Brevet FR2355294A1 — publié le 19780113

La présente invention concerne un dispositif pour mesurer et enregistrer la direction de la houle. Elle concerne plus parti culièrement un dispositif pennettant,selon son ré lagessde mesurer ou bien la seule direction principale de la houle ou bien les diverses composantes de la houle, c'est-à-åire par exemple les diverses composantes de houles croisées Le détecteur selon la présente invention est disposé sur un corps flottant adapté à suivre le profil de la houle et à rester tangent à celui-ci.Ce corps flottant peut par exemple tre constitué d'un flotteur plat à extrémité arrondie comportant des gui- des de stabilisation et un mât de faible dimension conçu pour recevoir une antenne radar, un feu de signalisation et une antenne pour la télétransmission de 1'information. Ce corps flottant comporte à sa partie centrale un ernplacement pour recevoir le dispositif de détection selon la présente invention,ainsi que des batteries d'alimentation, un appareillage électrique pour un système dtenregistre- ment, un système de télétransmission....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 être constituée d'un câble amarrépar une extrémité au corps mort et l'au- tre extrémité à une bouée immergée et d'une partie de ligne élastique accrochée par ses extrémités, moyen d'émerillonsa respectivement au corps flottant et à la bouée.D'autres modes de fixation connus du corps flottant peuvent- Aetre utilisés, Dans l'art antérieur, divers types-de détecteurs ont été utilisés sur de tels corps flottants. Ces détecteurs sont de façon générale complexes et coûteux et beaucoup présentent l'inconvénient de ne fournir que la direction de la houle et non son sens. On notera que ce paramètre ne peut être déterminé directement à partir de l'orientation du corps flottant du fait que celui-ci s'oriente essentiellement en fonction du vent et des courants et non pas selon le sens de la houle. En conséquence, un premier objet de laprésente invention est de prévoir un détecteur de direction et de sens de houle, parti- culièrement simple, précis et peu motteux. Pour atteindre cet objet ainsi que d'autres, la présente invention prévoit un appareil de mesure de la direction de la houle comprenant un détecteur lié à un corps flottant adapté à suivre le profil de la houle et à rester tangent à celui-ci, ce détecteur comportant un élément pesant adapté à se déplacer selon un lieu géométrique circulaire dans un plan parallèle au plan tangent au profil de la houle et un moyen de détection d'orientation pour détecter la position instantanée de l'élément pesant sur ledit lieu géométrique circulaire. Selon un premier mode de réalisation de la présente invention, l'élément pesant est une masse solide liée à un bras horizontal solidaire d'un axe tournant vertical. Le moyen de détection d'orientation est constitué ou bien par des secteurs conducteurs sur lesquels frotte la masse pesante ou bien par un potentiomètre électrique dont le réglage est solidaire de la rotation dudit axe tournant. Dans une première variante de ce premier mode de réalisation, le mouvement de rotation de la masse pesante est faiblement amorti et en conséquence celle-ci fournit à tout instant l'orientation de la houles ce qui est nécessaire dans le cas où il se présente des houles croisées.Dans une seconde variante de ce premier mode de réalisation, le mouvement de la masse pesante est fortement amorti, par exemple en disposant l'ensemble de détection dans une enceinte remplie d'un fluide visqueux et en munissant le bras tournant d'ailettes. En ce cas, et en se basant sur une constatation expérimentale selon laquelle le profil de la houle n'est pas symétrique mais bien au contraire les accélérations dans le sens de la montée sont supérieures aux accélérations dans le sens de la descente, le bras prendra une orientation sensiblement constante au bout d'un certain nombre de cycles de houle. I1 est ainsi possible de déterminer la ligne de plus grande pente de la houle et d'obtenir directement non seulement la direction mais aussi le sens de la houle. Selon un second mode de réalisation de la présente invention,l'élément pesant est constitué d'une masse liquide disposée dans un anneau fermé divisé en secteurs, les parois entre chaque secteur étant munies d'un petit orifice ou étant perméables, des moyens de détection étant prévus pour déterminer dans quel secteur se trouve la masse liquide. Ces objets,caractéristiques et avantages ainsi que d'au tres de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers,faite en relation avec les dessins joints dans lesquels La figure 1 représente un premier mode de réalisation de détecteur de houle selon ta présente invention; La figure 2 représente partiellement sous forme de blocs un circuit électrique adapté à fournir une information sur la direction et le sens de la houle en relation avec le détecteur de la figure 1; La figure 3 représente un deuxième mode de réalisation de détecteur de houle selon la présente invention; et La figure 4 représente, partiellement sous forme de blocs, un circuit électrique adapté à fournir la direction et le sens de la houle en relation avec un détecteur tel que représenté en figure 3. La figure I représente de façon schématique un mode de réalisation d'un détecteur de direction de houle selon la présente invention. Ce détecteur est placé sur un corps flottant. Une masselotte 10 est liée à un axe 11 par l'intermédiaire d'un bras 12, l'axe 11 est perpendiculaire au plan du corps flottant tangent au profil de la houle. Ainsi, quand le corps flottant vient à s'incline la masselotte 10 se dirige dans le sens de plus grande pente de la houle et, si le frottement de l'axe 11 est faible, ce bras 12 sera dirigé selon la direction de plus grande pente de la houle dans des sens alternativement opposés à la montée et à la descente. L'axe Il peut Aetre lié à un axe de potentiomètre 13, d'où il résulte que l'on peut obtenir une valeur de résistance caractéristique de ltorientation du bras 12. Une détection instantanée de la position du bras permet de fournir une courbe indicative des mouvements du corps flottant dus à la houle. Toutefois, dans un mode de réalisation particulier, et dans le cas où l'on s'intéresse seulement à la direction et au sens de la ligne de plus grande pente de la houle, l'ensemble du bras 12 et de la masselotte 10 peut être disposé dans une enceinte 14 remplie d'un fluide à forte viscosité 15 tel que de l'huile. En outre, le bras 12 peut être muni d'ailettes 16. En raison du frottement visqueux élevé résultant, le bras 12 ne pourra effectuer une rotation de 1800 à chaque basculement du corps flottant dans le sen de la montée ou de la descente de la houle mais tendra à prendre une position d'équilibre qui sera celle de la descente de la houle.En effet, puisque, comme cela a été constaté expérimentalement, le niveau de la mer en un point donné tend à s'élever plus rapidement qu'il ne s'abaisse sous l'influence de la houle, après une certaine période transitoire, le bras 12 s'oriente dans la direction qu'il prendrait au cours de la descente du niveau de la mer en raison du frottement visqueux. On peut ainsi obtenir directement la direction et le sens de la ligne de pente principale due à la houle. La figure 2 représente de façon schématique et sous forme de blocs un circuit de détection propre à fournir une mesure du sens et de la direction de la houle en fonction d'un repère terrestre. Le potentiomètre 13 est connecté entre une source de tension et la masse et sa prise mobile est connectée à la première entrée d'un amplificateur opérationnel 20. L'autre entrée de l'amplificateur opérationnel 20 reçoit une tension en provenance d'un compas monté sur le corps flottant par un montage à la Cardan et fournissant une tension proportionnelle à l'orientation du corps flottant par rapport à une direction de référence, par exemple le nord. De tels dispositifs de compas sont connus dans l'art antérieur. I1 en résulte qu'on obtient à la sortie de l'amplificateur opérationnel 20 une tension proportionnelle à l'orientation relative du bras 12 du détecteur par rapport à la direction de référence. Cette tension est reçue par un émetteur 22 et transmise de façon appropriée à l'aide d'une antenne 23 de façon connue. Le montage décrit ci-dessus convient dans le cas où le mouvement du détecteur est amorti comme cela a été exposé précédemment. Dans le cas où le détecteur n'est pas amorti, on obtient à-la sortie de l'amplificateur opérationnel 20 un signal instantané indiquant l'orientation instantanée du bras 12. En ce cas, pour obtenir un signal caractéristique du sens de la houle selon la présente invention, il est prévu en outre un interrupteur contrôlé 24 entre la sortie de l'amplificateur opérationnel 20 et l'entrée de ltémet- teur 22, cet interrupteur 24 étant fermé seulement quand un détecteur de seuil 25 indique que l'accélération determinée par un accéléromètre 26 monté à la Cardan est ou bien positive ou bien négative. Bien entendu, le schéma de la figure 2 représente seulement de façon schématique les fonctions essentielles d'un circuit électrique adapté à être utilisé dans la présente invention mais un tel circuit pourra comprendre des organes de traitement supplémentaires tels que des dispositifs de mesure de moyenne, des dispositifs de mémorisation, des circuits de lissage, etc...D'autre part, on notera que le potentiomètre 1) et le potentiomètre 21 fournissent respectivement des indications correspondant à des angles compris entre O et 3600. On obtient done à la sortie de l'amplificateur opérationnel 20 une indication correspondant à des angles compris entre O et 7200. Cette incertitude peut Autre levée en prévoyant avant l'émetteur 22 un détecteur de seuil indiquant que l'angle devient supérieur à 360 et une adaptation appropriée. La figure 3 représente un second mode de réalisation de la présente invention dans lequel le corps pesant se déplaçant selon un lieu géométrique circulaire est constitué d'une goutte de liquide conducteur 30, par exemple de l'eau de mer, se déplaçant à l'intérieur d'un anneau isolant 31. Des paires d'électrodes 321 à 328 sont régulièrement réparties le long de l'anneau isolant 31 de sorte qu'un contaet est établi quand la goutte liquide 30 se trouve en face d'une paire d'électrodes. Ceci permet de détecter l'orientation instantanée de l'anneau qui est placé dans un plan parallèle au plan tangent à la houle. Pour utiliser le phénomène expérimental de dissymétrie de la houle exposé précédemment, des parois 331 à 338 sont placées entre chaque paire d'électrodes successives, ces parois constituant un freinage du déplacement de la goutte liquide 30. Ces parois peuvent être semi-perméables ou bien être imperméables et munies d'une petite ouverture. Dans ce dernier cas, l'anneau et les parois sont de préférence constitués d'une même matière plastique. La goutte 30 tend alors à se stabiliser en une position qui correspond à la direction et au sens de la ligne de plus grande pente de la houle. La figure 4 représente un circuit électrique pouvant être associé au détecteur représenté en figure 3. Les paires d'électrodes 321 à 328 sont connectées d'une part à une borne commune reliée par l'intermédiaire dtun relais temporisé 40 à une première entrée d'un amplificateur opérationnel 41 et d'autre part au bras mobile de plusieurs potentiomètres 421 à 428 en nombre égal au nombre de paires d'électrodes. Ces potentiomètres sont connectés entre une source d'alimentation et la masse. L'autre entrée de l'am.pl cateur opérationnel 41 est connectée à un potentiomètre 43 actionné par un compas magnétique et fournissant une indication de l'orien- tation du corps flottant par rapport à une direction de référence, de façon générale le nord. Ensuite le signal de sortie de l'ampli- ficateur 41 qui est caractéristique de 1 t orientation de la goutte 30 par rapport à la direction de référence choisie, est envoyé par un émetteur 44 à une antenne 45. Bien entendu, comme dans le cas du premier mode de réalisation, d'autres circuits électriques peuvent Aetre insérés dans le circuit de la figure 4. La présente invention ntest pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparattront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Appareil de mesure de la direction de la houle, comprenant un détecteur lié à un corps flottant adapté à suivre le profil de la houle et à rester tangent à celui-ci, ce détecteur étanl caractérisé en ce qutil comprend - un élément pesant adapté à se déplacer selon un lieu géométrique circulaire dans un plan parallèle au plan tangent au profil de la houle; et - un moyen de détection pour détecter la position instantanée de l'élément pesant sur ledit lieu géométrique circulaire. 2 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément pesant est constitué dtune masselotte solidaire d'un bras dont l'autre extrémité est liée iun axe pouvant tourner dans un plan perpendiculaire au plan tangent au profil de la houle. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit axe actionne un potentiomètre. 4 - Appareil selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que l'ensemble de la masselotte, du bras et de l'axe est disposé dans une enceinte étanche remplie d'un liquide fortement visqueux, le bras étant muni d'ailettes pour augmenter le frottement visqueux. 5 - Appareil selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que le potentiomètre lié au déplacement de la masselotte, du bras et de l'axe a sa prise mobile connectée à la première entrée d'un amplificateur opérationnel dont l'autre entrée reçoit un signal proportionnel à 11 orientation du corps flottant par rapport à une direction de référence,fourni par un compas monté à la Cardan sur ledit corps flottant. 6 - Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 et 5, caractérisé en ce qu il comprend en outre un accéléromètre également monté à la Cardan sur le corps flottant et dont la sortie valide ou non la sortie de l'amplificateur opérationnel. 7 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément pesant est constitué d'une gouttelette de liquide pouvant se déplacer dans un anneau circulaire, plusieurs paires d'électrodes régulièrement espacées permettant la détection de la position de cette gouttelette, des parois partiellement perméables étant prévues pour freiner le déplacement de la gouttelette. 8 - Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdites parois perméables sont des parois imperméables munies d'un orifice de dimension appropriée. 9 - Appareil selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que lesdites paires d'électrodes sont connectées entre une première entrée d'un amplificateur opérationnel et des résistances calibrées de valeurs respeetivement distinctes, l'autre entrée de l'amplificateur opérationnel recevant un signal caractéristique de l'orientation du corps flottant par rapport à une direction de référence.