Brevet FR2041708A1 — publié le 19710205

La présente invention, qui résulte des recherches de Monsieur Ladislas ERDELY, a pour objet un appareillage pour ltenregistrement de la fréquence- et de la direction de propagation de la houle. L'invention appartient au secteur de la métrologie. Une région maritime offre, aux vagues, une aire d'abordage de 400 grades. On a intérêt à connaître la distribution statistique du nombre et de la direction de propagation de ces vagues, ainsi que l?évolution journalière de ces données. La houle est une manifestation du mouvement ondulatoire agitant la surface de la mer. Elle est remarquable par sa rapidité de transmission et par la forme trocholdale du mouvement des molécules en jeu. La transmission des ondes nTest qu apparente et seule la forme de tonde se transmet. L'agitation décroît au fur et à mesure que lton s'éloigne de la surface de liteau, et elle est pratiquement nulle à une profondeur qui dépend de la profondeur de la mer à l1en- droit considéré, mais qui est faible devant cette derniere. Le mouvement des molécules inférieures est circulaire comme celui des molécules supérieures, mais le diamètre orbitaire décroît avec la profondeur. L'aménagement des installations côtières, telles que les ports, exige que 1 1on puisse prévoir les contraintes auxquelles se trouveront soumis les ouvrages correspondants du fait de la houle : il est donc nécessaire de mesurer cette derniere. I1 est oonnu de mesurer l'amplitude de la houle. L'Institut Océanographique de Wormley a mis au point un procédé d'évaluation de cette derniere par mesure constante de la hauteur de liteau au-dessus d'une surface deréférence indépendante de la position du navire qui porte l'appareillage. A proximité du littoral, on évalue l'amplitude de la houle par mesure des variations de pression ; on atteint ainsi une précision de 1 % sur la hauteur de la houle. Ces procédés permettent la mesure de la hauteur de la houle, mais ils ne donnent aucune indication sur la direction de cette derniere, dont la connaissance est pourtant nécessaire. Le brevet français n" 1 533 367, déposé le 7 juin 1967 au nom du même demandeur, décrit un appareillage permettant l'enregistrement de la direction de la houle. Cet appareil, qui comprend un flotteur fixé, en son centre, par un joint de Cardan sur une infrastructure lourde et compliquée, est peu maniable, difficile à mettre en place et d'une mise en oeuvre coûteuse. L'objet de l'invention est constitue par un appareillage pour l'enregistrement de la fréquence et de la direction de propagation de la houle, simple, pratique et peu coûteux. L'appareillage selon l'invention comprend un capteur de houle constitué par un flotteur partiellement immergé. I1 est caractérisé en ce que ce capteur est relié, par une tige rigide un lest dont la forme extérieure est identique à la partie immergée du premier flotteur, le centre de poussée de l'ensemble étant lui-même relié par un lien souple à un dispositif d'ancrage et le capteur renfermant un compas- magnétique en équilibre horizontal sur un pivot et un compteur du nombre de mouvements du flotteur par rapport au compas qui donne en outre la direction desdits mouvements. Selon une réalisation préférée de l'appareillage, le compas magnétique comporte une rose constituée par des plots métalliques échelonnés en direction et en distance au centre, chaque plot étant susceptible, sous l'effet d'une vague, de venir au contact d'une bande annulaire correspondante solidaire du flotteurs et d'une seule, formant ainsi un contact électrique identifiant la direction de la vague. L'invention ainsi définie est expliquée à l'aide d'un exemple non limitatif, représenté par les figures jointes. La figure 1 représente schématiquement l'ensemble de l'appareillage. La figure 2 représente, en coupe, le compas magnétique logé dans le capteur de houle; la figure 3 et la figure 4 représentent chacune un détail de la figure 2, vu en plan et du dessous. La figure -5 est un schéma de l'appareillage enregistreur. Sur ces figures, les mêmes repères représentent les mêmes éléments. Le capteur de houle (1) est constitué par un flotteur renfermant un compas magnétique émetteur de signaux. Dans l'exemple représenté, ce flotteur est constituépir un cylindre métallique, de préférence en aluminium ou alliage ayant ce métal pour base, immergé sur à peu près la moitié de sa longueur. Ce cylindre présente une base inférieure (101), une base supérieure (102) et une paroi latérale (103). Ce capteur subit des déplacements successifs sous l'effet de la composante horizontale de la houle, dans la direction et dans le sens de la propagation de cette dernière. Mais il est également sensible à l'effet des courants, et cet effet doit être éliminé, le capteur devant être sensible aux effets de l'accélération due à la houle, mais non à ceux de la vitesse due aux courants. A cet effet, on prévoit un lest (4) de forme extérieure identique à la partie immergée du flotteur (1) qui constitue la capteur de houle et relié à ce dernier au moyen d'une tige rigide (5). Dans l'exemple représenté, le lest est constitué Parun cylindre métallique identique à la partie immergée du premier, portant une tige métallique (5) encastrée dans le centre de la base inférieure (101) du cylindre (1). Les cylindres sont lestés de façon que l'ensemble possède une faible flottabilité positive et une bonne tenue verticale. Au centre de poussée de l'ensemble constitué par les deux cylindres- et la -tige, est fixé un lien (31) reliant l'ensemble à un dispositif (3) solidaire du fond, qui peut être constitué par un dispositif d'ancrage ou par une masse assez importante pour ne subir aucun déplacement. Les deux cylindres (1) et (4) sont affectés de façon identique par un courant qui demeure le même dans toute la zone occupée par eux, et l'ensemble est animé, sous l'effet de l'accélération horizontale dont l'effet constitue la houle, d'un mouvement de basculement autour de son centre de poussée, dans la direction opposée à celle de la houle. Le capteur de houle (1) renferme un compas magnétique dont la rose (11), en équilibre sur un pivot (ll9)lest constituée par un certain nombre de plots métalliques, par exemple huit plots (111) à (118), régulièrement disposés. La base supérieure (102) du cylindre (1) est, de son côté, munie de huitbandes métalliques annulaires concentriques (121) à (128). Les plots (111) à (118) sont situés, par rapport au centre de la rose (11), à des distances échelonnées de façon que, si le capteur prend une inclinaison dans la direction correspondant au plot (111), ce dernier vienne au contact de la bande (121) et elle seule, mais que, si le capteur prend l'inclinaison correspondant au plot (112), ce dernier touche la bande (122) et elle seule, et ainsi de suite.On limite à huit le nombre de directions d'observation, ce qui permet une résolution de la direction par f-iaction de 50 grades, mais il est évident qu'il est possible d'adopter toute autre résolution. La rose comporte un contact élastique (110) qui assure la fermeture du circuit électrique. Afin que le contact entre les plots (111) à (118) et les bandes correspondantes (121) à (128) soit possible, il importe que l'une des surfaces : face supérieure de la rose (11) ou face inférieure de la base (102), présente la forme d'un tronc de cône. Dans l'exemple représenté, c'est la face supérieure de la rose qui présente cette forme. Au milieu de la tige (5), est prévu un conteneur cylindrique (2) renfermant l'appareillage d'enregistrement. Ce dernier comprend ( figure 5) un appareil de prise de vues cinématographiques, non représenté, une pendulette dateuse (21) donnant l'heure et le jour, et des roues à rochet (221) à (228), dont trois seulement (223) à (225) sont représentées afin d'alléger la figure. Chaque roue à rochet comporte par exemple 250 crans, tels que le cran (2251) de la roue (225), et est actionnée par un électro-aimant (231) à (238), seuls (233) à (235) étant représentés. Chaque électro-aimant est relié à la bande annulaire correspondante (121) à (128), et alimentée lorsque cette dernière est en contact avec le plot correspondant (111) à (118). Ainsi chacune des roues à rochet (221) à (228) est actionnée et avance d'un cran lorsque le plot correspondant de la rose touche la bande annulaire correspondante, de sorte que chaque vague d'une direction quelconque fait tourner la roue correspondante d'un cran. Chaque fois que l'une des roues (221) à (228) a effectué un tour complet, c'est-à-dire avancé de 250 crans, un contact non représenté, solidaire de la roue correspondante, agit sur un voyant lumineux correspondant (241) à (248), placé de préférence sur une couronne entourant la pendulette (21). Le même signal actionne l'appareil de prise de vues, qui photographie la pendulette et ses voyants. Le fonctionnement de l'appareil est évident. On suppose que le plot (115) de la rose correspond à la direction "nord", le plot (111) correspondant alors à la direction "sud" : une houle direction "nord" provoquera la fermeture du plot (111), vu que c'est le cylindre et non la rose qui est sncli.Ç=. Si une vague direction nord-ouest, par exemple, incline l'appareil, le plot (118) vient au contact de la bande annulaire (128), de sorte que l'eloctro- aimant (238) est alimenté et fait tourner d'un cran la roue à rochet (228). Lorsque 250 vagues direction nord-ouest se sont manifestees, le contact de fin de course de la roue (228) est actionne, allume le voyant lumineux (248) et actionne l'appareil de prise de vues. A titre d'exemple, dans l'appareil réalisé, le capteur (1) est un cylindre en alliage d'aluminium de 60 mm de diamètre et 500 mm de longueur, dont la moitié émerge de l'eau. La tige (5), également en alliage d'aluminium, a une longueur de 2 mètres. Les bandes métalliques (121) à (128) sont larges de 1,5 mm et séparées entre elles par un espace isolat de 1 mm. Les plots ( 111) à (118) présentent chacun une hauteur de quelques millimètres pour une longueur de 1 mm et une largeur d'un demi-millimètre. Les roues à rochet (221) à (228) sont identiques, leur diamètre étant de 40 mm et le nombre de crans de 250. L'appareil de prises de vues travaille avec un film de 16 mm en bobine de 120 mètres, ce qui, pour une moyenne de 8 vagues à la minute, c'est-à-dire pour 1500 prises de vues par mois, représente 40 mois d'exploitation.L'ensemble est alimenté par des piles logées dans la tige (5). Les deux cylindres (1) et (4) et leur tige de jonction (5) peuvent présenter le même diamètre, l'ensemble se présentant alors sous la forme d'une tige lisse. Le compas magnétique peut être placé, soit dans la tige, soit dans un conteneur distinct du conteneur (2) renfermant l'appareillage d'enregistrement. Dans une variante destinée à l'enregistrement à terre ou sur bouée (6), le contact de fin de course de chaque roue à rochet commande un générateurdeten- sion alternative dont la fréquence et différente pour chaque roue et identifie donc la direction considérée de la houle. Ce signal est transmis par fil (61) ou par radio au lieu d'enregistrement où une machine imprimante le traduit en direction de houle. Les organes relatifs à la création de signaux et à leur transmission sont bien connus et n'ont pas à être décrits plus en détail. L'appareillage décrit ne présente d'autres applications que 1 'enregistre- ments de la fréquence et de la direction de propagation de la houle. REVENDICATIONS 1 - Un appareillage pour l'enregistrement de la fréquence et de la direction de propagation de la houle, simple, pratique, peu coûteux, et comprenant un capteur de houle constitué par un flotteur (1) partiellement immergé, et caractérisé en ce que ce capteur est relié, par une tige rigide (5), à un lest (4) de forme extérieure identique à la partie immergée du flotteur (1), le centre de poussée de l'ensemble étant lui-même relié par un lien souple (31) à un dispositif d'ancrage (3), et le capteur renfermant un compas magnétique en équilibre horizontal sur un pivot (119) et un compteur de nombre de mouvements du flotteur (1) par rapport au compas qui donne en outre la direction desdits mouvements. 2 - Un appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le compas magnétique comporte une rose (11) constituée par des plots métalliques (111-118) échelonnés en direction et en distance au centre, chaque plot étant susceptible, sous l'effet d'une vague, de venir au contact d'une bande annulaire correspondante (121-128) solidaire du fLotteur (I), et d'une seule, fermant ainsi un contact électrique identifiant la direction de la vague. 3 - Un appareillage selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque bande annulaire (121) à (128) est reliée à un électro-aimant (231) à (238) agissant sur une roue à rochet (221) à (225), chaque roue à rochet comprenant un contact de fin de course relié à un voyant lumineux (241) à (248). 4 - Un appareillage selon la revendication 3, caractérisé en ce que les voyants lumineux (241) à (248) sont disposés en rosace autour d'une pendulette dateuse (21), l'allumage d'un voyant agissant sur un appareil de prises de vues dans le champ duquel sont placées la pendulette et sa rosace de voyants. 5 - Un appareillage selon la revendication 3, caractérisé en ce que le contact de fin de course de chaque roue à rochet (221) à (228) est relié à un générateur de tension alternative de fréquence différente, une machine imprimante placée à terre ou sur une bouée traduisant la fréquence de ce signal en direction de la houle. 6 - Un appareillage selon la revendication 1 ou 2 ou 3 ou 4 ou 5, caractérisé en ce que les cylindres (1) et (2) et la tige (5) présentent le même diamètre extérieur.