Brevet FR2136929A1 — publié le 19721229

La présente invention se rapporte à un dispositif d'émission-d'ondes acoustiques dans un milieu liquide, par freinage brutal d'une masse d'eau en mouvement, ce dispositif étant particulièrement bien adapté pour la prospection sismiaue en œr» 5 L'état de la technique dans le domaine de la prospection sismique en mer peut être illustré, par exemple, par le brevet U.S. N° 3.545.563 qui décrit un dispositif d'émission d'ondes acoustiques dans l'eau, comportant essentiellement deux plaquas Munies de moyens leur permettant de s'écarter l'une de l'autre très brusquement en créant un espace vide, de manière que l'eau, emplissant sou— 10 dainement cet espace, provoque une explosion qui donne naissande à une onde acoustique. .Le mouvement pour écarter la plaque mobile est créé au moyen d'explosions de mélange combustible dans une chambre à explosions. Le rapprochement des plaques s'effectue an moyen d'âir à très haute pression. L'invention a pour objet un dispositif n'utilisant aucun mélange combustible, 15 ni air, à très haute pression. Il a de ce fait une plus grande simplicité de fonctionnement et une plus grande souplesse d'utilisation. D'autre part, sa réalisation mécanique est très simple, il ne comporte aucune pièce mécanique lourde en mouvement et produit une énergie accrue par rapport à celle des dispositifs antérieurs. 20 Ce dispositif comprend essentiellement une enceinte creuse comportant au moins deux éléments réunis par une partie étranglée. Le premier de ces éléments est muni d'une ouverture à son extrémité opposée à la partie étranglée, cette extrémité étant destinée à être immergée, tandis que le second élément est clos à son extrémité opposée à la partie étranglée. L'enceinte est en outre munie d'un système 25 pour établir l'étanchéité par intermittence entre les deux éléments, et d'un système de coppresseur et de vannes pour introduire du fluide sous pression très inférieure à celle qui règne dans le premier élément. L'ouverture du premier élément peut être munie d'une membrane souple. 50 L'invention sera décrite de façon plus détaillée en se référant aux dessins où. : - la figure 1 représente schématicuement une vue en coupe longitudinale du dispositif, les vannes étant en position pour l'aspiration dans l'élément 2. » f 71 16727 2 2136929 - la figure 2 représente schématiquement une vue en coupe longitudi-■ nale du dispositif, les vannes étant en position pour le refoulement dans les éléments 2 et 1. - la figure 3 représente schématiquement une vue en coupe longitudi-5 nale du dispositif muni en outre d'un clapet comportant uii ressort taré. - la figure 4 représente schématiquement Une vue partielle, en coupe longitudinale, du dispositif, dans lequel l'ouverture du premier élément est muni d'une membrane. - la figure 5 représente schématiquement une vue en coupe longitudi- ' 1D nale d'une variante du dispositif constitué de deux enceintes symétriques, munies chacune d'une membrane. - la figure 6 représente schématiquement une vue en coupe longitudinale du dispositif dans lequel l'élément comportant une membrane est en outre muni intérieurement d'une pièce rigide perforée servant de butée à la membrane. 15 Suivant les figures 1 et 2, le dispositif d'émission comprend deux éléments tubulaires 1 et 2 réunis par une partie étranglée 3, Ce dispositif peut être réalisé en un matériau résistant et de préférence transparent aux ondes acoustiques. Il peut Stre en acier. Une vanne 4 à deux positions peut établir une communication entre les 20 éléments 1 et 2, ou la supprimer de façon étanche. L'élément tubulaire 1 est ouvert à son extrémité opposée à la partie étranglée, tandis que l'élément tubulaire 2 est clos à son extrémité opposée à la partie étranglée. L'élément 2 est muni d'un circuit pour introduire du gaz comprimé à l'intérieur dudit élément, et pour l'en évacuer et y établir sensiblement le vide. Ce circuit comporte un 25 compresseur 5 relié par l'intermédiaire de deux vannes 6 et 7, respectivement, à deux canalisations B et 9 débouchant chacune à l'intérieur de l'élément tubulaire. • La vanne 6 comporte une position de refoulement à l'air libre et une position de refoulement dans l'élément 2. 30 . La vanne 7 comporte une position d'aspiration à l^ir libre et une * position d'aspiration dans l'élément 2. * 71 16727 3 2136929 L'ensemble du dispositif est immergé et relié par un câble 10 à un bateau tracteur 11. La vanne 4 illustrée à la figure 1 est une vanne sphérique à boisseau comportant un canal 4a qui met en communication les éléments tubulaires 1 et 2 5 lorsque son axe longitudinal est placé dans la direction de l'axe longitudinal de la partie étranglée 3. Des joints 12 assurent l'étanchêité entre le canal 4a et les éléments 1 et 2 pendant la période de fermeture de la vanne 4. Le 'fonctionnement de ce dispositif est le suivant î La vanne 4 étant ouverte, la vanne 6 en position de refoulement vers 10 l'élément tubulaire 2 et la vanne 7 en position d'aspiration à l'air libre (Fig. 2), le compresseur 5 introduit, à travers la canalisation B et la vanne 6, de l'air comprimé dans l'élément tubulaire 2, jusqu'à ce qu'il occupe également l'intérieur de l'élément 1, en refoulant l'eau par l'ouverture de celui-ci. On ferme alors la vanne 4. 15 Après avoir placé la vanné 6 en position d'ouverture à l'air libre et la vanne 7 en position d'aspiration dans l'élément 2 (Fig. l) le compresseur 5 évacue, à travers la canalisation 9 et la vanne 7, l'air contenu dans l'élément tubulaire 2, et y établit sensiblement le vide. A ce moment, on ouvre la vanne 4. L'air comprimé contenu dans l'élé-20 ment tubulaire 1 vient se détendre dans l'élément 2, et la masse d'eau extérieure se précipite dans l'élément 1. La course de cette masse d'eau est brusquement freinée par la partie étranglée 3. Il se produit alors un ébranlement qui crée un onde acoustique utilisable pour la prospection sismique. La vanne 4 et le circuit pour l'alimentation en air comprimé et son 25 évacuation sont commandés à partir du bateau tracteur, ce circuit de commande n'étant pas représenté. On peut ainsi répéter l'opération à volonté, le navire se déplaçant sur un trajet choisi, et effectuer des "tirs" à une cadence rapide, par exemple toutes les 10 secondes. 71 16727 4 2136929 La figure 3 illustre le même dispositif que la figure 1, muni en outre d'un clapet réglable 13. Ce clapet est muni d'un ressort de rappel 14. Ce ressort 14 est taré de manière que le clapet 13 ne soit pas entraîné par le courent d'air qui circule de part et d'autre et que par contre ce clapet 13 soit entraî-5 né lorsque l'air est remplacé par l'eau qui le suit. Le tarage de ce ressort est aisé, le courant d'eau exerçant sur là clapet une force d'entraînement très supérieure au courant d'air. Le clapet vient alors obturer la partie étranglée 3 lorsqu'il est entraîné par l'eau. L'énergie acoustique obtenue par ce dispositif est bien supérieure à 10 celle obtenue par le dispositif sans clapet. Plusieurs types de vanne peuvent être utilisés pour l'obturation de la partie étranglée'3. On peut également, sans sortir du cadre de l'invention, faire déboucher la canalisation 8 d'introduction d'air comprimé, ou une dérivation de cette ca-15 nalisation, directement dans l'élément 1. Selon une variante du dispositif dont un détail est représenté schématiquement à la figure 4, la partie ouverte de l'élément 1 peut être munie d'une membrane souple 15. La partie étranglée entre les éléments 1 et 2 peut être constituée, par exemple, par une paroi 17 munie d'un orifice 18 fermé par intermittence par un clapet 16 à commande mécanique ou électromagnétique ou encore par une vanne à boisseau. Lorsque l'élément 1 est mis en état de dépression, la position du clapet 16 permettant la communication entre les éléments 1 et 2, la masse d'eau se précipite dans la cavité de l'élément 1 et la membrane est plaquée contre la paroi 17 de séparation entre les éléments 1 et 2. Pour que la membrane ne soit pas aspirée à travers l'ouverture 18 libérée par le clapet, la membrane est munie d'une pièce rigide 19 à un emplacement correspondant à celui de l'ouverture 18. est arrêtée brusquement, donnant ainsi naissance à une le même principe que précédemment. En utilisant ce mode toute entrée d'eau dans l'élément 2. Pour renforcer l'énergie de la source d'émission, on peut accoupler deux dispositifs du type précédent (Fig. 5). Dans ce cas, l'élément 2 est commun 20 25 La masse d'eau onde acoustique, suivant 30 de réalisation, on évite 71 16727 5 2136929 et les éléments 1 sont disposés de part et d'autre de cet élément, formant des extrémités opposées. Selon une autre variante du dispositif, l'élément 1 toujours muni d'une membrane 15 est également pourvu intérieurement d'une paroi 20 perforée de plusieurs orifices de faible diamètre» Durant la période de dépression de l'élément 1, la membrane vient s'appliquer contre cette paroi, sans déformation importante dans les orifices, du fait de la multitude de ceux-ci. Dans ce cas, la pièce rigide 19 n'est plus nécessaire. 71 16727 6 2136929 REVENDICATIONS 1. - Dispositif d'émission d'ondes acoustiques dans un milieu liquide, caractérisé en ce qu'il comprend une enceinte creuse comportant au moins un premier élément et au moins un second'élément réunis par au moins une partie étranglée, le premier élément étant muni d'une ouverture à son extrémité apposée è ladite 5 partie étranglée, l'enceinte étant munie de moyens pour-établir une obturation par intermittence entre les deux éléments et clore par intermittence le second élément, de moyens pour introduire du fluide sous pression à l'intérieur d'au moins un desdits éléments, et de moyens pour établir dans le second élément une pression très inférieure à celle régnant dans le premier élément. 10 2. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments 1 et 2 sont de forme tubulaire. 3. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour établir l'obturation entre les éléments 1 et 2 comprennent une vanne à deux positions. 15 4. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour établir l'obturation entre les éléments 1 et 2 comprennent un clapet muni d'un système de tarage pour permettre le passage de l'air comprimé et bloquer le passage de l'eau. 5. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ouverture du 20 premier élément est munie d'une membrane souple. 6. - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la membrane est munie d'une pièce rigide en regard de la partie étranglée. T. - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le premier élément est muni intérieurement d'une paroi perforée d'orifices, formant butée pour 25 la membrane.