Brevet FR2441856A1 — publié le 19800613

L'invention concerne une source non explosive d'ondes sismiques, et plus particulièrement une source d'énergie sismique à fréquence variable produisant des ondes dirigées vers le bas et ayant un rapport signal/bruit élevé, au moyen d'un piston disposé à l'intérieur d'un cylindre dans lequel un vide partiel est fait et qui frappe une plaque de base en contact avec le sol. Le piston est propulsé par la pesanteur et de l'air comprime. On connaît depuis longtemps, dans le domaine de l'exploration sismique, des sources d'énergie sismique montées sur véhicules, c'est-à-dire des camions chute de poids ou des vibrateurs. Les brevets des Etats-Unis d'Amérique N" 3 288 244, NO 3 642 090 et N" 3 951 229 décrivent des exemples de ces dispositifs. Les vibrateurs sont caractérisés par une faible puissance, mais leur fréquence, qui est généralement très basse, peut être réglée. Les camions chute de poids sont plus puissants, mais présentent un recul important et ne produisent qu'une fréquence fondamentale fixe et en général relativement élevée. Tous ces dispositifs sont eux-mêmes extrêmement lourds et exigent de lourds véhicules pour les transporter et les faire porter contre le sol sous une pression initiale.Ceci réduit le domaine d'utilisation à des zones aisément accessibles. D'autres dispositifs antérieurs produisent des bruits importants qui s'ajoutent à l'onde sismique dont les échos présentent un intérêt géologique. Il a été décrit, dans l'art antérieur, l'utilisation du vide pour soulever de lourdes plaques de pression employées dans des sources classiques d'énergie sismique. Un exemple d'un tel dispositif est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N" 3 983 957. L'utilisation d'un vide partiel pour actionner un générateur d'impulsions sismiques destiné à travailler en mer a été décrite dans l'art antérieur, par exemple dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N" 3 349 867 et dans le brevet Canadien N" 608 169. Ces deux brevets décrivent des dispositifs faisant partie du domaine auquel l'invention a trait.Ces dispositifs ne peuvent être utilisés commodément sur terre, car ils ne fonctionnent efficacement que lorsqu'ils sont couplés au sol par l'intermédiaire d'une masse d'eau et d'un diaphragme flexible. Ils sont également trop fragiles pour pouvoir être largement utilisés. Il n'existe pas dans l'art antérieur de description portant sur l'utilisation d'un vide partiel variable pour accorder la fréquence fondamentale des impulsions sismiques. La caractéristique de recul important des générateurs d'impulsions sismiques antérieurs exige que ces générateurs soient maintenus contre le sol par le poids d'un véhicule lourd et de grande dimension. Dans une forme préférée de réalisation de l'invention, un cylin- dre, dans lequel un vide partiel ou complet peut être fait, est obturé à une extrémité par un piston mobile fixé par un mécanisme de libération, et à son autre extrémité par un tampon de pression pouvant être amené en contact avec le sol. Le sommet du cylindre présente, au-dessus du piston, un évent permettant l'introduction de l'air ambiant. La plaque de base inférieure est emmanchée dans l'extrémité inférieure du cylindre et elle est reliée élastique ment au côté de ce dernier par des accouplements fixes. Des raccords pour fluide sous pression, des canaux et des conduites font communiquer l'intérieur du cylindre sélectivement avec une source de fluide à pression supérieure ou inférieure à celle de l'atmosphère.Le mécanisme de libération comporte un élément d'indication destiné à signaler la présence du piston au sommet du cylindre. La conduite de fluide sous pression qui communique avec le cylindre comporte un manomètre étalonné pour afficher la pression régnant dans le cylindre en unités convenables. Des éléments rigides de montage fixent l'ensemble de l'appareil à l'arrière d'un camion ou autre véhicule convenable permettant d'utiliser cet appareil de manière mobile. Lorsqu'il est conçu pour une telle utilisation, l'appareil selon l'invention est équipé de vérins hydrauliques ou autres organes convenables exerçant une précharge de l'appareil, c'est-à-dire maintenant la plaque de base fermement en contact avec le sol. L'invention concerne également un procédé de mise en oeuvre de l'appareil décrit ci-dessus. Dans une bande de fréquences déterminée par ses caractéristiques physiques, c'est-à-dire sa masse, ses dimensions, etc., l'appareil selon l'invention peut être utilisé pour produire des ondes sismiques sur une certaine plage de fréquences fondamentales. Lorsque la pression de l'air régnant dans le cylindre est diminuée, la fréquence de l'onde acoustique produite par l'appareil augmente vers la limite supérieure de cette plage de fréquences. Le procédé de l'invention consiste essentiellement à établir un vide partiel dans le cylindre jusqu'à une pression choisie pour produire une fréquence souhaitée, puis à libérer le piston.La pesanteur et la pression de l'air exercée sur le sommet du piston font frapper ce dernier contre la plaque de pression qui engendre une onde sismique. L'invention concerne donc un procédé et un appareil pour engen- drer les ondes sismiques dans le sol, de manière que la fréquence et la forme des ondes sismiques puissent être accordées par réglage de la pression d'air restant dans un cylindre où un vide partiel est établi. L'invention concerne en outre une source légère et sûre d'énergie sismique, actionnée par vide, présentant un recul extrêmement faible afin de pouvoir être utilisée sur un véhicule léger. L'invention concerne également un appareil et un procédé de production d'impulsions nettes d'énergie sismique, c'est-à-dire d'impulsions ayant un rapport signal/bruit élevé. La source d'énergie sismique selon l'invention est peu coûteuse et d'une fabrication aisée, et elle ne demande que peu d'entretien. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est une élévation de l'ensemble de l'appareil selon l'invention considéré par un côté du véhicule le portant, cette vue montrant l'appareil dans sa position de retrait ou de transport; la figure 2 est une élévation analogue à celle de la figure 1, mais montrant l'appareil dans sa position de travail; la figure 3 est une coupe axiale détaillée de la forme préférée de réalisation de l'appareil selon l'invention, cette figure représentant aussi schématiquement les circuits électrique et de fluide sous pression utilisés dans l'appareil selon l'invention;; la figure 4 est un graphique indiquant la fréquence de l'onde sismique produite par un appareil d'essai d'une dimension de 18 cm, réalisé conformément à la forme préférée de l'invention, en fonction de la pression ambiante restant dans le cylindre de l'appareil lorsqu'il est actionné ; et la figure S est un graphique montrant l'amplitude de l'onde sismique en fonction de la fréquence dans le cas d'un travail particulier de l'appareil d'essai. L'appareil 10 selon l'invention comprend un cylindre 12 qui comporte un mécanisme 14 de libération à son extrémité supérieure et un ensemble 16 à tampon de pression à son extrémité inférieure. Le cylindre 12 est maintenu par des colliers 18 et 20 de guidage qui l'entourent afin qu'il ne puisse exécuter que des mouvements de montée et de descente. Le collier 20 est relié rigidement à un camion 22 par un bras 24 de support, et le collier 18 est relié rigidement au camion 22 par un bras incliné 26 de support. Un bras vertical 28 de support est fixé rigidement, par son extrémité inférieure, au camion 22 et à un bras oblique 26 auquel il est relié, à une intersection 30, par des boulons, des rivets, des soudures ou d'autres organes convenables de fixation. De même, l'extrémité supérieure du bras 26 est reliée à l'extrémité avant du collier 18 de retenue par des boulons, des soudures, des rivets ou autres. Des supports transversaux supérieur et inférieur 32 et 34, respectivement, relient rigidement un vérin hydraulique 36 au bras vertical 28 de support. Le vérin hydraulique 36 est également relié au collier supérieur 18 de guidage par une bride 38. Le piston 40 du vérin hydraulique 36 est relié par une lanterne 42 à une barre 44 de support qui est fixée rigidement, de toute manière convenable, à la partie inférieure du cylindre 12, au-dessous du collier inférieur 20 de retenue.Une conduite hydraulique 46 relie l'intérieur du cylindre 12 à une source de vide ou de pression (non représentée) par l'intermédiaire de vannes ou d'autres dispositifs de commande (non représentés). La totalité des commandes pneumatiques et hydrauliques indiquées dans la description de l'appareil selon l'invention sont bien connues de l'homme de Part et ne seront donc pas décrites en détail. Une conduite hydraulique 48 est reliée par un raccord 50 en T à une conduite hydraulique 52 qui alimente le vérin hydraulique 36, et à une conduite hydraulique 54 qui alimente un vérin hydraulique analogue au vérin 36, mais montée-dans une position diamétralement opposée par rapport à celle du vérin 36 sur le cylindre 12. Le dispositif de positionnement à colliers de retenue, formant une structure de support et décrit ci-dessus, peut être réalisé dans toute matière convenable pouvant supporter la charge placée sur ce mécanisme lorsque le cylindre est avancé dans sa position de travail et que des charges, constituées d'impulsions de vibrations associées à la mise en oeuvre de la source d'énergie sismique selon l'invention, s'exercent. Ces dispositifs sont bien connus de l'homme de l'art et il n'est donc pas nécessaire de les décrire plus en détail. 1l est évident que cette description d'une forme préférée de réalisation de l'invention n'est pas limitée aux détails de structure particuliers mentionnés ci-dessus.De nombreuses manières différentes pour amener l'appareil selon l'invention en contact avec le sol apparaissent de façon évidente à l'homme de l'art. Du point de vue fonctionnel, l'appareil tel que décrit ci-dessus en regard de la figure 1 peut être fixé par des moyens simples et légers à un camion ou à un véhicule chenillé ou autre. Dans l'art antérieur, une limitation importante à l'utilisation de sources portatives d'énergie sismique est leur poids beaucoup trop grand pour permettre un transport commode dans des zones éloignées et inaccessibles. Actuellement, ces régions éloignées et relativement inaccessibles sont exactement les endroits devant faire l'objet d'explorations géophysiques pour permettre la découverte de pétrole et d'autres ressources minérales. Les dispositifs de l'art antérieur présentent un problème de poids pour plusieurs raisons fondamentales. Tout d'abord, la plupart des appareils antérieurs sont commandés par un fluide hydraulique à haute pression, par la pesanteur seule ou par explosif. Le faible nombre d'appareils à commande par vide décrits dans l'art antérieur ne conviennent pas à une utilisation commode sur terre, car ils produisent un signal faible et ils doivent être couplés par l'intermédiaire d'un milieu tel que de l'eau pour produire les meilleurs résultats.Les dispositifs de commande hydraulique et à explosif exigent des bâtis extrêmement épais et lourds pour supporter les hautes pressions développées lors de leur fonctions nement. Le largage de poids exige une masse énorme pour produire un signal convenable. Par conséquent, jusqu'à présent, les sources suffisamment puissantes pour être utiles étaient trop lourdes pour pouvoir être transportées dans des emplacements éloignés. En fait, une industrie secondaire complète s'est spécialisée dans le tranport des moyens d'exploration géophysique pour la mise en place, hors des voies de communication, de ces sources d'ondes sismiques extrêmement lourdes. Une autre raison pour laquelle il était nécessaire de donner aux appareils antérieurs un poids très élevé est que ces appareils produisent un recul important. Dans le cas où un appareil à fort recul n'est pas pressé très fermement contre le sol, il ne transmet pas efficacement l'énergie de l'onde sismique dans le sol. Un défaut encore plus grave est que le recul présenté par les appareils antérieurs se manifeste dans le signal acoustique détecté par des géophones, donnant à ce signal un niveau de bruit très élevé. Le fait d'appliquer un générateur sismique classique très fermement contre le sol n'élimine pas ce bruit, mais a simplement pour effet de l'injecter dans le sol avec l'onde sismique produisant une information intéressante du point de vue géophysique.L'appareil selon l'invention doit également être soumis à une charge initiale, c'est-à-dire préchargée d'un certain poids, mais, étant donné que l'impulsion sismique produite par cet appareil est plus nette que celle produite par les appareils antérieurs et, étant donné que l'air résiduel retenu dans le cylindre altère l'impulsion d'énergie sismique produite par l'appareil selon l'invention, ce qui a pour effet d'améliorer le couplage entre l'appareil et le sol, la précharge de l'appareil selon l'invention peut être très inférieure à celle nécessitée par les appareils antérieurs. L'appareil selon invention peut être monté sur un camion de trois à quatre tonnes ou sur un véhicule chenillé très léger. Dans sa position de retrait comme montré sur la figure 1, il peut être transporté en tout point accessible à un véhicule tout terrain. Etant donné qu'il est léger et qu'il travaille avec un très faible recul, L'appareil selon l'invention peut être utilisé pour l'exploration géophysique de zones auxquelles il était impossible d'accéder jusqu'à présent aux sources non explosives d'énergie sismique. Enfin, étant donné son faible recul, il n'est pas nécessaire que le camion 22 soit un véhicule lourd conçu spécialement pour ce travail, mais il peut être un véhicule de série. La figure 2 représente la forme préférée de réalisation de l'appareil selon l'invention, décrit en regard de la figure I, dans sa position de travail. Les mêmes références numériques désignent les mêmes éléments sur les deux figures. Un fluide hydraulique sous pression, provenant d'une source non représentée, a été introduit à force dans le vérin 36 et dans le vérin associé situé sur l'autre côté de l'appareil. Comme montré sur la figure 2, les roues arrière du camion 22 sont soulevées du sol. Ceci peut etre nécessaire ou non, suivant la charge sous laquelle la plaque 16 de pression doit être appliquée contre le sol pour donner à l'appareil selon l'invention une efficacité optimale. Cette efficacité dépend de la nature du sol et des caractéristiques de l'onde sismique injectée dans ce dernier. La figure 3 est une coupe axiale montrant le mécanisme 14 de libération, le cylindre 12 et l'ensemble 16 à plaque de base de la forme préférée de réalisation de l'appareil selon l'invention. La paroi 300 du cylindre comporte une plaque supérieure 302 qui est fixée à son extrémité supérieure par des soudures ou autres. La plaque 302 présente un certain nombre de trous d'évent 304 permettant à l'air ambiant de pénétrer dans l'espace 306 situé audessus d'un piston 308. Le piston 308 présente une face avant 310 et un épaulement avant annulaire 312. Il présente également, au centre de sa surface supérieure 314, un trou taraudé 316 dans lequel est vissé le tronçon fileté inférieur d'une broche 318 de retenue et de libération. La tige 320 de cette broche 318 comporte un tronçon supérieur conique 322 qui peut faire saillie à travers une plaque 324 de retenue du mécanisme 326 de libération. La partie large du cône du tronçon supérieur 322 est proche du piston 308. Le mécanisme 326 de libération comprend un carter extérieur 328 dont l'extrémité inférieure comporte une bride circonférentielle 330 au moyen de laquelle le mécanisme 326 de libération est fixé de manière à être centré au-dessus du trou 332 et de la plaque supérieure 302 par des boulons 334 et un joint 336 en élastomere. Des bobines 338 et 340 sont destinées à commander la plaque 324 de retenue de manière que le tronçon conique supérieur 322 de la tige 320 de retenue soit maintenu dans le mécanisme de retenue lorsque les bobines ne sont pas excitées. Ce mécanisme de libération est bien connu de l'homme de l'art. Bien qu'une forme de réalisation à commande électrique soit représentée, le mécanisme de libération peut être à commande hydraulique ou mécanique. Lorsque les bobines sont excitées, les plaques se séparent et le tronçon conique 322 peut se dégager librement du mécanisme de libération. Le piston 308 comporte des première et seconde bagues annulaires 342 et 344 qui réalisent un joint annulaire étanche, sur le pourtour de ce piston 308, avec la paroi 300 du cylindre 12. Le tampon ou patin 344 de pression comprend une partie supérieure cylindrique 346 d'obturation qui s'emboîte étroitement à l'intérieur de la partie inférieure du cylindre 12, et une partie plane et inférieure 348, en forme de plaque, dépassant annulairement de la partie d'obturation. Dans la forme préférée de réalisation de l'invention, la partie inférieure 348 est circulaire, mais elle peut être carrée ou de toute autre forme convenable. La portion supérieure de l'obturateur 346 présente un canal 350 qui est relié par un raccord extérieur 352 à une conduite 354 de fluide sous pression et de vide et, par conséquent, à un circuit pneumatique 356 de commande de pression. Ce canal et cette conduite font communiquer l'intérieur du cylindre 12 avec le circuit 356.Ce dernier comprend une vanne 358 qui commande la communication de l'intérieur du cylindre 12 avec l'air ambiant, un manomètre 360 qui communique avec la conduite 354, une source 352 de pression qui peut être toute source convenable de pression, c'est-à-dire une source de gaz comprimé ou un compresseur à cylindres ou mécanique. Cette source communique avec la conduite 354 au moyen d'un robinet 364 de commande. Enfin, une source de vide 366 communique avec la conduite 354 et donc avec l'intérieur du cylindre 12 au moyen d'un robinet 368 de commande. La source 366 est une pompe à vide dans la forme préférée de réalisation de l'invention. Les bobines 338 et 340 du mécanisme 326 de libération sont reliées par un connecteur 370 et un câble électrique 372 à un interrupteur unipolaire 374 à contact fugitif unique, lui-même relié à une borne d'une batterie 376 dont l'autre borne est à la masse. Un interrupteur 378 à boutonpoussoir-et contact fugitif est connecté par un câble 380 à une borne d'un voyant lumineux 382 dont l'autre borne est reliée à la borne positive de la batterie 376. L'interrupteur 378 est placé directement au-dessus du sommet de la petite extrémité du tronçon conique 322 de la tige 320 de retenue. Un bloc 384 de guidage est fixé à la partie extérieure et inférieure de la paroi 300 du cylindre par une soudure 386 ou tout autre moyen convenable de fixation. L'extrémité inférieure 390 d'un boulon 388 de retenue est vissée dans un trou taraudé 392 de la partie radiale extérieure du patin 348. Le boulon 388 de retenue s'élève dans un trou 394 du bloc 384 de guidage et dans un trou 396 d'un amortisseur élastique 398 en caoutchouc, et son extrémité supérieure est constituée d'une tête plate 400. Plusieurs de ces boulons de retenue, amortisseurs et blocs de guidage peuvent être utilisés pour maintenir le poids de la plaque de pression sur le pourtour de la partie inférieure du cylindre 12.La forme préférée de réalisation selon l'invention, décrite ci-dessus, réalise un vide partiel ou complet dans le cylindre 12 au moyen de raccords 350 et 352 situés dans l'ensemble 344 à plaque de pression. En variante de cette structure, il est possible de ménager des orifices séparés pour le vide et la pression. L'orifice de pression est toujours situé dans l'extrémité inférieure du cylindre 12 afin que l'établissement d'une certaine pression dans ce dernier ait pour effet d'élever le piston 308 et sa tige 320 de retenue pour l'endencher avec le mécanisme 326 de retenue et de libération. Cependant, le raccord de vide du cylindre 12 peut être placé en tout point de ce dernier, pourvu qu'il établisse une communication avec l'intérieur du cylindre 12, au-dessous du piston 308 lorsque ce dernier est retenu par le mécanisme 326 de libération. En outre, L'appareil selon l'invention niest pas limité à un cylindre dans lequel le piston ne se déplace que sous l'effet de pressions. Un cylindre hydraulique peut être aisément adapté pour effectuer une fonction équivalente, c'est-à-dire élever le piston 308 après que l'appareil a été actionné. Les matériaux utilisés pour la réalisation de la forme préférée de l'appareil selon l'invention ne soulèvent aucune difficulté. La réalisation de cet appareil est évidente au spécialiste de la construction de générateurs d'énergie sismique. Lorsqu'il doit être utilisé, l'appareil représenté sur la figure 3 est mis en place au moyen d'un camion ou de tout autre véhicule léger tel que celui représenté sur la figure I. Des vérins hydrauliques ou d'autres moyens sont ensuite mis en oeuvre pour faire porter l'ensemble 16 à plaque de pression fermement contre le sol, comme montré sur la figure 2. Après que la plaque 16 de pression a été appliquée contre le sol, la source 362 de fluide sous pression est actionnée et le robinet 364 est ouvert afin d'introduire dans le cylindre 12 une pression supérieure à celle de l'atmosphère. Cette pression fait monter à force le piston 308 jusqu'à ce que le tronçon conique 322 de la tige 320 de retenue traverse la plaque 324 de retenue. Lorsque l'extrémité du tronçon conique 322 exerce une pression sur le bouton 378, elle ferme un interrupteur qui allume le voyant lumineux 382, ce qui indique que le poids est placé au sommet de la chambre délimitée par le cylindre. On ferme alors le robinet 364 et on ouvre le robinet 358 pour ventiler l'intérieur 13 du cylindre 12 jusqu'à la pression atmosphérique. On ferme ensuite le robinet 358. L'opérateur de l'appareil détermine alors l'onde sismique périodique à produire. Il détermine, en consultant une table telle que celle montrée sur la figure 4, la pression devant être établie à l'intérieur du cylindre 12 pour obtenir la fréquence souhaitée. I1 actionne ensuite la pompe à vide 366 et il ouvre le robinet 368. Lorsque la dépression souhaitée a été établie dans l'intérieur 13 du cylindre 12, l'opérateur ferme le robinet 368, puis il ferme l'interrupteur 374 qui commande les bobines 338 et 340 de libération. Une fois libéré, le piston 308 est propulsé vers la face supérieure de la plaque de base 344 par la pesanteur et par la pression atmosphérique s'exerçant par les trous 304 de la plaque supérieure 302.Le piston comprime le gaz restant à l'intérieur du cylindre, puis il frappe la plaque de base 348,de manière à injecter une onde sismique dans le sol. Le procédé décrit ci-dessus est ensuite répété autant de fois que cela est nécessaire et sous des pressions diverses, afin de produire des ondes sismiques de fréquences différentes. I1 est important de noter le rôle joué par l'air résiduel restant à l'intérieur du cylindre de l'appareil selon l'invention. Si un vide total était fait dans le cylindre, l'absence de cet air résiduel permettrait au piston de frapper directement la surface supérieure de la plaque de base. Ce choc "sec" aurait pour effet de transmettre très rapidement la force vive du piston à l'ensemble à plaque de base, de sorte que l'appareil produirait une pointe relativement effilée d'énergie sismique à une fréquence fondamentale élevée. Il en résulterait également la production de transitoires de fréquences élevées se manifestant sous la forme de bruits et de résonances dans le signal sismique. Pratiquement tous les appareils antérieurs travaillant par chute de masse présentent ces défauts dus à cette transmission extrêmement rapide de la force vive de l'élément en chute à la partie de l'appareil en contact avec le sol. L'air résiduel restant dans le cylindre de l'appareil selon l'invention est comprimé par le piston en chute au moment où l'appareil est actionné. En se comprimant, l'air retenu transmet uniformément la force vive du piston à la plaque de base. Cette transmission de force a pour effet de vaincre l'inertie et les frottements de la plaque de base qui commence à se déplacer avant d'être réellement frappée par le piston. Cette transmission de force vive a pour effet d'étirer l'impulsion d'énergie transmise au sol par l'appareil selon l'invention. Cette transmission régulière de la force vive du piston à la plaque de base a pour effet de donner à l'appareil selon l'invention une meilleure adaptation d'impédance entre son mouvement et les caractéristiques physiques du sol, ce qui donne naissance à une onde sismique intéressante du point de vue géophysique.Le résultat pratique est que l'appareil selon l'invention transmet une plus grande proportion de son énergie au sol sous la forme d'ondes sismiques utilisables, et qu'il réduit sensiblement les bruits et résonances inutiles. La figure 5 représente une courbe typique de spectre obtenue au moyen d'un appareil expérimental d'un diamètre de 18 cm, correspondant à la forme préférée de réalisation de l'invention. Les données résultant des essais de cet appareil sont également utilisées pour le tracé de la courbe de la figure 4 sur laquelle la pression absolue du type est indiquée en ordonnées alors que la fréquence est indiquée en abscisses. La courbe de spectre de la figure 5, dont la pointe importante se situe à la fréquence de 52,5 hertz, montre un coefficient Q relativement élevé et l'absence de bruits indésirables, ces caractéristiques étant obtenues avec la forme préférée de l'appareil de l'invention. Sur la figure 5, I'amplitude est en ordonnées et la fréquence en abscisses. L'appareil selon l'invention utilise une différence de pression (au moyen d'une chambre à vide) ainsi que la pesanteur pour accélérer la masse utilisée pour l'injection d'énergie dans le sol. Par conséquent, ses caractéristiques de fonctionnement peuvent être définies au moyen de relations de mécanique classiques: F = ma (m = masse du piston; a = accélération) (d = longueur de course) a = (oA/m) (D = pression A = surface utile du piston Force vive = mv = \7(pA/m) Impulsion appliquée = mrv = mv L'énergie cinétique transmise au sol, c'est-à-dire sensiblement l'énergie cinétique Ec du piston est égale à: 1/2 mv2 = dg(m + pA) Ces relations supposent que le cylindre ne contient pas d'air résiduel freinant le piston et que la perte d'énergie due à des processus inélastiques apparaissant dans le piston et la plaque de base est négligeable. La force appliquée au sol est donc: ~~~~~~ mrv mpA/m) F Irt = impulsion mj,v = mr2dg(pA/m) Lt - Lt où t est le temps demandé pour arrêter le piston. On peut également évaluer la durée de l'impulsion t en observant que les fréquences sismiques caractéristiques produites sont de 25 à 100 hertz et que les demi-périodes associées à l'accélération du sol ont donc une durée de 0,005 à 0,020 seconde. Ainsi, si l'on choisit a t = 0,01 seconde à titre représentatif, en se basant sur ces observations, la force appliquée à la plaque de base est: et, de même, L'énergie cinétique utilisable pour la production des ondes sismiques est: Ec = 1/2 mv2 = dg(m + pA) Le signal acoustique produit par le piston doit être en relation avec la masse du piston, sa surface utile et sa course. Dans le cas des deux systèmes étudiés, le tableau ci-dessous contient les résultats obtenus à partir de ces relations. TABLEAU Appareil d'un diamètre Appareil d'un diamètre de 18 cm de 36 cm A 0,0248cm2 0,0992 m2 m 50,4 kg 317,8 kg d 2,134 m 2,438 m F = mg + pA 2,98 x 103 newtons 1,31 x 104 newtons a =F/m 59,2 m/s2 41,2 mis2 v = V2da 15,9 m/s 14,2 m/s mv 8,01 x 102 kg m/s 4,50 x 103 kg m/s = = 0,01 s 0,01 s Impulsion mv 8,01 x 104 newtons 4,5 x 105 newtons Lt Ec = 1/2 mv2 6,37 x103 joules 3,19 x 104 joules Le piston 308 frappe d'abord une plaque de base 344 qui est en contact ferme avec le sol. La plaque de base de l'appareil ayant un diamètre de 18 cm a un diamètre de 51 cm (A = 0,203 m2), alors que la plaque de base de l'appareil ayant un diamètre de 36 cm a un diamètre de 102 cm (A = 0,810 m2).Par conséquent la pression appliquée dans les deux cas est: p = Impulsion = 3,95 x 105 newtons Surface 5 pour l'appareil d'un diamètre de 18 cm, et P = 5,55 x 105 newtons pour l'appareil d'un diamètre de 36 cm, si l'on suppose aucune perte inélastique ni par frottement. I1 apparaît donc que le rapport "théorique" des pressions appliquées par des appareils expérimentaux de 18 cm et de 36 cm est de 5,55/3,95 = 1,40/1, alors que le rapport des énergies cinétiques des pistons correspondants est de 31,9/6,37 = 5,0/1.Ceci permet de penser que dans le "champ proche" de la source, ou l'impulsion de pression peut être considérée comme ayant un effet supérieur à celui de l'énergie pour déterminer la force des ondes de surface, on devrait observer un rapport des forces des signaux des deux sources égal à environ 1,5/1. Dans le "champ lointain", le rapport devrait être voisin de 5/1, ce rapport étant déterminé par l'énergie utilisable. Aucun essai de mesure n'a été effectué sur le "champ lointain", car de telles mesures exigent un dispositif expérimental important, mais des mesures ont été réalisées dans le "champ proche", à une distance de 1,5 mètre de chaque source. A une fréquence de 40 hertz, ces mesures montrent un rapport des signaux de pointe des deux sources de 1,6/1 (4,2 dB), ce qui correspond à l'analyse précédente. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la source d'énergie sismique décrite et représentée sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Source d'énergie sismique, caractérisée en ce qu'elle comporte un tube (12), un piston (308) pouvant se déplacer étroitement à l'intérieur de ce tube, une plaque de base (348) adjacente à une première extrémité du tube et dont une extrémité peut être placée en contact fonctionnel avec le sol, un dispositif de retenue (14) situé à la seconde extrémité du tube, opposée à celle comportant la plaque de base, ce dispositif pouvant retenir et libérer sélectivement le piston, un dispositif destiné à établir un vide partiel et déterminé à l'intérieur du tube, entre la plaque de base et le piston, afin que la fréquence de travail de la source puisse être réglée, L'appareil comportant également un dispositif qui met la plaque de base en contact avec le sol. 2. Source d'énergie selon la revendication 1, caractérisée en ce que la plaque de base est en contact fonctionnel avec l'eau plutôt qu'avec le sol. 3. Source d'énergie selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est montée sur un véhicule (22) et comporte un dispositif destiné à la retenir sélectivement au-dessus du sol pendant que le véhicule est en mouvez ment. 4. Source d'énergie selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend une source de pression qui est en communicaTion commandée avec l'intérieur du tube. 5. Source d'énergie selon la revendication 3, caractérisée en ce que le dispositif destiné à maintenir la plaque de base contre le sol comprend au moins un vérin hydraulique (36). 6. Procédé de production d'ondes sismiques, caractérisé en ce qu'il consiste à retenir un piston mobile à une première extrémité d'un tube dont la seconde extrémité est emmanchée avec une plaque de base en contact avec le sol, à établir un vide partiel dans le tube, entre la plaque de base et le piston de retenue, ce vide correspondant à une pression choisie de manière à donner à une onde sismique une fréquence souhaitée, le procédé consistant également à libérer le piston afin qu'il parcoure le tube et transmette une force vive à la plaque de base.