Brevet FR2275777A1 — publié le 19760116

La présente invention se rapporte à des dispositifs permettant de mesurer et d'enregistrer la direction de la houle, et plus particulièrement, elle concerne un dispositif conçu pour indiquer la direction principale de la houle en mesurant l'orientation par rapport au nord magnétique des droites de plus grande pente de la houle, ce dispositif permet en outre d'obtenir une information précise où l'on peut tirer la direction principale de la houle et les directions secondaires de celle-ci un histogramme, voire mme une répartition spectrale. Dans la technique antérieure, on connaît plusieurs dispositifs conçus pour mesurer l'amplitude de la houle. Par exemple, à partir d'un navire, on peut au moyen d'un tel dispositif évaluer cette amplitude en mesurant constamment la hauteur de l'eau audessus d'une surface de référence indépendante de la position du navire. Par ailleurs, à proximité de la ciste, on peut évaluer cette amplitude en mesurant les variations de pression. Néanmoins,ces dispositifs connus permettent essentiellement, de mesurer la hauteur de la houle et ne fournissent aucune indication quant à la direction de propagation de cette dernière. D'autres dispositifs plus récents permettent toutefois l'enregistrement de la direction de propagation de la houle. On peut citer à ce sujet un dispositif connu qui utilise un flotteur dont le centre est fixé par un cardan au sommet d'une infrastructure en forme de trépied, dont chacun des pieds est articulé en son milieu alors qu'il repose de manière articulée, en meAme temps qu'ancre, sur un corps mort au fond de la mer. Ce flotteur porte plusieurs godets à mercure, constituant des contacts électriques, distribués en couronne autour du centre et inclinés par rapport au plan de ce flotteur.Ces contacts électriques sont reliés à un générateur de signaux électriques, si bien que lorsque le flotteur s'incline suivant la direction de la naissance de la vague, un premier contact correspondant provoque l'émission d'un signal par fermeture du circuit du générateur, puis lorsque le flotteur revient à l'horizontale au sommet de la vague, ce contact s'ouvre stoppant le signal, et enfin, lorsque le flotteur s'incline à nouveau dans l'autre sens, un second contact correspondant, situé diamétrale ment opposé au premier, est fermé provoquant l'émission d'un second signal et ainsi, la direction diamétrale entre ces deux con tacts fournit la direction de propagation de la houle.Ce dispositif fournit donc une indication assez valable de la direction de la houle mais il est par ailleurs assez onéreux à réaliser étant donné son infrastructure, laquelle ne permet en outre de l'installer de manière efficace que sur des fonds variant entre 10 et 30 mètres, au-delà de cette profondeur cette infrastructure devenant incompatible avec l'effet recherché et inutilement compliquée. En conséquence, ctest un des principaux objets de la présente invention de fournir un dispositif permettant de mesurer et d'enregistrer la direction de la houle, qui est peu onéreux à réaliser et qui élimine la majeure partie des inconvénients précédemment énoncés des dispositifs de la technique antérieure. Un autre objet de la présente invention est de fournir un tel dispositif donnant la direction principale de la houle par rapport au nord magnétique et enregistrant à tout moment les indications d'une telle direction et/ou les télétransmettant à terre. Un autre objet de la présente invention est de fournir un tel dispositif qui, incorporant un capteur de roulis-tangage, dans un mode de réalisation plus élaboré, permet de mesurer les angles que font ses axes transversal et longitudinal avec le plan horizontal et ainsi de déterminer les cosinus directeurs de sa plus grande pente,donc la direction de la houle. Un autre objet encore de la présente invention est de fournir un tel dispositif apte à mesurer la direction de la houle à n'importe quelle distance des côtes et de profondeur d'eau. Selon l'invention, ce dispositif comporte un corps flottant adapté pour suivre le profil de la houle et rester tangent à celui-ci, il supporte un pendule vertical dont une extrémité entre en contact avec des butées lorsque le corps flottant monte ou descend les vagues, les positions de ce pendule étant mesurées par rapport à ce corps, le dispositif comporte en outre un compas magnétique donnant l'orientation du corps flottant par rapport au nord magnétique, et un interrupteur placé sur son axe longitudinal, l'agencement étant tel que lorsque le corps flottant suit le profil de la houle, le pendule se trouve toujours dans le plan vertical qui contient la ligne de la plus grande pente, et ce plan étant repéré sur ce corps par la position du pendule, ce corps étant lui-même repéré par rapport au nord magnétique, la direction de la houle se trouve acquise, et par élimination des positions correspondant à la descente du corps flottant dans la vague au moyen de l'interrupteur on obtient le sens de propagation de la houle. De manière plus spécifique et selon l'invention, le corps flottant est constitué par un flotteur longiforme à extrémités arrondies comportant des petites quilles de stabilisation et un petit mat conçu pour pouvoir recevoir un réflecteur radar, un feu de signalisation et une antenne pour la télétransmission de l'information. Ce corps flottant comporte à sa partie centrale un emplacement rendu étanche destiné à recevoir l'ensemble de pendule, le compas, les batteries d'alimentation, l'appareillage électrique et le circuit électrique d'un système d'enregistrement, le système de télétransmission, le système d'interrupteur éliminant les positions correspondant à la descente de ce corps et tout autre accessoire nécessaire au fonctionnement de ce dispositif.En outre, ce corps flottant est amarré par une de ses extrémités à une ligne élastique conçue pour lui permettre de suivre le profil de la houle, cette ligne étant attachée par l'intermédiaire d'un organe tournant du genre émerillon au corps flottant et ancrée au moyen d'un organe similaire sur un corps mort au fond de la mer.Cette ligne élastique peut astre constituée en outre par un cible amarré à une extrémité au corps mort et à l'autre extrémité à une bouée immergée, et par une partie de ligne élastique accrochée par ses extrémités, au moyen d'un émerillon, respectivement au corps flottant et à la bouée, le câble pouvant tre d'une autre manière amarré à un bateau en remplacement du corps mort. L'ensemble de pendule est constitué par un petit portique de support sur lequel est suspendu le pendule proprement dit au moyen d'un organe à rotule à frottement réglable, et d'un plateau annulaire inférieur comportant sur sa surface intérieure des butées équidistantes formant chacune un contact électromagnétique et sur chacune desquelles la partie d'extrémité libre du pendule peut venir en contact suivant l'inclinaison du corps flottant, provoquant ainsi la production d'un signal qui est enregistré par le système d'enregistrement et/ou télécommuniqué au point de réception choisi. Le plateau annulaire a ses butées agencées sous forme d'alvéoles conçues pour immobiliser latéralement l'extrémité libre du pendule qui sont au nombre d'au moins seize distribuées pour indiquer les directions N, NNO, NO, OON, O, etc...Chaque contact élec tromagnétique est installé de manière que lorsque l'extrémité libre du pendule est bloquée dans son alvéole il ferme un circuit contenant une résistance permettant de définir la position de cette alvéole, cette résistance étant également connectée électriquement avec le potentiomètre lié au compas magnétique et permettant de repérer le nord, si bien que l'on obtient ainsi une résistance ou un potentiel qui définit une position, et une seule, du pendule par rapport au nord. I1 est évident que tout autre agencement de définition de position du pendule, tel que du type magnétométrique, capacitif, résistif, etc... peut être également utilisé, mais cet agencement à alvéoles est le plus simple et le moins onéreux, tout en permettant de mettre l'information en mémoire et de la filtrer.On doit noter encore que de préférence dans cet agencement à alvéoles, chaque alvéole est de forme semi-circulaire dont le diamètre est égal à chaque côté du polygone régulier inscrit à ces alvéoles, ayant un nombre de cités correspondant au nombre des directions qu'il est possible de mesurer avec ce dispositif, chaque contacteur électromagnétique étant placé au point de tangence de son alvéole avec le cercle circonscrit à ces alvéoles. Le pendule agencé pour coopérer avec ces alvéoles porte à son extrémité libre une sphère assez pesante contenant des aimants destinés à fermer le contacteur électromagnétique correspondant à l'alvéole dans laquelle se trouve la sphère pesante. Le diamètre de la sphère est très légèrement inférieur au diamètre de chaque alvéole pour s'engager facilement dans celle-ci.Le pendule peut être aussi guidé dans chacune de ses oscillations dans le plan contenant la ligne de plus grande pente au moyen d'un organe de guidage agencé pour l'encadrer latéralement et suspendu au-dessus de l'organe de rotule de manière à pouvoir tourner, entratné par le pendule, mais sans pouvoir osciller. On doit noter également que dans ce dispo sitif, les mouvements du pendule sont en général amortis, soit comme il a été dit précédemment au moyen du serrage de l'organe de rotule, soit au moyen d'un liquide dans lequel il baigne, tel que par exemple de l'huile ou de l'eau. Dans un mode de réalisation plus élaboré, ce dispositif peut également comporter associé au flotteur et à un compas magnétique un capteur de roulis-tangage solidaire du corps flottant et permettant de mesurer les angles que font les axes longitudinal et transversal de ce corps avec le plan horizontal, cet agencement permettant au moyen d'un calcul de géométrie dans l'espace de déterminer les cosinus directeurs de la droite de plus grande pente du flotteur et, de ce fait, la direction de la houle. Dans ce dispositif de préférence, le flotteur est semblable à celui qui vient d'être décrit pour le dispositif précédent, le compas magnétique est du type AANDERAA et est "activé" toutes les demi-secondes, et le pendule est remplacé par un capteur de roulis-tangage par exemple du type DATAWELL. D'autres caractéristiques de la présente invention appa rattront de la description suivante, faite en relation avec les dessins ci-joints, dans lesquels Les figures 1 et 2 représentent deux exemples de mouillage du dispositif, objet de l'invention. La figure 3 est une vue schématique en élévation d'un mode de réalisation non limitatif, d'un ensemble de pendule, incorporé au dispositif, objet de l'invention. La figure 4 est une vue de dessus de l'ensemble de pendule prise suivant la ligne AA de la figure 3. La figure 5 est une vue de dessus du plateau à alvéoles de l'ensemble de pendule, prise suivant la ligne BB de la figure 3, et La figure 6 est un schéma du circuit électrique reliant les contacts électromagnétiques du plateau à alvéoles de l'ensem- ble de pendule de la figure 3, le compas magnétique, l'interrupteur se fermant exclusivement lorsque le corps flottant monte la vague, et le système d'enregistrement. Comme représenté dans les figures 1 et 2, le corps flottant 1 est sous forme d'un flotteur longiforme et qui, bien que non représenté en détail, est de préférence constitué par un solide parallélépipédique de un mètre de long, de soixante centimètres de large et de trente centimètres de hauteur, ayant ses extrémités arrondies et comportant des petites quilles de stabilisation, ainsi qu'un petit mabt pouvant recevoir un réflecteur radar, un feu de signalisation, et une antenne pour la télétransmission de l'information.Un emplacement 2 au centre de ce corps flottant 1 est rendu étanche et conçu pour pouvoir recevoir un ensemble de pendule, un compas magnétique, des batteries d'alimentation, un système d'enregistrement des signaux provoqués par l'ensemble de pendule, un système de télétransmission de ces signaux, l'appareillage et le circuit électrique représenté schématiquement dans la figure 6, ainsi que tout accessoire éventuel nécessaire au fonctionnement du dispositif, objet de l'invention. Ce corps flottant 1 ou flotteur peut être amarré de plusieurs manières sur le fond de la mer au moyen d'une ligne élastique. Deux types de ces lignes sont représentés à titre d'exemples non limitatifs dans les figures 1 et 2. Dans la figure 1, la ligne 3 est constituée par une partie 4 en élastomère ancrée à un corps mort 5 au fond de la mer et une partie 6 en cible d'acier amarrée à une extrémité au moyen d'un émerillon 7 à la partie élastomère et à son autre extrémité, au moyen également d'un émerillon 8, au-dessous du flotteur 1 à une de ses extrémités. Dans la figure 2, la ligne 9 est constituée par une partie 10 en cible d'acier ancrée à un corps mort 11 au fond de la mer et retenant une bouée 12 immergée, et une partie 13 en polypropylène attachée à chacune de ses extrémités au moyen d'un émerillon 14 respectivement à la bouée 12 et au-dessous du flotteur 1 à une de ses extrémités. Comme le montrent les figures 3, 4, 5, l'ensemble de pendule comporte un petit portique 15 de support, fixé dans l'emplace- ment 2 du flotteur, sur lequel est suspendu un pendule 16 au moyen d'un organe à rotule 17 à frottement réglable, d'un plateau annulaire 18, dont le plan est perpendiculaire au plan du portique et dont la face intérieure comporte seize butées ou alvéoles 19 équidistantes (figure 4). Le pendule 16 peut avoir des dimensions variables, l'important étant de prévoir les alvéoles 19 sur le plateau annulaire, de manière à ce qu'elles définissent l'angle maximal de ses oscillations. Ce pendule est comme représenté constitué d'une tige supportant à son extrémité libre une sphère 20 assez pesante dont le diamètre correspond sensiblement à celui de chaque alvéole 19 afin de s'engager facilement dans celle-ci pour pouvoir venir fermer un contacteur électromagnétique 21 situé au fond de l'alvéole. Les contacteurs électromagnétiques 21 peuvent être par exemple des contacteurs du type ampoule Reed, dans ce cas la sphère 20 contient des aimants destinés à fermer le contacteur correspondant à l'alvé ole dans laquelle la sphère est engagée. On peut également prévoir un système dans lequel la sphère est l'un des éléments de contact, ceci oblige cependant à prévoir un contact flottant au niveau de la rotule 17 et le système de l'ampoule Reed sera préférable. Ce pendule est en outre guidé latéralement dans ses oscillations par un dispositif de guidage 22 suspendu au-dessus de la rotule 17 sur l'axe de suspension de celleci. Ce dispositif de guidage 22 peut tourner librement autour d'un axe correspondant à l'axe du plateau annulaire 18 mais reste constamment dans un plan perpendiculaire au plan du plateau annulaire 18.Ce dispositif de guidage 22 comporte en outre des parties 23 formant contre-poids pour ltentraSner à tourner suivant l'inclinai- son du flotteur 1, et est conçu de manière que ses faces latérales 24, 25 guident entre elles la tige du pendule 16 dans son oscillation correspondant à cette inclinaison, dans un plan contenant toujours la ligne de plus grande pente. Il peut être en outre utilisé pour amortir les oscillations du pendule. Le plateau annulaire 18 à alvéoles comporte au moins seize de celles-ci distribuées à la manière de la rose des vents, c'est-à-dire une alvéole radiale à chaque pointe de celle-ci. Comme on le voit plus particulièrement sur la figure 4, chacune des alvéoles comporte à son point de tangence avec le cercle circonscrit à celles-ci, un contacteur électromagnétique 21 sur lequel suivant son oscillation, la sphère 20 du pendule vient reposer pour le fermer. Comme on le voit dans le schéma du circuit électrique représenté dans la figure 6, chaque contacteur 21 est relié à une résistance R, et étant donné qu'il y a seize contacteurs il existe dans ce circuit seize résistances de valeur ohmique différente correspondant à la position (indiquée en degrés) des seize alvéoles, si bien que lorsque la sphère 20 du pendule se loge dans une de celles-ci, sa position est immédiatement définie et transmise au système enregistreur par la sortie S du circuit.Chaque résistance R est également connectée électriquement au potentiométre coopérant avec le compas magnétique CM et permettant de repérer le nord. On obtient ainsi une résistance ou un potentiel qui définit une position et une seule du pendule par rapport au nord. A noter que dans ce circuit électrique sont également branchés une bobine B permettant d'activer" le compas CM, et le contacteur 26 qui se ferme exclusivement lorsque le flotteur 1 monte la vague et s'ouvre lorsque celui-ci la descend, ce qui permet de connattre le sens de propagation de la houle. Cet interrupteur 26 peut être par exemple du type interrupteur à mercure et est placé bien entendu convenablement sur l'axe longitudinal du flotteur. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'tre décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparattront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Dispositif permettant de mesurer la direction de la houle, caractérisé en ce qu'il comporte un corps flottant adapté pour suivre le profil de la houle et rester tangent à celui-ci, un pendule monté sur le corps flottant, une série de butées régulièrement disposées autour du pendule et avec lesquelles l'extrémi- té libre du pendule peut entrer en contact suivant l'inclinaison du pendule de faÇon à fermer un circuit électrique associé, et un compas magnétique donnant l'orientation du corps flottant. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les butées sont réalisées sur la surface intérieure d'un plateau annulaire perpendiculaire à l'axe du pendule au repos. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le plateau annulaire a ses butées agencées sous forme d'alvéoles conçues pour immobiliser latéralement l'extrémité libre du pendule et contenant un contacteur électromagnétique, chaque contacteur électromagnétique étant installé de manière que lorsque l'extrémité libre du pendule est bloquée dans son alvéole,il connecte une résistance permettant de définir la position de cette alvéole, cette résistance étant également connectée électriquement avec le potentiomètre lié au compas magnétique et permettant de repérer le nord, si bien que l'on obtient ainsi une résistance ou un potentiel qui définit une position, et une seule, du pendule par rapport au nord. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque alvéole est de forme semi-circulaire dont le diamètre est égal à chaque c8té du polygone régulier inscrit à ces alvéoles, ayant un nombre de côtés correspondant au nombre des directions qutil est possible de mesurer avec ce dispositif, chaque contacteur électromagnétique étant placé au point de tangence de son alvéole avec le cercle circonscrit à ces alvéoles, le pendule agencé pour coopérer avec ces alvéoles portant à son extrémité libre une sphère assez pesante dont le diamètre est très légèrement inférieur au diamètre de chaque alvéole pour s'engager facilement dans celleci. 5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le pendule est guidé dans chacune de ses oscillations au moyen d'un organe de guidage agencé pour lten- cadrer latéralement et suspendu au-dessus de l'organe de rotule de manière à pouvoir tourner, entratné par le pendule, mais sans pouvoir osciller. 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte un émetteur permettant de télécommuniquer le signal émis lors de l'entrée en contact du pendule avec une butée. 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le corps flottant est constitué par un flotteur longiforme à extrémités arrondies, comportant des petites quilles de stabilisation et un petit mot conçu pour pouvoir recevoir un réflecteur radar, un feu de signalisation et une antenne pour la télétransmission de l'information, ce corps flottant comportant en outre dans sa partie centrale un emplacement rendu étanche destiné à recevoir le dispositif de mesure proprement dit. 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 7, caractérisé en ce que le corps flottant est amarré par une de ses extrémités à une ligne élastique conçue pour lui permettre de suivre le profil de la houle, cette ligne étant attachée par l'intermédiaire d'un organe tournant du genre émerillon au corps flottant et ancrée au moyen d'un organe similaire sur un corps mort au fond de la mer. 9 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 7, caractérisé en ce que le corps flottant est amarré par une de ses extrémités à une ligne élastique conçue pour lui permettre de suivre le profil de la houle, cette ligne étant constituée par un cible amarré à une extrémité à un corps mort et à l'autre extrémité à une bouée immergée, et par une partie de ligne élastique accrochée par ses extrémités au moyen d'un émerillon, respectivement au corps flottant et à la bouée, le cible pouvant tre d'une autre manière amarré à un bateau en remplacement du corps mort. 10 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'ensemble de pendule est remplacé par un capteur de roulis-tangage, coopérant avec le compas magnétique conçu pour pouvoir être "activé" toutes les demi-secondes, l'agencement étant tel qu'il permet de mesurer les angles que font les axes longitudinal et transversal du corps flottant par rapport au plan horizontal, et au moyen d'un calcul de géométrie, dans l'espace, de déterminer les cosinus directeurs de la droite de plus grande pente du corps flottant et par-là, la direction de la houle. 11 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte un interrupteur éliminant tout signal lorsque le flotteur suit la partie descendante du profil de la houle.