CA2418473A1 - Vehicule telecommande circulant sur conducteurs et ayant la capacite de franchir les obstacles rencontres grace aux rotors de support temporaire - Google Patents
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Description
VÉHICULE TÉLÉCOMMANDÉ CIRCULANT SUR CONDUCTEURS ET AYANT
LA CAPACITÉ DE FRANCHIR LES OBSTACLES RENCONTRÉS GRACE AUX
ROTORS DE SUPPORT TEMPORAIRE
CHAMP DE L'INVENTION
La présente invention porte sur une importante amélioration à la famille des petits véhicules télécommandés (en anglais: ROV's ou "Remotely Operated Vehicles") destinés à se déplacer sur les conducteurs aériens, tels qu'utilisés dans le domaine du transport d'énergie électrique, qu'ifs soient soumis ou non à
une tension électrique. En particulier, l'invention concerne des porteurs mécaniques servant à transporter des capteurs ou des équipements existants de manière à
accéder aux différentes sections du dit conducteur.
CONTEXTE DE L'INVENTION
Le contexte actuel d'exploitation d'un réseau de transport d'énergie électrique, et ce à (échelle mondiale, est le suivant : composants prenant de (âge, demande croissante en énergie, déréglementation et ouverture des marchés, pression croissante des clients pour une alimentation fiable et de qualité.
Les utilités électriques se doivent donc de connaltre de façon précise (état de leur réseau de transport de façon à pouvoir appliquer les principes de maintenance préventive qui permettent le maintien de ta fiabilité des systèmes.
L'évaluation de l'état d'un composant passe, entre autres, par la mesure au moyen de capteurs.
En ce qui a trait à la collecte d'information, de nombreux capteurs ont été
développés mais le positionnement de ces capteurs, afin d'accéder aux composants, demeure souvent un important déî~. L'utilisation de véhicules télécommandés (ROV) pour cette tâche en vue de réaliser (inspection des circuits de conducteurs est donc très appropriée.
Plusieurs véhicules de type ROV ont été développés dans le passé. Un survol rapide permet de mettre en évidence les caractéristiques et désavantages des principaux.
En référence à la Figure 1, on y montre un chariot de ligne télécommandé
pour (inspection des circuits à conducteur simple et qui est l'objet du brevet américain numéro 6,484,141 (MONTABAULT et al.). Ce véhicule télécommandé
LA CAPACITÉ DE FRANCHIR LES OBSTACLES RENCONTRÉS GRACE AUX
ROTORS DE SUPPORT TEMPORAIRE
CHAMP DE L'INVENTION
La présente invention porte sur une importante amélioration à la famille des petits véhicules télécommandés (en anglais: ROV's ou "Remotely Operated Vehicles") destinés à se déplacer sur les conducteurs aériens, tels qu'utilisés dans le domaine du transport d'énergie électrique, qu'ifs soient soumis ou non à
une tension électrique. En particulier, l'invention concerne des porteurs mécaniques servant à transporter des capteurs ou des équipements existants de manière à
accéder aux différentes sections du dit conducteur.
CONTEXTE DE L'INVENTION
Le contexte actuel d'exploitation d'un réseau de transport d'énergie électrique, et ce à (échelle mondiale, est le suivant : composants prenant de (âge, demande croissante en énergie, déréglementation et ouverture des marchés, pression croissante des clients pour une alimentation fiable et de qualité.
Les utilités électriques se doivent donc de connaltre de façon précise (état de leur réseau de transport de façon à pouvoir appliquer les principes de maintenance préventive qui permettent le maintien de ta fiabilité des systèmes.
L'évaluation de l'état d'un composant passe, entre autres, par la mesure au moyen de capteurs.
En ce qui a trait à la collecte d'information, de nombreux capteurs ont été
développés mais le positionnement de ces capteurs, afin d'accéder aux composants, demeure souvent un important déî~. L'utilisation de véhicules télécommandés (ROV) pour cette tâche en vue de réaliser (inspection des circuits de conducteurs est donc très appropriée.
Plusieurs véhicules de type ROV ont été développés dans le passé. Un survol rapide permet de mettre en évidence les caractéristiques et désavantages des principaux.
En référence à la Figure 1, on y montre un chariot de ligne télécommandé
pour (inspection des circuits à conducteur simple et qui est l'objet du brevet américain numéro 6,484,141 (MONTABAULT et al.). Ce véhicule télécommandé
2 est très performant, compact, assez léger et facile d'utilisation. II possède également une bonne force de traction, ce qui le rend très polyvalent. C'est un prototype de troisième génération qui a prouvé à plusieurs reprises son efficacité, sa robustesse mécanique et sa robustesse aux travaux sous tension (315 kV, 1000 A). II permet le déglaçage des câbles de garde et des conducteurs, des inspections visuelle et thermographique et la mesure de la résistance électrique des manchons. II se déplace sur les conducteurs simples, peu importe le diamètre.
Cependant, ce type de ROV franchit uniquement les manchons de jonction, mais ne peut pas traverser à lui seul les pylônes ni les amortisseurs de vibration ou entretoises. II doit être démonté lorsqu'il atteint un obstacle infranchissable et ensuite remonté de l'autre côte de l'obstacle.
En référence aux Figures 4 et 5, on y montre différents chariots utilisés pour l'évaluation du niveau de corrosion dans les câbles d'acier ou qui permettent de réaliser la méthode "poulies-berceaux". La Figure 4 montre un chariot commercialisé par la société Furukawa. La Figure 5 montre un autre chariot similaire fabriqué par la société Fujikura. Ces chariots utilisent de vieilles technologies. Les chariots sont en fait deux roues avec un moteur. Ils ont une très faible force de traction. Ils ne peuvent travailler sous tension. Ils circulent sur un conducteur simple, sans pouvoir franchir de pylônes ni entretoises.
En référence à la Figure 6, on y montre un robot d'installation de balises.
C'est un prototype lourd et volumineux. I1 est dédié à la pose de balises sur les câbles de garde (en général).
Les concepts présEntés ci-dessus peuvent parfois s'avérer performants, pour certaines tâches précises, mais sont souvent lourds, parfois fragiles et peuvent rarement travailler sous une tension électrique. Cependant, le principal désavantage de ces concepts est leur incapacité à franchir les obstacles se retrouvant sur les conducteurs, comme les amortisseurs de vibrations, et encore moins de changer de portée en franchissant les éléments soutenants le conducteur à chaque pylône. Ils sont donc tous restreints à intervenir seulement entre deux pylônes, ou encore à être retirés puis ré-installés de l'autre coté
de la chaîne d'isolateurs par un opérateur humain. On imagine donc aisément l'avantage à obtenir un concept de ROV pouvant ëtre utilisé sur plusieurs portées,
Cependant, ce type de ROV franchit uniquement les manchons de jonction, mais ne peut pas traverser à lui seul les pylônes ni les amortisseurs de vibration ou entretoises. II doit être démonté lorsqu'il atteint un obstacle infranchissable et ensuite remonté de l'autre côte de l'obstacle.
En référence aux Figures 4 et 5, on y montre différents chariots utilisés pour l'évaluation du niveau de corrosion dans les câbles d'acier ou qui permettent de réaliser la méthode "poulies-berceaux". La Figure 4 montre un chariot commercialisé par la société Furukawa. La Figure 5 montre un autre chariot similaire fabriqué par la société Fujikura. Ces chariots utilisent de vieilles technologies. Les chariots sont en fait deux roues avec un moteur. Ils ont une très faible force de traction. Ils ne peuvent travailler sous tension. Ils circulent sur un conducteur simple, sans pouvoir franchir de pylônes ni entretoises.
En référence à la Figure 6, on y montre un robot d'installation de balises.
C'est un prototype lourd et volumineux. I1 est dédié à la pose de balises sur les câbles de garde (en général).
Les concepts présEntés ci-dessus peuvent parfois s'avérer performants, pour certaines tâches précises, mais sont souvent lourds, parfois fragiles et peuvent rarement travailler sous une tension électrique. Cependant, le principal désavantage de ces concepts est leur incapacité à franchir les obstacles se retrouvant sur les conducteurs, comme les amortisseurs de vibrations, et encore moins de changer de portée en franchissant les éléments soutenants le conducteur à chaque pylône. Ils sont donc tous restreints à intervenir seulement entre deux pylônes, ou encore à être retirés puis ré-installés de l'autre coté
de la chaîne d'isolateurs par un opérateur humain. On imagine donc aisément l'avantage à obtenir un concept de ROV pouvant ëtre utilisé sur plusieurs portées,
3 en inspectant par exemple plusieurs kilomètres de conducteurs sans nécessiter d'intervention humaine directe.
D'autres concepts visant particulièrement cet objectif ont cependant été
développés. En effet, ci-dessous, on décrit quelques prototypes expérimentaux franchissant les obstacles sur conducteurs simples.
En référence aux Figures 2 et 3, on y montre des prototypes ou concepts permettent de se déplacer sur un conducteur simple et de franchir les pylbnes (chaînes d'isolateurs et amortisseurs de vibration). La Figure 2 montre un prototype de la société TVA (fennessee Valley Authority). La Figure 3 montre un autre prototype de NSI-NASA (Sewada et al.). Ces appareils sont très gros, très complexes, et difficiles à installer. II n'est pas clair de savoir s'ils permettent de travailler sous tension. II semble que ces appareils n'ont pas été développés en consultation avec les éventuels utilisateurs car ils sont beaucoup trop gros et complexes pour être utilisables en réseau (fiabilité). La vitesse de passage des obstacles n'est pas rapide, toujours en raison de la complexité des mécanismes en jeu. Le prix de ces appareils est possiblement désavantageux en raison de la complexité des systèmes.
En référence aux Figures 7 et 8, on y montre respectivement une nacelle motorisée (Hydro-Québec TransÉnergie) ou non motorisée (Italie). Ces prototypes ne sont pas des véhicule de type ROV car ils servent à transporter des monteurs de lignes en prenant appui sur les conducteurs. Ces concepts permettent de se déplacer sur des faisceaux de conducteurs et franchir les entretoises et les pylSnes (chaînes d'isolateurs). L'opérateur embarqué doit alors actionner des leviers et déployer lui-même certaines roues supplémentaires afin de prendre appui de part et d'autres des obstacles. L'opération nécessite un temps assez long.
SOMMAIRE DE L'INVENTION
La présente invention parvient à concilier les avantages de chacune des catégories de véhicules décrits ci-dessus en réalisant le passage d'obstacles de façon simple, rapide et fiable.
D'autres concepts visant particulièrement cet objectif ont cependant été
développés. En effet, ci-dessous, on décrit quelques prototypes expérimentaux franchissant les obstacles sur conducteurs simples.
En référence aux Figures 2 et 3, on y montre des prototypes ou concepts permettent de se déplacer sur un conducteur simple et de franchir les pylbnes (chaînes d'isolateurs et amortisseurs de vibration). La Figure 2 montre un prototype de la société TVA (fennessee Valley Authority). La Figure 3 montre un autre prototype de NSI-NASA (Sewada et al.). Ces appareils sont très gros, très complexes, et difficiles à installer. II n'est pas clair de savoir s'ils permettent de travailler sous tension. II semble que ces appareils n'ont pas été développés en consultation avec les éventuels utilisateurs car ils sont beaucoup trop gros et complexes pour être utilisables en réseau (fiabilité). La vitesse de passage des obstacles n'est pas rapide, toujours en raison de la complexité des mécanismes en jeu. Le prix de ces appareils est possiblement désavantageux en raison de la complexité des systèmes.
En référence aux Figures 7 et 8, on y montre respectivement une nacelle motorisée (Hydro-Québec TransÉnergie) ou non motorisée (Italie). Ces prototypes ne sont pas des véhicule de type ROV car ils servent à transporter des monteurs de lignes en prenant appui sur les conducteurs. Ces concepts permettent de se déplacer sur des faisceaux de conducteurs et franchir les entretoises et les pylSnes (chaînes d'isolateurs). L'opérateur embarqué doit alors actionner des leviers et déployer lui-même certaines roues supplémentaires afin de prendre appui de part et d'autres des obstacles. L'opération nécessite un temps assez long.
SOMMAIRE DE L'INVENTION
La présente invention parvient à concilier les avantages de chacune des catégories de véhicules décrits ci-dessus en réalisant le passage d'obstacles de façon simple, rapide et fiable.
4 La présente invention concerne donc un véhicule télécommandé destiné à
être monté sur au moins un câble conducteur et à franchir un obstacle sur le ou les conducteurs, le véhicule comprenant:
un cadre;
des systèmes d'inspection montés sur le cadre pour inspecter le ou les conducteurs;
des moyens moteurs montés sur le cadre pour déplacer le véhicule sur le ou les conducteurs;
un système de télécommande permettant de contrôler les systèmes d'inspection et les moyens moteurs;
au moins deux bras porteurs disposés sur des c8tés opposés du ou des conducteurs, les bras porteurs étant attachés de manière pivotante au cadre et exerçant une pression en direction du ou des conducteurs pour permettre de suspendre le cadre au ou aux conducteurs;
au moins deux roues opposées, chaque roue étant attachée à
chaque bras porteur de manière à serrer le ou !es conducteurs entre les deux roues, chaque roue ayant un axe de rotation incliné par rapport à un axe vertical, au moins une roue des deux roues étant actionnée par les moyens moteurs; et au moins un rotor de support temporaire muni d'au moins deux pales pivotantes disposées au-dessus du conducteur pour soutenir temporairement le véhicule lorsqu'une des roues rencontre l'obstacle;
ainsi, en usage, lorsque le véhicule avance sur le ou les conducteurs et qu'une des roues rencontre l'obstacle et perd contact avec le conducteur, les pales s'appuient temporairement sur le conducteur etlou !'obstacle et soutiennent le véhicule de façon à l'empêcher de tomber pour ensuite permettre aux roues de reprendre contact avec le conducteur une fois l'obstacle franchi.
De préférence, le rotor de support temporaire comporte trois pales distribuées tout autour du disque du rotor. Ce rotor peut ëtre monté de manière coaxiale sur une des roues et pivote de manière indépendante par rapport à la roue sur laquelle le rotor est monté. Le rotor peut aussi être muni d'un système passif d'indexation de position ou de ressort de rappel qui maintient une position de référence des pales à (approche des obstacles. Les bras porteurs peuvent istre munis des systèmes da ressorts afin d'exercer la pression voulue.
L'invention ainsi que ses nombreux avantages sera mieux comprise par Ia suivante description non-restrictive de réalisations préférées de l'invention faisant
être monté sur au moins un câble conducteur et à franchir un obstacle sur le ou les conducteurs, le véhicule comprenant:
un cadre;
des systèmes d'inspection montés sur le cadre pour inspecter le ou les conducteurs;
des moyens moteurs montés sur le cadre pour déplacer le véhicule sur le ou les conducteurs;
un système de télécommande permettant de contrôler les systèmes d'inspection et les moyens moteurs;
au moins deux bras porteurs disposés sur des c8tés opposés du ou des conducteurs, les bras porteurs étant attachés de manière pivotante au cadre et exerçant une pression en direction du ou des conducteurs pour permettre de suspendre le cadre au ou aux conducteurs;
au moins deux roues opposées, chaque roue étant attachée à
chaque bras porteur de manière à serrer le ou !es conducteurs entre les deux roues, chaque roue ayant un axe de rotation incliné par rapport à un axe vertical, au moins une roue des deux roues étant actionnée par les moyens moteurs; et au moins un rotor de support temporaire muni d'au moins deux pales pivotantes disposées au-dessus du conducteur pour soutenir temporairement le véhicule lorsqu'une des roues rencontre l'obstacle;
ainsi, en usage, lorsque le véhicule avance sur le ou les conducteurs et qu'une des roues rencontre l'obstacle et perd contact avec le conducteur, les pales s'appuient temporairement sur le conducteur etlou !'obstacle et soutiennent le véhicule de façon à l'empêcher de tomber pour ensuite permettre aux roues de reprendre contact avec le conducteur une fois l'obstacle franchi.
De préférence, le rotor de support temporaire comporte trois pales distribuées tout autour du disque du rotor. Ce rotor peut ëtre monté de manière coaxiale sur une des roues et pivote de manière indépendante par rapport à la roue sur laquelle le rotor est monté. Le rotor peut aussi être muni d'un système passif d'indexation de position ou de ressort de rappel qui maintient une position de référence des pales à (approche des obstacles. Les bras porteurs peuvent istre munis des systèmes da ressorts afin d'exercer la pression voulue.
L'invention ainsi que ses nombreux avantages sera mieux comprise par Ia suivante description non-restrictive de réalisations préférées de l'invention faisant
5 référence aux figures ci-jointes.
BR~VE DESCRIPTION DES FIGURES
Les Figures 1 à 8 sont des vues en perspective de divers appareils connus de fart antérieur et qui sont destinés à être montés sur des câbles conducteurs.
La Figure 9 est une vue partielle et en perspective d'un bras porteur et d'un rotor de support temporaire monté sur un câble conducteur selon une réalisation préférentielle de la présente invention.
La Figure 10 est une vue du dessus du bras porteur et du rotor de support temporaire montré à la Figure 9.
Les Figures 11A, 11 B, 11 C et 11 D sont des vues partielles et en perspective du bras porteur et du rotor de support temporaire à différentes étapes lors du passage d'un obstacle sur un câble conducteur.
La Figure 12 est une vue en perspective d'un rotor de support temporaire qui est en appui sur une pince d'un conducteur d'après une réalisation préférentielle de la présente invention.
La Figure 13 est une vue partielle et de c8té du bras porteur et du rotor de support temporaire montré à la Figure 9.
La Figure 14 est une vue en perspective d'un véhicule télécommandé
monté sur les deux câbles conducteurs inférieurs d'un faisceau de quatre conducteurs et muni de quatre rotors de support temporaire, avant le passage d'une entretoise, selon une réalisation préférentielle de la présente invention.
La Figure 15 est une vue de dessous du véhicule télécommandé montré à
la Figure 14.
La Figure 16 est une vue en perspective d'un prototype fonctionnel d'un véhicule mini de rotors de support temporaire pour faisceau quadruple selon une réalisation préférentielle de la présente invention.
BR~VE DESCRIPTION DES FIGURES
Les Figures 1 à 8 sont des vues en perspective de divers appareils connus de fart antérieur et qui sont destinés à être montés sur des câbles conducteurs.
La Figure 9 est une vue partielle et en perspective d'un bras porteur et d'un rotor de support temporaire monté sur un câble conducteur selon une réalisation préférentielle de la présente invention.
La Figure 10 est une vue du dessus du bras porteur et du rotor de support temporaire montré à la Figure 9.
Les Figures 11A, 11 B, 11 C et 11 D sont des vues partielles et en perspective du bras porteur et du rotor de support temporaire à différentes étapes lors du passage d'un obstacle sur un câble conducteur.
La Figure 12 est une vue en perspective d'un rotor de support temporaire qui est en appui sur une pince d'un conducteur d'après une réalisation préférentielle de la présente invention.
La Figure 13 est une vue partielle et de c8té du bras porteur et du rotor de support temporaire montré à la Figure 9.
La Figure 14 est une vue en perspective d'un véhicule télécommandé
monté sur les deux câbles conducteurs inférieurs d'un faisceau de quatre conducteurs et muni de quatre rotors de support temporaire, avant le passage d'une entretoise, selon une réalisation préférentielle de la présente invention.
La Figure 15 est une vue de dessous du véhicule télécommandé montré à
la Figure 14.
La Figure 16 est une vue en perspective d'un prototype fonctionnel d'un véhicule mini de rotors de support temporaire pour faisceau quadruple selon une réalisation préférentielle de la présente invention.
6 La Figure 17 est une vue en perspective d'un véhicule télécommandé muni de rotors de support temporaire adapté pour un faisceau double selon une réalisation préférentielle de la présente invention.
La Figure 18 est une vue en perspective d'un véhicule télécommandé muni de rotor de support temporaire adapté pour un conducteur simple selon une réalisation préférentielle de la présente invention.
La Figure 19 est une vue de dessous du véhicule télécommandé montré à
la Figure 18.
La Figure 20 est une vue en perspective d'un véhicule télécommandé muni de rotors de support temporaire adapté pour un faisceau triple selon une réalisation préférentielle de la présente invention.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION
En référence aux Figures 9 à 20, on y montre un véhicule pouvant circuler sur les conducteurs électriques aériens, qui peuvent ou non étre sous tension et parcourus d'un courant. La particularité fondamentale de ce véhicule est qu'il a la capacité de franchir de façon simple et fiable les obstacles présents sur les conducteurs. Ces obstacles sont notamment les amortisseurs de vibrations de différents types, les entretoises dans le cas des faisceaux de conducteurs et surtout les éléments de suspension (pinces et chaTnes d'isolateurs) présents à
chaque pylône et servant à supporter le ou les conducteurs. Ce véhicule peut donc servir à transporter de façon autonome etlou téléopéré une foule de capteurs servant à l'inspection et à l'entretien des composants des lignes (caméras, instruments de mesure, etc.) et ce sur plusieurs portées, couvrant ainsi une grande distance.
On procède à ta description détaillée de l'invention en décrivant le prototype dont l'application principale visée est un faisceaux de quatre conducteurs, tels qu'utilisés sur le réseau d'Hydro-Québec pour les lignes à 735 kV. C'est en fait d'abord pour cette configuration de conducteurs que le concept fut validé
expérimentalement au moyen d'un prototype fonctionnel, tel que montré à la Figure 16. Ainsi, les figures illustrant le concept sont tirées de ce type d'application. Cependant, comme on le verra plus loin, l'invention qui est
La Figure 18 est une vue en perspective d'un véhicule télécommandé muni de rotor de support temporaire adapté pour un conducteur simple selon une réalisation préférentielle de la présente invention.
La Figure 19 est une vue de dessous du véhicule télécommandé montré à
la Figure 18.
La Figure 20 est une vue en perspective d'un véhicule télécommandé muni de rotors de support temporaire adapté pour un faisceau triple selon une réalisation préférentielle de la présente invention.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION
En référence aux Figures 9 à 20, on y montre un véhicule pouvant circuler sur les conducteurs électriques aériens, qui peuvent ou non étre sous tension et parcourus d'un courant. La particularité fondamentale de ce véhicule est qu'il a la capacité de franchir de façon simple et fiable les obstacles présents sur les conducteurs. Ces obstacles sont notamment les amortisseurs de vibrations de différents types, les entretoises dans le cas des faisceaux de conducteurs et surtout les éléments de suspension (pinces et chaTnes d'isolateurs) présents à
chaque pylône et servant à supporter le ou les conducteurs. Ce véhicule peut donc servir à transporter de façon autonome etlou téléopéré une foule de capteurs servant à l'inspection et à l'entretien des composants des lignes (caméras, instruments de mesure, etc.) et ce sur plusieurs portées, couvrant ainsi une grande distance.
On procède à ta description détaillée de l'invention en décrivant le prototype dont l'application principale visée est un faisceaux de quatre conducteurs, tels qu'utilisés sur le réseau d'Hydro-Québec pour les lignes à 735 kV. C'est en fait d'abord pour cette configuration de conducteurs que le concept fut validé
expérimentalement au moyen d'un prototype fonctionnel, tel que montré à la Figure 16. Ainsi, les figures illustrant le concept sont tirées de ce type d'application. Cependant, comme on le verra plus loin, l'invention qui est
7 revendiquée est assez générale pour pouvoir 8tre adaptée à plusieurs autres type de configurations de circuits, que ce soit pour un seul conducteur, ou pour des faisceaux de deux, trois, quatre ou six conducteurs.
Les éléments principaux de l'invention sont résumés à la Figure 9 qui sont dans ce cas portés par un bras indépendant relié au cadre du véhicule. On y voit une roue 1 qui est appuyée sur le conducteur 7 de manière très inclinée par rapport à un axe vertical et qui est poussée vers le conducteur 7 au moyen de ressorts (non-illustrés) qui tirent le bras porteur 2 (qui peut alors pivoter autour du pivot 3 parallèle au conducteur 7) afin d'augmenter la force de traction disponible et d'augmenter la stabilité de la prise sur le conducteur 7. La roue 1 peut étre motorisée afin de fournir une traction sur les conducteurs 7 ou seulement agir comme roue de pression passive. Dans le cas où la roue est motorisée, il est préférable d'avoir un moteur de traction 4 par roue motrice. Ce moteur 4 est relié
mécaniquement à la roue 1 au moyen d'engrenages ou d'une courroie réductrice de vitesse 5.
En référence à la Figure 13, le bras porteur 2 possède également un rotor 6 dont l'axe de rotation est aussi fortement incliné et dont le plan des pales 8 (au nombre de deux au minimum), passe au-dessus du ou des conducteurs 7. Ces rotors 6 sont préférablement montés de manière coaxiale avec les roues 1 (de traction ou de pression). La fonction de ces rotors 6 (dits de support temporaire), est de supporter temporairement le véhicule ou une partie du véhicule lorsque certaines des roues 1 franchissent un obstacle et risquent de glisser et de perdre contact avec le conducteurs 7. Les pales 8 de ces rotors 6 sont donc dimensionnées afin de correspondre aux dimensions des obstacles et la rencontre d'une des pales du rotor 6 avec (obstacle amorce la rotation du rotor 6 de sorte que la pale suivante dépasse l'obstacle et vient prendre appui sur le conducteur 7.
Une fois l'obstacle ainsi franchi, la roue 1 se voit guidée par les pales 8 du ou des rotors 6 vers le ou les conducteurs 7 et prend à nouveau appui dessus. Cette séquence d'actions est illustrée schématiquement par les Figures 11A à 11D
puis au moyen de la photo du prototype à la Figure 12.
Les rotors de support temporaire 6 possèdent un système passif d'indexation de position ou de ressort de rappel (non-illustré) qui maintient une Ö
position de référence des pales à (approche des obstacles et assure le retour à
cette position ou à une position équivalente suite au passage de (obstacle. La rotation du rotor 6 n'est donc pas motorisée.
La forme des roues 1 (montrée sur la vue de profil à la Figure 13) permet d'accommoder plusieurs dïamètres de conducteurs grâce à un profil possédant une entaille centrale 9 et un bord arrondi 10 pour faciliter le passage des obstacles. La roue 1 est faite de caoutchouc ou de polyuréthane de faible dureté
afin de maximiser le coefficient de friction et les performances sur conducteur humide. Un additif métallique peut étre incorporé au caoutchouc afin de favoriser 70 la conductivité électrique du véhicule. Le bord externe 11 des roues 1 est évasé et fait de matière plastique n'offrant que peu de traction sur les obstacles franchis pour s'assurer que le conducteur 7 glisse et retrouve sa position au milieu de l'entaille centrale 9 une fois (obstacle franchi.
Chacun des moteurs 4 possède un système de contrôle de la vitesse et de la force motrice ou de traction afin d'ajuster la vitesse du véhicule.
Les Figures 14 et 15 montrent une première application du principe de véhicule RST (rotor de support temporaire) qui est destiné à circuler sur un faisceau de quatre conducteurs, en prenant appuis sur les deux conducteurs du bas. Ce véhicule rassemble les caractéristiques décrites précédemment en joignant quatre bras identiques à un cadre commun. Le véhicule possède donc quatre roues motrices disposées en deux paires, formant ainsi un train avant et un train arrière. Des rotors de support temporaire sont montés de façon coaxiale sur chacune des roues. Des ressorts tendus entre deux bras d'un mëme train appliquent une force qui tend à les rapprocher l'un de l'autre, transférant ainsi une force de contact latérale au niveau des roues sur les conducteurs.
La Figure 15 permet de montrer les différents sous-systèmes inhérents à un véhicule complet, fonctionnel et autonome. Préférablement, le ou les moteurs 4 utilisés sont de type électrique et sont alimentés par des batteries d'accumulateurs logés dans des boîtiers 10. Ces accumulateurs peuvent être rechargeables tels le type nickel mefal hydrure. La source d'alimentation choisie est suffisante pour alimenter les accessoires installés, tels que les systèmes de caméras 11 ou de prise de mesure de résistance 1z. Cependant, i) est également possïble d'utiliser une génératrice à essence comme source d'énergie afin d'obtenir une plus grande autonomie.
Préférablement, le véhicule possède (électronique embarquée 13 nécessaire à sa bonne utilisation ainsi qu'un système de télécommunication pour le contrôle à distance, avec antenne 14 et récepteur à changement de fréquence (en anglais: frequency jumps). Les équipements électroniques embarqués sont protégés des champs électromagnétiques par une cage de Faraday et sont optimisés en vue de leur robustesse mécanique.
La configuration du véhicule en lui-même peut varier grandement, en recombinant entre eux les différents éléments décrits pour s'adapter aux différents type de conducteurs. Quelques figures sont données à titre d'exemples, afin d'illustrer différentes possibilités.
Il est possible, tel que montré à la Figure 17, de n'avoir que deux bras porteurs (et donc deux roues motrices et deux rotors). Ce concept est utilisable sur un faisceau double et quadruple, tout comme la version à quatre rotors montrée précédemment.
Une des modifications simples mais très intéressante du concept RST est montrée à la Figure 18 et permet de circuler sur un conducteur simple tout en franchissant les obstacles s'y trouvant. On utilise alors toujours quatre bras pivotants 15 mais seulement deux roues de traction 16 (motorisées) et deux rotors de support temporaire 17. Ainsi, deux des quatre bras 15 ne supportent que des roues de pression 18, qui peuvent ou non être motorisées. La forme des roues de pression 18 est quelque peu différente afin de s'embouer dans la forme des roues de traction 16. Ceci permet de positionner adéquatement le conducteur au creux des roues de traction 18. Évidemment, on peut adapter ce principe de roues de pression pour un véhicule destiné à circuler sur des faisceaux de conducteurs.
Les bras porteurs des roues de pressions 18 peuvent étre positionnés dans des plans différents de celui des roues de traction 16, tel que montré à la Figure 19.
Le mëme concept peut également être utilisé sur un faisceau triple (voir à Ia Figure 20), en prenant appui sur le conducteur inférieur. Enfin, d'autres combinaisons sont facilement envisagées ; par exemple, on peut enlever une roue de pression du dernier concept présenté et la positionner à mi-chemin entre les roues de traction ou motrices, qui seraient alors placées toutes les deux du même coté du conducteur, opposées à la roue de pression.
5 Par ailleurs, bien que (e rotor soit préférablement monté directement sur le dessus d'une des roues, il est aussi envisageable que le rotor soit monté
directement sur un des bras de support et non sur une roue. Il est aussi possible que le rotor soit monté séparément et directement au cadre du véhicule sans étre monté ni sur une roue ou un des bras porteurs muni d'une roue. Par exemple, le 10 rotor pourrait étre monté sur un bras porteur démuni de roue et fonctionner substantiellement de la manière expliquée précédemment.
Ci-dessous on décrit des performances et avantages de la présente invention.
Les conditions rëelles d'utilisation font en sorte qu'il est impératif de pouvoir franchir les obstacles à (aide d'une solution mécanique simple et fiable. Le moins de pièces mobiles possible implique souvent moins de risque de bris. On cherche aussi à minimiser l'utilisation de l'électronique.
On obtient donc un produit qui répond aux critères suivants D Mécanisme permettant de franchir les obstacles sans devoir s'immobiliser pour le faire;
D Possibilité de s'immobiliser sur un obstacle si ce dernier doit étre inspecté;
D Mécanisme pouvant franchir les obstacles à laide de systèmes mécaniques (donc ne requérant qu'un minimum d'électronique embarqué);
D Mécanisme permettant de franchir les obstacles en marche avant et marche arrière;
D Installation et déplacement sécuritaire du véhicule sur le faisceau (aucune chute possible et respect de !'intégrité des composants de ligne);
D Robustesse et fiabilité face aux conditions d'utilisation (transport, chocs mécanique, etc.);
D Robustesse face aux conditions climatiques défavorables (humidité, poussière, neige, vents modérés, température ambiante};
D Bonne force de traction du chariot sur des conducteurs humides et même recouverts de frimas (au moins égale à son poids);
D Fiabilité et compatibilité électromagnétique de l'électronique et des systèmes de télécommunication, sous tension (jusqu'à 765 kV - 750 A);
D Temps de passage d'obstacle très court (moins de quelques secondes).
L'impact positif d'un tel véhicule pourra se manifester à plusieurs niveaux:
D Facilite l'accès aux portées et aux composants difficilement accessibles;
D Évaluation de l'état des jonctions aériennes (diagnostic jusqu'ici difficilement réalisable de l'état d'un des maillons faibles du réseau, particulièrement sur les circuits en faisceau);
D Optimisation des coüts de maintenance (décisions de maintenance optimales et objectives, méthode de travail moins onéreuse, réduction du temps d'intervention, inspection in situ sous tension, minimisation des prélèvements onéreux d'échantillons);
D Minimisation des interruptions de service planifiées (nouvelles méthodes de travaux sous tension) et non-planifiées (meilleure connaissance de l'état du réseau et maintenance préventive);
D Fiabilité accrue du réseau gréce à l'archivage et au suivi de (évolution de l'état du réseau;
D Santé et sécurité des travailleurs en éloignant l'opérateur de la zone de danger;
D Amélioration de la productivité et de l'efficacité des inspections.
Bien que la présente invention ait été expliquée ci-dessus par des modes de réalisations préférentielles, on doit comprendre que l'invention n'est pas limitée à
ces réalisations précises et que divers changements et modifications peuvent ëtre effectués à celle-ci sans s'écarter de la portée ou de l'esprit de l'invention.
Les éléments principaux de l'invention sont résumés à la Figure 9 qui sont dans ce cas portés par un bras indépendant relié au cadre du véhicule. On y voit une roue 1 qui est appuyée sur le conducteur 7 de manière très inclinée par rapport à un axe vertical et qui est poussée vers le conducteur 7 au moyen de ressorts (non-illustrés) qui tirent le bras porteur 2 (qui peut alors pivoter autour du pivot 3 parallèle au conducteur 7) afin d'augmenter la force de traction disponible et d'augmenter la stabilité de la prise sur le conducteur 7. La roue 1 peut étre motorisée afin de fournir une traction sur les conducteurs 7 ou seulement agir comme roue de pression passive. Dans le cas où la roue est motorisée, il est préférable d'avoir un moteur de traction 4 par roue motrice. Ce moteur 4 est relié
mécaniquement à la roue 1 au moyen d'engrenages ou d'une courroie réductrice de vitesse 5.
En référence à la Figure 13, le bras porteur 2 possède également un rotor 6 dont l'axe de rotation est aussi fortement incliné et dont le plan des pales 8 (au nombre de deux au minimum), passe au-dessus du ou des conducteurs 7. Ces rotors 6 sont préférablement montés de manière coaxiale avec les roues 1 (de traction ou de pression). La fonction de ces rotors 6 (dits de support temporaire), est de supporter temporairement le véhicule ou une partie du véhicule lorsque certaines des roues 1 franchissent un obstacle et risquent de glisser et de perdre contact avec le conducteurs 7. Les pales 8 de ces rotors 6 sont donc dimensionnées afin de correspondre aux dimensions des obstacles et la rencontre d'une des pales du rotor 6 avec (obstacle amorce la rotation du rotor 6 de sorte que la pale suivante dépasse l'obstacle et vient prendre appui sur le conducteur 7.
Une fois l'obstacle ainsi franchi, la roue 1 se voit guidée par les pales 8 du ou des rotors 6 vers le ou les conducteurs 7 et prend à nouveau appui dessus. Cette séquence d'actions est illustrée schématiquement par les Figures 11A à 11D
puis au moyen de la photo du prototype à la Figure 12.
Les rotors de support temporaire 6 possèdent un système passif d'indexation de position ou de ressort de rappel (non-illustré) qui maintient une Ö
position de référence des pales à (approche des obstacles et assure le retour à
cette position ou à une position équivalente suite au passage de (obstacle. La rotation du rotor 6 n'est donc pas motorisée.
La forme des roues 1 (montrée sur la vue de profil à la Figure 13) permet d'accommoder plusieurs dïamètres de conducteurs grâce à un profil possédant une entaille centrale 9 et un bord arrondi 10 pour faciliter le passage des obstacles. La roue 1 est faite de caoutchouc ou de polyuréthane de faible dureté
afin de maximiser le coefficient de friction et les performances sur conducteur humide. Un additif métallique peut étre incorporé au caoutchouc afin de favoriser 70 la conductivité électrique du véhicule. Le bord externe 11 des roues 1 est évasé et fait de matière plastique n'offrant que peu de traction sur les obstacles franchis pour s'assurer que le conducteur 7 glisse et retrouve sa position au milieu de l'entaille centrale 9 une fois (obstacle franchi.
Chacun des moteurs 4 possède un système de contrôle de la vitesse et de la force motrice ou de traction afin d'ajuster la vitesse du véhicule.
Les Figures 14 et 15 montrent une première application du principe de véhicule RST (rotor de support temporaire) qui est destiné à circuler sur un faisceau de quatre conducteurs, en prenant appuis sur les deux conducteurs du bas. Ce véhicule rassemble les caractéristiques décrites précédemment en joignant quatre bras identiques à un cadre commun. Le véhicule possède donc quatre roues motrices disposées en deux paires, formant ainsi un train avant et un train arrière. Des rotors de support temporaire sont montés de façon coaxiale sur chacune des roues. Des ressorts tendus entre deux bras d'un mëme train appliquent une force qui tend à les rapprocher l'un de l'autre, transférant ainsi une force de contact latérale au niveau des roues sur les conducteurs.
La Figure 15 permet de montrer les différents sous-systèmes inhérents à un véhicule complet, fonctionnel et autonome. Préférablement, le ou les moteurs 4 utilisés sont de type électrique et sont alimentés par des batteries d'accumulateurs logés dans des boîtiers 10. Ces accumulateurs peuvent être rechargeables tels le type nickel mefal hydrure. La source d'alimentation choisie est suffisante pour alimenter les accessoires installés, tels que les systèmes de caméras 11 ou de prise de mesure de résistance 1z. Cependant, i) est également possïble d'utiliser une génératrice à essence comme source d'énergie afin d'obtenir une plus grande autonomie.
Préférablement, le véhicule possède (électronique embarquée 13 nécessaire à sa bonne utilisation ainsi qu'un système de télécommunication pour le contrôle à distance, avec antenne 14 et récepteur à changement de fréquence (en anglais: frequency jumps). Les équipements électroniques embarqués sont protégés des champs électromagnétiques par une cage de Faraday et sont optimisés en vue de leur robustesse mécanique.
La configuration du véhicule en lui-même peut varier grandement, en recombinant entre eux les différents éléments décrits pour s'adapter aux différents type de conducteurs. Quelques figures sont données à titre d'exemples, afin d'illustrer différentes possibilités.
Il est possible, tel que montré à la Figure 17, de n'avoir que deux bras porteurs (et donc deux roues motrices et deux rotors). Ce concept est utilisable sur un faisceau double et quadruple, tout comme la version à quatre rotors montrée précédemment.
Une des modifications simples mais très intéressante du concept RST est montrée à la Figure 18 et permet de circuler sur un conducteur simple tout en franchissant les obstacles s'y trouvant. On utilise alors toujours quatre bras pivotants 15 mais seulement deux roues de traction 16 (motorisées) et deux rotors de support temporaire 17. Ainsi, deux des quatre bras 15 ne supportent que des roues de pression 18, qui peuvent ou non être motorisées. La forme des roues de pression 18 est quelque peu différente afin de s'embouer dans la forme des roues de traction 16. Ceci permet de positionner adéquatement le conducteur au creux des roues de traction 18. Évidemment, on peut adapter ce principe de roues de pression pour un véhicule destiné à circuler sur des faisceaux de conducteurs.
Les bras porteurs des roues de pressions 18 peuvent étre positionnés dans des plans différents de celui des roues de traction 16, tel que montré à la Figure 19.
Le mëme concept peut également être utilisé sur un faisceau triple (voir à Ia Figure 20), en prenant appui sur le conducteur inférieur. Enfin, d'autres combinaisons sont facilement envisagées ; par exemple, on peut enlever une roue de pression du dernier concept présenté et la positionner à mi-chemin entre les roues de traction ou motrices, qui seraient alors placées toutes les deux du même coté du conducteur, opposées à la roue de pression.
5 Par ailleurs, bien que (e rotor soit préférablement monté directement sur le dessus d'une des roues, il est aussi envisageable que le rotor soit monté
directement sur un des bras de support et non sur une roue. Il est aussi possible que le rotor soit monté séparément et directement au cadre du véhicule sans étre monté ni sur une roue ou un des bras porteurs muni d'une roue. Par exemple, le 10 rotor pourrait étre monté sur un bras porteur démuni de roue et fonctionner substantiellement de la manière expliquée précédemment.
Ci-dessous on décrit des performances et avantages de la présente invention.
Les conditions rëelles d'utilisation font en sorte qu'il est impératif de pouvoir franchir les obstacles à (aide d'une solution mécanique simple et fiable. Le moins de pièces mobiles possible implique souvent moins de risque de bris. On cherche aussi à minimiser l'utilisation de l'électronique.
On obtient donc un produit qui répond aux critères suivants D Mécanisme permettant de franchir les obstacles sans devoir s'immobiliser pour le faire;
D Possibilité de s'immobiliser sur un obstacle si ce dernier doit étre inspecté;
D Mécanisme pouvant franchir les obstacles à laide de systèmes mécaniques (donc ne requérant qu'un minimum d'électronique embarqué);
D Mécanisme permettant de franchir les obstacles en marche avant et marche arrière;
D Installation et déplacement sécuritaire du véhicule sur le faisceau (aucune chute possible et respect de !'intégrité des composants de ligne);
D Robustesse et fiabilité face aux conditions d'utilisation (transport, chocs mécanique, etc.);
D Robustesse face aux conditions climatiques défavorables (humidité, poussière, neige, vents modérés, température ambiante};
D Bonne force de traction du chariot sur des conducteurs humides et même recouverts de frimas (au moins égale à son poids);
D Fiabilité et compatibilité électromagnétique de l'électronique et des systèmes de télécommunication, sous tension (jusqu'à 765 kV - 750 A);
D Temps de passage d'obstacle très court (moins de quelques secondes).
L'impact positif d'un tel véhicule pourra se manifester à plusieurs niveaux:
D Facilite l'accès aux portées et aux composants difficilement accessibles;
D Évaluation de l'état des jonctions aériennes (diagnostic jusqu'ici difficilement réalisable de l'état d'un des maillons faibles du réseau, particulièrement sur les circuits en faisceau);
D Optimisation des coüts de maintenance (décisions de maintenance optimales et objectives, méthode de travail moins onéreuse, réduction du temps d'intervention, inspection in situ sous tension, minimisation des prélèvements onéreux d'échantillons);
D Minimisation des interruptions de service planifiées (nouvelles méthodes de travaux sous tension) et non-planifiées (meilleure connaissance de l'état du réseau et maintenance préventive);
D Fiabilité accrue du réseau gréce à l'archivage et au suivi de (évolution de l'état du réseau;
D Santé et sécurité des travailleurs en éloignant l'opérateur de la zone de danger;
D Amélioration de la productivité et de l'efficacité des inspections.
Bien que la présente invention ait été expliquée ci-dessus par des modes de réalisations préférentielles, on doit comprendre que l'invention n'est pas limitée à
ces réalisations précises et que divers changements et modifications peuvent ëtre effectués à celle-ci sans s'écarter de la portée ou de l'esprit de l'invention.
Claims
1. un véhicule télécommandé destiné à être monté sur au moins un câble conducteur et à franchir un obstacle sur le ou les conducteurs, le véhicule comprenant:
un cadre;
des systèmes d'inspection montés sur le cadre pour inspecter le ou les conducteurs;
des moyens moteurs montés sur le cadre pour déplacer le véhicule sur le ou les conducteurs;
un système de télécommande permettant de contrôler les systèmes d'inspection et les moyens moteurs;
au moins deux bras porteurs disposés sur des côtés opposés du ou des conducteurs, les bras porteurs étant attachés de manière pivotante au cadre et exerçant une pression en direction du ou des conducteurs pour permettre de suspendre le cadre au ou aux conducteurs;
au moins deux roues opposées, chaque roue étant attachée à
chaque bras porteur de manière à serrer le ou les conducteurs entre les deux roues, chaque roue ayant un axe de rotation incliné par rapport à un axe vertical, au moins une roue des deux roues étant actionnée par les moyens moteurs; et au moins un rotor de support temporaire muni d'au moins deux pales pivotantes disposées au-dessus du conducteur pour soutenir temporairement le véhicule lorsqu'une des roues rencontre l'obstacle;
ainsi, en usage, lorsque le véhicule avance sur le ou les conducteurs et qu'une des roues rencontre l'obstacle et perd contact avec le conducteur, les pales s'appuient temporairement sur le conducteur et/ou l'obstacle et soutiennent le véhicule de façon à l'empêcher de tomber pour ensuite permettre aux roues de reprendre contact avec le conducteur une fois l'obstacle franchi.
un cadre;
des systèmes d'inspection montés sur le cadre pour inspecter le ou les conducteurs;
des moyens moteurs montés sur le cadre pour déplacer le véhicule sur le ou les conducteurs;
un système de télécommande permettant de contrôler les systèmes d'inspection et les moyens moteurs;
au moins deux bras porteurs disposés sur des côtés opposés du ou des conducteurs, les bras porteurs étant attachés de manière pivotante au cadre et exerçant une pression en direction du ou des conducteurs pour permettre de suspendre le cadre au ou aux conducteurs;
au moins deux roues opposées, chaque roue étant attachée à
chaque bras porteur de manière à serrer le ou les conducteurs entre les deux roues, chaque roue ayant un axe de rotation incliné par rapport à un axe vertical, au moins une roue des deux roues étant actionnée par les moyens moteurs; et au moins un rotor de support temporaire muni d'au moins deux pales pivotantes disposées au-dessus du conducteur pour soutenir temporairement le véhicule lorsqu'une des roues rencontre l'obstacle;
ainsi, en usage, lorsque le véhicule avance sur le ou les conducteurs et qu'une des roues rencontre l'obstacle et perd contact avec le conducteur, les pales s'appuient temporairement sur le conducteur et/ou l'obstacle et soutiennent le véhicule de façon à l'empêcher de tomber pour ensuite permettre aux roues de reprendre contact avec le conducteur une fois l'obstacle franchi.
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|---|---|---|---|
| FZDE | Discontinued |