entraînement ou la force d'entrai- nement sont déterminés au moyen d'éléments d'inversion 15 ap- propriés en fonction de la longueur résiduelle du câble d'ali- mentation 3 non encore enroulé (longueur devant correspondre au moins à une distance 7 séparant la poulie 4 de la surface 1 de l'eau), par l'intermédiaire de liaisons efficaces corres- pondantes et d'un dispositif 16 d'inversion du sens de la mar- che, de telle sorte que, d'une manière sûre, ni la couche fi- nale 9, ni la réserve 8 de câble, ne soit utilisée avec une vitesse de rotation ou une force de traction inapp-ropriée. Bien entendu, des éléments inverseurs 15 et un dispo- sitif inverseur 16 analogues peuvent aussi être commandés com- modément par des dispositifs de mesure de la longueur connus en soi, pour provoquer l'enroulement ou le déroulement du câble d'alimentation 3, sans pour autant nuire aux avantages essen- tiels du treuil selon la présente invention. Certes, lorsque la région de transition 10 est fran- chie ou dans la région de la couche finale, le treuil décrit ci-avant ou ladite couche finale 9 ne fonctionne normalement plus de la manière connue comme un treuil à friction; de même, il n'y a plus à craindre unéchauffement par friction du câble, si important qu'il faille prévoir une irrigation. Cependant, grâce à cette solution et en cas de besoin, la zone du tambour prévue pour recevoir la couche finale 9 peut continuer d'être utilisée comme un organe d'enroulement à friction, moyennant des mesures supplémentaires correspondantes. Tel peut être le cas lorsque, par exemple, lors d'un remorquage très rapide, les forces de retenue de l'appareil submersible 2 imposent au câble d'alimentation 3 des contraintes supérieures à la normale à l'état immergé, et lorsque la profondeur d'immersion est supé- rieurs à la zone d'action de ladite couche finale S quand il y a une région de transition 10 directe (sans boucle] vers la réserve 8 de câble. On est alors en mesure, en-deçà de la dernière couche 13 de l'enroulement (éventuellement à l'aide de dispositifs auxiliaires appropriés), de dévier le câble d'alimentation 3, par exemple au moyen d'un tambour secondaire non illustré puis, à cet instant seulement, éventuellement par un guidage manuel supplémentaire, de le diriger vers la zone correspondant à la couche finale 9 et constituant un treuil à friction. Il en résulterait alors l'avantage supplémentaire que, malgré un regroupement de l'entraînement des deux zones du tambour 5 en une unité compacte, la géométrie d'enroulement, plus favorable au câble 3 de l'enroulement à une seule couche présentant un diamètre supérieur, pourrait continuer d'être utilisée, en cas de besoin, quelles que soient les profondeurs d'immersion de l'appareil submersible. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au treuil décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. 1 0 REVENDICATIONS 1. Treuil, destiné notamment à l'enroulement du câble d'alimentation d'appareils submersibles qui, au moyen d'un câble unique, peuvent être abaissés de la plate-forme de travail à la surface de l'eau ou en être soulevés, voire remorqués ou maintenus en place sur ou sous ladite surface de l'eau, treuil comportant pour l'essentiel un bras de support d'une poulie de renvoi sur laquelle passe un câble d'alimentation relié à une plate-forme de travail (pont d'un bateau ou élément analogue) une réserve de câble destinée à recevoir un enroulement à plu- sieurs couches; un dispositif de guidage du câble, en liaison efficace avec ladite réserve, et provoquant le guidage forcé dudit câble lorsqu'il est enroulé ou déroulé; une couche fi- nale correspondant à un enroulement du câble à une seule couche lorsque les efforts de traction sont maximaux; des moyens per- mettant l'entraînement dudit dispositif de guidage et sa liai- son d'entraînement, et des organes de commande et de contrôle de l'entraînement et du guidage du câble, treuil caractérisé en ce qua ladite réserve (B) et ladite couche finale (9) sont entraînées ensemble par un tambour commun (5); en ce que le câble d'alimentation (3) passe immédiatement de ladite réserve (8) à ladite couche finale (9); et en ce que ladite couche finale (9) correspond à une longueur de câble enroulée sur une seule couche, qui est supérieure à la distance (7) séparant la surface (1) de l'eau et la poulie (4.) située le plus près de cette dernière. 2. Treuil selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans la zone correspondant à la couche finale (9), le tam- bour (5) présente une augmentation (11) de diamètre contigus à l'avant-dernière couche (12) de l'enroulement du câble d'ali- mentation (3). 3. Treuil selon l'une des revendications 1 et 2, carac- térisé en ce que le tambour (5) présente, dans sa zone corres- pondant à la couche finale (9), un dispositif de guidage (14) qui provoque un déport un latéral forcé des spires du câble. 4. Treuil selon la revendication 3, caractérisé en ce 1 1 que le dispositif de guidage (14) comporte des éléments auto- matiques (15) d'inversion directionnelle qui déterminent la longueur et le sens de l'enroulement et ne permettent une con- tinuation contrôlée, dans le même sens, de l'enroulement au- delà de la réserve (8) de câble que lorsqu'est atteinte la ré- gion de transition de ladite réserve (8) à la couche finale (8). 5. Treuil selon la revendication 4, caractérisé en ce que les éléments d'inversion (15) sont en liaison efficace avec un dispositif (16) d'inversion du sens de la marche, asso- cié-au mécanisme d'entraînement (6) du tambour (5).