Brevet FR2709544A1 — publié le 19950310

DISPOSITIF SUBMERSIBLE A CAPTEUR MANOMETRIQUE La présente invention se rapporte aux dispositifs submersibles utilisant des moyens manométriques pour évaluer une différence de niveau au sein d'un fluide pesant tel que l'eau de mer. En acoustique sous-marine, on peut mettre en oeuvre des systèmes d'antennes acoustiques qui comportent une chaîne d'éléments équipés de transducteurs électroacoustiques. Ces éléments sont remorqués en immersion en vue de l'écoute des bruits transmis par le milieu marin, mais la qualité de l'écoute nécessite que l'on tienne compte des défauts d'alignement qui résultent des conditions de remorquage. L'attitude d'un élément peut être localement déterminée à l'aide de dispositifs pendulaires, mais ces dispositifs sont malaisés à intégrer lorsque la section tubulaire de l'élément est faible. De plus les mesures locales d'inclinaison sont des données relativement complexes à manipuler pour en déduire l'information utile, c'est-à-dire les écarts de niveau et d'assiette des articulations de la chaîne remorquée. Sachant que les manomètres sont des organes beaucoup plus faciles à loger dans un corps tubulaire, et du fait qu'ils réagissent à une grandeur scalaire, on peut mettre à profit la pression hydrostatique pour évaluer une différence de niveau entre deux points de mesure et pour en déduire si nécessaire l'inclinaison moyenne lorsqu'on connaît la distance séparant les deux points de mesure. Les dispositifs évoqués cidessus se présentent généralement sous la forme d'une enveloppe dont la rigidité est insuffisante pour résister par ellemême à la pression externe. Dans ces conditions, le volume délimité par cette enveloppe est rempli d'un liquide. A l'air libre, une certaine surpression est obtenue par gonflage. Le liquide de remplissage de l'enveloppe présente une densité inférieure à celle de l'eau de mer pour disposer dans l'élément liquide d'une force ascensionnelle qui compense le poids de l'enveloppe et des organes qu'elle contient. L'invention a pour objet un dispositif submersible comportant une enveloppe délimitant un volume intérieur occupé par des organes de détection acoustique et par un liquide de remplissage dont la masse volumique diffère de celle du milieu dans lequel ledit dispositif doit être immergé; des moyens étant prévus à l'intérieur de ladite enveloppe pour évaluer les écarts d'assiette, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent au moins deux capteurs manométriques différentiels dont les équipages mobiles sont soumis sur l'une de leurs faces aux pressions internes et sur l'autre de leurs faces aux pressions dudit milieu ; lesdits capteurs manométriques étant reliés à un circuit électrique délivrant un signal représentatif de la différence de niveau entre les points d'application des pressions produites par ledit milieu. L'invention sera mieux comprise au moyen de la description qui va suivre et des figures annexées, parmi lesquelles - la figure l est une figure explicative; - la figure 2 est une coupe d'un dispositif selon l'invention - la figure 3 est une vue en perspective d'une variante de réalisation du dispositif selon l'invention. Sur la figure 1 on peut voir un dispositif submersible dont l'enveloppe 1 tubulaire et fermée à ses extrémités, contient des moyens clinométriques 6 localisés sur l'axe longitudinal X de l'enveloppe 1. Ces moyens mesurent par exemple l'angle d'inclinaison 7 que fait la normale 5 à l'axe X avec la verticale du lieu 3. Connaissant les angles d'inclinaison et les abscisses des clinomètres, on peut se faire une idée approximative de la forme et de l'attitude de l'enveloppe l par rapport à un plan horizontal de référence 2. L'inclinaison moyenne O de l'enveloppe 1 se détermine en traçant une droite 4 passant par les extrémités A et B de la structure déformable l. La connaissance de l'angle O peut se déduire des indications fournies par les moyens clinométriques, mais les calculs a effectuer sont relativement complexes. En outre, si la section tubulaire de l'enveloppe 1 est étroite, les moyens clinométriques 6 sont mal adaptés, en particulier s'ils sont constitués d'une masse pendulaire nécessitant un encombrement non négligeable en hauteur. Le dispositif représenté très sommairement sur la figure l peut correspondre, par exemple, à l'un des tronçons d'une antenne acoustique du type "flûte". Dans ce cas, pris comme exemple non limitatif, un sous-marin remorque au bout d'un câble une chaîne d'éléments contenant des organes de détection. Chaque élément ou tronçon étant articulé avec ses voisins, il peut présenter un écart d'assiette dont il faut tenir compte lors du traitement des signaux détectés. Chaque tronçon est constitué par une enveloppe tubulaire d'assez grande longueur dont la rigidité est généralement insuffisante pour résister seule à la pression hydrostatique externe. Pour obvier à cet inconvénient l'enveloppe est fermée à ses deux extrémités et remplie d'un liquide qui occupe tous les espaces laissés libres par les organes de détection. La masse volumique du liquide de remplissage est choisie de façon que les tronçons n'aient tendance ni à remonter ni à s'enfoncer lorsqu'ils sont immergés en milieu marin. Avantageusement, le liquide de remplissage est un isolant électrique tel qu'une huile et pour assurer un remplissage complet, on procède au gonflage de l'enveloppe. Pour des raisons de transparence acoustique, le choix peut se porter sur des enveloppes en matériaux organiques qui ne disposent pas d'une rigidité suffisante pour assurer leur indéformabilité. La déformation d'enveloppe représentée sur la figure 1 est fortement exagérée pour mettre en évidence la difficulté à laquelle on est conduit lorsqu'il faut déduire des mesures clinométriques locales, l'inclinaison moyenne de l"enve- loppe. Sur la figure 2, on peut voir un maillon 100 d'antenne acoustique du type "flûte" comportant des moyens manométriques conformes à l'invention. Ces moyens comprennent à chaque extrémité d'une enveloppe tubulaire 14 des manomètres différentiels 90 et 91. Les manomètres différentiels 90 et 91 sont constitués par un boîtier équipé de deux prises de pression donnant accès aux deux faces d'un équipage mobile tel qu'un diaphragme. Les poussées antagonistes subies par l'équipage mobile équilibrent une force de rappel élastique dont la valeur est liée au déplacement de l'équipage mobile. Ce déplacement ou les contraintes mécaniques qui lui sont associées est converti en signal électrique caractéristique de la différence des pressions qui agissent sur les deux faces de l'équipage mobile. L'enveloppe 14 délimite avec deux jonctions d'extrémité 80 et 31 un volume intérieur 11 rempli d'un liquide 15 et où baignent des organes de détection acoustique non représentés sur la figure 2. Les prises de pression 10 ménagées dans les jonctions 80 et 81 amènent l'eau de mer aux manomètres différentiels 90 et 91 par l'intermédiaire de raccords 13. Les prises de pression 12 amènent le liquide interne 15 aux diaphragmes 101 et 102 des manomètres 90 et 91. Les jonctions d'extrémité 80 et 81 assurent outre l'étanchéité, une liaison mécanique avec d'autres tronçons 100. Un câble relie l'antenne acoustique souple au remorqueur et assure les liaisons électriques entre cette antenne et ce remorqueur. Lorsque le tronçon 100 n'est pas parfaitement horizontal, ses deux extrémités présentent une différence de niveau h non nulle. La différence des pressions extérieures produite par le liquide 16 entre ces extrémités est donnée par pl - Pe = ml gh (1) Pe et Pe étant les pressions extérieures régnant respectivement au niveau des capteurs 1 et 2, où ml est la masse volumique du liquide 16 et g est l'accélération de la pesanteur. La différence des pressions intérieures produite par le liquide 15 entre les mêmes extrémités est donnée par: Pi - P2i = m2 gh (2) I Pi P.1 et Piétant les pressions intérieures régnant respectivement au niveau des I I capteurs 1 et 2. Si l'on soustrait la relation (2) de la relation (1), il vient : (Pi - Pi)-(Pe - Pe) = (Pi - Pe)-(Pi - Pe) = P1 - P2 = (m2 - m1)gh Les différences de pression fournies par les manomètres 90 et 91 sont: P1 = Pe - Pi et P2 = Pe -~ Pi. Donc, la différence de niveau h s'exprime par la relation: h = P1 - P2 g (m1 - m2) L'inclinaison se déduit de l'égalité sin O = h/L, L étant connue. Ainsi la mesure par les manomètres différentiels 90, 91 des différences de pression aux extrémités du tronçon 100 de flûte, ml, m2, L et g étant connus, permet de déterminer l'angle moyen O d'inclinaison de la flûte par rapport à l'horizontale. Ainsi dans un exemple de réalisation non limitatif on a: ml = 1025 kg m m2 = 750 kg m -3 g = 9,81 ms L = 30 m. Pour un angle Q = 1", tP1 - tP2 = 1412,5 Pa. La sensibilité pour de 2 P2 petits angles est donc approximativement de 1400 Pascal/degré. Lorsque le tronçon 100 est vertical, AP - tP2 = 80932,5 Pa. Un dispositif électronique 108 relié aux manomètres 90, 91 calcule à un coefficient près la différence d'altitude des extrémités des tronçons 100 en réalisant la différence des signaux issus des deux capteurs. En immergeant la flûte, on prend des précautions pour que l'eau de mer ne soit pas empêchée par des bulles d'air d'arriver jusqu'aux membranes 101 et 102 des manomètres différentiels 90 et 91. De même, le dispositif selon l'invention détecte les fuites éventuelles du liquide 15 qui provoque une baisse de la pression de gonflage. Pour cela, le dispositif électronique 108 exécute la demi-somme des mesures SP1 et ss P2 des deux manomètres, soit : 1(P + ss P2) 1 2 1 1 2 I AP2)=(Pe+Pe) (Pi+ Pi On obtient la différence entre la pression extérieure et la pression intérieure à mi-hauteur. Cette valeur est très voisine, au signe près, de la pression de gonflage moyenne. L'invention n'est pas limitée au dispositif linéaire. Les dispositifs selon l'invention sont aussi multidimensionnels. Ainsi sur la figure 3 on voit un dispositif 100 selon l'invention, comportant 3 manomètres différentiels 90, 91 et 92 non alignés. Les manomètres 90, 91 et 92 mesurent la différence de pression entre le liquide externe 16 et le liquide intérieur au dispositif 15, respectivement au point A, B et C. Cela permet de déterminer l'inclinaison du dispositif 100 par rapport à l'horizontale. REVENDICATIONS 1. Dispositif submersible comportant une enveloppe (14) délimitant un volume intérieur (11) occupé par des organes de détection acoustique et par un liquide (15) de remplissage dont la masse volumique (ml) diffère de celle (m2) du milieu dans lequel ledit dispositif doit être immergé ; des moyens étant prévus à l'intérieur de ladite enveloppe pour évaluer les écarts d'assiette, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent au moins deux capteurs manométriques différentiels (90, 91) dont les membranes (106) sont soumises sur l'une de leurs faces aux pressions internes et sur l'autre de leurs faces aux pressions dudit milieu, les capteurs manométriques (90, 91) étant reliés à un circuit électrique (108) délivrant un signal représentatif de la différence de niveau entre les points d'application des pressions produites par ledit milieu. 2. Dispositif selon la revendicationl, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins trois capteurs manométriques (90, 91, 92) non alignés, permettant de déterminer les écarts d'assiette. 3. Antenne acoustique linéaire caractérisé en ce qu'elle est constituée de la succession de plusieurs tronçons (100) comportant chacun un dispositif de mesure selon l'une quelconque des revendications I ou 2. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le liquide (15) de remplissage présente une surpression de gonflage et que ledit circuit électrique (108) délivre également un signal représentatif de ladite surpression en effectuant la demi somme des signaux électriques issus desdits capteurs manométriques différentiels.