APPAREIL A GOUVERNER

APPAREIL  A  GOUVERNER

I. Identification des appareils à gouverner :

1. Rôle de l’appareil à gouverner :

                           L’appareil à gouverner a pour rôle d’orienter le safran du gouvernail et de le maintenir dans une position bien déterminée pour obtenir les évolutions du navire . Cette manœuvre du gouvernail est effectuée en appliquant un couple moteur sur la mèche afin de combattre le résistant des efforts des flux (filets) d’eau sur le safran

2. description des appareils à gouverner

a. Gouvernail :

a.1- Gouvernail simple :

                                 Les évolutions d’un navire sont obtenues à l’aide du gouvernail. L’orientation du gouvernail exige des efforts d’autant plus grandes que le navire est grand et ou sa vitesse est grande.
                               La résultante « R » des efforts des flux d’eau atteint plusieurs tonnes sur un navire important et elle est variable en fonction de sa vitesse : Si ‘’G’’ est le centre de gravité du bateau : il va tourner sous l’action du couple = RxD appelé couple de giration , ‘’D’’= étant la distance séparant le centre de gravité du navire à la résultante ‘’R

Le gouvernail se compose d’un safran  claveté sur un arbre vertical appelé mèche ( Fig.2)

L’action des filets (flux) d’eau se traduit sur la mèche du gouvernail par un couple résistant =RxL

qu’il faut compenser par un couple moteur =Fxl  pour manœuvrer la barre  (Fig.3) : Donc on déduit que pour une position d’équilibre donnée ---  RxL (Couple résistant ) = Fxl (Couple moteur) .

a.2- Gouvernail compensé :
                           Le gouvernail compensé a pour de réduire le couple moteur actionnant la mèche sans faire
varier le couple de giration du navire . Il est basé sur le principe suivant :
F la surface utile du safran ne change pas : donc la résultante ‘’R’’ des flux d’eau sur le gouvernail reste invariable d’où le couple de giration du navire l’est de même .
F Pour réduire le couple engendré par l’action des flux (filets) d’eau sur la surface , cette dernière la mèche divise la surface utile en 2 parties dont ‘’S2’’ vient compenser en partie le couple engendré par l’action des filets (flux) d’eau sur la surface ‘’S1’’ du même safran .
F Donc le couple moteur nécessaire pour orienter la barre se réduira à F’l = RL’ avec RL’= R1xd1 – R2xd2 == F’l = R1xd1 – R2xd2 D’où L’ L == RL’ RL == F’l Fl puisque la longueur de la barre n’a pas changé cela implique que F’= force exercée par le moteur de barre lors de la compensation du gouvernail sera inférieure à F= force exercée par le même moteur de barre s’il n’y a pas de compensation pour le même couple de giration ‘’ RD ’’ ( Fig.4) et (Fig.5)

a. Appareil à gouverner

b.1- Appareil à gouverner à drosses :
                    Est un appareil à gouverner à transmission mécanique utilisé dans les petits navires à construction en Bois de la pêche côtière . Elle consiste en une Roue de gouverne de grande dimension actionnant par l’intermédiaire d’un arbre un petit pignon qui lui aussi entraîne par l’intermédiaire d’une chaîne double un autre pignon plus grand ( le diamètre du second pignon est d ‘environ 10 à 20 fois celui du petit pignon) . Puis le grand pignon entraîne un long arbre traversant de la passerelle jusqu’à la mèche du gouvernail au local de barre afin d’actionner le safran par une réduction de vitesse à l’aide des autres pignons concourants coniques ou par Vis sans fin et grande roue à dentures hélicoïdales ( Voir le Schéma Fig. 6 ) .Son principe de fonctionnement consiste à faire tourner la roue de gouverne de plusieurs tour pour faire tourner la mèche du gouvernail de quelques degrés : Cela permet de faire diminuer l’effort exercé par l’homme de barre pour orienter & maintenir en position désirée le safran lors des évolutions du navire .

b.2- Appareil à gouverner hydroélectrique :

1. Généralité :                                                
                  Ce système s’utilise dans tous les types de navires quelque soit leurs grandeurs. Il consiste en une installation hydraulique comportant une pompe d’huile à haute pression et à débit variable entraînée par un moteur électrique. La pompe aspire l’huile du réservoir et le refoule à travers un système de distribution et de sécurité vers des presses hydrauliques qui attaquent soit une traverse ou une barre franche selon construction.         
                  La traverse ou la barre franche actionne le gouvernail pour obtenir les évolutions du navire. La solution hydroélectrique est la plus répandue dans majorité des navires.
                  La centrale hydraulique et les presses hydrauliques sont placées dans le local de barre (appelé aussi local du servomoteur de barre) .La commande du gouvernail de la passerelle est assurée souvent soit par la télécommande électrique (appareil à gouverner hydroélectrique, solution la plus répandue dans les navires de petites puissances) ou par la télécommande pneumatique (appareil à gouverner hydropneumatique).

                     

1- Description d’un appareil à gouverner Hydroélectrique :

   L’appareil à gouverner hydroélectrique étudiée est de la marque hydrostar Patent. Il se compose essentiellement de 3 (parties) systèmes :

A- Système moteur actionnant directement le gouvernail.
B- Système de réglage & de sécurité.
C- Système de commande avec ou sans asservissement.


A. Système moteur :
                  Se compose de pots de presses hydrauliques disposés en parallèles actionnant une traverse (Fig.1) ou en opposition (fig. 2) actionnant une barre franche . Le pots de presses sont constitués par des ensembles de cylindres et pistons plongeurs de fortes sections . Les pistons reposent dans les cylindres par l’intermédiaire de manchons portant les garnitures d’étanchéité . Sous l’action de la forte pression d’huile (de 60 à 150 bars) produite par le groupe motopompe , les pistons attaquent des galets cylindriques placés aux extrémités de la traverse clavetée sur la mèche du gouvernail. Un jeu de ressorts à lames maintient en contact les pistons et les galets .

                      

A. Système de réglage & de sécurité :
                  Le système de réglage est composé d’une valve de réglage et d’une soupape combinée de blocage et de sécurité. La valve de réglage transforme le débit constant de la pompe en débit variable vers les cylindres. La soupape de blocage bloque le gouvernail dans la position désirée lors de la manœuvre de la roue de gouverne par l’homme de barre .
                  Les efforts exercés pour manœuvrer la roue de gouverne sont diminués par l’action d’amplification des efforts réalisés par le système Hydraulique.

B. Le système de commande :
                  Ce système est constitué par un télé-moteur manipulateur ‘’appelé aussi colonne de manœuvre ‘’ et par des contacteurs électrique. Le débit d’huile actionnant les pots de presses est réglé par la colonne de manœuvre lorsqu’on actionne la roue de gouverne .Le déplacement du gouvernail dépend donc soit du nombre de tours effectués par la roue de gouverne ( Appareil à gouverner AVEC Asservissement ) ou soit par le temps d’action sur la roue de gouverne (Appareil à gouverner SANS Asservissement).             
              Alors le groupe motopompe n’est chargée que lorsqu’on donne l’ordre de changer l’angle de barre : c’est à dire pendant des temps très courts « lorsque le gouvernail est actionné » .

II - Conduite des appareils à gouverner :

1. Préparatifs de la mise en marche :
                 Les préparatifs de la mise en marche se traduisent par la procédure suivante :
_ Faire une 1er ronde dans le local de barre et s’assurer qu’il n’y a pas de fuites d’huile, ni d’infiltration d’eau, que rien n’entrave les mouvements des vérins ou ceux de la traverse , que le pot du graissage de la mèche est plein et que le niveau de la caisse de service hydraulique est correct . Faire des appoints si nécessaires.
_ S’assurer que les vannes du circuit sont correctement disposées et que le by-Pass des 2 vérins est isolé .
_ A la main s’assurer que le groupe motopompe tourne librement ( c’est à dire absence de points durs ).
_ Ouvrir sur l’alimentation de l’air de la télécommande si elle est du type pneumatique & s’assurer que sa pression est correcte ou mettre la télécommande sous tension s’elle est électrique.
_ Si l’installation était en arrêt prolongé, contrôler l’isolement des moteurs électriques des pompes et de toutes les parties électriques de l’appareil y compris leurs coffrets d’alimentations.
_ Environ 2 heures avant l’appareillage , mettre en service un motopompe pour le réchauffage du circuit et garder l’autre en secours si on a deux . De préférence démarrer le groupe motopompe localement du servomoteur de barre & :
* S’assurer de l’établissement correct de la pression hydraulique et de l’absence des fuites d’huile .
* Manœuvrer à distance de la passerelle à Tribord et à Bâbord en s’assurant que la barre répond bien aux ordres de la passerelle et que l’indicateur des angles fonctionne correctement puis remettre la barre à Zéro .
* Faire une 2ème ronde au local au servomoteur de barre et s’assurer qu’il n’y a pas de fuites d’huile ni de bruits & ni de vibrations anormales .

2. Surveillance pendant la marche :
                 Une fois l’installation est en service la surveillance des paramètres devient très sérieuse . Donc il faut :
_ Vérifier à chaque quart ( ou au moins une fois par jour ) la quantité et la qualité de la charge de la caisse d’huile hydraulique.
_ Vérifier les indications et les bons fonctionnements des thermomètres (températures) et des manomètres ( pressions) . les valeurs limites fixées par le constructeur dans le manuel de l’appareil ou sont gravées sur les cadrans des instruments de mesures.
_ S’assurer de l’absence :
    - Des fuites d’huile par le raccords , par les conduites hydrauliques et par les garnitures à la sortie des plongeurs des vérins .
    - Des fuites d’huile sur les pompes ( surtout par les garnitures d’étanchéités des sorties des arbres )
    - De bruits et de vibrations anormaux.
_ Contrôler les valeurs des intensités absorbées par les moteurs électriques d’entraînement des pompes ( une intensité surélevée se traduit par les surcharges des pompes ).
_ Graisser la mèche du gouvernail manuellement à l’aide d’une pompe à graisser ou remplir son pot de graissage au mois une fois par semaine si le graissage est automatique du type ‘’Stauffer’’ .

NB/ Les constructeurs installent des pompes à graisser automatiques actionnées par les traverses qui suivent les mouvements du gouvernail et par des jeux de raccordements , elles permettent le graissage de la mèche . La graisse est circulée des pots vers les pompes à graisser soit par la pression d’air comprimé ( pot étanche ) ou soit par la pression d’un ressort actionnant le piston d’une pompe nourrice conçue à ce service ).

_Pour équilibrer les heures de marche et leurs usages , chaque pompe doit être mise en service alterné une semaine sur deux .
_ Faire un essai de manœuvre de secours depuis local de barre par action manuelle sur les distributeurs à Bâbord et à Tribord une fois par semaine .  

3. Arrêt de l’appareil à gouverner :
a. Opération d’arrêt de l’installation :
_S’assurer que la manœuvre est terminée.
_ Laisser tourner les pompes quelques minutes (environ 10min) pour conduire le refroidissement du circuit. Et profiter à ce moment de faire une ronde afin de s’assurer de l’absence des fuites d’huile, de l’absence des anomalies de fonctionnement.
_ Puis de préférence, stopper manuellement les pompes du local de barre. 

b. Arrêt prolongé de l’installation :
                  Lorsque l’appareil à gouverner est arrêté pour une longue durée et pour conserver sa performance , protéger le moteur électrique et son circuit d’alimentation contre les mauvais effets de l’humidité , veiller à faire les opérations suivantes une fois par semaine :
_ Vérifier le niveau de la caisse hydraulique et l’étanchéité du circuit hydraulique.
_ Purger le décantât de la caisse hydraulique de service.
_ Mettre en service les pompes hydrauliques pour réchauffage durant 10 minutes à 20 minutes.
_ Manœuvrer localement la barre à Bâbord & Tribord.

les pompes hydrauliques

Classification  des  Pompes 

MACHINES AUXILIAIRES ( les pompes)

les pompes

A.  IDENTIFICATION DES POMPES COURANTES A BORD DES NAVIRES DE PÊCHE

I.      Rôles  des pompes :

                     Une pompe est machine qui  reçoit  l’énergie mécanique du moteur d’entraînement & le transforme en énergie potentielle « en pression »  pour :

F Transvaser le liquide d’un milieu à basse pression vers un autre à haute  pression .

F Garantir la pression & le débit désirer.

F Combattre les pertes en charges dans le circuit et la dénivellation .

F Combattre la pression régnant dans réservoir pressurisé (Exemple la chaudière, Ballon hydrophore)   

I.      Utilité des pompes rencontrées à bord d’un navire de pêche :

1.      Pompes Centrifuges :

                  Ce type de pompes a pour rôle de faire circuler :

F l’eau douce de la réfrigération des moteurs diesels .

F  l’eau de mer de la réfrigération générale, de Ballastage & comme pompe d’incendie & d’assèchement des cales machine .

2.      Pompes à Engrenages :

                Ce type de pompes a pour rôle faire circuler les fluides visqueux  tel que :

F L’huile de lubrification des moteurs diesels, des réducteurs / Embrayeurs / Inverseurs.

F Combustible : Transfert de combustible, pompe nourrice des moteurs diesels, etc…….                                                                                                                                           

3.      Pompes  Japy :

                  Ce type de pompe est utilisé pour :

F  L’assèchement d’eau accumulée dans les cales machine.

F Transfert du combustible ( GO & DO) des caisses de stockage vers la caisse journalière .

II.      Classification  des  Pompes : 

         Les pompes sont classées en deux grandes classes comme ci-dessous :

a.     Pompes Volumétriques :

         Elles sont caractérisées par :

F Un débit constant par cycle quelques soit leurs vitesses d’exploitation.

F Des hauteurs manométriques (d’aspiration & de refoulement) très élevées & ont un petit débit.

         Elles constituent les classes  suivantes :

1.      Pompes Volumétriques  Rotatives :

F Pompes volumétriques rotatives à Engrenages.

F Pompes volumétriques rotatives à Vis.

F Pompes volumétriques rotatives à Lobes 

F Pompes volumétriques rotatives à palettes.

F Pompes volumétriques rotatives moineaux.

2.      Pompes Volumétriques Alternatives à pistons/

F Pompes volumétriques alternatives à pistons à simple effet.

F Pompes volumétriques alternatives à pistons à doubles effets.

3.      Pompes volumétriques type Japy :

F Pompes volumétriques type Japy à volets .

F Pompes volumétriques Japy  à membranes.   

b.      Pompes Hélicoïdales « appelées  aussi Turbopompes » :

         Elles sont caractérisées par :

F  Des débits variables par tours en fonction de leurs vitesses d’utilisations.

F Des grands débits de refoulements & de petites hauteurs manométriques d’aspiration & de refoulement .

         Ces pompes constituent les classes suivantes :

1.      Pompes hélicoïdales Axiales :

    Dans ces pompes les flux du liquide s’écoulent parallèlement à l’axe de rotation de la pompe                

2.      Pompes hélicoïdales  Radiales «Appelées pompes Centrifuges » :

    Dans ces pompes les flux du liquide s’écoulent perpendiculaire à l’axe de rotation de la pompe                

3.      Pompes Hélico centrifuges :

    Dans ces pompes les flux du liquide s’écoulent à l’oblique par rapport à l’axe de rotation de la pompe.

I.      Description des pompes :

1.    Pompes Centrifuges : 

              Ces pompes sont constituées par deux parties distinctes 

a.      Organes  Fixes :

F  Volute : constitue le corps de la pompe. Elle porte les brides d’aspiration & de refoulement & canalise le liquide refoulé par le rouet vers sa sortie de la pompe.

F  Flasque : Constitue le couvercle de la volute . Elle porte la boite étanche de la garniture de la sortie d’arbre de la pompe

F  Garniture d’étanchéité : Empêche les fuites du liquide à la sortie de l’arbre de la pompe.

F  Bague d’étanchéité « appelée aussi bague d’usure » : Assure l’étanchéité du liquide entre l’aspiration du rouet & le corps de la pompe.

F  Support paliers : Constitue le logement des paliers de l’arbre de la pompe . Il sert de pièce de centrage du rouet à l’intérieur de la pompe.

F  Support de la fixation de la pompe : A pour rôle la fixation de la pompe sur son carlingage

                                                                                                                                     

a.      Organes  mobiles :

F  Rouet : C’est l’organe vital de la pompe. Il aspire & refoule le liquide à véhiculer par la pompe.

F  Arbre de la pompe : Il supporte & actionne le rouet de la pompe .

F  Paliers à roulements : Supporte l’arbre de la pompe avec un centrage parfait & facilite sa libre rotation avec un très faible frottement.

 

1.    Identification  des Pompes à Engrenages :  Ces pompes sont constituées par deux parties distinctes :

a.    Organes  Fixes :

F  Corps de la pompe :   renferme les pignons , leurs arbres &  leurs paliers . Il porte les brides d’aspiration & de refoulement .

F  Brides : Sont au nombre de deux dont une est aspiration & l’autre est refoulement , placées de part  & d’autre symétriquement à l’axe traversant les centres de rotation des deux pignons.

F  Paliers supports des pignons : Peuvent être soit des paliers lisses ou à roulements selon le

                constructeur , ont pour rôle de supporter les arbres de la pompe . Les paliers sont usinés dans le corps

                & le flasque de la pompe.

F  Flasque de la pompe : Constitue le couvercle de la pompe & porte la garniture d’étanchéité  de la

                         sortie d’arbre menant & les paliers.

F  Garniture d’étanchéité : Peut être soit une garniture mécanique ou une garniture à tresses avec presse-étoupe . Elle sert à empêcher les fuites du liquide véhiculé à la sortie d’arbre menant.    

b.             Organes mobiles

F  Pignons : Appelés aussi engrenages , sont de mêmes dimensions & modules , s’engrenant entre eux , dont un est menant attelé à l’accouplement d’entraînement & l’autre est mené . Les engrenages épousent la forme interne du corps de la pompe sans jeux.

F  Arbres des pignons : Cette pompe a deux arbres à raison d’un par pignons dont 1 est menant accouplé à l’entraînement & solidaire au pignon menant , tandis que l’autre est solidaire au pignon mené.                                                                                                                                        

F  Accouplement de la pompe : Il est à tourteaux avec des doigts d’accouplement ( accouplement linéaire au système d’entraînement )  ou à poulie avec courroie ( accouplement parallèle au système d’entraînement) .

1.    Identification des pompes JAPY :

                Cette pompe se compose essentiellement des organes suivantes :

a.      Organes fixes :

F  D’un Corps cylindrique :  souvent en bronze venu par moulage de la fonderie . Le corps de la pompe est scindé intérieurement suivant un plan diamétral d’un écran de séparation  en 2 Cavités symétriquement identiques . Chaque cavité constitue un  cylindre doté à sa partie basse d’1 clapet

      battant d’aspiration et à sa partie haute d’1 clapet battant de refoulement . 

F Deux tubulures à brides : placées de part et d’autre suivant le plan d’écran de séparation . La tubulure inférieure pour l’aspiration de la pompe , est communiquée avec les cavités à travers des clapets d’aspiration et celle supérieure pour le refoulement de la pompe est communiquée avec les cavités à travers les clapets de refoulement .

F Flasque : qui renferme les organes  internes  de la pompe & porte la boite étanche de la sortie d’arbre

 du volet.

F D’une semelle : placée à sa base pour la fixation de la pompe sur un support  .

F Mécanisme d’étanchéité : assure l’étanchéité entre :

Ø l’arbre et  l’écran de séparation . L’étanchéité est obtenue par une garniture en caoutchouc ou en cuire qui devra être remplacée lorsque les fuites entre les 2 cavités deviennent importantes .

Ø Sortie de l’arbre du volet . Cette étanchéité est obtenue par une garniture à tresses & à presse-étoupe.                                                                                                                                         

? Organes mobiles :

F D’un Volet : solidaire d’un arbre entraîné manuellement  à l’aide d’un levier . Chaque ½  volet débouche dans une cavité correspondante avec un Jeu presque nul en assurant une étanchéité métal sur métal .  Le volet constitue une pièce d’usure qui devra être remplacée lorsque le jeu devient excessif entre les pistons et le corps de la pompe .

F Clapets : constitués par des clapets d’aspiration , de refoulement & des clapets intermédiaires . Les sont du type battant qui s’ouvre automatiquement par différence de pression entre ses deux faces

F Arbre : d’entraînement monté sur le volet , le divise en 2 pistons plats débouchant chacun dans une des cavités .

F D’un levier à œil carré ou triangulaire rapporté par écrou sur le bout d’arbre d’entraînement du volet .

4_Identification des pompes à palettes

A.  CONDUITE  DES POMPES A ENGRENAGES & DES POMPES CENTRIFUGES

1.       Définition : 

              Cette conduite se traduit dans un ordre croissant par les opérations suivantes :

? Préparatifs de la mise en service des pompes .

? Mise en service d’une pompe .

? Surveillance pendant la marche avec contrôle des facteurs de bon fonctionnement des pompes.

? Arrêt des pompes .

 Dans notre programme nous allons étudier le cas d’un électropompe après un arrêt prolongé.

a.      Préparatifs de la mise en service des pompes :

                           Les préparatifs de la mise en marche se résume par les opérations suivantes :

F  Contrôle de l’isolement du circuit & du moteur électrique d’entraînement de la pompe à l’aide d’un mégohmmètre.

F Contrôle des libres rotations de la pompe & du moteur électrique par action manuelle sur les tourteaux d’accouplement.

F S’assurer des propretés des filtres des circuits à mettre en service.

F Contrôle du niveau de la caisse à mettre en service pour (soutes , milieux , etc…) aspiration & faire les appoints éventuels .

F  Disposition des circuits hydrauliques à mettre en service (ouvrir toutes les vannes du circuit).

F Amorcer la pompe (purger l’air & le remplacer par le liquide du niveau d’aspiration jusqu’au corps de la pompe)

F Disposition du circuit électrique de puissance & de commande de l’électropompe à mettre en service (fusibles , disjoncteur ; sectionneur ; vérification des câbles électriques ; etc….).

a.      Mise en service d’une pompe :

                     Une fois les préparatifs sont achevées procéder à la mise en service de la pompe correspondante comme suite :

F    Par impulsion sur le bouton de démarrage faire tourner la pompe pour s’assurer de son bon sens de rotation ( inverser deux phases d’alimentation si le sens de rotation est jugé incorrect) .

F  Puis mettre en service manuellement la pompe et rester auprès pour s’assurer de :

Ø L’établissement correct de la pression du circuit selon les instructions du manuel du constructeur.

Ø L’Absence des fuites par la pompe & sur la circuit.

Ø L’Absence des bruits & vibrations anormaux.

b.      Surveillance pendant la marche  & contrôle des facteurs de bon fonctionnement des pompes :

                  Il y a un groupe de paramètres à surveiller constamment durant le fonctionnement des pompes centrifuges & celles à engrenages ; Ces paramètres constituant les facteurs de bon fonctionnement des pompes sont :

F  Stabilisation  de la pression  de refoulement de la pompe à la valeur désirée (réglée).

F  Obtention continuel du débit demandé à la pompe .

F  Absence des bruits & de vibrations anormaux de la pompe.

F  Absence des fuites internes & externes de la pompe.

F  Absence des cavitations de la pompe.

F  Absence des surcharges des pompes ( haut Ampérage absorbé par de moteur électrique ou haut efforts exercés par la courroie & les pignons d’entraînement) .                                          

c.       Arrêt des pompes :                           

                   Il n’y a pas de conduite spéciale à respecter lors d’arrêt d’une pompe en service ; en outre si :

F  La pompe est attelée , elle stoppera automatiquement à l’arrêt du moteur .

F  Elle est indépendante du type électropompe ; par action sur le bouton rouge du coffret d’alimentation , la pompe stoppera sans difficulté .

                   Après arrêt de la pompe , isolé toutes les vannes du circuit afin de permettre leur manœuvre . Cette opération a trois avantages :

F  Eviter le blocage des tiges des vannes dans leurs lanternes.

F  Permettre de maintenir la bonne étanchéité entre les clapets & les sièges des vannes.

F  Aider les mécaniciens responsables à maîtriser les différents circuits.