Un frein de treuil est le dispositif qui maintient le tambour du treuil, contrôle la vitesse à laquelle la ligne se déroule et la libère uniquement lorsque la tension dépasse une limite prédéfinie. Ce n'est pas un verrou de stationnement. Sur un treuil marin chargé, le frein fait la différence entre un amarrage contrôlé et un épuisement incontrôlé du fil ou du câble.
La plupart des treuils marins utilisent deux systèmes de freinage : un frein d'entrée sur le moteur ou l'arbre d'entraînement et un frein primaire sur le tambour. Chacun a une tâche différente, un paramètre différent et un mode de défaillance différent. Les sections ci-dessous expliquent comment ils fonctionnent ensemble, comment leurs paramètres sont choisis et ce qu'il faut inspecter avant qu'un navire prenne la mer.
Ce que fait le frein du treuil sous charge
Le frein du treuil effectue trois tâches : il maintient le tambour lorsque l'alimentation est coupée, il rend la ligne à une tension contrôlée et il absorbe l'énergie sans provoquer de choc sur la transmission. Un frein qui ne fait que tenir n'est pas suffisant pour l'amarrage ou la manipulation de l'ancre, car la tension de la ligne peut augmenter rapidement lorsqu'un navire se déplace contre ses amarres.
Lorsqu'un treuil est en train de rentrer, le frein est desserré et l'entraînement contrôle la charge. Lorsque le levier de commande revient au point mort, le frein doit se réappliquer automatiquement. Si le tambour reste engagé et que la bande de frein est trop serrée, le treuil ne fonctionnera pas à sa charge prévue. S'il est trop lâche, le tambour peut glisser et le navire peut dériver. Le réglage correct est donc une fenêtre étroite, il ne s'agit pas de serrer jusqu'à ce que le tambour s'arrête de bouger.
Frein d'entrée vs frein primaire
Le frein d'entrée et le frein primaire ne sont pas interchangeables. Ils agissent sur différentes parties de la chaîne cinématique et sont réglés sur différentes limites de charge.
| Caractéristique | Frein d'entrée | Frein primaire |
|---|---|---|
| Emplacement | Moteur d'entraînement ou arbre d'entrée | Tambour de treuil ou arbre de tambour |
| Rôle principal | Maintenez la transmission lorsque l'alimentation est coupée | Maintenir et rendre la ligne au tambour |
| Type typique | Frein à disque appliqué par ressort et libéré par électro-aimant | Frein à bande ou frein à disque sur les treuils à usage intensif |
| Capacité de rétention | Au moins 1,5 fois la charge du tambour selon la norme ISO 3730 pour les entraînements électriques | Généralement fixé à 60 % du MBL de conception du navire pour les treuils d'amarrage |
| Comportement de rendu | Normalement non utilisé comme frein de rendu principal | Restitue la ligne lorsque la tension dépasse la limite définie |
| Mode de défaillance | Ne peut pas être libéré en cas de panne de la bobine ou de l'alimentation électrique | Surface de friction contaminée, bande usée, tension de ressort incorrecte |
Un frein d'entrée est à sécurité intégrée car les ressorts l'appliquent lorsque l'alimentation est coupée. De la puissance est nécessaire pour le desserrer, donc une panne de courant laisse le frein serré. Cependant, un frein d'entrée ne doit pas être utilisé comme seul frein de maintien pour un treuil d'amarrage. Si le tambour reste engagé et que le frein principal est serré, les deux freins peuvent fonctionner ensemble et empêcher le treuil de fonctionner à sa charge linéaire prévue.
Le frein primaire est celui qui protège la ligne d'amarrage. Il est conçu pour effectuer un rendu avant que les charges linéaires ne deviennent excessives. Sur un treuil d'amarrage, la charge de maintien du frein principal est généralement fixée à 60 % de la charge de rupture minimale de conception du navire, ou MBL. Un frein qui tient trop longtemps peut séparer la ligne ; un frein qui freine trop tôt laisse le navire avancer trop loin.
Comment les réglages des freins sont déterminés
Les réglages des freins suivent le fonctionnement du treuil et la charge nominale du navire, et non la résistance maximale de la ligne. Une erreur courante consiste à régler le frein pour maintenir la résistance à la rupture de la ligne, ce qui supprime la protection contre l'enduit et peut surcharger la fondation du treuil.
Treuils d'amarrage
Pour les treuils d'amarrage, le frein principal est réglé pour rendre environ 60 % du MBL de conception du navire. Cela maintient la tension d'amarrage normale en dessous du point de desserrage des freins, tout en permettant au frein de se délester avant que la ligne n'atteigne une tension dangereuse. La plage de rendu doit être petite. Un frein qui rend plusieurs tonnes en dessous de son point de consigne permettra au navire de se déplacer plus que nécessaire dans les rafales ou les vagues qui passent.
Treuils de manutention et de remorquage d'ancres
Les treuils de manutention et de remorquage d'ancres utilisent des freins plus résistants, souvent de type disque ou multidisques, car ils doivent contrôler des charges dynamiques élevées et des événements de rendu fréquents. Leurs réglages sont basés sur la traction nominale du treuil, le diamètre de la ligne et la fenêtre météo de fonctionnement. Ces treuils disposent généralement d'un frein primaire sur chaque tambour, et le frein d'entrée reste un frein de maintien plutôt qu'un frein de rendu.
Exigences en matière d'entraînement électrique
La norme ISO 3730 exige que tous les moteurs d'entraînement électriques soient équipés d'un système de freinage automatique ayant une capacité de maintien d'au moins 1,5 fois la charge du tambour. Ce frein d'entrée s'ajoute au frein principal du treuil. Il empêche le moteur de tourner en roue libre lorsque l'alimentation est coupée et le fil de s'épuiser sous son propre poids.
Types de freins : à bande, à disque et multidisque
Les freins à bande restent le frein principal standard pour les treuils d'amarrage, tandis que les freins à disque dominent les freins d'entrée et les treuils de manutention d'ancres à usage intensif. Le choix dépend du cycle de service, de la précision requise et de l'espace d'installation disponible.
Un frein à bande enroule une garniture de friction autour de l'extérieur d'un tambour ou d'une roue de frein. Il offre une grande zone de friction, gère un couple élevé et peut être ajusté via les réglages du ressort et de la tringlerie. Il est simple et robuste, mais il peut être sensible à la contamination et à l'usure. Un frein à bande qui devient glacé ou imbibé d'huile peut mal tenir ou se rendre sous une mauvaise charge.
Catégorie de treuil hydraulique marin et liste de modèles La catégorie répertorie les treuils hydrauliques 01-09 avec des liens de demande de renseignements, couvrant les treuils hydrauliques marins pour le chargement, l'ancrage, l'amarrage, le levage et les opérations offshore des navires. Voir le produit → Les freins à disque utilisent un étrier qui applique une friction sur un disque. Ils sont courants comme freins d'entrée car ils sont compacts et peuvent être desserrés électriquement. Ils sont également utilisés comme freins principaux sur les treuils de manutention et de remorquage à usage intensif, où le réglage précis et la dissipation de la chaleur sont importants. Les freins à disque fonctionnent aussi bien dans les deux sens et sont moins affectés par le diamètre du tambour que les freins à bande. Les freins multidisques regroupent plusieurs disques de friction dans un boîtier compact et sont souvent utilisés lorsqu'un couple élevé est nécessaire dans un petit espace.
Faire correspondre le frein à la transmission
Les entraînements hydrauliques, électriques et diesel imposent des exigences différentes au système de freinage. Le type de frein, la méthode de desserrage et la plage de réglage doivent être sélectionnés en même temps que le variateur, et non ajoutés après coup.
Entraînements hydrauliques
Les entraînements hydrauliques peuvent supporter une charge via le moteur et la vanne de commande, mais ils ont toujours besoin d'un frein à tambour principal pour le rendu et le maintien d'urgence. Un moteur hydraulique peut ramper à l'intérieur, de sorte que le frein primaire doit être capable de maintenir le tambour lorsque la vanne de commande est centrée. Le desserrage hydraulique des freins est souvent alimenté par le même circuit hydraulique, ce qui signifie qu'une perte de pression peut appliquer le frein si le système est conçu comme étant à sécurité intégrée.
Entraînements électriques
Les entraînements électriques nécessitent un frein d'entrée car un moteur à courant alternatif peut tourner librement lorsque l'alimentation est coupée. Le frein d'entrée est appliqué par ressort et libéré par électro-aimant. Lorsque le levier de commande est en soulèvement ou en rendu, la puissance libère le frein. Lorsque le levier revient au point mort ou en cas de panne de courant, le frein s'applique. C'est pourquoi les treuils électriques sont souvent choisis pour les applications où le maintien automatique et la simplicité de contrôle sont importants.
Catégorie de treuil électrique marin et listes de produits La catégorie répertorie les treuils électriques 01-09 pour navires et bateaux, couvrant l'ancrage, l'amarrage, le remorquage et la manutention des marchandises avec commande moteur pour un fonctionnement en toute sécurité. Voir le produit → Entraînements diesel
Les entraînements diesel peuvent utiliser un frein mécanique ou hydraulique sur l'arbre de sortie, le moteur ou l'embrayage assurant la fonction de maintien. Un frein primaire séparé est toujours nécessaire sur le tambour si le treuil doit fonctionner à une charge contrôlée. Les treuils diesel sont courants là où l'alimentation électrique externe n'est pas disponible, mais le mécanisme de réglage et de desserrage des freins doit être accessible pour inspection.
Points de défaillance courants et contrôles de maintenance
La plupart des défaillances des freins de treuil sont dues à des surfaces de friction contaminées, à un réglage incorrect ou à des liaisons usées, et non à une défaillance matérielle soudaine. Un frein qui a fonctionné pendant des années peut encore échouer à un test de charge parce que le coefficient de friction a changé.
La contamination des garnitures de friction est la cause la plus fréquente de mauvaise tenue. L'huile, la graisse, le sel et la rouille peuvent réduire le coefficient de friction. Un revêtement qui semble épais peut encore être vitré et incapable de supporter sa charge nominale. Les freins à bande sont particulièrement vulnérables car la garniture est exposée à la surface du tambour et à l'environnement du pont environnant.
Un réglage incorrect est la deuxième cause fréquente. Un frein réglé au toucher peut être trop serré et empêcher le rendu, ou trop lâche et permettre un fluage. Le réglage doit être vérifié avec une charge mesurée ou une balance à ressort calibrée, en suivant la procédure du constructeur du treuil. Pour les freins de guindeau à ancre hydraulique, une routine d'inspection régulière doit inclure la vérification de la pression hydraulique, de l'usure de la bande et du jeu libre de la tringlerie. Expérience de terrain avec entretien du guindeau hydraulique montre que de petits ajustements effectués avant un voyage coûtent moins cher qu'une panne de frein en mer.
- Vérifiez l'épaisseur de la garniture de friction, le vitrage et la contamination par l'huile.
- Vérifiez le desserrage et l'application des freins avec le levier de commande dans chaque position.
- Inspectez les ressorts, les liaisons, les axes et la chape pour déceler toute usure ou corrosion.
- Testez la charge de rendu avec une cellule de charge calibrée ou un banc d'essai.
- Confirmez que le frein d'entrée se relâche uniquement lorsque le levier de commande est en soulèvement ou en rendu.
- Enregistrez le résultat du test et comparez-le avec la lecture précédente pour détecter la dérive.
L’usure de la tringlerie de frein peut également modifier la force effective du ressort. Une goupille dont l'ovale est usé peut réduire la force appliquée et laisser le frein glisser. Sur les freins à bande, l'ancrage de la bande et la tige de réglage doivent être vérifiés pour déceler des fissures. Sur les freins à disque, les coulisses de l'étrier et l'usure des plaquettes doivent être vérifiées au même intervalle que la garniture de friction.
Les ensembles d'entraînement hydrauliques qui alimentent le desserrage des freins doivent être vérifiés pour détecter toute perte de pression et fuite interne. Si la pression de desserrage est trop faible, le frein peut glisser et surchauffer. S'il est trop élevé, le frein risque de ne pas s'appliquer complètement lorsqu'il est commandé. La pression de relâchement doit être mesurée au niveau de l'orifice de freinage, et pas seulement à la sortie de la pompe.
FAQ
Un frein de treuil peut-il retenir une charge sans énergie ?
Oui, s’il est appliqué par ressort ou mécaniquement. Les freins d'entrée des treuils électriques sont maintenus par des ressorts et libérés par un électro-aimant, de sorte qu'une panne de courant laisse le frein serré. Les freins à bande primaires sont également appliqués par ressort ou par poids mort et nécessitent une force mécanique pour se desserrer. Ce comportement de sécurité est la raison pour laquelle le frein reste engagé lorsque le treuil ne fonctionne pas.
Pourquoi un frein de treuil rend-il au lieu de tenir complètement ?
Le rendu est une fonction de sécurité conçue et non un défaut. Sur un treuil d'amarrage, le frein principal est réglé pour relâcher la ligne à environ 60 % du MBL de conception du navire. Si le frein était complètement maintenu, une charge croissante due au vent, au courant ou aux vagues du navire pourrait briser la ligne ou endommager le treuil. Le rendu perd juste assez de ligne pour ramener la tension à un niveau sûr.
À quelle fréquence un frein de treuil doit-il être testé ?
Le frein doit être testé avant chaque grand voyage et aux intervalles fixés par la société de classification des navires et le fabricant du treuil. Un test fonctionnel de version et d'application peut être effectué plus souvent, mais un test de charge avec un instrument calibré est nécessaire pour confirmer le réglage du rendu. Tout changement dans le comportement de maintien, tout bruit ou odeur inhabituel doit déclencher une inspection immédiate.
Un frein peut-il être réglé sans test de charge ?
Non. Un ajustement visuel ou basé sur les sensations ne peut pas confirmer la charge de rendu. Le coefficient de frottement change en fonction de la contamination, de la température et de l'usure. La seule méthode fiable est donc un test de charge mesurée. Le réglage au toucher peut laisser le frein trop serré pour être rendu ou trop lâche pour être maintenu, et les deux conditions sont dangereuses.
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