Brevet FR2304069A1 — publié le 19761008

L'invention se rapporte à un procédé de mesure des pressions exercées par les vagues sur une paroi ainsi qu'aux moyens de mise en oeuvre. I1 existe de nombreux appareils permettant de mesurer et de transmettre les pressions existant en des points difficilement accessibles. Ces appareils présentent l'inconvénient de ne pouvoir être facilement contrôlés et entretenus. Ils sont donc difficilement utilisables lorsqu'ils doivent mesurer des pressions variables engendrées par les effets dynamiques des vagues venant se briser ou s'amortir sur une paroi. L'objet principal de la présente invention est un procédé de mesure des pressions exercées sur une paroi soumise aux effets dynamiques des vagues, caractérisé en ce que l'on dispose les instruments de mesure des pressions en des points aisément accessibles et en ce que l'on relie ces instruments de mesure aux endroits où l'on désire connattre la pression par des moyens de transmission constitués de conduits emplis d'un liquide de densité inférieure à celle de l'eau. Ainsi, contrairement aux procédés antéri.eurs selon lesquels les moyens de transmission, généralement électriques, étaient disposés en des points peu ou non accessibles rendant pratiquement impossible leur contrôle et leur entretien, le procédé objet de l'invention permet non seulement de soustraire complètement l'instrument de mesure au milieu dont on désire mesurer les variations de pression mais encore de soustraire le moyen de transmission des variations de pression lui-même, puisque le fluide de faible densité est protégé du milieu par les parois du conduit et que la pression i mesurer est directement appliquée au liquide à l'extrémité du conduit sangs le secours de quelqu'instrument que ce soit.Le procéda est donc entièrement fiable et indépendant de l'instrument de mesure choisi que l'on peut contrôler, entretenir ou échanger . volonté. En absence de vagues, la pression règnant au sommet du conduit de transmission est donc égale à la différence des pressions statiques dues à la colonne de liquide de faible densité gL et de hauteur HL et à ia colonne d'eau de hauteur K séparant la paroi souple de la surface où HL est supérieure à H. I1 va de soi qu'en raison de la pression dynamique p exercée par les vagues, l'instrument de mesure adapté au sommet du conduit ne peut fonctionner que si l'expression : PH - P - eL HL (1) où P désigne la densité de l'eau de mer, prend une valeur positive. Etant donné que les densités les pulls faibles des liquides sont de l'ordre de 0,65, on voit que la relation (1) peut ne pas titre satisfaite pour certaines valeurs de p et de H. Un autre objet de l'invention est donc de compenser le poids de la colonne de liquide de faibe densité par l'adjonction à la partie inférieure du conduit précédent d'une petite partie coudée remplie d'un liquide à forte densité : mercure par exemple. L'expression précédente devient alors PH - P - (PL HL - Pm Hm) (2) dans laquelle Hm représente la hauteur de la colonne de mercure et Pm sa densité. On peut de la sorte mesurer les pressions en des points de faible profondeur et soumis à des variations de pressions importantes. Un autre objet de l'invention est d'accroftre la précision des mesures en prévoyant, de part et d'autre de la paroi immergée sur laquelle on désire connattre les variations de pressions dues aux effets dynamiques des vagues, des conduits de transmission semblables à ceux qui viennent d'être définis et en reliant les extrémités supérieures des deux conduits correspondants à un meme instrument de mesure différentiel des pressions. Les instruments de mesure utilisés peuvent être quelconques et comporter, si on le désire, tous appareils d'enregistrement et ou de transmission disponibles dans le commerce. Quant au procédé lui-mtme, il peut s'appliquer à tout fluide en mouvement dont on désire mesurer les variations de pression en des points donnés. D'autres objets et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description suivante faite en référence au dessin annexé qui représente, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation du procédé de mesure des pressions exercées sur une paroi. Sur le dessin La figure 1 est une représentation schémas oüe du conduit de transmission des pressions statique: et dynamiques, la figure 2 la représentation schématique un conduit de transmission adapté à des variations de pression en eau peo profonde, la figure 3 la représentation shatique a-;e- arrachement d'une paroi équipée d'une structure portar.t les conduits de transmission de pression, la figure 4 la coupe a'un détail de la structure de la figure 3, et la figure 5 la coupe transversale de la paroi montrant deux conduits de transmission associés à un même manomètre différentiel. Selon sa forte la plus simple, le procédé consiste à disposer, à l'extrémité supérieure formée d'un conduit 1, empli d'un fluide 2 de densité PL, inférieure à la densité P du milieu 3, mer notamment, un manomètre 4. Ce manomètre de n'importe quel type du commerce, ou spécialement concu pour obtenir la précision choisie, peut être pourvu ou non de moyens de transmission et ou d'enregistrement. I1 est adapté au conduit 1 par le branchement 5 qui peut être quelconque. Le branchement 5 peut être constitué par un prolongement du tube 1 ou faire partie du manomètre 4 que l'on peut aisément échanger au moyen du raccord 6. Le conduit 1 est de préférence fermé à sa partie inférieure par une membrane 7.Si H est la profondeur à laquelle est située cette membrane et que la pression dynamique due à l'action des vagues est p, le manomètre 4 peut enregistrer les pressions à l'endroit de la membrane tant que la quantité (1) PH - p - PL HL est positive. On voit aisément que si la valeur PH est faible, ctest-à-dire si la membrane est en un iieu de faible profondeur, comme dans le cas de la figure 2, la quantité (1) n'est plus positive. On compense alors le poids de la colonne de liquide 2 par une colonne d'un fluide 9 de forte densité : mercure par exemple. A cet effet, on utilise un conduit 8 présentant un coude 10, la branche conduisant è l'extrémité du conduit porteur de la membrane 7 contenant une, colonne de mercure 9 de hauteur. Le manomètre 4 peut donc mesurer les pressions correspondant à la quantité (2) PH - p - (PL HL - Pm Hm) où Pm est la densité du mercure. Dans ces conditions, mime lorsque la pression dynamique p due aux vagues 11 est élevée, 1 1expression (2) reste positive, de sorte que l'on peut maintenir constamm,lent les instruments de mesure 4 à l'abri de la mer et des vagues, rendant ainsi extrêmement commode toute opération de contre et d'entretien. On s'est contenté de représenter, figures 1 et 2, les niveaux 12 du lieu d'installation des instruments, sans représenter la structure quelconque les soutenant, l'arrachement 13 de la figure 2 indiquant seulement un moyen d'encastrement quelconque de ltextrémité 14 du conduit 8 porteur de la membrane verticale 7. Un exemple d'application du procédé et d'un moyen de mise en oeUvre est illustré schm.atiquement figure 3 où l'on a représenté en 15 une paroi dans laquelle des ouvertures 16 ont été prévues pour diminuer les effets des courants et des vagues et pour laquelle on désire connattre les pressions exercées en divers points. A cet effet, on dispose au moment de la formation de la paroi un tube 17, dont la coupe a été représentée figure 4 et sur lequel on prévoit des ouvertures 18 donnant accès aux membranes 20 à 22, des conduits 23 A 25 transmettant respectivement les pressions règnant dans les régions 18 aux instruments de mesure correspondants 26 à 28. Chaque conduit 23 à 25 peut être maintenu à l'intérieur d'un tube de protection commun 29 au moyen de supports 30, des garnitures d'étanchéité 31 et 32 assurant pour chaque ouverture 18 l'obturation du tube 17 de part et d'autre de l'ouverture, le passage des conduits 23 à 25 à travers le tube 29 à chaque niveau s'effectuant de façon étanche. Le tube 17 s'élève au-dessus de la paroi 15 pour atteindre le niveau d'une plate-fofle 33 pouvant être reliée G la paroi 15 dans l'exemple considéré, par un pilier 34 contre lequel s'appuie le tube 17. Les instruments 26 à 28 sont disposés suffisamment haut pour éviter toute action nuisible des vagues et peuvent transmettre les pressions mesurées par tous dispositifs appropriés. Afin de nesurer les différences de pressions de part et d'autre de la paroi 159 on relie deux conduits 35 et 36, figure 5, à un manomètre différentiel 37 situé au-dessus de la plate-fonoe 33. Les tubes protecteurs 17 sont disposés de préférence sur une section transversale de la paroi 15, les pressions étant prises au même niveau sur les membranes 38 et 39 situées respectivement dans les plans des côtés intérieur et extérieur à la structure 15, celle-ci étant soumise à l'action directe des vagues. Le support des instruments 37 pouvant être quelconque n'a pas été représenté. I1 est clair que de nombreuses adjonctions et modifications de détail peuvent être apportées aux éléments décrits et que le procédé s'applique à tout milieu fluide en mouvement. RE5EENDIC.ATIONS 10) Procédé de mesure des pressions exercées sur une paroi soumise aux effets dynamiques d'un fluide statique ou en mouvement, selon lequel on dispose les instruments de mesure des pressions en des points aisément accessibles et à l'abri des effets du mouvement du fluide, ces instruments étant reliés aux capteurs situés aux lieux où l'on désire mesurer les pressions par des conduits emplis d'un liquide de densité différente de celle du fluide considéré, caractérisé en ce que l'on choisit comme liquide de transmission un liquide de densité suffisamment faible pour pouvoir mesurer les pressions statiques et dynamiques captées sur une membrane verticale disposée à ltextrémité inférieure des dits conduits et pour toute hauteur prédéterminée de ces conduits. 20) Procédé tel que revendiqué en l, selon lequel on utilise entre l'appareil de mesure des pressions et le capteur un tube contenant deux liquides de densité diférente, ledit procédé étant caractérisé en ce que le liquide de transmission contenu dans la branche reliée au manomètre contient un liquide de faible densité et la branche reliée à la membrane verticale un liquide de forte densité de telle sorte que la pression statique du liquide de transmission de faible densité soit compensée par la pression statique du liquide de forme densité contenu dans la branciie reliée à la membrane verticale et permette la mesure des pressions dynamiques. 30) Procédé tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 1 et 2 selon lequel on utilise, à la place de la membrane verticale, l'extrémité du conduit de transmission opposée à l'appareil de mesure de la pression, ladite extrémité étant ouverte et formant une section droite verticale que l'on encastre dans la paroi soumise aux effets dynamiques du fluide. 40) Moyen de mise en oeuvre du procédé revendiqué dans l'une quelconque des revendications 1 à 3, selon lequel la densité du liquide de plus faible densité est choisie entre 0,6 et 0,8 lorsque le fluide considéré est de L'eau. 50) Moyen tel que revendiqué en 4 dont la hauteur de la colonne Hm du liquide de densité supérieure Pm est choisie pcur rendre l'expression Pl - P - (PL HL - Pm Hm) positive, Pet PL étant les densités.respectives du fluide considéré et du liquide de faible densité, Il et HL tes hauteurs des colonnes du fluide et du liquide de faible densité mises en jeu et p la pression d,elamique exercée par le milieu à l'extrémité inférieure dudit conduit. ) Moyen tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 4 et 5, dont les extrémités ineérieures des tubes, contenant le ou les liquides de transmission de la pression exercée par l'action statique et dynamique du fluide sur la structure, sont encastrées dans une paroi de la structure de telle sorte que la membrane du capteur soit verticale et soit soumise à la meme pression'que celle exercée sur la structure au niveau considéré. 70) Moyen tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 4 et 5 dont chaque capteur est monté à l'extrémité d'un conduit de transmission logé dans un tube de protection central solidaire d'un tube de protection externe, lui-meAme solidaire de ladite structure, l'extrémité inférieure du conduit de transmission traversant le tube central au niveau d'une ouverture du tube externe et des ;oints d'étanchéité étant prévus, d'une part, entre les tubes externe et central au-dessus et au-dessous du passage du tube à travers le tube central et, d'autre part, entre le tube central et le tube de transmission, de telle sorte que la membrane verticale du capteur se trouve située en regard de ladite ouverture et reçoive la même pression que celle exercée sur la structure à ce même niveau. 80) Moyen tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 4 et 5 comportant des capteurs de mêmes niveaux sur les faces opposées d'une structure soumise à l'action statique et dynamique du fluide, lesdits capteurs étant reliés à un même instrument de mesure différentiel, caractérisé en ce que les capteurs sont disposés conformément à l'une quelconque des revendications 6 et 7.