FR2677948A1

FR2677948A1 - DEVICE FOR CONTROLLING THE POSITION OF AN APPARATUS FOR GOVERNING IN PARTICULAR OF A VESSEL.

Info

Publication number: FR2677948A1
Application number: FR9107538A
Authority: FR
Inventors: Plantadis Remy
Original assignee: Neyrpic Framatome Mecanique
Current assignee: Neyrpic Framatome Mecanique
Priority date: 1991-06-19
Filing date: 1991-06-19
Publication date: 1992-12-24
Anticipated expiration: 2011-06-19
Also published as: DE69204919D1; EP0519791B1; EP0519791A1; DE69204919T2; FR2677948B1; TW199880B

Abstract

Ce dispositif de commande de la position d'un appareil à gouverner d'un navire, du type comportant deux vérins de manœuvre (1, 2) à double effet, reliés aux extrémités d'une barre de mèche (3) de l'appareil et raccordés à des moyens (4) d'alimentation en fluide sous pression dont le fonctionnement est piloté par des moyens d'asservissement (5) de la position de l'appareil à une position de consigne, est caractérisé en ce que les moyens d'alimentation des vérins de manœuvre en fluide sous pression comprennent un groupe d'alimentation (6, 7) associé à chaque vérin de manoeuvre (1, 2) et en ce qu'il comporte des moyens (8) d'équilibrage des pressions de fluide d'alimentation des vérins de manoeuvre (1, 2), en sortie de ces groupes, pour équilibrer la commande des vérins de manoeuvre (1, 2) et stabiliser l'appareil en position.This device for controlling the position of a steering apparatus of a ship, of the type comprising two double-acting maneuvering cylinders (1, 2), connected to the ends of a wick bar (3) of the apparatus and connected to means (4) for supplying pressurized fluid, the operation of which is controlled by control means (5) from the position of the device to a set position, is characterized in that the means of 'supply of the maneuvering cylinders with pressurized fluid comprise a supply group (6, 7) associated with each maneuvering cylinder (1, 2) and in that it comprises means (8) for balancing the pressure of fluid for supplying the operating cylinders (1, 2), at the outlet of these groups, to balance the control of the operating cylinders (1, 2) and stabilize the device in position.

Description

La présente invention concerne un dispositif deThe present invention relates to a device for

commande de la position d'un appareil à gouverner notam- control of the position of a steering gear including

ment d'un navire.ment of a ship.

Plus particulièrement, l'invention se rapporte à de tels dispositifs de commande qui comportent deux vérins de manoeuvre à double effet, reliés aux extrémités More particularly, the invention relates to such control devices which comprise two double-acting actuating cylinders, connected at the ends

d'une barre ou traverse de mèche de l'appareil et raccor- a rod or wick cross member of the device and

dés à des moyens d'alimentation en fluide sous pression dice to pressurized fluid supply means

dont le fonctionnement est piloté par des moyens d'asser- whose operation is controlled by means of asser-

vissement de la position de l'appareil à une position de consigne. Ces dispositifs de l'état de la technique présentent un certain nombre d' inconvénients au niveau d'une part de leur structure et d'autre part des nouvelles screwing the device position to a setpoint position. These prior art devices have a number of drawbacks on the one hand in their structure and on the other hand new

fonctions que l'appareil à gouverner doit remplir. functions which the steering gear must fulfill.

En effet, les moyens d'alimentation en fluide des vérins de manoeuvre comprennent une ou plusieurs pompes de fluide et l'on est obligé de multiplier les commutations de fluide dans les circuits d'alimentation des vérins pour des raisons de rapidité de reconfiguration de l'ensemble par exemple après une panne Or, ceci augmente la complexité des circuits et les risques de fuite. Par ailleurs, ce type d'appareils à gouverner est amené de plus en plus à participer à la stabilisation et à l'amortissement des mouvements par exemple du navire qui est soumis à des mouvements ondulatoires, par exemple In fact, the means for supplying fluid to the actuating cylinders comprise one or more fluid pumps and it is necessary to increase the switching of fluid in the supply circuits of the actuators for reasons of rapid reconfiguration of the 'together for example after a Gold failure, this increases the complexity of the circuits and the risk of leaks. In addition, this type of steering gear is brought more and more to participate in the stabilization and the damping of the movements for example of the ship which is subjected to wave movements, for example

de la mer.of the sea.

En conséquence, ces appareils fonctionnent constamment en dynamique à des vitesses angulaires élevées et aucun moyen particulier n'a été prévu sur les appareils à gouverner de l'état de la technique pour permettre un fonctionnement optimal de ces appareils, dans de telles conditions. Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes en proposant un dispositif de commande de la position d'un appareil à gouverner qui soit simple, fiable et qui permette d'assurer une stabilisation optimale de la position de cet appareil. Consequently, these devices operate constantly in dynamics at high angular speeds and no particular means has been provided on the steering gear of the state of the art to allow optimal operation of these devices, under such conditions. The object of the invention is therefore to solve these problems by proposing a device for controlling the position of a steering gear which is simple, reliable and which makes it possible to ensure optimal stabilization of the position of this gear.

A cet effet, l'invention a pour objet un dis- To this end, the invention relates to a dis-

positif de commande de la position d'un appareil à gou- positive position control device

verner d' un navire, du type comportant deux vérins de manoeuvre à double effet, reliés aux extrémités d'une barre de mèche de l'appareil et raccordés à des moyens varnishing of a ship, of the type comprising two double-acting actuating cylinders, connected to the ends of a wick of the apparatus and connected to means

d'alimentation en fluide sous pression dont le fonction- pressurized fluid supply whose function-

nement est piloté par des moyens d'asservissement de la is controlled by means of servo-control of the

position de l'appareil à une position de consigne, ca- position of the device at a set point, ie

ractérisé en ce que les moyens d'alimentation des vérins de manoeuvre en fluide sous pression comprennent un groupe d'alimentation associé à chaque vérin de manoeuvre et en ce qu'il comporte des moyens d'équilibrage des pressions de fluide d'alimentation des vérins, en sortie de ces characterized in that the means for supplying the actuating cylinders with pressurized fluid comprise a supply group associated with each actuating cylinder and in that it comprises means for balancing the pressures of the fluid supplying the cylinders , at the end of these

groupes, pour équilibrer la commande des vérins de manoeu- groups, to balance the control of the actuating cylinders

vre et stabiliser l'appareil en position. and stabilize the device in position.

Selon un mode de réalisation, les moyens d'é- According to one embodiment, the means of

quilibrage comprennent deux vérins à double effet d' é- balancing include two double-acting cylinders

quilibrage, en opposition, dont les tiges sont solidaires en translation et dont chacun est connecté en parallèle sur l'un des vérins de manoeuvre et un capteur de position des tiges des vérins d'équilibrage, dont la sortie est reliée à des moyens de régulation du fonctionnement d' au moins l'un des groupes d'alimentation, pour équilibrer la commande des vérins de manoeuvre et donc stabiliser la balancing, in opposition, whose rods are integral in translation and each of which is connected in parallel on one of the operating cylinders and a position sensor of the rods of the balancing cylinders, the output of which is connected to regulation means of the operation of at least one of the supply groups, to balance the control of the actuating cylinders and therefore stabilize the

position de l'appareil à gouverner. steering gear position.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la The invention will be better understood using the

description qui va suivre, donnée uniquement à titre description which follows, given only as

d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente un schéma synoptique d'un dispositif de commande selon l'invention; la figure 2 représente un schéma illustrant le example, and made with reference to the accompanying drawings in which: Figure 1 shows a block diagram of a control device according to the invention; FIG. 2 represents a diagram illustrating the

fonctionnement d'un dispositif de commande selon l'inven- operation of a control device according to the invention

tion; et la figure 3 représente une vue partiellement tion; and Figure 3 shows a partially view

en coupe de la partie mécanique d'un dispositif de com- in section of the mechanical part of a device for

mande selon l'invention.mande according to the invention.

Ainsi qu'on peut le voir sur les figures 1 et 2, un dispositif selon l'invention pour la commande de la position d'un appareil à gouverner, par exemple d'un navire, comporte deux vérins de manoeuvre 1 et 2 à double effet dont les tiges de piston sont reliées aux extrémités d'une barre ou traverse de mèche de l'appareil, désignée par la référence générale 3 sur ces figures Cet appareil à gouverner présente une structure classique avec une barre ou traverse de mèche permettant d'orienter le As can be seen in Figures 1 and 2, a device according to the invention for controlling the position of a steering gear, for example of a ship, comprises two actuating cylinders 1 and 2 double effect whose piston rods are connected to the ends of a bar or wick cross member of the device, designated by the general reference 3 in these figures This steering device has a conventional structure with a wick bar or cross member allowing orient the

gouvernail (non représenté) dans une position souhaitée. rudder (not shown) in a desired position.

Les vérins de manoeuvre 1 et 2 sont raccordés à des moyens d'alimentation en fluide sous pression désignés sous la référence générale 4 sur la figure 1, dont le The actuating cylinders 1 and 2 are connected to means for supplying pressurized fluid designated under the general reference 4 in FIG. 1, the

fonctionnement est piloté par des moyens 5 d'asservisse- operation is controlled by means 5 of slaving

ment de la position de l'appareil à une position de consigne Ces moyens d'asservissement présentent une structure de type connu et comprennent, par exemple, un ment from the position of the device to a set position These control means have a structure of known type and include, for example, a

régulateur classique de type PID.classic PID regulator.

Selon l'invention, les moyens d'alimentation 4 des vérins en fluide sous pression comprennent un groupe d'alimentation associé à chaque vérin de manoeuvre 1 et 2, ces groupes étant désignés par les références 6 et 7, respectivement Ces groupes présentent des structures According to the invention, the means 4 for supplying the cylinders with pressurized fluid comprise a supply group associated with each actuating cylinder 1 and 2, these groups being designated by the references 6 and 7, respectively. These groups have structures

connues et comprennent, par exemple, des pompes hydrauli- known and include, for example, hydraulic pumps

ques dont le fonctionnement est contrôlé par la sortie des whose operation is controlled by the output of

moyens d'asservissement 5.control means 5.

Par ailleurs, le dispositif de commande selon l'invention comporte également des moyens 8 d'équilibrage des pressions de fluide d'alimentation des vérins de manoeuvre en sortie de ces groupes pour équilibrer la commande des vérins de manoeuvre et stabiliser l'appareil Furthermore, the control device according to the invention also comprises means 8 for balancing the pressures of the fluid supplying the actuating cylinders at the outlet of these groups in order to balance the control of the actuating cylinders and stabilize the apparatus.

en position.in position.

Comme on peut le voir plus particulièrement sur la figure 2, ces moyens d'équilibrage 8 comprennent avantageusement deux vérins à double effet d'équilibrage, désignés par les références générales 9 et 10, montés en opposition et dont les tiges de piston sont solidaires en translation Chacun de ces vérins d'équilibrage 9 et 10 est connecté en parallèle sur l'un des vérins de manoeuvre 1 et 2 respectivement, de manière à être alimenté en As can be seen more particularly in FIG. 2, these balancing means 8 advantageously comprise two jacks with double balancing effect, designated by the general references 9 and 10, mounted in opposition and whose piston rods are integral in translation Each of these balancing cylinders 9 and 10 is connected in parallel on one of the operating cylinders 1 and 2 respectively, so as to be supplied with

fluide sous pression en même temps que ceux-ci. fluid under pressure at the same time as these.

Par ailleurs, le dispositif selon l'invention comporte également un capteur linéaire 11 de position des tiges des vérins d'équilibrage, dont la sortie est reliée à des moyens de régulation 12 du fonctionnement d'au moins l'un des groupes d'alimentation de vérin, et dans le cas particulier, le groupe 6, pour équilibrer la commande des Furthermore, the device according to the invention also comprises a linear sensor 11 for the position of the rods of the balancing jacks, the output of which is connected to means 12 for regulating the operation of at least one of the supply groups. cylinder, and in the particular case, group 6, to balance the control of

vérins de manoeuvre et stabiliser la position de l'appa- operating cylinders and stabilize the position of the device

reil à gouverner en agissant sur la pression de sortie de reil to govern by acting on the outlet pressure of

ce groupe.this group.

On conçoit en effet que les vérins 1 et 2 sont alimentés par les groupes 6 et 7 en fonction de la valeur de consigne de position entrée dans le régulateur et de la position réelle de la traverse de mèche On notera que ces positions sont entrées et mesurées respectivement par tout It will in fact be understood that the jacks 1 and 2 are supplied by groups 6 and 7 as a function of the position set value entered in the regulator and of the actual position of the wick cross member. It will be noted that these positions are entered and measured respectively by all

moyen connu en soi.means known per se.

L'alimentation des vérins 1 et 2 se faisant à l'aide de pompes distinctes et séparées, il est nécessaire de prévoir des moyens d'équilibrage des pressions et débits de sortie de ces groupes pour obtenir une bonne stabilisation en position de l'appareil à gouverner Ceci est réalisé par l'intermédiaire des moyens d'équilibrage comprenant les vérins d'équilibrage 9 et 10 connectés en parallèle sur les vérins 1 et 2 En cas de déséquilibre entre les pressions Pl et P 2 de sortie respectivement des groupes 6 et 7, il se produit un déséquilibre entre les forces exercées sur les pistons des vérins d'équilibrage 9 et 10 de sorte que ceux-ci se déplacent pour compenser automatiquement ce déséquilibre Le déplacement de ces pistons entraîne un déplacement des tiges de ceux-ci et le déplacement de ces tiges est mesuré par le capteur de position 11 La sortie de celui-ci est utilisée pour The supply of the cylinders 1 and 2 being made by means of separate and separate pumps, it is necessary to provide means for balancing the pressures and output flows of these groups to obtain good stabilization in position of the device. to govern This is achieved by means of balancing means comprising the balancing cylinders 9 and 10 connected in parallel on the cylinders 1 and 2 In the event of an imbalance between the pressures Pl and P 2 of the output respectively of groups 6 and 7, there is an imbalance between the forces exerted on the pistons of the balancing jacks 9 and 10 so that they move to automatically compensate for this imbalance. The displacement of these pistons causes a displacement of the rods thereof and the displacement of these rods is measured by the position sensor 11 The output of this is used to

réguler le fonctionnement de l'un des groupes d'alimenta- regulate the operation of one of the feeding groups

tion à travers le régulateur 12.tion through the regulator 12.

On conçoit donc que le dispositif selon l'in- It can therefore be seen that the device according to the

vention permet de compenser tout déséquilibre outre les pressions de fluide d'alimentation des vérins de manoeuvre vention compensates for any imbalance in addition to the fluid pressure supplying the actuating cylinders

de la barre ou traverse de mèche pour obtenir une stabili- of the bar or drill bit to obtain a stabili-

sation optimale de l'appareil à gouverner. optimal position of the steering gear.

Par ailleurs, ceci permet d'obtenir un temps de réponse très faible et indépendant du temps de réponse de Furthermore, this makes it possible to obtain a very low response time independent of the response time of

la boucle d'asservissement en position de l'ensemble. the control loop in position of the assembly.

De plus, une telle structure permet d'utiliser de manière optimale l'appareil à gouverner, dans des In addition, such a structure allows optimal use of the steering gear, in

fonctions de stabilisation du navire. ship stabilization functions.

Sur la figure 3, on a représenté un mode de réalisation de la partie mécanique d'un dispositif selon l'invention. In Figure 3, there is shown an embodiment of the mechanical part of a device according to the invention.

On reconnaît sur cette figure les vérins d'é- We recognize in this figure the cylinders of-

quilibrage 9 et 10 dont les tiges de sortie 9 a et 10 a sont reliées par une structure de liaison 13 comportant, dans sa partie supérieure, un organe d'entraînement 14 de la partie mobile 15 du capteur de position 11 des tiges de vérin. L'organe d'entraînement 14 est monté déplaçable balancing 9 and 10, the outlet rods 9a and 10a of which are connected by a connecting structure 13 comprising, in its upper part, a drive member 14 for the movable part 15 of the position sensor 11 of the jack rods. The drive member 14 is mounted movable

sur une tige de guidage 16.on a guide rod 16.

Bien entendu, d'autres modes de réalisation de Of course, other embodiments of

cette partie mécanique peuvent être envisagés. this mechanical part can be considered.

Par ailleurs, bien que dans le mode de réali- Furthermore, although in the embodiment

sation on ait représenté un régulateur 12 permettant de contrôler le fonctionnement du groupe 6 d'alimentation du vérin 1, il va de soi bien que ce régulateur peut être We have shown a regulator 12 for controlling the operation of the power supply group 6 of the cylinder 1, it goes without saying that this regulator can be

intégré dans la ligne de commande du groupe 7 d'alimenta- integrated in the command line of group 7 of power supply

tion du vérin 2.actuation 2.

Enfin, d'autres moyens d'équilibrage tels que des comparateurs des pressions de sortie des groupes 6 et 7 peuvent être utilisés, la sortie de ces comparateurs Finally, other balancing means such as comparators of the outlet pressures of groups 6 and 7 can be used, the output of these comparators

étant utilisée pour piloter le régulateur 12. being used to control the regulator 12.

Claims

1. Device for controlling the position of a steering device of a ship of the type comprising two double-acting actuating cylinders (1, 2), connected to the ends of a wick bar (3) of the device and connected to means (4) for supplying pressurized fluid, the operation of which is controlled by means of servo-control (5) from the position of the device to a set position, characterized in that the means for supply of the actuating cylinders with pressurized fluid comprise a supply group (6, 7) associated with each actuating cylinder (1, 2) and in that it comprises means (8) for balancing the fluid pressures supplying the operating cylinders (1, 2) at the output of these groups to balance the control of the operating cylinders (1, 2) and stabilize the device in position.

2. Device according to claim 1, ca-

characterized in that the balancing means comprise two jacks with double balancing effect (9, 10), in opposition, whose rods (9 a, 10 a) are integral in translation and each of which is connected in parallel on the '' one of the actuating cylinders (1, 2) and a sensor (11) of the position of the rods of the balancing cylinders (9, 10) whose output is connected to means (12) for regulating the operation of at least one of the feeding groups

(6, 7) to balance the control of the actuating cylinders

vre.

3. Device according to claim 2, ca-

characterized in that the position sensor is a linear sensor.