INSTRUMENTS MOTEURS

MESURE DE COUPLE



- Couplemètre à pression d'huile

- Couplemètre à mesure de torsion

Introduction

Sur un turbopropulseur, le couple est un paramètre de conduite moteur utilisé pour mesurer la "puissance". Cette mesure de couple ou torque est effectuée par un couplemètre ou torquemètre torqueter (en anglais).
Il existe plusieurs types de couplemètres :
- couplemètre à mesure de pression d'huile ;
- couplemètre à mesure de torsion.

Présentation du couplemètre

L'information du couple peut-être affichée en :
    - Ft/lb X 100
    - PSI

Couplemètre instrument
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Couplemètre à mesure de pression d'huile

Avec couronne fixée à l'arbre hélice

Afin d'améliorer le glissement et de minimiser les frottements certains réducteurs sont dotés d'engrenages à denture hélicoîdale. Les constructeurs en profitent alors pour y installer un dispositif de mesure de couple. Dans ce système, la poussée axiale produite par ces pignons à denture hélicoïdale est opposée à la pression d'huile agissant sur un certain nombre de pistons et la pression nécessaire pour résister à la poussée axiale est transmise à un indicateur.

Couplemètre satellite

Principe de fonctionnement
Sous l'effet du couple délivré par la turbine, l'engrenage des pignons satellites est soumis à un effort perpendiculaire à la denture lettre Fp.   Cet effort se décompose en un effort tangentiel lettre Ft et une force axiale lettre Fa

Couplemètre Piston huile

Sous l'effet de la force axiale, une tige assure le déplacement d'un piston dans une chambre alimentée par une pompe à huile à capacité fixe. Le piston maintenu par un ressort est muni d'un orifice de fuite calibré permettant le retour d'huile. Sous l'effet de lettre Fa le déplacement du piston vers la droite augmente la pression dans la chambre. Cette variation de pression proportionnelle au déplacement du piston, est détectée par un transmetteur puis affichée sur le tableau de bord.

Avec couronne fixe

La puissance de la turbine est transmise de l'arbre moteur à l'arbre porte-hélice par un réducteur à engrenages à denture hélicoîdale (voir ci-dessus).

Principe de fonctionnement
L'arbre moteur par l'intermédiaire d'un pignon entraîne les pignons satellites reliés à l'arbre porte-hélice. Ces pignons satellites en s'appuyant sur une couronne fixe provoquent une force axiale qui tend à faire pivoter cette couronne dans le sens inverse. Deux cylindres A et B sont alimentés par une pompe hydraulique. L'huile dans les cylindres absorbe les charges des mouvements des pistons vers le haut ou vers le bas dans les cylindres. La rotation de la couronne est contrée par les deux pistons et la pression d'huile dans les deux cylindres sera proportionnelle au couple et sera retransmise par l'intermédiaire d'un tube de bourdon ou de capteurs/synchros au tableau de bord.

Couplemètre à huile
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Couplemètre à mesure de torsion

L'ensemble du couplemètre équipant les avions C-130 Hercules, E-2 Hawkeye ou le P-3 Orion servira de support à cet article. Cet ensemble est fixé dans un carter qui sert de support structurel entre l'entrée d'air de la turbine et le réducteur de l'hélice  (Voir Les réducteurs). Deux bras de liaison assurent la rigidité nécessaire pour maintenir l'alignement entre la turbine et le réducteur.
Ce type de couplemètre fonctionne sur le principe de la mesure précise de la déviation de torsion (twist) qui se produit dans l'arbre de transmission de puissance.

Couple Transmission

Principe de fonctionnement

Deux arbres concentriques forment l'ensemble du couplemètre.
- L'arbre interne (arbre moteur) qui entraîne le réducteur et produit la torsion mesurée.
- L'arbre externe (arbre de référence pour la mesure de  Φ   à l'entrée du réducteur et qui n'est soumis à aucune charge).
- Le carter sert d'enveloppe des deux arbres, et de support du détecteur de couple à l'extrémité du réducteur.

Couple torsion

Détail de couplemètre

Couplemeter détail

Mesure de torsion

Deux roues dentées A et B identiques sont fixées sur chacun des deux arbres. Ces roues passent chacune devant un capteur magnétique associé à un tachymètre électronique.
A l'arrêt, les deux roues sont alignées et les signaux dans les capteurs sont en phase. Les roues A et B tournent au même régime de rotation, mais la roue A étant liée mécaniquement à l'arbre moteur voit ses dentures se décaler angulairement sous l'effet du couple. Ce déphasage angulaire entre les deux roues sera proportionnel au couple transmis.
Les deux signaux sortant des tachymètres électroniques sont envoyés et comparés dans un boitier électronique afin d'élaborer un signal proportionnel au déphasage. Une sonde de température corrige les variations thermiques de l'arbre moteur (couple) afin d'améliorer la précision. Ce signal est retransmis sur un instrument du tableau de bord.

Couple Electronic

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