Vérin monté oblique sur bras de mèche : utilité ?

En train de faire la révision de la direction hydraulique de notre Artaban, j'ai été surpris de constater que le vérin est monté de manière oblique (vu de dessus) au lieu d'être parfaitement perpendiculaire au bras de mèche, barre à 0.
En regardant les différentes doc. il apparait que les vérins sont montés la plupart du temps de manière oblique. (sauf les vérins Seimi qui sont montés perpendiculaire)

Y a t il une raison pour cela ?

L'équipage
29 avr. 2021
29 avr. 2021
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voilà les photos manquantes...


29 avr. 2021
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oui c'est en principe toujours comme ça , car c'est lorsque la barre est a 35° qu'il va encaissé le plus d'effort ..surtout en marche arriére


tikipat:je vois pas pourquoi ? j installe a 90 ° de la mêche ·le 30 avr. 2021 07:32
totor:"a 90 ° de la mêche", encore heureux, et tout le monde fait comme ça .Mais pas à a 90 ° du bras de mêche ... ·le 30 avr. 2021 18:16
SEGALEN:totor, peux-tu expliquer le positionnement du vérin à 90° de la mèche, mais pas à 90° du bras de mèche ? ·le 30 avr. 2021 19:01
San Marco:la mèche est verticale, le vérin horizontal (Qd le bateau est à plat) soit 90°·le 30 avr. 2021 20:19
totor:Exact. On peut rajouter que la mèche et le bras de mèche ne sont pas dans le même plan . Donc pour résumer :Angle mèche-bras de mèche=90 . Angle verin-meche= 90 . Angle verin-bras de mèche ( avec barre au centre)= pas 90, (c'est le but du sujet)🤗·le 01 mai 2021 10:51
30 avr. 2021
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Décalage d'angulation probable entre les deux bords (tri et bâ)


30 avr. 2021
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Un rapport avec le sens de rotation de l' hélice ?


30 avr. 2021
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je precise : c'est un probleme de cinématique provoquant des forces . si le verin est perpendiculaire au bras lorsque la barre est a zero ,à 35° il va y avoir une composante de force qui va etre dans la longueur du bras et qui va pousser sur la meche .or c'est a 35° que les efforts sont les plus important et donc la poussée sur la meche va etre au maxi , ce qui n'est pas bon .

C'est pour cette raison que l'on met le verin perpenduculaire au bras à 35° ,alors la composante de poussée est nulle malgré que la force sur le verin est maximale


SEGALEN:Je comprends que ce n'est pas dans la direction de la mèche qu'il faut pousser, mais concentrer un maximum de force dans le direction de l'axe du bras pour obtenir un couple de rotation de mèche en plus élevé. C'est conforme ? ·le 30 avr. 2021 11:22
bleuoizo:Merci. Très clair et évident.·le 30 avr. 2021 11:23
Louarn:en gros, plus le safran s'éloigne du point milieu, plus l'effort est grand.Et c'est a ce moment que l'on a besoin d’être au plus proche des 90° entre le vérin et l'axe du safran.C'est un calcul d'optimisation·le 30 avr. 2021 11:38
Calypso2:exactement vous avez compris 👍·le 30 avr. 2021 12:10
San Marco:Calypso , tu dis :"C'est pour cette raison que l'on met le vérin perpendiculaire au bras à 35° ,alors la composante de poussée est nulle malgré que la force sur le vérin est maximale " ça serait vrai d'un coté mais pas de l'autre. Comment veux tu que le vérin soit à 90° du bras quand la barre est à Tribord toute et à 90° de ce même bras quand la barre est à bâbord toute. Jette un oeil sur le shéma en dessous, ça devrait être parlant. Du coup, j'ai passé qque temps à faire des croquis pour essayer de comprendre plus précisément. Je les mettrais en ligne plus tard. Merci de m'avoir fait replonger dans mes cours ! ;-)·le 30 avr. 2021 19:40
30 avr. 2021
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En allant chez les fournisseurs on a toutes les côtes utiles pour installer le vérin.
On trouve même tous les renseignement pour calculer le section du vérin et choisir la longueur du bras de mèche.

Il suffit de fouiller dans les docs ...
En pièce jointe le doc LS pour les côtes en sujet de fil.



SEGALEN:Autre doc proposé par ls pour calculer le couple safran:
www.ls-france.com[...]aisance ·le 30 avr. 2021 11:42
30 avr. 2021
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Merci à tous pour vos réponses et suggestions.

Pour Calypso : la piste est intéressante mais... ça ne serait bon que pour un coté seulement. Parce que de l'autre coté l'effet inverse serait produit : il faudrait plus de force du vérin vu qu'on serait plus dans le prolongement du bras.

D'autre part je ne comprends pas pourquoi l'effort serait plus grand en marche arrière alors que la barre est quasi inopérante avec petite erre. (le flux de l'eau sur le safran est faible comparé à ce qu'envoie l'hélice sur le safran en marche avant)

Pour Polmar et Segalen : j'avais pensé à cette possibilité, mais il n'y a nulles mentions dans les différents plans de pas d'hélice à droite ou à gauche... D'où ma question !


Calypso2:non non d'un coté et de l'autre c'est pareil on a le sm^me force .pour la marche arreire tout le monde se rends bien compte lorsque l'on tiens la barre qu'il faut qu'il faut bien la maintenir pour qu'elle ne nous echappe pas des mains ..·le 30 avr. 2021 12:35
30 avr. 202130 avr. 2021
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Ok merci Calypso. Effectivement en marche arrière on a plus de turbulences et de plus la compensation du safran ne fonctionne pas dans ce sens de flux d'eau.

Sinon je commence à comprendre.
En fait, si le vérin était en position perpendiculaire au neutre, on exercerait une force plus grande en position vérin étendu qu'en position vérin rentré. Pour équilibrer il faut monter le vérin de telle manière que la force qu'il exerce (plus exactement le couple) soit le même barre à babord ou tribord.

On le voit bien grâce à cette photo de Seimi (il semble que leurs vérins sont aussi montés obliques, j'avais mal vu) En fait il faut que le vérin soit monté sur une ligne passant pas les 2 points extrêmes (babord toute et tribord toute) de la liaison bras/vérin.

Par calcul simple on trouve que la distance pour la fixation du vérin est égale à la longueur liaison bras/vérin - axe du safran multipliée par cos35.
Je retrouve ce chiffre sur les plans Vétus, mais pas sur ceux de Lecombe (147 au lieu de 160 ici) Faut que je creuse encore !


30 avr. 2021
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Alors voilà, suite aux inters de Calypso, je me suis replongé dans de vieux cours de physique du lycée.

Comme le dis Calypso, qd on exerce une force sur un bras de levier, on essaye d'exercer cette force le plus perpendiculairement possible. Malheureusement ce n'est guère possible surtout quand il y a mouvement (bielle sur vilebrequin par exemple). Du coup, qd ce n'est pas perpendiculaire, cette force se décompose en 2 : une force perpendiculaire (qui donnera le couple selon la formule Force x distance (en mètre) à l'axe de rotation et une autre force parallèle au bras de levier et n'a aucune influence sur le couple.

Tout d'abord j'ai regardé le cas où le vérin est perpendiculaire dans la position neutre (barre à 0)

Légende de mon schéma sommaire ;
F= force exercée par le vérin ;
Alpha = angle de barre ;
f1= force perpendiculaire en position gauche ;
t1= force parallèle en position gauche ;
ß1= angle du vérin à gauche (rentré) par rapport à sa position neutre ;
f2= force perpendiculaire en position droite ;
t2= force parallèle en position droite ;
ß2= angle du vérin étendu par rapport à la position neutre ;

Voilà, désolé si ça semble indigeste, mais c'estt pour planter le décor...
Il en ressort après les calculs que :
f1=F x cosinus(alpha+ß1) et f2=F x cos(alpha-ß2)

On remarque que f2 est supérieur à f1 (entre O et 90° plus l'angle est petit plus le cos est grand et se rapproche de 1)

Pour connaitre qu'elle était l'ordre de grandeur de cette différence, j'ai pris comme exemple les dimensions du vérin Lecombe et je trouve une différence entre f1 et f2 de 0,05 x F. C'est à dire pour une force F de 200kg il y a une différence de 10kg. f1=158kg et f2=168fg. Voilà qui devrait rassurer Tikipat !

Si vous êtes intéressés par le 2ème cas, vérin en position oblique, j'ai aussi ça... mais j'ai peur de saouler... 😒

Voici le shéma :


Calypso2:Le principe est correct. Mais ce qui compte c'c'est le couple force distance qui fait tourner la mèche du safran. Et donc toute perte de force sera multiple par la longueur du bras. Et donc au bout de la chaîne il faudra produire une force plus importante pour avoir le même effet ce qui a un coût, vérin plus important, centrale plus forte etc·le 01 mai 2021 08:23
San Marco:Calypso, je compare les situations toute chose étant égales par ailleurs, càd que la force F du vérin de change pas.·le 01 mai 2021 11:59
tikipat:mon fils ( un matheux ) ma expliqué d après ton schéna , du coup j ai pigé , donc j installe avec un angle définit selon le tableau en fonction du vérin ... ·le 01 mai 2021 12:03
San Marco:Remercie bien ton fils Tikipat . C'est sûr que c'est plus simple d'expliquer de vive voix. Perso, je vais fixer mon vérin selon les shémas de Lecombe. Mais bon, je pense que qque soit la position du vérin, ça ne fait qd même pas grande différence pour une petite unité. En tout cas je suis vraiment satisfait d'avoir creusé cette problématique, car j'étais parti pour fixer le vérin "à l'équerre". Bon 1er mai·le 01 mai 2021 12:46
tikipat:le fiston aime ce genre de reflexion , moi c est plutot la meule et la strat , lui non ... comme je suis a installer sur le cata ,tube jaumière , mêche et bras ( en double la joie du cata ) je ferais comme ça ... ·le 01 mai 2021 12:50
San Marco:Heureux homme ! C'est sympa d'avoir une descendance complémentaire dans les activités. Perso, je dois faire les 2 : calculs et réalisation. J'ai vu que tu construisais un cata : alors bonne continuation. Si un jour je passe par Grimaud je te ferais signe 🙂·le 01 mai 2021 13:09
Calypso2:au lieu de se farcir des cos et des calculs dans la pratique on fait une épure des forces à l'echelle (dite construction de Cremona) et on a tout de suite les valeurs des forces .·le 01 mai 2021 14:25
tikipat:san macos , tu construis un bateau ?? ·le 01 mai 2021 15:03
San Marco:non, il est trop tard 🙄. Il y a (très) longtemps, j'avais étudié la possibilité de construire un Schpountz. Les goélettes m'ont toujours fait vibrer. Mais c'est loin maintenant 😏·le 01 mai 2021 19:22
SEGALEN:Un truc qui me vient comme ça :
Côté droit le vérin "pousse" , mais côté gauche le vérin "tire". Il n'y aurait pas un soucis dans le sens dans lequel s'exerce F1 ? ·le 02 mai 2021 20:16
San Marco:Oui, c'est tout à fait ça. Mais les efforts -que l'on tire ou l'on pousse- sont parfaitement identiques. Pour la compréhension, j'ai préféré orienter les forces dans le même sens. Mais comme tu l'as bien remarqué, les forces devraient être opposées, se dirigeant chacune vers l'extérieur. ·le 02 mai 2021 22:12
01 mai 2021
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Je vais tenter une explication en passant par le dessin .
Je ne mets pas en doute la possibilité de démonter par les maths ou en positionnant les vecteurs.

Dessin A :

Bras de mèche de 180 mm
Axe de pivotement du vérin à 160 mm : « vérin incliné »
Les éléments sont installés en respectant la configuration préconisée par le constructeur
Gouvernail dans l’axe du bateau

Dessin B :

Les éléments sont installés en respectant la configuration préconisée par le constructeur
Le gouvernail a pivoté de 35°
Le couple de rotation de la mèche sera sensiblement identique à celui obtenu en A

Dessin C :

Les éléments n’ont pas été installés en respectant la configuration préconisée par le constructeur :
« Le gouvernail est aligné avec le bateau, le vérin a été positionné pour obtenir un angle 90° avec le bras de mèche »
Le gouvernail a pivoté de 35°
Le couple de rotation de la mèche est alors plus faible que celui obtenu en B

Conclusion :

Décaler l’axe de pivotement du vérin de 180 à 160mm a permis d’augmenter le couple à 35°


San Marco:Pour C : oui pour qd le bras est à gauche. Non s'il est à droite. C'est l'inverse, le couple est plus grand que s'il était comme en B·le 01 mai 2021 11:46
01 mai 2021
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Je vois que ma question questionne... 👍 Merci pour vos contributions

Dans le cas d'un positionnement oblique, avec le vérin dans le prolongement des 2 points extrêmes de la liaison vérin/bras (Cas Vétus)

Dans la position extrème alpha = 35° on obtient :
f1=f2=F x cos(alpha)
f3=F x cosß mais ß étant faible (<3°) on a f3 ~ F

Pour comparer avec des chiffres concrets comme dans le cas Vétus (vérin plat dans les positions extrèmes) mais avec les dimensions Lecombe (bras de mèche 180mm, corps de vérin 535mm) on obtient pour une force F de 200kg f1=f2= 164kg.
On notera qu'en position gauche f1 est plus grand que lorsque le vérin est perpendiculaire en position neutre (164 versus 158) alors que c'est l'inverse en position droite (164 versus 168)
En position neutre f3~200kg

Donc par rapport à la question que je me posais, on voit que l'avantage ici, c'est que les forces sont symétriques dans les positions extrêmes et en position centrale.

Comme dit précédemment, pourquoi Lecombe n'applique pas ce principe ?

En fait, dans cette situation, dès que le bras de mèche n'est plus en position extrême les forces f1 et f2 ne sont plus symétriques.
j'ai trouvé par le calcul (du même type que dans mon inter précédente) que f1=F x cos(alpha-ß1) et f2=F x cos(alpha+ß2)

on voit que c'est un peu "l'inverse du 1er cas" :on a pour f1 cos(alpha+ß1) versus cos(alpha-ß1).

Je pense donc que Lecombe, grand spécialiste au demeurant, a pris une valeur intermédiaire pour que le cosinus varie le moins possible pendant la variation de alpha entre O et 35°. D'après les dimensions données sur leur catalogue j'ai trouvé un alpha compris entre 25 et 27° ce qui donne un cosinus de 0,9.
De plus, avec leur positionnement, les angles ß1 et ß2 sont plus petits diminuant ainsi les variations sur le cosinus et donc sur f1 et f2.

En conclusion, la position oblique du vérin permet une symétrie des efforts en 3 positions (quand les 2 positions de la liaison bras/vérin sont alignées avec la rotule du vérin ainsi que la position neutre). Toutes les autres positions provoquent une dissymétrie dans le couple transmis entre babord et tribord. En mettant le vérin en position moins oblique -mais parfaitement déterminée- Lecombe diminue non seulement cette dissymétrie, mais réduit les variations du couple transmis par rapport à la force F du vérin.

Merci à tous, et tout particulièrement à Calypso dont les réponses m'ont interpelé (et donc fait potasser pour répondre à ma propre question...)
Bon 1er mai !


01 mai 2021
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Les constructeurs produisent des équipements, et les fournissent avec les instructions de poses.
Certes ont pourrait les remettre en cause si ça ne fonctionnait pas, mais là ça fonctionne parfaitement depuis que ça existe: plusieurs décennies.
Il vaut mieux dépenser son énergie à autre chose.
Mais, j'avoue aussi que chez moi, la curiosité l'emporte régulièrement!


San Marco:Bon, ce n'était par une remise en cause, mais comme tu l'as compris, une curiosité. En plus, je n'ai pas de télé, donc disons que ce fut une distraction intellectuelle et un peu plus active que la vision du petit écran. Mais c'est vrai que ça m'a demandé pas mal d'énergie, surtout pour mettre au propre... 😉·le 01 mai 2021 19:34

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