Brevet FR2505507A1 — publié le 19821112

L'invention a pour objet un dispositif pour éviter les im- pacts secondaires d'une masse contre un élément-cible, dus à des rebonds de la masse après un premier impact. Plus particulièrement, l'invention concerne un dispositif permettant de supprimer les impacts secondaires d'une masse, fixée à une extrémité d'un bras rigide pouvant pivoter par rapport à un support, contre un élément-cible qu'elle vient heurter en fin de chute. Un tel dispositif peut avantageusement être adjoint à un appareil permettant d'engendrer dans le sol des impulsions acoustiques transversales utilisables pour la prospection sismique du sous-sol et, en particulier, au dispositif décrit dans le brevet français N O 2 276 599. Ce dispositif comporte un élément-cible pourvu d'une surface d'applica- tion sur le sol, au moins une masse pour frapper l'élément-cible et des moyens pour communiquer à la masse une vitesse ayant une composante pa- rallèle à la surface d'application, ces moyens comportant par exemple un support rigide orientable, un bras rigide supportant la masse à son extrémité et des moyens de manoeuvre pour élever la masse par pivotement du bras rigide par rapport au support rigide. Le premier impact est en général suivi d'un ou de plusieurs impacts secondaires dus aux rebonds de la masse sur l'élément-cible Les impacts secondaires sont en général beaucoup plus faibles que le premier mais ils engendrent néanmoins des impulsions secondaires dont les échos sur les couches réfléchissantes du sous-sol viennent perturber les en- registrements sismiques des échos de l'impulsion principale. Le dispositif selon l'invention permet de remédier aux incon- vénients mentionnés ci-dessus Il se caractérise en ce qu'il comporte des moyens pour maintenir le bras rigide écarté de l'élément-cible après le premier rebond Ce disposisif permet également, dans le cas d'utili- sation d'une seconde masse, de bloquer l'une des masses durant le temps d'action de l'autre. Ces moyens-comportent un cliquet pouvant pivoter par rapport au support, au moins un logement pour le cliquet, ménagé dans le bras rigide et un moyen de temporisation pour permettre au cliquet de s'intro- duire dans son logement seulement après le premier rebond de la masse contre l'élément-cible, l'introduction du cliquet dans son logement blo- quant le mouvement de descente du bras rigide. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lec- ture de la description d'un mode de réalisation du dispositif décrit à titre d'exemple non limitatif et en se référant aux dessins annexés sur lesquels la figure I montre schématiquement un exemple d'appareil adapté à engen- drer dans le sol des ondes acoustiques transversales par percussion d'une masse fixée à l'extrémité d'un bras rigide pivotantscontre un élément-cible couplé avec le sol, auquel le dispositif selon l'inven- tion peut être associé, la masse étant représentée au voisinage de sa position basse; la figure 2 représente une vue diamétralement opposée du mime appareil, la masse étant maintenue dans sa position haute; la figure 3 représente schématiquement bras rigide et permettant d'éviter les contre l'élément-cible, le bras rigide tement; la figure 4 représente schématiquement figure 3; la figure 5 représente schématiquement le bras rigide se trouvant en position vers l'élément-cible; la figure 6 représente schématiquement le bras rigide étant en position basse le dispositif associé à chaque impacts secondaires de la masse se trouvant en position d'écar- une vue suivant l'axe B de la le dispositif de la figure 3, intermédiaire en cours de chute le dispositif de la figure 3, et la masse au contact de l'élément-cible; la figure 7 représente schématiquement le dispositif de la figure 3, le bras rigide rebondissant après le choc, et la figure 8 représente schématiquement le dispositif de la figure 3, le bras rigide étant bloqué et la masse maintenue à une certaine distance de l'élément-cible après son rebond. L'appareil pour engendrer des impulsions acoustiques trans- versales représenté aux figures I et 2 comporte un élément-cible I pou- vant être couplé avec le sol et étant pourvu d'une plaque de frappe 2, et au moins une masse 3 fixée à l'extrémité d'au moins un bras rigide 4 adapté à pivoter autour d'un axe 5 sous l'action de moyens de manoeuvre 6 Ces moyens de manoeuvre sont assujettis à un support rigide 7 quelcon- que pouvant ltre associé par exemple à un véhicule porteur Le support rigide 7 comporte un prolongement radial 8 pourvu d'un logement pour un axe 9 et une pièce coudée 10 disposée au-dessous du prolongement radial 8 et pourvue au voisinage de son extrémité d'un logement pour l'axe de pivotement 5 du bras rigide 4. Les moyens de manoeuvre comportent un bras de levage Il constitué de deux branches solidaires lia, 11 b d'inégales longueurs, la plus courte et la plus longue étant respectivement visibles sur les figures I et 2 A une certaine distance de l'une de ses extrémités,-la branche la plus longue 1 lb du bras de levage Il est pourvue de moyens de fixation de la tige 12 d'un vérin 13 A l'extrémité opposée du bras de levage Il est fixé un moyen de retenue par intermittence constitué par exemple d'un électro-aimant 14 Le bras rigide 4 comporte une pie- ce métallique 15 contre laquelle peut être appliqué l'électro-aimant 14, quelle que soit la position de ce bras, par un déplacement de la tige du vérin 13 faisant pivoter le bras de levage Il autour de son axe 5. Les moyens de manoeuvre sont agencés ce telle manière que le plan dans lequel la masse 3 se déplace, soit perpendiculaire à la plaque de frappe 2 disposée sur une face latérale de l'élément-cible 1 La longueur du bras rigide 4 est bien sûr calculée pour que la masse 3 vienneen position basse J en contact avec la plaque de frappe 2. L'appareil pour engendrer des Uipulsions acoustiques trans- versales peut avantageusement comporter deux massessupportées par deux bras rigides adaptés à pivoter dans un plan transversal à l'élément- cible et manoeuvrées simultanément ou successivement, de manière à pro- voquer à volonté des impacts suivants deux directions opposées. L'appareil pour engendrer des ondes acoustiques transversa- les fonctionne de la manière suivante: l'élément-cible étant couplé avec la surface du sol au lieu choisi et le bras rigide 4 se trouvant en position de rapprochement (position du bras représentée sur la figure 1), on actionne le vérin 13 de ma- nière à rétracter sa tige 12 Le bras de levage Il pivote autour de son axe 5 jusqu'à sa position basse (position du bras de levage telle que représentée sur la figure 1) o l'électro-aimant 14 peut venir s'appliquer contre la pièce métallique 15 du bras rigide 4 en posi- tion de rapprochement; on excite alors l'électro-aimant 14 pour solidariser le bras rigide 4 avec le bras de levage 11; le vérin 13 est alors actionné de manière à faire coulisser sa tige 12 vers sa position d'extraction Le mouvement de la tige fait pivo- ter le bras de levage Il qui entraîne le bras rigide 4 solidarisé par l'électro-aimant 14 vers sa position haute (position du bras rigide 4 représentée à la figure 2); à l'instant choisi de déclenchement, on coupe l'alimentation de l'élec- tro-aimant 14 Le bras rigide 4 cessant d'être soutenu, pivote autour de son axe 5 sous l'action de son propre poids et vient percuter la plaque de frappe 2 de l'élément-cible Celui-ci étant couplé avec le sol, le choc engendre des ondes transversales utilisables pour la prospection sismique. Pour éviter que la masse ne vienne frapper de nouveau la plaque -de frappe 2 après son rebond, on associe aux moyens de manoeuvre 6 le dispositif selon l'invention, décrit ci-après en se référant aux figures 3 à 8. Le dispositif est disposé sur l'axe de rotation 5 par exem- ple, commun au bras de levage Il à la pièce coudée 10 solidaire du sup- port rigide 7 (figure 1) et au bras rigide 4 supportant la masse 3 Dans l'intervalle entre les deux branches lia, Ilb du bras de levage est dis- posée (figure 4) la pièce coudée 10 constituée elle-même de deux plaques parallèles 10 a, l Ob entre lesquelles est disposée la tête du bras rigi- de 4 Cette tête est pourvue de deux flasques de forme circulaire 16, 17 réunis par une entretoise 18 Chaque flasque est pourvu d'un logement ou encoche 19 de forme adaptée à celle d'un ergot 20 fixé à l'extrémité d'un cliquet 21 (figure 3) pouvant pivoter sur un axe 22 porté par les deux plaques parallèles Ia, 10 b de la pièce coudée 10 Une couronne réalisée en un matériau souple (polyuréthane par exemple) pourra ltre disposée entre l'axe 22 et le cliquet 21 Cette couronne permettra de protéger l'axe 22 des effets du choc au moment du blocage (voir descrip- tion du fonctionnement ci-dessous) et d'amortir les réactions du bras rigide 4 Au cliquet 21 est fixé un axe 23 sur lequel pivote un galet tournant 24 Celui-ci est adapté à venir s'appuyer sur le contour d'une came circulaire 25 pouvant tourner librement sur l'axe commun 5 Le dia- mètre du galet 24 est supérieur à la hauteur de l'ergot 20 Cette came circulaire 25 est pourvue de deux méplats 26 et 27 Au méplat 26 est fixée une tige coudée 28 (figure 3) Une plaque de freinage 29 en forme de L et réalisée en un matériau souple est assujettie à l'autre méplat 27 de la came Deux taquets d'arrêt 30 et 31 sont fixés à la paroi ex- térieure de la plaque I Qa de la pièce coudée 10 Chacun de ces deux taquets comporte une rampe de freinage 32, 33 La distance entre la pla- que I Qa de la pièce coudée 10 et la came 25 est choisie de telle manière qu'une partie de la plaque de freinage déformable 29 vienne s'appuyer contre les rampes de freinage 32, 33 pour deux positions distinctes de la came 25 par rapport à la plaque I Oa dela pièce coudée En outre, deux doigts d'entra nement 34 et 35 sont fixés au flasque 16 de la tête du bras rigide 4 Leur longueur est choisie de telle manière qu'ils viennent s'appuyer sur la tige coudée 28 fixée au méplat 26 de la came, pour deux positions respectives de celle-ci par rapport au bras de support 4 La came constitue un moyen de temporisation permettant au cliquet de péné- trer dans les encoches 19 seulement après le choc de la masse 3 contre l'élément-cible 1. La position respective des différents éléments du dispositif pour éviter les chocs multiples sera précisée au cours de la description de son fonctionnement et en se référant aux figures 1 à 3 et 5 à 8. Le bras de levage Il ayant été abaissé pour amener l'électro- aimant 14 en contact avec la piète métallique 15 du bras rigide 4 et ledit électro-aimant ayant été excité (figure 1), le vérin hydraulique 13 est actionné Le bras rigide 4 est alors entraîné vers sa position d'écartement (figures 2 et 3) Au cours de sa remontée, le doigt 34 (figure 3) fixé au flasque 16 de la tête du bras rigide 4 vient s'appuyer contre la tige coudée 28 et fait tourner la came 25 jusqu'à une première position extrême représentée à la figure 3 Dans cette première position, la plaque de freinage 29 vient s'appliquer contre la rampe 32 du taquet et immobilise la came. Le bras rigide 4 ayant été relâché commence à pivoter vers sa position basse Pour une position déterminée du bras rigide (figure ), le doigt 35 vient s'appuyer contre la tige coudée 28 et entraîne la came 25 La plaque de freinage souple 29 se dégage alors du taquet 30 et la came tourne librement sur l'axe 5 sous l'impulsion reçue du doigt (figure 6). Lorsque le bras rigide 4 arrive au voisinage de sa position basse et que la masse 3 vient heurter la plaque de frappe 2 (figure 6), l'ergot 20 se trouve en face des encoches 19 wénagées dans les flasques 16, 17 de la tête du bras rigide mais ne peut y tomber car le galet 24 s'appuie alors sur une partie circulaire de la came 25 Le bras de sup- port peut donc librement venir jusqu'à sa position basse. Sous l'effet du choc de la masse 3 contre la plaque de frap- pe 2, le bras rigide 4 rebondit en sens inverse (figure 7) Dans le même temps, en raison de la vitesse acquise, la came continue de tourner dans le même sens jusqu'à ce que le méplat 26 de celle-ci arrive en face du galet 24 La flèche de ce méplat étant choisie supérieure à la hauteur de l'ergot 20, le cliquet 21 ne repose plus alors sur son galet 24 mais sur le contour du flasque circulaire 16. Le mouvement de recul du bras rigide 4 ayant ramené les encoches 19 en face de l'ergot 20, celui-ci y tombe et bloque le bras rigide 4 lorsque celui-ci après son rebond commence à redescendre vers l'élément-cible (figure 8). Le libre mouvement de la came 25 sous l'impulsion initiale du doigt 35 est interrompu ( 2 ème position extrême) lorsque le méplat 26 de celle-ci se trouve à côtê des encoches 19, car dans cette position, la plaque de freinage souple 29 vient s'appliquer contre la rampe 33 de l'autre taquet 31 (figure 8) Un nouveau cycle commence lorsque le re- lèvement du bras rigide vers sa position haute provoque de nouveau l'en- traînement de la came par le doigt 34. En associant un tel dispositif à chaque bras rigide 4, on obtient des impulsions transversales uniques permettant d'effectuer des enregistrements sismiques de qualité. Dans le cas o l'appareil permettant d'engendrer dans le sol des ondes acoustiques transversales comportent deux bras rigides pivotant disposés symétriquement par rapport au support, le dispositif de blocage selon l'invention permet de maintenir l'un des bras au voisinage de sa position basse pendant que l'autre est utilisé pour frapper l'élément- cible On évite ainsi les impacts secondaires de la masse non utilisée qui seraient provoqués en l'absence de blocage par l'impact primaire de la masse en service. R E V E N D I C A T I O N S 1 Dispositif pour éviter les impacts secondaires d'une masse ( 3) contre un élément-cible ( 1) dus à des rebonds de la masse après un pre- mier impact, la masse étant fixée à une extrémité d'un bras rigide ( 4) adapté à pivoter sur un axe ( 5) par rapport à un support ( 7), caractéri- sé en ce qu'il comporte des moyens pour maintenir le bras rigide écarté de l'élément-cible après le premier rebond, ces moyens comportant un cliquet ( 21) pouvant pivoter par rapport au support, au moins un logement ( 19) pour le cliquet ménagé dans le bras rigide et un moyen de temporisa- tion pour permettre au cliquet de s'introduire dans son logement seulement après le premier rebond de la masse contre l'élément-cible, l'introduction du cliquet dans son logement bloquant le mouvement de descente du bras rigide. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le cli- quet ( 21) comporte un galet ( 24) associé à un ergot ( 20) lequel est adapté à suivre le contour d'une partie arrondie du bras rigide ( 4), et en ce que le moyen de temporisation comporte une came ( 25) pouvant pivoter li- brement sur l'axe de rotation ( 5) du bras rigide ( 4) entre deux positions extrêmes sous l'action dudit bras rigide et étant pourvue d'au moins un méplat ( 27) dont la flèche est supérieure à la hauteur des encoches, le galet étant adapté à suivre le contour de ladite came. 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la came ( 25) comporte une plaque de freinage ( 29) adaptée à s'appliquer contre des pièces d'arrêt ( 30, 31) fixées audit bras rigide, la position de ces pièces d'arrêt déterminant les positions extremes de la came. 4 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il com- porte une tige ( 28) solidaire de la came et deux doigts ( 34, 35) soli- daires du bras rigide, adaptés à venir s'appuyer sur la tige ( 28) dans certaines positions relatives du bras rigide par rapport à la came et à entra Tner celle-ci en rotation. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la pla- que de freinage est réalisée en un matériau déformable et en ce que les pièces d'arrêt sont pourvues chacune d'une rampe de freinage ( 32, 33) contre laquelle la plaque de freinage déformable est adaptée à venir s'appuyer. 6 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le cli- quet pivote sur un axe ( 22) maintenu par rapport au support, par l'in- termédiaire de moyens d'amortissement.