Brevet FR2523542A1 — publié le 19830923

2523542. L'invention a pour objet un dispositif pour déporter laté- ralement un ensemble remorqué par rapport à la trajectoire d'un véhi- cule tracteur. Plus particulièrement, l'invention concerne un dispositif associé à un ensemble remorqué-par un navire et adapté à déporter latéralement l'ensemble par rapport à la trajectoire suivie par le navire. Le dispositif selon l'invention peut être utilisé par exemple pour déporter latéralement par rapport à un navire tracteur un ensemble d'équipements sismiques tels que des sources ou des récepteurs sis- miques. Pour déporter un objet latéralement par rapport à la trajec- toire d'un navire tracteur par exemple, on peut utiliser par exemple un dispositif tel que celui décrit dans le brevet français No 2 296 562. Ce dispositif comporte un châssis fixé à des flotteurs navigant en surface Sous les flotteurs sont fixés des moyens de déflexion immergés constitués par une pluralité d'aubes disposées parallèlement les unes aux autres La charge transportée est fixée sous le dispositif par un câble et est tractée en immersion Les inconvénients de ce type de dis- positif tiennent aux faits qu'il est sensible à l'action perturbatrice des vagues et que les variations de la vitesse du navire tracteur ont pour effet de faire varier la position du câble soutenant la charge et par conséquent de faire varier la profondeur d'immersion de celle-ci, ce qui constitue un inconvénient pour certaines applications dans le domaine de la prospection sismique marine par exemple. Le déportement latéral d'un objet immergé peut également être obtenu par une ou plusieurs plaques ou "panneaux" tractés en immersion et fixés à l'extrémité d'un câble tracteur, de manière que les forces hydrodynamiques aient une composante transversale qui les écarte laté- ralement par rapport à la route suivie par le navire Ces panneaux sont constitués le plus souvent de simples plaques légèrement arrondies et pourvues sur leur face concave de nervures de renforcement et de plu- sieurs éléments de fixation pour des câbles de traction Ces panneaux sont utilisés principalement pour écarter l'ouverture des filets de pêche L'inconvénient de ces dispositifs tient au fait que la "traînée hydrodynamique" est importante ce qui engendre des vibrations para- sites Lorsque de tels panneaux sont utilisés par exemple pour déporter par rapport à la trajectoire d'un navire tracteur un ensemble de cap- teurs sismiques immergés, les vibrations parasites engendrées par le déplacement de ces panneaux viennent se superposer aux signaux sis- miques captés par les récepteurs en réponse aux ébranlements edgendrés par une source sismique tractée également par le navire et réfléchis par les différentes couches du sous-sol, et perturber les enregistre- ments de ces signaux. Le dispositif selon l'invention permet d'obtenir à la fois une force de déportement importante et une traînée dynamique faible, ce qui le rend utilisable dans toutes les applications o l'ensemble remor- qué est très sensible au bruit de fond engendré par le déplacement du dispositif de déportement associé. Le dispositif comporte un élément rigide relié à l'ensemble remorqué, et adapté à prendre appui sur le fluide dans lequel il est immergé Il est remarquable en ce que l'élément rigide est constitué par une aile profilée pourvue d'un bord d'attaque arrondi et comportant, du côté o l'élément rigide prend appui sur le fluide (intrados), une partie mince orientée suivant le sens d'écoulement du fluide autour de l'aile. Celle- ci comporte, par exemple, une première plaque profilée et au moins une seconde plaque profilée, la première et la seconde plaques se raccordant à une première extrémité pour former le bord d'attaque et à une seconde extrémité pour former le bord de fuite de l'aile, et délimitant deux caissons séparés par ladite partie mince. Suivant un mode préféré, le dispositif comporte une seconde et une troisième plaques dont l'envergure, suivant une direction parallèle au bord d'attaque de l'aile, est inférieure à la moitié de l'envergure de la première plaque, les seconde et troisième plaques étant fixées symé- triquement aux parties terminales de la première plaque pour constituer les deux caissons, la partie mince étant délimitée par les bords des deux caissons en regard l'un de l'autre et la partie centrale de la première plaque, du côté o celle-ci prend appui sur le fluide. L'utilisation d'au moins deux plaques profilées réunies suivant un bord d'attaque arrondi contribue à diminuer la traînée dyna- mique de l'élément rigide alors que, ainsi qu'on le verra dans le cours de la description, l'utilisation d'une partie mince dans l'aile, placée entre les deux caissons, contribue à accroître la force de déportement appliquée par le fluide. Une première nervure peut être fixée perpendiculairement au bord d'attaque et comporter des moyens de fixation de l'aile à un câble de traction De préférence, cette première nervure est fixée à la partie centrale de la première plaque, du côté o celle-ci prend appui sur le fluide. L'utilisation de cette première nervure facilite la mise en place du dispositif par rapport à l'ensemble remorqué et contribue à la stabilité de l'aile, comme on le précisera plus loin. D'autres caractéristiques et avantages du dispositif selon l'invention apparaîtront à la lecture de la description d'un mode pré- féré de réalisation, choisi à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente schématiquement une plaque rigide et les différentes forces développées sur cette plaque par un fluide en mouvement relatif par rapport à celleci la figure 2 représente une vue en perspective du dispositif, du côté de l'intrados de l'élément rigide; la figure 3 représente une vue en perspective de la première pla- que profilée du c 8 té opposé à l'extrados de l'élément rigide la figure 4 représente une vue en perspective des deux autres pla- ques profilées venant s'appliquer contre la première plaque du côté opposé à l'extrados; et la figure 5 représente schématiquement un exemple d'utilisation du dispositif selon l'invention. On rappelle qu'un élément de surface S (figure 1), disposé dans-un fluide en mouvement et ayant par rapport à celui-ci une vitesse relative V, reçoit de ce fluide une force globale F = 2 P C v 2 S - o p représente la masse spécifique du fluide et C un coefficient dépendant des caractéristiques de l'élément de surface. Cette force est la résultante de deux forces orthogonales, l'une Fx orientée parallèlement à la direction de déplacement, étant égale à 2 P C V 2 S 2 X Cx étant le coefficient ditde traînée), l'autre Fz, orientée perpen- diculairement à la direction de déplacement, étant égale à l P C V 2 S 2 z Cz étant le coefficient dit de portance). Si l'on se reporte aux figures 2, 3 et 4, on voit que le dispositif est constitué essentiellement d'une aile 1 comportant une première plaque profilée rigide 2 obtenue par mise en forme d'une plaque rectangulaire Un tube 3, de longueur sensiblement égale à celle de la plaque 2 est fixé le long d'un des côtés 2 a de celle-ci A partir de ce bord 2 a qui constitue le bord d'attaque de l'aileet du côté de celle-ci prenant appui sur le fluide (intrados), la plaque 2 présente une certaine concavité puis, au voisinage du bord opposé 2 b (bord de fuite), elle prend une courbure inverse La première plaque ( 2) est pourvue de quatre nervures identiques 4, 5, 6, 7 de forme arrondie au voisinage du tube 3 et effilées à leurs extrémités opposées Deux d'entre elles ( 4, 5) sont disposées le long des c 8 tés 2 c, 2 d de la plaque 2, perpen- diculaires au bord d'attaque 2 a Les deux autres nervures ( 6, 7) sont disposées parallèlement au plan médian de la plaque 2 et à une certaine distance de celui-ci Dans le plan médian, la plaque ( 2) est également pourvue d'une nervure 8 dont la largeur au voisinage du bord 2 b est plus grande que celle des autres nervures Une bride d'ancrage 9, pour l'application à l'aile 1 des efforts de traction, est fixée à la nervure centrale 8. Le dispositif comporte également (figure 4) une seconde plaque 10 et une troisième plaque 11 obtenues également par mise en forme de plaques rectangulaires, qui présentent une certaine courbure suivant un axe parallèle à leurs petits côtés Les grands côtés des deux plaques , 11 sont pourvus de rebords 12, 13 dont l'espacement est sensiblement égal à la distance séparant les nervures 4 et 6 d'une part, et 5 et 7 d'autre part, de la plaque 2 La longueur des deux plaques 10, 11 et leur courbure sont adaptées de manière qu'elles viennent s'appliquer contre le tube 3 et le bord 2 b de la plaque 2 en suivant le contour des quatre nervures profilées 4, 5, 6, 7 et former, avec celles-ci et ladite première plaque 2, deux caissons profilés 14, 15 La partie centrale de la première plaque délimitée par les nervures 6, 7 constitue la partie mince ( 16) de l'aile ( 1) Des moyens de fixation 17 permettent, lorsque les plaques 10, 11 sont mises en place, d'assujettir les rebords 12, 13 de celles-ci aux nervures profilées 4, 6 et 5, 7 respectivement Des orifices 18 de grand diamètre sont ménagés dans les quatre nervures 4, , 6, 7, pour faire communiquer librement l'intérieur des caissons 14, avec l'extérieur. Lorsque le dispositif doit être utilisé dans l'eau, en posi- tion verticale, on place à l'intérieur du caisson devant occuper la position supérieure un matériau dont la masse spécifique est inférieure à celle du liquide, de manière à rendre le dispositif stable en posi- tion verticale Le caisson inférieur peut être lesté pour accroître la stabilité du dispositif Le changement du sens d'orientation du dispo- sitif est obtenu simplement en déplaçant d'un caisson à l'autre le matériau utilisé pour assurer la stabilité, ou en intervertissant le matériau et le lestdans le cas o le dispositif est lesté. Le dispositif est tracté de manière que les deux plaques 10, 11 soient dirigées vers l'avant L'intrados du dispositif est cons- titué par les surfaces des deux plaques 10 et 11 et la partie de la face concave de la plaque 2 entre les deux caissons 14, 15 La face opposée de la plaque 2 constitue l'extrados du dispositif. Le dispositif selon l'invention peut être utilisé par exemple (figure 5) pour déporter latéralement, par rapport à l'axe d'un navire tracteur 20, un ensemble d'appareils océanographiques 19 ou une plu- ralité de tels ensembles interconnectés Ces appareils peuvent être par exemple des hydrophones disposés à l'intérieur d'une flûte sismique tractée en immersion ou encore des sources d'ébranlements sismiques telles que celle décrite dans le brevet français NI 1 583 737. Les appareils sont interconnectés et reliés au navire trac- teur 20 par un câble de traction ou un ensemble de câbles multi-fonc- tions 21 comportant des câbles d'alimentation en fluide et en courant électrique, et des câbles de traction Le premier ensemble d'appareils est connecté à l'aile 1 par un câble de traction 22 La force hydro- dynamique de portance, dirigée perpendiculairement à la direction de déplacement du navire, qui s'exprime, on le rappelle, par la relation z 2 z a pour effet de déporter latéralement l'ensemble d'appareils 19. On a constaté expérimentalement que le dispositif décrit, en raison de sa structure particulière, avait une très bonne stabilité dans l'eau et que sa traînée hydrodynamique était inférieure à celle des panneaux habituellement utilisés On a constaté également que la partie mince centrale 16 entre les deux caissons 14, 15 de l'aile per- mettait d'augmenter son coefficient de portance C et par conséquent d'accroître la force de déportement Fz appliquée aux ensembles d'appa- reils 19 tractés en immersion. La nervure centrale 8, fixée à la première plaque 2 entre les deux caissons 14, 15, contribue à accroître la rigidité de celle-ci et permet, par un choix judicieux de l'emplacement de la bride d'ancrage 9, de fixer l'angle d'incidence de l'aile par rapport à l'eau. En outre, la nervure centrale 8 agissant comme un empennage, tend à corriger les éventuels pivotements du dispositif autour de l'axe OZ (cf figure 1). On ne sortirait pas du cadre de l'invention en remplaçant la seconde plaque 10 et la troisième plaque 11 par une seconde plaque unique de même longueur que la première plaque 2 et pourvue d'une partie centrale concave, la nervure centrale 8 étant fixée à cette partie centrale. R E V E N D I C A T I O N S 1 Dispositif adapté à déporter latéralementun ensemble remorqué derrière un véhicule, par rapport à la trajectoire suivie par celui-ci, comportant un élément rigide relié audit ensemble et adapté à prendre appui sur le fluide dans lequel il est immergé, caractérisé en ce que l'élément rigide est constitué par une aile ( 1) profilée pourvue d'un bord d'attaque arrondi et comportant une partie mince ( 16) présentant une concavité vers la face extérieure, du côté o l'élément rigide prend appui sur le fluide, orientée suivant le sens d'écoulement du fluide autour de l'aile. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'aile comporte une première plaque profilée ( 2) et au moins une seconde plaque profilée, la seconde plaque se raccordant à la première plaque à une première extrémité pour former le bord d'attaque et à une seconde extrémité pour former un bord de fuite, et délimitant deux caissons ( 14, 15) séparés par ladite partie mince ( 16). 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte une seconde et une troisième plaques ( 10, 11) dont l'envergure suivant une direction parallèle au bord d'attaque de l'aile est infé- rieure à la moitié de l'envergure de la première plaque ( 2), la seconde et la troisième plaques étant fixées aux parties terminales de la pre- mière plaque pour constituer les deux caissons ( 14, 15), la partie centrale de la première plaque située entre les deux caissons consti- tuant la partie mince de l'aile. 4 Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte une nervure centrale ( 8) fixée à la partie centrale de la première plaque ( 2) du côté o celle-ci prend appui sur le fluide et perpendiculairement au bord d'attaque de l'aile, cette nervure cen- trale étant pourvue de moyens de fixation ( 9) de l'aile à un câble de traction ( 22). Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte quatre autres nervures ( 4, 5, 6, 7) disposées symétriquement par rapport à la nervure ( 8) centrale et en ce que les seconde et troisième plaques( 10, 11) sont pourvues de rebords ( 12, 13) coopérant avec les nervures ( 4, 5, 6, 7) pour délimiter latéralement les deux caissons ( 14, 15). 6 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'un des caissons contient une substance de masse spécifique inférieure à celle du fluide. 7 Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la première plaque ( 1) du côté de l'aile opposé à la nervure centrale (extrados) est convexe sur la plus grande partie de sa largeur. 8 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdites nervures sont profilées et pourvues d'ouvertures ( 18) permet- tant le libre accès du fluide à l'intérieur des deux caissons. 9 Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'extrados de l'aile ( 1) est concave au voisinage du bord de fuite de celle-ci.