Brevet FR2584537A1 — publié le 19870109

-l - ENSEMBLE D'ANTENNE POUR BOUEE SONORE La présente invention concerne des bouées sonores, et en particulier leur ensemble de montage d'antenne. Dans les zones à faible profondeur d'eau, les données sismiques sont recueillies par des appareils d'acquisition de données à distance, montés sur bouées sonores. Chaque appareil se compose d'une manière générale d'un bloc d'alimentation relié à un module de collecte et de transmission de données. Ce module est compact et disposé à l'intérieur d'un boîtier étanche à l'eau. Ce boîtier est étanché par un couvercle o étanche à l'eau comportant une antenne dipôle dépassant du couvercle. Un dispositif de flottaison couplé au boîtier maintient l'antenne en position verticale lorsqu'elle se trouve dans l'eau. La bouée sonore peut être montée sur un trépied lorsqu'on l'utilise à terre. Un connecteur extérieur situé dans le couvercle permet la connexion de capteurs déployés dans l'eau ou sur terre. Les signaux provenant des capteurs sont transmis au module de transmission situé à l'intérieur du boîtier o les données sont transmises sous forme de signal RF par l'émetteur-récepteur à un appareil de téléenregistrement situé à une distance allant jusqu'à 10 à 15 miles. o Habituellement, les bouées sonores entièrement chargées sont transportées dans une station d'enregistrement présélectionnée sur un petit bateau. Un membre de l'équipage déploie les bouées sonores et les capteurs fixés sur celles-ci dans l'eau. Les relevés dans une station d'enregistrement déterminée sont terminés, on enlève les bouées sonores de l'eau et on les transporte sur une autre station d'enregistrement. Le déploiement et l'enlèvement des bouées sonores s'effectue aussi rapidement que possible pour accélérer l'établissement de relevés. Au cours de cette opération, le membre de l'équipage saisit normalement la bouée sonore par la partie la plus commode qui est habituellement l'antenne. Après des manipulations répétées de la bouée sonore, le connecteur d'antenne se détache du couvercle et laisse suinter l'eau à l'intérieur, ce qui a pour effet de court-circuiter l'antenne. Ainsi, la connexion d'antenne inondée empêche la bouée sonore de transmettre et peut entraîner des dommages pour l'émetteur-récepteur situé à 1l'intérieur. Après des heures de fonctionnement, le bloc d'alimentation situé dans le boîtier doit être rechargé. On récupère les bouées sonores dans chaque station d'enregistrement (normalement en les saisissant par l'antenne) et on les ramène au bateau-mère. On emmène ensuite les bouées O10 sonores dans une station de recharge o le connecteur extérieur, sur lequel le capteur était relié précédemment, reçoit un câble d'alimentation du circuit de charge. Au cours de la recharge, le bloc d'alimentation génère un gaz inflammable qui remplit le boîtier. Une vis de purge située sur le couvercle permet de purger le gaz après dévissage. Très souvent, au cours d'une recharge, on n'ouvre pas la vis de purge. Le gaz généré monte en pression dans le boîtier, ce qui crée une situation potentiellement dangereuse. Si le gaz sous pression est exposé à une étincelle, il peut exploser, ce qui cause des blessures aux personnes présentes et au matériel. D'autre part, après recharge, l'opérateur peut oublier de fermer la vis de purge. Lorsque la bouée sonore est redéployée, l'eau inonde le boîtier par l'orifice de purge ouvert, ce qui endommage le circuit électronique. Suivant un aspect de l'invention, on a prévu un ensemble destiné à être utilisé avec une bouée sonore comprenant: un élément de fermeture, approprié pour fermer le boîtier d'une bouée sonore, un tube relié à l'élément de fermeture et une antenne montée par rapport à l'élément de fermeture et disposée longitudinalement à l'intérieur du tube. Suivant un autre aspect de l'invention, on a prévu une bouée sonore comprenant: un boîtier, un tube relié au boîtier et une antenne montée par rapport au boîtier et disposée longitudinalement à l'intérieur du tube. -3- Les formes de réalisation de l'invention sont les suivantes: - Un ensemble de bouée sonore, comportant un émetteur-récepteur comprenant: un boîtier, un couvercle de fermeture du boîtier, une antenne démontable, montée sur le couvercle, un manchon d'antenne monté concentriquement avec l'antenne sur le couvercle, des moyens de connexion de l'émetteurrécepteur montés sur le couvercle dans le cas d'une variante avec capteur ou chargeur de batterie, moyens de purge appropriés montés sur le couvercle pour dépressuriser le boîtier et moyens montés sur le couvercle pour actionner l'émetteur-récepteur. L'ensemble de bouée sonore peut comporter en outre: des moyens d'étanchéité pour empêcher l'eau d'entrer entre le manchon et l'antenne et des moyens de fixation du manchon sur le couvercle. Les moyens de purge appropriés peuvent comprendre en outre: un corps de valve cylindrique comportant un alésage longitudinal de part en part pour recevoir une soupape montée sur ressort, normalement fermée, un couvercle pour le corps de valve ayant un orifice de purge de l'émetteur-récepteur en communication avec l'alésage longitudinal et des moyens d'étancher l'orifice de purge. - Un logement de bouée sonore comportant un émetteur-récepteur et une batterie rechargeable disposée à l'intérieur comprenant: un couvercle amovible relié au boîtier, une antenne fixée sur le couvercle et branchée sur l'émetteur-récepteur, un manchon d'antenne entourant l'antenne de manière à l'étancher et relié au couvercle, des moyens contenant le couvercle pour la marche-arrêt de l'émetteur-récepteur, des moyens appropriés dans le couvercle pour purger le gaz accumulé de l'intérieur du logement et des moyens disposés dans le couvercle pour connecter sur une variante un capteur et un chargeur de batterie respectivement sur l'émetteur-récepteur et sur la batterie. - Un ensemble d'antenne pour une bouée sonore, comportant un logement, un couvercle de fermeture dudit logement comportant une antenne montée sur le couvercle, le modèle amélioré comprenant: un manchon d'antenne entourant concentriquement une partie de la base de ladite antenne et relié au couvercle, le manchon pouvant s'engager par un filetage sur le couvercle indépendamment de ladite antenne pour -4- empêcher le transfert des contraintes de torsion à l'antenne lorqu'on saisit la bouée sonore par le manchon. - Monture pour l'antenne d'une bouée sonore comprenant: un couvercle monté rigidement sur la bouée sonore, un manchon fixé rigidement sur le couvercle et concentrique avec ladite antenne et des moyens d'étanchéité surabondants entre le manchon et l'antenne pour prévenir l'entrée de l'eau dans les espaces interstitiels. Ces formes de réalisation et d'autres formes de réalisation préférées prévoient: - une bouée sonore dans laquelle l'intégrité de l'ensemble d'antenne est préservée. - une bouée sonore dans laquelle la base de l'antenne est protégée contre les contraintes de torsion pendant le déploiement de la bouée sonore et pendant son enlèvement, - une bouée sonore dans laquelle le raccord d'antenne ne peut pas être inondé, et une bouée sonore dans laquelle l'accumulation de gaz à l'intérieur du boîtier est purgée par un clapet monté sur ressort qui empêche également l'humidité de pénétrer à l'intérieur pendant les recharges. Conformément à d'autres formes de réalisation de la présente invention, l'ensemble d'antenne pour une bouée sonore se compose d'un couvercle amovible associé à un boîtier. Le couvercle comporte une antenne dont la base est entourée de manière étanche par un manchon d'antenne vissé sur le couvercle. Le manchon d'antenne étanche la base de l'antenne et empêche l'eau de pénétrer à l'intérieur. L'ensemble de couvercle d'antenne comporte également une prise mâle extérieure, un interrupteur général et un clapet à une voie monté sur ressort, fixé sur le couvercle. La prise mâle et l'interrupteur sont reliés à un module électronique situé à l'intérieur de la bouée sonore. La prise mâle est adaptée pour recevoir des signaux électriques d'un capteur ou d'un courant de charge d'un chargeur de batterie. Le clapet à une voie assure la purge du gaz sous pression se trouvant à l'intérieur du boîtier sans laisser l'eau ou l'humidité pénétrer à l'intérieur. -5- Pour mieux comprendre les avantages et les bénéfices de notre invention, il y a lieu de lire la description détaillée donnée en appendice et de consulter les dessins o: La figure 1 est un schéma d'une bouée sonore; La figure 2 est une vue en élévation en coupe transversale de l'ensemble d'antenne de bouée sonore; La figure 3 est une vue en élévation en coupe transversale du clapet de décompression; et La figure 4 est une vue en élévation du clapet de décompression en o10 coupe transversale partielle. -6- La figure 1 représente une bouée sonore 10 flottant dans de l'eau 12. La bouée sonore se compose d'une manière générale d'un boîtier étanche à l'eau 14 comportant un collier de flottaison 16 disposé autour de son extrémité supérieure. Un ensemble d'antenne 18 est monté à la partie supérieure du boîtier 14. L'ensemble d'antenne 18 comporte un couvercle 20 muni d'une antenne 22 et d'un manchon d'antenne concentrique 24 monté sur l'antenne. Une prise mâle de raccordement extérieure 26, un interrupteur 28, et un clapet de purge 30 passent à travers le couvercle 20 et sont fixes à l'intérieur de celui-ci. La prise mâle de raccordement 26 peut recevoir une douille étanche à l'eau fixée sur un capteur approprié déployé dans l'eau ou sur terre ou un fil venant d'un chargeur de batterie. Si on se réfère à la figure 2, on voit l'ensemble d'antenne 18 représenté en coupe transversale verticale. L'ensemble d'antenne 18 se compose d'un couvercle tronconique 20 comportant un alésage radial 32 et un trou axial 34 partant de la base de l'alésage 32 et traversant le couvercle 20. Une pluralité de trous désaxés tels que 36 et 38 traversent également le couvercle 20. Le couvercle 20 est monté sur un bottier 14 de façon qu'une bride cylindrique 42 mette un joint , torique 44 en contact avec le dessus du boîtier 14. Le couvercle 20 est accouplé au boîtier 14 par un collier de serrage 46 retenant une lèvre 48 du couvercle contre une lèvre 50 du boîtier 14, de façon à former entre eux un joint étanche à l'eau. L'antenne 22 est montée dans un alésage radial 32 par l'intermédiaire d'un connecteur d'antenne bien connu 52 fixé dans un trou 34. Un joint 56 concentrique avec le connecteur 52 assure l'étanchéité de la base de l'antenne 60. Le manchon d'antenne 24 concentrique à l'antenne 22 est vissé dans l'alésage radial 32. Le diamètre intérieur du manchon est légèrement plus grand que celui de la -7- base de l'antenne 60. Un joint torique 62 est disposé au-dessous du manchon 24 et autour de la base de l'antenne 60 de façon à former un joint étanche à l'eau entre eux. Un autre joint torique 64 est disposé à l'intérieur du manchon 24 à proximité du dessus de la base de l'antenne 60. Un trou 66 traverse transversalement le manchon à la partie supérieure de la base de l'antenne pour permettre la vidange de l'eau qui a pénétré au-dessus du manchon. Le manchon d'antenne 24 est fixé sur le couvercle par un écrou 68 vissé sur la partie inférieure du manchon 24. La base de l'écrou 68 comporte un joint torique 70 destiné à étancher l'écrou 68 contre le couvercle 20. Un deuxième joint torique 72 est disposé concentriquement autour de l'extérieur du manchon 24 à côté de l'écrou 68 de façon à former un joint étanche à l'eau entre eux. Le joint en caoutchouc 56 et la série de joints toriques 62, 64, 70 et 72 forment un joint étanche à l'eau redondant. Le manchon d'antenne 24 est fait de préférence en plastique moulé, mais peut également être fait d'une autre matière appropriée. Autour de l'extérieur du couvercle 20 se trouvent une prise mâle de raccordement extérieure 26, un interrupteur 28, et une soupape de purge 30. La prise mâle étanche à l'eau 26 est une prise mâle multibroches traversant le couvercle 20 et maintenue en place par un écrou de blocage. Les broches de la prise mâle 26 sont reliées par des conducteurs 74 avec le bloc de batterie et avec la partie électronique de l'émexteur- récepteur (non représenté). La prise mâle 26 est conçue pour recevoir une prise femelle (non représentée) reliée à un capteur ou à un chargeur de batterie. L'interrupteur 28 est monté à l'intérieur du couvercle 20 et est retenu par un écrou de blocage 76. L'interrupteur 28 comporte des joints étanches à l'eau pour empêcher l'eau de pénétrer dans l'interrupteur. L'interrupteur 28 est relié au circuit intérieur de façon à permettre la marche ou l'arrêt de l'émetteur-récepteur par rotation manuelle. -8- Le clapet de purge 30 est également monté sur le couvercle 20. Le clapet de purge 30 est un clapet assurant une communication dans un seul sens entre l'intérieur du boîtier et l'atmosphère ambiante, comme le montrent les figures 3 et 4. Le clapet de purge 30 comporte un boîtier 78 traversant le couvercle 20 et fixé par un écrou 80. Un joint torique 82 assure l'étanchéité entre le couvercle 20 et le clapet de purge 30. Le boîtier du clapet 78 comporte un alésage longitudinal 84 s'étendant de part en part. Un siège de clapet 86 est prévu dans l'alésage 84 pour recevoir un clapet 88 muni d'un joint torique 89 et une tige 90 partant du clapet. La tige de clapet 90 se trouve à l'intérieur de l'alésage 84 et peut se déplacer à l'intérieur de celui-ci dans un ressort 92 sollicité contre un épaulement 94 et retenu par un écrou 96 vissé sur l'extrémité de la queue de clapet 90. Le clapet 88 et le joint torique 89 sont sollicités contre le siège 86 par l'extension du ressort 92 contre l'écrou 96. Un corps supérieur 98 comportant un trou longitudinal 100 de part en part est relié au boîtier 78 contenant le clapet 88. Un couvercle de clapet 102 comportant un joint torique 104 emprisonné à l'intérieur vient se visser sur le corps supérieur 98. Le couvercle 102 comporte un trou 106 disposé transversalement au-dessous du joint torique 104. Le couvercle 102 étant bien vissé sur le corps supérieur 98, le joint torique 104 assure l'étanchéité du trou longitudinal 100 par rapport au trou transversal 106. Lorsque le couvercle 102 est desserré, les trous 100 et 106 sont en communication l'un avec l'autre. L'espace entre le couvercle 102 et le corps supérieur 98 reçoit une entretoise de signalisation 108 indiquant que le couvercle 102 se trouve soulevé pendant une recharge. Les éléments comportant le clapet 30 sont de préférence faits d'acier inoxydable, toutefois ils peuvent également être faits d'autres matières appropriées résistant à la corrosion. -9- En fonctionnement, les connexions électriques entre l'émetteurrécepteur et l'interrupteur et le connecteur situés sur le couvercle sont établies et l'ensemble d'antenne 18 est monté sur le boîtier 14, comme décrit précédemment. En supposant que l'ensemble de batterie est recharge, la bouée sonore 10 est prête à être utilisée. On enlève l'entretoise de signalisation 108 du clapet de purge 30 et on visse le couvercle de clapet 102 fermement contre le corps supérieur 98. On débranche le chargeur de la prise 26 et on rebranche un capteur approprié. La bouée sonore 10 et le capteur sont déployés dans l'eau o10 dans une station d'enregistrement présélectionnée o la collecte et la transmission des données s'effectuent lorsqu'elles sont signalées par un appareil de céléenregistrement. L'eau des vagues déferlantes et le vent ne peuvent pas pénétrer dans la base de l'antenne 60, ni à l'intérieur du boîtier, grâce aux joints redondants placés entre l'antenne et le manchon d'antenne. Une fois que la bouée sonore a accompli sa fonction à la station d'enregistrement désirée, un membre de l'équipe récupère la bouée sonore 10 de l'eau en la saisissant par le manchon d'antenne 24 et redéploie la bouée sonore 10 à une autre station d'enregistrement. La récupération de la bouée sonore 10 par le manchon 24 empêche l'antenne 22 de se desserrer du connecteur d'antenne 52 et maintient la transmission des signaux. Le manchon 24 réduit également les ruptures d'antenne au redéploiement et à la récupération de la bouée sonore 10 par l'antenne 72. Après des heures de fonctionnement, la batterie a besoin d'être rechargée. On récupère la bouée sonore 10 de la manière mentionnée plus haut et on la ramène à la station de recharge. On place en position d'arrêt la partie électronique par l'interrupteur 28, on débranche le capteur de la prise 26, et à sa place on branche le chargeur de batterie. On desserre le couvercle du clapet 102 de façon à placer le -10- trou 106 en communication avec le trou longitudinal 100 au-dessus du clapet 88. On insère l'entretoise de signalisation 108 entre le couvercle 102 et le corps supérieur 98 pour indiquer que le couvercle 102 est ouvert. Au cours de la recharge, la batterie génère un gaz combustible qui s'accumule dans le boitier 14 de la bouée sonore. Lorsque le gaz contenu dans le boitier atteint une pression prédéterminée telle que 0,5 livre/pouce2, la pression ouvre le clapet 88 pour diminuer la pression par les trous 100 et 106. Lorsque la pression à l'intérieur du boitier tombe au-dessous de la pression prédéterminée, le clapet se ferme. La pression à laquelle le clapet s'ouvre dépend de la constante du ressort 92 et de la compression exercée sur le ressort par l'écrou 96. Lorsque la batterie est entièrement rechargée, on débranche le chargeur, on rebranche un capteur, on enlève l'entretoise de signalisation 108 et on referme le couvercle du clapet 102 en le serrant correctement. A titre d'illustration, notre invention a été décrite avec un certain degré de spécificité. Des variations sont possibles aux hommes de l'art mais celles-ci peuvent être englobées dans le domaine d'application et dans l'esprit de la présente invention qui est limitée seulement par les revendications annexes. -11- REVENDICATIONS - I - Ensemble destiné à être utilisé avec une bouée sonore caractérisé en ce qu'il comprend: un élément de fermeture, approprié pour la fermeture du boîtier d'une bouée sonore, un tube relié à l'élément de fermeture et une antenne montée sur l'élément de fermeture et disposée longitudinalement à l'inté- rieur du tube. - 2 - Ensemble suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le tube comporte une partie filetée destinée à s'engager dans une partie filetée correspondante de l'élément de ferme- ture, de façon à relier le tube au boîtier. - 3 - Ensemble suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la partie filetée de l'élément de fermeture est munie d'une partie rigide partant de l'élément et fixée sur l'élément. - 4 - Ensemble suivant les revendications 1, 2, ou 3, caracté- risé en ce qu'il comprend en outre des moyens d'étanchéité disposés entre l'antenne et le tube pour empêcher l'entrée de l'eau entre eux. - 5 - Ensemble suivant l'une des revendications 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens montés dans l'élé- ment de fermeture pour connecter un émetteur-récepteur de la bouée sonore à celui d'un capteur et d'un chargeur de batterie, ainsi que des moyens de purge dans l'élément de fermeture pour dépressuriser le boîtier. - 6 - Ensemble suivant la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de purge comprennent: une partie tubulaire recevant un clapet normalement sollicité dans la partie fermée, un couvercle pour la partie tubulaire comportant une ouverture pour laisser un passage pour le fluide à partir de l'intérieur -12- de la partie tubulaire et des moyens pour étancher l'ouverture. - 7 - Ensemble suivant l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5 ou 6 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens montés dans l'élément de fermeture pour actionner un émetteur- récepteur de la bouée sonore. - 8- Bouée sonore, caractérisée en ce qu'elle comprend: un bottier, un tube relié au boîtier et une antenne montée sur le boîtier et disposée longitudinalement à l'intérieur du tube. - 9 - Bouée sonore selon la revendication 8, caractérisée en ce que le boîtier comporte une partie filetée destinée à se visser sur une partie filetée correspondante du tube, de façon à relier le tube au boîtier. - 10 - Bouée sonore selon la revendication 9, caractérisée en ce que la partie filetée du boîtier est munie d'une partie rigide partant du bottier et fixée au botier. - 11 - Bouée sonore selon les revendications 8, 9 ou 10, caractérisée en ce que le boîtier comporte un élément de ferme- ture amovible avec lequel le tube est relié. - 12 - Bouée sonore selon la revendication 11, caractérisée en ce qu'elle comprend un émetteur-récepteur, des moyens montés dans l'élément de fermeture pour relier l'émetteur-récepteur à un capteur et à un chargeur de batterie et des moyens de purge dans l'élément de fermeture pour dépressuriser le boîtier. - 13 - Bouée sonore selon la revendication 12, caractérisée en ce que les moyens de purge comprennent une partie tubulaire recevant un clapet normalement sollicité dans la partie fermée, un couvercle pour la partie tubulaire comportant une ouverture pour fournir un passage au fluide de l'intérieur de la partie -13- tubulaire, et des moyens pour étancher l'ouverture. - 14 - Bouée sonore selon l'une quelconque des revendications 8 à 13, caractérisée en ce qu'elle comprend une batterie rechar- geable. - 15 - Bouée sonore selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, annexées à la revendication 11, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens montés dans l'élément de fermeture pour actionner l'émetteur-récepteur.