FR2993656A1 - Dispositif de mesure peripherique de contrainte - Google Patents
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Abstract
Un organe d'accrochage (9a) selon l'invention comprend une partie proximale (10) conformée pour être fixée à un appareil de levage, une partie distale (11) ayant une surface proximale d'appui (11 d) pour l'accrochage de la charge, et une surface distale convexe d'extrémité libre (11a). Un tronçon intermédiaire (12) relie la partie distale (11) à la partie proximale (10). Un capteur de contraintes à fibre optique et réseau de Bragg est fixé dans un corps annulaire (20) engagé autour de l'organe d'accrochage (9a) pour générer un signal de mesure fonction des contraintes de compression axiale subies par le corps annulaire (20). Des moyens de transmission transmettent les signaux à des moyens de réception et d'analyse de signal. On assure ainsi une fiabilité de mesure de l'effort de levage et un faible encombrement des moyens de mesure.
Description
59FDEP docx La présente invention concerne les organes d'accrochage, destinés à accrocher une charge sous un appareil de levage pour transmettre tout ou partie d'un effort de levage entre l'appareil de levage et la charge à lever. De tels organes d'accrochage sont d'utilisation courante dans des domaines tels que le génie civil ou encore la manutention portuaire. Une grande partie des accidents survenus lors du levage de charges est due au fait que les utilisateurs peuvent être amenés, par manque d'information, à lever une charge excessive, supérieure à la charge maximale qu'il est possible de lever avec l'organe d'accrochage. La rupture de l'organe d'accrochage entraîne la chute de la charge avec toutes ses conséquences : blessures ou décès du personnel, perte de la charge et de son contenu, détérioration de l'engin de levage, perte de productivité, augmentation des primes d'assurances. Pour éviter de tels accidents, on a déjà imaginé d'effectuer des mesures sur les actionneurs des engins de levage, sur des vérins hydrauliques par exemple, 15 et d'obtenir indirectement par calcul le poids de la charge soulevée par l'engin de levage. Il existe ainsi des systèmes qui mesurent les charges à partir de câbles de levage ancrés sur des portiques. Ces systèmes manquent de précision car ils mesurent le poids des câbles et des organes d'accrochage, alors que les câbles 20 ont un poids différent selon leur longueur dans les conditions d'utilisation. Ces systèmes ne permettent pas non plus de déterminer la charge soulevée par chaque organe d'accrochage dans les cas où plusieurs organes d'accrochage sont appliqués à une même charge. Ils ne peuvent pas, non plus, mesurer les surcharges en cas de blocage de la charge. 25 De telles méthodes indirectes se sont ainsi avérées dangereuses, du fait qu'elles utilisent des approximations et qu'elles ne tiennent pas suffisamment compte de l'état de la structure des organes d'accrochage. Dans la manutention portuaire, les charges sont conditionnées dans des conteneurs dont les quatre coins supérieurs sont munis de trous oblongs. La 30 manutention d'un conteneur se fait à l'aide d'un cadre de préhension et de levage, encore appelé « spreader », qui comporte des moyens de liaison à un engin de levage tel qu'un portique, une grue mobile, un cavalier, un chariot élévateur, et qui comporte au moins quatre verrous rotatifs destinés à s'engager et à se verrouiller dans les trous oblongs du conteneur. 35 Lors de l'utilisation, le conteneur étant initialement posé sur le sol ou sur un support, l'opérateur actionne l'engin de levage pour approcher le cadre de préhension et de levage de la surface supérieure du conteneur et pour introduire 59FDEP.docx 2 les verrous rotatifs dans les trous oblongs du conteneur. Après verrouillage des quatre verrous rotatifs, l'opérateur actionne l'engin de levage pour soulever le cadre de préhension de levage auquel est accroché le conteneur. Les organes d'accrochage comportent généralement : - une partie proximale conformée pour être fixée à l'appareil de levage, - une partie distale, ayant une surface proximale d'appui apte à transmettre à la charge tout ou partie de l'effort de levage, et ayant une surface distale d'extrémité libre, - un tronçon intermédiaire, reliant la partie distale à la partie proximale.
Dans le cas d'un verrou rotatif de cadre de préhension et de levage, la partie distale de l'organe d'accrochage est une tête, ayant une surface distale convexe, et se raccordant à un tronçon intermédiaire à section réduite par une surface transversale formant la surface proximale d'appui. Cette partie distale est normalisée, c'est-à-dire qu'elle présente sensiblement toujours la même forme quel que soit le fabriquant du verrou rotatif, de manière à s'accrocher dans les trous oblongs des conteneurs dont la forme est également normalisée. La partie proximale du verrou rotatif peut par contre présenter diverses formes, dépendant des fabricants de cadres de préhension et de levage, mais qui sont toutes adaptées pour être fixées de manière démontable à un cadre de préhension et de levage. Le caractère amovible des verrous rotatifs permet de les changer périodiquement, étant observé qu'ils constituent l'élément de liaison essentiel de la charge, et qu'ils subissent des contraintes mécaniques élevées. Pour mesurer la charge ou les contraintes induites dans un organe d'accrochage tel qu'un crochet de levage ou un verrou rotatif de cadre de préhension et de levage, on a déjà proposé, dans le document EP 1 236 980 A1, un dispositif de mesure périphérique de contrainte, comprenant un corps annulaire apte à supporter sans déformation permanente une contrainte de compression axiale. Le corps annulaire est disposé autour d'un tronçon intermédiaire de verrou rotatif de cadre de préhension et de levage, interposé axialement entre une tête proximale du verrou rotatif et un siège distal du cadre de préhension et de levage. Le corps annulaire est en deux parties définissant ensemble une chambre de compression d'un fluide, la pression du fluide pouvant être mesurée par des moyens de mesure de pression pour apprécier l'effort de levage appliqué axialement sur le corps annulaire. Un intérêt de ce dispositif est que le corps annulaire est amovible sur le verrou rotatif, de sorte que l'on peut changer le verrou rotatif du cadre de préhension et de levage et réutiliser le corps annulaire sur un nouveau verrou rotatif. 59FDEP.docx 3 Cependant, un tel dispositif est nécessairement encombrant, à la fois axialement et radialement, du fait du volume non négligeable de la chambre de compression de fluide, et sa fiabilité n'est pas suffisante. Un problème proposé par la présente invention est de concevoir une nouvelle structure de dispositif de mesure périphérique de contrainte qui présente un encombrement réduit et une meilleure fiabilité, pour une adaptation autour d'un organe d'accrochage de dispositif de préhension et de levage. Ainsi, selon un premier aspect, l'invention propose un dispositif de mesure périphérique de contrainte, comprenant : - un corps annulaire apte à supporter sans déformation permanente une contrainte de compression axiale à mesurer, - au moins un canal de mesure, agencé dans une portion du corps annulaire soumise à une déformation dans le sens de la longueur du canal de mesure sous l'effet de la contrainte de compression axiale à mesurer, - au moins un capteur de déformation longitudinale, logé et fixé dans le canal de mesure, comportant une fibre optique à réseau de Bragg, et apte à générer des signaux optiques de détection fonction des déformations longitudinales subies par la fibre optique dans le canal de mesure, - des moyens de transmission aptes à transmettre les signaux optiques de détection à des moyens de réception et d'analyse de signal. Un intérêt de la fibre optique à réseau de Bragg est son faible encombrement, qui permet de l'insérer dans un corps annulaire dont l'encombrement à la fois axial et radial est réduit. Par ailleurs, la fibre optique, protégée dans le corps annulaire, constitue un capteur fiable.
Selon un premier mode de réalisation, un tel dispositif de mesure périphérique de contrainte comprend : - une pluralité de canaux de mesure répartis dans le corps annulaire autour de son axe longitudinal et parallèlement à son axe longitudinal, - des capteurs de déformation longitudinale, logés est fixés dans les canaux de mesure du corps annulaire, et comportant chacun une fibre optique à réseau de Bragg. De la sorte, le réseau de Bragg de chaque fibre optique logée et fixée dans son canal longitudinal du corps annulaire subit une déformation longitudinale proportionnelle à la déformation du corps annulaire sous l'effet de la contrainte de compression axiale à mesurer. Ainsi, les signaux optiques de détection générés par la fibre optique à réseau de Bragg permettent d'évaluer la contrainte de compression axiale subie par le corps annulaire. 59FDEP.docx 4 Selon une première variante de ce premier mode de réalisation, les fibres optiques des capteurs de déformation longitudinale sont distinctes, et fournissent chacune un signal de mesure respectif. Un intérêt de cette première variante pourrait être une meilleure fiabilité, du fait de la présence de plusieurs fibres optiques distinctes : la rupture éventuelle et accidentelle d'une fibre optique n'affecte pas les signaux communiqués par les autres fibres optiques. Selon une seconde variante de ce premier mode de réalisation, les capteurs de déformation longitudinale sont réalisés à partir d'une même fibre optique, dont les tronçons successifs traversent chacun l'un des canaux de mesure, et comportant un réseau de Bragg dans chaque tronçon successif. Dans ce cas, on peut avantageusement prévoir que les réseaux de Bragg sont structurés différemment les uns des autres pour émettre des signaux optiques différenciables. Selon un second mode de réalisation de la présente invention, on prévoit un dispositif de mesure périphérique de contrainte dans lequel : - le corps annulaire comporte au moins un tronçon axial à plus grand diamètre se raccordant, par un tronçon intermédiaire à diamètre progressivement décroissant, à un premier tronçon axial à plus petit diamètre, de sorte qu'une contrainte de compression axiale sur le corps annulaire provoque une déformation d'allongement périphérique amplifiée du tronçon axial à plus grand diamètre, - le canal de mesure, contenant le capteur de déformation longitudinale à fibre optique et réseau de Bragg, est agencé en anneau coaxial dans le tronçon axial à plus grand diamètre. Par cette conformation géométrique, le réseau de Bragg de la fibre optique est soumis à une déformation longitudinale amplifiée, ce qui augmente la précision de mesure de la contrainte de compression axiale subie par le corps annulaire. Selon une variante avantageuse de ce second mode de réalisation, le tronçon axial à plus grand diamètre se raccorde, de part et d'autre, par deux tronçons intermédiaires à diamètre progressivement décroissant, à deux tronçons d'extrémité à plus petit diamètre. Par cette conformation géométrique, on augmente encore l'amplification de la déformation d'allongement périphérique du tronçon axial à plus grand diamètre, vis-à-vis de la compression axiale subie par le corps annulaire.
Dans tous les modes de réalisation, on peut avantageusement prévoir que le ou les canaux de mesure sont des rainures réalisées sur une surface 59FDEP.docx externe du corps annulaire. Les canaux sont ainsi aisément réalisables, tout en assurant une protection efficace des fibres optiques. En alternative, on peut prévoir que le ou les canaux de mesure sont des perforations réalisées dans le corps annulaire. 5 En pratique, le capteur de contrainte distal peut être collé dans un tube métallique lui-même collé dans un canal de mesure. L'assemblage du capteur dans l'organe d'accrochage se trouve ainsi considérablement simplifié. Selon un autre aspect, l'invention propose un dispositif d'accrochage destiné à accrocher une charge à un appareil de levage, comprenant : - un corps de levage, apte à être sollicité par des liens souples de traction, et comportant un siège distal à première surface d'appui orientée vers le haut, - au moins un organe d'accrochage, ayant une partie proximale comportant une seconde surface d'appui orientée vers le bas, ayant une partie distale apte à être accrochée à la charge, et ayant un tronçon intermédiaire reliant la partie distale à la partie proximale, - un dispositif de mesure périphérique de contrainte tel que défini ci- dessus, engagé autour du tronçon intermédiaire de l'organe d'accrochage, et interposé entre la première surface d'appui et la seconde surface d'appui pour transmettre l'effort de levage, - des moyens de réception et d'analyse de signal de détection, recevant les signaux de détection générés par le dispositif de mesure périphérique pour déterminer la contrainte de compression axiale subie par le dispositif de mesure périphérique.
Dans ce cas, le dispositif d'accrochage comporte un seul corps de levage, un seul organe d'accrochage, et un seul dispositif de mesure périphérique. Il peut s'agir par exemple d'un crochet de levage. En alternative, l'invention propose un dispositif d'accrochage destiné à accrocher une charge à un appareil de levage, comprenant : - un corps de levage, apte à être sollicité par des liens souples de traction, et comportant plusieurs sièges à premières surfaces d'appui orientées vers le haut, - plusieurs organes d'accrochage, associés chacun à l'une des premières surfaces d'appui, ayant chacun une partie proximale comportant une seconde surface d'appui orientée vers le bas, ayant chacun une partie distale apte à être accrochée à la charge, et ayant chacun un tronçon intermédiaire reliant la partie distale à la partie proximale, 59FDEP.docx 6 - plusieurs dispositifs de mesure périphérique de contrainte tels que défini ci-dessus, engagés chacun autour du tronçon intermédiaire de l'un des organes d'accrochage, et interposés entre l'une des premières surfaces d'appui et la seconde surface d'appui de l'organe d'accrochage correspondant pour transmettre un effort de levage, - des moyens de réception et d'analyse de signal de détection, recevant les signaux de détection générés par les dispositifs de mesure périphérique de contrainte pour déterminer l'un ou plusieurs des paramètres suivants : - la contrainte de compression axiale totale subie par l'ensemble des dispositifs de mesure périphérique de contrainte, - les différences entre les contraintes de compression axiale subies par chacun des dispositifs de mesure périphérique de contrainte, pour émettre un signal d'alerte ou de commande en présence d'une contrainte de compression axiale totale supérieure à un seuil de contrainte déterminé, ou en présence de différences significatives entre les contraintes de compression axiale subies par chacun des dispositifs de mesure périphérique de contrainte du dispositif d'accrochage. Le corps de levage peut alors être un cadre de préhension et de levage tel que ceux utilisés dans la manutention de conteneurs. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation particuliers, faite en relation avec les figures jointes, parmi lesquelles : - la figure 1 illustre des piles de conteneurs fixées sur un support, par exemple sur le pont d'un navire ; - la figure 2 est une vue en perspective d'un verrou rotatif pour cadre de préhension et de levage, adapté pour recevoir un dispositif de mesure périphérique de contrainte selon l'invention ; - la figure 3 est une vue de profil du verrou rotatif de la figure 2 ; - la figure 4 est une vue de face du verrou rotatif de la figure 2, auquel est associé un dispositif de mesure périphérique de contrainte selon l'invention, l'ensemble étant soutenu par un corps de levage ; - la figure 5 est une vue de dessous du verrou rotatif de la figure 2 ; - les figures 6 et 7 sont des vues en perspective illustrant deux modes de réalisation d'un dispositif de mesure périphérique de contrainte selon l'invention, associés à un verrou rotatif pour cadre de préhension et de levage ; 59FDEP.docx 7 - les figures 8 et 9 sont des vues de détail illustrant, en coupe transversale et en coupe longitudinale respectivement, l'insertion d'une fibre optique à réseau de Bragg dans un canal de mesure ; et - la figure 10 illustre, en perspective, un cadre de préhension et de levage, les verrous rotatifs destinés à ce cadre, et un conteneur destiné à être soulevé par le cadre de préhension et de levage muni de ces verrous rotatifs. On a illustré, sur la figure 1, des conteneurs portuaires tels que les conteneurs 1, 2, 3, 4, 5 et 6, empilés et arrimés sur un support 7 tel qu'un pont de navire. Les conteneurs 1-6 sont de forme généralement parallélépipédique rectangle et comportent des trous oblongs ouverts vers le haut à chacun de leurs coins supérieurs, et des trous oblongs ouverts vers le bas à chacun de leurs coins inférieurs. Par exemple, le conteneur 1 est muni de quatre trous oblongs supérieurs 15 référencés la, 1 b, 1 c et 1 d, constituant chacun un logement destiné à recevoir et retenir des éléments de fixation ou verrous rotatifs (twist-lock). Des verrous rotatifs doubles peuvent être engagés entre deux conteneurs superposés, et entre le support 7 et les conteneurs 5 ou 6. Des verrous rotatifs peuvent également être adaptés sur des éléments 20 de liaison reliant deux conteneurs adjacents tels que les conteneurs 1 et 2. On considère maintenant la figure 10, illustrant la structure générale d'un corps de levage de type cadre de préhension et de levage 8 pour soulever un conteneur 1. On distingue à nouveau, sur le conteneur 1, les trous oblongs supérieurs 25 la, lb, lc et ld. Le cadre de préhension et de levage 8 est généralement une structure de cadre à deux longerons 8a et 8b, deux traverses d'extrémité 8c et 8d, et des traverses ou croisillons intermédiaires 8e et 8f. La partie centrale 8k du cadre de préhension et de levage 8 est 30 conformée pour son accrochage à un engin de levage, par exemple pour la liaison à des câbles de levage, de façon connue. Les quatre coins du cadre de préhension et de levage 8 sont munis, en partie inférieure, de quatre dispositifs de réception et de manoeuvre respectifs 8g, 8h, 8i et 8j, orientés vers le bas, et conformés chacun pour recevoir et actionner un 35 organe d'accrochage de type verrou rotatif 9a, 9b, 9c ou 9d. Chaque verrou rotatif 9a-9d est retenu et actionné en rotation axiale dans l'un des dispositifs de réception et de manoeuvre 8g-8j, et est muni d'une tête 59FDEP.docx 8 destinée à s'engager et à se verrouiller dans l'un des trous oblongs la-1d du conteneur 1 pour solidariser le conteneur 1 au cadre de préhension et de levage 8. On considère maintenant les figures 2 à 7, qui illustrent deux modes de réalisation d'un verrou rotatif tel que le verrou 9a.
Le verrou rotatif 9a comporte une partie proximale 10, une partie distale 11, et un tronçon intermédiaire 12, le long d'un axe longitudinal I-I. La partie proximale 10 comprend par exemple un cylindre 10a, relié au tronçon intermédiaire 12 par un épaulement 10b et par un col 10c à diamètre réduit, et comportant une rainure longitudinale 10d (figures 2 à 5) ou une surface externe hexagonale 10e (figures 6 et 7). Une telle partie proximale 10 permet la fixation démontable au cadre de préhension et de levage 8 (figures 4 et 8). Le dispositif de réception et de manoeuvre correspondant 8g du cadre de préhension et de levage 8 est pour cela adapté pour retenir le cylindre 10a par prise sous l'épaulement 10b et pour l'entraîner en rotation par un vérin et une bielle en prise dans la rainure longitudinale 10d ou sur la surface externe hexagonale 10e. Ainsi, comme illustré en coupe longitudinale sur la figure 4, le cadre de réception et de levage 8 comprend un siège distal 80 présentant une première surface d'appui 81 orientée vers le haut, tandis que l'épaulement 10b constitue une seconde surface d'appui orientée vers le bas, prévue sur le verrou rotatif 9a qui constitue lui-même un organe d'accrochage. La partie distale 11 est une tête ayant une plus grande dimension transversale que le tronçon intermédiaire 12, et ayant une surface distale convexe d'extrémité libre 11a. La partie distale 11 est allongée transversalement selon deux branches opposées 11 b et 11c dans une direction transversale de verrouillage II-II perpendiculaire à l'axe longitudinal I-I, présentant une longueur L1 nettement supérieure au diamètre du tronçon intermédiaire 12. Par contre, la largeur L2 de la partie distale 11 est sensiblement égale au diamètre D du tronçon intermédiaire 12. La partie distale 11 se raccorde au tronçon intermédiaire 12 à section réduite par une surface transversale 11d formant une surface proximale d'appui contre laquelle vient porter la charge lors de l'utilisation. Pour son introduction dans un trou oblong la-1d du conteneur 1, le verrou rotatif 9a est orienté avec sa partie distale 11 dont la direction transversale de verrouillage II-II est dans le sens de la longueur du trou oblong la-1d. Après introduction, le verrou rotatif 9a est pivoté autour de son axe longitudinal I-I pour amener la surface proximale d'appui 11d sous les bords latéraux du trou oblong la-1d, interdisant ainsi le retrait axial du verrou rotatif 9a hors du trou oblong 1a-1d. 59FDEP.docx 9 Selon l'invention, comme illustré sur la figure 4, on prévoit un corps annulaire 20, apte à supporter sans déformation permanente une contrainte de compression axiale à mesurer, conformé pour être engagé autour du col 10c de l'organe d'accrochage ou verrou rotatif 9a, et interposé entre la première surface d'appui 81 et la seconde surface d'appui 10b ou épaulement. De la sorte, l'effort de levage de la charge s'applique entre le verrou rotatif 9a et le cadre de préhension et de levage 8 de part et d'autre du corps annulaire 20, qui se trouve ainsi soumis à une compression axiale égale à l'effort de levage. Dans le premier mode de réalisation illustré sur la figure 6, le corps annulaire 20 comprend une pluralité de canaux de mesure tels que les canaux de mesure 13a et 13b, répartis dans le corps annulaire 20 autour de son axe longitudinal I-I et parallèlement au dit axe. Des capteurs de déformation longitudinale sont logés et fixés dans les canaux de mesure 13a et 13b du corps annulaire 20, et comportent chacun une fibre optique 16 à réseau de Bragg 14a ou 14b. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 6, les capteurs de déformation longitudinale sont réalisés à partir d'une même fibre optique 16, dont les tronçons longitudinaux successifs traversent chacun l'un des canaux de mesure 13a et 13b et comportent chacun un réseau de Bragg 14a ou 14b dans chaque tronçon longitudinal successif. Pour cela, les canaux de mesure successifs 13a et 13b sont reliés alternativement par des canaux de liaison tels que les canaux 13c, 13d et 13e, pour former un canal unique en créneaux parcouru par la même fibre optique 16, comme illustré sur la figure 6. Un effort de levage produit sur le corps annulaire 20 une déformation axiale dans le sens de son axe longitudinal I-I, ce qui induit une déformation simultanée du canal de mesure 13a ou 13b dans le sens de sa longueur. Le capteur de déformation longitudinale, logé et fixé dans le canal de mesure 13a ou 13b, peut ainsi générer des signaux optiques de détection fonction des déformations longitudinales subies par la fibre optique 16 dans le canal de mesure 13a ou 13b. Les signaux optiques de détection permettent alors de connaître la déformation longitudinale du corps annulaire 20. En choisissant un corps annulaire 20 susceptible de se déformer élastiquement sous l'action de la contrainte de compression axiale à mesurer, sans toutefois risquer sa déformation permanente sous l'action de cette contrainte de compression, on peut alors connaître, en fonction de la déformation longitudinale du corps annulaire 20, la valeur de l'effort de levage. 59FDEP.docx 10 En alternative au mode de réalisation illustré sur la figure 6, on peut prévoir que les canaux de mesure 13a et 13b contiennent chacun un capteur de déformation longitudinale formé d'une fibre optique distincte, chaque fibre optique ayant elle-même un réseau de Bragg et fournissant un signal de mesure respectif.
Dans le second mode de réalisation illustré sur la figure 7, le corps annulaire 20 comporte un tronçon axial 20a à plus grand diamètre, se raccordant d'une part, par un premier tronçon intermédiaire 20b à diamètre progressivement décroissant, à un premier tronçon axial d'extrémité 20c à plus petit diamètre, et se raccordant d'autre part, par un second tronçon intermédiaire 20d à diamètre progressivement décroissant, à un second tronçon axial d'extrémité 20e à plus petit diamètre. Un canal de mesure 13, contenant un capteur de déformation longitudinale à fibre optique 16 et réseau de Bragg 14, est agencé en anneau coaxial dans le tronçon axial à plus grand diamètre 20a. Du fait de la géométrie particulière du corps annulaire 20, une contrainte de compression axiale subie par le corps annulaire 20 produit un allongement amplifié de la périphérie du tronçon axial à plus grand diamètre 20a contenant le canal de mesure 13. Cet allongement amplifié est aisément détecté par le réseau de Bragg 14 de la fibre optique 16 contenue dans le canal de mesure 13.
En alternative, on pourrait utiliser un corps annulaire 20 dépourvu du second tronçon intermédiaire 20d à diamètre progressivement décroissant, et dépourvu du second tronçon axial 20e à plus petit diamètre. Les canaux de mesure tels que le canal 13 peuvent être des perforations réalisées dans le corps annulaire 20.
Toutefois, de préférence, on pourra trouver avantage à réaliser des canaux de mesure 13 sous forme de rainures réalisées sur une surface externe du corps annulaire 20. Les figures 8 et 9 illustrent une telle réalisation de canaux de mesure 13 sous forme de rainures en surface du corps annulaire 20. Dans le canal de mesure 13, on vient loger et coller un tube métallique 15, contenant lui-même une fibre optique 16 collée et ayant un réseau de Bragg 14. La fibre optique 16 est fixée dans le tube métallique 15 par une couche de colle intérieure 100. Le tube métallique 15 est fixé dans le canal de mesure 13 par une couche de colle extérieure 101. Le tronçon de la fibre optique 16 constituant le réseau de Bragg 14 est apte à générer un signal de détection qui est fonction des contraintes de déformation longitudinale subies par le canal de mesure 13. 59FDEP.docx 11 Le capteur de déformation longitudinale constitué par la fibre optique 16 à réseau de Bragg 14 est associé à des moyens de transmission tels que des conducteurs de signal sortant par un orifice de sortie pour transmettre les signaux du capteur de déformation longitudinale à des moyens de réception et d'analyse de signal de détection. Selon l'invention, le capteur de déformation longitudinale est un capteur optique à fibre optique 16. On peut utiliser par exemple une fibre optique 16 à mode unique comportant un tronçon dont l'indice de réfraction a été modulé périodiquement selon un pas déterminé le long de la fibre optique 16 par un rayonnement ultraviolet intense. Le tronçon de fibre optique 16 à indice de réfraction modulé périodiquement est appelé réseau de Bragg 14, et constitue le capteur de déformation longitudinale. Ce réseau de Bragg 14 produit une réflexion des ondes lumineuses parcourant la fibre optique 16, à une longueur d'onde appelée « longueur d'onde de Bragg », qui est sensiblement égale au double du pas de modulation de l'indice de réfraction le long de la fibre optique 16 dans le réseau de Bragg 14. Par conséquent, la longueur d'onde de lumière réfléchie par le réseau de Bragg 14 est sensiblement proportionnelle à la distance entre deux variations d'indice de réfraction dans la fibre optique 16. Toute variation de cette distance, par suite d'une compression par exemple, peut être détectée par la mesure de la longueur d'onde de lumière réfléchie. Ainsi, dans ce cas, les moyens de réception et d'analyse de signal 18 de détection comportent une source laser pour envoyer un rayonnement lumineux dans la fibre optique 16 vers le réseau de Bragg 14, et des moyens de détection de la longueur d'onde de la lumière réfléchie renvoyée vers les moyens de réception et d'analyse de signal 18 de détection par la fibre optique 16. On considère à nouveau la figure 10. Le cadre de préhension et de levage 8 associé à ses verrous rotatifs 9a-9d constitue un dispositif de préhension et de levage. Ce dispositif comprend ainsi une pluralité d'organes d'accrochage de type verrou rotatif 9a-9d, chaque verrou rotatif 9a-9d étant connecté, par exemple par une fibre optique respective 16a-16d, à des moyens de réception et d'analyse de signal 18 qui sont logés dans le cadre de préhension et de levage 8. Les moyens de réception et d'analyse de signal 18 de détection, qui reçoivent les signaux de mesure transmis par les moyens de transmission tels que la fibre optique 16 elle-même, peuvent déterminer l'un ou plusieurs des paramètres suivants, par traitement des signaux reçus : - la contrainte de compression axiale totale subie par l'ensemble des dispositifs de mesure périphérique de contrainte, 59FDEP.docx 12 - les différences de contraintes de compression axiale subies par les dispositifs de mesure périphérique de contrainte. Les moyens de réception et d'analyse de signal 18 de détection peuvent émettre un signal d'alerte ou de commande en présence d'une contrainte de compression axiale supérieure à un seuil de contrainte déterminé, ou en présence d'une différence entre les contraintes des organes d'accrochage 9a-9d du dispositif de préhension et de levage tel que le cadre de préhension et de levage 8. Dans le mode de réalisation précédemment décrit, l'organe d'accrochage est un verrou rotatif.
L'invention peut toutefois trouver application dans d'autres types d'organes d'accrochage, par exemple un organe d'accrochage en forme de crochet de levage. Bien que le cadre de préhension et de levage 8 représenté sur la figure 10 ne comporte que quatre organes d'accrochage 9a-9d, il est possible d'envisager un nombre plus grand d'organes d'accrochage 9a-9d, agencés différemment, pour le levage simultané de plusieurs conteneurs. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendications ci-après.
Claims (12)
- REVENDICATIONS1 - Dispositif de mesure périphérique de contrainte, comprenant : - un corps annulaire (20) apte à supporter sans déformation permanente une contrainte de compression axiale à mesurer, - au moins un canal de mesure (13, 13a, 13b), agencé dans une portion du corps annulaire (20) soumise à une déformation dans le sens de la longueur du canal de mesure (13, 13a, 13b) sous l'effet de la contrainte de compression axiale à mesurer, - au moins un capteur de déformation longitudinale, logé et fixé dans le canal de mesure (13, 13a, 13b), comportant une fibre optique (16) à réseau de Bragg (14), et apte à générer des signaux optiques de détection fonction des déformations longitudinales subies par la fibre optique (16) dans le canal de mesure (13, 13a, 13b), - des moyens de transmission (16) aptes à transmettre les signaux optiques de détection à des moyens de réception et d'analyse de signal (18).
- 2 - Dispositif de mesure périphérique de contrainte selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend : - une pluralité de canaux de mesure (13a, 13b) répartis dans le corps annulaire (20) autour de son axe longitudinal (I-I) et parallèlement à son axe longitudinal (H), - des capteurs de déformation longitudinale (14a, 14b), logés est fixés dans les canaux de mesure (13, 13a, 13b) du corps annulaire (20), et comportant chacun une fibre optique (16) à réseau de Bragg (14).
- 3 - Dispositif de mesure périphérique de contrainte selon la revendication 2, caractérisé en ce que les fibres optiques des capteurs de déformation longitudinale sont distinctes, et fournissent chacune un signal de mesure respectif.
- 4 - Dispositif de mesure périphérique de contrainte selon la revendication 2, caractérisé en ce que les capteurs de déformation longitudinale (14a, 14b) sont réalisés à partir d'une même fibre optique (16), dont les tronçons successifs traversent chacun l'un des canaux de mesure (13a, 13b), et comportant un réseau de Bragg (14a, 14b) dans chaque tronçon successif.
- 5 - Dispositif de mesure périphérique de contrainte selon la revendication 4, caractérisé en ce que les réseaux de Bragg (14a, 14b) sont structurés différemment les uns des autres pour émettre des signaux optiques différenciables.59FDEP.docx 14
- 6 - Dispositif de mesure périphérique de contrainte selon la revendication 1, caractérisé en ce que : - le corps annulaire (20) comporte un tronçon axial (20a) à plus grand diamètre se raccordant, par un premier tronçon intermédiaire (20b) à diamètre progressivement décroissant, à un premier tronçon axial (20c) à plus petit diamètre, de sorte qu'une contrainte de compression axiale sur le corps annulaire (20) provoque une déformation d'allongement périphérique amplifiée du tronçon axial à plus grand diamètre (20a), - le canal de mesure (13), contenant le capteur de déformation longitudinale à fibre optique 16 et réseau de Bragg 14, est agencé en anneau coaxial dans le tronçon axial à plus grand diamètre (20a).
- 7 - Dispositif de mesure périphérique de contrainte selon la revendication 6, caractérisé en ce que le tronçon axial à plus grand diamètre (20a) se raccorde, de part et d'autre, par deux tronçons intermédiaires (20b, 20d) à diamètre progressivement décroissant, à deux tronçons d'extrémité à plus petit diamètre (20c, 20e).
- 8 - Dispositif de mesure périphérique de contrainte selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le ou les canaux de mesure (13, 13a, 13b) sont des rainures réalisées sur une surface externe du corps annulaire (20).
- 9 - Dispositif de mesure périphérique de contrainte selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le ou les canaux de mesure (13, 13a, 13b) sont des perforations réalisées dans le corps annulaire (20).
- 10 - Dispositif de mesure périphérique de contrainte selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que, dans chaque canal de mesure (13, 13a, 13b), la fibre optique (16) est fixée par collage (100) dans un tube (15) lui-même fixé par collage (101) dans le canal de mesure (13, 13a, 13b).
- 11 - Dispositif d'accrochage destiné à accrocher une charge à un appareil de levage, comprenant : - un corps de levage (8), apte à être sollicité par des liens souples de traction, et comportant un premier siège distal (80) à première surface d'appui (81) orientée vers le haut, - au moins un organe d'accrochage (9a), ayant une partie proximale (10) comportant une seconde surface d'appui (10b) orientée vers le bas, ayant une partie distale (11) apte à être accrochée à la charge, et ayant un tronçon intermédiaire (12) reliant la partie distale (11) à la partie proximale (10),59FDEP.docx 15 - un dispositif de mesure périphérique de contrainte selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, engagé autour du tronçon intermédiaire (10c) de l'organe d'accrochage (9a), et interposé entre la première surface d'appui (81) et la seconde surface d'appui (10b) pour transmettre l'effort de levage, - des moyens de réception et d'analyse de signal (18) de détection, recevant les signaux de détection générée par le dispositif de mesure périphérique pour déterminer la contrainte de compression axiale subie par le dispositif de mesure périphérique.
- 12 - Dispositif d'accrochage destiné à accrocher une charge à un appareil de levage, comprenant : - un corps de levage (8), apte à être sollicité par des liens souples de traction, et comportant plusieurs premières surfaces d'appui (81) orientées vers le haut, - plusieurs organes d'accrochage (9a, 9b, 9c, 9d), associés chacun à l'une des premières surfaces d'appui (81), ayant chacun une partie proximale (10) comportant une seconde surface d'appui (10b) orientée vers le bas, ayant chacun une partie distale (11) apte à être accrochée à la charge, et ayant un tronçon intermédiaire reliant la partie distale (11) à la partie proximale (10), - plusieurs dispositifs de mesure périphérique de contrainte selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, engagés chacun autour du tronçon intermédiaire de l'un des organes d'accrochage (9a, 9b, 9c, 9d), et interposé entre l'une des premières surfaces d'appui (81) et la seconde surface d'appui (10b) de l'organe d'accrochage correspondant pour transmettre un effort de levage, - des moyens de réception et d'analyse de signal (18) de détection, recevant les signaux de détection générés par les dispositifs de mesure périphérique de contrainte pour déterminer l'un ou plusieurs des paramètres suivants : - la contrainte de compression axiale totale subie par l'ensemble des dispositifs de mesure périphérique de contrainte, - les différences entre les contraintes de compression axiale subies par chacun des dispositifs de mesure périphérique de contrainte, pour émettre un signal d'alerte ou de commande en présence d'une contrainte de compression axiale totale supérieure à un seuil de contrainte déterminé, ou en présence de différences significatives entre les contraintes de compression axiale subies par chacun des dispositifs de mesure périphérique de contrainte du dispositif d'accrochage.
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