Brevet FR2068761A1 — publié le 19710903

La présente invention concerne une sonde descendant dans l'eau par gravité à une vitesse uniforme. La sonde peut envoyer une information, par exemple indiquant la température de l'eau, à différentes profondeurs dans l'eau, vers un dispositif indica-5 teur. Ce dispositif indicateur peut être situé dans un flotteur auquel la sonde est connectée par un ou plusieurs conducteurs. Il est désirable de connaître une caractéristique d'un fluide tel que l'eau à différentes profondeurs. La température 10 peut être mesurée en faisant couler une sonde dans l'eau, cette sonde portant un dispositif détecteur de températures exposé à l'eau pendant la descente. Cette température est convertie en un signal électrique par le détecteur, et ce signal est envoyé à un dispositif indicateur ou à un transmetteur de signal se trou-15 vant à la surface de l'eau à travers un conducteur ou un câble contenu dans la sonde et déroulé de la sonde pendant la descente de celle-ci dans l'eau. Si la descente de la sonde est uniforme en fonction du temps, le temps auquel le signal est observé est une mesure de la profondeur à laquelle la température a été dé-20 tectée. Si le poids de la sonde reste Uniforme pendant sa descente et le déroulement du conducteur, sa vitesse de descente sera uniforme. Cette vitesse uniforme de descente a été obtenue en utilisant un conducteur de connexion ayant le mêiûe poids que l'eau déplacée par le conducteur de façon que le poids du conduc-,25 teur soit nul quand il est immergé dans l'eau et que par suite le déroulement du conducteur à partir de la sonde ne modifie 3?as le poids de la sonde dans l'eau. Cependant, un tel conducteur est très volumineux, de sorte que les dimensions et par suite le prix d'une sonde comportant un tel conducteur sont élevés dans 30 le cas d'une sonctë comportant un conducteur d'une longueur suffi- -V' , santé pour l'a transmission des informations représentant la température de l'êàit jusqu'à des profondeurs importantes, par exemple de l'ordre de 1.500 mètres. La présente invention a pour objet une sonde descendant à 35 une vitesse uniforme dans l'eau jusqu'à une grande profondeur. L'invention a aussi pour objet une sonde.pour déterminer les caractéristiques de l'eau à différentes profondeurs. :V : sonde selon l'invention contient un enroulement "de 70 37858 2 1 2068761 fil plus lourd que l'eau, de sortè que le poids de la sonde diminue pendant la descente de la sonde dans l'eau et le déroulement du fil. Cette diminution du poids se traduit par une réduction de la vitesse de la sonde pendant sa descente dans l'eau. 5 Un dispositif fait décroître la résistance de l'eau au passage à travers la sonde quand le poids de la sonde décroît. Ce dispositif peut être un dispositif à palettes de freinàge dépassant à des distances variables à partir du corps de la sonde et de moins en moins exposées dans l'eau à mesure que la sonde devient 10 plus légère. Suivant un autre mode de réalisation pour obtenir une vitesse uniforme de descente de la sonde, un passage est formé à travers la sonde pour l'écoulement de l'eau, et la dimension de ce passage augmente quand le poids de la sonde diminue afin de réduire la résistance au passage de l'eau à travers la -5- 15 sonde quand celle-ci. devient plus légère. les caractéristiques de . 1'.invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante, donnée à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une vue en élévation latérale et en demi- -20 coupe d'une sonde selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, La figure 2 est une vue de l'extrémité avant de la sonde de la figure' 1. • • La figure 3 est une vue en élévation latérale et en demi-coupe d'une sonde selon un autre mode de mise en oeuvre de l'in-25 ventripn et, La figure 4 est une vue de 1 ' extrémité avant de la sonde de la figure 3« Les figures. 1 et 2 représentent une sonde 10 selon l'invention qui comporte deux parties 11 et 12, de préférence des 30 pièces moulées en zinc. La face avant 14 de la partie avant 11 est plane. La surface extérieure 16 de la partie avant 11 est un cône arrondi avec une jonction progressive lisse avec la face avant 14. Des rainures 18 et 20 (figures 1 et 2) sont formées ~ dans la partie avant 11 et s'étendent vers l'arrière et l'exté-35 rieur dans une direction inclinée à partir de points situés sur la face.avant 14 jusqu'à des points situés sur la surface conique 16 (figure 2). Un détecteur de température 22 est placé dans la rainure 18 de façon que sa surface extérieure affleure 70 37858 3 2068761 sensiblement le fond de la rainure 18. Pendant la descente de la sonde 10 à travers l*eau, l'eau passe contre le détecteur 22 gui détecte par suite la température de l'eau. La sonde comporte un seul détecteur 22, mais cependant deux rainures similaires 5 18 et 20 sont formées symétriquement pour que la sonde ne soit pas déviée d'un trajet droit, comme ce serait le cas si la rainure 18 était seule formée. Le détecteur 22 est logé dans une ouverture s'étendant vers l'arrière ainsi que radiaiement vers l'intérieur afin que l'extrémité intérieure (non représentée) 10 du détecteur 22 dépasse dans la partie creuse 24- de la partie avant 11. Deux fentes 26 et 28 en forme de T sont formées dans la partie 11 à 180° l'une de l'«itre et à 90° des rainures 18 et 20. Les fentes 26 et 28 ont une forme convenable pour loger des pa-15 lettes de freinage 30 et 32 (figure 1) décrites ci-après. La partie de la fente 26 formant la barre transversale du T est une ouverture 34 formée dans un plan traversé par l'axe de la partie avant 11,cette ouverture 34 s'étendant radiaiement vers l'intérieur et l'arrière de la façon représentée sur la figure 1. La 20 fente 26 comporte aussi une ouverture 36 correspondant à la barre verticale du T et s'étendant dans un plan contenant 1'axe de la partie avant 11. La fente 28 a la même forme que la fente 26. Les fentes 26 et 28 s'étendent l'une vers l'autre à partir des côtés opposés de la partie avant 11. La surface arrière de la 25 partie 11 comporte une surface plane annulaire 38 et une surface plane annulaire 40. Une rainure circulaire 42 est formée entre les deux surfaces 38 et 40 pour loger une bague torique élastique 44. Quand les deux parties 11 et 12 sont assemblées l'une à l'autre et serrées par tin dispositif non représenté, cette bague 30 forme un joint étanclie à l'eau entre les deux parties 11 et 12 pour former entre les deux une chambre étanclie à l'eau. La partie 12 comporte deux fentes diamétralement opposées 46 et 48 qui forment les prolongements des fentes 26 et 28 pour recevoir les extrémités 50 formant des leviers des palettes de 35 freinage 30 et 32. Le pourtour extérieur arrière de la partie 12 a un diamètre réduit en 52 pour recevoir l'extrémité avant d'un élément cylindrique creux 19. La partie intérieure avant 54 de la partie 12 est creuse, et cette cavité forme avec la cavité 70 37858 4 2068761 24 de la partie .11 une chambre étanche à l'eau pour contenir l'équipement électrique 56» Un alésage transversal 58 est formé dans la partie 12 pour un ressort comprimé 60 qui repousse vers l'extérieur les leviers 50 des palettes 30 et 32, de la 5 façon expliquée plus en détail ci-après. Un câblé 63 est "enroulé dans la chambre formée par la partie cylindrique arrière 19» le cylindre 19 peut être par e-xemple en aluminium ou en matière plastique. L'extrémité arrière du cylindre 19 est fermée par un couvercle 65 comportant 10 une partie centrale conique 64 formant une ouverture pour guider le câble 63 de l'enroulement 62 en position centrale pour sa sortie du cylindre 19» Le raccordement entre la partie plane du couvercle 65 et la partie conique 64 est arrondi pour éviter 1 'endommagement de l'isolant du câble 63 pendant son déroulement 15 La palette de freinage 30 a une forme en T similaire à la forme de la fente 28. La barre transversale du T est une partie en forme de plaquette 66 comportant des bords latéraux radiaux et des bords, concentriques entre les bords radiaux de la façon représentée sur la figure 2. Le levier 50 correspondant à la 20 barre verticale du T est venu de matière aauramilieudducôôté arrière de la plaquette 66, et s'étend vers l'arrière avec un coude de la façon représentée sur la figure 1. Le levier 50 est articulé autour d'un pivot 68 près de 1' extrémité arrière de la partie avant 11,.dans la fente 36. La 25 partie du levier 50 située en arrière du pivot 68 passe dans la fente 46 et pénètre dans le cylindre 19. Le ressort 60 repousse les deux leviers 50 vers l'extérieur de façon que les extrémités arrière des leviers 50 soient en contact avec les spires intérieures 72 de l'enroulement 62, et par suite lès positions des 30 palettes 66 et l'importance de leur exposition à l'eau à travers laquelle descend la sonde 10 sont déterminées par le diamètre intérieur de l'enroulement 62. A mesure du déroulement - du câble 63 de l'enroulement 62, l'exposition à l'eau de chaque palette 66 devient plus faible, comme il est expliqué ci-après. 35 Pour utiliser la sonde des figures 1 et 2, la sonde peut être jetée sur la masse d'eau d'un bateau ou d'un avion dans un récipient comportant une bouée (non représenté)... Cependant, la sonde peut être jetée d'un bateau séparément de la bouée. Dans 70 378513 ' 5 2068761 ce cas, l'équipement radioélectrique du navire détècte le signal indiquant la température de l'eau mesurée par le dispositif de mesure de la bouée, une extrémité du câble étant retenue sur le navire. La bouée contient un équipement émetteur radio-5 électrique et elle est connectée à l'appareil électrique 56 par l'extrémité du câble 63 de l'enroulement 62. L'appareil électrique 56 est connecté au détecteur de température 22 par un conduc teur 70. Le signal électrique produit par le détecteur électrique 22 est amplifié par l'appareil 56 et il est transmis à la bouée 10 (non représentée) par le câble 63 formant l'enroulement 62. La bouée émet des signaux pour des récepteurs radioélectriques voisins du navire ou de la bouée. Pour que les signaux aient une signification, ils doivent, rapporter à la profondeur atteinte par le détecteur 22 et par suite par la sonde 10 portant le dé-15 tecteur 22. Si la sonde descend dans l'eau à une vitesse régulière connue, l'instant auquel les signaux sont reçus indique la profondeur atteinte par la sonde 10. Le câble 63 formant l'enroulement 62 est plus lourd que le même volume d'eau car, comme il a été indiqué ci-dessus, un câble ayant la même densité que 20 l'eau demanderait un espace excessif pour son enroulement. Par suite, quand la sonde 10 descend et que le câble 63 est déroulé, le câble étant plus lourd que l'eau, la sonde 10 devient plus légère et sa vitesse de descente a tendance à diminuer en supprimant le rapport direct entre le temps et la réception des signaux .25 de la sonde, et par suite entre la profondeur et la réception des signaux. Les palettes 30 et 32 et le dispositif pour modifier le dépassement de la plaquette 66 empêche cette variation de la vitesse de descente quand la sonde devient plus légère. Sur la figure 1, les plaquettes 66 sont exposées à l'eau 30 avec leur dépassement maximal et elles sont maintenues dans ces positions par le contact des extrémités arrière des extrémités 50 contre la couche intérieure 72 de l'enroulement 62. Les plaquettes 66 forment des freins hydro-dynamiques à la surface avant de la sonde avec l'action la plus importante quand l'enroulement 35 62 est plein, c'est-à-dire avant le déroulement du câble 63, et la vitesse de descente de la sonde 10 est ralentie par ces palettes. A mesure du déroulement du câble de l'enroulement 62, la sonde devient plus légère et sa vitesse de descente a tendance 70 37858 2068761 à diminuer. Quand la couche intérieure 72 de l'enroulement 62 augmente de diamètre, les extrémités arrière, des leviers 50 sont repoussées vers l'extérieur par le ressort 60 pour être en contact avec la nouvelle couche intérieure de 1 * enroulement 62. 5 Les extrémités avant des leviers 50 sont ramenées vers 1'inté-' rieur et de ce fait la quantité des palettes 66 exposées à l'eau devient plus faible, de sorte que la vitesse de descente de la.sonde a tendance à augmenter. La forme et les dimensions des palettes 66 sont choisies pour que leur déplacement compense 10 la tendance de la sonde à descendre à une vitesse plus faible a-fin que la vitesse de descente soit uniforme. Bien que le mouvement des leviers et par suite des palettes 66 ait lieu en fait par accroissements définis appréciables pendant la disparition des extrémités avant des couches successives 72, la vitesse de 15 descente de la sonde reste uniforme en raison de son inertie, la sonde pouvant avoir un poids d'environ 2,5 kg et pouvant descendre à une vitesse d'environ 5,5 m/s, par exemple. Par suite, les signaux reçus du détecteur 22 par l'intermédiaire de l'équipement électrique 56 du câble 63 de l'enroulement 62 et de 20 l'équipement électrique de la bouée (non représentée) peuvent être fonction d'une façon significative de la profondeur dans l'eau traversée par la sonde, du fait de dette vitesse uniforme de descente de la sonde 10. Les figures 3 et 4 représentent une sonde 99 suivant un 25 autre mode de mise en oeuvre de l'invention. La sonde 99 comporte une partie avant 100, une partie intermédiaire 102 et une partie arrière tubulaire.104, la partie avant est profilée de façon hydro-dynamique et comporte une fente 106 formée transversalement à son extrémité avant. La fehte 106 est plus profonde à 30 l'endroit où elle coupe la face avant de la partie avant 100 et elle est moins profonde en arrivant à mi-distance de la face avant de la partie avant 100. La fente 106 est symétrique par rapport à l'axe longitudinal de la partie avant 100 de sorte que cette fente ne provoque pas de déviation par rapport à la des-35 cente verticale de la sonde 99 dans l'eau. Un détecteur électrique de température 108. est placé dans la partie avant 100 et traverse le fond de la fente 106 dans la direction axiale, l'extrémité avant du détecteur 108 étant exposée à l'eau et son 70 37858* 7 2068761 extrémité arrière pénétrant dans une cavité 110 de la partie avant 100. Une "bague élastique d1 étanchéité 112 entoure la partie intermédiaire du détecteur 108 pour assurer l'étancliéité entre le détecteur et la partie avant 100. Un circuit sur panneau 5 114 est fixé à l'intérieur de la cavité 110 et un conducteur 116 connecte le détecteur 108 au circuit 114. Un autre conducteur 118 connecte le circuit 114 à un enroulement de câble 120 en passant à travers la cavité 122 de la partie intermédiaire 102. Une bague d* étancliéité 124 entoure le conducteur 118 à sa sortie 10 de la bague intermédiaire 102. La partie intermédiaire 102 a une forme telle qu'elle constitue avec la partie avant 100 un élément profilé. Des ailettes 126 dépassent radiaiement de la partie intermédiaire 102 sur la partie frontale de la longueur de cette partie 102 pour la fi-15 xation de cette partie à l'intérieur de l'extrémité de la partie tubulaire 104. Une bague torique d'étanchéité 127 peut être placée dans une rainure 129 de la face avant de la partie intermédiaire 102 pour que les cavités 110 et 122 forment une chambre étanche à l'eau quand les deux parties 100 et 102 sont fixées 20 l'une à l'autre d'une façon convenable. Une plaque 128 est fixée en contact avec les bords arrière des ailettes 126. La plaque 128 comporte une ouverture large circulaire 130 située au milieu et venant s'adapter contre la partie intermédiaire 102 à côté de la bague d'étanchéité 124. La plaque 128 comporte plusieurs 25 ouvertures larges 132, ces ouvertures étant normalement fermées par le câble 118 formant l'enroulement 120. L'extrémité arrière de la partie tubulaire 104 est fermée par une plaque 134 comportant une ouverture conique 136 â travers laquelle l'eau peut s'écouler, et à travers laquelle le câble 118 de l'enroulement 30 120 est déroulé. La plaque arrière 134 comporte aussi des ouvertures radiales 138. Les ouvertures 132 et 138 peuvent être semblables. Pendant la descente de la sonde des figures 3 et 4 dans l'eau, l'eau pénètre à travers les espaces compris entre la 35 partie profilée 102 et la partie tubulaire 104 et traverse une partie des ouvertures 132 et 138 non couverte par le câble 118 de l'enroulement 120 pour sortir à travers l'ouverture conique 136. Le détecteur 108 détecte la température de l'eau et l'information est transmise d'une façon analogue à celle décrite 70 37858 s , 2068761 par rapport au détecteur 22 des figures 1 et 2. L'eau traversant la sonde 99 pendant que l 'enroulement 120 couvre le maximum de- superficie des ouvertures 132 et 138 rencontre la résistance maximale pendant la descente de la sonde 99 dans l'eau» 5 Quand le câble 118 formant l'enroulement 120 est déroulé, la sonde 99 devient plus légère, et par suite sa vitesse de descente aurait tendance à décroître. Cependant, du fait du déroulement du câble 118, l'enroulement 120 couvre de moins en moins les ouvertures 132 et 138 des plaques 128 et 134, et par suite l'eau 10 traversant la sonde 99 rencontre moins de résistance, de sorte que la vitesse de la sonde a tendance à augmenter pour compenser la tendance à la diminution de la vitesse. Par suite, comme la sonde des figures 1 et 2, la sonde des figures 3 et 4 descend à une vitesse uniforme parce que la résistance à la descente des 15 deux sondes décroît quand leur poids diminue» La sonde 99 des figures 3 et 4 fonctionne d'une façon améliorée quand le passage pour l'eau à travers la sonde est suffisamment large pour minimiser les turbulences dans le courant d'eau traversant la sonde. Bien entendu, la description qui précède n'est pas limita-20 tive et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes sans que l'on sorte de son cadre. 70 3785* 2068761 H..E ï E N D I C A I I 0 If S 1. Sonde descendant à une vitesse uniforme à travers un fluide sous l'action de la pesanteur malgré une décroissance de son poids pendant la descente, caractérisée par une chambre 5 contenant un enroulement de câble déroulé pendant la descente de la sonde, et un dispositif comportant cet enroulement pour réduire la résistance au mouvement de la sonde à travers le fluide à mesure du déroulement du câble. 2. Sonde selon la revendication 1,caractérisée par une 10 palette de freinage montée sur la sonde pour avoir des mouvements par rapport au corps de la sonde entre une position pour laquelle la palette de freinage dépasse au maximum du corps et une position pour laquelle la sonde dépasse moins du corps, le dépassement de la palette diminuant à mesure du déroulement du 15 câble formant l'enroulement. 3. Sonde selon la revendication 2,caractérisée en ce que la palette de freinage comporte une plaquette avant et un levier fixé à la plaquette avant, ce levier étant articulé à la sonde, l'extrémité arrière du levier étant engagée à l'intérieur de 20 l'enroulement de câble et un ressort repoussant l'extrémité arrière du levier contre la couche intérieure de l'enroulement. 4» Sonde selon la revendication 3,caractérisée par au moins deux palettes diamétralement opposées par rapport au corps de la sonde. 25 5- Sonde selon la revendication 2»caractérisée en ce que la palette de freinage dépasse de la surface avant de la sonde. 6. Sonde selon la revendication 3 caractérisée en ce qu^ la palette de freinage a.la forme d'un T, le corps de la sonde comportant une fente pour recevoir cette palette. 30 7* Sonde selon la revendication 1,caractérisée par des rainures symétriques de même forme à la surface de la sonde et par un détecteur placé dans l'une de ces rainures de façon qu'une extrémité du détecteur se trouve au fond de l'une des rainures. 35 8. Sonde selon la revendication 1 caractérisée par une ouverture formée dans la sonde, l'enroulement de-câble étant situé pour limiter l'écoulement du fluide à travers la sonde de façon que la résistance à 1 * écoulement diminue du fait du déroulement du câble. 9. Sonde selon la revendication 8 caractérisée par une 70 37858 10 f plaque disposée transversalement dans l'ouverture de la sonde, cette plaque comportant des ouvertures et l'enroulement étant disposé pour limiter l'écoulement du fluide à travers les ouvertures de la plaque. 10. Sonde selon la revendication 8, caractérisée par une fente formée à la partie avant de la sonde et un détecteur placé dans cette fente. .