Brevet FR2921134A1 — publié le 20090320

Ensemble de propulsion d'un navire, muni d'au moins un capteur de mesure et navire associé. La présente invention concerne un ensemble de propulsion d'un navire, l'ensemble étant du type comprenant : - au moins un support d'arbre ; - un arbre de propulsion muni d'au moins une hélice, l'arbre étant monté rotatif dans le ou chaque support d'arbre autour d'un axe d'arbre, et étant destiné à être relié à des moyens d'entraînement en rotation ; - au moins un palier monté sur le ou chaque support d'arbre, le palier étant interposé entre le support d'arbre et l'arbre. Cette invention s'applique notamment aux ensembles de propulsion de na-vires de surface comme des bâtiments civils ou militaires, ou aux ensembles de propulsion de sous-marins. Dans la plupart des navires de surface ou des sous-marins, la propulsion est assurée par la mise en rotation d'un arbre de propulsion portant une hélice. L'arbre est monté rotatif dans des supports, dénommés � chaise � et � étambot �, avec l'interposition d'au moins un palier entre l'arbre et chaque support. Toutefois, les paliers s'usent avec le temps lorsque l'arbre de propulsion est utilisé. Lorsque cette usure dépasse un certain seuil, la propulsion du navire est rendue indisponible, ce qui nécessite une intervention importante sur le navire et un retour au port. Pour pallier ce problème de manière préventive, il est connu de mesurer le jeu présent entre les paliers de ligne d'arbre et l'arbre. A cet effet, des plongeurs ou un opérateur lorsque le navire passe en cale sèche, effectuent la mesure, en glissant des coins de taille connue, dénommés � paillettes � entre l'arbre et les coussinets du palier. Certains paliers sont équipés d'une pige permettant égale-ment de réaliser cette mesure. La précision de la mesure est généralement bonne en regard des jeux d'usure. Toutefois, elle est rapidement perturbée d'une part, par les dépôts, les concrétions calcaires ou des organismes biomarins, et d'autre part, par le positionnement de l'arbre dans son support puisque l'arbre ne repose pas nécessairement contre le fond du support. Ainsi, cette technique de mesure ne donne pas entière satisfaction, puis-qu'elle ne permet pas de connaître l'état d'usure, ni la vitesse de dégradation pour programmer de manière préventive des échanges standard des pièces d'usure des paliers dénommées � douelles �. Un but de l'invention est donc d'obtenir un ensemble de propulsion d'un na- vire qui peut être entretenu de manière fiable et peu onéreuse. A cet effet, l'invention a pour objet un ensemble de propulsion du type pré-cité, caractérisé en ce que l'ensemble comprend un dispositif de mesure de la position relative de l'arbre et du palier, le dispositif étant monté sur le support et/ou sur le palier et comprenant : • au moins un capteur de position, apte à engendrer des informations représentatives de la position relative à une pluralité d'instants donnés pendant une phase de mesure, le ou chaque capteur étant apte à être immergé lorsque le navire flotte sur une étendue d'eau ; • une mémoire d'enregistrement des informations représentatives pro-venant du ou de chaque capteur aux instants donnés, la mémoire étant raccordée au ou à chaque capteur, • un émetteur, raccordé à la mémoire, l'émetteur étant apte à émettre après la phase de mesure, un signal de transmission portant une pluralité d'informations représentatives stockées dans la mémoire L'ensemble de propulsion selon l'invention peut comprendre l'une ou plu-sieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute(s) combinaison(s) possible(s) : - il comprend au moins deux capteurs de position espacés l'un de l'autre, et une mémoire commune raccordée aux deux capteurs, - les deux capteurs sont placés de part et d'autre d'un plan axial contenant l'axe d'arbre, - il comprend deux paires de capteurs opposés, chaque paire de capteurs étant située respectivement sensiblement dans des plans axiaux perpendiculaires, - l'émetteur comprend des moyens de génération d'un signal sans fil de transmission des informations représentatives, - le signal de transmission sans fil est porté par une onde électromagnétique de fréquence comprise entre 100 MHz et 1000 MHz, - il comprend un récepteur déporté par rapport à l'émetteur pour recevoir le signal de transmission, - le récepteur est mobile par rapport au ou à chaque capteur de mesure et par rapport à l'émetteur entre une position de repos éloignée de l'émetteur, dans laquelle le récepteur est inapte à recevoir le signal de transmission et une position de mesure au voisinage de l'émetteur dans laquelle le récepteur est apte à recevoir le signal de transmission, et - l'émetteur est activable entre une configuration de repos et une configuration d'émission du signal de transmission, le récepteur comprenant des moyens de déclenchement de l'émetteur pour le faire passer de son état inactif à son état actif. L'invention a en outre pour objet un navire, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble de propulsion tel que défini précédemment. Le navire selon l'invention peut comprendre une coque portant l'ensemble de propulsion, le dispositif de mesure étant fixé hors de la coque pour que le ou chaque capteur soit immergé lorsque la coque flotte sur une étendue d'eau. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la Figure 1 est une vue schématique en coupe suivant un plan axial vertical d'un premier ensemble de propulsion selon l'invention monté sur un navire ; - la Figure 2 est une vue d'un détail de la Figure 1, représentant à plus grande échelle la structure du palier de l'ensemble de la Figure 1 ; - la Figure 3 est une vue schématique dans un plan transversal vertical des différents composants d'un dispositif de mesure de l'ensemble de la Figure 1 ; - la Figure 4 est une vue schématique en coupe suivant un plan transversal vertical des parties pertinentes de l'ensemble de la Figure 1, lors de la récupération de données ; et - la Figure 5 est un schéma synoptique illustrant différentes phases de fonc- tionnement de l'ensemble de la Figure 1. Un premier ensemble 10 de propulsion selon l'invention, monté sous un na-vire 12 est illustré par les Figures 1 à 4. Le navire 12 est par exemple un bâtiment de surface, civil ou militaire, ou un sous-marin. Il comporte une coque 14, sous laquelle est fixé l'ensemble de propulsion 10. La coque 14 contient des moyens 15 d'entraînement en rotation d'un arbre de propulsion de l'ensemble 10. L'ensemble de propulsion 10 comprend des supports d'arbre 16, un arbre de propulsion 18 monté rotatif dans les supports d'arbre 16, et un palier 20 monté sur chaque support d'arbre 16 pour être interposé entre le support 16 et l'arbre 18. Selon l'invention, l'ensemble de propulsion 10 comprend en outre un dispo- sitif 22 de mesure d'informations représentatives de la position relative de l'arbre 18 et du palier 20, pour mesurer le jeu présent entre l'arbre 18 et le palier 20. Les supports d'arbre 16 sont fixés sous la coque 14. Ils sont formés notamment par une chaise 24 située à l'arrière du navire, et par un étambot (non représenté) situé vers l'avant du navire. Chaque support 16 délimite intérieurement un passage cylindrique 26 d'axe sensiblement horizontal X-X' dans lequel sont insérés le palier 20 et l'arbre 18. L'arbre de propulsion 18 comprend une tige longitudinale d'arbre 28 et, montée solidaire à l'arrière de la tige 28, au moins une hélice 30 destinée à la pro-pulsion du navire. La tige 28 est reliée aux moyens d'entraînement en rotation 15 par des moyens de transmission (non représentés). La tige 28 s'étend le long de l'axe d'arbre X-X' à travers les passages 26 délimités dans la chaise 24 et dans l'étambot. Elle présente une surface extérieure cylindrique 32 périphérique d'axe X-X'. Lorsque les moyens d'entraînement 15 sont activés, la tige 28 et l'hélice 30 sont entraînés en rotation par rapport aux supports 16 autour de l'axe X-X'. Chaque palier 20 comprend, en se déplaçant depuis le support 16 vers l'axe X-X', un coussinet extérieur 34 et une douelle 36 destinée à être placée en regard de la surface périphérique 32 de la tige 28. Le palier 20 comporte en outre, à l'arrière, une cale annulaire 38 pour bloquer axialement la douelle 36. Le coussinet 34 est inséré dans le passage 26 du support 16. II comporte un manchon annulaire 39, une bride extérieure de fixation au support 40, vissée dans le support 16 à l'arrière du manchon 39, et une butée annulaire 42, qui fait saillie radialement vers l'axe X-X' à l'avant de la douelle 36 et du manchon 39. Le coussinet 34 est souvent réalisé en deux demi-coquilles, inférieure et supérieure. La douelle 36 est formée par un fourreau annulaire 44 calé axialement entre la butée avant 42 et la cale arrière 38. La douelle 36 s'étend radialement en regard de la surface périphérique 32 et forme une pièce d'usure susceptible d'entrer en contact avec l'arbre 18 lors de sa rotation autour de l'axe X-X'. La douelle 36 et la surface extérieure 32 de la tige 28 délimitent entre elles un jeu radial qui augmente avec le temps lorsque la douelle 36 s'use. La cale 38 comprend une partie annulaire extérieure 46 vissée dans le manchon 39 du coussinet 34 et une partie annulaire intérieure 48 qui fait saillie en regard de la butée avant 42 vers l'axe X-X'. Comme illustré par les Figures 3 et 4, le dispositif de mesure 22 comporte des capteurs 50 de mesure d'une information représentative de la position relative de l'arbre 18 par rapport au support 16, une mémoire 52 commune aux capteurs 50 pour enregistrer, pendant une phase de mesure, des informations représentatives reçues des capteurs 50, et un émetteur 54 pour émettre, à l'issue de chaque phase de mesure, un signal de transmission portant les informations représentati- ves stockées dans la mémoire 52. L'ensemble 10 comprend en outre un récepteur mobile 56, visible sur la Figure 4, et destiné à recevoir le signal de transmission et à convoyer les informations contenues dans ce signal vers un point où ce signal n'est pas reçu. Dans l'exemple représenté sur les Figures, le dispositif de mesure 22 corn-prend quatre capteurs de position 50. Les capteurs 50 sont fixés sur une surface arrière de la cale 38. La surface arrière de la cale 38 permet de positionner les capteurs au plus près de l'arbre 18, leur intégration ne générant pas d'interférences. Les capteurs 50 sont par exemple immobilisés avec un goujon de fixation. Chaque capteur 50 s'étend radialement en regard de la surface périphérique 32. L'espace radial délimité entre chaque capteur 50 et la surface périphérique 32 est dégagé, de sorte que chaque capteur 50 est apte à mesurer, sans contact, la distance qui sépare le capteur 50 de la surface périphérique 32. Ces capteurs sont par exemple du type capteur de proximité à détection sans contact, ou capteur piézoélectrique avec une détection au contact. Lorsque le navire 10 flotte sur une étendue d'eau, les capteurs 50 sont placés sous la ligne de flottaison et sont plongés dans l'eau à l'extérieur de la coque 14, ce qui facilite leur mise en place, notamment sur des navires existants. L'espace radial entre la surface périphérique 32 et chaque capteur 50 est alors rempli d'eau. L'information mesurée par le capteur 50 est représentative de la distance relative entre le support 16 et le palier 20. En effet, lorsque la douelle 44 s'use, la surface périphérique 32 de l'arbre 18 se rapproche et s'éloigne du capteur 50 avec une amplitude qui augmente. Chaque capteur 50 est apte à effectuer la mesure de position à des instants donnés, par exemple t, à t7 en référence à la Figure 5 lors de la phase de mesure. Les mesures sont par exemple périodiques, de fréquence égale à quelques dizai- nes heures. Les mesures sont aptes à être effectuées par exemple lorsque l'arbre 18 tourne dans son support, lorsque le navire 12 se déplace dans l'étendue d'eau. Chaque capteur 50 est raccordé électriquement à la mémoire 52 pour transmettre à la mémoire 52 chaque information représentative mesurée par le capteur 50 à un instant donné. Dans l'exemple représenté sur la Figure 3, deux capteurs 50 sont fixés en regard l'un de l'autre sur un axe vertical Z-Z', de part et d'autre d'un plan axial horizontal passant par l'axe X-X'. De même, deux capteurs 50 sont placés en regard l'un de l'autre le long d'un axe Y-Y' horizontal transversal, de part et d'autre d'un plan axial vertical passant par l'axe X-X'. Ainsi, il est possible de mesurer le jeu présent entre l'arbre 18 et le palier 20 suivant deux axes distincts. La précision de la mesure fournie par les capteurs 50 est de l'ordre du dixième de millimètre, ce qui permet de mesurer l'évolution d'un jeu généralement compris entre 1 mm et 5 mm pour un arbre 18 présentant une tige 28 de diamètre compris entre 100 mm et 500 mm et sensiblement égal à 300 mm. La mémoire 52 est commune aux quatre capteurs 50. Elle est apte à stocker, pendant la phase de mesure, les informations représentatives mesurées par les différents capteurs 50 à des instants donnés, et à associer chaque information représentative à son instant donné de mesure, et à une variable d'identification du capteur 50 qui a produit cette information. L'émetteur 54 est raccordé électriquement à la mémoire 52. Il comprend des moyens 58 de lecture des informations représentatives stockées dans la mémoire 52, des moyens 60 de génération d'un signal de transmission sans fil portant les informations représentatives lues par les moyens de lecture 58, et des moyens 62 d'activation des moyens de génération 60 du signal de transmission sans fil. Les moyens de génération 60 sont aptes à engendrer par exemple un signal de transmission électromagnétique codé avec les informations représentatives, de fréquence comprise entre 100 MHz et 1000 MHz, notamment de 868 MHz, ou un signal optique. Les moyens d'activation 62 sont aptes à faire passer l'émetteur 54 d'un état inactif de repos à un état actif dans lequel les moyens de lecture 58 lisent les in-formations représentatives contenues dans la mémoire 52 et les transmettent aux moyens de génération 60 pour engendrer le signal de transmission. Dans ce mode de réalisation, les moyens d'activation 62 sont déclenchables par un signal de déclenchement provenant du récepteur 56. Comme illustré par la Figure 4, l'émetteur 54 et la mémoire 52 sont montés fixes et à demeure sur le support 16 au voisinage des capteurs 50. Ils sont par exemple placés dans un boîtier commun contenant un seul capteur 50, la mémoire 52 et l'émetteur 54. Dans l'exemple représenté sur la Figure 4, le récepteur 56 est formé par une sonde portable, mobile par rapport à l'émetteur 54 entre une position de repos éloignée de l'émetteur 54, dans laquelle le récepteur 56 est inapte à recevoir le signal de transmission, et une position de mesure au voisinage de l'émetteur 54, dans laquelle le récepteur 56 est apte à recevoir le signal de transmission. Le récepteur 56 comporte une plaque 70 de réception d'informations porta- ble munie d'une poignée 71. Le récepteur 56 contient des moyens 72 de déclenchement des moyens d'activation 62 de l'émetteur 54, des moyens 74 de réception du signal de transmission, et des moyens 76 de stockage des informations contenues dans le signal de transmission. Dans la position de repos, le récepteur 56 est stocké par exemple sur le pont du navire ou dans la coque 14. Dans la position active de mesure, le récepteur 56 a été amené par un plongeur sous l'eau au voisinage de l'émetteur 54, le long de la coque 14, à quelques centimètres de celle-ci. Le fonctionnement de l'ensemble de propulsion 10 selon l'invention va maintenant être décrit. Pour déplacer le navire 12, les moyens d'entraînement 15 sont activés et l'arbre 18 est entraîné en rotation autour de l'axe X-X' par rapport au support 14, entre les paliers 20. La rotation de l'arbre 18 engendre une usure progressive des douelles 36 et l'augmentation du jeu radial séparant la douelle 36 de la surface périphérique 32. Pour évaluer l'état d'usure, le dispositif de mesure 22 effectue une phase de mesure. A cet effet, et comme illustré par la Figure 5, les capteurs 50 mesurent la distance qui les séparent de la surface périphérique 32 à des instants donnés tl à t7 à une fréquence de quelques heures par exemple égale à 12 heures. A chaque instant t1 à t7, l'information représentative mesurée par chaque capteur 50 est transmise par le capteur 50 à la mémoire 52 pour être enregistrée dans la mémoire 52 en étant associée à son instant de mesure et à une variable d'identification du capteur 50. Lors de cette phase de mesure, l'émetteur 54 est inactif. Le récepteur 56 est par exemple stocké sur le navire 12 ou à l'intérieur de celui-ci. Lorsque l'utilisateur du navire 12 souhaite contrôler le jeu existant entre l'arbre de propulsion 18 et les paliers 20, notamment pour évaluer l'usure des douelles 36, il effectue une phase de récupération des données. A cet effet, le ré- cepteur 56 est acheminé au voisinage de l'émetteur 54 par l'intermédiaire par exemple d'un plongeur. Lorsque le récepteur 56 est placé à quelques centimètres de l'émetteur 54, sans entrer en contact avec celui-ci, le plongeur active les moyens de déclenche-ment 72. Les moyens de déclenchement 72 transmettent alors un signal de dé- clenchement aux moyens d'activation 62 de l'émetteur 54, ce qui passe l'émetteur 54 de son état inactif à son état actif. Dans l'état actif, les moyens de lecture 58 lisent les informations représentatives stockées dans la mémoire 52 durant la dernière phase de mesure. Ils transmettent ces informations aux moyens de génération 60 pour engendrer un signal de transmission codé portant les informations représentatives. Le signal de transmission émis par l'émetteur 54 se propage dans l'eau sans utiliser de fil. Ce signal est alors reçu par les moyens de réception 74 du ré- cepteur 56 et stocké dans les moyens de stockage 76. Le récepteur 56 est ensuite ramené sur le navire 12, à l'écart de l'émetteur 54 pour être lu par un ordinateur ou un autre dispositif d'analyse. En variante, le récepteur 56 est monté fixe dans le navire 12 à une distance suffisamment proche de l'émetteur 54 pour recevoir le signal de transmission émis par l'émetteur 54. Dans une autre variante, le signal de transmission est convoyé à travers un lien filaire amovible raccordant l'émetteur 54 au récepteur 56, après chaque phase de mesure. Grâce à l'invention qui vient d'être décrite, il est possible de disposer d'un ensemble de propulsion dans lequel le dispositif de mesure 22 est apte à obtenir rapidement et facilement des données fiables et précises sur les positions relatives de l'arbre de propulsion 18 et de chaque palier 20 ou/et du support 16. La technologie employée utilisant des signaux radiofréquences n'est pas perturbée par les salissures marines comme le calcaire ou les dépôts organiques. Grâce à la mémoire 52, il est possible d'obtenir des données à une fréquence relativement élevée pendant une longue phase de mesure à l'aide des capteurs 50, tout en ne récupérant les données qu'à la fin de la phase de mesure, lorsque de telles données sont nécessaires. L'ensemble formé par les capteurs 50, la mémoire 52 et l'émetteur 54 peut être miniaturisé pour être placé directement sous la coque 14, dans les supports 16 de l'arbre de propulsion 18, sans modification de la structure de l'arbre 18 ou des supports 16 et sans perturbation de leur fonctionnement. Le dispositif de mesure 22 peut donc être facilement monté sur un ensemble de propulsion 10 d'un navire 12 existant, afin d'améliorer sa fiabilité et de facili- ter sa maintenance. Le dispositif de mesure 22 est apte à fonctionner sous l'eau dans une configuration où les capteurs 50 sont immergés. II n'est donc pas nécessaire que le navire 12 soit en cale sèche pour obtenir des mesures. REVENDICATIONS 1.- Ensemble (10) de propulsion d'un navire (12), l'ensemble (10) étant du type comprenant : - au moins un support d'arbre (16) ; - un arbre de propulsion (18) muni d'au moins une hélice (30), l'arbre (18) étant monté rotatif dans le ou chaque support d'arbre (16) autour d'un axe d'arbre (X-X'), et étant destiné à être relié à des moyens d'entraînement en rotation (15) ; - au moins un palier (20) monté sur le ou chaque support d'arbre (16), le palier (20) étant interposé entre le support d'arbre (16) et l'arbre (18) ; caractérisé en ce que l'ensemble (10) comprend un dispositif (22) de me-sure de la position relative de l'arbre (18) et du palier (16), le dispositif (22) étant monté sur le support (16) et/ou sur le palier (20) et comprenant : • au moins un capteur (50) de position, apte à engendrer des informations représentatives de la position relative à une pluralité d'instants don- nés pendant une phase de mesure, le ou chaque capteur (50) étant apte à être immergé lorsque le navire (12) flotte sur une étendue d'eau ; • une mémoire (52) d'enregistrement des informations représentatives provenant du ou de chaque capteur (50) aux instants donnés, la mémoire (52) étant raccordée au ou à chaque capteur (50), • un émetteur (54), raccordé à la mémoire (52), l'émetteur (54) étant apte à émettre après la phase de mesure, un signal de transmission portant une pluralité d'informations représentatives stockées dans la mémoire (52). 2.- Ensemble (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux capteurs de position (50) espacés l'un de l'autre, et une mémoire commune (52) raccordée aux deux capteurs (50). 3.- Ensemble (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux capteurs (50) sont placés de part et d'autre d'un plan axial contenant l'axe d'arbre (X-X'). 4.- Ensemble (10) selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comprend deux paires de capteurs (50) opposés, chaque paire de capteurs (50) étant située respectivement sensiblement dans des plans axiaux perpendiculaires. 5.- Ensemble (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'émetteur (54) comprend des moyens (60) de génération d'un signal sans fil de transmission des informations représentatives. 6.- Ensemble (10) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le signal de transmission sans fil est porté par une onde électromagnétique de fréquence comprise entre 100 MHz et 1000 MHz. 7. Ensemble (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un récepteur (56) déporté par rapport à l'émetteur (54) pour recevoir le signal de transmission. 8.- Ensemble (10) selon la revendication 7, caractérisé en ce que le récepteur (56) est mobile par rapport au ou à chaque capteur de mesure (50) et par rapport à l'émetteur (54) entre une position de repos éloignée de l'émetteur (54), dans laquelle le récepteur (56) est inapte à recevoir le signal de transmission et une position de mesure au voisinage de l'émetteur (54) dans laquelle le récepteur (56) est apte à recevoir le signal de transmission. 9.- Ensemble (10) selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que l'émetteur (54) est activable entre une configuration de repos et une configuration d'émission du signal de transmission, le récepteur (56) comprenant des moyens (72) de déclenchement de l'émetteur (54) pour le faire passer de son état inactif à son état actif. 10.- Navire (12), caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble de propulsion (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 11.- Navire selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend une coque (14) portant l'ensemble de propulsion (10), le dispositif de mesure (22) étant fixé hors de la coque (14) pour que le ou chaque capteur (50) soit immergé lorsque la coque (14) flotte sur une étendue d'eau.