Brevet FR2205665A1 — publié le 19740531

L'invention concerne un appareil permettant la mesure et/ou l'enregistrement de la température de l'eau en fonction de la profondeur. Cette mesure peut se faire à partir d'un bateau, d'un ponton bu d'un hélicoptère. Certains des dispositifs actuellement utilisés comprennent une sonde munie d'un détecteur de température et d'un détecteur de pression (représentant la profondeur). Cette sonde est immergée à 1 'extrmfté d'un câble qui assure, en outre, la liaison électrique entre les détecteurs et les appareils de mesure correspondant s. Dans d'autres dispositifs connus, la sonde est conçue pour être lancée verticalement dans l'eau. Elle porte uniquement un détecteur de température. Elle est reliée au point de lancement par un câble fin transmettant les informations électriques du détecteur et dont le déroulement apporte peu de gêne à la trajectoire de la sonde, trajectoire qui peut etre assimilée à une chute libre, verticale, à vitesse constante. Cette vitesse étant calculée ou mesurée, la profondeur est donnée par une fonction du temps, compté à partir de l'entrée de la sonde dans l'eau. Les inconvénients de ces divers dispositifs découlent de leur principe m : la sonde reste reliée au point de lancement par un cible de liaison : sa position est donc affectée par les mouvements du poste de lancement (dérive, houle, ..... etc). Dans le deuxième exemple, la chute libre est entravée par le déroulement du câble, a fortiori lorsque le point de lancement n'est pas absolu3rent fixe. En outre, la profondeur de mesure est limitée par la longueur du cible. Le bathythermographe balistique, selon 11 invention, est exempt des défauts signalés, par la suppression de tout cible de liaison entre la sonde et le point de lancement, la transmission de la mesure de température étant effectuée par ondes ultra-sonores. Le bathythermographe, selon l'invention, comprend essentiellement une sonde et un poste de lancement et de mesure. La sonde, sorte de projectile balistique, est lancée verticalement. dans l'eau de haut en bas. Elle est lestée à son extremité inférieure et peut, en outre, comporter des ailettes inclinées, destinées à lui communiquer un mouvement de rotation autour de son axe dans le but d'améliorer la régularité de sa trajectoire. La sonde est équipée : d'un capteur de la température de liteau, d'un émetteur d'ultra-sons, modulés par la valeur de la température (modulation d'amplitude, de fréquence, ou par impulsions codées), et enfin deun trans = teur assurant la transmission des ultra-sons vers le poste fixe de mesure et de lancement. Le poste fixe comprend, au minimum, un hydrophone immergé sous le bateau ou à 1 'extrité d'un cible, un récepteur-démodulateur-décodeur et ffi appareil de lecture ou d'enregistrement. La vitesse limite de chute libre de la sonde dans l'eau étant connue, la profondeur est proportionnelle au temps, compté à partir de l'instant où la sonde prend contact avec la surface de l'eau. On peut donc tracer ou enregistrer un graphique continu représentant la température en fonction de la profondeur. La mise à l'eau peut se faire, soit simplement par largage manuel, soit au moyen d'un tube lanceur vertical, ou d'un tube basculant permettant le chargement en position horizontale ou faiblement inclinée, puis le lancement vertical. Dans le but de minimiser l'imprécision de la première partie du graphique qui résulterait d'une vitesse d'entrée dans l'eau différente de la vitesse limite, on peut communiquer à la sonde une impulsion initiale telle que sa vitesse d'entrée soit aussi rapprochée que possible de la vitesse limite, au moyen, par exemple, d'une chute libre dans l'air à partir d'une hauteur déterminée par les lois du mouvement uniformément accéléré et,/ou par un dispositif de lancement : ressort, air comprimé ou autre. Le lancement peut être précédé d'une période préparatoire, "Essais", pendant laquelle le fonctionnement et les caractéristiques de la sonde sont l'objet d'une vérification préalable, avec ou sans correction, manuelle ou automatique, des dérives constatées. Les figures et schémas des planches I et II ci-jointes, représentent une réalisation de l'invention, comportant certains accessoires et circuits complémentaires, indiqués à titre d'exemples non limitatifs pour la compréhension de l'invention. La planche I/2 donne le schéma de principe de la sonde. On voit, en "1", la source de courant (pile ou accumulateur, par exemple), en "2", l'interrupteur de mise en marche, constitué par un ou plusieurs semi-conducteurs, commandés par la connexion des deux électrodes "3". Ces électrodes sont reliées électriquement, pendant la période d'essai, par deux pièces métalliques convenablement disposées dans le tube de lancement, puis, dès le contact avec l'eau, par la conductibilité de celle-ci. Les autres éléments de la sonde sont : générateur de courant constant "4" alimentant le pont de Wheatstone "5" dont une branche est le capteur de température "6", un amplificateur différentiel "7", un codeur flR, modulant l'émetteur d'ultra-sons "9" et, enfin, un tranWhateur "10" assurant la liaison avec le poste fixe. La planche II/2 représente le poste de mesure et de lancement, comprenant "11" - hydrophone récepteur "12" - amplificateur "13" - commutateur à trois positions : Essai, Attente, Lancement, comprenant six circuits distincts "14" - tube de lancement n 58t - organe lanceur (ressort par exemple) "16" - hydrophone d'essai "17" - verrou de retenue de la sonde "18" - contacts de marche en essai "19" - capteur de température ambiante "20" - ampliflcateur de mesure de la température ambiante "21" - récepteurdémodulateurdécodeur des ultra-sons, avec détecteur de seuil "22" et "23" - amplificateurs différentiels "24" - moteur d'asservissement "25" - source de tension constante "26" - potentiomètre "27" - enregistreur Le fonctionnement de cet ensemble est le suivant (voir P1.I et P1.II). Une sonde est placée dans le tube "14", où elle est retenue par le pEne du verrou "17", malgré son poids et, éventuellement, la pression du ressort lanceur "15n. Lorsque le comutateur "13" est placé dans la position "E" (essai), les circuits de la sonde sont mis en fonctionnement par les contacts "18" reliant les électrodes "3". L'émetteur "9" est modulé par la température ambiante prélevée par "6", en passant par l'ampli "7" et le codeur "8".Leteansducteur "10" de la sonde, étant à faible distance de llhydrophone d'essai "16", placé sur le tube "14", les infortions codées représentant la température prélevée par 6" sont appliquées au récepteur-décodeur "21", qui les transmet sotis forme d'une tension analogique à l'entrée El de l'amplificateur différentiel "22" et, si la tension prélevée par "26" sur la source "25" est nulle, à l'entrée E2 du deuxième amplificateur différentiel "23". D'autre part, le capteur de température "19", placé dans le tube de lancement à proximité du capteur "6" de la sonde, fournit par le circuit de mesure "20", une tension de même valeur à l'entrée El de "23". Si les deux tensions des entrées de l'ampli "23" ne sont pas égales, leur différence produit la mise en marche du moteur "24", qui manoeuvre le curseur du potentiomètre "26" jusqu'à ce que soit appliquée, à l'entrée E2 de "22", une tension de correction représentant la dérive de la sonde en essai par rapport au circuit étalon constitué par le capteur "19" et l'amplificateur de mesure "20". Après l'essai, le commutateur "1 3" est placé en position "A" (attente) dans laquelle tous les circuits sont coupés, en particulier l'interrupteur "13-4" qui commande l'alimentation générale de tous les éléments du poste de lancement, Au moment du lancement, le commutateur "13" est placé en position "L". Le verrou "17", alimenté par "13-2", libère la sonde qui acquiert sa vitesse limite par sa chute libre et/au par l'impulsion qu'elle reçoit du système de lancement "5,' Au contact de l'eau, les circuits de la sonde commencent à fonction ner et à transmettre au poste de lancement les informations codées représentant la température captée par "6".Dès le début de la transmission, le détecteur de seuil du récepteur-décodeur "21" fait démarrer le moteur de l'enregistreur, dont la vitesse a été réglée au préalable, en fonction de la vitesse limite de la sonde en chute libre dans l'eau. On obtient ainsi un graphique continu représentant la température de l'eau en fonction de la profondeur. Le bathythermographe, selon l'invention, peut comporter un ou plusieurs des dispositifs annexes décrits ci-après - Possibilité de récupération de la sonde après un certain temps de séjour dans l'eau en constituant son lest avec des billes ou fragments pesants retenus dans une cavité par un bouchon de sel soluble dans l'eau, ou avec un agglomérat de billes ou fragments pesants enrobés dans un liant soluble. - Arrêt automatique de l'émission de la sonde dès son immobilisation au fond, en remplaçant le dispositif de commande de mise en marche "2", utilisant la conductibilité de 1 'eau, par un interrupteur manoeuvré par un élément sensible au déplacement de la sonde dans l'eau, par exewple : un volet ou une turbine. Le bathythermographe balistique, selon l'invention, est applicable à tous les problèmes de mesure de la température de l'eau au-dessous de la surface à partir d'un poste extérieur, en particulier pour le relevé et l'enregistrement de cette température en fonction de la profondeur. REN5EiDIC A DIONS I - Bathytermographe balistique utilisant le mouvement de chute dans l'eau dtune sonde sensible à la température pour mesurer et/ou enregistrer la température de l'eau en fonction de la profondeur, caractérisé par le fait que la sonde est immergée sans aucune liaison métallique avec le poste de lancement et de mesure, la transmission au dit poste, des informations représentant la température, étant faite par ultra-sons modu lés. 2 - Bathythermographe selon revendication 1, caractérisé par le fait que la sonde reçoit , au moment du départ, par un dispositif de lancement à ressort, à air comprimé, hydraulique ou électro-dynamique, une impulsion telle que son entrée dans ltean se fasse à une vitesse égale à sa vitesse limite de chute libre dans l'eau. 3 - lathythermographe selon revendication 1, caractérisé par le fait que l'impulsion nécessaire pour acquérir la vitesse limite de chute libre dans l'eau est communiquée à la sonde par une chute libre, par gravité, dans l'air, d'une hauteur au-dessus de l'eau déterminée par les lois du mouvement uniformément accéléré. 4 - lathythermographe selon revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que l'impulsion nécessaire est communiquée à la sonde simmltandeent par un dispositif de lancement et par une chute par gravité dans l'air. 5 - lathythermographe selon revendication 3, caractérisé par le fait que le poste de lancement et de mesure comporte l'appareillage nécessaire à la vérification préalable du fonctionnement et des caractéristiques de la sonde, par comparaison avec un circuit étalon de mesure de la températare, la dérive constatée pouvant ou non être compensée manuellement, par la manoeuvre d'un potentiomètre, ou automatiquement gracie à un poten tiomètre à moteur asservi par un amplificateur différentiel, auquel sont appliquées les deux tensions représentant la meme température mesurée par la sonde et par le circuit étalon. 6 - lathythermographe selon revendication 1, caractérisé par le fait que l'interrupteur de mise en marche des circuits électriques de la sonde est constitué par un ou plusieurs semi-conducteurs commandés par la liaison électrique de deux électrodes placées à ltestérieur de la sonde, liaison réalisée par deux pièces métalliques, convenablement disposées dans le poste de lancement et de mesure, puis, dès le contact avec liteau, par la conductibilité de celle-ci. 7 - lathythermographe selon revendication 1, caractérisé par le fait que l'interrupteur de mise en marche des circuits électriques de la sonde est constitué par deux pièces métalliques dont l'une au moins est mo bile, actionnée par une pièce extérieure, telle qu'un volet articulé ou une turbine, sensible au déplacement de la sonde dans l'eau, et qui, par suite, interrompt l'émission lorsque la sonde 8 s'arrête sur le fond. 8 - Bathythermographe selon revendication 6 ou 7, caractérisé par le fait que le début de l'émission ultrasonore, au moment du contact avec la surface de l'eau, commandé par l'interrupteur de mise en marche de la sonde, de l'un des types décrits précédemment, est détecté par le récepteur-décodeur d'ultra-sons du poste de lancement et de mesure et provoque le démarrage du moteur de déroulement du papier de l'enregistreur. 9 - Bathythermographe selon revendication 1, caractérisé par le fait que le lest de la sonde est constitué par des billes ou fragments pesants placés dans une cavité de la sonde obturée au moyen dtun bouchon de sel soluble dans l'eau, ou par un agglomérat de billes ou fragments pesants avec un liant soluble dans l'eau, la disposition du bouchon soluble ou du lest aggloméré étant telle que la flottabilité de la sonde soit rétablie après un temps déterminé de séjour dans l'eau.