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Dispositif de commande pour propulseurs à pas variable.
La présente invention concerne un dispositif de commande pour des installations d'actionnement à propulseur à pas réglable tels que des hélices réglables ou des propulseurs à roue à ailettes comportant des ailettes effectuant un mouvement d'oscillation commandé autour de leur axe longitudinal. L'invention a pour but de mettre la machine de commande à l'abri des surcharges en cas de changement du pas et de manoeuvres de commande.
Elle part de ce fait que des changements d'intensité et de rapidité quelconques du pas dans les hélices réglables et les propul- seurs à roue à ailettes peuvent conduite à des surcharges de la machine d'actionnement et elle consiste en la proposition d'éviter ces surcharges par le fait que dans les moyens de transmission entre l'organe actionné par la conduite du navire et choisissant le pas (par exemple le levier de marche) et le dispositif de déplacement sur le propulseur on intercale un dispositif de retardement de telle manière que le commandement donné par la conduite du navire est réalisé avec retardement. On prévoit en particulier à cet effet, suivant la présente invention, un dispositif suiveur mécanique, mécanico-hydraulique ou électrique.
Suivant une autre conformation de l'invention, le dispositif est établi de telle manière qu'en particulier pour des installations d'actionnement à moteurs à combustion, le retardement entre le commandement et la réalisation du com-
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mandement est efficace seulement en dehors du pas permanent, c'est-à-dire dans la région entre le pas permanent et le pas maximum.
Suivant une autre proposition de l'invention, en vue de simplifier les conditions de construction pour le dispositif de retardement ou le dispositif suiveur, on supprime par exemple.par un dispositif de déformation la dépendance linéaire entre la déviation du levier de marche et la variation de pas et la dépendance est rendue telle qu'à de mêmes trajets de déplacement du levier de marche correspondent des variations de pas s'établissant avec retardement et qui ont pour conséquence les mornes variations de puissance.
Une autre possibilité consiste à conserver seulement dans la région des petits pas la dépendance linéaire (proportionnalité) entre le trajet du levier de marche et le pas de marche et de la supprimer dans la région des pas plus élevés -
L'invention est expliquée plus en détail dans la suite à l'aide de plusieurs figures et est représentée en quelques exemples de réalisation.
La fig. 1 montre en diagramme, au-dessus (le la vitesse du navire, les courbes de puissance pour différents pas de marche, chaque fois constants. On a reporté également la courbe dite de propulseur qui indique la demande de puissance du navire pour chaque vitesse dans l'état de permanence. Comme on le voit, la consultation de puissance n'augmente pas de façon linéaire avec le pas de marche mais suivant une puissance plus élevée. Le point d'intersection de la courbe de propulseur avec le pas maximum du propulseur donne la puissance la plus élevée pour laquelle la machine de commande est établie.
Pour les considérations qui suivait, on supposera d'abord que l'actionnement se fait directement ou indirectement par voie électrique au moyen de moteurs à combustion interne. Comme dans ces moteurs le réglage de l'ame- née de combustible ne comporte que très peu d'inertie, une variation de la puissance débitée peut se faire dans de larges limites relativement, rapidement. Il peut se produire par conséquent l'état de fonctionnement suivant.
Lorsque par exemple le navire est encore au repos et que. le levier de marche est amené au pas lo plus élevé, on cas de nombre de tours invariables, le propulseur absorberait plus de puissance de Ici quantité WPS que la machine d'actionnement ne peut en mettre à sa dispositicn pour un nombre de tours
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constant.
La conséquence de ceci serait que la machine d'actionnement diminuerait son nombre de tours jusque ce que l'équilibre soit de nouveau établi entre le moment du pro- pulseur et le moment du @teur. Comme alors avec la chute du nombre de tours le moment du moteur tombe également, la machine ne serait pas chargée au maximum pour ce mode de fonctio tionnement et le navire n'est pas mis en accélération aussi rapidement que ce serait possible en considération de la puissance de la machine.
Cet inconvénient est évité suivant la présente invention par le fait que par un dispositif de retardement, l'ordre donné par la conduite du navire, par exemple la marche pleine vers l'avant, n'est pas exécuté immédiatement mais avec un retardement tel que le pas entier est d'abord atteint lorsque celui-ci peut être obténu sans surcharge de la machine de commande pour une vitesse croissante du navire.
La fig. 2 représente par exemple une forme de réalisation d'un semblable dispositif de retardement. Le dispositif consiste en un accouplement souple à ressort à double effet et à piston d'amortissement, intercalé entre le levier de marche et le dispositif de changement du pas. La tige 10 reliée de façon quelconque au levier de marche forme à son extrémité un élargissement en forme de cylindre 11 avec des butées 12 et 13 destinées chacune à un disque de pression 14 et 15, le ressort en hélice 16 étant inséré entre ces disques. A ces disques 14 et 15 s'attachent en ou- tre les butées 18 et 19 reliées à la tige 17 aboutissant au dispositif de déplacement pour le pas du propulseur.
On a relié en outre à cette tige 17 par l'intermédiaire d'un bras 20 et d'une tige de piston 21 un piston 22 qui circule dans un cylindre 23 rempli de liquide. Le piston est pourvu d'un conduit ou d'une rainure 24 allant d'un côté à l'autre du piston..
Ce dispositif fonctionne comme suit : Dans le cas d'un déplacement du levier de marche de la position zéro à la pleine marche vers l'avant, la tige 10 et avec elle l'élargissement cylindrique 11 sont déplacés d'une certaine quantité vers la droite et de ce fait par l'intermédiaire des butées 12 et du disque de pression 14 le ressort 16 est mis sous tension. De ce fait, la tige 17 est mise sous pression par l'intermédiaire du disque 15 appliqué contre sa butée 19 et le piston 22 est mis sous pression également mais est empêché de se mouvoir par le frein à huile.
Sous
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l'effet de la pression du piston, l'huile se trouvant dans la moitié de droite du cylindre 23 est refoulée progressivement à travers le conduit 24 de l'autre côté du piston et dans le même rythme la tige 17 suit vers la droits et produit ainsi le changement progressif de pas. Par un choix approprié des dimensions, en particulier de la section d'étranglement produite par le conduit 24, il est possible sans difficulté de régler exactement l'intervalle de temps dans lequel le changement de pas doit suivre le commandement donné.
Le dispositif fonctionne de la même manière dans le cas d'un ordre en sens opposé, c'est-à-dire de la position zéro à la pleine marche vers l'arrière. En considération de ce que la manoeuvre de marche vers l'arrière doit se faire très prudemment en règle générale déjà pour d'au- tres raisons et en particulier égalementavec de petites vitesses, la réalisation se produit de telle manière que le dispositif de retardement agit seulement dans une direction. On fraise à cet effet comme le montre la fig. 3 simplement une rainure 25 dans la voie de glissement du cylindre, de sorte que lors d'un actionnement du piston vers ce côté, l'huile peut passer sans entravers d'un côté du piston à l'autre.
La fig. 4 montre encore une autre possibilité de réalisation du dispositif de freinage. Le piston 26 n'est pas relié rigidement mais de facon mobile à la tige de piston 21 de telle sorte que lors d'un mouvement de la tige de piston vers la droite, le piston est entraîné immédiatement tandis que lors d'un mouvement dans l'autre direction la ,tige de piston, établie à une extrémité comme corps de soupape 27 pour une ouverture de soupape 28 prévue dans le piston, est d'abord déplacée seule et ouvre ainsi la soupape pour entraîner seulement ensuite le piston 26.
On obtient de cette manière que le dispositif de retardement agit seulement dans un sens, c'est-à-dire seulement en cas d'agrandissement du pas, tandis que lors du retour du pas, il règne une liberte complète et le dispositif de déplacement exécute immédiatement l'ordre donné, à part la petite course d'ouverture de la soupape 27,28. Comme dans cette réalisation le dispositif agit seulement dans un sens, si pour des pas négatifs (pour la marche arrière) un retardement du commandement est désiré, le dispositif
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de freinage doit être disposé pour les deux directions d'action. A la fig. 4 on a tenu compte en outre du désir de voir régner à l'intérieur d'une portée désirée de pas une liberté complète de déplacement du pas.
La rainure 25 est ici prolongée dans la partie de droite du cylindre et la distance 29 correspond à la course depuis le pas nul jusqu'au pas de'marche normal. Comme on le voit en effet à la fig.l, le danger d'une surcharge de la machine d'actionnement par une mise en position trop forte du pas est bien le plus grand toujours à l'état de permanence et pour de petites vitesses du navire,d'autre part il se peut qu'il soit admissible également à l'état de permanence de faire varier la valeur du pas jusqu'à une grandeur appelée le pas de permanence, aussi fortement et aussi rapidement qu'on le désire de telle sorte que la machine de commande puisse être surchargée. C'est, dans le cas supposé à la fig. 1, le pas # = 0,5 pour lequel l'absorption de puissance pour une vitesse nulle est exactement égale à la puissance maxima de la machine.
Dans la plupart des cas, il est désiré de conserver cette liberté à l'intérieur de la gamme des pas depuis zéro jusqu'au pas de permanence car spécialement lors de manoeuvres dans les ports et pour des vitessestrès petites jusqu'aux vitesses moyennes les commandements les plus divers se succèdent très rapidement. On a tenu compte de ces conditions dais l'exemple de réalisation de la fig.4.
On peut voir en outre d'après le diagramme de la fig. 1 que la vitesse du navire augmente à peu près proportionnellement au pas. Pour autant qu'il existe, comme on l'a toujours réalisé jusqu'à présent, une proportionnalité entre la déviation du levier de marche et le pas réglé chaque fois, de sorte qu'à des intervalles de déviation du levier de marche égaux correspondent des augmentations égales du pas du propulseur, la déviation du levier de marche est également proportionnelle à la vitesse du navire.
Ceci est représenté à la fig. 5 par la courbe a, Mais comme, ainsi que le montre la courbe de propulseur, la puissance augmente avec une puissance supérieure de la vitesse, les différences de charge pour de mêmes intervalles de déviation du levier de marche augmenteront d'autant plus que la position du levier de marche sé rapproche du pas maximum.
Pour éviter cet inconvénient, la présente invention propose d'établir de telle manière le dispositif de retardement entre le levier de marche et le dispositif de déplacement du pas
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que les temps de suite, c'est-à-dire des intervalles de temps avec lesquels le dispositif de déplacement suit le commandement jusqu'à l'exécution finale de celui-ci, augmentent avec 1'accroissement de la déviation du levier de marche de façon constante ou au moins graduellement, c'est- à-dire de telle manière que la réalisation du commandement donné se fait d'autant plus lentement que le pas rélé est plus élevé.
Ce problème peut être résolu par une conformation appropriée du dispositif de retardement. Il suffit de réaliser dans le cas représenté aux fig. 2 à 4, par exemple simplement le conduit d'étranglement avec une section variable en fonction de la course du piston, de telle manière que l'ouverture de passage d'huile devienne plus petite avec l'augmentation de la course du piston. A cet effet, on pourrait relier au cylindre un mandrin de grosseur variable qui pour le mouvement du piston s'engage dans le conduit d'étrangement et rétrécit alors constamment sa section.
La proposition mentionnée en dernier lieu, d'établir un dispositif de retardement de telle manière que l'on obtient des temps de suite augmentant constamment avec le pas peut offrir au point de vue constructif certaines difficultés. Dans le cas d'une solution mécanico-hydraulique par exemple, les dimensions du piston de freinage du dispositif de suite sont déterminées par le plus petit diamètre admissible, pour des raisons de fabrication et de sécurité, pour le conduit d'étranglement. En outre, pour un temps de suite déterminé exigé, le volume d'huile refoulé est imposé également. Plus les temps de suite doivent être grands plus devrait être grand également le dispositif de suite.
Ceci est particulièrement désavantageux lorsque le dispositif de suite doit être en action seulement entre le pas de permanence valant environ 60-70 % du pas maximum et le pas maximum, c'est-à-dire lorsque le retardement dans le temps, grand dans certaines circonstances, devrait être reporté sur la fraction du trajet total correspondant à ces 30-40 7, car plus le trajet est petit, plus devient grand le diamè-
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tre du cylindre de frein. 'p- fna-- #.i..si 1..* -(-).f de I1H(!f""Il!l{flt-.
Ces inconvénients sont évités suivant une seconde proposition de la présente invention par le fait que par un dispositif d@fermateur prévu supplémentairement au dis-
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positif de retardement dans le tringlage de liaison entre le levier de marche et le dispositif de la pro- portionnalité entre la déviation du levier de marche et la valeur du pas réglé par celle-ci est supprimée et remplacée par une autre dépendance qui doit s'adapter à des conditions déterminées du fonctionnement de manoeuvre désiré dans chaque cas. Dans certaines circonstances, il est avantageux de choisir le retardement de telle manière qu'à de mânes intervalles du trajet du levier de marche correspondent de mêmes accroissements de puissance, considérés chaque fois dans l'état de stabilité du mouvement du navire.
Cette dépendance est représentée par la courbe b de la fig. 5. La puissance absorbée par les propulseurs s'élève alors proportionnellement au trajet parcouru par le levier de marche.La dépendance du trajet du levier de marché par rapport au pas a alors une affinité avec la courbe de propulseur,c'est-à- dire avec la dépendance de la puissance absorbée par le propulseur par rapport à la vitesse de marche ou au pas proportionnel à la vitesse de marche.
Une semblable réalisation procure, pour la constitution constructive du dispositif de suite du retardement suivant la présente invention, des conditions simplifica- trices car alors le pas de permanence est atteint déjà par exemple pour 13-25% du trajet total du levier de marche de sorte que pour la commande de suite il y a disponible encore 7>-85 % du trajet total et que le dispositif de suite peut être fait beaucoup plus petit et être réalisé pour des forces plus petites également- -On considération du fait que dans le cas de la dépendance représentée par la courbe b entre la déviation du levier de marche et le pas, dans la gamme de petites déviations dans le voisinage du pas nul par suite de l'accroissement rapide du pas,
il se produit des poussées considérables déjà pour de petites déviations du levier de marche, ce qui n'est pas désiré en particulier lors de la manoeuvre à l'état de permanence et aux petites vitesses, c'est-àdire par exemple lors des manoeuvres d'accostage et de départ car les manoeuvres sont autrement réalisées trop fortement et doivent fréquemment être corrigées.
On peut réaliser également suivant un développement de la présente invention une autre déformation. On peut choisir par exemple la dépendance représentée par la courbe
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c de la fig. 5 pour laquelle dans la région de petits dépla- cements du levier de manoeuvre, une petite déviation du levier de manoeuvre correspondent également de petites va- riations de pas telles que dans la région des valeurs éle- vées du pas, à de mêmes déviations du levier de marche cor- respondent toujours des accroissements de pas devenant de plus en plus petits.
Les fig. 6-8 représentent deux possibilités de réalisation d'un semblable dispositif de déformation.
Suivant la fig. 6 une came 32 montée de façon à @ pouvoir tourner et reliée an au moyen d'une tige 31 s'engage dans une fourche 33 pouvant également tour- ner qui est reliée de son côté par la tige 34 au dispositif
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nern 1 la brocha de m <:'1'\ O,"llVT\!J de ra+n+fla,..;i,+ 1,,7nr lA f) i < i'i. ! !,. i-f dedëplacemenCVau propul- seur. La came a une forme telle qu'à de mêmes déviations du levier de marche correspondent des déviations, variant suivant une loi désirée, de la tige 34 aboutissant au dispositif de retardement.
Suivant les fig. 7 et 8 on a prévu dans ce but également une multiplication variable par levier qui est formée par trois leviers 35, 36 et 37 s'engageant l'un dans l'autre. La @@@@@@@ est raccordéeen 39 au levier 35 tournant sur le pivot 38. Au moyen d'un tourillon ou d'un galet 40, le levier 35 s'engage dans la partie en fourche 41 du levier double 36 monté sur la cheville 42 et dont le bras 43, plus long mais de même direction, est également en liaison au moyen d'un tourillon ou d'un galet 44 avec l'extrémité en fourche du levier 37 également monté sur le pivot 38.
A la place du dispositif de retardement hydraulicomécanique ou purement mécanique décrit jusqu'à présent, on peut employer naturellement aussi n'importe quelle autre commande de suite ou de retardement électrique. Au lieu d'un dispositif de retardement agissant entre le levier de marche et le dispositif de déplacement, le levier de marche lui-même pourrait toutefois aussi être guidé ou freiné de telle maniére que de ce fait il ne peut pas être déplacé aussi loin et aussi rapidement qu'on le désire. On pourrait choisir par exemple à la place d'un levier de marche une commande à volant avec démultiplication appropriée. La proportionnalité entre le trajet de marche et le changement de pas pourrait alors être supprimée par une tige filetée, à pas variable de façon continue.
Pour remplir la condition de la liberté de dépla-
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cement du pas à l'intérieur du pas. de permanence et après transmission retardée de l'ordre dans la région entre le pas de permanence et le pas maximum, l'échelle du levier de marche au poste de commande pourrait présenter une butée à l'endroit correspondant à la poussée de permanence, butée jusqu'à laquelle le levier de marche peut être déplaoé aussi rapidement qu'on le désire, tandis qu'au-delà de celle-ci le levier de marche ne peut être actionné jusqu'au pas ma- ximum qu'avec un déplacement fin ralentissant le mouvement en conséquence et agissant seulement éventuellement d'un côté, vers l'avant.
Revendications.
1/ Dispositif de commande pour propulseurs à changement, hélices-rames, ou propulseurs à roues à ailet- . tes, en particulier pour l'aotionnement de navires, carac- térisé en ce que dans les moyens de transmission entre l'organe actionné par la conduite du navire et réglant le pas désiré, (levier de marche, roues de gouvernail, etc) et le dispositif de changement sur le propulseur, on a in- tercalé un dispositif de retardement de telle manière que le commandement donné par la conduite du navire est réalisé avec un retardement dans le temps.
2/ Dispositif de commande suivant la revendica- tion 1, caractérisé en ce que le dispositif de retardement est établi de telle manière qu'il entre en action seulement entre le pas de permanence et le pas maximum.
3/ Dispositif de commande suivant les revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce que le dispositif de retar- dement est établi de telle manière;qu'il entre en action seu- lement en cas de changements de pas vers l'avant.
4/ Dispositif de commande suivant les revendica- tions 1 à 3, caractérisé par un accouplement à ressort à double fermeture, intercalé entre le levier de marche e le dispositif de déplacement de pas, et dont la partie menée aboutissant au dispositif de changement de pas est reliée à un piston hydraulique d'amortissement (fig. 2).
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