Brevet FR2967773A1 — publié le 20120525

La présente invention concerne un dispositif de mesure de la tension entre deux brins alignés d'une ligne souple, notamment d'un câble ou d'un cordage. Elle concerne, bien que non uniquement, le domaine de l'accastillage pour voiliers, notamment des voiliers à hautes performances. 15 Les voiliers de course sont des machines très sophistiquées, certains de leurs équipements, notamment le gréement, étant extrêmement sollicités. Dans l'objectif d'améliorer encore leurs performances, il est nécessaire de mesurer les efforts subis à la mer par ce gréement, de façon soit à calibrer les modèles mathématiques utilisés pour la conception de ces voiliers, soit à fournir une 20 information sur l'état de contrainte de ce gréement en temps réel au skipper. Dans sa demande FR 2 923 293, la Demanderesse a décrit une poulie équipée d'un détecteur pour mesurer la tension d'un cordage circulant sur cette poulie et de moyens de transmission à distance de cette information. 25 Cependant certaines lignes fixes soumises à de très fortes tensions, par exemple les haubans, ne se prêtent pas à l'installation de poulies. A cet effet, l'invention propose un dispositif de mesure de la tension entre deux brins alignés d'une ligne souple, notamment d'un cordage ou un 30 câble, comportant : - un corps, 1 - des moyens pour mettre en prise ledit corps sur ladite ligne, - des moyens de capteur intégrés dans ledit corps, adaptés pour produire, sous la forme de signaux électriques, des informations représentatives d'une force tendant à écarter les deux brins, - un moyen de transmission à distance desdits signaux, relié audit moyen de capteur, - des moyens photovoltaïques intégrés audit corps prévus pour alimenter ledit moyen de transmission à distance et ledit moyen de capteur. Le dispositif selon l'invention se met donc en prise entre les deux brins d'une ligne dont on veut mesurer la tension, les deux brins restant alignés malgré la présence du dispositif. Il comporte un capteur de tension entre les deux brins de cette ligne et des moyens de transmission à distance des mesures et présente la particularité de disposer en outre d'une cellule photovoltaïque pour alimenter le capteur et le moyen de transmission. Avantageusement, les moyens de capteur peuvent comprendre au moins une jauge de contrainte alimentée par lesdits moyens photovoltaïques. Les moyens de capteur sont par exemple une ou des jauges de contraintes résistives, qui nécessitent une alimentation électrique. L'invention propose deux variantes en ce qui concerne les moyens de prise. Dans une première variante, lesdits moyens pour mettre en prise le corps sur la ligne peuvent comprendre des moyens de fixation d'un brin respectif sur ledit corps. Avantageusement, ladite au moins une jauge de contrainte peut alors être disposée entre les deux moyens de fixation, parallèlement à la direction dans laquelle s'exerce la force tendant à écarter les deux brins. Chaque jauge de contrainte peut être un barreau prévu pour travailler en extension, chaque extrémité dudit barreau étant rigidement reliée à un moyen de fixation respectif dudit corps. Chaque brin est par exemple fixé sur un moyen de fixation respectif par l'intermédiaire d'une boucle. Il est à noter qu'il n'est pas nécessaire que la ligne soit interrompue, elle peut conserver un brin sans tension entre les deux moyen de fixation, pour autant que les brins sous tension soient fermement maintenus, par exemple à l'aide de serre câbles. Dans une seconde variante, lesdits moyens pour mettre en prise ledit corps sur ladite ligne comprennent un chemin de câble non rectiligne, ce chemin de câble pouvant comprendre une gorge disposée en surface dudit corps ou un canal disposé à l'intérieur dudit corps. Avantageusement, la jauge de contrainte peut être disposée sensiblement orthogonalement à la direction dans laquelle s'exerce la force tendant à écarter les deux brins. Le parcours du ou des brin(s) n'étant pas rectiligne, la force tendant à écarter ces deux brins va simultanément tendre à redresser leur parcours et en conséquence exercer sur certaines parties du chemin de câble une force sensiblement orthogonale à la direction de la force tendant à écarter les brins. Cette force peut être mesurée grâce à une ou des jauge(s) de contrainte disposée(s) elle(s) aussi orthogonalement à la direction de la ligne. Cette variante présente deux modes de réalisation : - le chemin de câble peut être disposé en surface du corps : dans ce cas, le dispositif est très simplement posé sur la ligne avant qu'elle soit mise en tension, même si ses deux extrémités sont déjà saisies par ailleurs, - le chemin de câble peut consister en un canal disposé à l'intérieur dudit corps : dans ce cas, la ligne doit être insérée dans le dispositif par une de ses extrémités avant qu'elle soit saisie. Avantageusement, lesdits moyens photovoltaïques peuvent comprendre deux faces sensiblement parallèles et orientées dans des directions opposées. De cette façon, les moyens photovoltaïques reçoivent toujours suffisamment de lumière pour alimenter le dispositif en électricité, quelle soit son orientation. Avantageusement, les moyens de capteur peuvent être électriquement 30 reliés à un circuit électronique pouvant comprendre : - un circuit de conformation desdits signaux électriques, relié à ladite jauge de contrainte, - un convertisseur analogique/numérique, relié audit circuit de conformation, - un émetteur relié audit convertisseur et apte à transmettre lesdits signaux 5 numérisés par voie hertzienne. La force tendant à écarter les deux brins est appliquée à la jauge de contrainte et modifie ses caractéristiques électriques. Ces variations sont détectées par un circuit électronique relié à la jauge de contrainte. Avantageusement, le dispositif peut comporter en outre un affichage 10 numérique alimenté par lesdits moyens photovoltaïques et prévu pour afficher lesdites informations. Il peut être avantageux de surveiller sur place la tension sur la ligne souple, sans avoir recours à une transmission hertzienne qui suppose l'emploi d'une unité de réception. 15 Avantageusement, le dispositif peut comporter en outre un moyen de stockage non volatil desdites informations, alimenté par lesdits moyens photovoltaïques. Il peut être également avantageux que le dispositif dispose d'une mémoire de stockage des informations de tension, en cas d'indisponibilité 20 d'une unité de réception. L'invention porte également sur un système de mesure de la tension entre deux brins alignés d'une ligne souple comportant : - un dispositif de mesure selon l'invention, - une unité centrale, distante dudit dispositif, adaptée pour recevoir et 25 enregistrer en temps réel lesdits signaux émis par le dispositif. Avantageusement, le système de mesure peut comporter en outre un moyen de liaison physique amovible entre ledit dispositif et ladite unité centrale, adapté pour permettre le transfert desdites informations stockées dans ledit moyen de stockage vers ladite unité centrale. Lorsque le dispositif comporte une mémoire de stockage, il peut être avantageux de transférer les données vers l'unité centrale grâce par exemple à un câble électrique ou optique plutôt que par liaison hertzienne. L'invention porte également sur un cordage ou un câble équipé d'un 5 dispositif de mesure selon l'invention. Des modes de réalisation et des variantes seront décrits ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels : 10 La figure 1 représente une première variante d'un dispositif installé entre deux brins d'un câble, vu de face, La figure 2 représente un capteur, composé d'une jauge de contrainte et d'une électronique, La figure 3 est un schéma synoptique du circuit électronique incorporé dans le dispositif, La figure 4 représente une deuxième variante du dispositif, en vue 20 de dessus. La figure 1 illustre une première variante de dispositif D de mesure de tension entre deux brins B1, B2 alignés d'une ligne souple. Ce dispositif comporte un corps ou boîtier 10 étanche, sensiblement parallélépipédique, 25 duquel deux anneaux 1 et 2 sont saillants sur des parois opposées 1l, 12. Le brin B I est capelé sur l'anneau 1 et le brin B2 est capelé sur l'anneau 2. Toute autre forme qu'un anneau permettant de fixer un brin de câble ou de cordage sans blesser ce dernier est envisageable, par exemple par l'intermédiaire d'une manille et d'un oeillet. 30 Une face 14 d'un capteur photovoltaïque est visible sur une paroi 13 orthogonale aux parois 11 et 12 qui portent les anneaux 1 et 2. Une autre face 15 (non visible) de ce capteur photovoltaïque est disposée sur la paroi du boîtier parallèle et opposée à la paroi 13. Sur la figure 1, les brins B1 et B2 du câble ont été séparés et les extrémités E1 et E2 de ces brins sont donc libres. Les brins sont maintenus dans leur anneau respectif par exemple par des serre câbles S1 et S2. Il est à noter qu'il n'est pas nécessaire de couper le câble et de séparer les deux brins. Dans un tel cas les deux extrémités E1 et E2 restent réunies par une portion de câble qui se trouve sans tension. La figure 2 illustre un capteur de tension destiné à être intégré dans un 10 boîtier 10. Ce capteur comporte une jauge de contrainte 20 et un boîtier électronique 30, reliés par un câble électrique 40. La jauge de contrainte 20 se présente sous la forme d'un barreau sensiblement cylindrique comportant une direction d'allongement et deux extrémités. Etant destinée à travailler en extension, la jauge comporte des 15 moyens de prise à chaque extrémité, une collerette 21 à une première extrémité et un champignon 22 à une seconde extrémité. La collerette 21 est par exemple destinée à être mécaniquement reliée à l'anneau 1 du dispositif et le champignon 22 à l'anneau 2 du dispositif. La jauge de contrainte 20 comporte sur sa surface extérieure des gorges 23, 24 de section transversale 20 circulaire, destinées à assurer un bon positionnement du barreau dans le boîtier en coopérant avec des bossages correspondants à l'intérieur du boîtier. Les moyens de prise sur la jauge de contrainte peuvent faire partie intégrante des moyens de fixation, par exemple des oreilles munies d'ouvertures traversantes. 25 Le boîtier électronique 30 est sensiblement parallélépipédique. Il comporte une cellule photovoltaïque dont une face 14 est visible sur l'un des côtés du boîtier. Cette cellule photovoltaïque est double face, c'est à dire qu'elle comporte une seconde face (non visible) sur le côté parallèle et opposé du boîtier électronique 30. Ceci permet de doubler la puissance de la cellule 30 photovoltaïque et de pallier la petite taille du dispositif. Toute autre forme que parallélépipédique pour le boîtier 30 est envisageable pour autant qu'il comporte deux côtés sensiblement opposés parallèles pour recevoir les faces opposées de la cellule photovoltaïque. Le boîtier électronique 30 renferme également un circuit électronique pour la réception et le traitement des signaux délivrés par la jauge de contrainte 20, un émetteur radio à faible portée et une antenne pour la transmission des signaux suivant un protocole connu ou spécifique. Ce protocole doit permettre d'associer un dispositif aux données qu'il a émises car plusieurs dispositifs peuvent être en fonction simultanément sur un bateau. Par exemple chaque dispositif émet sur une fréquence différente. Il est également conçu pour limiter la consommation d'énergie. Le boîtier électronique 30 peut également comporter un affichage numérique à faible consommation (non représenté), par exemple à cristaux liquides, et renfermer une mémoire pour le stockage des données correspondant aux signaux numérisés. Il peut s'agir d'une mémoire de masse pour le stockage de grandes quantités de données, par exemple en l'absence de l'unité centrale, ou d'une mémoire tampon pour pallier l'indisponibilité temporaire de cette unité centrale. Elle doit être non volatile pour éviter de perdre des données du fait de l'obscurcissement passager de la cellule photovoltaïque. La cellule photovoltaïque est conçue pour alimenter en courant la jauge de contrainte 20, le circuit électronique, l'émetteur et, le cas échéant, l'affichage numérique et la mémoire de stockage. La jauge de contrainte 20 et le boîtier électronique 30 sont reliés par un câble électrique 40 pour l'alimentation de la jauge et le transfert des données vers le circuit électronique. Ce câble 40 prend place dans le boîtier 10 du dispositif. Un système de mesure de tension sur une ligne souple selon l'invention comporte un ou plusieurs dispositifs D et une unité centrale 53 pour la réception, le stockage et éventuellement le traitement des données transmises par ces dispositifs. Dans une variante non représentée, le système de mesure comporte en outre un moyen de liaison amovible, par exemple un câble, électrique ou optique, pouvant relier un dispositif D et l'unité centrale 53, de façon à transférer les données plus rapidement lorsqu'elles ont été stockées dans une mémoire de masse. Dans ce cas le câble comporte à chaque extrémité des moyens de connexion qui coopèrent avec des moyens de connexion correspondants du dispositif et de l'unité centrale. Le schéma synoptique de la figure 3 dévoile : - un circuit de conformation 50 des signaux émis par la jauge de contrainte 20, - un convertisseur analogique/numérique 51 qui numérise les signaux, - un émetteur 52 qui reçoit les signaux numériques et les transmet à distance par voie hertzienne, - une unité centrale 53 de réception et de stockage des données numériques. Cette unité centrale est conçue pour recevoir et stocker de manière appropriée les signaux de plusieurs dispositifs en fonction simultanément. Elle est située à bord du bateau sur lequel les mesures sont effectuées ou à tout emplacement approprié. La figure 4 illustre une deuxième variante du dispositif qui comporte un corps ou boîtier 100 de forme parallélépipédique aplatie. Sur sa paroi supérieure 101, le boîtier 100 comporte une gorge 105 qui s'étend dans le sens de sa plus grande direction et dont la profondeur est inférieure à l'épaisseur du boîtier. Cette gorge 105 débouche sur deux parois latérales opposées 102, 103 du boîtier 100 et présente une forme non rectiligne, par exemple une forme de triangle ou de A. Elle présente donc sur son parcours un bossage 106 qui correspond à une pointe du triangle ou du A. D'autres formes sont possibles, par exemple une forme en S comportant donc deux bossages. Cette gorge 105 est conçue pour former un chemin de câble pour une ligne souple qui y est insérée par ses deux brins, tel qu'un câble ou un cordage. Pour éviter que la ligne souple s'en échappe, le boîtier peut comporter un moyen de maintien de cette ligne souple dans le chemin de câble, tel qu'un couvercle (non représenté) qui se rabat ou se fixe sur la paroi supérieure 101 du boîtier. De façon alternative, la gorge 105 se présente sous la forme d'un canal à l'intérieur du boîtier 100 ; dans ce cas, le câble ou le cordage est introduit dans ce canal par une de ses extrémités avant que cette extrémité soit saisie. De façon à limiter les frottements, des rouleaux ou poulies 120, 121 et 122, d'axe orthogonal à la paroi 101 du boîtier, sont disposés à chaque angle du triangle. Les deux rouleaux extrêmes 120 et 122 sont fixes par rapport au corps 100, le rouleau intermédiaire 121 disposé au sommet du bossage 106 est solidaire d'une jauge de contrainte 110 (en traits interrompus) disposée dans le boîtier 100, sensiblement orthogonalement à la direction de la ligne. Lorsque les brins B1 et B2 d'une ligne souple sont placés dans la gorge 105 et qu'une tension est appliquée entre ces brins, une force s'exerce sur le bossage 106 et sur le rouleau 121 tendant à aligner ce rouleau avec les deux rouleaux d'extrémité 120 et 122. Cette force, qui est représentative de la tension entre les brins B I et B2, est captée par la jauge de contrainte 110. Le dispositif n'étant pas dans cette variante fixé à la ligne, il risque d'être entraîné en bas de ligne par son propre poids, notamment lorsque la ligne se trouve sans tension. Pour éviter cet inconvénient, il peut être avantageusement doté d'un moyen de fixation du corps sur ladite ligne (non représenté). Comme dans la première variante, le dispositif comporte, relié à la jauges de contrainte 110, un circuit électronique comportant des moyens de transmission à distance des signaux délivrés par cette jauge de contrainte, alimentés par des moyens photovoltaïques intégrés au boîtier 100. Ces moyens photovoltaïques, par exemple une cellule photovoltaïque (non représentée), peuvent être disposés sur la paroi supérieure 101 et/ou sur la paroi opposée du boîtier. Cette variante peut également comporter un affichage à faible consommation et/ou un moyen de stockage de données. Elle est également 30 utilisée conjointement avec une unité centrale distante. 2967773 -10- L'avantage de cette variante et de ses modes de réalisation est que le dispositif peut être facilement installé sur la ligne souple, avant sa mise en tension, sans avoir à la démonter ou à la couper, ce qui peut représenter un sérieux inconvénient. 5 REVENDICATIONS1. Dispositif (D) de mesure de la tension entre deux brins (B1, B2) alignés d'une ligne souple, notamment d'un cordage ou un câble, caractérisé en ce qu'il comporte : - un corps (10, 100), - des moyens pour mettre en prise ledit corps sur ladite ligne, - des moyens de capteur (20, 110) intégrés dans ledit corps, adaptés pour produire, sous la forme de signaux électriques, des informations 10 représentatives d'une force tendant à écarter les deux brins, - un moyen de transmission à distance (52) desdits signaux, relié audit moyen de capteur, - des moyens photovoltaïques (14) intégrés audit corps prévus pour alimenter ledit moyen de transmission à distance et ledit moyen de capteur. 15 2. Dispositif de mesure de la tension entre deux brins alignés d'une ligne souple selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de capteur comprennent au moins une jauge de contrainte (20) alimentée par lesdits moyens photovoltaïques. 20 3. Dispositif de mesure de la tension entre deux brins alignés d'une ligne souple selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits moyens pour mettre en prise ledit corps sur ladite ligne comprennent des moyens de fixation (1, 2, SI, S2) d'un brin respectif sur 25 ledit corps. 4. Dispositif de mesure de la tension entre deux brins alignés d'une ligne souple selon la revendication 2 et la revendication 3, caractérisé en ce que ladite au moins une jauge de contrainte (20) est disposée 30 entre les deux moyens de fixation (1, 2), parallèlement à la direction dans laquelle s'exerce la force tendant à écarter les deux brins (B 1, B2). 2967773 -12- 5. Dispositif de mesure de la tension entre deux brins alignés d'une ligne souple selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits moyens pour mettre en prise ledit corps sur ladite ligne comprennent un chemin de câble non rectiligne. 6. Dispositif de mesure de la tension entre deux brins alignés d'une ligne souple selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit chemin de câble comprend une gorge (105) 10 disposée en surface dudit corps ou un canal disposé à l'intérieur dudit corps. 7. Dispositif de mesure de la tension entre deux brins alignés d'une ligne souple selon la revendication 2 et l'une des revendications 5 ou 6,. caractérisé en ce que ladite au moins une jauge de contrainte (110) est 15 disposée sensiblement orthogonalement à la direction dans laquelle s'exerce la force tendant à écarter les deux brins. 8. Dispositif de mesure de la tension entre deux brins alignés d'une ligne souple selon l'une des revendications précédentes, 20 caractérisé en ce que lesdits moyens photovoltaïques comprennent deux faces (14) sensiblement parallèles et orientées dans des directions opposées. 9. Dispositif de mesure de la tension entre deux brins alignés d'une ligne souple selon l'une des revendications précédentes, 25 caractérisé en ce que lesdits moyens de capteur (20, 110) sont électriquement reliés à un circuit électronique comprenant : - un circuit (50) de conformation desdits signaux électriques, relié aux moyens de capteur, - un convertisseur analogique/numérique (51), relié audit circuit de 30 conformation, - un émetteur (52) relié audit convertisseur et apte à transmettre lesdits signaux numérisés par voie hertzienne. 10. Dispositif de mesure de la tension entre deux brins alignés d'une ligne souple selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un affichage numérique alimenté par lesdits moyens photovoltaïques et prévu pour afficher lesdites informations. 11. Dispositif de mesure de la tension entre deux brins alignés d'une ligne souple selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un moyen de stockage non volatil desdites informations, alimenté par lesdits moyens photovoltaïques. 12. Système de mesure de la tension entre deux brins (B1, B2) alignés 15 d'une ligne souple comportant : - un dispositif (D) de mesure selon l'une quelconque des revendications précédentes, - une unité centrale (53), distante dudit dispositif, adaptée pour recevoir et enregistrer en temps réel lesdits signaux émis par le dispositif. 20 13. Système de mesure de la tension entre deux brins alignés d'une ligne souple selon la revendication 12, comportant un dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un moyen de liaison physique 25 amovible entre ledit dispositif et ladite unité centrale, adapté pour permettre le transfert desdites informations stockées dans ledit moyen de stockage vers ladite unité centrale. 14. Cordage ou câble équipé d'un dispositif CD) de mesure selon l'une 30 des revendications 1 à 11.