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Perfection.iement aux dispositifs actionnés par une source d'énergie.
Cette invention concerne des dispositifs actionnés par une source d'énergie, pour assister ou remplacer l'effort manuel, et appliquer, par exemple, une tension à des corda- ges,à des câbles ou à des éléments similaires. Un exemple d'un tel dispositif est un cabestan de navire auquel on se re- portera dans la description suivante.
Un cabestan de navire s'utilise dans divers buts, par .exemple pour dégager et relever les ancres, et manoeuvrer le navire à l'accostage une fois que les amarres ont été at- tachèes à terre. Pour certains de ces usages, la tension à appliquer àu câble ou à l'élément similaire est sensible- ment constante et quel que soit le type de moteur entraînant
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le cabestan, un fonctionnement efficace peut s'obtenir en prévoyant un engrenage d'un rapport approprié entre le mo- teur et le tambour du treuil ou le bollard. Toutefois, on constate également que dans certaines manoeuvres, la tension requise varie au cours de l'opération et qu'on ne peut pas facilement assurer l'efficacité de celle-ci.
S'il est prévu, entre le moteur-et le tambour ou le bollard, un engrenage à rapport de transmission fixe, ce rapport doit être tel que le moteur ne doive pas exercer un effort dépassant son cou- ple nominal maximum, afin d'éviter un blocage; le rapport de transmission est ensuite trop faible} quand la tension j exigée diminue. S'il est prévu un engrenage avec changement de vitesse, la manoeuvre peut s'effectuer par étapes, en changeant le rapport de transmission entre des stades succès- ) sifs, ce qui est d'ordinaire incommode.
Un but de la présente invention est de fournir une trans-' mission perfectionnée, à utiliser dans des dispositifs tels que les cabestans de navire et permettant un ajustement auto- matique, assurant l'efficacité de la manoeuvre en dépit des variations de la charge.
Suivant l'invention, il est fourni une transmission cons- <tituée par une pompe hydraulique, prévue pour être entraînée par une source d'énergie et raccordée pour pomper un fluide vers un moteur hydraulique prévu pour entraîner une charge ; cette pompe est munie de dispositifs pour diminuer et augmen- ter son débit à mesure que sa pression de sortie monte ou descend, respectivement, de manière à transmettre une puissan- ce essentiellement constante..
Avec une telle transmission, on comprendra qu'une aug- mentation de la charge sur le moteur aura pour résultat une diminution de la vitesse de celui-ci et une augmentation de la pression du fluide hydraulique ; en conséquence, le débit
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de a pompe diminuera, quoique sa vitesse et son couple res- tent sensiblement constants, pour permettre au moteur de fonctionner dans des conditions inchangées. On peut donc ré- gler ce moteur pour fonctionner avec une efficacité maximale, ,quelles que soient ses caractéristiques de fonctionnement; la puissance fournie par l'intermédiaire de la transmission est utilisée économiquement, c'est-à-dire quel que soit le couple exigé, et la vitesse de sortie est aussi élevée que la puissance disponible le permet.
Ceci contraste avec le fonc- ticnnement d'une transmission comprenant une pompe dont la caractéristique de puissance n'est pas constante, mais ayant plutôt une caractéristique de pression linéaire ordinaire avec laquelle un changement quelconque de charge et la varia- tion qui en résulte de la pression hydraulique oblige la pom- pe à modifier sa vitesse pour assurer'un changement complé- mentaire de son débit ; moteur est alors forcé de changer de vitesse et ne peut donc pas toujours fonctionner dans des conditions de rendement maximum.
Tandis que la forme de transmission définie ci-dessus offre un avantage considérable, on constate que l'on peut même obtenir un meilleur rendement en prévoyant l'ajustement automatique des caractéristiques du moteur hydraulique.
En conséquence, suivant une autre caractéristique de l'invention, il est fourni une transmission constituée à nou- veau par une pompe hydraulique, prévue pour être entraînée par une source d'énergie et raccordée pour pomper un fluide vers un moteur hydraulique destiné à entraîner une charge, dans lequel, comme avant, la pompe est munie d'un dispositif pour diminuer et accroître son débit à mesure que sa pression de refoulement augmente ou tombe, respectivement, de manière à transmettre une puissance essentiellement constante; le moteur est muni de dispositifs pour augmenter et diminuer son
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déplacement, à mesure que sa pression d'entrée augmente ou tombe, respectivement.
L'analyse des caractéristiques de fonctionnement d'un tel système montre que son comportement en marche est, sur la plus grande partie de son étendue de fonctionnement, si- milaire à celui de la transmission décrite précédemment, mais qu'il existe une différence importante pour de faibles va- leurs du couple de sortie.
Avec cette dernière transmission, quand la charge diminue, la pression hydraulique tombe et le débit de la pompe augmente, de sorte que la vitesse de sor- tie s'accroît de manière complémentaire, mais quand la charge ! est devenue tellement petite que la pression atteint une valeur correspondant au débit maximum de la pompe, une réduc- tion plus poussée de la charge ne peut plus donner une vites- se de sortie supérieure (à moins que la caractéristique cou- p le / vitesse de la source d'énergie provoque une modification de la vitesse de la pompe, mais ceci n'a rien a voir avec le fonctionnement de la transmission et de toute façon, la sera source d'énergie, dans la plupart des cas, conçue de manière à éviter de tels effets).
Avec la seconde transmission 'selon l'invention, quand la réduction de la charge a permis à la pompe d'atteindre son débit maximum, une nouvelle réduction de la charge avec la chute qui en résulte dans la pression hydraulique entraîne une réduction du déplacement du moteur et par conséquent, un nouvel accroissement de la vitesse de sortie.
Les systèmes auxquels s'applique la présente invention peuvent employer des pompes et des moteurs d'un type quelcon- que possédant les caractéristiques définies et la pompe et le moteur d'un système quelconque ne doivent pas être du même type, cest-à-dire qu'une pompe à plateau oscillant peut être associée à un moteur à cylindres radiaux.
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Pour que l'invention puisse être parfaitement comprise, on décrira maintenant de façon plus détaillée des formes d'exécution préférées de celle-ci, en se reportant aux des- sins annexés, où : la figure 1 est une vue schématique d'un cabestan de navire comprenant une forme de transmission de puissance in- corporant l'invention; la figure 2 est un diagramme similaire à la figure 1, mais montrant un cabestan avec une autre forme de ce genre de transmission; et
La figure 3 est un double graphique des caractéristiques de fonctionnement des cabestans des figures 1 et 2.
En.considérant d'abord le cabestan de la figure 1, on voit que cells-ci montre schématiquement une source 'd'énergie sous la forma d'un moteur électrique 1, avec un arbre 2 l'ac- couplant à una pompe hydraulique 1 3 pour entraîner celle-ci.
La pompe 3 possède des raccords 4 vers un moteur hydraulique
5, avec un arbre de sortie accouplé à une boîte de vitesses à angle droit 7, possédant un arbre vertical entraîné 8 au- quel est accouplé un tambour de cabestan ou un bollard 9.
La pompe 3 est prévue pour fonctionner avec une carac- téristique de puissance constante et est constituée par une pompe à plaque oscillante 10, à débit variable, au tuyau de refoulement da laquelle est raccordé un élément détecteur de pression 11. Comme indiqué en 12, l'élément 11 est accouplé mécaniquement pour commander le débit de la pompe 10 par l'ajustement de l'angle de la plaque oscillante, dans un sens tel que l'accroissement de la pression de refoulement provo- que une diminution du débit ou, plus exactement, de manière que le débit varie en proportion inverse de la pression de refoulement.
L'accouplement mécanique entre l'élément de détection 11 et la pompe 10 est arrangé pour tenir compte
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des caractéristiques de réponse des deux éléments, afin de maintenir cette proportion inverse sur une étendue aussi grande que possible, mais on se rend compte que cette étendue est limitée par les caractéristiques mécaniques des éléments, c'est-à-dire qu'il existera toujours des limites finies aux pressions maxima que la pompe 10 peut fournir et auxquelles l'élément détecteur 11 peut résister.
Le fonctionnement du cabestan de la figure 1 est simple en soi, c'est-à-dire que le moteur 1 entraîne la pompe 3 qui fournit le fluide hydraulique sous pression au moteur 5 qui tourne en entraînant le tambour ou le bollard 9 par l'inter- médiaire de la boite de vitesses 7. La particularité impor- tante de ce cabestan est la caractéristique de fonctionnement qu'on lui a donnée par la forme de transmission employée et ici, on peut se reporter à la figure 3.
La partie supérieure de la figure 3 est un graphique couple-vitesse et la partie inférieure de la figure est un graphique couple-puissance pour la sortie du cabestan au tambour ou au bollard 9. La courbe en trait plein concerne le cabestan de la figure 1, tandis que les parties en traita interrompus concernent le cabestan de la figure 2 et seront discutées plus loin.
En se reportant d'abord à la courbe couple-vitesse des- sinée en trait plein, on voit que sur une grande partie de sa longueur, cette courbe est de forme essentiellement hyper- boique et, chose bien connue, pour la gamme des valeurs du couple correspondant à cette partie de la courbe, c'est-à-di- re'la gamme comprise entre les lignes guides X et Y, le pro- duit de la vitesse par le couple est essentiellement cons- tant, de sorte que, sur cette étendue, la sortie de puissance est constante.
Sur toute cette étendue, chaque fois que la résistance à la rotation du tambour ou du bollard 9 augmente,
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il se produit une augmentation de la pression du fluide hy- draulique alimentant le moteur 5, et par conséquent, la pom- pe, grâce au contrôle exercé par l'élément détecteur 11, fournit un débit proportionnellement plus faible, lui permet- tant de maintenir la pression accrue sans demander un accrois- sement d'énergie au moteur 1. L'inverse se présente chaque fois que la résistance à la rotation du tambour ou du bollard 9 diminue et la diminution ou l'accroissement de débit dans les deux cas se manifestent comme une diminution ou un ac- croissement, respectivement, de la vitesse du tambour ou du bollard 9.
Quand la résistance à la rotation tombe à un niveau tel que la pompe donne son débit maximum, plus aucun autre ac- croissement de vitesse n'est jossible et celle-ci reste cons- tante si la résistance s'annule, comme indiqué par l'extrémi- té horizontale gauche de la courbe. A l'autre extrême, c'est- -à-dire avec une résistance croissante, la pompe atteint sen débit minimum et si la résistance augmente davantage, le ca- bestan aura comme d'habitude tendance à se caler.
Le graphique couple-puissance de la partie inférieure de la figure 3 montre, en trait plein, la puissance disponi- ble au tambour ou au bollard 9 sur toute l'étendue de varia- tion du couple représentée et on notera la présence d'une partie essentiellement horizontale représentant l'étendue dans laquelle la puissance maximum est disponible. La variation du couple représentée par cette partie horizontale peut être déterminée à volonté, en montant dans la botte de vitesse 7 un engrenage avec un rapport de transmission approprié.
Le cabestan représenté schématiquement à la figure 2 est généralement similaire à celui de la figure 1 et les piè- ces portant les références 1-4 et 6-12 correspondent exacte- ment à celles de cette figure et ne doivent donc pas être
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mentionnées individuellement. Toutefois, au lieu du moteur hydraulique 5, le cabestan de la figure, 2 possède un moteur à vitesse variable 15, comprenant un moteur 16 à déplacement variable et un élément 17, sensible.à la pression, raccordé ' comme indiqué en 18 pour contrôler le moteur 16 en réponse à la pression hydraulique qui lui est fournie, dans un sens tel que le volume déplacé du moteur augmente en même temps que la pression et vice-versa.
Les courbes en traits interrompus de la figure 3 repré- sentent les caractéristiques de fonctionnement du cabestan de la figure 2 (là où ces caractéristiques diffèrent de cel- les du cabestan de la figure 1). On notera qu'entre les li- gnes guides X Y, les deux formes de cabestan ont des carac- téristiques similaires; sur cette étendue, on se rendra compte que tandis que le moteur 15 tend à augmenter son déplacement à mesure que la pression s'accroît, la pompe 3 réduit son dé- placement et le résultat d'ensemble sera le même que si l'on augmentait progressivement le rapport de réduction d'un en- grenage mécanique.
C'est dans la région des courbes où les couples sont ré- duits que l'effet du moteur à vitesse variable 15 doit être perçu, parce qu'ici, quand la pompe 3 atteint son débit maxi- mum, le moteur 15 continue à réduire son déplacement à mesure que la pression diminue, chaque fois qu'une diminution de la résistance à la rotation du tambour ou du bollard 9 conduit à exiger un couple inférieur et que la vitesse de ce tambour ou de ce bollard continue à augmenter. Avec un choix appro- prié des caractéristiques de la pompe 3 et du moteur 15, la vitesse augmente continuellement avec la diminution du cou- ple, comme indiqué, jusqu'à un maximum, quand le couple est égal à zéro, la puissance disponible étant maintenue au maxi.. muni jusqu'au, couple nul également.
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L'avantage offert par les caractéristiques de fonction- nement décrites est évident, si l'on considère l'emploi d'un cabestan pour la manoeuvre de relevage d'une ancre. Dans la première phase de cette opération, on doit relever le câble en excès et ramener simultanément le navire dans une position telle que le câble soit essentiellement vertical. Pendant ce premier stade, il y a une variation continuelle de la traction (et partant du couple) à mesure que la longueur du câble et la direction de la traction se modifient. Ensuite, quand le câble atteint la verticale, une traction plus forte est nécessaire pour arracher l'ancre du fond de la mer et après cela, une traction décroissant progressivement est ap- pliquée à mesure qu'on relève l'ancre, par suite de la dimi- nution des longueurs de câble à soulever.
Les cabestans com- prenant la présente invention adaptent automatiquement (et essentiellement instantanément) leur vitesse de manoeuvre à ces variations de la charge, en utilisant la puissance maxi- mum du meteur électrique à tout moment, de sorte qu'à un mo- ment quelconque, la manoeuvre d'enroulement se poursuit à la vitess.' la plus grande possible avec la puissance dispo- nible.
Si pendant une telle manoeuvre le câble est enroulé sur le tambour ou sur le bollard 9, aucun facteur autre que ceux mentionnés n'affectent le fonctionnement du treuil. Si tou- tefois le câble de l'ancre (ou un autre câble ou un élément similaire) est simplement amené autour du tambour ou du bol- lard et qu'on applique une tension à celui-ci pour l'en dé- rouler, par exemple une traction effectuée par un marin,le cabestan règle alors automatiquement sa vitesse suivant la différence existant entre la charge (c'est-à-dire la tension dans le câble arrivant à ce tambour ou ce bollard) et la ten- sion appliquée pour le dérouler, de sorte que chaque fois
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que cette dernière tension augmente,
la réduction de cette différence et par conséquent du couple à fournir par le ca- bestan qui en résulte entraîne un accroissement de vitesse complémentaire.
On peut envisager divers changements ou modifications dans les détails de l'appareil décrit sans s'écarter de la - portée de l'invention, étant entendu que la description plus détaillée qui précède et faite en se référant aux dessins est donnée uniquement à titre d'exemple.
REVENDICATIONS
1. Transmission de puissance, caractérisée par une pom- pe hydraulique destinée à être entraînée par une source d'é- nergie, raccordée pour pomper un fluide hydraulique alimen- tant un moteur hydraulique prévu pour entraîner une charge, et munie de dispositifs pour augmenter ou réduire son débit, quand sa pression de refoulement monte ou diminue respecti- vement, de manière à transmettre une puissance essentielle- ment constante.