Brevet FR2800454A1 — publié le 20010504

La présente invention concerne un dispositif de mesure de l'épaisseur d'une couche de neige s'étendant sur le utilisable notamment pour mesurer l'épaisseur de la couche de neige déposée sur une chaussée ou une piste d'aéroport. La présence d'une couche de neige d'épaisseur supérieure à un seuil déterminé sur une piste d'aéroport, entraîne un manque d'adhérence rendant l'atterrissage d'un avion difficilement contrÔlable. Il est donc primordial pour les exploitants d'aéroports et les pilotes d'avion de disposer d'une mesure précise de cette épaisseur. De la même manière, les exploitants d'un réseau autoroutier doivent disposer en temps réel de mesures leur permettant d'apprécier le degré d'enneigement d'une portion d'auto route pour en décider ou non la fermeture. Actuellement, l'épaisseur de la couche de neige est mesurée manuellement. Un opérateur muni d'un réglet parcourt la piste entre deux atterrissages pour effectuer des mesures à intervalles réguliers le long celle-ci. Ce procédé est particulièrement long. Pour laisser matérielle ment temps à l'opérateur d'effectuer mesures sur toute la longueur de la piste, l'atterrissage des avions est retardé entraînant alors un surcoût important, ou le nombre de points de mesure est réduit, ce qui augmente les risques d'erreur lors de l'appréciation danger d'un atterrissage sur la piste concernée. Dans certains aéroports, des dispositifs de mesure régulièrement espacés, sont fixés à demeure le long de la piste. Leur inconvénient réside dans le caractère ponctuel de la mesure, qui n'est pas représentative de l'enneigement général de la piste à moins d avoir prévu une multiplicité de capteurs, ce qui conduit à une installation coûteuse tant à la construction qu'à la maintenance. Il existe donc un besoin non résolu à ce jour dl dispositif permettant une mesure précise et rapide de l'épaisseur d'une couche de neige présente à la surface d'une piste d'aéroport ou d'une voie de circulation routière telle qu'une autoroute permettant, par de nombreu ses mesures, d'apprécier le degré d'enneigement de cette surface et son évolution afin de pouvoir décider rapidement de la fermeture ou non de l'accès à cette surface. A cet effet, on prévoit selon l'invention, un dispositif de mesure de l'épaisseur d'une couche de neige recouvrant le sol, comprenant un bâti, au moins un organe d'appui sensiblement ponctuel du bâti sur le sol au travers de la couche de neige, et au moins un capteur de mesure de la distance le séparant d'une surface supérieure de la couche de neige, ce capteur étant porté par le bâti à un niveau prédéterminé connu au-dessus du niveau du point de contact de l'organe d'appui sur le sol. L'épaisseur de la couche de neige est déterminée en soustrayant, à la distance connue séparant le capteur du sol, la distance mesurée séparant le capteur de la surface supérieure de la couche de neige. La mesure est ainsi rapide et précise. Selon un mode de réalisation particulier, l'or gane d'appui est formé par un disque sensiblement perpendi culaire au sol, monté tournant dans le bâti et reposant sur le sol par sa périphérie. Le disque facilite les déplacements du dispositif de mesure par rapport au sol. Du fait de cette mobilité améliorée, plusieurs mesures peuvent être effectuées rapidement sur une distance donnée. Avantageusement dans cette réalisation, le disque a un pourtour agencé pour déterminer une arête circulaire d'appui sur le sol. Ainsi, la surface de contact du disque sur la neige est trop faible pour que la couche de neige puisse supporter le disque de sorte que le disque fend la couche de neige pour reposer sur le sol par son arête circulaire. La distance séparant le capteur du sol est donc constante. La précision de la mesure est renforcee. De préférence, l'armature comprend des moyens de son attelage articulé à une partie 'un véhicule de façon que le bâti repose sur le sol sous son propre poids, le capteur de mesure d'une distance etant un capteur sans contact. L'attelage du dispositif mesure à un véhicule, par exemple automobile, et l'emploi d'un capteur sans contact, permettant une mobilité elevée du dispositif de mesure. Le temps nécessaire pour mesurer l'épaisseur de la couche de neige le long d'une piste atterrissage ou d'une chaussée est ainsi particulièrement faible. En outre, le dispositif de mesure étant attelé à 'avant du véhicule, la couche de neige dont l'épaisseur mesurée, est intacte et non encore altérée par le passage du véhicule. D'autres caractéristiques avantages de l'in vention ressortiront encore à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation particuliers non limita tifs de l'invention. Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels : _ la f igure 1 est une en perspective d'un dispositif de mesure selon un premier mode de réalisation de l'invention, le dispositif de mesure étant attelé à un véhicule ; _ la figure 2 est une vue schématique représen- tant les positions respectives du disque et du capteur par rapport au sol et à la couche de neige ; - la f igure 3 est une vue analogue à la f igure 1 d'un dispositif de mesure selon un deuxième mode de réalisation ; - la figure 4 est une vue analogue à la figure 1 d'un dispositif de mesure selon un troisième mode de réalisation. - la figure 5 est une vue analogue à figure 1 d'un dispositif de mesure selon un quatrième mode de réalisation. En référence aux figures 1 et 2, le dispositif de mesure selon le premier mode de réalisation de invention, portant la référence générale 1, comprend un bâti générale ment désigné en 2 et un capteur 3 monté sur le bati 2. Le bâti 2 comprend deux bras 4 parallèles ayant chacun une extrémité montée pour pivoter sur barre de fixation 5. Un disque 7, f ormant un organe de roulement et appui du bâti 2 sur le sol, est monté pour tourner librement entre les extrémités libres des bras 4 de façon son axe de rotation 6 soit parallèle à la barre de fixation 5. Le disque 7 est biseauté sur sa périphérie et présente une arête circulaire 8. Le disque 7 comprend une jante métallique sur laquelle est fixé un bandage en caout chouc dur de section triangulaire, ou le disque peut être réalisé entièrement en métal ou en matière synthétique. L'organe de roulement pourra également comprendre une jante métallique supportant un pneu de faible largeur (par exemple entre un et trois centimètres) rempli air sous pression. D'une manière générale, l'organe de roulement aura ainsi un pourtour ayant en coupe transversale une section de forme semi-circulaire ou semi-elliptique. L'extrémité libre d'un des bras 4 se prolonge par poutre 9 dont l'extrémité libre, s'étendant au-delà du disque 7, porte le capteur 3. Le capteur 3 est un capteur de distance sans contact, par exemple optique ou ultrasons. En utilisation, la barre de fixation 5 est montée horizontalement sur la partie avant 10 véhicule automobile généralement désigné en 11 de sorte que le disque 7 s'étende perpendiculairement au sol et repose celui-ci par l'arête circulaire 8. De préférence, la hauteur de fixation de la barre 5, ou le diamètre du disque 7 sont choisis de façon que, lorsque le dispositif est attelé au véhicule et que l'arête circulaire 8 est en appui le sol 30, l'axe de rotation 6 s'étende plus bas que la barre de fixation 5. On comprend que Le déplacement du véhicule engendre un effort sur les bras portant le disque. Cet effort tend à renforcer- le contact du disque sur le sol. Les risques de décollement du disque du sol sous l'effet de chocs sont de cette façon limités. Préalablement aux opérations de mesure, le dispositif est étalonné en procédant à une mesure sur un sol dépourvu de neige, par exemple dans un hangar. On mesure ainsi la hauteur du capteur par rapport au sol soit la distance notée H à la figure 2. Le véhicule est ensuite amené sur la piste enneigée et la parcourt à une vitesse comprise entre 40 km/h et- 80 km/h. On comprend que la surface portante de la neige en contact avec le disque 7 est très faible de sorte que le disque ne repose pas sur la couche de neige 40 mais traverse celle-ci sous l'effet de son poids et de celui du bâti 2 pour reposer sur le sol 30. Avantageusement, des moyens de chauffage du disque 7 sont prévus. Ces moyens de chauffage comprennent une résistance s'étendant au niveau de la périphérie du disque 7. La résistance est reliée par exemple à la batterie du véhicule par l'intermédiaire d'un organe de régulation. En fonctionnement, la résistance est portée à une température suffisante pour que la neige fonde au contact du disque 7. Ainsi, le passage du disque 7 au travers de la couche de neige 40 est facilité. En outre, la neige ne peut rester collée au disque 7 et s'y accumuler. Bien entendu, d'autres moyens de chauffage peuvent être envisagés. Le capteur 3 mesure la distance h (notée à la figure 2) le séparant de la surface supérieure de la couche de neige 40 en avant du disque 7 par référence au sens de déplacement du véhicule. Cette mesure est effectuée de façon connue par triangulation ou en mesurant le temps séparant l'émission d'une onde incidente vers la surface supérieure de la couche de neige et la réception de l'onde réfléchie par cette surface. L'épaisseur de la couche de neige est calculée en effectuant la différence entre les distances H et h. Cette opération peut être effectuée de façon automatique par l'intermédiaire d'un système de traitement informatique embarqué sur le véhicule ou installé dans un local, les mesures étant alors communiquées par radio au système. Les mesures de l'épaisseur de la couche de neige peuvent être effectuées de façon périodique après qu'une certaine distance ait été parcourue ou de façon continue. Il est ainsi possible d'obtenir le profil de l'épaisseur de la couche de neige sur toute la longueur de la piste. En outre, le système de traitement informatique peut être conçu pour filtrer les données reçues de façon à éliminer les variations de la série de mesures dues aux vibrations du dispositif de mesure et/ou à l'amortissement de ces vibrations. Les éléments identiques ou analogues à ceux décrits précédemment porteront même référence numérique dans la description des deuxième, troisième et quatrième modes de réalisation qui va suivre. Le fonctionnement du dispositif selon ces modes de réalisation est en outre similaire au fonctionnement du dispositif décrit ci-dessus. En référence à la figure 3, le dispositif de mesure 1 selon le deuxième mode de réalisation comprend un bâti 2 comportant des bras 4 reliés à une barre de fixation 5 et un disque 7 monté pour tourner dans le bâti 2. Le capteur 3 est monte sur l'extrémité libre d'un des bras 4 au niveau de l'axe de rotation 6. Un portant 20, encadrant la partie avant du disque 7, est fixé aux extrémités libres des bras 4 et est muni d'un moyen pour fondre la couche de neige en avant du disque 7. Le moyen pour fondre est ici une buse 21 de projection d'une substance anti-gel sous press en avant du disque 7 par référence au sens de déplacement du véhicule il auquel est fixé le dispositif de mesure 1. Le moyen pour fondre pourrait être également un moyen de chauffage de la couche de neige. De façon analogue au premier mode de réalisation, le capteur 3 s'étend à un niveau prédéterminé connu au- dessus du point de contact du disque sur le sol. Cette distance est ici égale au rayon du disque 7. Un organe d'application du disque 7 sur le sol, ici un vérin 12, s 1 étend entre un des bras 4 et la partie avant 10 du véhicule 11. Le vérin 12 applique le disque 7 sur le sol préalablement aux opérations de mesure. Le vérin 12 permet également de décoller le disque 7 du sol pour faciliter les manoeuvres du véhicule. La barre de fixation 5 et le vérin 12 forment les moyens d'attelage du disposi tif de mesure 1 au véhicule il. En référence à la figure 4, le dispositif de mesure selon le troisième mode de réalisation comprend un bati 2 comportant une barre de fixation 5, un vérin 12, deux bras 4, un disque 7 monté pour tourner dans le bâti 2, et un portant 20. Le portant 20 est muni d'un organe de raclage du 22. L'organe de raclage 22 s'étend en avant disque 7 par référence à un sens de déplacement du dispositif de mesure 1 et est ici incliné par rapport à la direction longitudinale du véhicule il de façon à amener "La neige raclée vers le côté droit du véhicule il. Le capteur 3 s'étend en une position decalée vers la gauche du véhicule il de façon à mesurer l'épaisseur de la couche de neige en une zone de celle-ci non altérée par le passage de l'organe de raclage 22. En référence à la figure 5, le dispositif de mesure 1 selon le quatrième mode de réalisation comprend un bâti 2 comportant un cadre 23 sensiblement horizontal qui supporte le capteur 3 et qui possède deux côtés opposés sur lesquels des roues 7 sont montées pour tourner autour d'un axe 6. Le cadre 23 est relié par une articulation 24 au bras 4 lui-même articulé à la barre de fixation 5 montée sur la partie avant 10 du véhicule 11. L'articulation 24 est agencée pour permettre un pivotement du cadre 23 autour d'un axe 25 sensiblement horizontal et perpendiculaire à l'axe 6 et autour d'un axe 26 vertical qui s'étend en avant du point de contact des roues 7 avec le sol par référence à un sens d'avancement du véhicule (ici la marche avant) . Le pivotement autour de l'axe 25 permet de maintenir les roues 7 en contact avec le sol même lorsque celui-ci est irrégulier. Le pivotement autour de l'axe 26 autorise des changements de direction du véhicule sans qu'il soit nécessaire de décoller les roues 7 du sol. L'axe 26 s'étendant en avant du point de contact des roues 7 avec le sol, les roues 7 sont tractées et suivent naturellement les changements de direction du véhicule. On peut bien entendu prévoir un organe appliquant les roues 7 sur le sol (vérin, ressort ... ). Bien entendu l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l'inven tion tel que défini par les revendications. En particulier, le dispositif de mesure conforme à l'invention peut être attelé également à une partie latérale ou arrière du véhicule. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure de l'épaisseur d'une couche de neige (40) s'étendant sur le sol (30), caracté risé en ce qu il comprend un bâti (2) , au moins un organe appui sensiblement ponctuel (7) du bâti sur le sol au travers de la couche de neige et au moins un capteur de mesure (3) de la distance (h) le séparant de la surf ace supérieure de la couche de neige, ce capteur étant porté le bâti à un niveau (H) prédéterminé connu au-dessus du niveau du point de contact de l'organe d'appui sur le sol. 2. Dispositif de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que 1 1 organe d 1 appui est f ormé par un disque (7) sensiblement perpendiculaire au sol monté tournant dans le bâti (2) et reposant sur le sol par sa périphérie. 3. Dispositif de mesure selon la revendication 2, caractérisé en ce que le disque (7) a un pourtour agencé pour déterminer une arête circulaire (8) d'appui sur le 4. Dispositif de mesure selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce que le bâti (2) comprend des moyens de son attelage articulé (4, ) à une partie (10) d'un véhicule (11) de façon que le bâti repose sur le sol sous son propre poids, et en ce que capteur de mesure (3) est un capteur sans contact. 5. Dispositif de mesure selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens d'attelage comprennent un organe d'application (12) du disque (7) sur le 6. Dispositif de mesure selon l'une des revendi cations précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de chauffage de l'organe d'appui (7). 7. Dispositif de mesure selon l'une des revendi cations 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend une buse de projection (21) d'une substance anti-gel sur la couche de neige en avant du point de contact de l'organe d'appui (7) sur le sol par référence - un sens de déplacement du dispositif de mesure (1). 8. Dispositif de mesure selon l'une des revendi cations 1 à 5, caractérisé ce qu'il comprend un organe de raclage (22) du sol (30) s'étendant en avant du point de contact de l'organe d'appui (7) sur le sol par réf érence à un sens de déplacement du dispositif de mesure (1).