Brevet FR2525373A1 — publié le 19831021

L'invention concerne les lignes de capteurs acoustiques utilisables en milieu liquide, couramment dénommés "flûtes 'narines". Une flûte marine se compose d'éléments de flattes interconnectés en série par leurs connecteurs d'extrémité. Entre.ses deux connecteurs d'extrémité, chaque élément de flûte comporte une gaine, apte à contenir de façon étanche un fluide de sustentation et de remplissage, tel que du kérosène ; la gaine loge de place en place un ou des capteurs-transducteurs acoustiques (hydrophones), ainsi qu'un ou des flotteurs, éventuellement. Le long de l'élément de flûte, à l'intérieur de la gaine, est prévu au moins un câble de traction, qui assure la solidité mécanique de l'élément de flûte, et, pour l'essentiel, sa résistance à la traction ; sont également prévues des liaisons électriques entre chaque capteur-transducteur et l'un au moins des connecteurs d'extrémité (de préférence les deux, pour des raisons de symétrie). En service, une flûte marine se comporte comme une sorte de serpent, de flottabilité neutre ; elle est donc très sensible aux mouvements de la mer, dus aux vagues et courants marins. Ces mouvements induisent des déplacements du fluide à l'intérieur de la gaine, qui à leur tour engendrent du bruit : bruit acoustique au niveau des hydrophones, bruit électrique au niveau des liaisons de détection, en particulier au niveau des connecteurs. Pour limiter les déplacements de fluide, il a été envisagé de disposer à l'intérieur de la gaine des entretoises de séparation, tenues en place par des colliers de fixation serrés extérieurement sur la gaine. Cette disposition s'est avérée peu satisfaisante, car elle ne résoud qu'imparfaitement le problème posé. De surcroît, elle est génératrice de bruits supplémentaires dus à l'écoulement des eaux marines sur les colliers de fixation. La présente invention a essentiellement pour objet une autre solution, beaucoup plus satisfaisante. Selon une caractéristique essentielle de l'in- vention, la gaine loge également de place en place des organes séparateurs, chaque organe séparateur comporte au moins un passage longitudinal pour un câble de traction, un passage longitudinal pour les liaisons électriques, et au moins un passage longitudinal auxiliaire pour un fluide de réglage ; chaque organe séparateur, de forme générale cylindrique, est muni périphériquement d'une gorge annulaire communiquant avec le premier passage longitudinal auxiliaire, gorge autour de laquelle est montée à étanchéité une membrane déformable ; et les passage longitudinaux auxiliaires des différents organes séparateurS sont interconnectés en série pour former au moins une conduite de fluide de réglage. Ceci permet de commander à l'aide du fluide de réglage la pression de gonflage des membranes, et l'effort d'appui de celles-ci sur l'intérieur de la gaine de l'élé- ment de flatte sismique. On obtient ainsi un cloisonnement très satisfaisant de la gaine en compartiments, car, en présence d'une surpression locale du fluide de sustentation, une légère déformation de la membrane va se produire, pour laisser passer doucement du fluide de sustentation vers le compartiment adjacent, et diminuer ainsi la pression, évitant par là même la production de bruit lié à des fluctuations de pression importantes et rapides. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description détaillée qui va suivre, ainsi que sur les dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est un croquis très schématique illustrant une flûte marine à trois sections, tirée par un navire - la figure 2 est un croquis également schématique montrant la constitution générale d'un élément de flûte marine - les figures 3 à 5 sont respectivement une vue latérale, une vue en coupe axiale et une vue en bout d'un organe séparateur susceptible d'être incorporé à un élément de flûte ; et - les figures 6 et 7 illustrent l'application de tels organes séparateurs dans un élément de flûte sismique. Sur la figure 1, un navire N tire une flûte marine constituée généralement de trois éléments ou sections, SS1, SS2 et SS3, interconnés en série. Une telle flûte marine constitue un détecteur linéaire de signaux acoustiques, et peut servir notamment en prospection sismique marine, aussi bien qu'à l'écoute de tous autres signaux acoustiques susceptibles d'exister en mer. Les mots "flûte marine" désignent donc ici tout type de capteur acoustique linéaire. La figure 2 fait apparaître un élément de flatte marine, compris entre deux connecteurs d'extrémité, notés C1 et C2. Entre les deux connecteurs C1 et C2 est prévue une gaine, désignée généralement par G, et réalisée par exemple en une matière synthétique, thermoplastique ou élastomère, modérément rigide ; cette gaine doit être assez souple pour absorber d'éventuels mouvements latéraux de torsion qui s'appliqueraient sur l'élément de flûte du fait des mouvements marins déjà cités ; toutefois, la gaine doit en même temps être suffisamment rigide pour éviter que la flûte marine ne prenne une configuration en méandres très accentuée.A l'intérieur de la gaine est prévu un fluide de sustentation, qui est très souvent du kérosène, et qui va servir à assurer l'équilibre de l'élément de flûte sismique à faible profondeur (ou grande profondeur, éventuellement) au-dessous de la surface de la mer, en coopération avec des flotteurs F1, F2 et F3, qui sont de leur côté en général en polystyène ou autre polymère syntactique. Entre les connecteurs d'extrémité C1 et C2 est également prévu, rigidement encré dans ces connecteurs, au moins un câble de traction T, qui va avoir pour fonction d'assurer la solidité mécanique de l'élément de flûte, en même temps que sa résistance à la traction, à laquelle cependant la gaine peut parfois contribuer. (Il s'agit alors d'une gaine à peau tractrice). Les flotteurs F1 à F3 sont généralement fixés par rapport au câble de traction. Enfin, la partie active proprement dite de l'élément de flûte marine est constituée par une pluralité de capteurs-transducteurs acoustiques, H1 à H4, qui sont en règle générale des hydrophones. Une liaison électrique LE court le long de l'élément de flûte, à l'intérieur de la gaine; cette liaison réunit un certain nombre de paires de fils conducteurs, chaque paire étant reliée à l'un des hydrophones. Bien qu'il soit suffisant de relier chaque hydrophone à un seul des connecteurs d'extrémité, l'ensemble des paires va en règle générale de l'un à l'autre des connecteurs, ce qui permet par exemple d'inverser le sens de branchement d'un élément de flûte sismique. I1 est maintenant clair que les connecteurs tels que C1 et C2 vont avoir pour vocation à être reliés les uns aux autres en série, pour assurer en même temps une reprise de l'effort de traction imprimé à l'élément de flûte sismique par le navire, en même temps que l'interconnexion électrique des nombreuses paires requises pour le transport des informations captées par les hydrophones. Comme précédemment indiqué, la flûte marine va avoir tendance à serpenter quelque peu en mer, en raison d'une part des vagues et d'autre part des courants marins. Ces mouvements induisent des déplacements du fluide à l'intérieur de la gaine ; et de tels déplacements de fluide sont à leur tour l'une des sources gênantes de bruit, qui vient perturber les informations captées par les hydrophones. Plus précisément, les déplacements de fluide produisent d'une part du bruit acoustique d'écoulement et de réflexion, bruit qui est directement capté par les hydrophones ; il sty ajoute un bruit électrique au niveau des liaisons de détection LE, et tout particulièrement au niveau des connecteurs d'extrémité. I1 a déjà été envisagé de limiter les déplacements du fluide sustentateur, en séparant un élément de flûte en plusieurs compartiments, à l'aide d'entretoises de séparation, tenues en place par des colliers de fixation serrés extérieurement sur la gaine. Cette disposition s'est avérée peu satisfaisante. En effet, on réalise ainsi une compartimentation stricte de l'élément de flûte marine, ce qui n'est pas une solution parfaite. De surcroît, la fixation de ces entretoises par des colliers externes est génératrice de bruits sup plémentaires.dus à ltécoulement des eaux marines sur les colliers de fixation, comme précédemment indiqué. La présente invention vient proposer un organe séparateur d'un genre entièrement nouveau, et dont la structure de base est illustrée sur les figures 3 à 5. Désigné généralement par OS, l'organe séparateur se compose matériellement, dans un mode de réalisation préférentiel, d'un corps cylindrique 15 en matière thermoplastique, teille qu'un polyamide, sur lequel viennent se fixer en bout de part et d'autre deux capuchons 16 et 17. Sur la figure 4, on voit que le corps cylindrique 15 définit en périphérie une gorge annulaire 18. En bout, sur chacune de ses sections droites, ce corps cylindrique 15 définit également des rainures circulaires, notées 15A et i5B. Intérleurement, le corps cylindrique 15 comporte au moins un passage longitudinal Tell, destiné à un câble de traction. il comporte également un passage longitudinal au centre pour la liaison électrique, passage noté LEO. Dans les capuchons 16 et 17, le passage longitudinal de câble de traction Tll se complète de deux parties T10 et T12, respectivement, parties qui sont incurvées vers l'extérieur. L'ensemble des passages T10 à T12 définit généralement, dans l'organe séparateur, un passage longitudinal pour le câble de traction qui est noté T1 sur la figure 5. On voit en T2 et T3 d'autres passages pour deux autres câbles de traction, passages qui peuvent être constitués de la même manière que Ti. De son côté, le passage longitudinal LEO pour les liaisons électriques est complété en ligne droite par des passages homologues prévus dans les capuchons 16 et 17, et l'on retrouve également ce passage LEO sur la figure 5. Cette même figure 5 fait apparaître deux passages longitudinaux auxilia;Lres, le premier étant noté A4, et le second A5. Bien qu'un seul passage auxiliaire de ce type soit suffisant, on verra ci-après qu'il est préférable d'en utiliser plusieurs. La structure du passage A4 est illustrée plus en détail sur la vue en coupe de la figure 4. Ce passage se compose dans la partie centrale du corps cylindrique 15 d'une conduite A42, portant à droite et à gauche des zones taraudées notées A41 et A44. La même partie centrale A42 communique par un passage radial A43 avec la rainure périphérique 18. Les zones taraudées A41 et A44 s'ouvrent sur des perçages cylindriques A40 et A45 ménagés respectivement dans les capuchons 16 et 17, dans la direction axiale, ces perçages étant plus grands, de manière à permettre l'amenée d'un embout fileté en prise sur les taraudages précités. Ceci concerne le premier Passage lonSitudinal A4, Le second passage longitudinal A5 peut être constitué de la mfime manière, excepté le fait que ce passage ne communique pas avec la rainure périphérique 18. En variante, le passage A5 peut être réalisé sous la forme d'un simple alésage longitudinal de section constante, semblable au passage LEO, pour permettre le passage d'une conduite de part en part dans l'organe de séparation OS. Enfin, on notera que le capuchon 16 définit, en regard de la rainure 15A, une rainure complémentaire demi-circulaire 19A. De l'autre côté, le capuchon 17 définit en regard de la rainure demi-circulaire 15B du corps cylindrique 15 une rainure complémentaire l9B également demi-circulaire. Cela pm,et le montage à étanchéité d'une membrane 19, en matériau élastomère, autour de la gorge périphérique 18. Plus précisément, la membrane 19, de forme générale cylindrique, se termine radialement vers l'intérieur par deux levures, munies à leurs extrémités de bourrelets 19A et l9B, de forme générale circulaire. Le bourrelet 19A vient se loger dans l'alvéole annulaire défini par les rainures 15A et 16A ; le bourrelet l9B vient se loger dans l'alvéole annulaire défini par les rainures 15B et 17B. On se référera maintenant à la figure 6 qui illustre la façon dont les organes séparateurs sont montés à l'intérieur de la gaine. Cette figure illustre plus précisément deux organes séparateurs désignés généralement par OS1 et OS2, et placés peu après l'un des connecteurs d'extrémité, ici C1. Classiquement, le connecteur C1 comporte un passage ou un bouchon pour le remplissage de l'élément de flûte en kérosène. Ce bouchon est ici noté BRO. Selon la présente invention, ce même connecteur C1 comporte deux autres passages ou bouchons notés BRI et BR2. Le bouchon BR1 communique avec un élément de conduite FR1, qui se trouve équipé en FR11 d'un embout fileté apte à venir dans le taraudage de l'organe séparateur OS1, ce taraudage apparaissant en A41 sur la figure 4. De l'autre côté, un autre embout FR12 va se trouver en prise dans l'alésage A44, et définir la suite de la conduite FR1, qui va alors au niveau de l'organe séparateur os2, passer directement dans le passage A5. On suppose que ce montage peut se faire à étanchéité, c'est-à-dire sans autoriser un transfert sensible de kérosène d'un côté à l'autre de l'organe séparateur OS2, lorsque la conduite FR1 est en place dans le passage A5 de celui-ci.On retrouve alors la conduite FR1 de l'autre côté de l'organe séparateur OS2. Comme précédemment indiqué, en variante, le passage A5 de chacun des organes séparateurs est ménagé comme le passage A4, et alors la conduite FR1 se trouverait également munie d'embouts filetés au niveau de sa connexion avec l'organe séparateur OS2. D'un autre côté, le bouchon de remplissage PR2 se trouve connecté à un élément de conduite FR2, qui passe directement à travers l'organe separateur OS1, pour aller se brancher par un embout FR21 dans le premier passage axial A4 de l'organe séparateur OS2. De l'autre côté, un embout FR22 vient reprendre le fluide de réglage, pour continuer la seconde conduite en FR2. Le montage ainsi décrit pour le début de l'élément de flûte marine peut être complété à volonté, en réalisant soit l'alternance des branchements des organes séparateurs à la première conduite de fluide de réglage FR1 ou à la seconde conduite de fluide de réglage FR2. Bien entendu, on peut prévoir de nombreuses autres configurations, par exemple en ne branchant que les organes séparateurs situés aux deux extrémités de la flûte à la conduite FR1, les autres étant branchés à la conduite FR2; on peut également brancher un organe séparateur sur trois à la conduite FR2, et les autres à FR1, et ainsi de suite. Une variante plus élaborée de l'invention consiste naturellement à prévoir plus de deux conduites de fluide de réglage, ce qui augmente encore les possibilités d'interconnexions variées entre les différents organes séparateurs et les différentes conduites de fluide de réglage. A 1 inverse, il est possible de prévoir une seule conduite de fluide de réglage, à laquelle sont alors connectés en série stricte tous les organes séparateurs. En pareil cas, on ne prévoira naturellement pas le second passage axial de ceux-ci (notés A5) ou bien ce second passage axial est obturé. Ce premier mode de réalisation simplifié avec une seule conduite de fluide de réglage permet à priori de commander la pression de gonflage des membranes OS 119 et OS 219 à l'aide de la pression du fluide de réglage. On commande par là même l'effort d'appui de ces membranes sur la gaine G de l'élément de flûte sismique. Le fluide de réglage étant de préférence du kérosène, la présente invention apporte déjà a priori, même avec une seule conduite de fluide de réglage, un avantage important : en effet, si la pression du fluide de réglage est ajustée de manière telle que la membrane OS 119 sert sur la gaine G avec une pression seulement légèrement plus forte que la pression à l'intérieur du kérosène de sustentation K, on aura effectivement une compartimentation de l'élément de fluide sismique en plusieurs portions successives. Cela évite donc a priori des mouvements intempestifs du kérosène de sustentation. Par contre, si la pression de kérosène de sustentation vient à monter dans l'une de ces portions, cette pression va pouvoir devenlr assez forte pour que du kérosène de sustentation s'écoule en faible quantité et a faible débit entre la membrane OS 119 et la gaine G. L'homme de l'art comprendra immédiatement qu'un tel écoulement à faible vitesse ne pourra pratiquement pas engendrer de bruit intempestif dans les signaux de mesure. Ceci représente donc l'avantage essentiel, qui se présente même avec une seule conduite de fluide de réglage. Lorsqu'on en utilise plusieurs, comme le montre la figure 6, il devient alors possible de réaliser une compartimentation sélective de l'élément de flûte marine. En effet, en gonflant très fort certains organes séparateurs tels que OS 119, ceux-ci ne laisseront pratiquement jamais passer de kérosène de sustentation, caractéristique qui peut s'avérer intéressante notamment au voisinage des connecteurs d'extrémité. En revanche, en gonflant peu ou pas certains organes de sustentation tels que OS 219, on empêche des mouvements importants et de forte amplitude du fluide de sustentation à l'intérieur de l'élément de flûte, tout en autorisant néanmoins suffisamment un tel mouvement de kérosène de sustentation pour filtrer toute variation de pression forte qui serait susceptible d'être captée par les hydrophones. Comme précédemment indiqué, cela permet a priori de moduler la partition réalisée dans l'élément de flûte par les différents organes séparateurs. Cette modulation peut être en tout ou rien, c'est-à-dire que les pressions dans les conduites de fluide de réglage seraient fixées à l'avance.On peut également concevoir que au lieu des bouchons BR1 et BR2, les connecteurs tels que C1 réalisent une interconnexion des différents éléments de flûte sismique consécutifs, de façon que l'on définisse globalement sur l'ensemble de la flûte marine une première conduite de fluide de réglage FR1 et une seconde conduite de fluide de réglage FR2, dont les pressions pourraient alors être contrôlées en permanenee et de façon continue à partir du navire, et ajustées par exemple pour minimiser les bruits existants dans les mesures captées. Si l'on se réfere maintenant à la figure 7, on voit que celle-ci illustre sous forme de fragment a'élémentsde flûte marine, la mise en place d'un organe séparateur OS3, dont la membrane OS 319 est tout juste en contact avec la gaine G. Cette situation correspond au cas déjà cité où la pression au voisinage de cet organe séparateur dans le kérosène de sustentation K est devenue suffisamment importante pour vaincre pratiquement l'effort d'appui de la membrane OS 319 sur la gaine.Dans de nombreux cas, notamment dans celui ot on ajusterait en permanence la pression des fluides de réglage à partir du navire, on pourra avoir intérêt à maintenir en permanence cette condition de quasi équilibre entre le contact de la membrane OS 319 et la gaine d'une part, et la pression d fluide de sustentation ou kérosène K d'autre part. Dans un mode de réalisation particulier, la gaine G est constituée par un matériau thermoplastique ou élastomère à câbles tracteurs textiles incorporés. Les câbles de traction peuvent être en métal, ou de préférence en matière synthétique, telle que des fibres de KEVLAR (marque déposée). Les liaisons électriques sont réalisées par des faisceaux de câble, de manière connue en elle-même. Le corps cylindrique 15 et les deux capuchons 16 et 17 de chaque séparateur sont avantageusement réalisés en une matière synthétique thermoplastique, telle que polyamide ou polypropylène. Enfin, la membrane déformable 19 est réalisée avantageusement en un caoutchouc, tel que du caoutchouc nitrile, ou bien en une matière thermoplastique compatible avec le matériau de la gaine ; cette matière thermoplastique étant par exemple du polychlorure de vinyle, du polyuréthane, ou autre élastomère. Enfin, les interconnexions pour le fluide de réglage entre les différents organes séparateurs ainsi qu'avec les connecteurs d'extrémité sont réalisées sous forme de tubulures assez rigides De préférence, ces tubulures sont suffisamment rigides pour que ces conduites de fluide de réglage se comportent de manière quasiment indépendante de-la pression du kérosène de sustentation. Cependant, on pourra avoir intérêt dans certains cas à prévoir ces conduites avec une relative souplesse, de manière à introduire un effet de couplage entre la pression du kérosène de sustentation et la pression de réglage. Comme matière pour ces conduites de fluide de réglage, la demanderesse utilise actuellement à titre préférentiel le polyamide. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit, mais s'étend à toute variante inscrite à l'intérieur du cadre des revendications ci-apres. REVENDICATIONS 1. Elément de flûte marine, du type comportant, entre deux connecteurs d'extrémité (C1, C2), une gaine (G) apte à contenir de façon étanche un fluide de sustentation (K), et logeant de place en place un ou des capteurstransducteurs acoustiques (Hi à H4) ainsi qu'un ou des flotteurs (F1 à F3) éventuellement, tandis que sont prévus, le long de l'élément de flûte et à l'intérieur de la gaine, au moins un câble de traction (T) assurant la solidité mécanique de l'élément de flûte, et des liaisons électriques (LE) entre chaque capteur-transducteur et l'un au moins des connecteurs d'extrémité, caractérisé par le fait que ladite gaine (G) loge également de place en place des organes séparateurs (OS1, 052, 053) que chaque organe sépa- rateur comporte au moins un passage longitudinal (T1 à T3) pour le câble de traction, un passage longitudinal (LEO) pour les liaisons électriques, et au moins un premier passage longitudinal auxiliaire (A4) pour un fluide de réglage, que chaque organe séparateur, de forme générale cylindrique, est muni périphériquement d'une gorge annulaire (18) communiquant avec le premier passage longitudinal auxiliaire (A40 - A45) gorge autour de laquelle est montée à étanchéité une membrane déformable (19), et par le fait que les passages longitudinaux auxiliaires des différents organes séparateurs sont interconnectés en série, ce qui permet de commander à l'aide du fluide de réglage la pression de gonflage des membranes, et l'effort d'appui de celles-ci sur la gaine (G) de l'élément de flûte sismique. 2. Elément selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque organe séparateur comporte au moins un second passage longitudinal auxiliaire (A5) de fluide de réglage, non connecté à sa gorge annulaire (19), ce qui permet la réalisation à l'intérieur de la gaine d'au moins une première et une seconde conduites, indépendantes (FRi ;; FR23, de fluide de réglage, et par le fait que certains. organes séparateurs (OS1) ont leur premier passage loncitudinal relié à la première conduite de fluide de réglage (FR1), tandis que d'autres (OS2) ont leur premier passage loegitudinal relié à la seconde conduite de fluide de réglage (FR2), ce qui permet, en jouant sur les pressions dans les deux conduites de fluide de réglage, de moduler la partition réalisée dans l'élément de flûte par les organes séparateurs. 3. Elément selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'un au moins des connecteurs d'extrémité (Cl) comporte, outre un bouchon pour le remplissage en fluide de sustentation (BRO), un bouchon pour chaque conduite de fluide de réglage (BR1 BR2). 4. Elément selon l'une des revendications 1 3, caractérisé par le fait que le ou les passages longitudinaux auxiliaires (A4) sont munis d'orifices taraudés (A41, A44) aptes à recevoir les embouts filetés de conduites élémentaires (FR1 ; FR2) interconnectant les organes séparateurs. 5. Elément selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que chaque organe séparateur comporte un corps cylindrique (15) définissant en périphérie ladite gorge annulaire (19), et sur chacune de ses sections droites une rainure circulaire (15A, 1SB), ainsi que deux capuchons 16, 17) venant se fixer sur le corps cylindrique, tout en définissant chacun une rainure circulaire (16A, 17B) complémentaire de l'une des précédentes (15A, l5B),tandis que la membrane (19), de forme générale cylindrique se termine radialement vers l'intérieur par deux lèvres munies à leurs extrémités de bourrelets (19A ; l9B) circulaires respectifs venant se loger dans lesdites rainures (15A, 16A l5B, 17B). 6. Elément selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le corps cylindrique (15) et les deux capuchons (16, 17) sont réalisés en matière synthétique. 7. Elément selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que la membrane déformable (19) est réalisée en un caoutchouc, tel que du caoutchouc nitrile, ou en matière thermoplastique compatible avec le matériau de la gaine. 8. Elément selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que les passages axiaux (T1 à T3) pour les câbles de traction sont, au moins en partie, incurvés (T10, T12) par rapport à l'axe de l'organe séparateur. 9. Flûte marine comprenant en série plusieurs éléments de flûte selon l'une des revendications 1 à 8. 10. Flûte marine selon la revendication 9, caractérisée par le fait que les conduites de fluide de réglage des différents éléments de flûte sont interconnectées.