FR3012803A1 - Dispositif de fixation de cables et appareil de deplacement de charge correspondant - Google Patents

Abstract

Ce dispositif (50) de fixation de câbles (40) comporte au moins deux vérins (100), chaque vérin comprenant une première partie et une deuxième partie mobiles l'une par rapport à l'autre, l'une de ces parties comprenant des moyens de fixation d'au moins un câble (40), et l'autre de ces parties comprenant des moyens de fixation (210) à une structure de référence (60), chaque vérin comprenant une chambre haute pression (170) et une chambre basse pression (180) séparées par un piston (140), la chambre haute pression (170) contenant un premier fluide (190), la chambre basse pression (180) contenant un deuxième fluide (200), et au moins deux vérins sont des vérins (100) d'équilibrage ayant leurs chambres haute pression (170) respectives reliées par un conduit haute pression (110) et leurs chambres basse pression (180) respectives reliées par un conduit basse pression (120).

Description

Dispositif de fixation de câbles et appareil de déplacement de charge correspondant La présente invention concerne un dispositif de fixation de câbles pour un appareil de déplacement de charge à plusieurs câbles. L'invention s'applique au levage de charges, par exemple pour le déploiement des instruments aériens présents à bord d'un sous-marin, lorsque celui-ci se trouve à proximité de la surface. Ces instruments sont, par exemple, un périscope ou des antennes de communication.

De façon classique, un vérin de hissage permet de déplacer ces charges de deux manières : soit par transmission directe, soit par l'intermédiaire d'un câble, avec ou sans système de mouflage L'invention s'applique aux systèmes de hissage par câbles. Dans le cas du hissage par câbles, le vérin de hissage est généralement muni d'une ou de plusieurs poulie(s) de mouflage à l'extrémité de sa tige, le corps du vérin étant solidaire d'une structure fixe du sous-marin. En variante, une ou plusieurs poulies de mouflage sont montées rotatives sur le corps du vérin de hissage, la tige du vérin étant solidaire d'une structure fixe du sous-marin. Un ou plusieurs câbles sont reliés à la base de la charge à déplacer par l'une de leurs extrémités, l'autre extrémité étant reliée au pied du vérin de hissage ou à un point de la structure fixe. Chaque câble passe à travers la gorge d'une poulie de mouflage correspondante. Ainsi, lorsque le piston du vérin de hissage se déplace d'une certaine longueur, la charge est déplacée du double de cette longueur. La présence de plusieurs câbles permet d'éviter la chute de la charge en cas de rupture de l'un des câbles.

Néanmoins, un tel dispositif ne donne pas entière satisfaction. En effet, le comportement des câbles au cours du temps, ou lors des variations de température auxquelles ils sont exposés, peut grandement différer. Ainsi, l'un des câbles peut être soumis à une tension bien plus grande que les autres câbles rattachés à la même charge. Par conséquent, ce câble est davantage susceptible de se rompre par rapport aux autres câbles. Or, une rupture soudaine de l'un des câbles peut endommager la charge, par exemple en raison d'à-coups, et entrainer la rupture des autres câbles. Un but de l'invention est de proposer une solution pour réduire le risque de rupture de l'un des câbles et équilibrer en permanence la charge à laquelle chaque câble est soumis.

A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de fixation de câbles pour un appareil de déplacement de charge à plusieurs câbles, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux vérins, chaque vérin comprenant une première partie et une deuxième partie mobiles l'une par rapport à l'autre, à savoir le corps du vérin et un ensemble piston-tige, l'une de ces parties comprenant des moyens de fixation d'au moins un câble, et l'autre de ces parties comprenant des moyens de fixation à une structure de référence, chaque vérin comprenant une chambre haute pression et une chambre basse pression séparées par le piston, la chambre haute pression contenant un premier fluide, la chambre basse pression contenant un deuxième fluide, et en ce qu'au moins deux vérins sont des vérins d'équilibrage ayant leurs chambres haute pression respectives reliées par un conduit haute pression et leurs chambres basse pression respectives reliées par un conduit basse pression. Suivant des modes particuliers de réalisation, l'invention présente l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou selon toute combinaison techniquement possible : - les chambres haute pression des vérins d'équilibrage sont reliées à une source de fluide à haute pression par un conduit d'alimentation ; - le conduit d'alimentation comporte un régulateur de pression aval disposé entre les chambres haute pression des vérins d'équilibrage et la source de fluide à haute pression, le régulateur de pression aval étant propre à se mettre dans une position ouverte mettant en communication les chambres haute pression et la source de fluide à haute pression lorsque la pression du premier fluide dans les chambres haute pression est inférieure à une première valeur prédéterminée ; - le dispositif comporte une soupape de surpression, la soupape de surpression étant disposée dans un conduit reliant les chambres haute pression des vérins d'équilibrage à un collecteur de fluide basse pression, la soupape de surpression étant propre à se mettre dans une position ouverte mettant en communication les chambres haute pression des vérins d'équilibrage et le collecteur de fluide lorsque la pression du premier fluide est supérieure à une deuxième valeur prédéterminée ; - le conduit d'alimentation comporte un clapet anti-retour disposé entre le régulateur de pression aval et les chambres haute pression des vérins d'équilibrage ; - le dispositif comporte un pressostat propre à mesurer la pression du premier fluide ; - le dispositif comporte des instruments de mesure propres à mesurer le déplacement d'une partie mobile d'au moins un vérin d'équilibrage ; - les vérins sont des vérins hydrauliques.

L'invention a également pout objet un appareil de déplacement de charge à plusieurs câbles, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de fixation de câbles tel que défini ci-dessus et un vérin de déplacement de charge alimenté par un fluide d'alimentation sous pression et adapté pour exercer un effort sur lesdits câbles, les câbles étant adaptés pour être reliés par l'une de leurs extrémités à la charge et par leur autre extrémité à ladite structure par l'intermédiaire du dispositif de fixation de câbles.

Suivant d'autres caractéristiques de cet appareil : - l'appareil comporte une vanne de sectionnement propre à interrompre l'alimentation du vérin de déplacement de charge en fluide d'alimentation lorsque la pression dudit premier fluide est supérieure à une troisième valeur prédéterminée ; - l'appareil comprend un conduit de consigne relié par l'une de ses extrémités à la sortie de la soupape de surpression et par l'autre de ses extrémités à une entrée de consigne de la vanne de sectionnement pour acheminer tout ou partie du premier fluide traversant la soupape de surpression vers l'entrée de consigne, la vanne de sectionnement étant propre à interrompre l'alimentation du vérin de déplacement de charge en fluide d'alimentation lorsque la pression dudit premier fluide à l'entrée de consigne est supérieure à ladite troisième valeur prédéterminée ; - la vanne de sectionnement comporte une sortie de fuite reliée à l'entrée de consigne, la sortie de fuite étant propre à permettre un écoulement du premier fluide à débit contrôlé de l'entrée de consigne vers le collecteur de fluide. L'invention sera mieux comprise à la l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est un schéma d'un appareil de hissage selon l'invention, avant le hissage de la charge ; - la figure 2 est un schéma de l'appareil de hissage de la figure 1, à l'issue du hissage de la charge ; - la figure 3 est un schéma d'un premier mode de réalisation d'un dispositif de fixation de câbles selon l'invention ; - la figure 4 est un schéma du dispositif de la figure 3, l'un des câbles de hissage étant sectionné ; - la figure 5 est un schéma d'un deuxième mode de réalisation d'un dispositif de fixation de câbles selon l'invention ; - la figure 6 est un schéma d'un troisième mode de réalisation d'un dispositif de fixation de câbles selon l'invention ; - la figure 7 est un schéma d'un quatrième mode de réalisation d'un dispositif de fixation de câbles selon l'invention ; - la figure 8 est un schéma d'un cinquième mode de réalisation d'un dispositif de fixation de câbles selon l'invention ; - la figure 9 est un schéma d'un sixième mode de réalisation d'un dispositif de fixation de câbles selon l'invention. Un appareil 10 de déplacement de charges à plusieurs câbles, représenté sur les figures 1 et 2, est propre à déplacer une charge 20. Par exemple, la charge 20 est un périscope ou une antenne de communication d'un sous-marin. L'appareil 10 de déplacement de charge comporte un vérin 30 de déplacement de charge et au moins deux câbles 40. L'appareil 10 comprend en outre un dispositif 50 de fixation de ces câbles par l'une de leurs extrémités à une structure 60 fixe, l'autre de leurs extrémités étant reliée à la charge 20.

Le vérin 30 comporte un corps 70, fixé à la structure 60, et un ensemble piston- tige dont la tige 80 est visible sur la figure 2. La course du piston du vérin 30 est par exemple comprise entre 1 m et 4 m. Des poulies 90 de mouflage sont montées rotatives sur la tige 80 du vérin 30. Le nombre de poulies de mouflage est égal au nombre de câbles 40, chaque câble 40 passant dans une gorge d'une poulie 90 correspondante. Le dispositif 50 de fixation de câbles est illustré par les figures 3 et 4. Il comprend deux vérins 100 d'équilibrage, un conduit haute pression 110 et un conduit basse pression 120. Chaque vérin 100 d'équilibrage comporte un corps 130, un piston 140 et une tige 150, le piston 140 et la tige 150 étant solidaires pour former un ensemble piston-tige 160. Le corps 130 et l'ensemble piston-tige 160 sont mobiles l'un par rapport à l'autre. Les vérins 100 d'équilibrage sont, par exemple, des vérins hydrauliques. La course des vérins 100 d'équilibrage est par exemple comprise entre 5 mm et 50 mm, par exemple comprise entre 10 mm et 20 mm.

Le piston 140 de chaque vérin 100 d'équilibrage délimite dans le corps 130 une chambre haute pression 170 et une chambre basse pression 180. Les chambres haute pression 170, respectivement basse pression 180, des vérins 100 sont reliées entre elles par le conduit haute pression 110, respectivement le conduit basse pression 120.

Les chambres haute pression 170 contiennent un premier fluide 190, par exemple de l'huile. Les chambres basse pression 180 contiennent un deuxième fluide 200, par exemple de l'air. La pression du premier fluide 190 est supérieure à la pression du deuxième fluide 200. La pression du premier fluide 190 vaut, par exemple, 250 bars, de façon à équilibrer la tension des câbles. La pression du deuxième fluide 200 vaut, par exemple, 1 bar.

Chaque tige 150 est reliée à l'extrémité d'un câble 40. Chaque corps 150 de vérin 100 d'équilibrage est fixé à la structure 60 fixe par des moyens 210 de fixation. Lors du fonctionnement de l'appareil 10 de déplacement de charge, la charge 20 exerce sur chaque câble 40 un effort. Si l'effort ressenti par chacun des câbles 40 est différent, les ensembles piston-tige 160 des vérins 100 d'équilibrage se déplacent, chacun se déplaçant en sens opposé de l'autre, et s'arrêtent lorsque les efforts exercés sur chacun des câbles 40 sont égaux grâce au déplacement du fluide 190 entre les deux vérins 100 d'équilibrage. Sous l'effet de variations thermiques, par exemple, la longueur de chaque câble 40 fluctue par dilatation ou contraction. Les fluctuations de longueur ne sont pas égales d'un câble 40 à l'autre. Il s'ensuit que l'effort exercé par la charge 20 sur chaque câble 40 est différent. Les vérins d'équilibrage agissent comme décrit précédemment pour que tous les efforts exercés par la charge 20 sur les câbles 40 demeurent égaux. Un tel dispositif de fixation permet de réduire le risque qu'un câble 40 supporte une trop grande partie de la charge 20 et présente un risque accru de rupture, la position des ensembles mobiles des vérins d'équilibrage s'ajustant automatiquement pour assurer une tension égale dans les câbles 40 qui y sont reliés. En cas de rupture de l'un 40A des câbles 40, comme cela est illustré par la figure 4, la tige 150B reliée au câble 40B non rompu progresse vers l'extérieur du corps 130B du vérin 100B d'équilibrage correspondant sous l'action des efforts exercés par la charge 20 sur le câble 40B. La chambre haute pression 170B du vérin 100B se vide dans la chambre haute pression 170A du vérin 100A d'équilibrage relié au câble 40A rompu. Simultanément, la chambre basse pression 180A du vérin 100A se vide dans la chambre basse pression 180B du vérin 100B. Généralement, le mouvement de l'ensemble piston-tige 160B du vérin 100B s'arrête une fois arrivé en butée, comme cela apparaît sur la figure 4. La charge 20 est ainsi retenue. Selon un autre mode de réalisation (non représenté) d'un dispositif de fixation de câbles selon l'invention, au moins un vérin 100 d'équilibrage est relié à la structure 60 fixe par sa tige, le câble 40 étant fixé au corps 130 du vérin 100. Le fonctionnement est similaire à celui décrit précédemment. Selon un autre mode de réalisation, illustré par la figure 5, le dispositif 50 de fixation de câbles 40 est analogue à celui des figures 3 et 4 et comporte en outre des moyens 220 d'alimentation des chambres haute pression 170 en fluide à haute pression 190.

La pression du fluide à haute pression 190 vaut, par exemple, 250 bars. Les moyens 220 d'alimentation comportent une source 240 de fluide à haute pression et un conduit d'alimentation 250. Le conduit d'alimentation 250 est relié par l'une de ses extrémités au conduit haute pression 110 en un piquage 255, l'autre de ses extrémités étant reliée à la source 240. Le conduit d'alimentation 250 comporte un régulateur de pression aval 260. Il comprend en outre une dérivation 263 reliée à un pressostat 266. Le pressostat 266 est, par exemple, propre à envoyer une mesure de la pression du premier fluide 190 vers un système d'information de bord (non représenté).

En fonctionnement, lorsque la pression du premier fluide 190 chute au-dessous d'une première valeur prédéterminée P1, par exemple suite à une dilatation importante des câbles 40 ou sous l'effet de fuites au niveau des chambres haute pression 170 des vérins 100 d'équilibrage ou du conduit haute pression 110, le régulateur de pression 260 se met dans une position « ouverte », mettant en communication la source 240 de fluide à haute pression et les chambres haute pression 170 des vérins 100 d'équilibrage. La pression du premier fluide 190 augmente. Le régulateur de pression 260 se met automatiquement en position « fermée », empêchant la poursuite de l'ajout de fluide à haute pression dans les chambres haute pression 170, lorsque la pression du premier fluide 190 passe au-dessus de Pl.

Un tel dispositif de fixation permet de réguler la tension des câbles 40 et empêche, par exemple, que l'un de ces câbles sorte d'une gorge de la poulie 90. Selon le mode de réalisation illustré par la figure 6, le conduit d'alimentation 250 du dispositif 50 de fixation de câbles comporte également une soupape de surpression 270.

La soupape de surpression 270 est disposée dans le conduit 250 de façon telle que le piquage 255 se trouve entre la soupape 270 et le régulateur de pression aval 260. Le conduit d'alimentation 250 débouche, à la suite de la soupape 270, sur un collecteur de fluide basse pression ou bâche (non représenté). Le conduit d'alimentation 250 comporte également un clapet anti-retour 280 disposé entre le régulateur de pression 260 et le piquage 255. En fonctionnement, lorsque la pression du premier fluide 190 dépasse une deuxième valeur prédéterminée P2, P2 > P1, par exemple lorsqu'un effort important s'exerce sur les câbles 40 suite à un choc, à une contraction thermique importante des câbles (40) ou à un évènement empêchant le déplacement de la charge 20, la soupape de surpression 270 se met dans une position « ouverte » telle que le premier fluide 190 est partiellement évacué vers le collecteur de fluide.

Selon le mode de réalisation illustré par la figure 7, des instruments 290 de détection de butée de chaque ensemble piston-tige 160 sont disposés sur chaque vérin 100 d'équilibrage. Par exemple, lors de la rupture d'un câble 40, les instruments 290 sont propres à émettre un signal indiquant la mise en butée du piston 140 de l'un des vérins 100 d'équilibrage. Selon le mode de réalisation illustré par la figure 8, des instruments 295 de mesure du déplacement de chaque ensemble piston-tige 160 sont disposés sur chaque vérin 100 d'équilibrage.

Par exemple, les instruments 295 sont propres à émettre un signal permettant de quantifier la détente ou la contraction de chaque câble 40 au cours du temps, la détente ou la contraction d'un câble 40 résultant en un déplacement de l'ensemble piston-tige 160 du vérin 100 d'équilibrage correspondant. Selon le mode de réalisation illustré par la figure 9, le vérin 30 de déplacement est alimenté par un dispositif d'alimentation 300 en fluide d'alimentation. Le conduit d'alimentation 250 tel que décrit précédemment comporte en outre une soupape de fuite 305. La soupape de fuite 305 est disposée dans le conduit d'alimentation 250 de façon telle que la soupape de surpression 270 se trouve entre la soupape de fuite 305 et le piquage 255. Le dispositif d'alimentation 300 comporte un conduit de vérin 310 propre à acheminer le fluide d'alimentation vers le vérin 30 de déplacement de charge. Le conduit de vérin 310 comprend une vanne 320 de sectionnement temporaire d'alimentation comportant une entrée de fluide 330, une sortie de fluide 340, une entrée de consigne 350 et une sortie de fuite 360. Un conduit de consigne 370 est connecté à l'une de ses extrémités au conduit d'alimentation 250 en un point 375 situé entre les soupapes 270 et 305. Le conduit de consigne 370 est connecté à l'autre de ses extrémités à l'entrée de consigne 350. La vanne 320 peut se mettre en position « ouverte » ou en position « fermée ».

La vanne 320 est telle qu'elle se place en position « fermée » si un fluide dont la pression est supérieure à une troisième valeur prédéterminée P3, P3 > P2, est acheminé vers son entrée de consigne 350. En position « ouverte », la vanne 320 est telle que le fluide d'alimentation peut s'écouler dans le conduit de vérin 310, entre l'entrée de fluide 330 et la sortie de fluide 340.

En fonctionnement, lorsque la pression du premier fluide 190 devient supérieure à P3, la soupape 270 est ouverte et la soupape 305 s'ouvre également. Une partie du premier fluide 190 est évacuée vers le collecteur de fluide à travers le conduit d'alimentation 250, une autre partie du premier fluide 190 circulant dans le conduit de consigne 370 vers l'entrée de consigne 350 et mettant la vanne 320 en position fermée. En position fermée, la vanne 320 est telle que le fluide d'alimentation ne peut pas circuler dans le conduit de vérin 310. Cette coupure d'alimentation permet d'éviter la surcharge dans les câbles 40 due à un effort important du vérin 30 en cas de blocage.

La sortie de fuite 360 est telle que, lorsque la vanne 320 est en position fermée, le premier fluide 190 s'écoule par un conduit de fuite 380 relié à la sortie de fuite 360 vers le collecteur de fluide. Le conduit de fuite 380 présente un diamètre minimal sensiblement inférieur au diamètre minimal du conduit de consigne 370. Ainsi, après un temps prédéterminé, la pression du premier fluide 190 repasse sous P3 et la vanne 320 revient en position « ouverte ». Par suite, l'alimentation du vérin 30 reprend.

Claims (12)

1. REVENDICATIONS1.- Dispositif (50) de fixation de câbles (40) pour un appareil (10) de déplacement de charge (20) à plusieurs câbles (40), caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux vérins (100), chaque vérin comprenant une première partie et une deuxième partie mobiles l'une par rapport à l'autre, à savoir le corps (130) du vérin et un ensemble piston-tige (160), l'une de ces parties comprenant des moyens de fixation d'au moins un câble (40), et l'autre de ces parties comprenant des moyens de fixation (210) à une structure de référence (60), chaque vérin comprenant une chambre haute pression (170) et une chambre basse pression (180) séparées par le piston (140), la chambre haute pression (170) contenant un premier fluide (190), la chambre basse pression (180) contenant un deuxième fluide (200), et en ce qu'au moins deux vérins sont des vérins (100) d'équilibrage ayant leurs chambres haute pression (170) respectives reliées par un conduit haute pression (110) et leurs chambres basse pression (180) respectives reliées par un conduit basse pression (120).
2. 2.- Dispositif (50) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les chambres haute pression (170) des vérins (100) d'équilibrage sont reliées à une source (240) de fluide (190) à haute pression par un conduit d'alimentation (250).
3. 3.- Dispositif (50) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le conduit d'alimentation (250) comporte un régulateur de pression aval (260) disposé entre les chambres haute pression (170) des vérins (100) d'équilibrage et la source (240) de fluide (190) à haute pression, le régulateur de pression aval (260) étant propre à se mettre dans une position ouverte mettant en communication les chambres haute pression (170) et la source (240) de fluide (190) à haute pression lorsque la pression du premier fluide (190) dans les chambres haute pression (170) est inférieure à une première valeur prédéterminée (P1).
4. 4.- Dispositif (50) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une soupape de surpression (270), la soupape de surpression (270) étant disposée dans un conduit reliant les chambres haute pression (170) des vérins (100) d'équilibrage à un collecteur de fluide basse pression, la soupape de surpression (270) étant propre à se mettre dans une position ouverte mettant en communication les chambres haute pression (170) des vérins (100) d'équilibrage et le collecteur de fluide lorsque la pression du premier fluide (190) est supérieure à une deuxième valeur prédéterminée (P2).
5. 5.- Dispositif (50) selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le conduit d'alimentation (250) comporte un clapet anti-retour (280) disposé entre le régulateur de pression aval (260) et les chambres haute pression (170) des vérins (100) d'équilibrage.
6. 6.- Dispositif (50) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un pressostat (266) propre à mesurer la pression du premier fluide (190).
7. 7.- Dispositif (50) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des instruments (290 ; 295) de mesure propres à mesurer le déplacement d'une partie mobile d'au moins un vérin (100) d'équilibrage.
8. 8.- Dispositif (50) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les vérins (100) sont des vérins hydrauliques.
9. 9.- Appareil (10) de déplacement de charge (20) à plusieurs câbles (40), caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (50) de fixation de câbles (40) selon l'une quelconque des revendications précédentes, et un vérin (30) de déplacement de charge (20) alimenté par un fluide d'alimentation sous pression et adapté pour exercer un effort sur lesdits câbles (40), les câbles (40) étant adaptés pour être reliés par l'une de leurs extrémités à la charge (20) et par leur autre extrémité à ladite structure (60) par l'intermédiaire du dispositif (50) de fixation de câbles.
10. 10.- Appareil (10) selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte une vanne de sectionnement (320) propre à interrompre l'alimentation du vérin (30) de déplacement de charge (20) en fluide d'alimentation lorsque la pression dudit premier fluide (190) est supérieure à une troisième valeur prédéterminée (P3).
11. 11.- Appareil (10) selon la revendication 10, caractérisé en ce que le dispositif (50) de fixation de câbles (40) est conforme à la revendication 4, et en ce que l'appareil (10) comprend un conduit de consigne (370) relié par l'une de ses extrémités à la sortie de la soupape de surpression (270) et par l'autre de ses extrémités à une entrée de consigne (350) de la vanne de sectionnement (320) pour acheminer tout ou partie du premier fluide (190) traversant la soupape de surpression (270) vers l'entrée de consigne (350), la vanne de sectionnement (320) étant propre à interrompre l'alimentation du vérin (30) de déplacement de charge (20) en fluide d'alimentation lorsque la pression dudit premier fluide (190) à l'entrée de consigne (350) est supérieure à ladite troisième valeur prédéterminée (P3).
12. 12.- Appareil (10) selon la revendication 11, caractérisé en ce que la vanne de sectionnement (320) comporte une sortie de fuite (360) reliée à l'entrée de consigne (350), la sortie de fuite (360) étant propre à permettre un écoulement du premier fluide (190) à débit contrôlé de l'entrée de consigne (350) vers le collecteur de fluide.