FR2523918A1 - DEVICE FOR COMPENSATING FOR THE PILKING SUFFERED BY A SUBMERSIBLE LOAD SUSPENDED FROM A SHIP - Google Patents
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- B66C13/02—Devices for facilitating retrieval of floating objects, e.g. for recovering crafts from water
Abstract
Description
Dispositif de compensation du pilonnement subi par une charge immergéeCompensation device for heave underwater load
suspendue à partir d'un naviresuspended from a ship
L'invention est relative à un dispositif de compensation du pilon- The invention relates to a device for compensating the pestle-
nement subi par une charge suspendue à partir d'un navire, telle qu'une tourelle de plongée L'objectif a atteindre est que l'amplitude des a suspended load from a ship, such as a diving turret. The objective is to
mouvements verticaux de la tourelle de plongée soit la plus faible possi- the vertical movements of the diving turret is the lowest possible
ble, quelle que soit celle des mouvements verticaux du bateau, qui eux whatever the vertical movements of the boat, which
peuvent atteindre une valeur de douze mètres et plus, par grosse mer. can reach a value of twelve meters and more, by big sea.
En particulier, un objectif à atteindre est de ramener l'amplitude In particular, an objective to be achieved is to reduce the amplitude
des mouvements de la tourelle entre 5 à 10 % de ceux du bateau. movements of the turret between 5 to 10% of those of the boat.
On connait déjà des dispositifs permettant de compenser le pilon- We already know devices to compensate the pestle-
nement d'une charge suspendue suspendue à un navire Tous ces disposi- suspended load suspended on a ship All these provisions
tifs font appel à une mesure de la position du navire par rapport au fond de la mer; cette mesure est obtenue au moyen de lignes guides ancrées au fond et enroulées sur des treuils placés dans le bateau La mesure de la are based on a measure of the position of the vessel in relation to the seabed; this measurement is obtained by means of guide lines anchored to the bottom and wound on winches placed in the boat.
rotation du treuil fournit l'indication cherchée On connait les incon- rotation of the winch provides the desired indication.
vénients des lignes guides: risque d'accrochage avec les structures voisines, encombrement, etc En outre, dans les cas o la mer a une grande profondeur, l'emploi In fact, in cases where the sea has a great depth, the use of the guide lines is a risk of collision with neighboring structures, congestion, etc.
des lignes-guides est redhibitoire.guide lines is prohibitive.
Un but de l'invention est de réaliser un dispositif de compen- An object of the invention is to provide a compensation device
sation qui ne comporte pas de lignes-guides. which does not have guide lines.
Un autre but de l'invention est de réaliser un dispositif de compensation de pilonnement permettant, outre une bonne compensation pour la charge, la possibilité de donner à celle-ci un mouvement vertical d'amplitude et de vitesse contrôlées, de manière à déposer délicatement Another object of the invention is to provide a heave compensation device allowing, in addition to good compensation for the load, the possibility of giving it a vertical movement of controlled amplitude and speed, so as to delicately deposit
la charge sur le fond de la mer ou sur une structure sous-marine. the load on the bottom of the sea or on an underwater structure.
Un autre but de l'invention est de réaliser un dispositif de compensation du pilonnement subi par une charge suspendue par des filins à parti 4 'un bateau, qui maintienne le fil constamment en tension, même lorsque la charge est posée sur le fond de la mer ou sur une structure sous-marine. Another object of the invention is to provide a device for compensation of the heave suffered by a load suspended by ropes to a party 4 'a boat, which keeps the wire constantly in tension, even when the load is placed on the bottom of the sea or on an underwater structure.
L'invention a pour objet un dispositif de compensation du pilon- The subject of the invention is a device for compensating the pestle-
nement subi par une charge immergée suspendue à un navire par un câble fixé par une extrémité à ladite charge et s'enroulant par l'autre 2 extrémité à un treuil placé sur le navire caractérisé en ce que le câble, entre le treuil et la charge, est enroulé sur un moufle ayant un premier et un second jeu de poulies, le moufle étant associé à des moyens pour faire varier la distance entre les deux jeux de poulies en réponse à des signaux élaborés par une chaine de régulation recevant des résultats de mesure inertielles sur ladite charge et/ou de mesure de force sur undergoing a submerged load suspended from a ship by a cable attached at one end to said load and winding through the other end to a winch placed on the ship characterized in that the cable between the winch and the load , is wound on a muffle having a first and a second set of pulleys, the muffle being associated with means for varying the distance between the two sets of pulleys in response to signals produced by a control chain receiving measurement results inertial on said load and / or measurement of force on
ledit câble.said cable.
Avantageusement, les moyens de faire varier la distance entre les Advantageously, the means of varying the distance between
deux jeux comprennent au moins un vérin d'un premier type dont le cylin- two sets comprise at least one cylinder of a first type, the cylinder of which
dre est fixé par rapport au bateau, le premier jeu de poulies étant dre is fixed relative to the boat, the first set of pulleys being
solidaires du cylindre, le second jeu de poulies étant fixé à l'extré- integral with the cylinder, the second set of pulleys being fixed at the end
mité de la tige du vérin, ledit vérin étant actionné par une servo-valve- of the cylinder rod, said cylinder being actuated by a servo-valve
recevant lesdits signaux.receiving said signals.
De préférence, le second jeu de poulies est fixé à la tige d'au moins un vérin d'un second type, ledit vérin ayant un cylindre fixe par rapport au bateau, ledit cylindre étant relié à au moins un accumulateur hydraulique. Preferably, the second set of pulleys is fixed to the rod of at least one jack of a second type, said jack having a fixed cylinder relative to the boat, said cylinder being connected to at least one hydraulic accumulator.
L'invention sera bien comprise par la description donnée ci-après The invention will be well understood from the description given below
d'un mode préféré de réalisation de l'invention, en référence au dessin annexé dans lequel: La figure 1 est un schéma de principe des éléments mécaniques du of a preferred embodiment of the invention, with reference to the appended drawing in which: FIG. 1 is a schematic diagram of the mechanical elements of the
dispositif selon l'invention.device according to the invention.
La figure 2 est une vue en élévation partielle du dispositif selon l'invention. Figure 2 is a partial elevational view of the device according to the invention.
la figure 3 est une vue en plan de la même partie du dispositif. Figure 3 is a plan view of the same part of the device.
La figure 3 A est une coupe selon la ligne AA de la figure 2. Figure 3A is a section along the line AA of Figure 2.
La figure 4 est un schéma détaillé du circuit hydraulique du dispo- Figure 4 is a detailed diagram of the hydraulic circuit of the
sitif. La figure 5 est un schéma montrant les prises de mesure pour la operative part. FIG. 5 is a diagram showing the measurements taken for the
régulation du dispositif.regulation of the device.
La figure 6 est un schéma par bloc du système de régulation électro- FIG. 6 is a block diagram of the electronic control system
nique dont est muni le dispositif de l'invention. the device of the invention.
Dans la figure 1 on a représenté schématiquement un bateau 1, qui comprend des moyens pour l'immersion d'une charge 2 telle qu'une cloche FIG. 1 diagrammatically shows a boat 1, which comprises means for immersing a load 2 such as a bell
à plongeur.to diver.
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Les moyens d'immersion comprennent un câble 3 fixé par une extré- The immersion means comprise a cable 3 fixed by one end
mité à un treuil 4 solidaire du bateau et passant par un puits 5 ménagé mite to a winch 4 secured to the boat and passing through a well 5 arranged
dans le bateau.in the boat.
Selon l'invention, le câble passe sur un moufle comprenant un jeu 6 de poulies d'axe horizontal fixe par rapport au bateau et un jeu 7 de poulies d'axe horizontal mobile Pour cela le jeu 6 est lié aux cylindres 8 A d'un ensemble de vérins référencés globalement 8 dans la According to the invention, the cable passes over a muffle comprising a set of pulleys 6 of horizontal axis fixed relative to the boat and a set of 7 pulleys of horizontal axis movable For this the game 6 is linked to the cylinders 8 A of a set of cylinders referenced globally 8 in the
figure, le jeu de poulies 7 étant fixé aux tiges mobiles 8 B des vérins. figure, the set of pulleys 7 being fixed to the movable rods 8 B of the jacks.
La référence 10 représente un chariot mobile qui sert à la manuten- The reference 10 represents a mobile carriage which serves for the handling of
tion de la cloche lorsqu'elle arrive hors de l'eau et que n'étant plus soumis à la force d'Archimède, son poids devient trop important pour le when it arrives out of the water and no longer subject to the force of Archimedes, its weight becomes too great for the
treuil 4.winch 4.
Les figures 2 et 3 montrent un exemple de réalisation de l'ensemble moufle-vérins. Figures 2 and 3 show an embodiment of the muffle-cylinder assembly.
On distingue un bati métallique 20, les poulies d'axe fixe réfé- A metal housing 20 is distinguished, the pulleys of fixed axis referenced
rencées 6 A, 6 B et 6 C et le câble 3 dont les extrémités sont reliés à la 6 A, 6 B and 6 C and the cable 3 whose ends are connected to the
charge 2 et au treuil 4.load 2 and winch 4.
Les poulies mobiles 7 A et 7 B sont portées par un chariot mobile 17 muni de roues 18 A, 18 B reposant sur des rails 19 A, 19 B Le chariot est relié aux tiges 21 A, 22 A, 23 A, 24 A, de vérins 21, 22, 23, 24 ayant des The movable pulleys 7 A and 7 B are carried by a mobile carriage 17 provided with wheels 18 A, 18 B resting on rails 19 A, 19 B The carriage is connected to the rods 21 A, 22 A, 23 A, 24 A, of cylinders 21, 22, 23, 24 having
cylindres 21 B, 22 B, 23 B et 24 B, dont le rôle va être expliqué plus loin. cylinders 21 B, 22 B, 23 B and 24 B, whose role will be explained later.
Dans le bâti sont disposés des accumulateurs 26 A, 26 B et 26 C coopé- In the frame are accumulators 26A, 26B and 26C cooperating with each other.
rant avec les vérins comme il va être décrit maintenant en référence à la figure 4 Dans cette figure le chariot qui entraine le jeu de poulies mobile 7 est figuré par la barre 17 A. Les vérins 21, 23 (seul le vérin 21 est visible dans les schémas de la figure 4) sont des vérins passifs de forte puissance, reliés à un accumulateur huile-gaz haute pression 26 A et à un accumulateur 26 C huile-gaz basse pression par l'intermédiaire d'une valve 31, de valves de sureté 32, 33 et d'une valve directionnelle 34 Le r 8 le des vérins passifs 21, 23 est de rendre le système à peu près astatique de manière qu'en l'absence de manoeuvres du treuil, le câble ne se déroule pas de lui-même. Ce sont donc les vérins 21, 23 qui compensent le poids de la charge et du câble Ce poids s'accroit au fur et à mesure du déroulement du câble On ajuste la raideur du ressort que constitue l'accumulateur en FIG. 4 shows in this figure the carriage which drives the mobile pulley set 7 is represented by the bar 17 A. The jacks 21, 23 (only the jack 21 is visible in FIG. the diagrams of FIG. 4) are high-power passive cylinders connected to a high-pressure oil-gas accumulator 26 A and to a low-pressure oil-gas accumulator 26 C via a valve 31, Safety 32, 33 and a directional valve 34 The r 8 the passive cylinders 21, 23 is to make the system almost astatic so that in the absence of maneuvering the winch, the cable does not unroll. himself. It is therefore the cylinders 21, 23 which compensate the weight of the load and the cable This weight increases as the unwinding of the cable is adjusted The stiffness of the spring that constitutes the accumulator
augmentant la pression du gaz, lequel est contenu dans le réservoir 35. increasing the pressure of the gas, which is contained in the tank 35.
Le détendeur 36 qui sépare le réservoir des accumulateurs 26 A et 26 C par l'intermédiaire de vannes 36 A et 36 C, peut être manoeuvré manuellement en fonction d'un abaque pression longueur de câble déroulé, ou automa- The expander 36, which separates the reservoir from the accumulators 26 A and 26 C via valves 36 A and 36 C, can be operated manually according to an abacus pressure cable length unrolled, or automatic.
tiquement On choisi de préférence l'azote comme gaz pour les accumula- Nitrogen is preferably chosen as the gas for accumula-
teurs. Lorsque la charge est maintenue entre deux eaux, on utilise l'accumulateur 26 A qui assure l'astatisme du système; la valve 34 met alors en communication 31 et 32 La vanne 36 A est ouverte et la vanne 36 C fermée. Lorsque la charge est posée sur le fond de la mer, ou sur une superstructure, seul l'accumulateur 26 C est utilisé de manière à assurer en permanence la tension du câble La valve 34 fait alors communiquer 31 tors. When the charge is maintained between two waters, the accumulator 26 A is used which ensures the astatism of the system; the valve 34 then communicates 31 and 32 The valve 36 A is open and the valve 36 C closed. When the load is placed on the seabed, or on a superstructure, only the accumulator 26 C is used to ensure the constant tension of the cable The valve 34 then communicates 31
et 33 La valve 36 A est fermée et la valve 36 C est ouverte. and 33 The valve 36 A is closed and the valve 36 C is open.
La pression dans l'accumulateur 26 C peut également être ajustée The pressure in the accumulator 26 C can also be adjusted
manuellement ou automatiquement.manually or automatically.
On notera qu'il y a deux vérins passifs 21 et 23, alimentés identi- It will be noted that there are two passive jacks 21 and 23, powered identically.
quement soit par le même système 26 A, 26 C, 35 soit par deux systèmes identiques C'est par souci d'exercer sur le chariot 17 une force bien parallèle à la direction de déplacment du chariot, de manière à éviter tout risque de coincement qu'a été choisi ce montage symétrique par Either by the same system 26 A, 26 C, 35 or by two identical systems It is for the sake of exercising on the carriage 17 a force well parallel to the direction of movement of the carriage, so as to avoid any risk of jamming that was chosen this symmetrical assembly by
rapport au plan médian de la voie 18 A, 18 B du chariot. relative to the median plane of track 18 A, 18 B of the truck.
On observe que la seule mise en service des vérins passifs 21, 23 It is observed that the only commissioning of the passive cylinders 21, 23
assure déjà une compensation du pilonnement de l'ordre de 50 %. already provides compensation for the heave of the order of 50%.
Une compensation plus complète est obtenu grâce à deux vérins actifs 22, 24 (on a le nombre de deux vérins actifs pour les mêmes raisons de symétrie que pour les vérins passifs) dont les tiges 22 A et A more complete compensation is obtained thanks to two active jacks 22, 24 (there are the number of two active jacks for the same reasons of symmetry as for the passive jacks) whose rods 22 A and
24 A sont fixées au chariot 17 (figuré par la barre 17 k de la figure 4). 24 A are attached to the carriage 17 (shown by the bar 17 k of Figure 4).
Seul le vérin 22 est représenté dans la figure 4 Ce vérin est alimenté hydrauliquement à travers une servo-valve 41 commandée électriquement et reliée d'un côté à un système d'alimentation en huile comprenant une pompe 42 entrainée par un moteur 43, une bâche 44 et un organe 45 de refroidissement d'huile, de préférence à eau; de l'autre côté la servovalve est reliée de part et d'autre du piston 22 C du vérin 22, par 2 l'intermédiaire d'une valve de dérivation reliée à un réservoir d'huile Only the jack 22 is shown in FIG. 4 This jack is fed hydraulically through a servo valve 41 electrically controlled and connected on one side to an oil supply system comprising a pump 42 driven by a motor 43, a cover 44 and a member 45 for cooling oil, preferably water; on the other side the servovalve is connected on either side of the piston 22 C of the cylinder 22, by 2 via a bypass valve connected to an oil tank
sous-pression 47.under pressure 47.
Les ordres reçus par la servo-valve sont élaborés par la chaine de régulation qui est décrite plus loin et sont de trois type: boucle de tendance (bloc 51) régulation d'accélération (bloc 52) The commands received by the servovalve are elaborated by the control chain which is described below and are of three types: trend loop (block 51) acceleration control (block 52)
correction de dérive, dans un sens ou un autre (bloc 53). drift correction, in one direction or another (block 53).
Un premier r 8 le de la vanne de dérivation 46 est de faire circuler la quantité d'huile nécessaire aux mouvements du piston 22 C, en faisant communiquer la chambre concernée du cylindre avec le réservoir sous A first r 8le of the bypass valve 46 is to circulate the amount of oil required for the movements of the piston 22 C, by communicating the relevant chamber of the cylinder with the reservoir under
pression 47, en cas de panne électrique. pressure 47, in case of power failure.
Un second rôle de la vanne de dérivation 46 est de bloquer, en fonctionnement normal, le vérin 22, en interdisant toute circulation A second role of the bypass valve 46 is to block, in normal operation, the cylinder 22, prohibiting any circulation
d'huile d'un côté ou de l'autre du piston. oil on one side or the other of the piston.
La référence 50 désigne un enrouleur dont le câble 50 A est lié au chariot. The reference 50 designates a winder whose cable 50 A is connected to the carriage.
La position angulaire de cet enrouleur donne un signal représen- The angular position of this winder gives a signal representing
tatif de la position des tiges des vérins. the position of the rods of the cylinders.
La figure 5 est un schéma général de l'ensemble du dispositif montrant le bateau 1, la charge 2, le câble 3, le treuil 4, les poulies d'axe mobile 7, les vérins (passif 21, actif 22), l'accumulateur 26 A et FIG. 5 is a general diagram of the entire device showing the boat 1, the load 2, the cable 3, the winch 4, the movable axis pulleys 7, the jacks (passive 21, active 22), the accumulator 26 A and
la servo-valve 41.the servo valve 41.
Les mesures effectuées et destinées à être introduites dans la chaine de régulation sont les suivantes: 1/ l'accélération a" instantanée verticale du bateau; la mesure est faite par un accéléromètre à inertie (a est le déplacement vertical instantané du bateau, a' la vitesse verticale instantanée du bateau) 2/ la tension T sur le câble 3/ le déplacement relatif x-a du jeu de poulie 7 (ou du crochet auquel est suspendu la charge); cette mesure est obtenue par exemple par le The measurements made and intended to be introduced into the control chain are as follows: 1 / the instantaneous acceleration of the boat, the measurement being made by an inertia accelerometer (a is the instantaneous vertical displacement of the boat, a the instantaneous vertical speed of the boat) 2 / the tension T on the cable 3 / the relative displacement xa of the pulley set 7 (or of the hook to which the load is suspended), this measurement is obtained for example by the
dispositif à enrouleur 50 mentionné précédemment; x désigne le dépla- retractor device 50 mentioned above; x is the displacement
cement instantané du crochet mobile. instantaneous cement of the mobile hook.
Un premier mode de réalisation de la chaine de régulation est A first embodiment of the regulation chain is
représenté dans la figure 6.shown in Figure 6.
La chaine comprend une première boucle de régulation (boucle de tendance ou d'anticipation) qui utilise la mesure de l'accélération -6- instantanée verticale du navire (accéléromètre 60); à partir de cette mesure un circuit 61 élabore un signal antagoniste envoyé sur la The chain includes a first regulation loop (trend or anticipation loop) which uses the measurement of the instantaneous acceleration of the vessel (accelerometer 60); from this measurement a circuit 61 generates an antagonistic signal sent on the
servo-valve 41.servo valve 41.
Une deuxième boucle comprend une mesure de l'accélération x" de la poulie 7 Une deuxième boucle (dite de régulation d'accélération) permet A second loop comprises a measurement of the acceleration x "of the pulley 7 A second loop (called acceleration regulation) allows
d'injecter un signal de correction fonction de l'estimation de l'accélé- to inject a correction signal according to the estimation of the acceleration
ration de la tourelle Cette boucle comprend un circuit 62 de calcul de la vitesse instantanée de la tourelle et un circuit 63 d'élaboration du signal de correction Le circuit 63 reçoit, par un circuit additionneur turret ration This loop comprises a circuit 62 for calculating the instantaneous speed of the turret and a circuit 63 for generating the correction signal. The circuit 63 receives, by an adder circuit
64, le signal issu de l'accéléromètre. 64, the signal from the accelerometer.
Un circuit additionneur 65 permet de recueillir et d'additionner An adder circuit 65 collects and adds
les signaux des deux boucles précédentes. the signals of the two previous loops.
Une troisième boucle de régulation (dite d'asservissement de posi- A third regulation loop (called the position control loop)
tion ou de correction de dérive) dont le rôle est de recentrer constam- tion or correction of drift) whose role is to constantly refocus
ment la charge autour de la valeur de consigne, comprend un organe 66 de la mesure x-a du déplacement vertical de la poulie 7 par rapport au bateau et un circuit comparateur 67 recevant la consigne Des circuits the load around the set point, comprises a member 66 of the measurement x -a of the vertical displacement of the pulley 7 relative to the boat and a comparator circuit 67 receiving the setpoint
additionneurs 68 et 69 sont utilisés dans cette boucle. adders 68 and 69 are used in this loop.
Une variante de réalisation du système d'asservissement consiste à remplacer, dans la seconde boucle, la mesure de l'accélération de la charge par la mesure de la tension T du câble au niveau du crochet An alternative embodiment of the servo system is to replace, in the second loop, the measurement of the acceleration of the load by measuring the voltage T of the cable at the hook
d'attache de la charge.attaching the load.
Le reste du système est inchangé.The rest of the system is unchanged.
Les circuits de la chaine sont analogique ou numérique. The circuits of the chain are analog or digital.
Le dispositif qui vient d'être décrit permet une compensation du pilonnement de la charge qui est ramenée à une valeur inférieure à 10 % de The device which has just been described makes it possible to compensate for the heave of the load which is reduced to a value of less than 10% of
celle du pilonnement du navire.that of the heave of the ship.
En cas de panne de la partie active du dispositif, les vérins passifs associés aux accumulateurs, permettent une compensation voisine In case of failure of the active part of the device, the passive cylinders associated with the accumulators, allow a close compensation
de 50 %.50%.
On notera qu'en plus du rôle de compensation de pilonnement, les vérins actifs donnent la possibilité d'ajuster avec précision l'altitude de la charge, ce qui est particulièrement intéressant dans le cas de It should be noted that, in addition to the heave compensation role, the active jacks give the possibility of adjusting the altitude of the load with precision, which is particularly interesting in the case of
dépose d'une charge sur une structure ou au fond de la mer. depositing a load on a structure or at the bottom of the sea.
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Claims (7)
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