FR2843954A1 - Dispositif de regulation de tension de cable sur un enrouleur de cable cooperant avec un treuil, notamment un treuil du type dit a cabestan - Google Patents

Abstract

Le dispositif de régulation selon l'invention comprend un amortisseur (1) disposé entre un treuil bi-cabestan (2) et un enrouleur de câble (3). L'amortisseur (1) est muni d'un ressort (100) susceptible de mouvements de translations à l'intérieur d'un boîtier cylindrique (101). Une des extrémités du ressort (100) entraîne, par l'intermédiaire d'un arbre rigide (110), une poulie de tension (11), autour de laquelle est enroulé un câble (C) dont la tension (t) doit être régulée. La position médiane de l'extrémité de ressort est réglée pour se trouver aux environs de 50 % (X50) d'une course maximale (X0 - X100). La position (X) du ressort (100) est mesurée et transmise à des circuits de régulation en boucle fermée, qui reçoivent les valeurs des vitesses de rotation (Nc, Ne) des tambours (20-21, 30) de cabestan (2) et de l'enrouleur (3). Les circuits de régulation délivrent un signal de pilotage de la vitesse de rotation de l'enrouleur (3).Application notamment à la recherche pétrolière en eau profonde.

Description

L'invention concerne un dispositif de régulation de tension de câble sur

un enrouleur de câble coopérant avec un treuil, notamment un treuil du type dit

à cabestan.

L'invention concerne encore l'application d'un tel treuil aux 5 technologies du type dit "Off-shore", de façon générale aux industries de recherche pétrolière ou similaire, à l'océanographie et aux dragages en grandes profondeurs, etc. Dans le cadre de l'invention, le terme "treuil" doit être compris dans

son sens le plus général.

Pour fixer les idées, on se placera dans ce qui suit dans le cas de l'application préférée de l'invention, à savoir la recherche pétrolière en grandes profondeurs, ce qui implique donc de très grandes longueurs de câble, avec

utilisation d'un treuil à cabestan, plus particulièrement du type bicabestan.

Lorsqu'un treuil à cabestan est utilisé, il est nécessaire que la tension 15 du câble, dite arrière, soit la plus régulière possible, afin d'assurer un frottement du câble sur les gorges du cabestan. Par ailleurs, il est nécessaire de stocker le

câble. Pour cette fonction un dispositif enrouleur est utilisé.

Pour stocker de très grandes longueurs de câble, en particulier de type synthétique, sans l'endommager, il est également nécessaire de prendre un 20 certain nombre de précautions, notamment que: - la tension soit la plus faible possible; - que, dans toute la mesure du possible, la tension reste constante; - que le nombre de couches de câble enroulé soit minimum, et

- que le "trancannage", c'est-à-dire le guidage en entrée, soit très précis.

Pour ce faire, et en particulier pour assurer une tension régulière et constante, plusieurs techniques existent dans l'art connu. Les principales sont les suivantes: - régulation du couple moteur constant;

- régulation du couple ou de la vitesse du moteur en boucle fermée à partir 30 de la mesure tension du cable.

Ces techniques donnent en général de bons résultats, mais elles deviennent très vite difficiles à mettre en oeuvre lorsque les vitesses de câble sont importantes et lorsque les poids des bobines (donc leurs inerties) deviennent grands, ce qui est notamment le cas pour les applications préférées

visées par l'invention.

En effet, les différences d'inertie, et donc de temps de réaction, sont grandes entre un cabestan et un dispositif enrouleur de grandes dimensions. 5 Cette caractéristique entraîne des variations de tension arrière importantes. A leur tour, ces variations de tension créent des mini ou micro glissements du câble dans les gorges du cabestan, voire même des glissements réduits mais intempestifs et violents. Il s'ensuit des bruits et chocs de fonctionnement, et

surtout une usure importante du câble.

Or, certains câbles sont dotés d'une structure complexe. En effet, et par exemple, à la fonction classique de traction ou de retenue de charges, il est parfois dévolu aux câbles des fonctions annexes: transport d'énergie, par exemple électrique (câbles dits électro-porteurs), ou transmission de signaux analogiques ou de données numériques, par exemple via des fibres optiques internes (câbles dits opto-porteurs). On conçoit que ce type de câble soit particulièrement onéreux et qu'une usure prématurée n'est pas admissible économiquement. L'invention vise à pallier les inconvénients des dispositifs de l'art connu, et dont certains viennent d'être rappelés, tout en répondant aux besoins 20 qui se font sentir, notamment dans le cadre de l'application préférée.de l'invention. L'invention se fixe pour but un dispositif de régulation de tension sur un enrouleur de câble coopérant avec un treuil, notamment un treuil du type dit à cabestan, permettant d'obtenir une tension de câble la plus constante possible. 25 En particulier, la régulation de tension précitée doit être très précise et

stable, même dans les conditions de travail les plus difficiles. C'est le cas notamment lorsque le couple utile, c'est-à-dire nécessaire à la mise sous tension du câble en vitesse stabilisée, est du même ordre de grandeur que le couple dynamique nécessaire pour vaincre les différents rendements et inerties 30 rencontrées, voire faible ou très faible comparé à ce couple.

Pour ce faire, selon une caractéristique importante de l'invention, un organe à propriétés élastiques, du type amortisseur, est disposé entre l'enrouleur de câble et le treuil précité, plus précisément entre l'enrouleur de câble et le cabestan du treuil. Cet amortisseur fonctionne de façon similaire à un ressort, c'est-à-dire qu'il est doté d'une course et d'une raideur prédéterminées. En outre, sa position est "instrumentée", c'est-à-dire mesurée

à l'aide d'un capteur de position approprié.

De façon avantageuse, la vitesse de rotation du moteur de l'enrouleur est "copiée" sur celle du moteur du cabestan pour assurer une vitesse linéaire du câble identique dans les deux équipements. Cette disposition évite les phénomènes de décalage et temps de réaction inévitables, inhérents à tout

système de régulation.

En outre, la vitesse du moteur de l'enrouleur est avantageusement corrigée par un organe de régulation, de type à boucle fermée, par référence à la position médiane de l'amortisseur. Cette correction ne se fait que sur une faible partie de la vitesse nominale, afin d'éviter les phénomènes dits de

pompage ou autres phénomènes d'instabilité.

Dans un premier mode de réalisation, l'enrouleur peut comprendre un ressort "mécanique", par exemple un ressort du type dit à boudin, pouvant être

compressé ou étendu.

Dans un deuxième mode de réalisation, I'enrouleur peut comprendre

un vérin hydraulique associé à un accumulateur à gaz.

Dans cette variante de réalisation, il est très simple de modifier la

raideur de l'ensemble en jouant sur la pression de gonflage.

Du fait des dispositions adoptées, I'invention présente de nombreux avantages, parmi lesquels les suivants: - tout en assurant l'amortissement en position médiane (donc fixe), la raideur 25 étant connue, la tension de câble reste fixe, connue et très précise; - par ailleurs, cette position médiane permet une marge de réaction dans les deux sens: entrée et sortie; - la régulation ne tenant pas compte du couple moteur ou de la tension, la tension reste totalement indépendante de la vitesse, des inerties, du sens de 30 rotation, des rendements mécaniques, des temps de réaction, etc.; la tension est toujours proportionnelle à la force du ressort, de façon plus générale de l'amortisseur, dans sa position instantanée; - si la variation de force du ressort, de façon plus générale de l'amortisseur, est choisie faible en fonction de la course, la tension obtenue reste constante avec une grande précision; et - la valeur de la tension peut être modifiée très simplement: il suffit de 5 modifier en conséquence la raideur du ressort, la régulation elle-même

n'étant en rien modifiée.

L'invention a donc pour objet principal un dispositif de régulation de tension de câble sur un enrouleur de câble coopérant avec un treuil d'entraînement dudit câble, ledit treuil comprenant au moins un tambour autour 10 duquel ledit câble est enroulé et entraîné en rotation par des premiers moyens de motorisation, et ledit enrouleur comprenant un tambour permettant le stockage dudit câble par enroulement autour de ce tambour et entraîné en rotation par des deuxièmes moyens de motorisation, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens amortisseurs, disposés entre ledit treuil et ledit tambour 15 d'enrouleur, munis d'un organe à propriétés élastiques réalisant une fonction ressort de raideur prédéterminée, en ce que ledit organe à propriétés élastiques est susceptible de déplacements bidirectionnels, le long d'un axe dit longitudinal, entre deux positions extrêmes prédéterminées, en ce que ledit organe à propriétés élastiques est couplé mécaniquement à un organe mobile, 20 dit de prise de tension, sur lequel agissent des fluctuations de la tension dudit câble, en ce que ledit organe à propriétés élastiques exerce sur ledit organe mobile une force proportionnelle à ladite raideur, en ce que ledit amortisseur comprend des moyens de mesure de la position instantanée dudit organe à propriétés élastiques le long dudit axe longitudinal, délivrant un signal 25 représentatif de cette position, et en ce que ledit dispositif de régulation de tension de câble comprend des circuits de régulation recevant au moins ledit signal représentatif de position et délivrant un signal de commande agissant sur lesdits moyens de motorisation dudit tambour d'enrouleur, de manière à obtenir

ladite régulation de tension par variation de sa vitesse de rotation.

L'invention a encore pour objet l'application d'un tel dispositif de régulation de tension à un enrouleur de câble coopérant avec un treuil à cabestan mis en oeuvre pour la recherche pétrolière ou similaire en eau profonde. L'invention va maintenant être décrite de façon plus détaillée en se référant aux dessins annexés, parmi lesquels: - la figure I illustre schématiquement un exemple de dispositif de régulation de tension de câble sur un enrouleur de câble coopérant 5 avec un treuil à cabestan, selon un premier mode de réalisation de l'invention; - la figure 2 est un bloc diagramme de circuits de régulation en boucle fermée utilisés dans le régulateur de la figure 1, dans un mode de réalisation préféré.; - la figure 3 illustre, en vue de côté, un exemple de réalisation pratique du régulateur de la figure 1; et

- la figure 4 illustre schématiquement un exemple de dispositif de régulation de tension de câble sur un enrouleur de câble coopérant avec un treuil à cabestan, selon un deuxième mode de réalisation de 15 I'invention.

Dans ce qui suit, sans en limiter en quoi que ce soit la portée, on se

placera ci-après dans le cadre de l'application préférée de l'invention, sauf mention contraire, c'est-à-dire dans le cas des applications dites "off-shore": recherche pétrolière ou similaire en eau profonde, impliquant l'utilisation d'un 20 treuil bi-cabestan.

Un exemple d'un premier mode de réalisation préféré d'un dispositif de régulation de tension de câble conforme à l'invention va maintenant être décrit

par référence aux figures 1 à 3.

Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes références 25 et ne seront re-décrits qu'en tant que de besoin.

Le système dans sa globalité comprend trois sous-ensembles

principaux. Il comprend tout d'abord un treuil 2, par exemple du type bicabestan, qui coopère avec un enrouleur de câble 3.

Le câble C est mis en mouvement par les cabestans, 20 et 21, chacun 30 étant m par un moteur, 23 et 22, respectivement. L'utilisation de deux cabestans, 20 et 21, permet de démultiplier la force de traction exercée sur le câble C, ce en fonction du nombre de spires autour de ces cabestans, comme

il est bien connu.

Le stockage et le déstockage du câble sont réalisés en faisant appel à un enrouleur 3 comprenant un tambour de stockage 30. Ce dernier est entraîné en rotation par un moteur 31. On prévoit un organe de guidage 32 pour

l'enroulement du câble C sur le tambour 30.

Les deux sous-ensembles, 2 et 3, peuvent être choisis parmi ceux habituellement utilisés dans l'état de la technique. En effet, et c'est un avantage supplémentaire, I'invention n'exige pas de modifier profondément l'architecture

des systèmes classiques. De même le câble C peut être de type quelconque.

Pour fixer les idées et à titre d'exemple non limitatif, pour le treuil bi10 cabestan 2, il est possible de faire appel avantageusement à la technologie

enseignée par le brevet français N 90 14 612, au nom de KLEY France, publié sous le numéro FR 2 669 701 B1, intitulé: "Poulie d'adhérence". La poulie permet de transmettre une force de traction à un câble et permet de supprimer pratiquement tout glissement relatif du câble, ce qui évite une usure 15 prématurée. Pour une description plus détaillée des caractéristiques de ce

dispositif, on se reportera avec profit au brevet précité.

Les deux sous-ensembles, 2 et 3, étant bien connus, per se, de

l'Homme de Métier, Il est inutile de décrire plus avant.

Par contre, selon une caractéristique importante de l'invention, un 20 troisième sous-ensemble, constitué par ce qui sera appelé ci-après un amortisseur" 1, est introduit entre les deux sous-ensembles, 2 et 3

précédemment décrits.

Le dispositif principal 10, constituant l'amortisseur proprement dit,

comprend un organe à propriétés élastiques 100, à base, par exemple, d'un 25 organe du type ressort "à boudin", de raideur prédéterminée.

Le ressort 100 est prisonnier d'un boîtier 101, préférentiellement de

forme cylindrique et d'axe longitudinal A10, dans l'exemple décrit sur la figure 1.

Le boîtier 101 comporte une ouverture, 1010, sur une des extrémités, que l'on appellera supérieure. Une des extrémités du ressort 100, dite bloquée, est en 30 contact avec le fond du boîtier 101, ou extrémité inférieure.

L'extrémité libre du ressort 100 a une course maximale, à l'intérieur du boîtier 101, comprise entre deux positions extrêmes, notées X0 et X100 (pour

0 % et 100 %).

Le câble C est enroulé autour d'une poulie 11, que l'on appellera de prise de tension, ou d'un organe similaire (rouleau, etc.). L'axe de rotation A de la poulie 11 est rendu solidaire d'une extrémité du ressort 100, dite libre, par l'intermédiaire d'un arbre, tige ou bras rigide 110, qui sort du boîtier 101 par 5 l'ouverture précitée 1010 Du fait de cette disposition, I'axe de rotation A de la poulie 11 imprime à l'extrémité libre du ressort 100 des mouvements de translation, proportionnels à des fluctuations +At de la tension t du câble C. La conception de l'amortisseur 1 est déterminée pour que la position de l'extrémité du ressort 100 soit comprise entre X0 et X100, de façon préférentielle 10 sensiblement égale à une position notée X50, soit aux alentours de 50 % de la course maximale de l'extrémité du ressort 100, en régime de fonctionnement stabilisé. Comme il le sera précisé ci-après, par référence à la figure 2, dans un mode de réalisation préféré, les circuits de régulation utilisés par l'invention 15 pour obtenir la régulation de tension t du câble C sont du type dit "en boucle fermée". Pour ce faire, il est nécessaire d'effectuer la mesure de différents paramètres, notamment la position instantanée de l'extrémité du ressort 100, qui sera notée X, la vitesse de rotation du tambour 30 de l'enrouleur 3, qui sera notée Ne, et la vitesse de rotation d'un des tambours, par exemple 23, du treuil 20 bi-cabestan 2, qui sera notée Nc. A priori, les deux tambours, 22 et 23, ont

même diamètre et tournent à la même vitesse.

La vitesse des tambours, Nc, entraînés par les moteurs, 22 et 23, est

habituellement commandée manuellement par un opérateur (non représenté).

La mesure de position peut être effectuée en ayant recours à un 25 capteur de déplacement linéaire classique, référencé Cax, par exemple du type capteur à fil, capteur magnétique, capteur à ultrasons, capteur à laser, etc. Le capteur, Cax, délivre un signal de sortie noté X, analogique ou

préférentiellement numérique, selon le type de capteur utilisé.

La valeur X de la position longitudinale est utilisée comme valeur de 30 rétroaction (retour) pour la boucle fermée de régulation précitée.

De façon préférentielle, comme il a été rappelé, l'extrémité libre du ressort 100 est fixée autour de 50% de la course maximale. Cette disposition permet de conserver une marge de variation due aux temps de réaction de la boucle de régulation. Cependant, d'autres valeurs conviennent parfaitement et

reste dans le cadre de la présente invention.

La mesure de la vitesse de rotation du tambour 30 de l'enrouleur 3 est mesurée à l'aide d'un capteur de vitesse de rotation classique, par exemple du 5 type codeur optique ou similaire. Ce capteur, CaNe, délivre un signal de sortie noté Ne, analogique ou préférentiellement numérique, selon le type de capteur utilisé. La mesure de la vitesse de rotation du tambour 23 du treuil bicabestan 2 est mesurée à l'aide d'un capteur de vitesse de rotation classique, 10 par exemple du type codeur optique ou similaire. Ce capteur, CaNc, délivre un signal de sortie noté Nc, analogique ou préférentiellement numérique, selon le

type de capteur utilisé.

Dans le sous-ensemble amortisseur I ou en dehors de ce sousensemble, on peut aussi prévoir des poulies intermédiaires supplémentaires, 15 disposées entre l'enrouleur 3 et/ou le treuil bi-cabestan 2, par exemple la

poulie 4 (figure 1), ou la/les poulie(s) 4 et/ou 4' (figure 3). Cette disposition permet d'obtenir une configuration plus compacte du système global, en repliant la trajectoire suivie par le câble C. Ces poulies, 4 et/ou 4', ne font pas partie à proprement parlé du dispositif amortisseur 1. Elles n'ont qu'un rôle de 20 "renvoi d'angle".

On va maintenant décrire un exemple de circuits de régulation en boucle fermée utilisés dans un mode de réalisation préféré de l'invention par

référence au bloc diagramme de la figure 2.

Les circuits de régulation proprement dits, c'est-à-dire les blocs de la 25 "boucle fermée", sont référencés 5.

Un premier bloc, 50, à trois entrées, calcule le diamètre instantané, De, d'enroulement du câble C, connaissant le diamètre (valeur transmise à l'une des entrées), noté Dc, des tambours, 20 ou 21, du treuil bicabestan 2. Le calcul est effectué à partir de la formule suivante: De = Dc x Nc/Ne (1) Les valeurs des vitesses Ne et Nc sont fournies par les capteurs, CaNe et CaNc, respectivement, comme il a été précédemment indiqué. La donnée, De, en sortie du bloc 50, n'évolue que très lentement. Il est suffisant de la

remettre à jour, typiquement, toutes les 10 ou 20 secondes.

Un deuxième bloc, 51, permet de calculer en instantané la vitesse théorique, Neth, de rotation de l'enrouleur 3, en copiant la vitesse Nc du 5 tambour 23 du treuil bi-cabestan 2. Le calcul est effectué à partir de la formule suivante: Neth = Nc x Dc/De (2) Le diamètre De d'enroulement du câble C est disponible en sortie du

bloc de calcul 50 (formule (1)) et la vitesse de rotation Nc est fournie, comme 10 précédemment par le capteur CaNc.

Cette disposition permet des temps de réaction de l'enrouleur 3 très

rapides. Il n'y a pas de régulateur, et donc d'amortissement.

L'organe référencé 52 est constitué par un comparateur et un circuit de type dit "PID", selon la terminologie anglo-saxonne (pour "Proportional15 Integrating-Derivative"). Il s'agit d'un régulateur à action à la fois proportionnelle, intégrale et dérivée. Le mode de fonctionnement d'un tel circuit

est bien connu de l'Homme de Métier et il est inutile de le décrire plus avant.

L'organe 52 reçoit, sur une première entrée, la valeur instantanée de la position de l'extrémité libre du ressort 100, fournie par le capteur Cax, et sur 20 une seconde entrée, une valeur de référence, notée RefX5o, représentant la valeur de position à 50 % de l'extrémité précitée. Naturellement, cette valeur de référence pourrait être quelconque, soit RefXx, si la position moyenne de l'extrémité libre du ressort 100 avait été choisie de façon différente, avec x

valeur arbitraire telle que l'on ait X0 < x < X1oO.

L'organe 52 délivre en sortie une valeur de correction, Cox, élaborée à partir de la différence constatée (en plus ou en moins) entre la valeur réelle de la position X et une valeur de consigne RefX50 (ou de façon plus générale RefXx). Un troisième bloc de calcul, référencé 53, additionne la correction Cox 30 élaborée par l'organe 52 et la valeur de la vitesse théorique Neth (formule (2)) calculée par le bloc 51. La valeur délivrée en sortie, notée RefNe, constitue une valeur de consigne de vitesse transmise à un bloc, référencé 54, de commande vitesse du moteur 31 de l'enrouleur 3. La vitesse de rotation de enrouleur 3 est donc pilotée automatiquement par le régulateur 5, ce avec une grande précision. Le bloc 54 est en dehors de la boucle de régulation proprement dite (blocs globalement référencés 5). La nature de la commande peut être 5 hydraulique ou électrique, par exemple par variation de fréquence, en courant

continu ou par tout autre procédé bien connu de l'Homme de Métier.

La valeur, Ne, de la vitesse réelle du tambour 30 de l'enrouleur 3, mesurée par le capteur CaNe, est injectée en rétroaction sur l'une des entrées

du bloc de calcul 50, comme il a été décrit.

Il en est de même de la valeur de position X, injectée sur l'une des

entrées de l'organe de comparaison 51.

En résumé de ce qui précède, I'amortisseur I se comporte comme un

ressort de raideur prédéterminée. Il s'ensuit que, si l'extrémité du ressort 100 reste en position fixe (par exemple à 50% de la course, soit X50), la force 15 exercée reste constante.

La tension t du câble C est égale à la moitié de la force exercée par le ressort 100 (ressort en équilibre). Si le ressort 100 est maintenu en position

fixe, la tension reste également constante.

Selon la nature des signaux délivrés par les capteurs, Cax, CaNc et 20 CaNe, analogiques ou préférentiellement numériques, on prévoit des circuits adaptés à ces signaux. Il peut être également nécessaire de mettre en oeuvre

des convertisseurs analogiques-numériques et/ou numériques-analogiques.

Bien que l'on ait supposé que les différents blocs de calcul ou organe de comparaison étaient distincts, on peut les regrouper en un circuit unique, 25 notamment lorsque les signaux à traiter sont numériques. On peut aussi, dans ce cas, effectuer les calculs nécessaires en utilisant des circuits de traitement de données numériques à programme enregistré, par exemple à base de microprocesseurs ou de microcontrôleurs. Il est naturellement nécessaire de prévoir, notamment, des circuits d'interfaces et d'adaptation de signaux entre 30 les circuits internes au bloc de régulation 5 et les circuits externes, capteurs

Cax, CaNc et CaNe et bloc de commande 54.

Ces techniques sont bien connues, per se. Il s'agit essentiellement d'un choix technologique à la portée de l'Homme de Métier et il est inutile de les

décrire plus avant.

La figure 3 illustre, en vue de côté, un exemple de réalisation pratique 5 d'un système complet mettant en oeuvre un dispositif de régulation de tension du câble C selon l'invention. Seuls les éléments essentiels à la bonne

compréhension de l'invention ont été référencés sur cette figure.

Comme précédemment, le système global comprend trois sousensembles principaux: un treuil bi-cabestan 2, un enrouleur 3 et un 10 amortisseur 1 Le treuil bi-cabestan 2 comprend deux tambours 20 et 21 et des

moteurs associés 22 et 23. Le capteur de vitesse, CaNc, n'a pas été représenté.

L'enrouleur 3 comprend un tambour de stockage 30 entraîné par un moteur 31, via un organe du type à engrenage de renvoi d'angle, sous la 15 référence globale 310. Le stockage/déstockage du câble C sur et à partir du tambour 30 est guidé (opération dite de "trancannage "en termes de métier) par un organe comprenant deux poulies globalement référencées 32. Cet organe 32 est animé d'un mouvement de va et vient parallèlement à l'axe Ae de rotation du tambour 30. les moyens 20 d'entraînement de cet organe sont classiques et n'ont pas été référencés. Le

capteur de vitesse, CaNe, n'a pas été représenté.

L'amortisseur I comprend un ressort (non visible) disposé à l'intérieur d'un boîtier 10. L'extrémité du ressort est entraînée par la poulie de prise de tension 11 via un arbre rigide 110, ce de façon proportionnelle aux fluctuations 25 +At de la tension t du câble C. Deux poulies de renvoi, 4 et 4', ont été prévues, disposée, entre la poulie de tension 11 et l'enrouleur 3, d'une part, et le treuil bi-cabestan 2, d'autre part. Bien que représentée comme faisant partie du sous-ensemble enrouleur 1, il doit être clair, comme précédemment rappelé qu'elles peuvent 30 être disposées physiquement en un endroit quelconque de l'espace et n'ont qu'un rôle de renvoi d'angle, modifiant la trajectoire du câble C. Jusqu'à présent, il a été supposé que la propriété élastique que doit posséder l'amortisseur était obtenue par un ressort classique. Cependant, la

"fonction ressort" peut être obtenue par des moyens physiques différents.

La figure 4 illustre un exemple d'amortisseur, désormais référencé 6, selon un deuxième mode de réalisation. Selon ce mode de réalisation l'amortisseur 6 est réalisé à base d'un vérin hydraulique 60, comprenant un boîtier allongé 601, avantageusement de forme cylindrique, comme précédemment. Un piston 600 se déplace par translation l'intérieur du boîtier 601, le long de l'axe longitudinal A60 de ce 10 boîtier. Le boîtier 601 comporte une ouverture 6010 sur une extrémité que l'on appellera supérieure (disposée à droite sur la figure 4) laissant pénétrer un arbre rigide 110. A cet arbre 110 est dévolu la même fonction que l'arbre de même référence de la figure 1. Il est entraîné par l'axe de rotation A d'une poulie de prise de tension sur laquelle est enroulée le câble C, ce de façon 15 proportionnelle aux fluctuations +At de la tension t du câble C. Une enceinte, 6011, constituant le fond du boîtier 601 (disposée à gauche sur la figure 4) est remplie d'un liquide H, préférentiellement de l'huile, et communique, par l'intermédiaire d'un conduit 710, avec un réservoir 7 comprenant deux chambres. Une première chambre, 71, en communication 20 avec l'enceinte 6011, contient également de l'huile et constitue, en réalité, un prolongement du volume de l'enceinte 6011. Une seconde chambre, 70, séparée de la première par une paroi élastique 700, contient un gaz G,

préférentiellement un gaz neutre telle l'azote.

Les liquides, comme il est connu, étant pratiquement incompressibles, 25 la "fonction élastique" que doit présenter l'amortisseur 6 est obtenue par une plus ou moins grande compression du gaz G, c'est-à-dire une variation du volume de la chambre 70, délimitée par le fond et les parois latérales de cette chambre 70, ainsi que par la paroi élastique 700. Cette dernière peut être réalisée en en caoutchouc, néoprène ou toute autre matière élastique dont les 30 propriétés physico-chimiques sont adaptées à ce type d'application L'enceinte 70 a la fonction d'un accumulateur à gaz. Ce dispositif fonctionne donc comme un ressort. Les fluctuations de tension At sont communiquées par le câble C au piston 600, par l'intermédiaire de la poulie de prise de tension 11 et de l'arbre 100. Les fluctuations de tension +At induisent des mouvements de translation du piston 600 (dans un sens ou un autre) le long de l'axe A60, La tension t du câble C obéit à la relation suivante: t = P x (S/2) (3) relation dans laquelle, S est la surface du piston 600 (section intérieure du boîtier cylindrique 601) et P la pression régnant dans la chambre 70 et communiquée au piston 600 par l'intermédiaire de l'huile H. Pour modifier l'amplitude de la tension nominale t du câble C, il suffit 10 de modifier corrélativement la pression régnant à l'intérieur de la chambre 70, ce par tout moyen classique, par exemple à l'aide d'une pompe de gonflage

référencée 8 A l'exception de la nature des moyens utilisés pour obtenir l'effet

"ressort", I'amortisseur 6 fonctionne de manière tout à fait similaire que 15 lI'amortisseur I des figures I à 3. Notamment, la position moyenne du piston peut être réglée de façon à se trouver aux environs de 50 %, valeur notée X50, d'une course maximale X0 - X100. La valeur de position instantanée X peut être mesurée par un capteur de déplacement linéaire (non représenté), du même

type que celui utilisé sur la figure 1.

Enfin, les circuits de régulation en boucle fermée décrit en regard de la figure 2 peuvent être utilisés, sans modification, en coopération avec

l'amortisseur selon la variante de la figure 4.

Pour fixer les idées, des valeurs typiques de course, Xo - X100, des amortisseurs, 1 ou 6, sont comprises entre 0,50 m et 1,5 m. De même, des 25 valeurs typiques de la tension t d'enroulement sont comprises entre 100 kgF à 4.000 KgF, la force exercée par l'amortisseur, I ou 6, étant le double de celle-ci. A la lecture de ce qui précède, on constate aisément que l'invention

atteint bien les buts qu'elle s'est fixés.

Le treuil selon l'invention présente de nombreux avantages, qui ont été

précédemment énumérés.

Sans tous les rappeler, on mettra l'accent sur le fait que: - le dispositif de régulation est simple à mettre en oeuvre; - les capteurs de vitesses sont standards et préférentiellement numériques, donc extrêmement précis; - la tension du câble ne dépend que d'un seul paramètre: la position du ressort ou de l'organe en faisant fonction - la position est très facile à mesurer avec précision et fiabilité; - la tension de câble devient donc totalement indépendante des paramètres tels que: - le rendement mécanique de la transmission; - le sens de rotation; - la vitesse de défilement du câble; - I'accélération du câble; - I'inertie du tambour; et - la précision des mesures de tensions et de couples; et pour modifier la tension du câble, il suffit de modifier corrélativement la tension du ressort: Il doit être clair cependant que l'invention n'est pas limitée aux seuls exemples de réalisations explicitement décrits, notamment en relation avec les

figures 1 à 4.

En particulier, il est possible de mettre en oeuvre des amortisseurs faisant appel à d'autres organes, que ceux décrits, présentant une "fonction

ressort", sans sortir du cadre de l'invention.

Enfin, les exemples numériques n'ont été fournis que pour mieux fixer les idées et ne sauraient constituer une quelconque limitation de la portée de 25 l'invention. Ils procèdent d'un choix technologique à la portée de l'Homme de Métier. L'invention n'est pas non plus limitée, à la seule recherche pétrolière

ou, de façon plus générale, aux applications dites "off-shore" en grande profondeur, même si elle trouve une application particulièrement intéressante 30 dans ces domaines.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de régulation de tension de câble sur un enrouleur de câble coopérant avec un treuil d'entraînement dudit câble, ledit treuil comprenant au moins un tambour autour duquel ledit câble est enroulé et entraîné en 5 rotation par des premiers moyens de motorisation, et ledit enrouleur comprenant un tambour permettant le stockage dudit câble par enroulement autour de ce tambour et entraîné en rotation par des deuxièmes moyens de motorisation, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens amortisseurs (1), disposés entre ledit treuil (2) et ledit tambour (30) d'enrouleur (3), munis d'un 10 organe à propriétés élastiques (10) réalisant une fonction ressort de raideur prédéterminée, en ce que ledit organe à propriétés élastiques (10) comprend un élément mobile (100) susceptible de déplacements bidirectionnels, le long d'un axe (A10) dit longitudinal, entre deux positions extrêmes prédéterminées (Xo-X100), en ce que ledit organe à propriétés élastiques (10) est couplé mécaniquement à un organe mobile (11), dit de prise de tension, sur lequel agissent des fluctuations de la tension dudit câble (C), en ce que ledit organe à propriétés élastiques (10) exerce sur ledit organe mobile une force proportionnelle à ladite raideur, en ce que ledit amortisseur (1) comprend des moyens de mesure (Cax) de la position instantanée (X) dudit 20 élément mobile (100) dudit organe à propriétés élastiques (10) le long dudit axe longitudinal (Aj0), délivrant un signal représentatif de cette position (X), et en ce que ledit dispositif de régulation de tension (t) de câble (C) comprend des circuits de régulation (5) recevant au moins ledit signal représentatif de position (X) et délivrant un signal de commande (RefNe) 25 agissant sur lesdits moyens de motorisation (31) dudit tambour (30) d'enrouleur (3), de manière à obtenir ladite régulation de tension (t) par

variation de sa vitesse de rotation (Ne).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit organe à propriétés élastiques (10) comprend un ressort mécanique (100), formant 30 ledit élément mobile, disposé à l'intérieur d'un bottier cylindrique (101), en ce que ledit boîtier (101) possède une première extrémité ouverte (1010) et une seconde extrémité fermée, en ce qu'une première extrémité dudit ressort (100) est assujettie de ladite seconde extrémité de boîtier (101), en ce que sa seconde extrémité, dite libre, est assujettie à une première extrémité d'un 5 arbre rigide (110) introduit dans ladite ouverture(1 010), en ce que la seconde

extrémité de cet arbre (110) est assujettie au dit organe mobile de prise de tension (11), et en ce que la position moyenne de ladite extrémité libre de ressort (100) est déterminée de manière à ce qu'elle soit située sensiblement à la moitié (X50) de la distance séparant lesdites deux positions extrêmes 10 prédéterminées (XO-XIo0).

3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit organe à propriétés élastiques (6) comprend un vérin hydraulique comportant un piston (600) disposé à l'intérieur d'un boîtier cylindrique (60), en ce que ledit boîtier (60) possède une première extrémité ouverte (6010) et une seconde 15 extrémité fermée, formant fond, en ce ledit piston (600) est assujetti à une première extrémité d'un arbre rigide (110) introduit dans ladite ouverture (6010), en ce que la seconde extrémité de cet arbre est assujettie au dit organe mobile de prise de tension (11), en ce que la position moyenne dudit piston (600) est déterminée de manière à ce qu'elle soit située sensiblement 20 à la moitié (X50) de la distance séparant lesdites deux positions extrêmes prédéterminées (X0-X0oo), en ce que le volume interne dudit boîtier (60) entre ledit piston et ledit fond constitue une première enceinte (6011) remplie d'un liquide (H), en qu'il est prévu un second boîtier (7) comprenant une première chambre (71) communiquant (710) avec l'enceinte (6011) dudit premier 25 boîtier (60) et remplie dudit liquide (H), et une seconde chambre (70),

remplie d'un gaz (G) sous une pression déterminée et séparée de la première chambre par une paroi déformable (700), de manière à communiquer ladite pression au dit piston (600), par l'intermédiaire dudit liquide (H) , et en ce que ledit second boîtier (7) constitue un accumulateur à 30 gaz (G) réalisant la fonction dudit organe à propriétés élastiques.

4. Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que

ledit organe mobile de prise de tension est constitué par une poulie (11) autour de laquelle est enroulé ledit câble (C), en rotation autour d'un axe (A), et en ce que la seconde extrémité dudit arbre rigide (110) est assujettie au

dit axe de rotation (A).

5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, 5 caractérisé en ce que moyens de mesure de la position instantanée dudit

élément mobile (100-600) dudit organe à propriétés élastiques (10, 6) le long dudit axe longitudinal (Alo-A60) sont constitués par un capteur de déplacement linéaire (Cax) délivrant en sortie un signal numérique (X) représentatif de la position dudit élément mobile (100, 600) dudit organe à 10 propriétés élastiques (10-6) le long de cet axe longitudinal (Al0, A60), ledit signal (X) étant transmis sur des entrées desdits circuits de régulation (5) pour élaborer ledit un signal de commande (RefNe) agissant sur les moyens

de motorisation (31) dudit tambour (30) d'enrouleur (3).

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend en 15 outre un premier capteur (CaNe) mesurant la vitesse de rotation (Ne) du tambour (30) dudit enrouleur (3) et un deuxième capteur (CaNc) mesurant la vitesse de rotation (Nc) d'un tambour (21) dudit treuil (2), en ce que ces deux capteurs (CaNe, CaNc) délivrent en sortie des signaux numériques représentatifs desdites vitesses de rotation (Ne, Nc) de ces tambours (21, 20 30), et en ce que ces deux signaux sont transmis sur des entrées desdits

circuits de régulation (5) pour élaborer, en coopération avec ledit signal numérique (X) représentatif de la position dudit élément mobile (100-600) dudit organe à propriétés élastiques (10-6) le long dudit axe longitudinal (A10A60), ledit signal de commande (RefNe) agissant sur les moyens de 25 motorisation (31) dudit tambour (30) d'enrouleur (3).

7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits circuits de régulation (5) sont du type dit en boucle fermée, en ce qu'ils comprennent un premier module de calcul (50) recevant sur des première et deuxième entrées les valeurs desdits signaux numériques représentatifs desdites 30 vitesses de rotation (Nc, Ne) des tambours (21, 30) desdits treuil (2) et enrouleur (3), et sur une troisième entrée une valeur (Dc) représentative du diamètre de tambour (21) dudit treuil (2), en ce que ledit premier module de calcul (50) détermine à partir de ces valeurs signaux un signal représentant une valeur instantanée du diamètre d'enroulement (De) dudit câble (C) sur le tambour (30) dudit enrouleur (3) , en ce qu'il comprend un deuxième module 5 de calcul (51) recevant sur des première et seconde entrées ladite valeur instantanée du diamètre d'enroulement (De) dudit câble (C) et la valeur dudit signal numérique représentatif de ladite vitesse de rotation (Nc) du tambour (21) dudit treuil (2), respectivement, en ce que ledit deuxième module de calcul (51) détermine à partir de ces signaux un signal représentant une 10 valeur instantanée d'une vitesse théorique (Neth) de rotation du tambour (30) dudit enrouleur (3), en ce qu'il comprend un organe (52) recevant sur des première et seconde entrées, la valeur dudit signal numérique représentatif de la position (X) dudit élément mobile (100-600) dudit organe à propriétés élastiques (10-6) le long dudit axe longitudinal (AI0, A60) et une 15 valeur de référence (RefX50) associée à une position prédéterminée (X50) le long dudit axe (Ajo, A60), respectivement, ledit organe (52) comparant ces deux valeurs (X, RefX5o) et délivrant en sortie un signal (Cox) représentant une valeur dite de correction, fonction de la différence constatée entre lesdites deux valeurs d'entrée (X, RefX5o), et en ce qu'il comprend un 20 troisième module de calcul (53) recevant sur des première et deuxième entrées ladite valeur de correction (Cox) et ladite valeur instantané de vitesse théorique (Neth) de rotation dudit tambour (30) d'enrouleur (3), respectivement, et en ce que ledit troisième module de calcul (53) détermine à partir de ces signaux (Neth, COx) un signal de commande (RefNe), dit de 25 référence, transmis à un organe de commande (54) de la vitesse de rotation (Ne) dudit tambour (30) d'enrouleur (3), de manière à obtenir ladite

régulation de tension (t) dudit câble (C).

8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite valeur instantanée du diamètre d'enroulement De dudit câble (C) sur le tambour 30 (30) dudit enrouleur (3) est déterminée, par ledit premier module de calcul (50), à partir de la relation: De = Dc x NcINe, et ladite valeur instantanée de vitesse théorique Neth de rotation du tambour (30) dudit enrouleur (3) est déterminée, par ledit deuxième module de calcul (51), à partir de la relation: Neth = Nc x DclDe, relations dans lesquelles, Dc est ladite valeur représentative du diamètre de tambour (21) dudit treuil (2), et Nc et Ne sont lesdites valeurs de vitesses de rotation des tambours (21, 30) desdits treuil (2) et enrouleur (3), respectivement.

9. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit organe (52) recevant, sur des première et seconde entrées, ladite valeur du signal numérique (X) représentatif de la position dudit élément mobile (100-600) dudit organe à propriétés élastiques (6-10) le long dudit axe longitudinal (Ao010 A60) et ladite valeur de référence (RefX50) associée à une position prédéterminée (X50) le long dudit axe (A10-A60), combine un circuit comparateur et un circuit action proportionnelle, intégrale et dérivée, du type

dit "PID".

10. Application d'un dispositif de régulation de tension de câble (C) sur un 15 enrouleur de câble (3) coopérant avec un treuil (2) d'entraînement dudit

câble (C) selon l'une quelconque des revendications précédentes à la recherche pétrolière en eau profonde, ledit treuil (2) étant du type bicabestan (20, 21).