Brevet FR2492945A1 — publié le 19820430

La présente invention se rapporte au domaine des constructions navales et a notamment pour objet un dispositif pour lubrifier et refroidir à liteau des roulements d'étambot d'un bateau. L'invention peut ssappliquer en particulier aux bateaux de navigation intérieure, mixte et côtière (de cabotage) réalisant des trajets dans des eaux contenant des impuretés abrasives et d'autres types d'impuretés mécaniques. On connut deux types de dispositifs pour lubrifier et refroidir des roulements d'étambot. Le premier type est constitué par des dispositifs pour lubrifier et refroidir des roulements d'étambot métalliques. Dans ces dispositifs, on utilise en qualité de fluides lubrifiants et refroidissants, divers types d'huiles. Toutefois du fait que la pression à l'intérieur du circuit dépasse la pression extérieure et que le joint d'étanchéité du circuit dans la zone de la poupe n1 assure pas une étanchéité absolue, une certaine quantité d'huile (les normes relatives aux Joints de poupe du type 'Simplex" admettent une fuite d'huile allant jusqu'à 6 l/h) s'échappe et passe dans l'eau extérieure. De ce fait, l'emploi de tels dispositifs à bord des bateaux de navigation intérieure et mixte devient pratiquement impossible, l'eau de ces bassins ou pièces d'eau étant destinée à l'usage domestique ou industriel. Par ailleurs, l'utilisation d'huile en qualité de fluide lubrifiant et refroidissant, d'une part, augmente les risques d'incendie à bord du bateau, et d'autre part, accroit les frais d'exploitation par suite du coat relativement élevé de l'huile. De plus, lesdits dispositifs sont dotés d'un système automatique permettant de maintenir la pression d'huile dans le circuit fermé à un niveau dépassant la pression de l'eau extérieure, ce qui, en meme temps que la complexité générale du dispositif, d'une part accroît les frais d'exploitation et le cott du dispositif lui-mFme, et diminue d'autre part la rentabilité des bateaux, surtout de ceux à faible déplacement. Le deuxième type de dispositifs comprend les dispositifs pour lubrifier et refroidir les roulements d'étambot non métalliques. Le fluide lubrifiant et refroidissant est, dans ce cas, constitué par de l'eau. Il est connu un dispositif pour lubrifier et refroidir à l'eau les roulements d'étambot pour bateaux (voir par exemple, V.A. Nikolaev "Construction et calcul des lignes d'arbre pour bateaux", Sudpromguiz, Leningrad, 1956, pages 279 à 282), qui comporte une conduite d'eau reliée à la partie avant du tube d'étambot. Dans ce dispositif, le tube d'étambot ne possède qu'un joint avant ou de proue non étanche, qui est situé dans la zone de la proue et dont le fonctionnement normal est assuré lorsqu'une faible quantité d'eau passe à travers ledit joint. Ileau extérieure est envoyée par une pompe à travers la conduite d'eau dans le tube d' étambot et parcourt ce dernier de sa partie avant vers sa partie arrière. En circulant à travers le tube d'étambot, cette eau assure la lubrification et l * froidissement des roulements. Apres avoir parcouru le tube d'étambot, l'eau est évacuée à ltex- térieure par la partie arrière ouverte. Dans le dispositif décrit, la stabilité du fonctionne- ment des roulements d'étambot non métalliques exige la circulation, à travers le tube d'étambot et, par conséquent, à travers les roulements, d'une grande quantité d'eau extérieure. Comme l'eau des bassins intérieurs et des zones côtières contient une grande quantité d' impuretés abrasives et autres, on constate, pendant l'exploitation des bateaux dans ces conditions, une usure accrue des roulements et des chemises d'arbres d'hélices. A part cela, l'emploi desdits dispositifs implique un accroissement considérable des travaux nécessaires à la fabrication des roulements et à l'usinage des collets d'arbres, ainsi que de leurs chemises, ce qui est dA aux longueurs importantes des roulements d1 étambot non méques. On stest donc proposé de créer un dispositif pour lubrifier et refroidir à liteau les roulements d'étambot, qui permettrait d'augmenter la longévité des roulements en réduisant par rapport aux dispositifs connus, la quantité d'eau extérieure arrivant dans le tube d' étambot. A cet effet, le dispositif pour lubrifier et refroidir à l'veau les roulements d'étambot pour bateaux, du type comportant une conduite d'eau reliée à la partie avant du tube d'étambot muni d'un joint avant ou de proue, est caractérisé, suivant l'invention,ence qpele tube d'étambot possède un joint arrière ou de poupe et que la conduite d'eau est reliée à la partie arrière du tube d'étambot, en formant ainsi un circuit fermé communiquant avec l'atmosphère et réalisé de sorte que le niveau d'eau dans ledit circuit soit plus élevé qu'au moins le niveau du point bas de la section du circuit qui est la plus éloignée du plan horizontal passant par l'axe du tube d'étambot. Un tel mode de réalisation du circuit fermé permet un déplacement permanent des couches d'eau chauffées dans la zone de friction des roulements d'étambot et leur remplacement par des couches d'eau plus froides. D'autre part, la communication du circuit fermé avec l'atmosphère permet d'éviter la création de tampons ou bouchons d'air dans le circuit. Il est utile que le joint de poupe soit non étanche ou perméable à 1' eau et que le circuit fermé soit disposé de façon qu'au moins le point bas de la section du circuit qui est la plus éloignée du plan horizontal passant par l'axe du tube d'étambot se trouve à un niveau inférieur au niveau inférieur limite de la ligne de flottaison. Une telle conception du dispositif permet de maintenir dans le circuit fermé un niveau déterminé d'eau gracie à l'égalité des pressions hydrostatiques à intérieur du circuit et à l'extérieur du bateau. Selon l'une des variantes de réalisation de l'invention, le jdtit de poupe est réalisé étanche et le circuit fermé communique par l'intermédiaire d'une soupape de trop plein avec une source d'eau supplémentaire. Une telle réalisation du dispositif assure le maintien d'un niveau déterminé d'eau dans le circuit fermé pour une quantité minimale d'eau extérieure circulant à travers les roulements d'étambot. Il est avantageux que le circuit fermé contienne un récipient et qu'il soit relié par l'intermédiaire de ce dernier à l'atmosphère. Une-telle variante de réalisation du dispositif, objet de l'invention contribue à une amélioration de l'échange de chaleur dans le circuit. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparattront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non Imitatifs, avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue générale en coupe longitudinale illustrant un mode de réalisation du dispositif pour lubrifier et refroidir à l'eau les roulements d'étambot pour bateaux, faisant l'objet de l'invention - la figure 2 représente une première variante de réalisation dudit dispositif - la figure 3 montre séparément le joint de poupe perméable à l'eau, réalisé selon la variante de la figure 2 - la figure 4 représente une autre variante de réalisation du dispositif faisant l'objet de l'invention - la figure 5 représente encore une autre variante de réalisation du dispositif faisant l'objet de 1 'inven- tion. Le dispositif pour lubrifier et refroidir à l'eau les roulements d' étambot pour bateaux comporte une conduite d'eau (figure 1) reliée à la partie avant 2 du tube d'étambot 3. Le tube d'étambot 3 est doté d'un joint avant ou de proue 4 non étanche à l'eau et d'un joint arrière ou de poupe 5. La conduite d'eau 1 est reliée à la partie arrière6 du tube d'étambot 3. La conduite d'eau 1 et le tube d'étambot 3 muni du joint de proue 4 et de celui de poupe 5 forment un circuit fermé 7 relié à l'atmosphère par l'intermédiaire d'un tube 8 et réalisé de sorte que le niveau d'eau dans ledit circuit soit supérieur à celui du point bas 9 de la section du circuit 7 qui est la plus éloignée du plan horizontal passant par l'axe 10 du tube d'étambot 3. A l'intérieur du tub d'étambot 3 sont montés un roulement Il situé dans sa partie avant et un roulement 12 situé dans sa partie arrière. Selon la variante de réalisation de l'invention illustrée sur la figure 2, le joint de poupe 5 n'est pas étanche à l'eau et le circuit 7 est disposé de manière que le point bas 9 de la section circuit 7 la plus eloignée du plan horizontal passant par 1 1axe 10 du tube d'étambot 3 soit situé à un niveau inférieur au niveau inférieur limite de la ligne de flottaison 13. Le joint 5 (figure 3), selon cette variante, comprend une bride 14 fixant en position à l'aide de goujons 15, une garniture 16. Selon l'exemple de réalisation de l'invention illustré sur la figure is, le joint de poupe 5 est étanche et le circuit fermé 7 est relié par l'ltutermédiaire d'une soupape de trop-plein 17 à une source supplémentaire d'eau 18. La source d'eau 18 peut Entre constituée par n'importe quel système hydraulique équipas* le bateau, y compris par le circuit d'eau extérieure. Le joint étanche à l'eau 5 est du type simplex. Selon la variante de l'invention illustrée sur la figure 5, le circuit fermé 7 contient un récipient 19 relié par une conduite 20 à l'atmosphère. Le récipient 19 est disposé dans la partie supérieure du circuit fermé 7 et sert à refroidir l'eau. Le dispositif pour lubrifier et refroidir à l'eau les roulements d'étambot d'un bateau, faisant ltobjet de l'invention, fonctionne de la manière suivante. Lorsque le bateau est mis à l'eau, le tube d'étambot 3 et la conduite d'eau 1 se remplissent d'eau de façon que le niveau d'eau dans le circuit fermé 7 dépasse celui du point 9, ctest-à-dire de manière à assurer le déplacement de l'eau dans le circuit fermé 7. Lors de la rotation de l'arbre d'hélice (non représenté) 11 eau s'échauffe dans les zones de friction des roulements 11 et 12. Les couches d'eau chauffées dans la zone de friction du roulement Il arrivent dans la partie avant 2 du tube d'étambot 3 et, du fait de la diminution de la densité de liteau chauffée, se déplacent dans la conduite d'eau 1 vers le haut en provoquant le déplacement de tout le volume d'eau dans le circuit 7. A la place de liteau échauffée qui s'est ainsi déplacée vers le haut, arrive dans la zone du roulement Il l'eau refroidie venant de la partie arrière 6 du tube d'étambot 3. Dans cette partie du tube d1 étambot 3, la température de l'eau est pratiquement égale à celle de l'eau extérieure, ce qui est dA au volume important de 11 eau se trouvant dans le tube d'étambot 3 et aux bonnes conditions dans lesquelles s'effectue l'échange de chaleur à travers les parois du tube d'étambot 3. Si 11 échauffement des roulements Il et 12 'est pas important et que la surpression créée par la montée de liteau échauffée dans la conduite d'eau I ne dépasse pas la résistance hydraulique dans le circuit 7, le refroidissement de 11 eau chauffée dans les roulements 11 et 12 s'effectue par mélange de 11 eau sortant des roulements Il et 12 avec les masses d'eau plus froides situées dans le tube d'étambot 3. Si la surpression d'eau, due à son ddplacement à la suite de son échauffement, est supérieure à la résistance hydraulique dans le circuit fermé 7, l'eau circule en permanence à travers le circuit 7 en refroidissant les roulements Il et 12. L'emploi du tube 8 communiquant avec l'atmosphère permet d'éviter la création, dans le circuit 7, d'un tampon ou bouchon d'air, ce qui, à sen tour, exclut toute perturbation dans le fonctionnement du dispositif. Le dispositif réalisé selon la variante illustrée par la figure 2 fonctionne comme suit. Lorsque le bateau est mis à l'eau, le tube d'étambot 3, ainsi que la conduite d'eau 1, se remplissent d'eau. Lorsque le bateau est à l'arrtt ou en relache, le niveau de liteau dans le circuit fermé 7 est égal à celui de la ligne de flottaison, ce qui est dA tant à la possibilité qu'à l'eau de passer à travers le joint de poupe 5, qu'au fait que le circuit 7 communique par l'intermédiaire du tube 8 avec l'atmosphère, et à la disposition appropriée du circuit fermé 7. Quand le bateau se déplace, la baisse de pression en arrière de la poupe, due au fonctionnement de l'hélice, provoque dans le circuit 7 un abaissement de la pression égal à la hauteur de la colonne d'eau correspondant à la diminution de pression créée en arrière de la poupe. Mais, du fait que le point bas 9 de la section du circuit 7 la plus éloignée du plan horizontal passant par l'axe 10 du tube d'étambot 3 se situe à un niveau inférieur au niveau inférieur limite de la ligne de flottaison 13, le circuit 7 reste rempli d'eau à tout moment. Le dispositif réalisé selon la variante illustrée sur la figure 2 fonctionne d'une manière analogue à celle qu'on vient de décrire. La variante de réalisation illustrée sur la figure 4 convient particulièrement bien pour les bateaux effectuant des trajets dans des eaux particulièrement polluées. Avant l'exploitation du bateau, le circuit fermé 7 se remplit d'eau en provenance de la source d'eau 18. Dans ce cas, la lubrification et le refroidissement des roulements Il et 12 se déroulent de la meme manière que lors du fonctionnement du dispositif illustré sur la figure 1, avec cette seule différence que l'appoint d'eau dans le circuit fermé 7 pour compenser son échappement à travers le joint de proue 4 est effectué en ouvrant périodiquement la soupape de trop-plein 17 pour faire arriver l'eau dans le circuit 7 depuis la source supplémentaire 18. Selon la variante de réalisation illustrée sur la figure 5, la lubrification et le refroidissement des roulements Il et 12 ne diffèrent en rien de celles utilisées dans le dispositif illustré sur la figure 1. L'eau chauffée, en montant dans la conduite d'eau 1, arrive dans le récipient 19 où elle est refroidie plus intensément du fait tant de l'accroissement de la surface d'échange de chaleur avec le milieu ambiant, que de 11 emploi de moyens supplémentaires de refroidissement dont peut ttre équipé le récipient, par exemple des serpentins d'un appareil réfrigérant (non représentés). Dans ce cas, pour éviter la création d'un tampon d'air dans le circuit 7, on relie le récipient 19 à l'atmosphère et on le dispose dans la partie supérieure du circuit 7. Le dispositif pour lubrifier et refroidir à l'eau les roulements d'étambot, faisant l'objet de l'invention, permet - de prolonger la période d'exploitation sans réparation des bateaux les plus répandus, c'est-à-dire ceux de navigation intérieure et mixte - d'accroitre la rentabilité des bateaux grace à lUbaissement du colt des réparations et à l'augmentation de la période d1 expliLtation. Bien entendu l'invention n1 est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été été donnés qu'à titre exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour lubrifier et refroidir à l'eau les roulements d'étambot d'un bateau, du type comportant une conduite d'eau reliée à la partie avant du tube d'étambot lequel est muni d'un joint avant ou de proue, caractérisé en ce que le tube d'étambot est doté d'un joint arrière ou de poupe et que la conduite d'eau est reliée à la partie arrière du tube d'étambot, en formant ainsi un circuit fermé communiquant avec l'atmosphère et réalisé de sorte que le niveau -de 1eau se trouvant dans ledit circuit soit supérieur au moins au niveau du point bas de la section du circuit qui est la plus eloignée du plan horizontal passant par l'axe du tube d'étambot. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le joint de poupe n'est pas étanche à l'eau et qu'au moins le point bas de la section du circuit fermé qui est la plus éloignée du plan horizontal passant par l'axe du tube d'étambot soit situé à un niveau inférieur au niveau inférieur limite de la ligne de flottaison. 3. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le joint de poupe est étanche à l'eau et que le circuit fermé est relié par l'intermédiaire d'une soupape de trop-plein à une source d'eau supplémentaire. 4. Dispositif suivant l'une de revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que le circuit fermé possède un récipient et communique avec l'atmosphère par l'intermédiaire de ce dernier.