Brevet FR2298088A1 — publié le 19760813

La présente invention concerne un système de sonde automatique POEZS la mesure de paramètres d'environnement en milieu liquide. Elle a trait plus particulièrement, à une sonde groupant des dispositifs associés de mouillage et d'appareillage de mesure de grandeurs physiques caractéristiques des milieux tels que les lacs et les mers, par exemple les bruits acoustiques, la température, les courants etc. QU tout autre paramètre dont on désire connaître la suite continue ou discontinue des valeurs pendant un intervalle de temps donné. II est connu de mener à bien de telles mesures à bord d'un bâtiment laboratoire muni de moyens d ' enregistrement graphiques, magnétiques ou photographiques. Tes bâtiments océangraphiques sont spécialisés dans ce genre de mesures à la mer. L'inconvénient majeur de telles campagnes de mesures est la nécessité, pour des enregistrements de lpngue durée, d'une immobilisation en matériel et en équipage devenant prohibitive. D'autre part, certaines mesures nécessitent impérativement le découplage mécanique des différents capteurs utilisés du bâtiment porteur ; un tel découplage, notamment en présence des 4Qvements du bateau, est particulièrement difficile, du fait de la tranemission mécanique des câbles porteurs. Par ailleurs, les parasites électriques induits dans de tels câbles métalliques par l'ensemble des auxiliaires de bord du bâtiment, constituent une autre source'd'inconvénients, particulièrement dans le cas de mesures à faible niveau nécessitant un excellent découplage électrique. La système de sonde automatique suivant l'invention permet de s'affranchir de l'ensemble de ces inconvénients. Les moyens mis oeuvre permettent d'effectuer des mesures stationnaires en très longue durée et dans des conditions de stabilité mécanique ou électrique quesiment parfaites. Ce systèmeest autonome et d'une souplesse d'empli remarquable ainsi que d'une grande sécurité de fonctionnement, étant relativement protégé des avaries que l'on peut rencontrer sur des matériels portés à bout de câble par des bâtiments en haute mer, tels que rupture de câble, constitution d'obstacle à la navigation eoun-marine, nécessité de remonter rapidement le matériel lorsque lea conditions météorologiques se dégradent. Ces inconvénients sont encore plus sensibles lorsqu'on utilise des bouées ancrées au large des côtes. Le système de sonde proposé comporte un assemblage en chaine d'éléments connus en eux-mêmes, mais coopérant à l'ensemble des objectifs d'exploitation suivants : mouillage en un point donné d'un fond marin par exemple de la sonde proprement dite ; fonctionnement indépendant automatique télécommandé pendant une période de mesures programmées suivant des cycles définis et dont la durée dépend de l'autonomie du système ; récupération de la sonde à la fin de cette période. L'immersion de la chaîne considérée à partir d'un bâtiment porteur s'effectue par l'intermédiaire d'un câble réuni à une balise acoustique répondeuse munie d'un dispositif de largage. Cette balise permet d'effectuer la mesure de l'immersion de la channe durant le mouillage, et peut être désolidarisée de cette chaîne par un moyen, par exemple pyrotochnique, commwidé par la balise sur réception d'un ordre par signal acoustique envoyé depuis le bâtiment mouilleur. Â bord de ce bâtiment se trouve un interrogateur à ondes acoustiques permettant d'une part au moyen d'un signal à impulsions brèves, d'appeler la balise acoustique et d'estimer ainsi sa distance du bâtiment, et au moyen d'impulsions longues de déclencher le dispositif pyrotechnique de désolidarisation entre la balise dite de mouillage et la channe d'éléments du système de la sonde. Cette channe d'éléments å une extrèmité déposée sur le fond et le reste maintenu verticalement, avec une tension convenable des élingues reliant ses divers éléments, du fait du poids d'une gueuse de mouillage, ou poids perdu, constituant l'élément inférieur de ta chaîne, et du fait de la flottabilitg positive de l'élément supérieur de la channe, qui peut être un simple flotteur adapté dans ses caractéristiques mécaniques à la profondeur d'utilisation 'prévue. Cet élément supérieur est accroché à la balise de largage sus-mentionnée pendant la descente au fond de l'ensemble. Selon une des caractéristiques de la présente invention un système de sonde automatique pour la mesure des paramètres d'environnement en milieu liquide, est principalement caractérisé en ce que ce système avant immersion comporte en combinaison coopérante des moyens connus en eux-mêmes interconnectés mécaniquement et/ ou électriquement pour former une chaise d'éléments séparables en trois parties : une partie, dite supérieure, comportant une balise de mouillage et un moyen de couplage mécanique ; une partie dite médiane, comportant un caisson technique muni de moyens d'enregistrement graphiques et/ ou magnétiques et/ ou photographiques auxquels sont reliés un ou plusieurs transducteurs et/ ou capteurs, la flottabilité dudit caisson étant modifiable par adjonction d'un flotteur auxiliaire ; un frein de remontée hydrodynamique en forme de parachute inversé ; une balise d'émission-réception à ondes élastiques constituant un répondeur et organe de commande d'ordres reçus, ainsi qu'un moyen de couplage et de largage mécanique commandé par le dit répondeur ; et une partie inférieure détachable destinée au mouillage et formée par un poids perdu D'autres avantages en apparattront dans la description qui suit, donnée à titre d'exemple, et illustrée par la figure unique qui représente une vui d'ensemble de la channe d'éléments du système de sonde automatique Lors de l'immersion de la chaîne d'éléments, telle que représentée de haut en bas de la figure, le câble de descente supporte, une partie supérieure séparable comportant, une balise 1 munie d'un transducteur électroacoustique d'émission et de réception, réunie à un premier dispositif de liaison 2 à ouverture commandée par la balise ; une partie médiane réunie- à l'élément détachable du dispositif de liaison et comportant un caisson technique 3 dans lequel sont avantageusement rassemblés les moyens d'alimentation, de programmation de cycles de mesure, d'enregistrement, de codage de mesures, des moyens de mesure étant connectés aux moyens disposés dans le caisson et répartis dans son voisinage, au sein du milieu étudié ou faisant partie intégrante de ce caisson, un flotteur 30 pouvant être adjoint au caisson ; un frein de remontée 4 constitué d'une portion de cône en toile forte par exemple, dont les dimensions doivent imposer une vitesse de remontée limite de l'en- semble libéré de son poids perdu 7, résultant de sa flottabilité résiduelle ; une autre balise acoustique 5 destinée notamment aux liaisons avec l'équipement embarqué pour diverses commandes, ainsi que pour l'asservissement de la mise en oeuvre des moyens du caisson 3 un dispositif de liaison 6 à ouverture commandée par la balise 5 et une partie inférieure détachable constituée par un poids perdu 7. Lors de la dépose du matériel sur le fond immergé dont la profondeur est connue d'avance et vérifiée au moyen d'interrogations et réponses des deux balises acoustiques 1 et 5, on commande l'ouverture du premier dispositif de liaison 2, pyrotechnique par exemple, par un signal d'onde acoustique à impulsions longues dit de largage,engendré à partir d'un appareil interrogateur placé à bord du bâtiment mouilleur ; l'assemblage est alors scindé à la jonction de la liaison 2, au niveau supérieur représenté par les pointillés sur la figure 1. Les parties médiane, et inférieure restent verticales en raison de la flottabilité du caisson technique 3 ; cette séparation au niveau supérieur n'est faite qu'après la mise en activité confirmée de la sonde. La mise en activité de l'ensemble de l'appareillage de la sonde s'effectue au moyen d'une télécommande transmise par une onde acoustique depuis le bâtiment mouilleur équipé de l'appareil interrogateur ; l'interrogateur embarqué émet un signal impulsionnel défini transis dans le milieu liquide sous la forme d'une onde élastique qui est reçue par la balise acoustique 5, où elle est décodée et transmise électriquement par câble au caisson 3. Si le programme de mesure démarre correctement, un signal bref, ou top de contrôle, est renvoyé à la balise 5, par câble, depuis le caisson 3, puis étant converti dans un transducteur électroacoustique en un signal acoustique de caractéristique prédéterminée, est émis par la balise 5 à destination de l'interrogateur. On sait alors que la mise en activité est correcte et on peut commander l'ouverture au niveau supérieur du dispositif de liaison 2. D'autre part, les réponses intempestives de la balise 5 sont inhibées pendant les- phases de mesure acoustique accomplies par les appareils équipant le'caisson 3. Ces mesures concernent principalement le bruit ambiant, la température, la turbidité et la salinité du liquide ainsi que la vitesse du courant dont il est animé. Bn outre, des moyens de prise de vues peuvent être associés aux différents instruments de mesure. Lorsque la période de mesure est terminée, le bâtiment chargé de récupérer la sonde revient sur le site approximatif de mouillage, à quelques milles nautiques près, et au moyen de l'interrogateur embarqué localise en distance la balise acoustique 5, s 'approchant au mieux de la verticale de mouillage. Au moyen itimpulsions longues de type prédéterminé émisespar l'interrogateur et converties en un signal électriquè\de commande par la balise 5, on obtient l'ouverture du dispositif de liaison 6. La partie médiane de la sonde se trouve ainsi libérée et l'ensemble des éléments 3, 4, et 5, remonte tout en étant freiné par le dispositif 4 fonctionnant en parachute inversé. Be matériel est récupérable à son arrivée en surface. REVENDICATIONS 1. Système de sonde automatique pour la mesure de paramètres d'environnement en milieu liquide, caractérisé en ce que ce système avant immersion comporte en combinaison coopérante des moyens connus en eux-mêmes interconnectés mécaniquement et/ ou électriquement pour former une chaîne d'éléments séparables en trois parties ; une partie dite supérieure, comportant une balise de mouillage (1) et un moyen de couplage mécanique (2) ; une partie, dite médiane, comportant un caisson technique (3) muni de moyens d'enregistrement graphiques et/ ou magnétiques et/ ou photographiques auxquels sont reliés un ou plusieurs transducteurs et/ ou capteurs, la flottabilité dudit caisson étant modifiable par adjonction d'un flotteur auxiliaire (30) ; un frein de remontée hydrodynamique (4) en forme de parachute inversé ; une balise d'émission-réception (5) à ondes élastiques constituant un répondeur et organe de commande d'ordres reçus, ainsi qu'un moyen de couplage et de largage mécanique (6) commandé par le dit répondeur ; et une partie inférieure détachable destinée au mouillage et formée par un poids perdu (7). 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledil caisson (3) comporte une source d'énergie qui alimente les divers équipements du caisson et le répondeur (5), et inhibe le fonctionnement dudit répondeur durant les périodes de mesures effectuées lorsqu'elles exploitent les caractéristiques d'une onde élastique. 3. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la mise en route du programme de mesure du caisson (3), est assurée par l'intermédiaire dudit répondeur (5) après réception d'un signal de télécommande par onde élastique émanant d'un appareil interrogateur embarqué. 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que la mise en route correcte du programme de mesure dudit caisson (3) est confirmée par un signal électrique de test transmis au dit répondeur (5) lequel, par un signal acoustique correspondant, informe ledit interrogateur. 5. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la flottabilité résiduelle de l'ensemble du caisson (3) et du répondeur (5) ainsi que le maitre couple de frein (4), sont choisis tels que la vitesse de remontée de l'ensemble de ladite partie médiane après sa libération par l'ouverture du moyen de liaison mécanique (6), est au plus égale à une valeur prédéterminée. 6. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les différents éléments sont rassemblés physiquement en un ou plusieurs sous-ensembles accomplissant tout ou partie des différentes fonctions de la chaîne de mesure.