Brevet FR2533193A1 — publié le 19840323

" 193 La présente invention concerne les bateaux automobiles, notamment un attelage pour relier un pousseur à un convoi de barges. La substitution progressive, sur les voies navigables en eaux protégées, des convois poussés aux convois remorqués ou aux péniches automotrices a permis une augmentation importante de la charge déplacée Un pousseur unique peut ainsi entraîner un train formé de plusieurs barges regroupées bout à bout et'juxtaposées bord à bord L'accroissement consécutif de la largeur et de la longueur hors-tout complique la manoeuvre du convoi, notamment sur les voies d'eau étroites et comportant des méandres ou sinuosités, ainsi que pour éviter les obstacles mobiles ou fixes: les dimensions importantes font que, durant une giration, la largeur balayée est très supérieure à la largeur matérielle du train de barges, à la différence des convois remorqués, qui balayent une largeur plus réduite. Il a été proposé de déformer le train de barges pour l'inscrire plus facilement dans la courbe Cette déformation était réalisée en reliant chaque barge à celle qui la précède ou la suit par un système d'attelage en deux points, au moyen de deux tirants La longueur de chacun des tirants pouvait être ajustée séparément, par exemple par treuil ou vérin, de manière à donner à'l'axe de la barge un léger décalage angulaire par rapport au même axe de la barge adjacente. Cependant, si cette pratique de formations articulées existe sur les voies navigables à petit gabarit, les difficultés de giration mobilisent intempes- tivement les bateliers et les complications mécaniques, le coût des matériels d'attelage et d'articulation très résistants, et surtout l'imposition d'une largeur limite pour les barges largeur actuellement jugée insuffisante - conduisent, pour les transports sur les voies navigables à grand gabarit, à la composition de convois indéfor- mables. C'est pourquoi le système actuellement géné- ralisé est celui de l'attelage rigide: le pousseur comporte deux butoirs formant surfaces d'appui contre les tableaux arrière des barges, sur lesquels ces sur- faces viennent porter Des bittes d'amarrage placées aux extrémités de chaque barge permettent de réaliser des liaisons rigides rendant le convoi indéformable Even- tuellement, dans le cas d'un nombre pair de barges, les butoirs portent chacun sur une barge différente, la position chevauchante du pousseur permettant de conserver la symétrie du convoi. Pour obtenir une giration, le pilote doit conjuguer la diminution, voire l'inversion, du régime d'un des propulseurs avec le jeu des différentes gouvernes, ce qui a pour effet de perturber grandement les-flux propulsifs et de provoquer des remous importants. Dans le cas des tuyères orientables, on montre que la chute de poussée due à l'orientation d'une tuyère est supérieure à celle due à l'orientation d'un jeu de gou- vernails; le rendement est donc affaibli d'autant Ces différentes techniques sont exposées et détaillées notamment dans l'ouvrage -de P FOUSSAT "Bateaux de navi- gation intérieure" 1974, ENSTA, Paris, p 45 et s. L'invention propose, pour remédier à ces incon- vénients, un attelage articulé du pousseur au convoi de barges, comprenant un ensemble mobile articulé autour d'un axe vertical disposé à l'avant du pousseur, avecsupportés par cet ensemble mobile, des moyens d'accrochage à la partie arrière d'au moins une barge, ainsi que des moyens d'entraînement en rotation, et de blocage à une position angulaire désirée, de l'ensemble mobile autour de l'axe vertical. Il est ainsi possible de donner à l'axe'du pousseur une incidence par rapport à l'axe du train de- barges avec un débattement important autour de la posi- tion centrale qui, à la limite, peut atteindre une valeur voisine de + 900. Le pivotement du pousseur par rapport aux barges réduit dans des proportions importantes le rayon de giration, par un double effet: en premier lieu, la poussée latérale obtenue va être très supérieure à celle de tuyères fixes associées à un jeu de gouvernails, voire même à celle de tuyères orientables, du fait de la suppression des remous Le système selon l'invention permet de conserver un excellent rendement des propul- seurs, car l'écoulement des filets d'eau reste optimal le long de la coque et des voûtes d'hélice Les gouver- nails-ne sont pas utilisés et deviennent inutiles; ils peuvent d'ailleurs être supprimés, ce qui améliore les caractéristiques hydrodynamiques du pousseur. Ainsi, les qualités évolutives ne sont pas obtenues au détriment du rendement propulsif, à la différence des techniques précédemment employées, o seule une fraction de la poussée potentiellement dispo- nible était utilisée. En second lieu, l'incidence de l'axe du pousseur par rapport à l'axe des barges permet à la coque du pousseur d'agir à la manière d'un safran, in- dépendamment de l'orientation des propulseurs: la dissymétriecréée par le pivotement du pousseur autour de l'attelage fait naître, hydrodynamiquement, un moment de giration supplémentaire (d'autant plus élevé que la vitesse du convoi est importante) qui s'ajoute au moment de giration produit par l'orientation des propulseurs et vient renforcer ses effets. Cet effet de safran peut d'ailleurs être amplifié en donnant à la coque du pousseur une forme appropriée, ou en la munissant d'une ou plusieurs dérives, éventuellement relevables. Par ces deux effets, le pousseur agit simum- tanément en organe de propulsion et en organe de gouverne. Cette possibilité facilite par ailleurs les manoeuvres dans les ports ou lors des déhalages, ainsi que pendant le parcours, notamment lors de croisements sur les voies étroites et lors du passage des écluses Le dispositif selon l'invention permet de disposer d'une composante importante de la poussée, dans une direction perpendiculaire à l'axe du train de barges; cette com- posante est elle-même la résultante du mordent de giration créé par les propulseurs et cdu moment de giration dû à l'effet de safran, ce dernier étant d'autant plus accen- tué que la vitesse du convoi est importante En outre, pour une allure donnée du convoi, les girations de faible -amplitude, qui sont les plus fréquentes, se font pratique- ment sans changer d'allure, la poussée longitudinale (qui conditionne cette allure) n'étant pas modifiée de façon sensible. Ce dernier point est particulièrement avantageux par rapport aux techniques classiques, qui entraînent, si l'on veut un moment de giration élevé, une annulation de la poussée longitudinale, ou tout au moins une diminu- tion considérable de cette poussée (diminution due prin- cipalement au fait que, pour créer le moment de giration, on fait battre une hélice vers l'avant et l'autre vers l'arrière: si les régimes des propulseurs sont alors identiques, la poussée longitudinale résultante est nulle) Dans ces conditions, le convoi n'avance plus que sur sa force vive, ce qui provoque un ralentissement très rapide du fait de la résistance hydrodynamique à l'avance- ment. De préférence, l'ensemble mobile comporte un poste de pilotage de cette manière, et malgré les variations d'incidence, le poste d'observations ainsi que les instruments de détection d'obstacle (radar) et de con- trôle de cap restent calés sur l'axe des barges, ce qui évite au pilote d'avoir à effectuer des corrections d'angle et de parallaxe; ces corrections auraient été nécessaires si le poste de pilotage était lié à la coque du pousseur. Dans un premier mode de réalisation, l'ensemble mobile comporte deux colonnes frontales fixées à une tou- relle pivotante autour de l'axe vertical, et supportant chacune les moyens d'accrochage mobiles en coulissement vertical. Dans un second mode de réalisation, l'ensemble mobile comporte une flèche supportant les moyens d'accro- chage, à l'une de ses extrémités, et articulée, autour d'un axe horizontal, sur une tourelle pivotante autour de l'axe vertical, à son autre extrémité. Dans un troisième mode de réalisation, l'en- semble mobile comporte un arbre vertical implanté à l'étrave du pousseur, permettant le coulissement vertical et les oscillations d'une noix médiane deune poutre-fléau supportant les moyens d'accrochage. Un dernier avantage réside dans la possibilité d'utiliser l'invention sans aménagement technique important des barges Il suffit en effet d'adapter les moyens d'accrochage aux normes des barges, c'est-à-dire aux dimensions et emplacement des bittes d'amarrage ou du tableau arrière. On peut notamment employer une poutre trans- versale munie de deux extrémités télescopiques suscep- tibles de coiffer et maintenir par serrage les bittes d'amarrage. On peut également employer un fléau muni d'une pluralité de grappins susceptibles de venir accrocher le tableau arrière, ce fléau étant de préférence muni de sabots de centrage. Ces moyens d'accrochage, ou d'autres moyens adaptés à tel ou tel type de barges, peuvent être combinés indifféremment avec l'un ou l'autre des modes de réali- sation préférentiels précités La nature de ces derniers est en effet sans incidence sur le choix des moyens d'accrochage Le seul impératif est que la liaison barge- pousseur permette un ajustement en hauteur (pour compenser les variations de tirant d'eau en fonction des divers chargements) Il est également souhaitable que cette liaison permette une oscillation autour d'axes longitu- dinal et transversal, pour s'adapter respectivement aux effets de roulis et de tangage de l'ensemble. On décrira maintenant un exemple de chacun des modes de réalisation, en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue en élévation du pousseur attelé à l'arrière du train de barges au moyen de l'équipement selon le second mode de réalisation précité de l'invention. la figure 2 est une vue en plan correspondant à la figure 1. 2533193- les figures 3 et 4 sont homologues des figures 1 et 2, pour le premier mode de réalisation précité de l'invention. la figure 5 illustre la variante dans laquelle les moyens d'accrochage comportent des grappins. la figure 6 est homologue des figures 1 et 3, pour le troisième mode de réalisation précité. Selon les figures 1 et 2, l'attelage rigide entre la file de barges 100 par exemple de type EUROPA Il et le bateau automobile 200 porteur de l'équipement 300 suivant l'invention, est réalisé automatiquement, à la volonté du pilote installé dans la passerelle télescopique 210. Le pilote, en approche du contact barge- pousseur, fait pivoter la tourelle 220 et manoeuvrer ver- ticalement la flèche cadre 310 suivant les différences d'alignement et de flottaison des bateaux pour que, au moins à l'une des extrémités de la poutre caisson 320, la mortaise logement 321 la traversant coiffe et circonscrive la bitte d'amarrage 110 correspondante à la barge 100 Pour faciliter cette manoeuvre, la poutre 320 aura été préa- lablement basculée, autour d'un axe horizontal longitudi- nal, sur le côté favorable au coiffage. Grâce aux deux tirants 330 parallèles aux deux butons de la flèche cadre 310 et articulés, d'une part, sur les bras 340 calés sur l'axe 350, et, d'autre part, sur la tourelle 220, la poutre 320 reste parallèle à elle-même quels que soient ses déplacements. Le basculement de la poutre est centré sur l'éperon pivot 351 implanté au milieu de l'axe 350, c'est- à-dire dans l'axe longitudinal de la flèche cadre Ce basculement limité à environ + 10 facilite, comme dit ci-dessus, les manoeuvres d'attelage et autorise, malgré la rigidité impérative de l'assemblage barge-pousseur, leurs différenciations de roulis qui peuvent être con- trôlées par des oléo-amortisseurs 360. Si l'unité navigante est constituée par deux files de' barges, le pousseur est nécessairement implanté dans le plan mitoyen de la formation Les vérins hydrau- liques oscillants 322 de l'intérieur de la'poutre font glisser ses extrémités télescopiques 323 pour que l'ou- verture de ses deux mortaises 321 corresponde à l'entre- axe de deux bittes d'amarrage 110 implantées chacune sur une des deux barges accouplées. Après coiffage des bittes d'amarrage, l'attelage rigide de la poutre sur la ou les deux barges résulte, suivant rappel des vérins 322, du blocage sur les bittes de deux dents 324 très résistantes opposées l'une à l'autre et solidaires chacune élastiquement de l'extré- mité des deux éléments télescopiques 323 de la poutre La dent s'encastre, sans jeu, dans un logement de profil identique femelle de la bitte d'ancrage qui lui fait face. Le personnel de service peut circuler facile- ment entre les barges et le pousseur, quelles que soient leurs hauteurs de flottaison, en empruntant un des butons de la flèche cadre 310 Le buton sert de passerelle et le tirant 330 de main-courante. Côté tourelle 220, le basculement vertical de la flèche cadre 310 est assuré par deux vérins hydrauliques 230 munis de dispositifs amortisseurs, agissant sur les bras 240 solidaires des extrémités des butons de la flèche cadre. Le pivotement de la tourelle 220 par rapport au pont du pousseur 200 s'effectue sur une embase circulaire appropriée comportant, entre autres, une couronne dentée 250 entraînée par un ou plusieurs groupes motoréducteurs 260 prévus pour assurer une grande souplesse de fonc- tionnement. Toutes les commandes et tous les équipements permettant la marche de tous les matériels ainsi que le contrôle de leur bon fonctionnement comme tous les ins- truments de télécommunication et de surveillance (télé- phone, radio, radar, sonar, etc) sont, à la disposition du pilote, regroupés dans la passerelle 210 implantée sur la tourelle 220; ils restent ainsi, quelle que soit l'orientation du pousseur, calés sur l'axe du train de barges. Un dispositif élévateur 270 permet de mobiliser cette passerelle verticalement afin d'augmenter la visi- bilité du pilote pendant le poussage d'une formation longue ou lège. Lorsque le bateau automobile navigue "haut le pied" il peut être intéressant de relever la flèche cadre 310 et de pivoter la tourelle 220 pour ranger la poutre 320 dans un plan longitudinal et de caler la passerelle par rapport à l'axe longitudinal du pousseur. Avantageusement, le pousseur peut être équipé d'une dérive 280, éventuellement relevable, pour accroître l'effet de safran expliqué plus haut. En outre, -la forme et le profil de la coque 290 peuvent être optimisés de manière à améliorer le passage des filets d'eau Cette optimisation devient possible du fait que la gouverne est effectuée grâce à l'attelage selon l'invention, et non plus par des inversions de sens des tuyères et des actions sur les différents gouvernails. Par ailleurs, il est avantageux d'employer des barges ayant un profil de coque 120 sensiblement para bolique, identique à l'avant et à l'arrière. Dans un autre mode de réalisation, illustré figures 3 et 4, on dispose une tourelle pivotante 400, d'un diamètre voisin de la largeur du pousseur (dont l'avant est construit en demi-cercle), et qui porte, en débordement, les moyens d'accrochage mobiles en coulisse- ment vertical. 4 Dans ce cas, les moyens d'accrochage préfé- rentiels sont, comme illustré, similaires à l'équipement utilisé sur les pousseurs classiques, c'est-à-dire avec une face plane 410 constituée de colonnes verticales 420 venant s'appuyer sur l'arrière d'une ou deux barges, et se fixant sur celles-ci par des vérins-crocs 430 pouvant coulisser verticalement sur les colonnes, suivant les hauteurs de flottaison. En ce qui concerne les second et troisième modes de réalisation précités, des grappins peuvent être avantageusement prévus sur la poutre-caisson 320 décrite plus haut, cette dernière étant articulée de la même manière. Sur la figure 5, on a illustré cette variante des moyens d'accrochage, dans laquelle des couples de grappins 325, dont l'un au moins est mobile sous l'action de vérins 326, viennent accrocher une défense 130 disposée sur le tableau arrière de la barge 100. Le vérin plat 327 mis en pression assure la rigidité de l'assemblage pousseur-barge après accrochage des grappins 325. Des sabots de centrage (non représentés) peuvent faciliter, au cours des manoeuvres d'accrochage, le positionnement des grappins sur la défense. La figure 6 illustre un troisième mode de réalisation de l'invention: installé d'un seul tenant sur l'avant du bateau automobile, l'ensemble 600 selon l'invention se compose d'un châssis rectangulaire 601,fixé d'un côté en étrave et débordant sur l'autre côté tel un beaupré, o se trouve planté un mât jumelle 602, Sur les deux colonnes 603 de ce mât coulisse un équipage mobile 605 de forme trapézoïdale qui, en pointe,comporte une noix 606 pivotante horizontalement et basculante trans- versalement solidaire d'une poutre-fléau 607 s'accrochant au bloc de barges 604. Côté pont, le châssis 601 porte une passerelle de pilotage ascensionnelle et pivotante 608 munie de tous dispositifs (de commande pour la propulsion,de communi- cation, de détection d'environnement, de signalisation, etc) permettant au pilote d'assurer sa mission L'équipage mobile 605 alimenté et organisé électriquement comprend tous dispositifs et moyens lui permettant 1 de glisser verticalement sur les colonnes 603 du mât jumelle 602 grâce à des écrous se vissant sur les axes filetés 609 verticaux solidaires du mat, 2 de faire osciller la poutre-fléau 607 en rotation et en basculement pour assurer-l'incidence requise de gouverne entre le pousseur et les barges ainsi qu'ada 7 pter le convoi aux effets du roulis grâce aux crapaudines sur butées à rouleaux coniques et à cuvettes cylindriques ainsi qu'aux mototrain-réducteurs à vis globique, 3 de disposer des fluides hydrauliques sous pression pour actionner les vérins d'accrochage de la poutre-fléau 607, les vérins oléoamortisseurs solidaires de la noix basculante 606, le vérin ascensionnel de la passerelle de pilotage 608, 4 d'orienter en rotation la passerelle' de pilotage 608, pour, qu'en service, les vues du pilote et du radar 13193 restent en synchronisme avec l'axe du bloc des barges grâce aux chaînes, câbles, poulies et tige verticale cannelée assurant ce synchronisme. Comme il a été dit ci-dessus, la flexibilité en torsion de la poutrefléau et l'élasticité d'enracine- ment des dents d'accrochage sur les bittes d'amarrage suffisent pour assurer les différenciations de tangage entre le pousseur et le bloc de barges. Il apparaît ainsi clairement de la présente description que l'équipement selon l'invention, outre sa fonction classique d'organe de poussage, permet au pousseur de participer à la gouverne du train de barges grâce à l'orientation relative pousseur-train de barges, selon la commande du pilote. Ainsi la présente invention optimise l'exploi- tation des transports sur les voies navigables, grâce à une réduction du bilan énergétique suivant une économie importante de carburant moteur, une amélioration des conditions de travail des bateliers et tout d'abord du pilote, - une augmentation de la sécurité d'exploitation en raison de possibilités plus efficaces de gouverne. * 2533193 REVEND ICAT IONS 1 Equipement pour atteler un pousseur ( 200) à un train de barges ( 100), caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble mobile, articulé autour d'un axe vertical ( 270) disposé à l'avant du pousseur, supportés par cet ensemble mobile, des moyens d'accro- chage à la partie arrière d'au moins une barge, des moyens d'entraînement en rotation, et de blocage à une position angulaire désirée, de l'ensemble mobile autour de l'axe vertical, de telle sorte que l'orientation relativecommandée par le pilotedu pousseur par rapport au train de barges, permette au pousseur de participer à la gouverne du train de barges. 2 Equipement selon la revendication 1, caracté- risé en ce que l'ensemble mobile comporte un poste de pilotage orientable ( 210) susceptible d'être calé sur une direction déterminée. 3 Equipement selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'ensemble mobile comporte au moins deux colonnes frontales ( 420) fixées à une tou- relle pivotante ( 400) autour de l'axe vertical, supportant chacune les moyens d'accrochage ( 4301 mobiles en cou- lissement vertical. 4 Equipement selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'ensemble mobile ( 300) comporte une flèche ( 310), supportant les moyens d'accro- chage à l'une de ses extrémités, et articulée autour d'un axe horizontal, sur-une tourelle pivotante ( 220) autour de l'axe vertical, à son autre extrémité. Equipement selon-l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'ensemble mobile comporte un t 533193 arbre vertical ( 602) implanté en l'étrave du pousseur, permettant le coulissement vertical et les oscillations d'une noix médiane ( 606) d'une poutre-fléau ( 607) supportant les moyens d'accrochage. 6 Equipement selon l'une des revendications i à 5, caractérisé en ce que les moyens d'accrochage sont reliés à l'ensemble mobile par une liaison oscillante arti- culée autour d'un axe longitudinal et d'un axe transversal. 7 Equipement selon l'une des revendications i à 6, caractérisé en ce que les moyens d'accrochage comportent une poutre transversale ( 320) munie de deux extrémités télescopiques ( 323) susceptibles de coiffer et maintenir par serrage des bittes d'amarrage ( 110) solidaires des barges. 8 Equipement selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens d'accrochage comportent un fléau muni d'une pluralité de grappins ( 325) susceptibles de venir accrocher le tableau arrière ( 130) des barges. 9 Equipement selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens d'accrochage comportent en outre des sabots de centrage du fléau sur le tableau arrière des barges. Pousseur, caractérisé en ce qu 'il comporte un équipement selon l'une-des revendications 1 à 9 pour l'atteler à un train de barges. 11 Pousseur selon la revendication 10, caractérisé en ce que sa coque est munie d'au moins une dérive ( 280) apte à augmenter l'effet de safran produit par la coque. 12 Pousseur selon la revendication 11, carac- térisé en ce que les dérives sont relevables.