Brevet FR2841529A1 — publié le 20040102

La présente invention se rapporte aux dispositifs hydrodynamiques connus sous le nom d'ancres flottantes. Elle concerne également les procédés permettant d'utiliser ces ancres flottantes. Elle permet en particulier de faciliter la traction des antennes acoustiques linéaires remorquées utilisées dans la prospection pétrolière marine. On connaît les équipements sonar remorqués constitués d'une ou plusieurs antennes linéaires mises en série et qu'il faut mettre à l'eau puis récupérer à bord d'un bâtiment de surface, ou d'un sous-marin, appelé en langage anglosaxon " handling system ". Généralement, pour un bâtiment de surface, les antennes sont enroulées et déroulées à partir d'un treuil installé sur la plage arrière du bâtiment. Ces opérations de manutention sont effectuées alors que le bâtiment de surface avance à vitesse réduite et la traction qui est générée par la traînée de l'antenne et des dispositifs d'ancres flottantes connus est insuffisante pour obtenir une tramnée suffisante de l'antenne permettant la mise à l'eau et l'enroulement/déroulement sur le tambour du treuil sans l'aide d'un opérateur. En outre, ces antennes doivent naviguer avec le plus de rectitude possible horizontalement sans toutefois que la force de traction atteigne la limite de rupture. Pour ces 2 raisons, on cherche à obtenir une traînée variable, c'est à dire assez forte pour des vitesses basses, par exemple inférieures à quelques noeuds, et pas trop forte pour des vitesses supérieures. Le brevet US 5 517 938 décrit une drague avec des ailes et des éléments actifs, qui la rendent manifestement compliquée et chère. On connaît aussi les ancres flottantes simplement constituées d'une enveloppe ouverte sur l'arrière, formant un " parachute ouvert " Celui-ci ne génère pas de traction suffisante aux basses vitesses. A l'opposé, on connaît les ancres flottantes constituées d'une enveloppe fermée sur l'arrière, formant un " parachute fermé ". Celui-ci génère une traction trop importante aux grandes vitesses. Pour fixer les idées, on a représenté sur la figure 1 l'évolution 35 de la traînée T = 2 p Cx SV2en fonction de la vitesse V telle qu'elle est recherchée pour répondre aux problèmes explicités plus haut, par rapport à celles obtenues avec les deux dispositifs de l'art antérieur. Pour obtenir une telle évolution de la traînée, l'invention propose une ancre auto adaptative, du type comprenant une enveloppe ouverte sur l'avant et sur l'arrière et remorquée par un câble par l'intermédiaire d'un jeu de drisses fixé à l'avant de cette enveloppe, principalement caractérisée en ce qu'elle comporte à son ouverture arrière un ensemble de plaques flexibles qui sont appliquées à l'état de repos l'une contre l'autre pour fermer cette ouverture arrière et qui peuvent s'ouvrir sous l'effet du courant d'eau circulant à l'intérieur de l'enveloppe de manière à ouvrir progressivement l'ouverture arrière de l'enveloppe en fonction de la vitesse de traction de l'ancre, de manière à faire diminuer progressivement le coefficient de traînée Cx de cette ancre au fur et à mesure que la vitesse de remorquage augmente. Selon une autre caractéristique, l'enveloppe a la forme d'un cylindre allongé dont l'axe est dirigé dans le sens de la traction. Selon une autre caracatéristique, les plaques flexibles sont au nombre de deux, pour former à l'état de repos deux lèvres fermées. Selon une autre caractéristique, ces plaques sont fixées à l'enveloppe en étant enfermées à l'intérieur d'un ourlet ménagé à l'extrémité arrière de l'enveloppe. Selon une autre caractéristique, la fixe à l'extrémité d'une antenne acoustique remorquée linéaire pour améliorer les caractéristiques de traction de celle-ci. Selon une autre caractéristique on en fixe deux à l'arrière d'un bateau de surface en les écartant de l'axe de la trajectoire de ce bateau à l'aide de deux bras s'écartant de cet axe, pour stabiliser en roulis ce bateau. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement dans la description suivante, faite à titre d'exemple non limitatif en regard des figures annexées qui représentent: - la figure 1, un graphique comparatif des variations de la traînée en fonction de la vitesse; - les figures 2 et 3, des vues en coupe longitudinale d'une ancre flottante selon l'invention suivant deux états; - les figures 4 et 5, des vues en coupe de l'extrémité de cette ancre selon ces deux états; et - la figure 6, une vue schématique de dessus d'un bateau muni de deux ancres selon l'invention. Pour obtenir une traînée variable avec la vitesse suivant une loi sensiblement identique à celle explicitée sur la figure 1, l'invention propose de faire décroître le coefficient de traînée Cx en fonction de cette vitesse en utilisant une ancre flottante dont un mode de réalisation est représentée sur les figures 2 à 5. Cette ancre flottante est essentiellement constituée d'un manchon tubulaire 22 en matériau souple, tel que de la toile ou du tissu renforcé. Ce manchon est remorqué par un câble tracteur 23 relié à l'une de ces extrémités par des drisses 24 qui permettent de maintenir ouvertes l'extrémité du manchon sous l'effet de la pression de l'eau, provenant de la vitesse de remorquage. Selon une caractéristique de l'invention, on a fixé sur l'extrémité arrière de ce manchon deux plaques flexibles 20 et 21 avantageusement réalisées en matériau acceptant la déformation, tel que du PVC ou de la fibre de verre, et qui sont planes à l'état de repos. Pour fixer ces plaques au manchon, l'invention propose, à titre d'exemple, de former un ourlet 25 cousu, à l'intérieur duquel sont placées les plaques. A l'état de repos ou à faible vitesse, l'ensemble constitue deux lèvres fermées tel que représenté sur les figures 2 et 4. Le manchon étant ainsi fermé, l'eau qui pénètre à l'intérieur sous l'effet du remorquage s'évacue difficilement à l'arrière du manchon ce qui donne à l'ensemble un coefficient de traînée Cx important. Au fur et à mesure que la vitesse de remorquage augmente, sous l'effet de la pression hydrodynamique de l'eau qui pénètre à l'intérieur du manchon les plaques s'écartent en s'arrondissant, ce qui élargi l'ouverture entre celles-ci et diminue la résistance appliquée à la colonne d'eau qui circule à l'intérieur du manchon. En conséquence le coefficient de traînée Cx diminue au fur et à mesure que cette vitesse augmente. La traînée en elle-même augmente bien, puisqu'elle est proportionnelle au carré de la vitesse, mais cette augmentation est nettement inférieure à celle qui aurait lieu si le manchon restait fermé et l'on obtient alors une évolution de la traînée T en fonction de la vitesse V conforme à la courbe représentée sur la figure 1. A pleine vitesse les deux plaques 20 et 21 sont courbés chacune en demicercle pour obtenir une ouverture maximale de l'arrière du manchon, telle que représentée sur les figures 3 et 5. Pour obtenir la courbe caractéristique de la figure 1, on pourra jouer sur la flexibilité des plaques, ce qui est facile en jouant sur leurs dimensions tant en longueur qu'en épaisseur. La traînée pourra être adaptée pour réduire le bruit acoustique induit par les vibrations mécaniques excitées par des densités locales différentes de la densité de l'eau. L'augmentation de la traînée- à faible vitesse permet d'améliorer la stabilité de navigation et le bruit acoustique induit sur les antennes. Outre l'application principale à la stabilisation des antennes acoustiques remorquées linéaires, l'invention propose également d'utiliser de telles ancres flottantes pour stabiliser en roulis un bateau de surface, tel que représenté sur la figure 6. Pour cela, on accroche à l'arrière de ce bateau 601 deux ancres flottantes 604 et 605 selon l'invention et qui sont de préférences écartées d'une manière relativement importante de l'axe de la trajectoire du bateau à l'aide de deux bras 602 et 603. L'effet de freinage apporté de chaque côté du bateau stabilise la trajectoire de celui-ci en roulis, selon un résultat bien connu. L'apport de l'invention est d'obtenir un effet notable à faible vitesse sans ralentir de manière excessive le bateau à grande vitesse. REVENDICATIONS 1 - Ancre flottante auto adaptative, du type comprenant une enveloppe (22) ouverte sur l'avant et sur l'arrière et remorquée par un câble (23) par l'intermédiaire d'un jeu de drisses (24) fixé à l'avant de cette enveloppe, caractérisée en ce qu'elle comporte à son ouverture arrière un ensemble de plaques (20,21) flexibles qui sont appliquées à l'état de repos l'une contre l'autre pour fermer cette ouverture arrière et qui peuvent s'ouvrir sous l'effet du courant d'eau circulant à l'intérieur de l'enveloppe de manière à ouvrir progressivement l'ouverture arrière de l'enveloppe en fonction de la vitesse de traction de l'ancre, de manière à faire diminuer progressivement le coefficient de traînée Cx de cette ancre au fur et à mesure que la vitesse de remorquage augmente. 1 5 2 - Ancre flottante selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'enveloppe (22) a la forme d'un cylindre allongé dont l'axe est dirigé dans le sens de la traction. 3 - Ancre flottante selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les plaques flexibles (20,21) sont au nombre de deux, pour former à l'état de repos deux lèvres fermées. 4 - Ancre flottante selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ces plaques sont fixées à l'enveloppe (22) en étant enfermées à l'intérieur d'un ourlet (25) ménagé à l'extrémité arrière de l'enveloppe. - Procédé d'utilisation d'une ancre flottante selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on la fixe à l'extrémité d'une antenne acoustique remorquée linéaire pour améliorer les caractéristiques de traction de celle-ci. 6 - Procédé d'utilisation d'une ancre flottante selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on en fixe deux (604,605) à l'arrière d'un bateau de surface (601) en les écartant de l'axe de la trajectoire de ce bateau à l'aide de deux bras (602,603) s'écartant de cet axe, pour stabiliser en roulis ce bateau.