Brevet FR2575556A1 — publié le 19860704

La présente invention a pour objet un dispositif de réception d'ondes acoustiques dans l'eau et plus particulièrement un dispositif de récep- tion comportant une pluralité de récepteurs disposés en opération à des niveaux de profondeurs différents. Le dispositif selon l'invention trouve ses applications dans les domaines de l'océanographie, de la détection acoustique ou encore de la prospec- tion sismique en mer, par exemple. Dans le domaine de l'océanographie, il est connu d'utiliser des bouées- radio comportant un corps flottant associé à un équipement radio-émetteur relié à un ou plusieurs capteurs immergés tels que des hydrophones. Les capteurs sont supportés soit par un câble lesté, soit par un tube ou une colonne lequel est adapté à se maintenir dans une position sensible- ment verticale et est le plus souvent ancré au fond de l'eau. De telles bouées sont décrites par exemple dans les brevets US 3.405.558, 3.488.783 ou 3.541.498. Certaines opérations de prospection sismique par réfraction par exemple comportent l'utilisation d'une bouée-radio à laquelle est suspendue un capteur tel qu'un hydrophone, adapté à détecter les ondes acoustiques -2 réfractées par les différentes couches du sous-sol, en réponse à des impulsions sismiques émises par une source marine remorquée derrière un navire. La bouée est mise à l'eau et le navire s'en éloigne. La source sismique qu'il entraine est actionnée périodiquement. Les ondes captées sont transmises par radio à un laboratoire d'enregistrement installé sur le navire. Une bouée de ce type est décrite par exemple dans le brevet US 3.671.928. L'utilisation d'une ou plusieurs bouées-radio libres laissées derrière un navire sismique présente de nombreux inconvénients. En raison des courants éventuels, il est parfois difficile de déterminer leurs positions exactes aux instants successifs o la source sismique est déclenchée. Il est aussi difficile souvent de les repérer, une fois achevées les opérations de prospection sismique et lorsque cela est possible, leur récupération nécessite des manoeuvres parfois longues. Dans de nombreux cas, on préfère utiliser des bouées-radio à une seule voie de transmission-et pourvues d'un équipement électronique assez som- maire et peu onéreux et qui de ce fait, peuvent être abandonnées & la fin des opérations de relevés si les circonstances ne se prêtent pas à leur récupération. En outre, les bouées-radio non ancrées sont livrées aux mouvements de la houle et les éléments capteurs suspendus au-dessous sont soumis à des déplacements verticaux générateurs de bruit de fond. Les moyens amortis- seurs que l'on trouve souvent associés au câble supportant les éléments capteurs n'ont qu'un pouvoir limité et contribuent à rendre plus complexes les bouées-radio et plus difficiles leur mise à l'eau. Un autre inconvénient des bouées-radio lié au précédent, tient à leur encombrement surtout lorsqu'elles comportent une pluralité de capteurs espacés, fixes à une partie immergée relativement longue. Le déplacement 3 - d'une telle bouée d'un emplacement à un autre est difficile du fait qu'il est souvent nécessaire de la hisser entièrement hors de l'eau. Le dispositif selon l'invention permet d'éviter les inconvénients ci- 5.dessus mentionnés. Il comporte un élément tubulaire ou flOte dont la longueur est grande relativement à sa section, cet-élément contenant des moyens de flottai- son du côté d'une première de ses extrémités et des moyens de lestage du côté de sa seconde extrémité. Il est caractérisé en ce que l'élément tubulaire est lisse et réalisé en un matériau transparent aux ondes acoustiques, en ce qu'il comporte une pluralité de récepteurs répartis à l'intérieur de l'élément tubulaire et des ailerons de stabilisation fixes à l'élément tubulaire à ladite extrémité opposée. Suivant un mode de réalisation, le dispositif comporte également un câble de liaison avec un véhicule de surface, le câble comportant des conducteurs électriques reliant les différents récepteurs à des moyens de transmission ou de mémorisation disposés sur le véhicule. Suivant un mode de réalisation particulier, le dispositif comporte éga- lement un élément de mesure de la profondeur d'immersion qui est fixé au câblede liaison, ledit élément de mesure étant connecté par l'inter- médiaire de conducteurs électriques du câble avec un système de pilotage adapté à maintenir un certain écart de préférence sensiblement constant entre ledit véhicule et l'élément tubulaire lorsque celui-ci est disposé suivant la verticale en position d'équilibre stable dans l'eau. La disposition des différents récepteurs et des fils conducteurs associés à l'intérieur facilite la réalisation d'un élément allongé bien lisse qui, du fait de-sa longueur particulièrement, est très peu sensible aux oscillations de la houle. Par conséquent,le bruit de fond d'origine hy- drodynamique qui se superpose aux signaux reçus par les récepteurs est très faible. En outre, la répartition des masses et la présence des ailerons stabili- sateurs, permet de remorquer sans difficulté le dispositif d'un empla- cement de mesure à un autre et de le positionner à la verticale, comme on le verra plus en détail dans la suite de la description qui est rela- tive à un mode de réalisation particulier donné à titre d'exemple non limitatif et en se reportant aux dessins annexes o: - la figure 1 représente schématiquement l'élément tubulaire en position stable, à la verticale dans l'eau, - la figure 2 représente schématiquement une section de l'élément tubu- laire o sont disposés des ensembles d'hydrophones, - la figure 3 représente schématiquement les moyens de raccordement de deux sections quelconques de l'élément tubulaire, et - la figure 4 représente l'élément tubulaire en position couchée dans l'eau alors qu'il est tracté par un véhicule de surface. Le dispositif selon l'invention comporte (Fig. 1) un élément tubulaire ou flûte 1 réalisé en un matériau plastique transparent aux ondes acous- tiques. L'élément tubulaire est pourvu au voisinage d'une première extré- mité, de moyens 2 de-fixation à un câble 3, lequel est relié à un bateau tracteur 4. Un lest 5 est fixé à son extrémité opposée. Au voisinage de celle-ci sont fixes également des ailerons stabilisateurs 6. L'élément tubulaire 1 comporte par exemple six sections T1, T2..T6 interconnectées. Les trois sections Tl,, T T3 les plus proches de la première extrémité contiennent des flotteurs (non représentés). Les trois sections opposées T4, T5, T6 contiennent des récepteurs acoustiques R. Chacun d'eux comporte (Fig. 2) un tube à l'intérieur duquel sont dis- posés une pluralité d'hydrophones 6 interconnectés électriquement par des conducteurs 7. Suivant un mode de réalisation particulier, chaque section active de l'élément tubulaire 1 peut comporter deux récepteurs - R constitués chacun par l'interconnexion de six à douze hydrophones, 6 par exemple. Un connecteur électrique 8 est fixé aux extrémités opposées de chaque section. Un câble multi-conducteurs 9 est disposé à l'intérieur de chacune d'elles. Ses différents conducteurs interconnectent une partie au moins des broches des deux connecteurs d'extrémité 8. Dans chacune des sections actives T4 à T6, les conducteurs électriques 7 associés aux différents récepteurs R sont reliés à l'une des extrémités à un connecteur 8. Leur connexion aux différents conducteurs ou lignes du câble multi-conducteurs 9 s'effectue dans ledit connecteur. La densité des sections actives est supérieure à celle de l'eau. Un embout tubulaire 10 est introduit à force à l'intérieur des parties terminales de chaque section T de l'élément tubulaire 1 {Fig. 3). Chaque embout comporte une tête ll de diamètre plus grand que celui de chaque section et pourvue d'une rainure circulaire 12. L'interconnexion des embouts de deux sections T consécutives de l'élément tubulaire 1 est effectuée au moyen de deux demi-coquilles 13, 14 pourvues sur leur face intérieure de deux cannelures 15. Les deux demi-coquilles 13, 14 sont rapprochées l'une de l'autre de manière à enserrer les têtes des deux embouts, les cannelures 15 venant s'emboiter dans les rainures 12. Elles sont maintenues en place par deux manchons 16 pouvant coulis- ser à l'extérieur des deux sections T et que l'on rapproche l'un de l'autre au moment du montage jusqu'à ce qu'il recouvrent complètement les pièces emboitées. La forme et la section des manchons sont choisies de manière à minimiser les bruits hydrodynamiques. Les connecteurs électriques 8 sont disposés à l'intérieur des embouts. 10. Lorsque l'on effectue le raccordement de deux sections consécutives, 6- on interconnecte les broches des connecteurs électriques d'extrémité avant de procéder au montage des coquilles 13, 14 et à leur recouvrement par les manchons 16. Le câble multi-conducteurs9 s'étend tout le long de l'élément tubulaire et, à la première extrémité de celui-ci, est raccordé à des conducteurs électriques contenus dans le câble de remorquage 3. Les signaux recueil- lis par les différents récepteurs R peuvent être transmis par ce moyen à un système de mémorisation ou d'enregistrement installé sur le bateau et non représenté et éventuellement être transmis directement à une station d'enregistrement. La répartition des masses entre les différentes sections T1 à T6 et la présence du lest 5 (Fig. 1) est telle que lorsque le bateau tracteur s'arrête, l'élément tubulaire se redresse à la verticale et se trouve presque entièrement immergé. L'utilisation d'ailerons 4 fixés au voisi- nage de la seconde extrémité a pour effet que l'élément tubulaire se couche sur l'eau et se stabilise lorsque le bateau tracteur avance (Fig. 4). Sa forme profilée leur assure une très faible trainée hydro- dynamique. L'élément tubulaire est choisi suffisamment long pour que ses déplace- ments sous l'effet de la houle soit négligeable lorsqu'il se trouve en position stationnaire à la verticale. Sa longueur peut varier de quel- ques dizaines de mètres à plusieurs centaines de mètres suivant le nom- bre de sections qui le constituent. La mise en opération du dispositif est très simplifiée. Le bateau trac- teur remorque l'élément tubulaire (Fig. 4) jusqu'à un emplacement choisi pour son utilisation et s'y arrête. Lorsque le câble de traction 3 est suffisamment détendu, l'élément tubulaire se redresse complètement jus- qu'à la verticale (Fig. 1) et se stabilise. Des mesures peuvent être alors effectuées à différents niveaux de profon- -7 - deur par les récepteurs R. Il peut s'agir par exemple de la détection de signaux réfractés dans le cadre d'opérations de prospection sismique. Une tension inopportune du câble risquant d'incliner ou de coucher l'élément tubulaire alors qu'il se trouve à la verticale et que des mesures acoustiques sont effectuées, si le bateau est déplacé par le vent, les courants ou bien la houle, le dispositif comporte avantageu- sement des moyens de stabilisation des écarts. Ces moyens comportent un. capteur de profondeur lesté 17 (Fig.l) fixé au câble 3 à mi-longueur, qui mesure la profondeur d'immersion de celui-ci dans sa partie la plus basse. Le capteur 17 est connecté à une ligne du câble 3 et le signal qu'il engendre est transmis à un système de pilotage (non représenté) à bord du bateau. En fonction de ce signal, le système de pilotage agit sur les moyens propulseurs et éventuellement sur la barre, pour que la profondeur d'immersion du capteur soit maintenue au voisinage d'une valeur déterminée. Le véhicule remorqueur peut être de faible tonnage. On peut utiliser avantageusement une vedette télécommandée, analogue à celles décrites dans la demande de brevet français EN. 84/18.590 par exemple et dont les évolutions sont commandées depuis un navire principal pourvu d'un système de télédétection et de télécommande par radio. Pour certaines applications, le navire se déplace d'un mouvement uni- forme, tractant une source sismique qui est actionnée périodiquement. La vedette reçoit par radio l'ordre de déplacer le dispositif de récep- tion d'un emplacement à un autre d'une succession d'emplacements déter- minés et d'y stationner un temps suffisant pour capter des échos sur les couches souterraines des impulsions sismiques émises par la source. Les moyens de propulsions de la vedette sont par exemple du type à hydro- jets. Dans ce cas, le système de pilotage de la vedette agit en fonction du signal délivré par le capteur de profondeur 17 (Fig. 1) pour commander - 8 - le régime de rotation de la turbine et l'orientation des tuyères d'éjection de l'eau par rapport au véhicule. Si le bateau tracteur est une vedette du type décrit dans la demande de brevet précitée, les signaux captés par les différents récepteurs R du dispositif sont transmis par le câble de liaison 3 à un système de transmission par radio et envoyés à un laboratoire d'enregistrement installé sur le navire principal. -9- REVENDICATIONS R E V E N D I C A T I 0 N S 1. - Dispositif de réception d'ondes acoustiques dans l'eau comportant un élément tubulaire (1) dont la longueur est grande relativement à sa section, cet élément contenant des moyens de flottaison du côté d'une première de ses extrémités et des moyens de lestage du côté de l'extré- mité opposée, caractérisé en ce que l'élément tubulaire est lisse et réalisé en un matériau transparent aux ondes acoustiques et en ce qu'il comporte une pluralité de récepteurs (R) répartis à l'intérieur de l'élément tubulaire et des ailerons (6) de stabilisation fixes au voi- sinage de sa seconde extrémité. 2. - Dispositif de réception selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un câble de liaison (3) avec un véhicule de surface (4), le câble comportant des conducteurs électriques (7) reliant les différents récepteurs (R) à des moyens de mémorisation disposés sur le- dit véhicule. 3. - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il com- porte un élément de mesure (17) de la profondeur d'immersion qui est fixé au câble, ledit élément de mesure étant connecté par l'intermédiaire de conducteurs électriques du câble, à un système de pilotage adapté à maintenir le véhicule à une certaine distance de l'élément tubulaire, lorsque celui-ci est orienté suivant la verticale, en position d'équi- libre stable dans l'eau. 4. - Dispositiif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément allongé comporte une pluralité de sections inter- connectées, certaines sections (T1 à T3), du côté de la première extré- mité, contenant des éléments flottants et en ce que les différents récep- teurs (R) sont' répartis dans plusieurs sections (T4 à T6) de l'élément allongé du côté de la seconde extrémité de celui-ci, lesquelles sections ont une densité supérieure à celle de l'eau. - 10 - 5. - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de lestage comportent des masses rapportées (5) fixées à la seconde extrémité de l'élément allongé (1). 6. - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les différents récepteurs (R) comportent une pluralité de capteurs (6) interconnectés, lesdits récepteurs étant connectés électriquement à un câble multi-conducteurs (9) disposé à l'intérieur de l'élément allongé au véhicule tracteur. 7. - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il com- porte des moyens d'interconnexion des différentes sections constituées d'embouts (10) pourvus de têtes (11) et assujettis aux extrémités des sections, lesdits embouts étant maintenus en position les uns par rapport aux autres par des coquilles (14, 15) coopérant avec les têtes des em- bouts et par des manchons extérieurs (16), et de connecteurs électriques (8) pour interconnecter les différents conducteurs électriques (7, 9) disposés à l'intérieur de chaque section.