TITRE : DISPOSITIF D’AUTOMATISATION D’UN WINCH, WINCH

AUTOMATISE ET PROCEDE D’INSTALLATION ASSOCIES

Domaine technique

La présente invention se rapporte au domaine technique du matériel nautique et, plus particulièrement, des accessoires utilisés sur les voiliers. Elle concerne plus spécifiquement un winch automatisé ou semi-automatisé, c’est-à-dire un winch dans lequel au moins une manœuvre peut être réalisée par l’intervention d’un moteur.

Plus précisément, l’invention vise un dispositif d’automatisation d’un winch, un winch automatisé et un procédé d’installation du dispositif d’automatisation.

État de la technique

De manière générale, un bateau à voile comporte un ou plusieurs dispositifs dénommés « winch » qui sont des treuils spécifiques, destinés au contrôle d’au moins une voile d’un bateau, autour desquels une corde, également appelée bout, s’enroule et se déroule, par exemple pour border des écoutes ou hisser une voile. Un winch se compose d’une poupée sur laquelle le bout peut être enroulé pour réaliser une manœuvre. Généralement, la poupée est mise en rotation par une manivelle utilisée par un utilisateur.

Dans une manœuvre de voile sur un voilier (virement de bord, prise de ris, empannage, monté de grand-voile, bordage de génois, bordage de la grand-voile, hissage de spi, bordage de spi, étarquage de bastaques, enroulage d’une voile d’avant. ..), il est important de réaliser la manœuvre avec succès, rapidité, précision et sans rien casser. En effet, tant que la manœuvre n’est pas terminée, le bateau est en situation transitoire instable et inconfortable, et avec des voiles qui faseyent et s’abiment. Il est donc recherché d’effectuer la manœuvre le plus rapidement possible pour revenir à une situation parfaitement stable et sans risque pour le matériel. Pour être le plus rapide possible tout en ayant un effort exercé sur la manivelle compatible avec les capacités humaines et l’effort de traction recherché sur le cordage, les winchs sont généralement équipés de deux ou trois vitesses de démultiplication. Ces vitesses permettent de réaliser l’effort de traction recherché sur le cordage à la vitesse maximale possible pour un navigateur.

Quelle que soit la manœuvre, et particulièrement pour les virements de bord, les prises de ris, et les hissages de voiles (grand-voile, spi. ..), il existe deux situations différentes dans lesquelles les efforts engagés ne sont pas les mêmes : la phase transitoire, et la phase finale.

Durant la phase transitoire, les efforts sont « modérés », le navigateur va chercher à la fois à être rapide en tournant sa manivelle manuelle le plus vite possible sur la vitesse la plus adaptée du winch pour garder un effort modéré, et il va être extrêmement vigilant. En effet, durant cette phase transitoire, s’il ressent une sensation d’augmentation d’effort soudaine, il doit s’arrêter et chercher à comprendre ce qui se passe, car c’est souvent le signe d’un coincement de quelque chose.

A titre d’exemple, sur un voilier de 40 pieds et en manœuvre de montée de grand-voile, lorsqu’un navigateur ressent un retour haptique qui lui semble anormale, typiquement un retour haptique compris entre 8 et 13 kg en manœuvrant en grande vitesse du winch ou entre 5 et 8 kg en petite vitesse du winch, la prudence lui commande généralement de s’arrêter et de contrôler le matériel. S’il poursuit la manœuvre, il existe un risque important de casser quelque chose.

Cependant, l’expérience du navigateur est particulièrement importante pour déterminer quand il doit arrêter une manœuvre pour contrôler le bateau car le ressenti, les sources potentielles de problèmes et les efforts engagés varient d’une manœuvre à une autre et d’un bateau à l’autre.

Typiquement, pour la monté de grand-voile, la manœuvre consiste à hisser la voile en déployant la grand-voile, bateau face au vent, sans rien casser ni déchirer. Dans cette manœuvre, les sources de problèmes sont multiples : coulisseau qui peut coincer, latte qui peut se prendre dans le cordage de maintien du sac à voile, bosse de ris non lâchée. .. Si le navigateur ne ressent pas ces différents problèmes, la tension appliquée sur le winch peut générer une casse ou un déchirement de voile.

Pour le virement de bord du génois, la manœuvre consiste à relâcher l’écoute sous le vent, suivi d’une reprise de l’écoute sur l’autre amure en même temps que le bateau passe bout au vent, le génois passe alors sur l’autre amure et le navigateur borde progressivement le génois. Durant cette manœuvre, plusieurs sources de problèmes sont également possibles : une écoute peut faire un nœud à l’entrée de la poulie du chariot d’écoute et coincer, une écoute peut se coincer sur une marche de mat ou autre espar sur le pont. .. Si quelque chose se coince et que le navigateur commence à tirer fortement sur l’écoute, du matériel peut casser.

Pour la prise de ris, la manœuvre consiste à réduire la surface de la grand-voile, c’est une manœuvre qui se fait quand les conditions de vent sont fortes, c’est-à-dire lorsqu’il y a des efforts importants sur le bateau, il faut donc être particulièrement vigilant. La phase transitoire consiste à réduire la grand-voile. Pour ce faire, le navigateur commence par mettre la grand-voile dans l’alignement du vent, puis il reprend la bosse de ris tout en relâchant la drisse de grand-voile. Lors de cette manœuvre, le risque est particulièrement qu’un coulisseau coince, ce qui peut déchirer la grand-voile. Ainsi, le contrôle visuel et le control des efforts engagés sur la manivelle sont très importants pour cette manœuvre. Durant cette phase transitoire de la manœuvre, les efforts engagés sont limités et si quelque chose coince le navigateur ressent rapidement une résistance, qui reste néanmoins d’une intensité beaucoup plus faible que le couple dont il a besoin pour étarquer la grand-voile.

Lors du hissage d’un spi, une situation de coincement peut également apparaitre, par exemple lorsque la boucle de la drisse se coince sur un réa, ou que la drisse s’accroche dans une barre de flèche. La détection d’un effort anormalement élevé est importante pour éviter la casse.

Lorsqu’un navigateur enroule une voile d’avant, c’est encore un autre niveau d’effort qui est engagé. Il y a également des situations de coincement dangereuses pour le matériel et le navigateur doit ressentir à la fois les efforts engagés et les limites à partir desquelles un risque de casse du matériel est probable.

Par ailleurs, outre la phase transitoire, les efforts varient également dans la phase finale de réglage. Par exemple, pour la montée de la grand-voile, la prise de ris ou le hissage d’un spi, ces manœuvres se terminent par l’étarquage de la drisse. Les efforts sont alors très importants et il n’y a quasiment pas de risque de casse. Dans cette phase finale, le navigateur cherche principalement à régler précisément le niveau de tension sur la voile avec la force requise, souvent très importante. Pour le virement de bord, la phase finale consiste à border pour régler la tension de la voile, les efforts engagés sont alors très importants bien que souvent moins importants que pour l’étarquage de la grand-voile par vent fort.

Ainsi, il existe un grand nombre de manœuvres différentes avec des phases distinctes au cours desquelles un navigateur chevronné doit ressentir les efforts engagés et l’évolution de la tension sur le bout. C’est pour cette raison principale que la majeur partie des winch sont encore des winchs manuels.

Par ailleurs, pour limiter les efforts et améliorer la vitesse d’enroulement du bout autour de la poupée du winch, il est également possible d’utiliser un winch automatisé ou à assistance motorisée, c’est-à-dire un winch dans lequel un moteur vient entraîner la poupée en rotation. En effet, des winch automatisés ont tout d’abord été introduits pour les navigateurs fatigués, par exemple par l’âge, et pour lesquels les efforts à engager dans les manœuvres manuels sont trop difficiles. Ensuite, les winchs automatisées se sont développés pour le confort des navigateurs et pour permettre l’exécution de manœuvre plus rapidement qu’avec un winch manuel.

Il existe désormais les winchs manuels, les winchs automatisés, et les winchs à assistance motorisée. Le document FR 3 055 619 décrit par exemple la structure d’un winch à assistance motorisée de l’état de la technique. Dans les winchs manuels ou à assistance motorisée, l’utilisateur ressent un retour haptique lors de la manœuvre du winch qui lui fait ressentir la tension appliquée sur le bout par le winch.

Ce ressenti des efforts engagés sur le cordage grâce au retour haptique est essentiel pour éviter les risques liés aux manœuvres précédemment évoquées.

Ainsi, en termes de sécurité, dès que l’utilisateur ressent un effort trop important par rapport à la manœuvre engagée, il peut détecter un problème et stopper sa manœuvre avant de casser quelque chose. En outre, ce « ressenti » est également très important dans la pratique de la voile pour que l’utilisateur puisse régler correctement sa manœuvre (tension de drisse, tension des bastaques. ..).

Les winchs automatisés, tel que décrit dans le document WO 2008/027111 , ne permettent pas de transmettre ce retour haptique et le risque de casse lors d’une manœuvre est ainsi très important. A contrario, les winchs automatisés sont très performants puisqu’ils sont capables d’actionner le winch à une vitesse très supérieure à celle d’une manœuvre manuelle ou à assistance motorisée.

Pour gérer les variations d’efforts à appliquer sur un winch automatisé, le document EP 2 179 959 propose de détecter le rapport d’engrenage utilisé par le winch et de fixer le couple appliqué par le moteur électrique couplé au winch en fonction du rapport d’engrenage détecté. Cependant, cette solution ne permet pas de s’adapter à la grande variabilité des manœuvres pouvant être utilisées avec un winch.

Par exemple, avec la solution du document EP 2 179 959, il est possible de fixer deux limites distinctes pour un winch avec un rendement de 60% présentant une première vitesse avec un rapport de puissance de 11 et une seconde vitesse avec un rapport de puissance de 46. Pour la première vitesse, il est possible de fixer la limite à 25 kg de sorte que la traction maximale sur le bout peut atteindre 165 kg (25x11x0.6). Pour la seconde vitesse, il est possible de fixer la limite à 20 kg de sorte que la traction maximale sur le bout peut atteindre 552 kg (20x46x0.6). Ces valeurs sont cohérentes pour réaliser un hissage de la grand-voile avec la première vitesse et un étarquage de la grand-voile en seconde vitesse. Cependant, pour d’autres manœuvres, ces limites peuvent être trop contraignantes pour réaliser la manœuvre à pleine vitesse ; ou trop larges pour limiter le risque de casser du matériel.

Ainsi, même avec la solution décrite dans le document EP 2 179 959, le problème majeur des winchs automatisés réside dans le risque de casse du matériel lorsqu’une tension trop importante est appliquée sur un bout ou sur une voile. Actuellement, avec un winch automatisé, il n’est pas rare de casser du matériel par l’utilisation d’un winch automatisé ou encore de déchirer une voile.

Pour répondre à ce problème technique, il serait possible d’utiliser un système de limitation du couple imposé par le winch automatisé. Cependant, la limitation du couple est en pratique extrêmement complexe à mettre en œuvre puisqu’un winch est généralement utilisé pour un grand nombre de manœuvres distinctes et les couples mis en œuvre pour ces différentes manœuvres sont également très variables.

Ainsi, en dimensionnant un winch automatisé avec un moteur électrique de faible puissance de sorte à éviter que le winch n’ait la puissance nécessaire pour casser du matériel, la puissance du winch pourrait être insuffisante pour certaines manœuvres, notamment lors des phases finales, et cette puissance pourrait néanmoins être suffisante pour détériorer du matériel.

Il est à noter que certains treuils, tels que décrits dans les documents US 9,975,742, US 2015/284229, US 2021/229963, US 2016/098096 ou US 2016/046468, intègrent une interface homme machine pour indiquer les efforts engagés pour soulever ou tirer des charges. Cependant, ces treuils ne sont pas adaptés au domaine de la voile et ne correspondent donc pas à des winchs de voilier. Par ailleurs, la simple information des efforts engagés par un winch ne serait pas suffisante pour répondre au problème technique, compte tenu des grandes variabilités des manœuvres et des problèmes pouvant survenir sur ces manœuvres. Le problème technique de l’invention est donc de trouver comment obtenir un winch automatisé permettant à un membre d’équipage d’actionner sans effort le winch, en réglant correctement sa manœuvre, tout en protégeant le matériel lors de différentes manœuvres.

Exposé de l’invention

Pour répondre à ce problème technique, l’invention propose d’utiliser une interface homme-machine associée à une mémoire dans laquelle des manœuvres sont préenregistrées avec des efforts limites associés à chaque manœuvre. L’interface homme- machine permet, d’une part, à un utilisateur de sélectionner la manœuvre qu’il souhaite effectuer et, d’autre part, d’obtenir une information sur l’effort engagé au cours du temps lors de la manœuvre.

Ainsi, l’utilisateur peut obtenir une information sur l’effort engagé et vérifier, au cours de la manœuvre, que l’effort engagé n’est pas démesuré par rapport à l’effort limite préenregistré pour la manœuvre sélectionnée.

Selon un premier aspect, l’invention concerne un dispositif d’automatisation d’un winch de contrôle d’au moins une voile d’un bateau, le winch comportant une poupée destinée à recevoir un bout pour réaliser une manœuvre, ledit dispositif d’automatisation comportant : un moteur destiné à engrainer ladite poupée du winch ; et un organe de supervision du moteur apte à fixer le couple appliqué par le moteur sur la poupée.

L’invention se caractérise en ce que le dispositif comporte également : une mémoire intégrant un ensemble de manœuvres préenregistrées, au moins une manœuvre correspondant à une montrée de la grand-voile ou l’étarquage d’une drisse ; chaque manœuvre étant associée à au moins un effort limite ; des moyens de mesure de l’effort engagé sur le winch ; et une interface homme-machine, connectée à l’organe de supervision, comprenant : des moyens d’actionnement du moteur ; des moyens de sélection d’une manœuvre parmi l’ensemble de manœuvres préenregistrées ; et au moins un afficheur apte à transmettre à un utilisateur du winch une information sur l’effort engagé sur le winch et une information sur l’effort limite attendu pour la manœuvre sélectionnée.

Ainsi, l’invention concerne un dispositif d’automatisation d’un winch. Ce dispositif d’automatisation peut être installé lors de la construction du bateau en même temps que l’installation du winch. En variante, ce dispositif peut être rapporté sur un winch existant d’un bateau. De plus, le moteur d’actionnement du winch peut correspondre à un moteur électrique ou un moteur hydraulique sans changer l’invention.

En outre, ce dispositif peut fournir le seul moyen d’actionnement du winch, obtenant ainsi un winch complètement automatisé. Des moyens mécaniques peuvent également permettre de désaccoupler le moteur pour permettre un actionnement manuel du winch, formant ainsi un winch semi-automatisé.

L’invention permet donc de fournir deux informations cruciales à l’utilisateur : l’effort engagé sur le winch et la limite d’effort attendu pour la manœuvre sélectionnée. Ces deux informations permettent à l’utilisateur de garder un contrôle sur les efforts engagés, même pendant les phases transitoires. Comme c’est le cas avec le retour haptique ressenti par l’utilisateur lorsqu’un winch est actionné manuellement, ces informations transmises par l’interface homme-machine permettent à l’utilisateur d’ajuster finement sa manœuvre avec une grande sécurité pour le matériel.

En ce qui concerne l’effort engagé sur le winch, il peut être estimé ou mesuré de plusieurs manières.

Selon une première variante, le moteur correspondant à un moteur électrique, l’effort engagé sur le winch est estimé à partir de la puissance électrique consommée par le moteur. En pratique, le moteur correspond souvent à un moteur électrique alimenté par une tension fixe alors que le courant d’alimentation du moteur peut varier. Il est donc possible de caractériser le couple moteur en fonction de l’intensité appliquée au moteur et de la vitesse de rotation du moteur. En mesurant le courant d’alimentation du moteur, et en connaissant la vitesse de rotation du moteur, il est possible de déterminer à tout instant le couple exercé par le moteur. Connaissant le rapport de réduction du moteur électrique, connaissant également les différents rapports de réduction du winch motorisé, ainsi que le rendement du winch, il est possible de calculer à tout instant l’effort de tension exercé par le bout sur le winch qui est directement proportionnel au couple moteur .-Ainsi, lorsque le winch comporte deux sens de rotation associés à des rapports de réduction distincts, l’effort engagé en fonction de l’intensité diffère en fonction du sens de rotation sélectionné.

Cette première variante d’obtention de l’effort engagé permet d’obtenir une information avec une précision de l’ordre de 10% avec l’effort réellement mesuré sur le bout.

Selon une seconde variante, l’effort engagé sur le winch est mesuré à partir d’au moins une jauge de contrainte montée entre un élément mobile du winch ou du moteur et un élément fixe. Par exemple, l’élément mobile peut correspondre à un train épicycloïdal du moteur ou un engrenage du winch alors que l’élément fixe peut correspondre à un carter du moteur. Ces jauges de contraintes permettent d’obtenir une information sur la traction subie par le winch en raison de la tension du bout, et donc sur le couple engagé sur le bout.

Outre la méthode d’obtention de l’effort engagé sur le winch, cette information peut être affichée sur l’interface homme-machine de plusieurs manières.

En effet, l’effort engagé peut être exprimé en kilogrammes équivalant à un effort exercé par une manivelle. L’effort engagé peut également être exprimé en tension de cordage en sortie de winch.

Pour ce faire, il est nécessaire de connaître précisément les caractéristiques du winch car l’effort dans le cordage est non seulement fonction du couple exercé par le moteur sur l’axe d’entrainement du winch, mais également fonction du rapport de réduction du winch dans la vitesse considérée, et bien entendu également fonction du rendement du winch.

Quelle que soit l’expression de l’effort engagé sur l’interface homme-machine (kilogrammes équivalant à un effort exercé par une manivelle ou tension de cordage en sortie de winch), les efforts limites de chaque manœuvre sont affichés avec la même expression.

Ces efforts limites peuvent être utilisées uniquement à titre d’information pour l’utilisateur, afin qu’il puisse comparer l’effort actuellement engagé sur le winch avec un effort attendu pour la manœuvre en cours, ou encore pour un réglage (tension des bastaques, tensions de drisses. ..) en approchant de ce qui a l’habitude de réaliser avec sa manivelle traditionnelle.

De préférence, l’organe de supervision comporte un limiteur de couple configuré pour limiter le couple du moteur lorsque l’effort engagé sur le winch atteint l’effort limite enregistré pour la manœuvre sélectionnée.

Ainsi, même si l’utilisateur ne surveille pas l’interface homme -machine pour détecter un dépassement de l’effort limite enregistré pour la manœuvre sélectionnée, l’organe de supervision peut être configuré pour imposer une limite de couple au winch pour chaque manœuvre

De préférence, l’interface homme-machine intègre des moyens de modification de l’effort limite pour la manœuvre sélectionnée. Cette modification de l’effort limite peut être réalisée au cours de la manœuvre pour contourner la limite imposée par le limiteur de couple.

En outre, cette modification de l’effort limite peut être enregistrée ou non dans la mémoire pour qu’elle puisse être réutilisée pour une prochaine manœuvre de même nature.

Pour chaque type de manouvre, l’utilisateur peut donc enregistrer les limites d’effort qu’il ne souhaite pas dépasser. Ces limites peuvent être différentes pour plusieurs vitesses du winch. Ainsi, en modifiant itérativement les limites à sa convenance, l’utilisateur peut créer un ensemble de manœuvre pré enregistrées.

Par exemple, une manœuvre peut correspondre à la montée de la grand-voile avec une limite dans une première vitesse à 19.7 kg d’effort équivalent sur une manivelle, ou 130 kg de tension sur le bout, et une limite dans une seconde vitesse à 4.7 kg d’effort équivalent sur une manivelle, ou également 130 kg de tension sur le bout. Une autre manœuvre peut correspondre à l’étarquage d’une drisse avec une limite dans une première vitesse à 30 kg d’effort équivalent sur une manivelle, ou 198 kg de tension sur le bout, et une limite dans une seconde vitesse à 25 kg d’effort équivalent sur une manivelle, ou 690 kg de tension sur le bout.

En reportant dans la mémoire les modifications des efforts limites, l’utilisateur peut ainsi modifier au cours de temps ses préférences en fonction de son ressenti.

En outre, il est également possible de modifier cette valeur à partir d’une console d’administration. Par exemple, l’organe de supervision et/ou l’interface homme-machine peut intégrer des moyens de communication sans fil avec un dispositif portable sur lequel une console d’administration permet de régler des paramètres de l’interface homme- machine et/ou de l’organe de supervision.

Par exemple, depuis l’interface homme -machine ou depuis la console d’administration, il est possible de modifier la luminosité, la taille d’écriture, la langue de l’interface homme- machine, les paramètres du winch permettant d’obtenir les efforts engagés, les efforts limites associés aux différentes manœuvres enregistrées dans la mémoire, ajouter des nouvelles manœuvres. ..

Par ailleurs, ce dispositif peut être rapporté sur n’importe quel type de winch en dimensionnant le moteur en fonction des caractéristiques du winch.

Selon un second aspect, l’invention concerne un winch automatisé comprenant : une poupée destinée à recevoir un bout pour réaliser une manœuvre ; et un dispositif d’automatisation du winch selon le premier aspect de l’invention. De préférence, le moteur du dispositif d’automatisation du winch correspond à un moteur électrique alimenté par une batterie qui lui est associée.

Dans les winchs automatisés existants, le moteur électrique est classiquement alimenté par une énergie électrique provenant d’un réseau électrique intégré dans le bateau. Cependant, pour fournir la puissance nécessaire à l’alimentation du moteur, il est souvent requis d’utiliser un réseau électrique transportant une puissance importante. En effet, les batteries de service des bateaux sont classiquement en 12 ou 24 volts et, pour alimenter des moteurs électriques de winch, il est requis d’utiliser de gros câble, typiquement d’une section de 35 mm ² , pour pouvoir acheminer une intensité qui peut dépasser 100 ampères.

Or, l’intégration et le cheminement de ces câbles électriques de puissance à l’intérieur d’un bateau pose un grand nombre de contraintes d’installation.

En utilisant une batterie pour alimenter le moteur électrique, il n’est pas nécessaire d’intégrer des câbles électriques de puissance à l’intérieur du bateau et des câbles électriques de faibles puissances peuvent être suffisants pour recharger la batterie, hors des phases d’utilisation du winch. Pour ce faire, la batterie est préférentiellement connectée à un circuit de recharge avec une tension inférieure à 40 volts et un courant inférieur à 3 ampères.

De préférence, le moteur correspond à un moteur sans balai associé à un réducteur par engrenages. Un moteur sans balai est également appelé moteur « brushless » dans la littérature anglo-saxonne.

Un réducteur par engrenages peut correspondre à un train épicycloïdale suivi d’un éventuel dispositif de renvoi d’angle pour faciliter l’intégration du moteur sous le winch.

Dans les motorisations classiques de winch, les moteurs correspondent à un moteur à courant continu associé à un réducteur de type roue et vis san fin, le rendement global de ces moteurs est de l’ordre de 30%. Avec ce mode de réalisation de l’invention utilisant moteur sans balai associé à un réducteur par engrenages, le rendement global du moteur peut être de l’ordre de 60%, limitant ainsi les pertes d’énergie. En outre, pour obtenir le même effort, le niveau de puissance électrique nécessaire pour alimenter un moteur sans balai associé à un réducteur par engrenages peut être plus faible que pour alimenter un moteur à courant continu associé à un réducteur de type roue et vis san fin. Ainsi, pour une même tension, il est possible de limiter l’intensité pour alimenter un moteur sans balai associé à un réducteur par engrenages.

Par exemple, pour obtenir une puissance mécanique de l’ordre de 500 watts, les moteurs actuels demandent un courant de 138 ampères et ce mode de réalisation permet d’utiliser uniquement 28 ampères. Il s’ensuit qu’il est possible d’utiliser un câble de 6 mm ² de section entre la batterie et le moteur au lieu d’utiliser un câble de 35 mm ² de section.

L’interface homme-machine peut également afficher une information sur le niveau de charge de la batterie.

Ainsi, l’interface homme-machine comporte au moins un écran pour afficher l’effort engagé, au moins un effort limite associé à la manœuvre sélectionnée, éventuellement une description de la manœuvre sélectionnée, éventuellement la vitesse du winch sélectionnée, éventuellement le niveau de charge de la batterie et éventuellement la manœuvre suivante et la manœuvre précédente afin que l’utilisateur puisse facilement changer de manœuvre sélectionnée. En effet, pour sélectionner la manœuvre, l’interface homme-machine peut intégrer des boutons poussoirs permettant de passer d’une manœuvre à une autre.

Outre les boutons de sélection de la manœuvre, l’interface homme-machine peut comprendre deux moyens d’actionnement du moteur pour chaque sens de rotation du winch. De préférence, l’actionnement du moteur est conditionné à l’utilisation d’une commande de type « homme mort » imposant à l’utilisateur de presser au moins deux boutons pour commander le fonctionnement du moteur afin qu’un appui non-intentionnel sur un bouton n’ entraine pas un démarrage du moteur.

En outre, l’interface homme-machine peut être connecté en fïlaire ou sans fil avec l’organe de supervision. Selon un troisième aspect, l’invention concerne un procédé d’installation d’un dispositif d’automatisation selon le premier aspect de l’invention, le procédé comportant les étapes suivantes : installation du moteur, de l’organe de supervision et de l’interface homme -machine ; définition du type de winch dans une console d’administration ; téléchargement, depuis un serveur, des efforts limites associés au type de winch défini pour différentes manœuvres ; enregistrement des efforts limites dans la mémoire ; et configuration de l’interface homme-machine en fonction des préférences de l’utilisateur.

Brève description des dessins

La manière de réaliser l’invention, ainsi que les avantages qui en découlent, ressortiront bien de la description des modes de réalisation qui suivent, à l’appui des figures annexées dans lesquelles :

[Fig.l] La figure 1 est une représentation schématique d’un winch automatisé selon un mode de réalisation de l’invention ;

[Fig.2] La figure 2 est une vue en perspective de l’interface homme-machine d’une implémentation du winch automatisé de la figure 1 ;

[Fig.3] La figure 3 est une représentation schématique partiellement en coupe d’un mode d’implémentation du moteur du winch automatisé de la figure 1 ;

[Fig.4] La figure 4 est une représentation d’une partie d’une base de données contenant des caractéristiques de différents winchs ;

[Fig.5] La figure 5 est une représentation schématique en perspective d’une interface homme-machine selon un autre mode de réalisation de l’invention ; et

[Fig.6] La figure 6 est une représentation schématique de face de l’interface homme- machine de la figure 5.

Description détaillée des modes de réalisation

La figure 1 illustre un winch automatisé selon un mode de réalisation de l’invention. Le winch comporte une base 1 fixée sur une coque 0 d’un bateau et une poupée 2 mobile en rotation autour d’un axe de transmission principale 3. Plus précisément, la poupée 2 comporte une partie supérieure 2.1 permettant de maintenir un boot 6 pendant l’enroulement de celui-ci autour d’une partie centrale 2.3 de la poupée 2. Une liaison pivot 2.2 est formée entre la poupée 2 et la coque 1 de sorte que la poupée 2 soit mobile en rotation.

Dans un winch manuel, le mouvement de rotation de la poupée 2 est exercé par une manivelle de winch fixée dans un logement 3.1. Ce logement 3.1 entraîne en rotation deux trains d’engrenages 4 et 5. Ces deux trains d’engrenages permettent de faire tourner la poupée 2 dans le même sens de rotation mais avec des vitesses distinctes. Ainsi, les pignons 4.1 et 4.2 du train d’engrenages 4 permettent d’inverser le sens de la rotation appliquée sur l’axe de transmission principale 3. Lorsqu’un mouvement est appliqué dans un premier sens de rotation sur l’axe de transmission principale 3, seul le train d’engrenages épicycloïdale 4 est mis en œuvre pour entraîner la poupée 2 avec une première vitesse. Inversement, lorsque l’axe de transmission principale 3 est entraîné dans l’autre sens de rotation, seul le train d’engrenages épicycloïdale 5 est mis en œuvre avec les pignons 5.1 et 5.2 qui imposent un rapport de démultiplication permettant de limiter la vitesse de la poupée 2.

Ainsi, un winch classique présente un axe de transmission 3 permettant de supporter deux sens de rotation de sorte à entraîner une poupée 2 avec deux vitesses distinctes et un même sens de rotation.

Bien entendu, toutes les configurations mécaniques peuvent être envisagées sans changer l’invention.

Quel que soit la configuration mécanique du winch utilisé, l’invention propose d’automatiser le winch en entraînant l’axe de transmission principale 3 par un moteur 12, de préférence un moteur électrique. Pour ce faire, la partie inférieure 3.2 de l’axe de transmission principale 3 peut être couplée au rotor du moteur 12. Plus précisément, tel qu’illustré sur la figure 3, le rotor du moteur 12 peut s’étendre perpendiculairement à l’axe de transmission principale 3 de sorte à limiter l’encombrement du dispositif d’automatisation.

Par exemple, le rotor du moteur 12 peut être fixé sur un train d’engrenages épicycloïdal 10, dont la sortie est connectée à un pignon 9 supporté par un roulement 9- 1. Un engrenage 8 permet ensuite de connecter le pignon 9 à l’axe de transmission principal 3 du winch. De préférence, un ventilateur 13 est placé à proximité du moteur 12 pour assurer son refroidissement et le moteur 12 est protégé par un carter 16.

Outre les éléments mécaniques, le moteur 12 peut être alimenté électriquement par un organe de supervision 15 intégré au carter 16 du moteur 12. L’organe de supervision 15 correspond par exemple à une carte mère intégrant un processeur et un circuit de contrôle de puissance 19 du moteur 12.

Tel qu’illustré sur la figure 3, cet organe de supervision 15 peut présenter des connecteurs 15-1 accessibles en ouvrant un capot 14.

De préférence, le moteur 12 correspond à un moteur électrique et l’alimentation du moteur 12 est réalisée par une batterie 23 en passant par le circuit de contrôle de puissance 19 de l’organe de supervision 15.

La batterie 23 peut être placée sous le moteur 12, lui-même placé sous le winch, mais elle peut également être mobile en fonction des contraintes d’implémentation et disposée dans n’importe quel emplacement du bateau. Ainsi, l’alimentation de puissance du moteur 12 peut être fournie directement par la batterie 23 sans avoir à acheminer une puissance électrique importante le long de la coque 0 du bateau.

En dehors des phases d’utilisation de la batterie 23 pour alimenter le moteur 12, un circuit de recharge 25 peut être mis en œuvre par l’organe de supervision 15 en récupérant l’énergie disponible sur un réseau 25 de faible tension, typiquement un réseau 25 avec une tension inférieure à 40 volts et un courant inférieur à 3 ampères. Ce réseau 25 peut correspondre à un câble qui achemine l’énergie des batteries de service du bateau, typiquement en 12 ou 24 volts.

L’organe de supervision 15 peut être alimenté uniquement par la batterie 23 ou par la batterie 23 et le circuit de recharge 25.

En outre, l’organe de supervision 15 peut intégrer des moyens de réception sans fil 21 afin de communiquer avec un dispositif portable 38, tel qu’un téléphone intelligent ou une tablette tactile.

Par ailleurs, l’organe de supervision 15 est connecté avec l’interface homme- machine 26a. La connexion entre l’interface homme-machine 26a et l’organe de supervision 15 peut être réalisée de manière fïlaire ou sans fil, par exemple en utilisant les moyens de communication sans fil 21.

L’interface homme-machine permet à l’utilisateur de sélectionner la manœuvre qu’il souhaite réaliser et de commander le moteur 12 dans la première ou la seconde vitesse.

Pour commander le démarrage du moteur 12 depuis l’interface homme-machine 26a, l’utilisateur peut appuyer sur un bouton 35 d’activation du moteur 12 dans la première vitesse ou un bouton 36 d’activation du moteur 12 dans la seconde vitesse. Un exemple d’interface homme-machine 26a est illustré sur la figure 2.

En outre, pour garantir la sécurité du dispositif d’automatisation, l’utilisateur doit préférentiellement appuyer simultanément sur un des boutons 35 ou 36 et un second bouton 37 permettant de s’assurer que l’utilisateur actionne au moins deux boutons simultanément lorsqu’il souhaite démarrer la rotation du winch.

Les boutons 35 et 36 peuvent correspondre à des bouton poussoirs alors que le bouton 37 peut correspondre à un potentiomètre permettant d’ajuster la vitesse de rotation en fonction de la force de pression sur le bouton 37. Selon l’invention, lorsque l’utilisateur actionne le winch, il reçoit, sur l’interface homme- machine 26a, une information sur l’effort engagé 28 sur le winch. Cet effort engagé 28 sur le winch peut être mesuré par des jauges de contraintes ou estimé à partir de la puissance électrique transmise au moteur 12.

Pour afficher l’effort engagé 28, l’interface homme-machine 26a présente un afficheur 27, par exemple un écran, sur lequel l’effort engagé 28 est affiché et mis à jour en temps réel, par exemple toutes les dixièmes de seconde. Outre l’effort engagé 28, l’écran 27 peut afficher également une information sur l’effort limite attendu 30, 31 pour la manœuvre sélectionnée 29. Dans l’exemple de la figure 1, l’écran 27 affiche les limites attendues 30, 31 pour les deux vitesses de rotation du winch. En variante, un seul effort limite peut être affiché en détectant le sens de rotation sélectionné par l’utilisateur.

Outre ces informations sur l’effort engagé 28 et l’effort limite 30, 31, la manœuvre sélectionnée 29 peut également être affichée sur l’écran 27 pour que l’utilisateur puisse confirmer qu’il a sélectionné la bonne manœuvre souhaitée.

Pour sélectionner la manœuvre à réaliser, l’interface homme-machine 26a présente préférentiellement des boutons de sélection de la manœuvre 34. Par exemple, si le winch est configuré pour réaliser quatre manœuvres, l’interface homme-machine 26a peut comporter quatre boutons 34 pour sélectionner l’une des quatre manœuvres. En variante, cinq boutons 34 peuvent être utilisés.

En pratique, le nombre de manœuvres est souvent très important et il est préférable d’utiliser l’interface homme-machine 26a pour permettre à l’utilisateur de sélectionner la manœuvre recherchée 29 en faisant défiler les manœuvres préenregistrées. Ainsi, sur l’interface homme-machine 26a, l’écran 27 peut également afficher la manœuvre précédente 32 et la manœuvre suivante 33, facilitant ainsi le défilement des différentes manœuvres proposées pour que l’utilisateur puisse sélectionner la manœuvre recherchée.

Les boutons de sélection de la manœuvre 34 peuvent également être utilisés pour configurer une partie des informations de l’interface homme-machine 26a ou des efforts limites 30, 31. Par exemple, sur les quatre boutons 34, deux boutons peuvent être utilisés pour sélectionner la manœuvre recherchée et deux autres boutons peuvent être utilisés pour monter ou descendre la limite attendue pour la manœuvre en cours et la vitesse actuellement utilisée. Ainsi, l’utilisateur peut éventuellement modifier les valeurs préenregistrées des efforts limites 30, 31 afin de s’adapter à son ressenti pour la manœuvre réalisée. Bien entendu, bien d’autres paramètres peuvent être modifiés à travers l’interface homme-machine 26a, tels que la luminosité, la langue ou encore la taille d’écriture.

Les figures 5 et 6 illustrent un autre exemple d’interface homme-machine 26b dans laquelle les boutons 35 et 36 correspondent à des potentiomètres, permettant d’ajuster la vitesse de rotation, alors que le bouton 37, non visible, correspond à un bouton poussoir. Les quatre boutons 34 sont disposés en forme de croix et permettent également de sélectionner la manœuvre, et d’ajuster éventuellement la limite.

Sur l’écran 27, la manœuvre sélectionnée est affichée en haut alors que l’effort engagé 28 est disposé au centre et à droite de l’écran 27. Au centre et en bas de l’écran 27, l’effort limite 30 est affiché avec la vitesse 41 actuellement mise en œuvre par l’utilisateur, en sélectionnant l’un des boutons 35 ou 36. Par ailleurs, à gauche de l’écran 27, le voilier 40 est schématisé avec un point noir correspond à la position du winch commandé si bien que l’interface homme-machine 26b peut être utilisée pour plusieurs winchs motorisés du voilier 40. Si l’utilisateur dépasse l’effort limite 30 indiqué, l’effort engagé 28 peut être affiché en rouge ou entouré d’un carré rouge clignotant pour informer rapidement l’utilisateur.

Par ailleurs, l’interface homme-machine 26b peut être utilisée pour commander d’autres systèmes électriques du voilier et la représentation du voilier 40 permet ainsi d’indiquer quel systèmes électrique est commandé ou configuré par l’utilisateur.

Par ailleurs, d’autres paramètres peuvent être fixés depuis une console d’administration exécutée sur le dispositif portable 38. Par exemple, cette console d’administration peut être issue d’une application mobile pour téléphone intelligent ou tablette tactile que l’utilisateur peut télécharger depuis un magasin d’applications. Cette console d’administration est plus particulièrement utile lorsque l’utilisateur souhaite installer le dispositif d’automatisation sur un winch existant car il peut alors renseigner les caractéristiques du winch et utiliser la console d’administration pour se connecter à un serveur sur lequel des efforts limites son préenregistrés pour différents types de winch, tel qu’illustré sur la figure 4. En téléchargeant les efforts limites 30, 31 pour différentes manœuvres et pour le winch spécifique, ces efforts limites 30, 31 peuvent être enregistrés dans une mémoire 22 de l’organe de supervision 15. En variante, la mémoire 22 peut être disposée dans l’interface homme-machine 26a-26b.

L’interface homme-machine 26a-26b est configurée pour afficher les efforts limites 30, 31 des manœuvres préenregistrées dans cette mémoire 22 ou simplement pour informer l’utilisateur lorsqu’un effort limite est atteint ou pratiquement atteint. Par ailleurs, cette console d’administration peut se révéler particulièrement intéressante pour faire de l’analyse de données d’utilisation (historiques, temps de fonctionnement, efforts engagés par type de manœuvre. ..).

Un exemple d’informations stockées sur le serveur distant est illustré sur la figure 4 avec différentes marques de winch, différents types de winch et différentes tailles.

A partir de ces caractéristiques du winch, il est possible d’obtenir les rapports de réduction et le rendement du winch permettant d’estimer, à partir de la puissance électrique consommée par le moteur 12, l’effort engagé 28 sur le winch.

Avec l’obtention de l’effort engagé 28 sur le winch et de l’effort limite attendu 30, 31 pour la manœuvre sélectionnée 29, l’utilisateur peut désormais utiliser un winch sans effort, tout en bénéficiant d’un retour d’informations pour cette manœuvre. En surveillant régulièrement ces informations disponibles sur l’interface homme-machine 26a-26b, l’utilisateur peut donc limiter le risque de casse du matériel lors des différentes manœuvres, tout en bénéficiant de manœuvres très rapides pour limiter les phases transitoires.

Par ailleurs, si l’utilisateur souhaite limiter l’attention qu’il doit porter à l’interface homme-machine 26a-26b au cours des manœuvres, le dispositif d’automatisation peut également comporter un limiteur de couple configuré pour limiter le couple du moteur 12 lorsque l’effort engagé 28 atteint l’effort limite attendu 30, 31 pour la vitesse et la manœuvre sélectionnée 29. Ainsi, l’invention propose de fournir de nouvelles informations associées à un winch pour faciliter la commande du winch dans les différentes manœuvres possibles d’un bateau, tout en bénéficiant de manœuvres rapides et tout en limitant le risque de casse du matériel ou de déchirure des voiles.