Mécanisme de contrôle du fonctionnement d'un organe La présente invention est relative à un mécanisme de contrôle du fonctionnement d'un organe, tel que par exemple une hélice à pas variable, mécanisme dont on peut faire varier la sensibilité afin de réduire au minimum les oscillations pendulaires.
Le mécanisme suivant l'invention comprend des moyens sensibles à une caractéristique de fonction nement dudit organe pour créer un signal d'erreur proportionnel à l'écart de la caractéristique de fonc tionnement par rapport à une valeur prédéterminée et des moyens sensibles audit signal d'erreur pour sup primer l'écart provoquant le signal d'erreur, à un taux qui est proportionnel à la valeur de ce signal d'erreur, et est caractérisé par des moyens sensi bles audit taux de suppression pour produire un si gnal s'opposant au signal d'erreur afin de réduire ce dernier, et par des moyens pour limiter ce signal d'opposition à une valeur prédéterminée.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 représente schématiquement une hélice à pas variable, comportant un mécanisme de com mande sensible à la vitesse et qui comprend un cir cuit modificateur sensible au taux de variation.
La fig. 2 est un graphique montrant l'action du mécanisme faisant varier la sensibilité.
Dans l'étude du contrôle de la vitesse des hélices, on a constaté que la diminution de la sensibilité du mécanisme produisant un signal d'erreur de vitesse lorsque l'hélice s'approche de sa vitesse de régime a tendance à réduire les oscillations pendulaires et à stabiliser le système. Toutefois, afin de conserver un contrôle approprié pour des écarts de vitesse impor- tants, il est indispensable d'utiliser toute la sensibilité de l'appareil de contrôle, de manière à disposer d'une force de correction importante pour une grande erreur de vitesse.
Dans le mode de réalisation choisi à titre d'exem ple pour illustrer la présente invention, un signal d7er- reur de vitesse indiquant l'importance de la variation par rapport à un état de régime normal est produit par un dispositif électrique et, après que ce signal a été amplifié, il sert à commander proportionnel lement un mécanisme hydraulique de changement de pas afin de régler le pas de l'hélice et contrôler ainsi la vitesse du moteur entraînant l'hélice en contrô lant la charge appliquée au moteur.
On donne au taux de variation du pas, pour chaque unité d'erreur de vitesse, une valeur assez grande pour éviter des variations de vitesse importantes à partir de la vi tesse choisie ou de référence, mais ce taux exige un contrôle si sensible que ce mécanisme est soumis à des oscillations pendulaires. Afin de réduire ou d'évi ter ces oscillations, on réduit la sensibilité du con trôle pour de faibles variations de la vitesse en en voyant un signal s'opposant au signal d'erreur de vi tesse. Ce signal s'opposant au signal d'erreur de vitesse est sensible au taux de variation du pas de l'hélice et réduit la sensibilité du contrôle dans le cas de faibles variations de vitesse.
Afin d'assurer une sensibilité suffisante pour de grandes erreurs de vitesse et des variations rapides du pas, on place, dans le circuit du signal sensible au taux de variation, un mécanisme de limitation qui li mite la valeur du signal s'opposant au signal d'erreur à une valeur prédéterminée. Par suite, pour de fai bles erreurs de vitesse entrainant un taux relative ment lent de variation de pas, la valeur du signal d'op- position précité peut être une fraction relativement importante du signal d'erreur, afin de réduire ainsi le signal effectif de variation du pas ou, en d'autres ter mes, de réduire la sensibilité du circuit.
Pour de grands signaux d'erreur, qui déterminent un taux important de variation du pas, le signal d'opposition a une valeur limitée, de sorte que le signal d'opposi tion a une valeur effective qui est une faible frac tion du signal d'erreur, ce qui donne un circuit de sensibilité plus grande.
Dans le mode de réalisation représenté, un mo teur 10 entraine une hélice 12 à pas variable d'un type bien connu et comportant un piston 14 com mandé hydrauliquement et actionnant un mécanisme à came 16 relié par engrenage aux diverses pales 18 de l'hélice (dont seule la pale 18 est représentée) afin de faire varier le pas des pales. Un arbre 20 relié, par engrenage, aux pales 18 transmet le mouvement et la position des pales, par l'intermédiaire d'un en grenage comprenant un différentiel 22,à une roue dentée 24 placée à l'extérieur de l'hélice.
Le différen tiel 22 peut être d'un type désiré quelconque appro prié à transmettre le mouvement d'une pièce rotative à une pièce non rotative, de manière que la dernière roue dentée de ce train se déplace conformément au mouvement de la roue initiale du train par rapport à son support rotatif. On monte la roue 24, qui est la dernière roue du train, de manière qu'elle tourne au tour d'un arbre fixe 26 et elle reçoit son mouvement de l'ensemble 28 à satellites. La roue 24 est en prise avec une roue dentée 30 réunie à un manchon ta raudé 32 que des épaulements 34 et une bague fixe 36 empêchent de se déplacer axialement ou longitu dinalement.
Un élément fileté 38 est en prise avec le taraudage de l'élément 32 et est réuni à un organe mobile 40 d'une soupape de commande 42. La sou pape 42 reçoit du fluide sous pression à partir d'une pompe 44 qui reçoit ce fluide d'un réservoir 46. La soupape 42 envoie sélectivement le fluide sous pres sion sur l'une ou l'autre face du piston 14 afin de contrôler le pas de l'hélice. L'élément fileté 38 est cannelé intérieurement pour recevoir un arbre can nelé 48 que des collerettes 50 coopérant avec un montant fixe 52 empêchent de se déplacer longitudi nalement.
L'arbre 48 est réuni à une roue dentée 54 actionnée par une crémaillère 56 reliée à un piston 58 commandé hydrauliquement par un mécanisme sensible à la vitesse.
Ce mécanisme sensible à la vitesse comprend un solénoïde 60 commandé par un circuit sensible à la vitesse qu'on va décrire maintenant, et qui con trôle une soupape 62 recevant du fluide sous pres sion d'une pompe 64 et d'un réservoir 66 et en voyant sélectivement ce fluide sous pression sur l'un ou l'autre des côtés du piston 58.
Le mécanisme qu'on vient de décrire fonctionne d'une manière bien connue pour contrôler le pas de l'hélice et, de ce fait, la vitesse du moteur. Un signal d'erreur de vitesse transmis au solénoïde 60 fait fonc tionner la soupape 62, le piston 58, la roue dentée 54 et l'arbre 48, de manière à faire tourner l'élément fileté 38 et à déplacer longitudinalement la partie mobile 40 de la soupape 42 afin d'actionner le pis ton 14 et de modifier le pas de l'hélice. Cette modi fication du pas de l'hélice actionne l'arbre 20 et, par l'intermédiaire du différentiel 22, actionne la roue dentée 24 et la roue dentée 30 pour faire tourner le manchon taraudé 32 qui, du fait qu'il ne peut se déplacer longitudinalement, ramène l'organe de sou pape 40 dans la position fermée représentée sur le dessin.
L'arbre cannelé 48, qui ne peut pas tourner, sauf dans le cas où un déplacement est provoqué par le solénoïde 60, empêche l'élément fileté 38 de tour ner avec le manchon taraudé 32.
Une génératrice 68, entrainée par le moteur 10, fournit du courant alternatif à un pont 70 compre nant un condensateur 72 pour fournir une indica tion de l'erreur de vitesse, les trois autres branches du pont étant constituées par des résistances. Un condensateur réagissant dfféremment pour des fré quences différentes déséquilibre le pont lors de va riations de la vitesse et fournit une indication de l'erreur de vitesse. Un redresseur 74 et un filtre cou plé sur l'un des côtés du pont donnent un signal né gatif, et un redresseur 76, branché sur l'autre côté du pont qui comprend le condensateur 72, donne un signal positif.
Les deux signaux sont comparés par l'intermédiaire des résistances 78 et 80, de manière à donner, en 82, un signal final d'erreur qui est négatif pour les vitesses supérieures à la normale et qui est positif pour les vitesses inférieures à la nor male.
La convention adoptée en ce qui concerne la représentation des redresseurs est que la flèche in dique le sens du courant du pôle positif au pôle néga tif, c'est-à-dire en sens opposé à un flux électronique.
Le signal d'erreur de vitesse est envoyé entre des résistances 83 et 84 à un amplificateur 86 à vibreur de type bien connu dans lequel le signal d'erreur de vitesse est amplifié. Le signal d'erreur de vitesse am plifié est amené au solénoïde 60 afin de mettre en mouvement le mécanisme assurant la modification du pas de l'hélice.
Dans le mécanisme décrit jusqu'ici, on engendre un signal et un déplacement entraînant une modifi cation du pas de l'hélice qui sont tous deux propor tionnels à l'erreur de vitesse. On a constaté que, dans un système de ce genre, qui est suffisamment sensible pour donner un taux de variation de pas suf fisant pour maintenir le contrôle de la vitesse entre les limites désirées de variation de vitesse, la sensi bilité du système est telle, à l'approche immédiate de la vitesse de régime, qu'il provoque des oscillations pendulaires d'une importance inacceptable. Afin d'éviter cette situation tout en conservant la sensibilité pour les erreurs de vitesse importantes, on prévoit un mécanisme qui envoie à l'amplificateur 86 un signal d'opposition pour réduire la sensibilité du système à ce moment du contrôle.
Ce signal d'opposition ou à rétroaction négative est fourni par un mécanisme sensible à la modifica- tion du taux de la variation de pas de l'hélice, et comprenant une roue dentée 88 entraînant un élément fileté 90 sur lequel est vissé un écrou 92 pouvant se déplacer le long de cette vis lorsque la vis 90 est en rotation. L'écrou 92 porte un curseur 94 de poten tiomètre qui se déplace le long d'un potentiomètre 96 couplé à une source 98 à potentiel fixe ou cons tant qui est mise à la masse. Par l'intermédiaire d'une résistance<B>100</B> et d'un condensateur 102, le curseur 94 est relié à un point situé entre des résistances 104 et 106 couplées à l'amplificateur 86 à vibreur.
Deux redresseurs opposés<B>108</B> et 110 sont couplés en pa rallèle, l'un des côtés étant relié à la masse tandis que l'autre côté est couplé entre le condensateur 102 et les résistances 104 et 106. Le curseur 94, du fait qu'il est relié directement par des engrenages aux pales 18, se déplace à un taux proportionnel au taux de variation du pas de l'hélice et, par consé quent, il modifie la valeur du potentiel appliqué au condensateur 102 à un taux qui est proportionnel au taux de variation du pas de l'hélice. Par consé quent, le signal envoyé par le condensateur 102 aux résistances 104 et 106 et s'opposant au signal d'er reur de vitesse, sera proportionnel au taux de va riation du pas de l'hélice.
Ceci est désirable pour de faibles variations du pas au voisinage du point de contrôle, mais réduirait la sensibilité du système pour de grandes variations du pas. Afin d'éviter cette réduction de la sensibilité pour de grandes varia tions de pas, les redresseurs 108 et 110 éliminent toutes les tensions engendrées qui dépassent une ten sion prédéterminée. La limite de tension est déter minée par le p_ otentiel de contact des redresseurs 108 et 110 et on peut augmenter cette limite en plaçant plusieurs redresseurs en série, de manière à pouvoir obtenir toute limite de tension désirée.
Du fait de la présence dans le circuit des redresseurs 108 et 110, une tension quelconque qui résulterait de variations rapides du pas sera limitée à la tension choisie pré déterminée de la bande limite des redresseurs. En li mitant ainsi la tension opposée qu'on peut obtenir pour de rapides variations du pas, on conserve au circuit sa sensibilité pour de rapides variations du pas, étant donné que la tension d'opposition exerçant une limitation sera une très petite fraction fixe de la tension d'erreur de vitesse pour des erreurs im portantes.
Par ailleurs, la tension d'opposition ou de ré troaction pour de faibles erreurs de vitesse est une tension variable et est une fraction beaucoup plus importante de la tension d'erreur de vitesse et, par conséquent, elle réduit la sensibilité du système pour de petites erreurs ; en d'autres termes, pour de fai bles erreurs, le signal d'erreur de vitesse auquel s'oppose le signal de taux de variation du pas se traduit par l'envoi d'un signal de sortie au soléndide proportionnel 60, signal de sortie qui est une frac tion beaucoup plus faible du signal d'erreur de vi- tesse, que ce ne serait le cas pour de grandes erreurs de vitesse.
Le rôle de ce mécanisme de limitation de signal peut être représenté graphiquement. La fig. 2 repré sente un graphique de ce genre. On doit comprendre que le taux de variation de l'angle de la pale, ou en core le nombre de variation de degrés du pas de la. pale, par seconde, est en relation directe avec la force ou intensité du signal émis par l'amplificateur 86. Sur le graphique, on a représenté l'erreur de vitesse en nombre de tours/minute en abscisse et le taux de variation de l'angle de pale, ou le nombre de degrés par seconde, en ordonnée.
La ligne en traits interrom pus indique le taux pour lequel l'angle de pale va rierait pour toute erreur de vitesse particulière, sans rétroaction, et on remarque que ce taux demeure sen siblement constant dans la gamme entière.
La ligne en trait plein indique le taux correspon dant au cas où une rétroaction limitée est branchée dans le circuit. On voit sur ce graphique que, pour de petites erreurs de vitesse, le taux de variation de pas est faible ou que, en d'autres termes, la sensibi lité du système est faible. Toutefois, lorsqu'une er reur de vitesse choisie est atteinte, point auquel le signal de rétroaction est limité, la variation du taux de variation de pas augmente en fonction de l'aug mentation de l'erreur de vitesse, de la même manière qu'elle augmente avant l'application du système de rétroaction.
Il apparaît donc de ce graphique que le système a une faible sensibilité pour de petites er reurs de vitesse au voisinage immédiat du point de contrôle, mais qu'il a une sensibilité beaucoup plus élevée lorsqu'il se rapproche du point de contrôle en partant d'une erreur de vitesse ou d'une variation de pas importantes.
Une autre caractéristique du mécanisme repré senté réside dans le fait que, dans le cas de va riations très faibles de la vitesse, le signal d'erreur de vitesse est tout d'abord transmis à l'amplificateur et, ensuite, au mécanisme de changement de pas, et c'est seulement lorsque le changement de pas a été effectué qu'un signal d'opposition est engendré et envoyé à l'amplificateur, signal qui s'oppose au signal d'erreur de vitesse, de sorte que, pour de très petites erreurs de vitesse, on obtient une amplification ou une sensibilité totales. En d'autres termes, la perte de course dans le mécanisme, entre le détecteur d'er reur de vitesse et le potentiomètre actionné par les pales, permet une sensibilité totale jusqu'à ce qu'un mouvement soit communiqué au curseur du potentio mètre.
Ceci a tendance à corriger rapidement des erreurs de vitesse quelconques et à empêcher- tout changement important de la variation de vitesse.