Brevet FR2286015A1 — publié le 19760423

La présente invention a pour objet un véhicule marin autonome et destiné plus particulièrement à l'étude de la flore et la faune marines vivant de préférence d proximité etfou dans le fond marin. L'étude des conditions des strie vivants -flore ou faune nécessite la connaissance des conditions de vie dans leur milieu naturel. C est ainsi qu'il est indispensable de déter miner aussi exactement que possible les vitesses et direc tions des courants au-dessus et sur le fond marin, les tempé- ratures des eaux et de la très faible couche de sédiments se trouvant au-dessus dudit fond marin ainsi que la répar tition de l'oxygène dissous. L'étude précitée ntest possible que par des prélèvements d'échantillons du milieu ambiant. Pour cela, on a utilisé des bennes et des dragues qui sont enfoncées dans la mer et qui permettent de prélever une certaine quantité d'eau de mer comportant évidemment des espèces de la flore et de la faune évoluant dans la zone de prélèvement. Toutefois, de par leur conception, ces engins déplacent une certaine quantité d'eau au cours de leur posi tionnement, ce déplacement étant effectué plus ou moins brutalement. Or, cela a pour effet de perturber M interface eau-sédiment, d'effrayer les tout petits animaux qui ne sont donc pas prélevés et de wodifier la structure du milieu ambiant De plus, les bennes ou dragues sont dans l'iwpossi- bilité d'effectuer des prélèvements de grandes surfaces et ne permettent pas d'étudier la couche de sédiments précitée qui est perturbée au fur et à mesure de l'approche des bennes ou des dragues. Enfin, il faut noter l'insuffisance de ces engins à donner en meme temps des informations photographiques, physiques et chimiques, et l'obligation de leur associer un véhicule tracteur auquel ils sont reliés en permanence par un cible ou autre fil électrique. La présente invention a pour but de pallier les inconvénients précités et de proposer un véhiçule autonome apte à permettre le prélèvement des échantillons de la flore et la faune marines dans leur milieu naturel sans que celui-ci soit perturbé de quelque manière que ce soit. Un autre but est de permettre la cartographie des entres vivants végétaux ou animaux vivant au-dessus et sur le fond marin et la détermination de la répartition de la matière organique vivante. A cet effet, il est caractérisé en ce qu'il comporte un ch ssis de support de ballast de descente et de remontée associé à au moins un réservoir de gaz comprimé, une source de bord pour l'alimentation des organes électriques tels que moteurs électriques, et, en outre, un organe de prélèvement du milieu situé entre le fond et le ch ssis, et des moyens de succion de la couche de sédiments déposés sur le fond marin. Un avantage de la présente invention réside dans le fait qu'elle permet l'étude bio-sédimentaire du plateau continental et des conditions du milieu in situ, en particulier de l'interface eau-sédiment des eaux se trouvant au-dessus de ladite interface ainsi que la couche du fond se trouvant à proximité de ladite interface. De ce fait, on peut mesurer la texture du sédiment in situ et déterminer, par là-mme, la pénétrométrie dans le sédiment. Selon une autre caractéristique, les moyens de prélèvement sont constitués par un film plastique interposé entre le chassis et le fond marin, ledit film constituant avec ledit fond marin un entonnoir et dans le tube duquel qui est dirigé vers l'arrière du véhicule, débouche au moins une conduite d'aspiration. Ceci a pour effet de prélever la couche d'eau avec tous les entres vivant dans ladite couche d'eau puisque le véhicule se déplace lentement et qu'il n'effraie pas la très petite faune. Selon une autre caractéristique, les moyens de succion comportent une conduite constituant avec une conduite de succion, un tube de Venturi dans lequel sont aspirés les sédiments et autres corps se deplacaut au-dessus ou sur le fond marin, refoulés par des buses d'injection délivrant un fluide sous pression. Ceci peeret également de prélever la couche superficielle du fond marin, L'ensemble de la succion étant ensuite refoulé dans un taris à ailles fines afin de ne conserver que les étires à étudier. Selon une autre caractéristique, le véhicule qui est propulsé par des turbines alimentées par I 'eau filtrée d'aspiration, c'est-à-dire par l'eau recueillie dans l'entonnoir, est auto-suspendu et amorti par deux tuyaux souples partiellerent lestés qui déterminent deux points d'appui pour leditçveShicule. Selon une autre caractéristique, le véhicule comporte des roues odométriques souples qui lui permettent d'évoluer sur le fond marin de façon continue et sans heurt, lesdites roues étant susceptibles à chaque tour ou à un multiple de tour, de déclencher des appareils de mesure tels que photographie, spectre-radiomètre, etc... D'autres avantages et caractéristiques apparaftront au cours de la description donnée ci-dessous à titre indicatif mais non limitatif d'un node de réalisation préférentiel, ainsi que du dessin annexé, sur lequel - la figure I est une vue en perspectivè du véhicule, - la figure 2 est une vue de dessus dudit véhicule, - la figure 3 est une vue en élévation du véhicule représenté à la figure 2, - la figure 4 est une vue de l'arrière du véhicule, - la figure 5 est une vue schéaatique partielleaent en coupe des roues odométriques associées à un appareil photographique. Le véhicule autonome selon l'invention comporte, figures 1 et 2, un bàti constitué par un cadre horizontal (1) muni de longerons et de traverses (2) et (3) et un cadre ou carter de protection et de maintien (4). Le cadre horizontal (1) est recouvert, au moins à sa périphérie, par une ceinture de protection souple (5) afin d'éviter les déformations éventuelles lors des chocs sur le véhicule de transport, de la mise à l'eau ou de la remontée. Sur le cadre horizontal (1) sont montés deux ballasts avant (6) et arrière (7) reliés chacun à une électrovanne (8) de purge pour la descente du véhicule et à une électrovanne (9) d'admission de gaz comprimé pour la remontée dudit véhicule.Les ballasts (6) et (7) sont susceptibles d'être alimentés en gaz comprimé tel que de l'air comprimé par des bouteilles (10) disposées parallèlement aux longerons (2). Un boitier de programmation (11) est monté sur les traverses (3) et est alimenté par une source de bord (12) constituée par exemple par une batterie d'accumulateurs au Cadmium-Nidkel. Au-dessous du cadre horizontal (1) et vers l'avant du véhicule, figure 3, sont disposées deux turbines latérales (13) solidaires dudit cadre horizontal (1) par des colliers de fixation (14). Sur la partie avant du carter de protection sont fixés de part et d'autre du cadre horizontal (1), deux organes (15) d'équilibrage souple dont le rdle est de stabiliser le véhicule au cours de sa descente, à son arrivée sur le fond. Ces organes d'équilibrage (15) sont-constitués par des tuyaux souples comprenant des lests ou poids (16) sur au moins la partie desdits tuyaux reposant sur le fond marin (17) et constituent, de ce fait, deux points d'appui pour le véhicule. Un film plastique souple (18), par exemple en poly éthylene renforcé, est monté entre le cadre horizontal (1) et les tuyaux souples (15) qui servent de guide-supports, de façon à constituer avec le fond marin (17) un entonnoir dont l'entrée du cOne (19) est dirigée vers l'avant du véhicule et dont le tube (20) est dirigé vers 1 'arrière dudit véhicule. Sur le cadre horizontal (1), figure 1, sont également disposés deux réservoirs de filtration et de stockage (21), munis chacun de deux conduites dont l'une (22) le relie à une des turbines (13) et dont l'autre d'aspiration (23) débouche dans le tube (20) de l'entonnoir délimité par le film plastique souple (18). Lorsque les turbines (13) sont alimentées par la source de bord (12), la mise sous tension étant commandée par le boitier de programmation (Il) et après un delai d'attente de l'ordre de 10 minutes pour équilibration thermique, le milieu se trouvant dans ledit entonnoir qui délimite le volume de prélèvements, est aspiré par la conduite d'aspiration (23) puis est filtré dans un des réservoirs (21) dans lequel sont retenus tous les êtres vivants ou inertes de dimensions supérieures aux mailles du filtre.De ce fait, toute la flore et la faune situées dans une tranche d'eau d'environ un mètre de haut sur un mètre de large, est aspirée à la partie inférieure arrière de l'entonnoir par les deux conduites (23) présentant un diamètre de l'ordre de cinq centimètres Le volume d'eau aspiré et filtré est de cinq mille litres à l'heure, les filtres des réservoirs (21t présentant des mailles de l'ordre de 0,250 millimètre. A la sortie de chaque réservoir (21), on dispose d'une eau filtrée qui est aspirée au moyen de la conduite (22) par une turbine (13) qui la refoule à l'extérieur par une tuyère (24), figure 3, cette eau refoulée servant à propulser le véhicule.On voit donc que ce dernier est autonome et consomme très peu d'énergie et qu'il avance très lentement, de l'ordre de deux centimètres par seconde, ce qui permet de ne pas effrayer et de ne pas refouler la faune disponible en avant dudit véhicule. Ainsi, selon la programmation choisie, en fonction de la nature du fond marin à étudier, on peut prélever de I à îoe mètres carrés de fond, le prélèvement effectué étant principalement de la faune marine puisque le sédiment est éliminé par filtrage dans les réservoirs (21). Le véhicule comporte à l'arrière deux turbines, associées aux moyens de succion, dont l'une (25) assurant la succion de l'eau du fond et de la couche superficielle disponible sur ledit fond, tandis que l'autre (26) sert à affouiller le sédiment. Les moyens de succion comprennent également une plaque inclinée (27) bordée latéralement par des joues (28) qui convergent du cdté du bord le plus élevé et des conduites (29) et (30) reliées aux turbines (25) ou (26). La conduite (29) est subdivisée à l'arrihre de la plaque (27), en plusieurs buses d'injection (31) qui permettent d'envoyer sur le fond marin des jets d'eau à pression élevée de manière à affouiller ledit fond marin, la puissance nécessaire étant assurée par la turbine (26).La conduite (30) traverse également la plaque (27) et se termine à la manière d'un tube de Venturi dans une autre conduite souple (32} dont l'autre extrémité, munie d'un clapet (34) sous forme de lame souple, débouche dans un tamis (33) de filtrage et de stockage de sédiments, disposé sur ie cadre horizontal (1), figures 1 et 3. De préférence, le sédiment est affouillé sur une largeur de 20 centimètres et une profondeur de 10 centimètres, ce qui provoque à l'arrière une rigole (43) visible sur la figure 1, et ce, sur toute la longueur du parcours qui peut varier de 1 à 100 mètres et meme plus. La turbine d'affouillage (26) débite 2 500 litres à l'heure, tandis que l'eau sous pression délivrée par la turbine (25) est injectée par huit buses (31) de 9 millimètres de diamètre, d'arrière en avant des moyens de succion.Le mélange eau-sédiment-faune entraîné vers l'avant, est aspiré par le Venturi, avant d'être projeté dans le tamis (33) comportant des mailles de l'ordre de 1,5 millimètre. Comme la force tractrice nécessaire à l'entrainement de la faune couramment consommée par les poissons est inférieure à celle nécessaire à l'arrachement du gravier fin, il y a peu de risques pour que le tamis (33) soit rapidement colmaté et alourdi. Si cela se produisait, un contact s'établirait et le boitier de programmation (11) commanderait immédiatement la remontée par excitation de l'électrovanne de remontée. Bien que non représentée, il faut préciser que la conduite d'aspiration de l'eau du film superficiel, comporte des capteurs ou des tétes de capteurs pour la détermination des caractéristiques du mélange, telles que pH, température, etc... A travers les joues (28), est monté un essieu (35) pour deux roues odométriques (36) destinées à mesurer la distance parcourue par le véhicule. Chaque roue (36), figure 5, comporte des crans (37) et est partiellement pleine et est constituée par une matière souple telle qu'un élastomère, dans laquelle sont noyées des sphères creuses de verre, de manière à disposer de roues à la fois rigides pour résister à la pression de l'eau, et souples pour épouser le relief du fond marin sur lequel se déplace le véhicule, ce qui permet à ce dernier de rester pratiquement stable à 'horizontale au cours de son déplacement.Dès lors, on conçoit que les roues odométriques (36) constituent également des amortisseurs et permettent au véhicule d'entre auto-suspendu. Sur l'essieu (35) des roues (36) est fixé un barreau Aimanté (38) susceptible lorsqu'il arrive en regard d'un interrupteur magnétique (39), c'est-à-dire à chaque tour de roue, d'établir le passage du courant entre la source de bord (12) et différents organes de mesure tel qu'un compteur (40) relié à l'électrovanne (9) d'admission de gaz comprimé dans les ballasts (6) zet (7). De ce fait, si le compteur (40) est programmé pour une certaine distance à parcourir par le véhicule, ce dernier remontera au moment voulu et ce, automatiquement, sans aucune intervention extérieure. Le passage du barreau aimanté (38) devant l'interrupteur (39 > met sous tension une caméra (41) et des projecteurs (42) disposés à l'avant du véhicule, 1 'une sur le cadre horizontal (1) et les autres sur le carter de protection (43, ce qui permet de procéder au relevé photographique du prélèvement. Par la suite, et grâce aux prises de vues ainsi réalisées,r il est possible d'effectuer un relevé stéréoscopique. I1 faut noter que tout autre moyen de remontée peut Btre utilisé. C'est ainsi qu'en cas de non fonctionnement du compteur (40), on peut utiliser directement le programmateur ou encore une chute de tension dans la source de bord ou enfin un largage automatique du lest et du train de succion par corrosion de barrots de magnésium. La récupération du véhicule à la surface de 1'eau se fait par tout moyen approprié, tel que cordage à flottabilité positive ou fusil lance-amarre. Enfin, en cas de non fonctionnement général, ou lorsqu'on rencontre un obstacle, il est prévu que les lests (16), les tuyaux (15) et le train de succion (27), (28),soient largués par corrosion de barrots de magnésium, ce qui provoque la remontée du véhicule àla surface de liteau. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décirt ci-dessus, mais en couvre au contraire toutes les variantes. C'est ainsi qu'on peut télécommander b véhicule par cible et le transformer en instrument d'intervention sur un périmètre réduit ou le remorquer comme n'importe quel engin traditionnel. Dans le premier cas, il dérive en suivant la trajectoire des masses d'eau situées à proximité du fond marin et permet d'effectuer le relevé photographique et différentes mesures dans la couche superficielle à chaque pose photo, par exemple en mesurant l'oxygène dissous, la pénétrométrie. Lorsqu'il est à poste fixe, sans bouée de surface, il peut enregistrer les vitesses et les directions de courants développés dans la tranche d'eau située à un mètre du fond. Enfin, on peut également monter sur le véhicule différents appareils de mesure, commandés par le programmateur (11), tel qu'un spectro-radiomètre (44) destiné à 1 'étude du spectre d'absorption de l'interface de l'eau qui est au-dessus du fond. RKVKNDICATI OMS 1) Véhicule marin autonome, du type comportant un chassis de support de ballast de descente et de remontée associé à au moins un réservoir de gaz comprimé, une source de bord pour 1'alinentation des organes électriques tels que moteurs élec- triques, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un organe de prélèvement du milieu situé entre le fond et le chassis et des moyens de succion de la couche de sédiments déposés sur le fond marin. 2) Véhicule selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe de prélèvement est constitué par un film plastique interposé entre le chassis et le fond marin, ledit film constituant avec ledit fond marin un entonnoir et dans le tube duquel qui est dirigé vers l'arrière du véhicule, débouche au moins une conduite d'aspiration. 3) Véhicule selon les revendications 1 et 2 prises dans leur ensemble, caractérisé en ce que le film plastique est supporté par des organes souples lestés dans au moins leur partie inférieure, lesdits organes souples constituant deux points de support latéraux pour le véhicule. 4) Véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de succion sont constitués par au moins une conduite de succion débouchant derrière une plaque inclinée située à l'arrière du véhicule et sensiblement dans l'axe des moyens de prélèvement, ladite plaque étant bordée latéralement par des joues convergeant vers 1'avant du véhicule, et en ce que ladite plaque reposant sur le fond marin par le bord inférieur constitue un troisième point de support pour le véhicule. 5) Véhicule selon les revendications I et 4 prises dans leur ensemble, caractérisé en ce que les moyens de succion compor- tent en outre au moins une conduite d'affouillage du sédiment situé derrière la plaque inclinée. 6) Véhicule selon la revendication 5, caractérisé en ce que la conduite d'affouillage est terminée par une pluralité de buses d'injection et est alimentée en fluide sous pression par une turbine disposée sur le châssis du véhicule. 7) Véhicule selon la revendication 4, caractérisé en ce que dans la conduite de succion débouche une autre conduite de manière à former un tube de Venturi, ladite conduite de succion étant reliée à un réservoir de filtration. 8) Véhicule selon la revendication 2, caractérisé en ce que la conduite d'aspiration débouche dans un autre réservoir de filtration. 9) Véhicule selon la revendication I, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une roue odométrique. 10) Véhicule selon- la revendication 9, caractérisé en ce que sur l'essieu de la roue odométrique est fixé un barreau aimanté susceptible d'exciter un interrupteur magnétique interposé entre la source de bord et différents organes électriques à commander. 11) Véhicule selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que la roue odométrique comprend sur sa périphérie des crans d'avancement et en ce qu'elle est souple et au moins en partie évidée. 12) Véhicule selon la revendication 11, caractérisé en ce que la partie pleine de la roue odométrique est un élastomère dans lequel sont noyées des sphères creuses de verre. 13) Véhicule selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'un appareil photographique et ses moyens d'éclairage montés sur le chassies du véhicule sont commandés par l'interrupteur magnétique à chaque tour de la roue odométrique. 14) Véhicule selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est propulsé par deux turbines alimentées par l'eau filtrée d'aspiration. 15) Véhicule selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les différentes fonctions des organes électriques sont commandées à partir d'un bloc de progra-ta- tion.