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Dispositif de commande pour propulseurs à déplacement, en particulier propulseurs à roue à ailettes.
Il est connu de-munir le centre, de commande de propulseurs à.roue à ailettes dont les ailettes exécutent autour de leurs axes un mouvement d'oscillation commandé, d'un régulateur qui déplace le centre de commande en fonction d'une grandeur de conduite déterminant le fonctionnement,' comme le nombre de tours, la puissance', etc., pour faire fonctionner la machine motrice avec un nombre de tours constant ou à peu près constant marne en cas de conditions de fonctionnement modifiées (par le vent, les vaguea, le placement du gouvernail, etc.). Ce dispositif est destiné à utiliser dans les conditions hydrauliques données à chaque instant toujours exactement la pleine puissance de commande.
Suivant cette proposition, ce n'est pas le levier de marche qui agit sur le pas de marche mais bien un régulateur tandis que le levier de marche agit sur l'admission de la machine motrice.
Cette réalisation a entre autres l'inconvé- nient considérable que; pour revenir d'un pas de marche
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quelconque vers l'avant à un pas de marche quelconque vers l'arrière, il ne suffit pas de ramoner en arrière le levier de marche, car celui-ci influence seulement l'admission de la machine motrice et peut amener celle-ci de la pleine admission au zéro et de nouveau à la pleine admission, mais il faut prévoir en outre un dispositif inverseur qui, lors du passage du levier de marche par sa position zéro, provoque lé changement de connexion du régulateur pour le sens d'action opposé.
Ce dispositif supplémentaire du changement de connexion pourrait seulement être superflu et cela seulement dans le cas d'un propulseur à roue à ailettes, si l'inversion était produite non par diminution du pas de marche jusqu'au zéro et passage par le point zéro vers le pas négatif, mais par un pivotement prériphérique du centre de commande de 180 . Cette commande suivant les coordonnées polaires s'est toutefois montrée complètement inutilisable.
Dans le cas d'une hélice normale réglable, au contraire et dans un propulseur à roue à ailettes commandé suivant les coordonnées à angle droit, dans lequel la composante dirigée suivant la longueur du navire de la poussée vers l'avant et vers l'arrière est influencée par le levier de marche, et par la roue de gouvernail, la composante dirigée transversalement au navire est influencée, le dispositif de changement de connexion supplémentaire doit intervenir outre la proposition d'un déplacement du centre de commande par l'intermédiaire d'un régulateur.
Comme un semblable dispositif supplémentaire devrait être desservi en particulier lors des manoeuvres, spécialement dans les marches dans les espaces réduits, très fréquemment et cela lors de chaque passage d'un petit pas partiel vers l'avant à un petit pas partiel vers l'arrière et vice-versa et qu'une manoeuvre de commande serait donc beauooup plus compliquée à exécuter, le dispositif proposé nta pas été réalisé dans les propulseurs à roue à ailettes.
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La circonstance que., suivant la proposition connus à régulateur, le levier de marche ne change pas direc- tement le pas de marche mais au contraire l'admission de la machine motrice présente encore l'inconvénient considérable suivant. En cas de levier de marche partiellement rabattu seu- lement, par suite de l'admission partielle ainsi déterminée, la puissance de la machine est limitée à une valeur partielle de la puissance maxima.
Pour le régulateur, cette puissance partielle est la puissance maxima qu'il ne laisse pas dépas- ser par l'influence sur le centre de commande par exemple en cas de manoeuvre du gouvernail, c'est à dire que,le régula- teur effectue le pas de marche en cas de charge partielle et de manoeuvre du gouvernail bien qu'alors la.puissance de la machine ne soit pas encore utilisée pleinement. Ceci a pour conséquence un retardement non désiré et injustifié du navire.
Suivant la présente invention, ces difficul- tés sont écartées par une constitution telle du dispositif de commande que le levier de marche (roue de commande ou organe analogue) n'agit pas sur l'admission dé la machine motrice mais directement sur le pas de marche tandis qu'un dispositif d'influence supplémentaire dépendant de la puissance de la ma- ohine motrice, de la position du gouvernail, etc., (régulateur .ou organe analogue) s'engage dans la fermeture de force entre l'organe (levier de marche ou analogue) à actionner par le commandement du navire et le dispositif de changement de pas au propulseur.
Avec une semblable réalisation, le pas de mar- che est réglé simplement par l'actionnement du levier de mar- che, sans l'aide d'un dispositif supplémentaire tel qu'une soupape d'inversion ou d'un organe analogue, de la pleine mar- che vers l'avant, en passant par zéro à la pleine marche vers l'arrière. On peut imprimer au navire par conséquent, lors de la manoeuvre, en succession aussi rapide qu'on le désire, n'im- porte quelles petites impulsions de commande vers l'avant ou vers l'arrière.
Le dispositif d'influence supplémentaire laisse non influencée la fermeture de force entre le levier de marche et le dispositif de changement de pas aussi longtemps que les
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déplacements du levier de marche par exemple sont minimes et que pour un propulseur a roue à ailettes la roue de Gouvernail se trouve dans la position de zéro. Il intervient toutefois pour mettre la machine motrice à l'abri de surcharges ou pour éviter des forces transversales inadmissibles, en cas de changements rapides du pas ou lors de manoeuvres du gouvernail, de telle manière dans le tringlage de liaison entre le levier de marche et le changement du pas de marclie que le pas de marche est ramené à une valeur désirée dans la mesure de la puissance disponible des machines ou d'après la position du gouvernail.
L'invention est expliquée plus en détail dans la suite à l'aide du dessin et quelques exemples de réalisation sont représentés.
La fig. 1 montre à titre d'exemple une forme de réalisation pour l'intervention d'un régulateur dépendant de la puissance des machines dans le tringlage de liaison entre le levier à main et le dispositif de changement du pas. La fig. 2 montre le schéma d'un propulseur à roue à ailettes à l'aide duquel les notions de pas et de mesure de pas sait expliquées brièvement pour un propulseur à roue à ailettes. La rig.3 montre un jeu de diagrammes de navigation pour l'explication des notions diagramme de navigation et du degré de charge. La fig. 4 représente une forme particulièrement avantageuse du diagramme de navigation.
La fig.5 représente un exemple de réalisation d'un dispositif d'influence agissant sous la dépendance de la position de gouvernail sur le pas de marche pour des propulseurs à changement de pas de marche et de pas de gouvernail, et la fig.6 montre un autre exemple de réalisation dans lequel l'influence sur le pas de marche et le pas de gouvernail est combinée par un régulateur à une autre influence sur le pas de marche par le pas de gouvernail.
Le dispositif de réglage représenté à la fig.l comprend un levier à coulisse 2 à déplacer au moyen d'une tige 1 par exemple à partir du levi.er de marche et dont le coulisseau
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3 est déplacé dans la coulisse par l'arbre de réglage 4, A cet effet, l'arbre de réglage est relié par le tringlage 6,7 à la tige d'accouplement 5 allant du coulisseau au dispositif de changement. Le mouvement de rotation de l'arbre de réglage dépend, dans le cas d'une commande à vapeur, de la pression de la chaudière, de sorte qu'il est mis en rotation dans le sens indiqué par une flèche dès que la pression de la chaudière s'est abaissée d'une quantité déterminée encore admissible. Lorsque par exemple, lors du démarrage, le levier de marche est amené au pas de permanence, cet ordre est transmis.sans influence au premier instant.
Si après un temps prolongé la production de vapeur ne suffit pas, la pres- sion de la chaudière diminuera et amorcera par l'intermédiaire d'un relais de pression une rotation de l'arbre de régulateur qui, de son côté, diminue au moyen de la coulisse, la mesure de pas jusqu'à ce que la pression de la chaudière ait atteint de nouveau son élévation normale.
Pour empêcher également des surcharges de courte durée, il peut être nécessaire de disposer pour le pas de permanence une butée, car alors la liberté dans le temps du réglage du pas reste conservée au début. Comme ce dispositif ne fonctionne pas immédiatement à cause de la pression de chaudière tombant lentement seulement, il peut se produire dans le cas d'un déplacement brusque du pas au-delà du pas de permanence, par exemple jusqu'au pas maximum, des surcharges de courte durée de la machine motrice.
Ceci est évité suivant un développement de la présente invention par le fait qu'on commande l'arbre de réglage simultanément au. moyen de deux grandeurs de mesure différentes et cela sous la dépen- dance de la pression de la chaudière et d'une grandeur carac- térisant le moment de rotation de la machine de commande (admission, intensité de courant). Dans cette réalisait en, la disposition d'une butée de pas de permanence est également superflue.
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Au moyen du dispositif de réglage décrit, on peut également sur de grands navires, transmettre le commandement pour le réglage de marche à partir du pont di- rectement aux propulseurs sans devoir intercaler le poste de conduite des machines. Le réglage de la mesure de pas de marche donné par l'ordre ne se fait pas alors immédia- tement mais dans la mesure de la puissance et de la quan- tité de vapeur disponible. Le réglage veille toutefois à ce que la mise en position ordonnée soit produite dans le temps le plus court possible et le commandement peut se convaincre à l'aide d'une indication électrique en retour de la mesure de pas, à chaque instant, de l'étendue dans laquelle le commandement a été exécuté.
Il est possible de cette manière également dans le cas d'installations de navires à commande à la vapeur, d'épuiser complètement les avantages résultant du principe de travail spécial d'héli- ces à déplacement et de propulseurs à roue à ailettes;ctest à dire d'effectuer des manoeuvres de marche directementà partir du pont sans intercalation du poste de conduite des machines.
On a représenté à la fig.2 le cercle décrit par les points d'alignement des axes des ailettes d'un propul- seur à roue à ailettes que l'on appelle le cercle K des ailettes; on a indiqué sur celui-ci différentes positions des ailettes pour un pas de marche maximum. Le centre du cercle est désigné par 0, son rayon par R et le point d'intersection des normales aux ailettes avec le diamètre transversal par N. De la même manière que dans le cas de l'hélice de navire, dans un propulseur à roue à ailettes, le pas H désigne le trajet que le propulseur et par conséquent aussi le navire parcourrait dans l'état exempt de poussée après l'achèvement d'un tour dans l'eau.
Cette grandeur est suivant la fig.2 dans la relation suivante avec la distance ON du point de commande N par rapport au centre 0 de la roue et avec le rayon R du cercle des ailettes :
EMI6.1
Pas H - 21t'"'mr et fui .. W-- 1, ce qui est appelé
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@ la mesure de 'pas. La mesure de pas peut donc se représenter par la longueur ON= ., c'est à dire par la distance du point N d'intersection des normales au centre 0. A cause de cette possibilité de représentation simple de la mesure de pas, on introduit toujours dans les considérations cette grandeur au lieu du pas, même pour les conditions de fone- tionnement du propulseur Voith-Schneider.
La fig.3 montre une série de diagrammes de naviga- tion pour un propulseur à roue à ailettes pour différents degrés de charge de poussée. Ces diagrammes de navigation ont été obtenus par des mesures au moyen de modèles de navi- res dans des chenaux d'écoulement de telle manière qu'en maintenant constant le nombre de tours du propulseur et la vitesse du navire, en partant de démarrages reotilignes avec la mesure de pas , l'angle de commande Ó St estmodifié de zéro à 350 Les diagrammes de navigation exempts de dimen- sions donnent donc pour différents, osdans quelle mesure la distance ON du point'de commande (centre. de commande) au milieu de la roue par rapport à la valeur de départ ONo doit être modifiée pour que, pour.
chaque angle de commande et pour un nombre de tours et une vitesse du navire restant les mêmes, on produise une absorption de puissance constante du propulseur. Le degré de charge de poussée cs servant de pa- ramètre représente alors la poussée spécifique ou le rapport de la poussée totale du propulseur en cas de démarrage en ligne droite par rapport à l'unité de la pression de remous de la vitesse d'arrivée du courant (Ó/zg.e) et par rapport à la surface de jet du propulseur (F= longueur de l'ailette x=diamètre de cercle d'ailette}.
EMI7.1
On a donc 0 u ', 5 at .
On reconnaît que la mesura de la variation de pas par un tringlage d'influence suivant la présente invention doit devenir toujours plus petite avec l'accrois smeent de Cs
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oar pour cs= , c'est à dire à l'état de permanence ou, par suite de l'absence d'une vitesse d'arrivée de courant, aucune direction n'est préférée et le diagramme de commande doit être un cercle avec le rayon @ Le tringlage d'influence doit par conséquent être conçu en correspondance avec le type du navire qui s'exprime par le degré de charge de poussée.
Avec le retrait de pas par le tringlage d'influence, il faut aller suffisamment loin pour que,pour chaque angle de commande, il se produise pour un nombre de tours et une vitesse du navire restant les mêmes, une absorption constante de puissance par le propulseur. Pour autant qu'alors en cas de manoeuvre du gouvernail de grandes forces transversales se produisent, la conformation du diagramme de navigation et par conséquent la réalisation du tringlage d'influence doivent être basées en outre sur la plus grande force transversale admissible de sorte qu'il en résulte encore une diminution nouvelle du diagramme de navigation.
Avec un d spositif de commande réalisé conformément à l'invention, on peut donc réaliser simplement, par une constitution appropriée du tringlage d'influence et en renonçant à un réglage à actionner par la machine motrice, n'importe quel diagranme de navigation désiré .
La fig. 4 montre le diagramme de navigation qui s'est montré avantageux pour un type déterminé de navire. On n'a rpprésenté que la partie du diagramme valable pour la marche avant. A titre de comparaison, on a représenté en traits interrompus un diagramme de navigation obtenu seulement en considération de la suppression d'une surcharge de la machine motrice. Il est visible qu'un semblable diagramme ne peut pas être obtenu au moyen d'un réglage qui vise seulement à éviter les surcharges tandis qu'il est possible sans difficulté suivant la présente invention dtétablir de très larges influences de façon correspondante à cet effet.
Pour simplifier la conformation constructive du trin-
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glage d'influence, il est proposé, suivant la présente in- vention., d'établir le diagramme de navigation suivant une approximation sous la forme d'une courbe du second ordre ou de le composer de courbes du second ordre, par exemple de tronçons d'ellipses, ou de paraboles, par exemple de telle manière que le plus grand rayon de l'ellipse est formé par le pas de marche maximum pour un pas nul du gouvernail et le plus petit rayon par le pas maximum du gouvernail et pour le pas de marche nul.
La fig. 5 montre en représentation simplifiée un trin- glage d'influence suivant l'invention dans lequel pour un propulseur à roue à ailettes à changement du pas de marche et du pas de gouvernail, le pas de marche est changé sous la dépendance du pas du gouvernail. La figure montre en traits interrompus la position du tringlage lors de la mise en position du levier de marche pour la pleine marche vers l'avant et pour le placement de la roue de gouvernail dans la posi- tion. nulle, et en traits pleins la position en cas de levier de marche rabattu vers l'avant complètement et de roue de gou- vernail, déplacée complètement vers un côté.
Entre le tringlage 10,influencé par le levier de marche du poste de commando sur le pont, et la tige de commande 11 du servo-moteur 12 servant au changement du pas de marche, on a disposé un guidage à coulisse 13 qui comprend le levier à coulisse 14 et le coulisseau 15. 'Le coulisseau est relié à la tringle 16 aboutissant à la tige de commande et à laquelle s'attache en 17,au moyen d'une pièce de liaison 16,un levier coudé 19 monté en 20 sur le longement du propulseur. Le levier coudé 19 e.st en'liaison par la tige 21 avec le bras 22 du levier à trois branches 24 supporté en 23. A la seconde branche 25 s'attaohe la tige 26 aboutissant à la roue de gouvernail et à la troisième branche 27,la tige 28 aboutissant à la tige de commande 29 du servo-moteur 30 du gouvernail.
Le levier coudé 19 est'toujours déplacé dans la même direction à partir de la position zéro aussi bien dans le cas de rotation de
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la roue de gouvernail vers tribord que vers babord. Lors de ce déplacement d'un seul côté du levier coudé 19, le ooulisseau 15 est rapproché du centre de rotation de la coulisse et par conséquent le pas de marche est diminué par retrait de la tiee de commande 11. Par une conformation appropriée de la voie de coulisse, on peut obtenir le diagramme de forme désirée. Comme on le voit,, immédiatement, le rappel du pas se fait également lorsque le levier de marche n'est pas, comme on l'a représenté, en plein vers l'avant mais est dans une position quelconque vers l'avant ou vers l'arrière.
A la place du tringlage représenté au dessin avec une coulisse, on peut choisir également une réalisation con- sistant exclusivement en des leviers et en des bielles; on peut employer également 4es cames avec des galets au lieu d'articulations. L'indication de servo-moteurs hydrauliques comme organes de déplacement pour le pas de marche ou le pas de gouvernail est donnée seulement à titre d'exemple, on peut employer à leur place également d'autres organes de déplacement.quelconques.
Pour réaliser la proposition de la présente invention, on peut employer également un dispositif qui est constitué approximativement comme le tringlage représenté dans l'exemple de réalisation du brevet allemand 709.575, mais qui est transformé et conçu en correspondance avec la fonction complètement nouvelle.
Suivant la fonction qui est prise comme base pour le brevet antérieur, le tringlag indiqué, reliant les deux organes de déplacement (serve-moteur de marche et servo-moteur de gouvernail) doit être réalisé de telle maniè- re, en vue de l'influence réciproque, que la tige de commande du servo-moteur de marche est retirée en cas de déplacement du gouvernail d'une quantité telle que les leviers de commande des ailettes ne viennent pas heurter le logement du propulseur, c'est à dire de telle manière que le point de commande est toujours à l'intérieur du cercle qui peut être inscrit dans le diagramme théorique de navigation qui est formé par les quatre
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aras de cercle tracés autour des centres de rotation des tiges de piston reliant les servo-moteurs dans.
leurs positions extré- mes, avec les tiges de piston comme rayqns.
Au contraire, suivant la présente invention, le tringlage est conçu de telle manière, pour remplir une nouvelle fonction, que le rappel du pas de marche est notablement plus fort en fonction de l'actionnement de la roue de gouvernail que ce qui correspondait au rappel d'après le point de vue constructif indiqué au brevet allemand 709.575 . Le diagramme effectif de navigation est donc, suivant la présente invention, considérablement plus petit que le cercle inscrit dans le diagramme de navigation.idéal.
La réalisation suivant la fig.6 montre l'emploi simultané d'un régulateur suivant la fig. 1 dépendant de l'admission ou de l'intensité de courant de la machine de commande, pour influencer le pas de marche et le pas de gouvernail, et d'un dispositif d'influence suivant la fig.5 agissant entre le changement de pas de marche et le changement de pas de gouvernail. On a choisi en outre pour les pièces correspondantes de la fig. 6 les mêmes chiffres de référence qu'aux fig. 1 et 5.
On a supposé pour la représentation que pour la position zéro de la roue de gouvernail, le levier de marche est placé sur la pleine marche vers l'avant. La position qui en résulte pour le tringlage de commande est indiquée en traits interrompus. On a supposé en outre qu'après ce déplacement, la pres'sion de chaudière de l'installation de commande tombe et qu'alors de l'arbre de réglage 4 est déplacé de telle manière que le pas de marche est ramené en arrière de nouveau d'une certaine quantité. La position du tringlage ainsi obtenue est représentée en traits pleins.
Outre le guidage à coulisse 13,14,15 suivant la fig. 5 et le guidage à coulisse 2,3, suivant la fig.l, on a prévu ici encore un autre guidage à coulisse 33 pour influencer le pas de gouvernail par l'arbre de réglage 4. Ce guidage à coulisse consiste en un levier coudé 35 monté en 34, comportant
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une voie de glissement 36 et un coulisseau 37 qui est relié à la tringle 38 aboutissant à la tige de commande 29 du servo-moteur de gouvernail 30. Comme on le voit, le servo-moteur de gouvernail n'est alors pas influencé par l'arbre de réglage, vu que la roue de gouvernail est supposée dans la position de zéro.
La combinaison représentée à la fig.6 empêche également les surcharges de l'installation de chaudière qui sont encore possibles dans une réalisation suivant la fig.5, par exemple lorsque la manoeuvre de gouvernail doit durer très longtemps pour des raisons déterminées, notamment pour la réalisation d'un cercle de rotation complet. L'arbre de réglage influence alors non seulement la partie de marche mais également la partie transversale du pas du propulseur à roue à ailettes.
Revendications.
@ 1.- Dispositif de commande pour propulseur à déplacement, en particulier propulseur à roue à ailette, caractérisé en ce qu'en vue d'éviter des surcharges de la machine de commande en cas de changements de pas aussi forts et aussi rapides qu'on le désire et en vue d'éviter des forces transversales inadmissibles dans les propulseurs à changement de pas de marche et de gouvernail, on a prévu dans la fermeture de force du tringlage de liaison, entre le levier à main ou organe analogue servant directement au changement de pas et le dispositif de changement de pas sur le propulseur, un dispositif d'influence (régulateur ou organe analogue) dépendant de la puissance de la machine de commande, de la position du gouvernail ,etc..