Brevet FR2671626A1 — publié le 19920717

La présente invention concerne un dispositif pour mesurer la Gite ou l'Inclinaison du support en mouvement sur lequel il est fixé. Ce support en mouvement sur lequel est fixé le dit dispositif, pouvant aussi bien être un navire, une barge, qu'une plateforme de forage flottante ou fixe sur piles (inclinaison à respecter lors de la descente des piles) et à la limite un aérostat.'à faible deplacement. Jusqu'à pressent la Gite ou l'Inclinaison sont generalthent ob -servés à l'aide des divers dispositifs çi-aprés: Soit purement Physiques ou mecaniquement simPles, tels que kils à Plomb se déplaçant sur une cible horizontale; Niveaux à Bulle, courbés, opposés à IOQ, fixés sur les cloisons verticales du support; balanciers Verticaux, opposés à 909,se déplaçant sur des Rapporteurs verticaux; Sphère mobile lestée, contenue dans une sphère creuse, fixe, graduée et transparente. Soit electro-mecaniques ou electroniques s Utilisant generalement des dispositifs gyroscopiques, electroniques, trés sophistiqués, encon- -brants, relativement motteux, et étant fabriqués en petit nombre ne peuvent souvent être reparés que par le Fabricant. iDU9 ces dispositifs presentent des difiicultés d'interpretation, ou sont sujets à des pannes d'operations, avec parfois de très graves conséquences pouvant mener à la catastrophe (Renversement de Plate forme Flottante, par exemple, dû à un depassement de Gite maximum autorisée) causée par manque d'information efficace sur la gite ou l'inclinaison existante. a) Le Fil à Plomb : Bien qu'exigé par les Assureurs Lloyds, lors Jes essais, arrive à prendre un balancement pendulaire exageré causé par le tangage et le roulis, ceci faussant les mesures, et difficulté à étatlir le centre idéal de reference sur la cible horizontale. t) Les lAiveaux à Bulle et les Balanciers Verticaux : sont tri -butaires des defauts de verticalité des cloisons sur lesquels ils sont fixés et obligent aussi l'utilisateur à observer simultanément dans deux directions opposées et à calculer lui-même et lapidement, la moyenne des observations, ce qui peut être cause d 'erreur grave et dispersion de la concentration mentale requise par les operations de mise à l'Assiette d'un engin flottant. c) Les tLeres concentrinue8 ont tendance à prendre une certaine vitesse de rotation generée par les vibrations existantes sur un engin metallique motorisé et aussi par leur propre inertie, cette rotation faussant la lecture précise de la gite ou l'inclinaison ( Assiette en Navigation) d) les inclinomètres electro-mecaniques ou electroniques, bien que souvent trés précis, lorsqu'ils fonctionnent, sont tributaires de leur source d'energie (surtension ou panne totale de courant), tellement sophistiqués et fragiles, que la moindre panne de fonctionnement exige l'intervention d'un Heparateur spécialisé - Ces dits appareils sont souvent sous garantie du Constructeur, seul le Technicien de la Societé Fabricante peut réparer, d'où attente de la venue du dit technicien, délai depassant souvent plusieurs semaines- sinon retour de l'appareil au Fabricant, s'il existe encore- Leurs composants internes electroni -ques, gyroscopiques, electro-oagnetiques, transistorisés,'etc..., les rendent souvent sensibles aux facteurs externes anormaux, tel qu' un emetteur radio portable en emission à proximité- phenomène souvent negligé par le Constructeur, et faussant completenent les resultats Ils sont aussi souvent sensibles aux declinaisons magnetiques terrestres. Lorsque les Assureurs Internationaux viennent sur place controler la Navigabilité avant Exploitation, ils ne se referent qu'à des essais strictement physiquement simples tels que Fil à Plomb pour la stabilité, répondant aux lois de la gravité, et aussi visuellement obserikbles à l'oeil nu, sans autre artifire tes que tirants d'eau préalablement définis à la construction, sur coques ou flotteurs,rnarqués en peinture inalterable et si possible en relief materialisés par des cordons de soudure, pratiquement ineffaçables; ou systèmes detzwvés des Balances Romaines pour controler,par exemple, les tensions sur les Treuils et lignes d'Ancrages Cette dernière remarque afin de bien confirmer qu'en dernier ressort seul un procedé purement physique tel que le Fil à Plomb ou la Balance Romaine peuvent decider de la Navigabilité d'un engin flottant pour les Assureurs, parfois pour des sommes depassant des centaines de E.illions de Francs. Même une fois assurés, ces dits engins ( en particulier les Plate -formes de Forage Flottantes), exigent plusieurs operations jour -nalières de remise à l'Assiette: à cause de déplacements de charges, de consommations liquide, stockés dans les ballasts, ou simplement pour donner certains angles aux forages; et cela le plus rapidement possible et avec le minimum d'erreur.L'Officier de Quart/Bpllasteur ( ou le Chef de Chantier), seul responsable de ces operations toit pouvoir connaitre d'un coup d'oeil l'Assiette du navire, afin de de -terminer la gite ou l'inclinaison à rattraper pour le travail en cours, en agissant principalement sur les Ballasts à emplir ou vider ( Certains ont utilisé ou utilisent encore un fil à plomb de lm ou 2m plongé dans un seau rempli de liquide avec une cible dans le fond du seau ( o )- car les autres systèmes cités page 1 et 2 sont soit génants, soit inefficaces, ou simplement en panne ) Le dispositif faisant l'objet de cette invention, qui est un inclino -mètre à flotteur de conception inedite,dont la description suit, peut efficacement remedier aux divers inconvenients des autres systèmes cités plus haut, tant au point de vue facilité de fabrication, montage, que simplicité de fonctionnement basé sur un principe primaire mais incontournable de Physique : Un corps de faible densité, immergé dans un liquide de densité supérieure, et librement relié au font du conte -nant, se retrouve toujours à la verticale idéale du point qe fixation - entendu qu aucun autre élement exterieur n'entre en jeu La Figure 5 du dessin 3/3, étant clairement explicite de ce principe. Page Les Dessins de : Page 1/3 Figure 1 Dispositif general en coupe selon l'invention .............. Page 2/3 Figure 2: Plan geNeral du Dispositif Figure 3: Emboitage de la calotte (2) sur cylindre (1) contenant l'appareillage, plus détaillé que Figure 1. Figure 4: Fixation mobile de l'axe (3) sur le fond interdu cylindre (1) à l'aide d'une sphère (6) encastrée librement dans son logement amovible (7) ................ Page 3/3 : Figure 5: Indication sommaire du fonction- -nement du Dispositif. Ces dessins servant à expliquer la simplicité et l'efficacité logique du présent dispositif, son fonctionnement pratiquement hors-pannes, sa solidité due à la simplicité de conception, ees risques minimun d'erreurs d'interpretation et sa facilité de réalisation technique. 12) Le principe de fonctionnement uniquement basé sur le déplace -ment circulaire horizontal d'un axe immergé, articulé k sa base, entraîné par un flotteur solidaire, lui-m6me uniquement tributaire du liquide dans lequel il est aussi immergé, ltensemble articulé étant systematiquement entrainé vers la verticale idéale, donc engendrant un certain angle avec l'axe virtuel perpendiculaire à la base du dispositif, dés que celui-çi est en mouvement angulaire . La partie supérieure de l'axe (16) indiquant directement sur la cible de la calotte (2) l'inclinaison supérieure du support par rapport à l'horizontale. 22) La simplicité d'un tel dispositif , ne comportant qu'une seule articulation (fiv.4) pratiquement imblocable et lubrifiée en permanence par le liquide neutre (genre antigel) dans lequel elle est immergé, redui -sant pratiquement à zero le risque de panne par blocage. 3Q) La robustesse des materiaux qui pourront être utilisés dans la fabrication de ce dispositif, tels que metaux inalterables du type aluminium ou acier inoxydable pour le contenant et les fixations, tels que plastiques durs ou fibre de carbone pour les autres parties, ne pour- -ront que confirmer la solidité du dispoFiti.f. 4Q) La simplicité d'interpretation ainsi que les risques prati -quement nuls d'erreur sont facilement compris à l'aide wl'exemple suivant : - Si le deplacement supérieur de l'axe (16) indique,par exemple, 102 à Babord Avant, cela veut dire que le Babord Avant du support sur lequel est fixé le dispositif, se trouve à 102 au dessus de l'horizontale et donc trop léger et par simple raisonnement inverse : Tribord Arrière trop chargé - d'où intervention à effectuer pour retablir l'Assiette : décharger Tribord Arrière et charger Babord Avant ... Ceci pour expliquer la simplicité d'interpretation du fonctionnement de ce dispositif. 5 ) La facilité de réalisation technique due à la simplicité du dispositif, permet sa fabrication en série et à des côtes variées, par un Fabricant n'ayant au départ que trés peu d'outillage et de moyens tech -niques à sa disposition . Le réglage final définitif ne pouvant se faire qu a bord du support, mais ne requerant pas de connaissances spéciales. Q) Selon un autre mode d'utilisation, ce dispositif peut aussi servir à connaître le pourcentage ae pente et son orientation en topographie terrestre, sous reserve que les graduations concentriques de la calotte(2) soient établies en pourcentage de pente-metrique ou autre-, que les proportions entre la hauteur et le diamètre soient changées ou réduites pour faciliter la manipulation pratique.La plaque de base(ll) peut titre remplacée par un support roulant tout terrain (non illustré) 72) Ce dispositif peut aussi être miniaturisé pour satisfaire à d'autres usages que la Navigation ou la Topographie, de façon à devenir un dispositif portable de taille réduite; ou bien autre transformé par miniaturisation en un objet amusant ou insolite (gadget) dans un but publicitaire, décoratif ou ludique, en metal ou autre. 80-) Ce dispositif peut aussi être réalisé en taille géante, operationnel ou pas, comportant tout ou partie des ses composants, dans un but publicitaire, decoratif ou ludique, en metal ou autre. -En reference aux ligures 1 à 5(Pages l/3à 3/3) la description suivante concerne le Dispositif de cette invention, compte tenu que toutes les parties metalliques seront inoxydables et antimagnetiques. :-Le Dispositif est composé par un c.ylinare(l) creux à Font plat en metal, trés resistant, dont les parois internes sont solidaires de 4 panneaux (26) trapezoïdaux, amortissant les mouvements ondulatoires du liquide,generés par le tangage/roulis periodiques,risquant de provoquer une course pendulaire exagerée de l'axe-flotteur(3 et 4)-Le cylindre(l) est fermé à sa partie supérieure par une calotte(2) convexe, transparente, inrayable, trés resistante, concentriquement graduée (Fig.2) en degrés, grades, ou ffi de pente-metrique ou autre- ou ces 3 indications simultanées, clairement differenciées par coloration differente contrastée; son centre est finement perforé dans son épaisseur(l7) pour viter la condensation sous la calotte(d)-Un joint souPle(15) assure l'étancheité entre le cylindre (1) et la calotte(2), fixée au cylindre(l) par 8 vis crucifofnes(5) avec contre ecrou- A l'intérieur du cylindre(l) est installé l'appareillage , consistant en un axe (3) formé d'une tige de section circulaire en Plastique dur indeformable ou fibre de carbone plein, portant à sa partie supérieure un index de visée(16) nettement reperable à travers la transparence de la calotte (2) La partie intermediaire de l'axe (3) est solidaire d'un flotteur (4) en plastique plein1 de densité trés legère, genre pblystirene, ou en plastique creux prémoulé, immobiliste sur l'axe (3) par deux bagues ( 13 et 14) brocantes L'axe (3) est Tissé à sa base dans une sphère (6) en plastique plein resist ayant ou en fibre de carbone plein,retenue librement, telle une rotule, dans une demi-sPhère creuse (7) de # supérieur, ouverte à sa partie supérieure avec à-pkit à sa partie inférieure pour fixation au centre de la base inté -rieure du cylindre (1) par quatre vis (24.) separées du fond par des joints d'étancheité ( le système par sphère peut être replacé par une articulation adéquate à cardan, mais moins efficace - non illustrée-). L'ensemble cylindre-calotte (1-2) est fixé sur la plaque supérieure (a) circulaire et en metal, par quatre écrous (8) metalliques de 2≈x40, isolés du fond du cylindre (1) par des joints d'étancheité. La plaque supérieure (9) est fixée à la plaque de base (11) circulaire et metallique, par trois ecrous (10) metalliques de 30 x 100 agissant par serrage sur des cales (23) seri- souples situées entre les plaques ( 9 et 11) pour fixation et reglage final du dispositif avant utilisation La plaque de base (11) est directement rattachée sur le plancher du suPPOrt (19) par 8 ecrous (12) metalliques à tette plate de 30 x 100, fixés par taraudage dans le plancher ou par contre ecrous préalablement définis. Un bouchon de vidange (18) metallique, à file -tage,est solidement fixé au bas dy cylindre (1) et isolé par joint d'étan -cheité, solidité prévue en fonction des 210 litres de liquide qui seront contenus dans le cylindre en application des cotes de mesure de la Figure 1. selon un autre mode particulier de realisation ( non illustrée ) la calotte (2) l'appareillage interne, peuvent aussi être porteurs de contacts elec -triques reliés exterieurement à des témoins soit lumineux, soit sonores, soit les aeux simultanément, et fonctionnant sur la base des déplacements lateraux de l'axe et du flotteur ( 3 et 4 ) ouvrant ou interrompant le cour -ant electrique circulant dans les contacts et témoins(non illustrés), de façon à fournir une lecture éloignée du dispositif et/ou une alarme sonore en cas de depassement de gite ou inclinaison dangereuse pour la stabilité du support en flottaison, lorsque le dispositif est utilisé en Navigation; et en cas de panne electrique,les indications de gite ou d'inclinaison restant toujours observables à la vue grâce au deplacement de l'index J sur le cadran gradué de la calotte(2). h titre d'exemple non limitatif le Dispositif complet aura des dimen -sions hors-tout ae ltordte de 112,5 cm de haut et de 80 cm de diamètre conformément à l'echelle de la Figure : 1. Le montage du dispositif de cette découverte doit de preference se dérouler dans l'ordre suivant, un simple jeu de tournevis et de clés à pipe étant necessaire , tous les logements de vis et écrous usinés d'avance : A- Plaque de base(ll) fixée avec vis ou boulons (12) sur plancher (19) du support mobile, à l'endroit desiré de la Salle de Controle. B- Passer sphère(6) dans logement (7) selon Fig.4- Visser Axe(3) dans sphère (6). C- Fixer logement(7) sur base intérieure du cylindre(l) avec les quatre vis (24) et leur joints adéquats. D- Fixer flotteur (4) sur axe (3) avec les deux bagues blocantes(l3 et 14) à la hauteur pre-definie sur Fig.1 E- Fixer cylindre(l) sur plaque supérieure (9) avec les quatre écrous (8) et joints d'étancheité entre têtes d'écrous(8) et fond du cylindre(l). F- Fixer, sans serrer, plaque supérieure(9) sur plaque de base(ll) avec les trois écrous(10) ayant intercalé les cales de reglage(23) à l'aplomb des écrous (10). G- Bloquer bouchon de vidange (18) H- Remplir le cylindre(l) du liquide neutre(22), genre antigel, jusqu'au repère(2 ayant remis l'ensemble approximativement à l'horizontale en jouant sur les 3 écrous(10) et les cales de reglagc(23)-Attention: le cylindre(l) contient à présent env.210 L. de liquide, si le Dispositif correspond métriquement à la Fig.l-c.a.d. Hàut. OG95/Diaxètre Om60- Hauteur liquide Om75 I- Placer joint d'étancheité(l5) dans gorge supérieure du cylindre(l) avec les 8 trous pre-percés en face des 8 filetages femelles pre-percés dans la gorge du cylindre(l). J- Positionner calotte(2) dans la direction Avant-Arrière du support(19), (5) fixer calotte(2) avec les 8 vis cruciformes (5) prévues à cet effet, serrer modérement, éviter blocage, l'elasticité du joint(l5)assurant le blocage. K- Le réglage final s'effectuera par mer plate ou navire à quai, tangage et roulis minimums, retablissement de l'horizontabilité par déplacements de charges, en se reférant aux repères de flottaison extérieurs pre-étaElis à la Construction, et une fois la certitude que l'Assiette est à Zéro/ Agir sur les 3 écrous (10) et les cales(23) jusqu'à ce que l'extremité (16) de l'axe(3) indique le Zéro central sur le cadran de la calotte (2) Le Dispositif est alors prêt à fonctionner avec totale efficacité. Le Dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à l'index -cation rapide de Gîte ou d'lnclinaison,en bavigation et Forages en Mc, et légèrement transformé (non illustra) servir de Mesureur de pentes en topographie terrestre. REVENDICATIONS 1) Dispositif pour connaître et mesurer la valeur et la direction te la Gite, de l'inclinaison et/ou du pourcentage de rente, du support mobile sur lequel il est fixé, grâce au dérlacelent circulaire horizontal d'un axe immergé solidaire d'un flotteur en sa partie médiane, librement articulé à sa base et porteur d'un index de mesure en sa partie supérieure, se aéplaçant à l'intérieur d'une calotte transparente concentriquement graduée. Caracterisé en ce qu'il est réalisé en divers matériaux rigides, resistants, inaltérables et antimagnétiques; en proportions et dimensions non-limitatives- et en ce qu'il comporte: un cylindre (1) creux a fond plat, dont la paroi interne est solidaire de 4 panneaux trapezoidaux(26), empli de liquide neutre(22) genre antigel, jusqu'à une certaine hauteur(25), feras à sa partie supérieure par une calotte convexe(2) transpareati et concentrique- -ment graduée, comportant en son centre des orifices d'aération(l7) anti condensation- et en ce que cet ensemble est fixé à une plaque circulaire(9) par 4 écrous(8), elie même reliée soit à un support roulant(non illustré), soit à la plaque ae Base(ll) par 3 écrous(10) de fixation et de 3 cales inter -nediaires (25) de réglage d'horizontalité idéale, la plaque de base (11) est fixée au plancher (}9) du support mobile par vis ou écrous (12) et en ce que l'appareillage interne est constitué par un Axe (3) libre -ment relié et articulé au centre de la base intérieure du Cylindre (1) soit par une articulation a cardan(non-illustrée), soit par une articu -lation à rotule, composée d'une sphère (6) solidaire de la base de l'Axe(3), et librement contenue dans le logement (7) semi-sphérique ouvert à sa partie supérieure et fixé à sa base par 4 vis (24) au centre du fond du cylindre (1)- et en ce qu'un flotteur (4) est solidaire de l'Axe (3) par bagues autobloquantes (13 et 14) à hauteur intermediaire predeterminée (figure 1)- et en ce que l'extremité supérieure de l'axe (3 > est porteuse o'un index de visée (16), nettement reperable à travers la transparence 4e la calotte (2)- et en ce qu'un joint souple (15) d'étancheité est placé entre le cylindre (1) et la calotte (2), mainte- -nus par 8 écrous ou vis cruciformes (5) et en ce qu'un bouchon de vidange (18) est prévu au bas du cylindre (1). 2) Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la calotte (2) est concentriquement graduée soit en Degrés, soit en Grades, soit en Pourcentage de Pente (Métrique ou autre), soit ces diverses Craduations siaultanées, nais clairement differen -ciées par coloration differente contrastée. 3) Dispositif selon la revendication 1, caracterisé en ce qu'un système de lecture lumineuse ou d'alarme sonore, ou les deux simultanément, est/sont additionné (8) au dispositif à l'aide de contacts electriques fixés à l'appareillage intérieur et reliés aux témoins extérieurs lumineux et/eu sonores (non illustré)