Brevet FR2509052A1 — publié le 19830107

La présente invention a pour objet un dispositif pour éviter les chocs multiples sur un élément-cible, d'une masse chutant vers celui-ci suivant une trajectoire rectiligne, les chocs étant dus aux rebonds de la masse après le premier impact. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif pour éviter les chocs multiples d'une masse associéeà des moyens de guidage et chutant suivant une direction rectiligne vers un élément-cible couplé avec le sol, dus aux rebonds de la masse après le premier impact. Un tel dispositif peut être utilisé par exemple en combinaison avec un appareil pour engendrer dans le sol des ondes acoustiques lon- gitudinales Un tel appareil est décrit dans le brevet français NI 2 398 316 Il comporte essentiellement un élément-cible fixé à une première extrémité d'un tube de guidage constituant les moyens de guidage et agencé pour venir en contact avec le sol lorsque le tube est sensiblement vertical, une masse adaptée à venir percuter l'élément- cible et dont la chute est guidée par le tube de guidage et des moyens pour amener cette masse jusqu'à une position haute à la seconde extré- mité du tube et la retenir par intermittence dans cette position jus- qu'aux instants choisis de déclenchement. L'inconvénient de cet appareil tient au fait qu'il est dépourvu de moyens pour contrôler le mouvement libre de la masse après le premier impact et que celle-ci effectue en général de multiples rebonds d'am- plitude décroissante, provoquant ainsi des chocs multiples sur l'élément- cible De multiples impulsions secondaires viennent s'ajouter à l'im- pulsion primaire due au premier impact, ce qui a pour effet de perturber les enregistrements et de diminuer le pouvoir de résolution de l'ap- pareillage sismique utilisé. Le dispositif selon l'invention permet d'éviter cet inconvé- nient en supprimant les chocs multiples de la masse après le premier impact A cet effet, il comporte au moins un élément déformable assu- jetti aux moyens de guidage et des moyens de commande adaptés à appliquer l'élément déformable contre la paroi latérale de la masse après son premier rebond et à immobiliser celle-ci Les moyens de commande com- portent par exemple au moins un organe mobile et des moyens moteurs reliés aux moyens de guidage pour déplacer l'organe mobile en direction de la paroi latérale de la masse. L'organe mobile est de préférence constitué par la tige d'un vérin hydraulique qui est adaptée à venir s'appliquer par intermittence contre une plaque de poussée fixée à l'élément déformable Les moyens de commande peuvent comporter des moyens capteurs adaptés à engendrer un signal enréponse à l'impact de la masse sur l'élément-cible, les moyens moteursétant actionnés par ce signal. Avec un tel agencement, la masse se trouve maintenue latéra- lement au moment du premier rebond et ne peut plus redescendre et venir de nouveau heurter l'élément-cible. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description d'un mode de réalisation, choisi à titre d'exemple non limitatif, et en se référant aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 représente schématiquement en coupe la partie infé- rieure des moyens de guidage constitués d'un tube associé à l'élément- cible, la masse étant, en fin de chute et avant son rebond, en contact avec l'élément-cible, en combinaison avec un premier mode de réali- sation du dispositif comportant deux éléments déformables associés à leurs moyens de commande respectifs, ces éléments déformables étant en position d'écartement la figure 2 représente schématiquement en coupe la partie infé- rieure du tube de guidage associé à l'élément-cible, la masse étant immobilisée après son premier rebond par les deux éléments déformables appuyés contre ses parois latérales; la figure 3 représente schématiquement deux demi-coupes juxtaposées d'un vérin hydraulique de commande de chaque élément déformable associé à un élément déformable muni de sa plaque de poussée, l'organe mobile étant sur l'une en position d'extension et sur l'autre, en position escamotée la figure 4 représente schématiquement une vue en coupe transver- sale du tube de guidage et du dispositif de la figure 1 associé à un circuit hydraulique de commande; la figure 5 représente sché matiquement une électro-vanne du cir- cuit hydraulique de commande dans sa seconde position lorsqu'elle est alimentée par un signal de commande; et la figure 6 représente schématiquement une vue en coupe transver- sale du tube de guidage associé à une variante du mode de réalisation du dispositif illustré à la figure 1. Le dispositif représenté schématiquement aux figures 1 et 2 comporte un tube de guidage 1 de diamètre supérieur à celui d'une masse cylindrique 2 disposée à l'intérieur Quatre glissières 3 opposées deux à deux sont fixées suivant les génératrices du tube de guidage (figure 4). L'écartement entre les glissières est choisi de manière que la masse 2 s'appuie sur elles, lorsqu'elle se déplace à l'intérieur du tube de guidage 1 A une première extrémité de celui-ci est fixée une première plaque 4 percée dans sa partie centrale d'une ouverture 5 de section supérieure à celle de la masse 2 Cette première plaque est assujettie à une seconde plaque 6 par des moyens de fixation déformables constitués par des boulons 7 coopérant avec des ressorts 8 La seconde plaque 6 est solidaire de l'élément-cible 9 à sa périphérie Celui-ci est pourvu d'une plaque de frappe 10 pour la masse et d'une surface 11 d'application sur le sol La plaque de frappe 10 est réalisée en un matériau amortis- seur (du polyuréthane par exemple) qui assure une protection de l'élé- ment-cible et permet de modifier éventuellement la forme du signal sismique transmis au sol. Des éléments saillants 12 (dents ou pointes, par exemple) peuvent être fixés éventuellement à la base de l'élément-cible pour faci- liter le couplage de celui-ci avec le sol, mais, lorsqu'il est utilisé sur les routes, l'élément-cible est dépourvu d'aspérités à sa base pour ne pas endommager les chaussées. Deux éléments déformables allongés, constitués chacun d'une bande 13 réalisée en un matériau élastique par exemple, sont disposés entre les glissières 3 et parallèlement à celles-ci sur deux portions de la paroi intérieure du tube de guidage se faisant face, et fixés à celui-ci à leurs deux extrémités A la partie médiane de chaque bande est fixée une plaque de poussée 14 sur laquelle vient s'appuyer par intermittence un organe mobile associé à des moyens moteurs, cet organe mobile étant constitué de la tige 15 d'un vérin hydraulique 16 qui sera décrit plus en détail en se référant à la figure 3 Les bandes 13 sont disposées à la partie inférieure du tube de guidage 1 de manière à se trouver en face de la paroi latérale de la masse 2 lorsque-celle-ci rebondit après son impact sur l'élément-cible 9 Des moyens (non repré- sentés) permettent d'amener la masse à la seconde extrémité du tube opposée à celle qui est fixée à l'élément-cible Ces moyens peuvent être constitués, comme le décrit le brevet français antérieur précé- demment cité, par un système de manoeuvre adapté à faire basculer le tube de guidage de telle manière que sa seconde extrémité soit plus élevée que sa première extrémité, ce qui permet à la masse de descendre par gravité vers la seconde extrémité o elle est immobilisée par intermittence par un électro-aimant Ces moyens peuvent également être constitués par exemple, par un câble enroulé sur un treuil coopérant avec des moyens moteurs, ce câble pouvant être fixé à la masse. Chacun des vérins de commande 16 (figure 3) comporte un corps 17 pourvu d'une embase 18, fixé à un flasque 19, solidaire de la paroi extérieure du tube de guidage 1 Des ouvertures sont pratiquées dans la paroi du tube, le flasque 19 et l'embase 18 de chaque corps de vérin 17 pour le passage de la tige 15 de celui-ci La tige 15 est pourvue d'une tête 20 munie de joints d'étanchéité 21, dont la section est adaptée à la section intérieure du corps de vérin 17 Un ressort de rappel 22, s'appuyant sur la tête 20 d'une part, et sur une paroi de l'embase 18 pousse la tige 15 vers l'intérieur du corps de vérin 17-(position de retrait) L'extrémité de la tige 15 pénétrant à l'intérieur du tube de guidage vient s'appliquer contre une des plaques de poussée 14. L'extrémité du corps de vérin 17 opposée à l'embase 18 est pourvue d'une ouverture communiquant avec un circuit hydraulique. Ce circuit hydraulique comporte (figure 4) deux canalisations 23 débouchant à une première extrémité à l'intérieur des corps 17 des vérins 16 et communiquant à une seconde extrémité avec une canalisation commune 24 connectée à la sortie d'une électro-vanne 25 d'un type connu. Les deux entrées de cette électro-vanne communiquent respec- tivement par des canalisations 26, 27 avec un accumulateur de liquide sous pression 28 et un réservoir de liquide à basse pression 29 (pres- sion atmosphérique) Une pompe 30 alimentée par le réservoir 29, charge l'accumulateur 28 à travers une soupape anti-retour 31 L'électro-vanne comporte un tiroir 32 à deux positions permettant de mettre la canali- sation 24 en communication avec l'une ou l'autre des canalisations 26 ou 27 Dans une première position du tiroir 32, représentée à la fi- gure 4 (position de repos), la vanne fait communiquer les canalisa- tions 24 et 27 et une pression égale à la pression atmosphérique est appliquée aux corps 17 des vérins 16 Dans une seconde position repré- sentée à la figure 5, le tiroir 32 ayant été déplacé, la vanne fait communiquer les canalisations 24 et 26 et la haute pression régnant dans l'accumulateur 28 est appliquée aux vérins 16 Le tiroir 32 de la vanne 25 est déplaçable par des moyens électro-magnétiques alimen- tés par un bottier de commande 33 lequel est activé par un signal approprié TB Ce signal est engendré par des moyens capteurs consti- tués par exemple d'un géophone disposé sur l'élément-cible 9 ou sur le sol au voisinage immédiat de l'élément-cible et non représenté Il est adapté à détecter l'impulsion sismique transmise au moment du choc de la masse sur l'élément-cible, cette impulsion définissant l'instant initial de référence Les vérins 16 et l'ensemble du circuit hydraulique constituent les moyens moteurs lesquels, en combinaison avec les orga- nes mobiles adaptés à pousser les éléments déformables et les moyens capteurs, constituent les moyens de commande. Le dispositif fonctionne de la manière suivante: Le tube de guidage 1 ayant été dressé sensiblement à la verticale de manière que l'élémentcible 9 soit en contact avec le sol et la masse 2 ayant été préalablement déplacée jusqu'à la seconde extrémité dudit tube, on procède au déclenchement à un instant choisi La masse 2 coulisse sous l'action de son propre poids vers la première extrémité du tube de guidage 1, guidée par les glissières 3. En fin de course, elle vient heurter l'élément-cible 9 et sous le choc rebondit en sens inverse La vanne 32 se trouve dans sa position de repos pour laquelle les canalisations 23, 24 communiquent avec la cana- lisation 27 et le réservoir à basse pression 29 L'organe mobile ( 14, ) de chaque vérin 16 est en position de retrait (demi-coupe droite de la figure 3) et la plaque-poussoir 14 est appliquée contre la paroi intérieure du tube de guidage 1 Les bandes déformables 13 sont en posi- tion de relâchement et leur écartement est supérieure au diamètre de la masse 2. Les moyens capteurs ayant détecté l'impulsion transmise définissant l'instant du choc, engendrent un signal TB qui active le boîtier de commande 33 Les moyens électro-magnétiques de la vanne 25 déplacent le tiroir 32 vers sa seconde position (représentée à la figure 5) pour laquelle les canalisation 23, 24 sont mises en communication avec la canalisation 26 issue de l'accumulateur 28 de liquide sous- pression. Les tiges 15 des vérins 16 repoussent les plaques de poussée 14 fixées aux bandes déformables vers l'intérieur du tube de guidage 1 (demicoupe gauche de la figure 3) Les parties centrales des bandes déformables 13 se rapprochent l'une de l'autre suffisamment pour s'ap- pliquer avec force sur les parois latérales de la masse 2 et l'immo- biliser après son rebond (position représentée à la figure 2) La masse ne peut plus redescendre et provoquer d'impulsions sismiques parasites. En outre, la souplesse des bandes déformables 13 assure une certaire progressivité dans le freinage et l'immobilisation de la masse et évite la création d'impulsions sismiques parasites qui résulteraient d'un brusque blocage Cet effet est complété par le découplage entre le tube et l'élément-cible assuré par l'ensemble des ressorts de suspension 8. On peut remarquer que les contraintes mécaniques au moment du blocage ne sont pas transmises aux tiges 15 des vérins 16, du fait que celles- ci ne sont pas solidaires des plaques de poussée -14. Les moyens pour déplacer la masse vers la seconde extrémité du tube de guidage sont alors mis en oeuvre et le tiroir 32 de l'électro- vanne est ramené vers sa première position Le fluide dans les corps 17 des vérins 16 et les canalisations 23, 24 se trouve porté à la basse pression régnant dans le réservoir de liquide 29 et les tiges 15 des vérins sont ramenées à leur position de retrait par les ressorts de rappel 22 Les bandes déformables 13 s'écartent en libérant la niasse 2. Suivant le mode de réalisation de la figure 6, le dispositif comporte trois vérins disposés à 1200 les uns des autres et fixés dans un même plan diamétral du -tube de guidage, à sa partie inférieure et de la manière indiquée à la figure 3. Les tiges 15 des vérins 16 sont adaptées à venir s'appuyer contre les plaques de poussée 14 fixées aux parties médianes des trois bandes déformables 13 également disposées suivant les génératrices du tube 1 et fixées à -la paroi de celui-ci au voisinage de leurs extré- mités, et à pousser les trois bandes vers l'intérieur de celui-ci La masse 2 est guidée dans son déplacement à l'intérieur du tube de guidage 1 par trois glissières 3 intercalées à 120 les unes des autres entre les vérins hydrauliques 16 et fixées à la paroi intérieure du tube de guidage sur toute sa longueur Les trois canalisations 23 issues des vérins 16 se raccordent à une canalisation unique 24 alimentée par un système hydraulique (non représenté) identique à celui du mode de réali- sation de la figure 4. Le mode de réalisation de la figure 6 fonctionne de manière identique à celui précédemment décrit. On ne sortirait pas du cadre de l'invention en remplaçant les corps des vérins ainsi que le circuit hydraulique par tout moyen moteur tel que des moyens électro-magnétiques. R E V E N D I C A T I O N S 1 Dispositif pour éviter-les chocs multiples sur un élément-cible ( 9) couplé avec la surface du sol, d'une masse ( 2) associée à des moyens de guidage et chutant suivant une trajectoire rectiligne vers l'élément- cible, ces chocs étant dus aux rebonds de-la masse après le premier impact, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un élément déformable ( 13) assujetti aux moyens de guidage et des moyens de commande adaptés à appliquer l'élément déformable contre la paroi latérale de la-masse après son premier rebond et à immobiliser celle-ci. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de commande comportent au moins un organe mobile ( 15) et des moyens moteurs reliés aux moyens de guidage, pour déplacer l'organe mobile en direction de la paroi latérale de la masse. 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens moteurs comportent un vérin hydraulique ( 16) fixé aux moyens -de guidage, l'organe mobile étant constitué par la tige du vérin et étant adapté à venir s'appliquer par intermittence contre une plaque de poussée ( 14) fixée à l'élément déformable. 4 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément déformable est constitué par une bande réalisée en un matériau souple et disposée sensiblement suivant l'axe de déplacement de la masse. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de commande comportent également des moyens capteurs adaptés à engendrer un signal en réponse à l'impact de la masse sur l'élément- cible, les moyens moteurs étant actionnés par ledit signal. 6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens moteurs comportent un circuit hydraulique coopérant avec une électro-vanne ( 25) actionnée par ledit signal. 7 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le circuit hydraulique comporte une canalisation ( 23) d'alimentation de chaque vérin communiquant par l'intermédiaire de l'électro-vanne soit avec un réservoir de fluide à basse pression ( 29), soit avec un accumu- lateur de fluide à haute pression ( 28) alimenté par une pompe ( 30). 8 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de guidage comportent un tube ( 1) de section supérieure à celle de la masse ( 2) et une pluralité de glissières ( 3) disposées suivant les génératrices du tube,et en ce que l'élément déformable ( 13) et ses moyens de commande sont assujettis à la paroi du tube entre les glis- sières. 9 Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le tube ( 1) est fixé à une première extrémité à l'élément-cible ( 9) par des moyens ( 7, 8) de liaison élastiques et coopère avec des moyens pour déplacer la masse de la première extrémité à l'extrémité opposée dudit tube et la maintenir par intermittence. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité d'éléments déformables ( 13) constitués par des bandes élastiques disposées suivant les génératrices du tube à la partie inférieure de celui-ci et fixées au voisinage de leurs extrémités à la paroi du tube et une pluralité de vérins hydrauliques ( 16) fixés au tube de guidage ( 1) de manière que leurs tiges ( 15) s'appliquent contre les bandes élastiques sensiblement au milieu de leur longueur. 11 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de commande sont électro-magnétiques.