Brevet FR3096025A1 — publié le 20201120

Description Titre de l'invention : Dispositif de mesure d'une ligne d'arbres, plateforme navale comportant un tel dispositif [0001] La présente invention concerne un dispositif de mesure pour une ligne d'arbres d'une plateforme navale, la ligne d'arbres comportant un arbre creux, et un corps entourant l'arbre, l'arbre étant mobile en rotation par rapport au corps autour (l'un axe longitudinal, le dispositif de mesure comprenant un moins un capteur adapté pour réaliser des mesures relatives à l'arbre. [0002] L'invention concerne également une plateforme navale équipée d'un tel dispositif de mesure. [0003] Par plateforme navale, on entend, dans le présent document, notamment un bâtiment de surface ou un engin sous-marin, habités ou non. [0004] Dans une plateforme navale, le système de propulsion comporte une ligne d'arbres reliant au moins un moteur à au moins un propulseur, comportant par exemple une hélice. En général, au moins une partie dc la ligne d'arbres est immergée dans l'eau et de cc fait soumise à une pression hydrostatique potentiellement importante, notamment si la plateformc navale est un engin sous-marin en plongée. [0005] Afin de contrôler le bon état de la ligne d'arbres, il est souhaitable de réaliser des mesures au niveau dc la partie immergée, y compris lorsque la ligne d'arbres est en fonctionnement. Cependant, de telles mesures sont difficiles à réaliser à l'aide dc dispositifs dc mesure classiques, en raison de la présence d'eau, de la rotation de l'arbre, et éventuellement de la pression hydrostatique. [0006] Un but de l'invention est donc de fournir un dispositif de mesure permettant dc réaliser dc manière simple et fiable des mesures au niveau de la partie immergée de la ligne d'arbres. [0007] A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de mesure tel que décrit ci-dessus, comportant en outre une station d'accueil configurée pour être fixée à l'intérieur de l'arbre ou d'une ogive de la plateforme navale, l'ogive étant située longitudinalement de l'autre côté d'un propulseur de la plateforme navale par rapport à l'arbre, la station d'accueil comportant un système d'acquisition adapté pour commander les capteurs et recevoir les mesures, et une source d'énergie électrique pour alimenter le capteur et le système d'acquisition. [0008] Selon des modes particuliers de réalisation, le dispositif de mesure comprend l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : [0009] - le dispositif de mesure comprend un émetteur configuré pour envoyer les mesures à 2 un système de récupération adapté pour récupérer les mesures ; [0010] - l'émetteur est configuré pour envoyer les mesures au système de récupération par transmission solidienne via la ligne d'arbres ; [0011] - le système de récupération comprend un récepteur configuré pour être fixé dans ou sur la ligne d'arbres, et adapté pour recevoir les mesures envoyées par l'émetteur ; [0012] - le capteur est une jauge de déformation, un capteur de proximité, un accéléromètre ou un capteur à ultrasons ; [0013] - la source d'énergie électrique comprend au moins une batterie, et un module de ré- cupération d'énergie adapté pour récupérer une énergie de rotation ou de vibration de l'arbre ou de l'ogive et pour alimenter électriquement la batterie ; [0014] - le dispositif de mesure comprend un système de déclenchement à distance adapté pour piloter le système d'acquisition de manière à déclencher les mesures ; et [0015] - le système de déclenchement à distance inclut le système de récupération. [0016] L'invention a également pour objet une plateforme navale dans laquelle le système de déclenchement à distance inclut le système de récupération. [0017] Selon un mode de réalisation particulier, la plateforme navale comprend: [0018] - une ligne d'arbres comportant un arbre creux, et un corps entourant l'arbre, l'arbre étant mobile en rotation par rapport au corps autour d'un axe longitudinal ; et - un dispositif de mesure. [0019] 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 au dessin annexé, sur lequel : [0020] [fig.l] la figure 1 est une vue schématique, partielle, d'une plateforme navale selon l' invention. [0021] En référence à la figure 1, on décrit une plateforme navale I. [0022] Dans l'exemple représenté, la plateforme navale 1 est un engin sous-marin adapté pour évoluer dans de l'eau 3 lorsqu'il est en plongée. [0023] Selon une variante non représentée, la plateforme navale 1 est un bâtiment de surface adapté pour flotter sur l'eau 3. [0024] Sur la figure 1, seule une partie arrière 5 de la plateforme navale est représentée. [0025] La plateforme navale 1 comprend une coque 7 dite « épaisse » adaptée pour résister à la pression de l'eau 3 et qui définit un volume intérieur 9. La plateforme navale comprend aussi, dans l'exemple représenté, une coque 11 dite « mince » définissant un volume intermédiaire 13 situé entre la coque 9 et la coque 11 et par exemple configuré pour être au moins en partie envahi par l'eau 3. [0026] La plateforme navale 1 comprend aussi un propulseur 15 comportant par exemple une hélice 17. La plateforme navale comprend une ligne d'arbres 19 s'étendant selon un axe longitudinal D et reliant mécaniquement le propulseur 15 à un moteur (non représenté). La plateforme comprend par exemple une ogive 21 fixée sur le propulseur 3 15 dans le prolongement de la coque 11. [0027] La plateforme navale comprend enfin un dispositif de mesure 23 pour la ligne d'arbres 19. [0028] La coque 7 est adaptée pour résister à une pression hydrostatique élevée, par exemple à une pression relative supérieure à 30 bars. [0029] La ligne d'arbres 19 comprend au moins un arbre, 25 creux, et avantageusement un corps 27 entourant l'arbre, l'arbre étant mobile en rotation par rapport au corps autour de l'axe longitudinal D. [0030] La ligne d'arbres 19 présente une partie 29 située dans le volume intérieur 9, et une partie 31 située dans le volume intermédiaire 13 et donc en partie immergée dans l'eau 3. [0031] Le corps 27 traverse longitudinalement la coque 7 de manière étanche grâce à un presse-étoupe 33. Le corps 27 définit un volume étanche pour l'arbre 25, y compris à l'extérieur de la coque 7. [0032] Le dispositif de mesure 23 comprend une pluralité de capteurs 35 adaptés pour réaliser des mesures relatives à l'arbre 25, un émetteur 37 configuré pour envoyer les mesures à un système de récupération 39 adapté pour récupérer les mesures, et une station d'accueil 41 comportant un système d'acquisition 43 adapté pour commander les capteurs et recevoir les mesures, et une source d'énergie électrique 45 pour alimenter les capteurs et le système d'acquisition. [0033] Le dispositif de mesure 23 comprend avantageusement un système de déclenchement à distance 47, qui inclut par exemple le système de récupération de données 39. [0034] Dans l'exemple représenté, le système de récupération 39 fait partie du dispositif de mesure 23, et donc de la plateforme navale 1. [0035] Selon des variantes non représentées, le système de récupération 39 et/ou le système de déclenchement à distance 47 ne sont pas compris dans le dispositif de mesure 23, voire ne sont pas compris dans la plateforme navale 1. Selon ces variantes, ces systèmes peuvent alors être apportés à proximité de l'émetteur 37 en tant que de besoin, comme cela sera expliqué plus bas. [0036] Les capteurs 35 sont par exemple des jauges de déformation, avantageusement réparties le long de l'arbre 35. Par exemple, au moins certains des capteurs 35 comportant un réseau de Bragg. Les capteurs 35 sont reliés de manière filaire au système d'acquisition 43. [0037] La station d'accueil 41 est fixée dans le creux de l'arbre 25, avantageusement de manière centrée sur l'axe longitudinal D. La station d'accueil 41 est par exemple fixée à l'aide de deux bagues 49A, 49B disposées dans le creux de l'arbre 25 et avantageusement situées sur des extrémités longitudinales de la station d'accueil. [0038] Dans la variante où la station d'accueil 41 se trouve dans l'ogive 21, la station d'accueil est par exemple fixée de la même manière dans l'ogive. [0039] La source d'énergie électrique 45 comprend par exemple une batterie 51, et un module de récupération d'énergie 53 adapté pour récupérer l'énergie de rotation et/ou de vibration de l'arbre 25 ou de l'ogive 21 pour alimenter électriquement la batterie. [0040] L'émetteur 37 est par exemple relié par une liaison filaire à la station d'accueil 41. L'émetteur 37 est par exemple directement fixé sur une face interne 55 de l'arbre 25. L'émetteur 37 est avantageusement configuré pour envoyer les mesures réalisées par les capteurs 35 au système de récupération 39 par une transmission solidienne (matérialisée par une double flèche 57 sur la figure 1) via la ligne d'arbres 19. [0041] Par « transmission solidienne », on entend la propagation d'un signal de nature vi- bratoire à travers des matériaux solides de la ligne d'arbres 19, par exemple l'arbre 25 et/ou le corps 27. [0042] Le signal est avantageusement crypte. [0043] Selon une variante non représentée, l'émetteur 37 est adapté pour communiquer avec le système de récupération 39 par d'autres moyens, par exemple par des ondes électromagnétiques ou des ondes acoustiques à travers le milieu environnant. [0044] Le système de récupération comprend par exemple un récepteur 59 configure pour être fixé dans ou sur la ligne d'arbres 19, et adapté pour recevoir les mesures envoyées par l'émetteur 37. Le système de récupération comprend aussi par exemple une unité centrale 61 reliée au récepteur 59. [0045] Le récepteur 59 est avantageusement fixé directement sur l'arbre 25, soit sur la face interne 55, soit sur une face externe 63 comme représenté sur la figure 1. [0046] Le système de récupération 39 est avantageusement situé à demeure dans le volume intérieur 9. [0047] Selon une variante non représentée, le système de récupération 39 est apporté à proximité de la ligne d'arbres 19 dans le but de récupérer les mesures. [0048] Le système de déclenchement à distance 47 inclut avantageusement le système de ré- cupération 39. [0049] Le récepteur 59 est donc avantageusement adapté pour fonctionner comme un émetteur pour envoyer un ordre de déclenchement au système d'acquisition 43. [0050] Le système de déclenchement à distance 47 est, dans l'exemple représenté, situé à demeure dans le volume intérieur 9. [0051] Selon une variante non représentée, le système de déclenchement à distance est apporté à proximité de la ligne d'arbres 19 de manière à réaliser le déclenchement. [0052] Le fonctionnement de la plateforme navale 1 découle de sa structure et va maintenant être brièvement décrit. [0053] Lorsque la plateforme navale 1 se déplace dans l'eau 3, le moteur (non représenté) entraîne le propulseur 15 grâce à la ligne d'arbres 19. L'arbre 25 est en rotation autour de l'axe longitudinal D par rapport au corps 27. Dans l'exemple représenté, ccci fait tourner l'hélio 17 autour dc l'axe longitudinal D par rapport à la coque 7. [0054] Afin de réaliser un contrôle dc la ligne d'arbres 19 alors que celle-ci est en fonc- tionnement, le système dc déclenchement à distance 47 est activé. L'unité centrale 61 envoie un signal de déclenchement au récepteur 59 qui agit alors comme émetteur. Ce dernier envoie l'ordre de déclenchement avantageusement par transmission solidienne (figurée par la double flèche 57) à l'émetteur 37 agissant alors comme récepteur de cet ordre. La transmission se fait par exemple grâce à des vibrations créées par le récepteur 59 et transmises par l'arbre 25 jusqu'à l'émetteur 37. [0055] Puis, l'émetteur 37 transmet l'ordre de déclenchement au système d'acquisition 43. Le système d'acquisition 43 envoie au capteur 35 un ordre de réaliser les mesures, ou bien récupère simplement les mesures dans le cas où les capteurs 35 sont de type passif. [0056] La batterie 51 alimente électriquement le système d'acquisition 43, les capteurs 35 si nécessaire, ainsi que l'émetteur 37. [0057] La batterie 51 est avantageusement rechargée par le module de récupération d'énergie 53 qui convertit l'énergie de rotation et/ou de vibration de l'arbre 25 en énergie électrique stockée dans la batterie 51. [0058] Le système d'acquisition 43 envoie ensuite un signal contenant les mesures à l'émetteur 37. L'émetteur 37 émet ce signal par voie solidienne (double flèche 57) via la ligne d'arbres 19. [0059] En variante, des données contenant les mesures sont stockées localement dans une mémoire (11011-représentée) de la station d'accueil 41. Ces données sont alors ré- cupérées ultérieurement, par exemple lorsque la plateforme navale 1 est à quai. [0060] Le système de récupération 39 récupère ce signal grâce au récepteur 59, le signal étant ensuite traité par l'unité centrale 61. [0061] Grâce aux caractéristiques décrites ci-dessus, le dispositif de mesure 23 réalise de manière simple et fiable les mesures souhaitées. [0062] Les éléments sensibles contenus dans la station d'accueil 41 sont protégés de l'eau 3 et de sa pression hydrostatique très importante par l'arbre 25. [0063] La transmission solidienne des informations, d'une part pour déclencher les mesures, et d'autre part pour les transmettre au système de récupération 39, respecte la furtivité souhaitable pour la plateforme navale 1. 6 REVENDICATIONS[Revendication 1] Dispositif de mesure (23) pour une ligne d'arbres (19) d'une plateforme navale (1), la ligne d'arbres (19) comportant un arbre (25) creux, et un corps (27) entourant l'arbre (25), l'arbre (25) étant mobile en rotation par rapport au corps (27) autour d'un axe longitudinal (D), le dispositif de mesure (23) comprenant un moins un capteur (35) adapté pour réaliser des mesures relatives à l'arbre (25), caractérisé en ce qu'il comporte en outre une station d'accueil (41) configurée pour être fixée à l'intérieur de l'arbre (25) ou d'une ogive (21) de la plateforme navale (1), l'ogive (21) étant située longitudinalement de l'autre côté d'un propulseur (15) de la plateforme navale (1) par rapport à l'arbre (25), la station d'accueil (41) comportant un système d'acquisition (43) adapté pour commander le capteur (35) et recevoir les mesures, et une source d'énergie électrique (45) pour alimenter le capteur (35) et le système d'acquisition (43). [Revendication 2] Dispositif de mesure (23) selon la revendication 1, dans lequel le capteur (35) est une jauge de déformation, un capteur de proximité, un accéléromètre ou un capteur à ultrasons. [Revendication 3] Dispositif de mesure (23) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel la source d'énergie électrique (45) comprend au moins une batterie (51), et un module de récupération d'énergie adapté pour récupérer une énergie de rotation ou de vibration de l'arbre (25) ou de l'ogive (21) et pour alimenter électriquement la batterie (51). [Revendication 4] Dispositif de mesure (23) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant en outre un émetteur (37) configuré pour envoyer les mesures à un système de récupération (39) adapté pour récupérer les mesures. [Revendication 5] Dispositif de mesure (23) selon la revendication 4, dans lequel l'émetteur (37) est configuré pour envoyer les mesures au système de récupération (39) par transmission solidienne (57) via la ligne d'arbres (19). [Revendication 6] Dispositif de mesure (23) selon la revendication 4 ou 5, comprenant en outre le système de récupération (39), ledit système de récupération (39) comprenant un récepteur (59) configuré pour être fixé dans ou sur la ligne d'arbres (19), et adapté pour recevoir les mesures envoyées par l'émetteur (37). [Revendication 7] Dispositif de mesure (23) selon l'une quelconque des revendications 4 à 7 [Revendication 8] 6, comprenant en outre un système de déclenchement à distance (47) adapté pour piloter le système d'acquisition (43) de manière à déclencher les mesures. [Revendication 9] Dispositif de mesure (23) selon la revendication 7, dans lequel le système de déclenchement à distance (47) inclut le système de récupération (39). [Revendication 10] Plateforme navale (1) comprenant : - une ligne d'arbres (19) comportant un arbre (25) creux, et un corps (27) entourant l'arbre (25), l'arbre (25) étant mobile en rotation par rapport au corps (27) autour d'un axe longitudinal (D), et - un dispositif de mesure (23) selon l'une quelconque des revendications 4 à 8. Plateforme navale (1) selon la revendication 9, dans laquelle la plateforme navale (1) est adaptée pour évoluer dans ou sur l'eau (3), et comporte : - une coque (7) adaptée pour résister à la pression de l'eau (3) et définissant un volume intérieur (9), et - ledit système de récupération (39), le système de récupération (39) étant situé dans le volume intérieur (9), et la station d'accueil (41) étant située à l'extérieur de la coque (7).