EP1546017A1 - Treuil du type dit a cabestan - Google Patents

Treuil du type dit a cabestan

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Publication number
EP1546017A1
EP1546017A1 EP03775495A EP03775495A EP1546017A1 EP 1546017 A1 EP1546017 A1 EP 1546017A1 EP 03775495 A EP03775495 A EP 03775495A EP 03775495 A EP03775495 A EP 03775495A EP 1546017 A1 EP1546017 A1 EP 1546017A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drums
rings
peripheral
cable
winch
Prior art date
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Granted
Application number
EP03775495A
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German (de)
English (en)
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EP1546017B1 (fr
Inventor
Rémi Blanc
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kley France
Original Assignee
Kley France
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Filing date
Publication date
Application filed by Kley France filed Critical Kley France
Publication of EP1546017A1 publication Critical patent/EP1546017A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP1546017B1 publication Critical patent/EP1546017B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66D—CAPSTANS; WINCHES; TACKLES, e.g. PULLEY BLOCKS; HOISTS
    • B66D1/00—Rope, cable, or chain winding mechanisms; Capstans
    • B66D1/60—Rope, cable, or chain winding mechanisms; Capstans adapted for special purposes
    • B66D1/74—Capstans
    • B66D1/7405—Capstans having two or more drums providing tractive force

Definitions

  • the invention relates to a winch of the so-called capstan type, in particular with two drums.
  • the invention also relates to the application of such a winch to technologies of the so-called "off-shore” type, in general to petroleum or similar research industries, oceanography and dredging at great depths, etc.
  • winch must be understood in its most general sense.
  • Capstan winches of single drum or double drum types, have been around for a long time, but have the drawback of causing wear and tear on the driven cable very quickly. This is due to the very principle of operation. Indeed the cable is driven by adhesion. As the tension on the cable increases, the cable lengthens and its linear speed increases accordingly. The drive grooves with which the winch drums are provided being completely rigid, this results in relative sliding between the cable and the grooves, resulting in significant wear, both of the cable and of the grooves.
  • winches there are, moreover, many types of winches.
  • winches with a drum (s) mentioned above, with a capstan, or of the so-called “winch traction” type according to Anglo-Saxon terminology, and with multiple pulleys.
  • the pulley includes a wheel and an endless belt wound on the peripheral surface of the wheel to support the cable to be driven.
  • the endless band is constituted by a succession of spaced pads which can slide with friction on the wheel, each pad being connected to the next by an elastically extensible connecting element, the longitudinal elastic modulus and / or dimensions of which are chosen such so that, in service, the elongation of the endless belt corresponds to that of the cable under a determined maximum tension.
  • winches capable of carrying very heavy loads, typically equal to or greater than 200 T (approximately 1960 kN), this in very deep water (2000 m to 3000 m, or even 10,000 m for some applications).
  • T approximately 1960 kN
  • winches of this type would deteriorate them too quickly.
  • cables have a complex structure.
  • energy transport for example electrical (so-called electrically-carrying cables), or transmission of analog or data signals digital, for example via internal optical fibers (so-called opto-carrier cables).
  • electrical for example electrical
  • opto-carrier cables for example internal optical fibers
  • the invention aims to overcome the drawbacks of the devices of the known art, and some of which have just been recalled, while meeting the needs which are felt, in particular in the context of the preferred application of the invention.
  • the invention sets itself the goal of a winch allowing, in particular, to lift large loads, by means of a cable, while substantially eliminating the slippages due to the elongation of the cable causing said loads, which makes it possible to avoid premature wear.
  • the winch according to the invention employs the technique, known per se, of the drive of the so-called capstan type with two drums. It is a safe technique, and recognized as such, which allows you to enjoy its advantages.
  • a series of independent closed rings, made of material with elastic property, concentric with the two drums is put into operation. This arrangement makes it possible to preserve the advantages inherent in the device which is the subject of the aforementioned French patent No. 90 14612, namely being able to avoid relative slippages between the groove and the cable, while avoiding the drawbacks mentioned.
  • the aforementioned rings are provided with grooves machined at the periphery into which the cable to be driven is inserted.
  • the material constituting the rings must have physicochemical characteristics which allow it to withstand the loads and pressures exerted, for a given application, as well as to deform in order to elongate by the same value as the cable under the same conditions.
  • the friction characteristics must be such that they make it possible to safely drive the cable through the drum. No relative movement between the cable and the grooves of the rings therefore exists.
  • the body of the ring must be able to slide on the drum (very small relative movement due to the elongation).
  • the rings are advantageously offset axially by a fraction of a pitch, advantageously by half a pitch, the pitch being defined by the distance separating the bottom of the grooves from two adjacent rings of the same drum.
  • the axes of the two drums may not be parallel, in order to further limit friction. In other words the axes form between them an angle of small amplitude, typically between 0.5 ° and 3 °.
  • the number of drums is equal to two, it is possible to design winches comprising a greater number of drums, without departing from the scope of the invention.
  • the invention has many advantages, among which the following: - it is possible to work with any type of cable: steel, synthetic, normal, electro-carriers or opto-carriers, etc. ;
  • the main object of the invention is therefore a winch of the so-called capstan type, comprising at least two drums arranged opposite, carrying a load by means of a cable wound on said drums in a predetermined number of turns, characterized in that each of said drums comprises a peripheral wall and is provided with a predetermined number of peripheral rings of elastic material, independent of each other, threaded around said peripheral wall, in that said peripheral rings are each provided , a peripheral groove intended to receive said cable, and in that the elastic material constituting said peripheral rings is endowed with physicochemical characteristics such that it allows, at the same time, a drive of said cable and a relative sliding between a lower wall of said peripheral rings in contact with said peripheral wall of the drums and this wall, said slide relative position being of amplitude substantially equal to longitudinal deformations undergone by said cable, when it is subjected to voltages of variable
  • Figure 1 schematically illustrates an embodiment of a winch according to a first preferred embodiment of the invention, with a view to top and in partial section
  • Figure 2 is a detail view of the winch of Figure 1, illustrating more particularly the independent rings of elastic material provided with peripheral grooves intended to receive a cable
  • Figure 3 schematically illustrates the operation of the winch of Figures 1 and 2
  • Figure 4 illustrates, in side view, a second preferred embodiment of winch according to the invention.
  • FIG. 1 schematically illustrates the winch 1, in top view and in partial section.
  • This winch 1 comprises two subassemblies each essentially comprising a drive motor, 6 and 7, respectively, and a drum for driving a cable C, 2 and 3, respectively.
  • This assembly therefore has the general structure, known per se, of a so-called "bi-capstan” winch. It also retains the advantages, also well known, as has been recalled.
  • the drums, 2 and 3 are provided with central rotary shafts, 20 and 30, respectively, around axes of rotation ⁇ i and ⁇ 2 .
  • the shafts 20 and 30 are hollow and concentric with drive shafts 60 and 70, driven by the respective motors 6 and 7.
  • the drums, 2 and 3 comprise a cylindrical peripheral wall, 22 and 32, respectively, supported by at least two central radial parts (two per drum in the example described), 24 and 34, respectively. Pairs of lateral rings, 21 a-21 b and 31 a-31 fo, are arranged on either side of the peripheral walls, 22 and 32.
  • Each of the peripheral walls, 22 and 32 forms with the pair of lateral rings associated therewith, 21a-21fo and 31 a-31 ⁇ b, respectively, a groove which will be called hereinafter "drum groove”.
  • a series of independent peripheral rings, 40-45 and 50-55 is threaded onto the peripheral walls, 22 and 32, in the aforementioned drum grooves.
  • These rings are made of elastic material, for example a synthetic material.
  • the lower walls, for example 431 to 451, of the peripheral rings, 43 to 45 are substantially planar, so as to be in intimate contact with the peripheral walls, 22 and 32 ( Figure 1), drums, 2 and 3.
  • the peripheral rings, 40-45 and 50-55 ( Figure 1) are provided with grooves also machined at the periphery, two of which are visible in Figure 2: 440 and 450, for the respective rings 44 and 45.
  • These grooves, 440 and 450 advantageously having the shape of a "V" rounded at its bottom, are intended to receive the drive cable C.
  • the dimensions depth, width, radius of the bottom circle, etc.) are naturally suitable for receiving a type of cable, or even a range of separate cables.
  • peripheral rings, 40-45 and 50-55 or their replacement, by identical rings (for maintenance reasons, for example) or by different rings (for example , to accept a cable of a different type and / or diameter), is easy. It is only necessary that the pairs of lateral rings, 21a-21 b and 31 a-31 b, (for at least one of the rings of each pair) are removable, that is to say removable. It is then enough to thread the peripheral rings, 40-45 and 50-55, on the drums, 2 and 3, around the cylindrical walls, 22 and 32, and to reassemble the lateral rings, 21a-21 b and 31 a- B.
  • the side rings, 21a-21 b and 31 a-31b can be secured to the side walls by any suitable means: screws, etc.
  • the number of rings, 40-45 and 50-55 can be any, it only depends on the number of turns (turns) desired for the cable C around the drums, 2 and 3. It is this number of turns which will constitute the determining factor of the reduction in force obtained, in accordance with the well-known operating principle of a capstan.
  • Figure 3 schematically illustrates the operation of a winch 1 according to the embodiment illustrated in Figures 1 and 2.
  • the cable C is wound in the grooves (440 and 450, Figure 2) of the peripheral rings, 40-45 and 50 -55, so as to form several loops or turns around the drums, 2 and 3.
  • the tension force at output F can be, for example 9 T ( Approx. 88 kN) for a tension force F at the input of 3 kN.
  • the cable C is wound / unwound on or from a storage device (not shown).
  • This member can be chosen from those commonly used in the prior art and it is unnecessary to describe it further.
  • the material constituting the peripheral rings, 40-45 and 50-55 must be able, at the same time, as it was recalled in the preamble to the present description, to support the loads and pressures exerted, deform to elongate at the same time as the cable C. In addition, it must have friction characteristics which make it possible to drive the cable C safely, by friction (adhesion).
  • peripheral walls, 22 and 32, of the drums, 2 and 3 can be made, in particular, of stainless steel or steel coated with ceramic, which will ensure the abovementioned adhesion.
  • the cable C and this constitutes an additional advantage, can be of any type as it was recalled in the preamble of the present description: steel cable, of synthetic material, so-called electro-carrier or opto-carrier cable, etc., even expensive type. Indeed, premature wear is no longer to be feared.
  • an axial offset can be provided, that is to say in a direction parallel to the axes ⁇ i and ⁇ 2 which has been implicitly assumed , up to this point in the description, parallel to each other. If we call p the pitch between two adjacent peripheral rings of the same drum, that is to say the distance separating two bottoms of grooves (see for example Figure 2: grooves 440 and 450), we preferentially choose an axial offset equal to half a step, or p / 2, as illustrated more particularly in FIG. 1. This arrangement allows greater limitation of friction.
  • the axes of rotation may not be parallel to each other.
  • Figure 4 illustrates, in side view, a practical embodiment of a winch according to the invention, more specifically a winch according to a second preferred embodiment. In this figure, only the elements essential for a good understanding of the invention have been referenced.
  • the drums, 2 'and 3', are driven by motors, here referenced, 6 'and 7', respectively, via conventional angle transfer and gear members, referenced globally, 60 ′ and 70 ′, respectively.
  • the angle ⁇ is typically between 0.5 ° and 3 °.
  • the angle ⁇ is calculated from the aforementioned step p (see FIGS. 1 and 2) of the winding diameter of the cable C. Still to fix the ideas, in the example illustrated in FIG. 4, the angle ⁇ is equal at 2.32 °.
  • This arrangement also allows greater limitation of friction.
  • the winch according to the invention has many advantages, which have been previously listed.
  • peripheral rings essentially the peripheral rings
  • the parts specific to the invention are simple to produce and machine, and do not require the use of particularly expensive materials. They are also easily interchangeable, which makes it possible to change the cable used, without major modifications to the winch.
  • the invention is also not limited, as has been indicated, to petroleum research alone or, more generally, to so-called "off-shore” applications at great depth, even if it finds a particularly advantageous application in these areas.

Description

TREUIL DU TYPE DIT A CABESTAN
L'invention concerne un treuil du type dit à cabestan, notamment à deux tambours.
Elle s'applique plus particulièrement à un treuil destiné à entraîner des très fortes charges par l'intermédiaire d'un câble, une partie non négligeable de la charge précitée étant d'ailleurs souvent constituée par le poids du câble, généralement de fort diamètre et de très grande longueur une fois déroulé.
L'invention concerne encore l'application d'un tel treuil aux technologies du type dit "Off-shore", de façon générale aux industries de recherche pétrolière ou similaire, à l'océanographie et aux dragages en grandes profondeurs, etc. Dans le cadre de l'invention, le terme "treuil" doit être compris dans son sens le plus général.
Pour fixer les idées, on se placera dans ce qui suit dans le cas de l'application préférée de l'invention, à savoir la recherche pétrolière nécessitant des descentes et/ou remontées de charges en grandes profondeurs. Les treuils à cabestan, de types simple tambour ou double tambour, existent depuis longtemps, mais présentent l'inconvénient de provoquer très rapidement des usures du câble entraîné. Ceci est dû au principe même de fonctionnement. En effet le câble est entraîné par adhérence. Au fur et à mesure que la tension qui s'exerce sur le câble augmente, celui-ci s'allonge et sa vitesse linéaire augmente d'autant. Les gorges d'entraînement dont sont munis les tambours du treuil étant totalement rigides, il en résulte un glissement relatif entre le câble et les gorges, d'où une usure importante, et du câble, et des gorges.
En vue d'essayer de pallier ces inconvénients, il a été proposé, dans l'art connu, de nombreuses modifications. Des améliorations ont été apportées à ce type de treuil pour limiter le glissement, mais sans jamais le supprimer tout à fait.
H existe d'ailleurs de nombreux types de treuils. On connaît notamment les treuils à tambour(s) rappelés ci-dessus, à cabestan, ou de type dit "traction winch" selon la terminologie anglo-saxonne, et à poulies multiples.
Dans le brevet français N° 90 14 612, publié sous le numéro FR 2 669 701 B1, intitulé : "Poulie d'adhérence", la Demanderesse a proposé une poulie permettant de transmettre une force de traction à un câble. La poulie comprend une roue et une bande sans fin enroulée sur la surface périphérique de la roue pour supporter le câble à entraîner. La bande sans fin est constituée par une succession de patins espacés pouvant glisser avec frottement sur la roue, chaque patin étant relié au suivant par un élément de liaison extensible élastiquement, dont le module d'élasticité longitudinale et/ou les dimensions sont choisis de telle sorte que, en service, l'allongement de la bande sans fin corresponde à celui du câble sous une tension maximale déterminée.
Pour une description plus détaillée des caractéristiques de ce dispositif, on se reportera avec profit au brevet précité.
Ces dispositions permettent de supprimer pratiquement tout glissement. Des treuils mettant en œivre la technologie enseignée par le brevet ont d'ailleurs été réalisés et utilisés. Ils répondent tout à fait aux buts que s'est fixé le brevet ci- dessus, du moins pour une gamme d'applications bien déterminée. En effet, la technologie mise en oeuvre ne permet pas de fabriquer des treuils susceptibles de soulever des charges supérieures à 50 Tonnes (490 kN environ). De plus, ce type de treuil est assez sensible et quelque peu instable en utilisation. Enfin, on peut constater dans certaines circonstances des échauffements importants du fait du glissement de la bande sans fin, notamment sur les bords du tambour.
Or, actuellement, les industries de recherche pétrolières, notamment, nécessitent des treuils capables d'entraîner de très fortes charges, typiquement égales ou supérieures à 200 T (1960 kN environ), ce en eaux très profondes (2000 m à 3000 m, voire 10000 m pour certaines applications). Seuls des câbles synthétiques (dont le poids apparent dans l'eau est très faible, voire nul) peuvent être utilisés pour ce type d'applications. Cependant, ces câbles sont très onéreux, ce qui exclut l'utilisation de treuils classiques. En effet, comme précédemment rappelé, des treuils de ce type les détérioreraient trop rapidement.
Enfin, certains câbles sont dotés d'une structure complexe. En effet, à la fonction dassique de traction ou de retenue de charges, il est parfois dévolu aux câbles des fonctions annexes : transport d'énergie, par exemple électrique (câbles dits électro-porteurs), ou transmission de signaux analogiques ou de données numériques, par exemple via des fibres optiques internes (câbles dits opto- porteurs). On conçoit que ce type de câble soit particulièrement onéreux et qu'une usure prématurée n'est pas admissible économiquement.
L'invention vise à pallier les inconvénients des dispositifs de l'art connu, et dont certains viennent d'être rappelés, tout en répondant aux besoins qui se font sentir, notamment dans le cadre de l'application préférée de l'invention.
L'invention se fixe pour but un treuil permettant, notamment, de soulever des charges importantes, par l'intermédiaire d'un câble, tout en supprimant substantiellement les glissements dus à l'allongement du câble entraînant lesdites charges, ce qui permet d'éviter une usure prématurée.
Pour ce faire, selon une première caractéristique importante, le treuil selon l'invention met en oavre la technique, connue en soi, de l'entraînement du type dit cabestan à deux tambours. Il s'agit d'une technique sûre, et reconnue comme telle, ce qui permet de profiter de ses avantages. Selon une deuxième caractéristique importante, on met en cevre une série d'anneaux fermés indépendants, en matériau à propriété élastique, concentriques aux deux tambours. Cette disposition permet de conserver les avantages inhérents au dispositif objet du brevet français N° 90 14612 précité, à savoir pouvoir éviter les glissements relatifs entre la gorge et le câble, tout en évitant les inconvénients rappelés.
Les anneaux précités sont munis de gorges usinées en périphérie dans lesquelles s'insèrent le câble à entraîner.
Le matériau constituant les anneaux doit avoir des caractéristiques physico-chimiques qui lui permettent de supporter les charges et les pressions exercées, pour une application donnée, ainsi que de se déformer pour s'allonger de la même valeur que le câble dans les mêmes conditions.
Par ailleurs, les caractéristiques de frottement doivent être telles qu'elles permettent d'entraîner en toute sécurité le câble par le tambour. Aucun mouvement relatif entre le câble et les gorges des anneaux n'existe donc. Par contre, le corps de l'anneau doit pouvoir glisser sur le tambour (mouvement relatif très faible dû à l'allongement). Dans une variante préférée de réalisation de l'invention, afin de réduire au maximum les frottements du câble sur les gorges, les anneaux sont avantageusement décalés axialement d'une fraction d'un pas, avantageusement d'un demi pas, le pas étant défini par la distance séparant les fond des gorges de deux anneaux adjacents d'un même tambour.
Dans une variante préférée encore, les axes des deux tambours peuvent ne pas être parallèles, afin de limiter encore plus les frottements. En d'autres termes les axes forment entre eux un angle de faible amplitude, typiquement entre 0,5 ° et 3°. Enfin, bien que dans un mode de réalisation préféré, le nombre de tambours est égal à deux, il est possible de concevoir des treuils comportant un plus grand nombre de tambours, sans sortir du cadre de l'invention.
Du fait des dispositions adoptées, l'invention présente de nombreux avantages, parmi lesquels les suivants : - il est possible de travailler avec n'importe quel type de câbles : acier, synthétiques, normaux, électro-porteurs ou opto-porteurs, etc. ;
- il est possible de recourir à de très grands diamètres d'enroulement ;
- on ne constate, comme il a été rappelé, aucun mouvement de glissement relatif entre le câble et la gorge des anneaux, ou pour le moins d'amplitude négligeable ;
- les anneaux ne subissent qu'un infime déplacement circonférentiel sur le tambour, mais aucun déplacement axial, contrairement à un treuil à bande conforme au brevet français N° 90 14 612 précité : cette caractéristique permet de limiter considérablement échauffement de la bande, ainsi que son usure déjà très limitée ;
- de même l'absence de déplacement axial permet de supprimer les roulements de déviation qui étaient nécessaires dans le cas d'un treuil à bande, roulements fragiles et onéreux ;
- la quasi-absence d'échauffement permet aussi de supprimer tous systèmes de refroidissement du tambour ;
- l'utilisation d'un treuil conforme à l'invention est très simple, sure et fiable, et ne nécessite pas la présence de personnel spécialisé en permanence ; - les anneaux sont simples à produire et à usiner ; et
- ils sont facilement interchangeables, ce qui permet de changer de câble utilisé (diamètre et/ou type) sans modifications majeures du treuil proprement dit. L'invention a donc pour objet principal un treuil du type dit à cabestan, comprenant au moins deux tambours disposés en vis-à-vis entraînant une charge par l'intermédiaire d'un câble enroulé sur lesdits tambours en un nombre prédéterminé de spires, caractérisé en ce que chacun desdits tambours comprend une paroi périphérique et est muni d'un nombre prédéterminé d'anneaux périphériques en matériau élastique, indépendants les uns des autres, enfilés autour de ladite paroi périphérique, en ce que lesdits anneaux périphériques sont munis, chacun, d'une gorge périphérique destinée à recevoir ledit câble, et en ce que le matériau élastique constituant lesdits anneaux périphériques est doté de caractéristiques physico-chimiques telles qu'il permet, à la fois, un entraînement dudit câble et un glissement relatif entre une paroi inférieure desdits anneaux périphériques en contact avec ladite paroi périphérique des tambours et cette paroi, ledit glissement relatif étant d'amplitude sensiblement égale à des déformations longitudinales subies par ledit câble, lorsqu'il est soumis à des tensions d'amplitudes variables. L'invention a encore pour objet l'application d'un tel treuil à la recherche pétrolière ou similaire en eau profonde, pour la descente et/ou la remontée de charges importantes.
L'invention va maintenant être décrite de façon plus détaillée en se référant aux dessins annexés, parmi lesquels : - la figure 1 illustre schématiquement un exemple de réalisation d'un treuil selon un premier mode de réalisation préféré de l'invention, en vue de haut et en coupe partielle ; la figure 2 est une vue de détail du treuil de la figure 1 , illustrant plus particulièrement les anneaux indépendants en matériau élastique munis de gorges périphériques destinées à recevoir un câble ; la figure 3 illustre schématiquement le fonctionnement du treuil des figures 1 et 2 ; et la figure 4 illustre, en vue de côté, un deuxième mode de réalisation préféré de treuil selon l'invention.
Dans ce qui suit, sans en limiter en quoi que ce soit la portée, on se placera ci-après dans le cadre de l'application préférée de l'invention, sauf mention contraire, c'est-àdire dans le cas des applications dites "off-shore" : recherche pétrolière ou similaire impliquant des descentes et/ou remontées de charges en grandes profondeurs, par l'intermédiaire d'un câble.
Un exemple d'un premier mode de réalisation préféré d'un treuil conforme à l'invention va être décrit par référence aux figures 1 à 3. Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes références et ne seront re-décrits qu'en tant que de besoin.
La figure 1 illustre schématiquement le treuil 1 , en vue de haut et en coupe partielle. Ce treuil 1 comporte deux sous-ensembles comprenant chacun essentiellement un moteur d'entraînement, 6 et 7, respectivement, et un tambour d'entraînement d'un câble C, 2 et 3, respectivement.
Cet ensemble présente donc la structure générale, connue en soi, d'un treuil dit "bi-cabestan". Il en conserve également les avantages, également bien connus, comme il a été rappelé.
Les tambours, 2 et 3, sont munis d'arbres rotatifs centraux, 20 et 30, respectivement, autour d'axes de rotation Δi et Δ2. Dans l'exemple décrit, les arbres, 20 et 30 sont creux et concentriques à des arbres d'entraînement, 60 et 70, mus par les moteurs respectifs 6 et 7.
Il doit être clair que, dans un mode de réalisation pratique, des organes de démultiplication du type engrenages, boîte de vitesse ou similaires peuvent être avantageusement prévus. Cet aspect sort du cadre strict de l'invention et est à la portée de l'homme de métier. Il s'agit de dispositions communes, en soi, à l'art connu. Il est donc inutile de les décrire plus avant.
Les tambours, 2 et 3, comprennent une paroi périphérique cylindrique, 22 et 32, respectivement, soutenue par au moins deux pièces radiales centrales (deux par tambours dans l'exemple décrit), 24 et 34, respectivement. Des paires d'anneaux latéraux, 21 a-21 b et 31 a-31 fo, sont disposés de part et d'autre des parois périphériques, 22 et 32.
Chacune des parois périphériques, 22 et 32, forme avec la paire d'anneaux latéraux qui lui est associée, 21a-21fo et 31 a-31 ιb, respectivement, une gorge que l'on appellera ci-après "gorge de tambour".
Selon une caractéristique importante de l'invention, on enfile sur les parois périphériques, 22 et 32, dans les gorges de tambour précitées, une série d'anneaux périphériques indépendants, 40-45 et 50-55, respectivement. Ces anneaux sont réalisés en matériau élastique, par exemple un matériau synthétique.
Comme le montre plus particulièrement la figure de détail 2, les parois inférieures, par exemple 431 à 451 , des anneaux périphériques, 43 à 45, sont substantiellement planes, de manière à se trouver en contact intime avec les parois périphériques, 22 et 32 (figure 1), des tambours, 2 et 3. Les anneaux périphériques, 40-45 et 50-55 (figure 1), sont munis de gorges usinées également en périphérie, dont deux sont visibles sur la figure 2 : 440 et 450, pour les anneaux respectifs 44 et 45. Ces gorges, 440 et 450, ayant avantageusement la forme d'un "V" arrondi en son fond, sont destinées à recevoir le câble C d'entraînement. Les dimensions (profondeur, largeur, rayon du cercle de fond, etc.) sont naturellement adaptées pour la réception d'un type de câble, voire d'une gamme de câbles distincts.
On comprend aisément que le montage (insertion et positionnement) d'anneaux périphériques, 40-45 et 50-55, ou leur remplacement, par des anneaux identiques (pour des raisons de maintenance, par exemple) ou par des anneaux différents (par exemple, pour accepter un câble de type et/ou de diamètre également différent), est aisé. Il est seulement nécessaire que les paires d'anneaux latéraux, 21a-21 b et 31 a-31 b, (pour le moins un des anneaux de chaque paire) soient amovibles, c'est-àdire démontables. Il suffit alors d'enfiler les anneaux périphériques, 40-45 et 50-55, sur les tambours, 2 et 3, autour des parois cylindriques, 22 et 32, et de remonter les anneaux latéraux, 21a-21 b et 31 a-31 b. Les anneaux latéraux, 21a-21 b et 31 a-31b, peuvent être assujettis aux parois latérales par tous organes appropriés : vis, etc.
A priori, le nombre d'anneaux, 40-45 et 50-55, peut être quelconque, il ne dépend que du nombre de tours (spires) souhaité pour le câble C autour des tambours, 2 et 3. C'est ce nombre de tours qui va constituer le facteur déterminant de la démultiplication de force obtenue, conformément au principe de fonctionnement bien connu d'un cabestan. Pour fixer les idées et à titre d'exemple, on choisit typiquement un nombre d'anneaux périphériques compris entre cinq et sept, voire plus. La figure 3 illustre schématiquement le fonctionnement d'un treuil 1 conforme au mode de réalisation illustré par les figures 1 et 2. Le câble C est enroulé dans les gorges (440 et 450, figure 2) des anneaux périphériques, 40-45 et 50-55, de façon à former plusieurs boucles ou spires autour des tambours, 2 et 3. Pour fixer les idées, du fait de la démultiplication obtenue par cette disposition, la force de tension en sortie F peut être, par exemple de 9 T (88 kN environ) pour une force de tension F en entrée de 3 kN.
En entrée, le câble C est enroulé/déroulé sur ou à partir d'un dispositif de stockage (non représenté). Cet organe peut être choisi parmi ceux utilisés communément dans l'état de la technique et il est inutile de le décrire plus avant. Toujours selon une des caractéristiques importantes de l'invention, le matériau constitutif des anneaux périphériques, 40-45 et 50-55, doit pouvoir, à la fois, comme il a été rappelé dans le préambule de la présente description, supporter les charges et pressions exercées, se déformer pour s'allonger en même temps que le câble C. En outre, il doit posséder des caractéristiques de frottement qui permettent d'entraîner le câble C en toute sécurité, par friction (adhérence).
Il s'agit donc d'exigences, a priori antinomiques, mais qui peuvent être satisfaites par un compromis, notamment par un choix approprié du matériau constitutif des anneaux périphériques, 40-45 et 50-55, et de celui des parois périphériques, 22 et 32, des tambours, 2 et 3. Pour fixer les idées, on peut choisir pour les anneaux, 40-45 et 50-55, un matériau synthétique de type polyuréthane, polyéthylène ou similaire.
De même les parois périphériques, 22 et 32, des tambours, 2 et 3, peuvent être réalisées, notamment, en acier inoxydable ou en acier revêtu de céramique, ce qui assurera l'adhérence précitée.
Le câble C, et ceci constitue un avantage supplémentaire, peut être de type quelconque comme il a été rappelé dans le préambule de la présente description : câble en acier, en matériau synthétique, câble dit électro-porteur ou opto-porteur, etc, même de type onéreux. En effet, une usure prématurée n'est plus à craindre.
Dans le mode de réalisation préféré, comme illustré par les figures 1 à2, selon une caractéristique avantageuse, on peut prévoir un décalage axial, c'est-à dire suivant une direction parallèle aux axes Δi et Δ2 que l'on a implicitement supposé, jusqu'à ce point de la description, parallèles entre eux. Si on appelle p le pas entre deux anneaux périphériques adjacents d'un même tambour, c'est-àdire la distance séparant deux fonds de gorges (voir par exemple figure 2 : gorges 440 et 450), on choisit preférentiellement un décalage axial égal à un demi pas, soit p/2, comme illustré plus particulièrement par la figure 1. Cette disposition permet une plus grande limitation des frottements.
De même, les axes de rotation peuvent ne pas être parallèles entre eux.
La figure 4 illustre, en vue de côté, un exemple de réalisation pratique d'un treuil conforme à l'invention, plus précisément un treuil selon un deuxième mode de réalisation préféré. Sur cette figure, seuls les éléments indispensables à la bonne compréhension de l'invention ont été référencés.
Selon la particularité essentielle de ce deuxième mode de réalisation préféré, les axes de rotation, ici référencés Δ'i et Δ'2, associés aux tambours, ici référencés 2' et 3', forment entre eux un angle de faible amplitude . Les tambours, 2' et 3', sont entraînés par des moteurs, ici référencés, 6' et 7', respectivement, via des organes classiques de report d'angle et d'engrenages, référencés globalement, 60' et 70', respectivement.
Pour fixer les idées, l'angle α est typiquement compris entre 0,5 ° et 3 °.
L'angle α est calculé à partir du pas p précité (voir figures 1 et 2) du diamètre d'enroulement du câble C. Toujours pour fixer les idées, dans l'exemple illustré sur la figure 4, l'angle α est égal à 2,32 °.
Cette disposition permet également une plus grande limitation des frottements.
En outre, elle est tout à fait compatible, et donc cumulable, avec la disposition précédemment décrite consistant à effectuer un décalage axial, preférentiellement d'un demi-pas p/2.
A la lecture de ce qui précède, on constate aisément que l'invention atteint bien les buts qu'elle s'est fixés.
Le treuil selon l'invention présente de nombreux avantages, qui ont été précédemment énumérés.
Sans tous les rappeler, on mettra l'accent sur le fait qu'il permet de réduire au maximum les frottements du câble sur les gorges des tambours et de limiter corrélativement l'usure des câbles. Il permet de ce fait d'envisager l'utilisation de câbles de tous types, même onéreux, leur durée de vie étant prolongée.
Les pièces spécifiques à l'invention, essentiellement les anneaux périphériques, sont simples à produire et à usiner, et ne nécessitent pas d'avoir recours à des matériaux particulièrement onéreux. Ils sont en outre facilement interchangeables, ce qui permet de changer le câble utilisé, sans modifications majeures du treuil.
Il doit être clair cependant que l'invention n'est pas limitée aux seuls exemples de réalisations explicitement décrits, notamment en relation avec les figures 1 à 4.
Enfin, les exemples numériques n'ont été fournis que pour mieux fixer les idées et ne sauraient constituer une quelconque limitation de la portée de l'invention. Ils procèdent d'un choix technologique à la portée de l'Homme de Métier.
L'invention n'est pas non plus limitée, comme il a été indiqué, à la seule recherche pétrolière ou, de façon plus générale, aux applications dites "off-shore" en grande profondeur, même si elle trouve une application particulièrement intéressante dans ces domaines.

Claims

REVENDICATIONS
1. Treuil du type dit à cabestan, comprenant au moins deux tambours disposés en vis-à-vis entraînant une charge par l'intermédiaire d'un câble enroulé sur lesdits tambours en un nombre prédéterminé de spires, caractérisé en ce que
5 chacun desdits tambours (2, 3) comprend une paroi périphérique (22, 32) et es muni d'un nombre prédéterminé d'anneaux périphériques (40-45, 50-55) en matériau élastique, indépendants les uns des autres, enfilés autour de ladite paroi périphérique (22, 32), en ce que lesdits anneaux périphériques (40-45 50-55) sont munis, chacun, d'une gorge périphérique (440, 450) destinée à w recevoir ledit câble (C), et en ce que le matériau élastique constituant lesdits anneaux périphériques (40-45, 50-55) est doté de caractéristiques physicochimiques telles qu'il permet, à la fois, un entraînement dudit câble (C) et un glissement relatif entre une paroi inférieure (441 , 451) desdits anneau> périphériques (40-45, 50-55) en contact avec ladite paroi périphérique (22, 32]
15 des tambours (2, 3) et cette paroi (441, 451), ledit glissement relatif étant d'amplitude sensiblement égale à des déformations longitudinales subies par ledit câble (C), lorsqu'il est soumis à des tensions d'amplitudes variables.
2. Treuil selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun desdits tambours (2, 3) est muni d'une paire d'anneaux latéraux (21a-21 , 31a-31 ), er
20 ce qu'au moins un des anneaux latéraux (21a-21 b, 31a-31 b) de chaque paire est démontable, de manière à permettre le positionnement desdits anneaux périphériques (40-45, 50-55) autour de ladite paroi périphérique (22, 32) des tambours (2, 3), ou leur retrait.
3. Treuil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé 25 en ce que lesdits anneaux périphériques (40-45, 50-55) sont réalisés dans un matériau synthétique.
4. Treuil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites parois périphériques (22, 32) des tambours (2, 3) sont réalisées en acier inoxydable ou en acier revêtu de céramique.
5. Treuil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que 5 la distance (p) entre les gorges (440, 450) de deux anneaux adjacents (44, 45 d'un même tambour (2, 3) définit un pas de valeur p, en ce que chacun desdits tambours (2, 3) tourne autour d'un axe de rotation (Δ-i, Δ2), et en ce que lesdits tambours (2, 3) sont décalés axialement, l'un par rapport, à l'autre d'une fractior (p/2) dudit pas (d).
w 6. Treuil selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite fraction est égale à un demi-pas (p/2).
7. Treuil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chacun desdits tambours (2, 3) tourne autour d'un axe de rotation (Δ'-i, Δ'2) et er ce que lesdits axes de rotations (Δ'i, Δ' ) forment entre eux un angle (α) nor
15 nul.
8. reuil selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit angle (α) est compris entre 0,5 ° et 3 °.
9. Application d'un treuil (C) selon l'une quelconque des revendications précédentes à la recherche pétrolière en eau profonde.
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