Bloquer et tacler - Block and tackle

Un palan ou un palan seul est un système de deux ou plusieurs poulies avec une corde ou un câble enfilé entre elles, généralement utilisé pour soulever des charges lourdes.

Les poulies sont assemblées pour former des blocs puis les blocs sont appariés de manière à ce que l'un soit fixe et l'autre se déplace avec la charge. La corde est enfilée à travers les poulies pour fournir un avantage mécanique qui amplifie la force appliquée à la corde.

Hero of Alexandria a décrit des grues formées d'assemblages de poulies au premier siècle. Les versions illustrées de Hero's Mechanica (un livre sur la levée de poids lourds) montrent les premiers systèmes de blocage et de tacle.

Aperçu

Différentes manières de gréer un palan. Tous ces éléments sont « devers désavantager » (voir ci-dessous).

Un bloc est un ensemble de poulies ou de réas montés sur un même châssis. Un assemblage de blocs avec une corde enfilée dans les poulies est appelé palan. Le processus d'enfilage des cordes à travers les blocs est appelé « mouflage », et un bloc fileté et un palan auraient été « rove ». Un système de palan et de palan amplifie la force de tension dans la corde pour soulever des charges lourdes. Ils sont courants sur les bateaux et les voiliers , où les tâches sont souvent effectuées manuellement.

Dans le schéma présenté ici, le nombre de sections de cordage des palans représentés est le suivant :

• Tacle au canon : 2
• Plaquage au guindant : 3
• Double plaquage : 4
• Attaque gynéco : 5
• Achat triple : 6

Notez que le palan à canon, le palan double et l'achat triple ont tous le même nombre de poulies dans les deux blocs (un, deux et trois, respectivement) tandis que le palan Luff et le palan Gyn ont des blocs mal assortis avec des nombres de poulies différents.

Avantage mécanique

Un palan a une seule poulie dans les blocs fixes et mobiles avec 2 parties de corde ( n ) supportant la charge (F _B ) de 100 N. L'avantage mécanique est de 2, nécessitant une force de seulement 50 N pour soulever la charge.

Un palan se caractérise par l'utilisation d'une seule corde continue pour transmettre une force de tension autour d'une ou plusieurs poulies pour soulever ou déplacer une charge. Son avantage mécanique est le nombre de parties de la corde qui agissent sur la charge. L'avantage mécanique d'un palan dicte à quel point il est plus facile de transporter ou de soulever la charge.

Si les pertes par frottement sont négligées, l'avantage mécanique d'un palan est égal au nombre de pièces de la ligne qui s'attachent ou traversent les poulies mobiles, c'est-à-dire le nombre de sections de câble de support.

Un palan idéal avec un palan mobile soutenu par n sections de corde a l'avantage mécanique (MA),

$${\displaystyle MA={\frac {F_{B}}{F_{A}}}=n,\!}$$

Considérez l'ensemble de poulies qui forment le bloc mobile et les parties de la corde qui supportent ce bloc. S'il y a n de ces parties de la corde supportant la charge F _B , alors un bilan de force sur le bloc mobile montre que la tension dans chacune des parties de la corde doit être F _B /n. Cela signifie que la force d'entrée sur la corde est F _A = F _B /n. Ainsi, le palan réduit la force d'entrée du facteur n.

Un palan double a deux poulies dans les blocs fixes et mobiles avec quatre parties de corde (n) supportant la charge (F _B ) de 100 N. L'avantage mécanique est de 4, nécessitant une force de seulement 25 N pour soulever la charge.

• 

  La séparation des poulies dans le palan montre l'équilibre des forces qui se traduit par une tension de corde de W/2.

• 

  La séparation des poulies dans le palan double montre l'équilibre des forces qui se traduit par une tension de corde de W/4.

L'avantage mécanique idéal est en corrélation directe avec le rapport de vitesse . Le rapport de vitesse d'un palan est le rapport entre la vitesse de la ligne de halage et celle de la charge halée. Une ligne avec un avantage mécanique de 4 a un rapport de vitesse de 4:1. En d'autres termes, pour soulever une charge à 1 mètre par seconde, la partie de traction de la corde doit être tirée à 4 mètres par seconde. Par conséquent, l'avantage mécanique d'un double tacle est de 4.

Rove à (dés)avantage

L'avantage mécanique de tout palan peut être augmenté en interchangeant les blocs fixes et mobiles afin que la corde soit attachée au bloc mobile et que la corde soit tirée dans la direction de la charge soulevée. Dans ce cas, le blocage et le tacle sont dits « tourner à l'avantage ».

• « Rove à l'avantage » - lorsque la traction sur la corde est dans la même direction que celle dans laquelle la charge doit être déplacée. La partie de halage est tirée du bloc mobile.
• "Rove to désavantage" - lorsque la traction sur la corde est dans la direction opposée à celle dans laquelle la charge doit être déplacée. La partie de halage est tirée du bloc fixe.

Le diagramme 3 montre trois parties de corde supportant la charge W , ce qui signifie que la tension dans la corde est W/3 . Ainsi, l'avantage mécanique est de trois pour un.

En ajoutant une poulie au bloc fixe d'un palan, la direction de la force de traction est inversée bien que l'avantage mécanique reste le même, schéma 3a. Ceci est un exemple du placage Luff.

• 

  Schéma 3 : Le palan à canon « tourne à l'avantage » a la corde attachée à la poulie mobile. La tension de la corde est de W/3, ce qui donne un avantage de trois.

• 

  Diagramme 3a : Le tacle Luff ajoute une poulie fixe « marche au désavantage ». La tension de la corde reste W/3, ce qui donne un avantage de trois.

La décision d'utiliser dépend de considérations pragmatiques pour l' ergonomie totale du travail avec une situation particulière. Le mouflage à l'avantage est l'utilisation la plus efficace de l'équipement et des ressources. Par exemple, si la charge doit être tractée parallèlement au sol, le mouflage permet avantageusement d'avoir la force de traction dans le sens du mouvement de la charge, ce qui permet de gérer plus facilement les obstacles.

Le mouflage en désavantage ajoute une poulie supplémentaire pour changer la direction de la ligne de traction, ce qui augmente les pertes par friction sans améliorer le rapport de vitesse. Les situations dans lesquelles un mouflage désavantageux peut être plus souhaitable incluent le levage à partir d'un point fixe au-dessus de la tête ; la poulie supplémentaire permet de tirer vers le bas plutôt que vers le haut afin que le poids de l'élévateur puisse compenser le poids de la charge.

Friction

Bloc de bois sur un voilier.

La formule utilisée pour trouver l'effort nécessaire pour soulever un poids donné à l'aide d'un bloc et tomber :

$${\displaystyle F_{a}={\frac {L}{N}}{\frac {1}{\textit {eff}}}}$$

où est la force appliquée à la partie de traction de la ligne (la force d'entrée), est le poids de la charge (la force de sortie), est l'avantage mécanique idéal du système (qui est le même que le nombre de segments de ligne s'étendant du bloc mobile), et est l' efficacité mécanique du système (égale à un pour un système sans friction idéal ; une fraction inférieure à un pour les systèmes du monde réel avec des pertes d'énergie dues à la friction et à d'autres causes). Si est le nombre de réas dans l'achat, et il y a une perte d'efficacité d' environ % à chaque réa due au frottement, alors : ${\style d'affichage F_{a}}$${\style d'affichage L}$${\style d'affichage N}$${\displaystyle {\textit {eff}}}$${\style d'affichage S}$${\style d'affichage x}$

$${\displaystyle {\frac {1}{\textit {eff}}}\approx 1+S{\frac {x}{100}}.}$$

Cette approximation est plus précise pour les petites valeurs de et . Une estimation plus précise de l'efficacité est possible en utilisant le facteur de friction de la poulie (qui peut être obtenu auprès du fabricant ou des tableaux publiés). L'équation pertinente est : ${\style d'affichage S}$${\style d'affichage x}$${\style d'affichage K}$

$${\displaystyle {\textit {eff}}={\frac {K^{N}-1}{K^{S}N(K-1)}}.}$$

Les valeurs typiques sont de 1,04 pour les poulies à roulement à rouleaux et de 1,09 pour les poulies à palier lisse (avec câble métallique). ${\style d'affichage K}$

L'augmentation de la force produite par un palan est compensée à la fois par l'augmentation de la longueur de corde nécessaire et par la friction dans le système. Afin de soulever un palan avec un avantage mécanique de 6 sur une distance de 1 mètre, il est nécessaire de tirer 6 mètres de corde à travers les poulies. Les pertes par friction signifient également qu'il existe un point pratique auquel l'avantage de l'ajout d'une poulie supplémentaire est compensé par l'augmentation progressive du frottement qui nécessiterait l'application d'une force supplémentaire afin de soulever la charge. Un frottement trop important peut faire en sorte que le palan ne permet pas à la charge d'être libérée facilement, ou que la réduction de la force nécessaire pour déplacer la charge soit jugée insuffisante car un frottement excessif doit également être surmonté.

Attache médiane

Lors de l'installation d'un bloc sur une ligne existante, il est souvent gênant au mieux d'enfiler la corde à travers le bloc à ajouter.

• Les poulies ouvertes ont un espace suffisamment large entre les joues fixes pour pouvoir glisser la poulie sur la corde. Ceux-ci peuvent être extrêmement petits et légers tout en conservant une résistance importante en raison du manque de pièces mobiles.

• Un bloc de joue pivotante est un type spécial de bloc qui peut être ouvert pour s'engager avec une anse, sans qu'il soit nécessaire d'enfiler la corde à travers le bloc ou de retirer la charge de l'extrémité de la corde. La poulie d'arrachage est également la poulie de levage de charge dans certains agencements, comme lors d'une utilisation dans une opération de récupération.

Trois blocs snatch montrant le "snatch" dans la souris fermée, ouverte et sécurisée

Les blocs Swing-Cheek peuvent être grossièrement divisés en deux catégories :

• Poulies à joues oscillantes : utilisées pour les charges légères ou la redirection des forces, généralement avec une seule roue de poulie (bien que plusieurs réas/joues ne soient pas rares) et un point d'attache (ou plusieurs) pour un mousqueton ou une élingue. Les joues ne sont pas fixées ou verrouillées en dehors du dispositif utilisé pour les fixer à la charge ou au point d'accrochage.

Des exemples d'utilisation (dans un cadre arboroculturel) comprennent : la garde/l'entretien de la queue et pour définir un point de gréement dans l'arbre au-dessus de la coupe à effectuer - une situation de gréement positive.

• Snatch ou Impact Blocks : utilisés pour les charges plus lourdes et les gréements plus dynamiques, les joues de ces poulies sont fixées par une goupille qui se verrouille dans la joue opposée. Cette goupille peut faire partie de l'axe d'une deuxième poulie, qui est fixée à la charge ou au point d'accrochage avec une élingue souple, plutôt qu'un dispositif solide tel qu'une manille. Cela permet une répartition plus uniforme des forces sur les faces où les forces seront appliquées, par opposition à un mousqueton ou une manille, où les forces sont appliquées plus fortement aux coins et aux bords, augmentant le risque de déformation ou de dommages.

Des exemples d'utilisation (encore une fois, en relation avec l'entretien des arbres) peuvent inclure la mise en place d'un bloc en dessous de la coupe actuelle, ce qui entraîne une situation de gréement « négative », dans laquelle les charges de choc peuvent être importantes - en particulier si vous retirez de grandes sections de tige verticale.

Littérature

• M. Oppolzer, T. Wahls : J'aime le déplacer. Flaschenzüge in der Seiltechnik. Hambourg 2019, ISBN  978-3-9820618-0-1 .
• Technicien en sauvetage : état de préparation opérationnelle pour les fournisseurs de services de sauvetage. Saint-Louis, Missouri 1998, ISBN  0-8151-8390-9 .

Voir également

Remarques

Les références

Liens externes

• Pulley System (Modèle et démonstration) Application HTML5 par Walter Fendt
• Animations de matériel de navigation, nomenclature et tableau des avantages mécaniques à Smack Dock Soundings 16