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La présente invention a pour objet un dispositif pour
engendrer des ondes acoustiques dans un fluide par implosion.
Il est particulièrement bien adapte pour engendrer des ondes
sismiques permettant d'effectuer des operations de prospection
sismique subaquatique.
On connaît un dispositif pour engendrer des ondes
acoustiques par implosion comportant un cylindre, un piston
pourvu d'une paroi en contact permanent avec le fluide. Le
piston est adapte a couIisser dans le cylindre en isolant
l'interieur de celui-ci du milieu liquide, entre une position .
de rapprochement vers l'interieur du cylindre et une position
d'ecartement vers l'exterieur de celui-ci. Il comporte egale-
ment un organe mobile deplacable adapté à ven.ir en contact
par .intermittence avec le piston et le deplacer jusqu'à la
pos.ltion d'ecartement. Des moyens de pression sont utilises
pour exercer des pressions inegales sur deux parois opposées
de l'organe mobile. En outre, des moyens de blocage intermit-
tents sont utilises pour bloquer le piston en position d'écar-
tement. Les moyens de pression utilises sont constitues par
un système hydraulique comportant une source d'huile à haute
pression, un recepteur d'huile à basse pression et un ense~lble
de distribution d'huile pour etablir une difference de pression
de part et d'autre de l'organe mobile et le faire coulisser
dans un sens tel qu'.il entraine le piston vers l'extérieur du
cylindre, puis le retracter lorsque le piston est maintenu en
position d'ecartement. Un tel dispositif est decrit dans la
demande de brevet no. 2,272,~55! publiee le 19 decembre 1975 ~.
au nom de la demanderesse. Ce dispositif necessite l'utilisa-
tion de moyens moteurs importants pour engendrer un fluide sous
une pression d'autant plus haute qu'il opère à plus grande
profondeur et que, par consequent, la pression hydrostatique
vaincre pour deplacer le piston vers sa position d'.ecartement
`;~ 1124~3~2B
est plus grande. Les moyens moteurs utilisés etant installés
de préférence sur un navire de surface, la longueur des
canalisations d'alimentation en huile sous pression peut
devenir très grande surtout lorsque le dispositif d'~émlssion
est tracté en immersion ~ une distance relativement importante
dudit navlre.
Le mode de réalisation concerné par la présente ln- -
vention permet d'éviter l'u~ilisation de moyens moteurs pour
engendrer un fluide sous pression et de canalisations d'ache-
minement de grande longueur.
Il est remarquable en ce que la surface d'au moins
une des deux parois opposées de l'organe mobile est supé~ieure
a celle de la paroi du piston en contact permanent avec le
.. . . ., . _ . . . ... . . _ _ .
fluide et en ce que les moyens de pression compor-
~L~2~
tent au moins deux sources de pression différentes, la pression d'une première
source étant celle du fluide ambiant, et la pression de la seconde source étant :~
inférieure à celle de la première.
,
Les moyens de blocage intermittents peuvent comporter un système de
commande à fluide pour exercer des pressions inéga:les sur un clapet solidaire
du piston. Les moyens de pression et le système de commande à fluide comportent
une première source de pression constituée soit par le fluide ambiant, soit par
- un fluide aux:iliaire en équi-pression avec ledit fluide, soit les deux combinées,
et une seconde .source de pression constituée par un réservoir où règne une pres-
o sion inférieure à celle du fluide ou du fluide auxiliaire.
Avec cet agencement, les moyens de pression peuvent être localisés
au voisinage du dispositif quelle que soit sa profondeur d'immersion ou son é-
loignement par rapport à un navire tracteur
D'autres caractéristiques et avantages appara~tront à la lecture de la
description de ~odes de réalisation non limitatifs et en se référant aux des--
sins annexés sur lesquels :
- la figure 1 représente une pr~mière variante du dispositif fonctionnant entière-
~ncnt en utilisant le milieu extérieur comme fluide, le piston étant amené en po-
sition d'écartement par l'organe mobile,
- la figure 2 représente la premi~re variante du dispositif, le piston étant im-mobilisé en position d'écartement et l'organ~ mobile étant ramené en position
haute,
- la figure 3 représente la première variante du dispositif, le piston ayant étedéclench~ et étant revenu en position de rapprochement,
- la figure 4 représente schématiquement les moyens de pression et le système hy-
draulique dans le cas d'utilisation d'un fluide auxiliaire, en equi-pression
avec le fluide extérieur,
- la figure.5 représente schématiquement les moyens de pression et le système
hydraulique, dans le cas d'utilisation mixte de fluide extérieur et d'un fluide
auxiliaire en équi-pression avec ledit fluide e~térieur.
` .
Le dispositif comporte tfigures 1, 2 et 3) une enceinte 1 pourvue
d'une première chambre ou cavité 2. Une plaque 3 pourwe d'une ouverture 4 est
fixée ~ la paroi de l'enceinte De préférence, la plaque 3 est vissée ~ la pa-
roi de l'enceinte et peut ainsi etre plus ou moins enfoncée à l'intérieur de
~;
4132~
celui ci. A travers l'ouverture 4 de la plaque 3 peut coulisser de manière sen-
siblement étanche un piston 5 également guidé en permanence à travers une ouver-
ture d'une cloison intérieure 6 de l~enceinte 1. Le piston 5 comporte une paroi -
terminale 7 soumise à la pression du milieu exterieur. ~a paroi terminale 8 op-
posée à la paroi 7 comporte de préférence un évidement que l'on remplit d'eau,
au moins partiellement,
L'enceinte comporte ~galement une seconde cloison 9 plus éloignée que
la première cloison 6 de la plaque 3 et pourvu,e d~une ouverture 10 ~ travers
laquelle peut coulisser de manière sensiblement étanche la tige 11 d'un organe
mobile ou élément-poussoir 12. Celui-ci est pourvu d~une tête 13 de plus grand
diamètre que celui de la tige 11 et de section supérieure à la surface de la
paroi 7 du piston exposé au milieu extérieur. La tête 13 de l'élément-poussoir
peut coulisser de manière sensib~ement étanche dans une seconde chambre cylin- ;
drique 19 délimitée par la paroi extérieure de l'enceinte 1 et par la cloison
intérieure 9. L'élémen,t-poussoir comporte une cavité 1~, Un canal 15 est percé
dans l'épaisseur de la tige ll de l'élément-poussoir et fait communiquer la ca-
vité 14 avec la partie de lachambre 19 entre la tete 13 et la cloison 9. Une
ouverture 16 est également pratiquée ~ travers la tête 13 de l'élément-poussoir.Un tube 17 solidaile de la paroi terminale 45 de l'enceinte coulisse de manière
étanche dans l'ouverture 16 et débouche dans la cavité 14 de la tige ]1.
Une ouverture est également percée dans la paroi extérieure 45 de la
chambre 19. ,
La partie du, piston intérieure à la premiere chambre ou cavité 2 est
solidaire à sa périphérie d'un clapet 20 comportant une premi~re paroi de con-
tact 21 en regard de la plaque 3 et une seconde paroi 46 opposée à la première, ,
sa surface étant supérieure à celle de la paroi 7 du piston en contact permanentavec le milieu extérieur. La plaque 3 comporte un siège annulaire 22 de diamètreinférieur à celui du bord extérieur du clapet 20 et délimitant un évidement in-
térieur 23. Un trou 24 est percé ~ travers la plaque 3 et débouche dans l'évi-
dement intérieur 23. Une ouverture 25 est e~alement pratiquée dans la paroi ex-
térieure de la cavité 2 en regard de la seconde paroi 46 du clapet 2~. De plus,
un canal 26 traverse la paroi de l'enceinte et débouche ~ l'intérieur de la
troisième chambre ou cavite 31 délimitée par les cloisons 6 et 9, la tige 11 de
llélément-poussoir et la paroi terminale 8 du piston. ~es dimensions des diffé-
rentes parties du dispositif sont adaptées pour que le deplacement de l'élément-poussoir soit au moins égal à la course maximale du piston quelle que soit la
position choisie pour la plaque 3 par rapport à la paroi de la premi~re cavité
D'autre part, l'élément-poussoir est agencé pour que, SUI' une partie au moirls de
sa course, il vienne s'appuyer sur la paroi 8 du plston et l'entraine en trans-
lation vess sa position d'écartement.
La paroi latérale de la première chambre 2 pourra comporter vers son
extrémité opposée à la plaque 3 un rétrécissement 47 provoquant une perte de
charge et un laminage du fluide. Le piston est ainsi freiné progressivement au
voisinage de sa position de rapprochement.
Les moyens de pression utilisés pour mouvoir l'élément-poussoir com-
portent deux canalisations 27 et 28 connectées par une extrémité respectivementaux sor~ies d'un distributeur Dl et par une seconde extrémité respectivemen~
~ l'entrée du tube 17 et à l'ouverture 18. Une entrée du distributeur Dl est
ouverte sur le milieu ext~rieur, l'autre est connectée par une canalisation 29
à un réservoir clos 30 isolé du milieu extérieur, où règne une pression infé-
rieure à la pressidn du milieu extérieur. La cavité 31 communique avec le r~ser-voir 30 par un syst~me de drainage comportant une canalisation ~4 connectée
d'une part au canal 26 et d'autre part à la canalisation 29 par l'intermédiaire
d'une soupape anti-rctour 32. L'excès de liquide contenu dans la cavité 31, qui
pourrait 8 '~tre infiltré à partir des cavltés voisines de l'enceinte peut etre
ainsi drainé vers le réservoir à basse pression 30.
Le distributeur Dl est par exemple un distributeur ~ tiroir à deux
voies. En positipn I, il fait communiquer les canalisations 27 et 28 respecti-
vement avec le fluide extérieur et avec le réservoir 30 En position II, par
inverslon, il fait communiquer les canalisations 27 et 28 respectivement avec
le réservoir 30 et avec le milieu extérieur.
,
Les moyens de blocage du piston 5 comportent un système de commande à
fluide. Celui-ci co~porte deux c~nalisations 33 et 34 raccordées par une premiè-re extrémité respectivement 8UX ouvertures 24 et 25 de part et d'autre d~l clapet
20 et par une seconde extrémité respectivement aux deux sorties d'un second dis-
tributeur D2 ~ deux voies. Une première entrée du distributeur D2 est ouvertesur le milieu exterieur Une seconde entrée communique par une canalisation 35
avec le réservoir à basse pression 30. Le distributeur D2 est par exemple iden-
tique au distributeur Dl et dans une première position (I), il fait communiquer
les canalisa~ions 33 et 3~i respectivement avec le réservoir 30 et avec le milieu
ex~érieur. Dans une seconde position (II), il inverse le sens des connexions et
~z~a8~
~it communiquer les canalisations 33 et 34 respective~ent avec le milieu ex~
térieur et le réservoir à basse pression 30.
:
Les canalisations 29 et 35 débouchent dans le r~servoir à la plus
basse pression 30 et y déversent dans un récipient 36 le fluide ext~rieur pro-
venant des distributeurs Dl et D2. Une pompe-37 aspire le fluide à la pression
la plus basse contenu dans le récipient 36 et le refoule dans le milieu exté-
rieur.
On pourra disposer dans l'évidement de la paroi 8 un coussin réalisé
en un matériau élastique dont l'effet d'amortissement viendra s'ajouter à celui
o de la couche d'eau qui y est contenue,
Ce dispositif fonctionne de la manière suivante :
~`:
Le piston 5 étant en position de rapprochement et l'elé-
ment-poussoir étant en position rétractée (figure 3), on actionne le distri-
bu~eur Dl pour le mettre en position II. Il se crée une différence de pression
entre les dcux faces opposées de l'élément-poussoir dans un sens tel que sa
tige 11 vienne s'appuyer sur le yiston 5 et l'entraine dans sa translation
~usqu'à une position où la surface 21 du clapet 20 vienne s'appuyer sur. le
siège 22 et le piston 5 soit en position d'écartement (figure l). On actionne
alors le distributeur D2 pour le mettre en position I. La différence de pres-
sion entre les deux parois opposées du clapet a pour effet de maintenir le pls-
ton 5 en position d'écartement.
Le distributeur Dl est de nouveau actionné et placé en position I, ce
qui a pour efEet d'établir entre les faces opposées de l'élément-poussoir une
différence de pression tendant à l'écarter du piston 5, toujours en position
de blocage, .vers sa position rétractée (figure 2). Le dispositif est prêt à
~tre déclenché. Une inversion du sens du distributeur D2 (position II) a pour
effet de libérer le piston qui rentre brusquement dans le cylindre SOU3 l'action- de la différence de pression entre la pression du milieu e~térieur et la pres-
sion plus basse r~gnant dans la chambre 31 (figure 3). En fin de course, le
piston 5 est freiné par la couche d'eau contenue dans l'évidement de la surface
8 et/ou par la couche de mat~riau élastique qui y est déposée.
Dans le mode de r~alisation de la figure ~, la source de fluide ayant
la plus haute pression n'est plus constituée directement par le milieu ambiant
` ~24~28
mais par un réservoir déformable 38 ~oumis ~ la pression du milieu ambiant et
contenant un fluide auxiliaire, de l'huile par exempleO Cette source de fluide
ayant la plus haute pression, est connectée aux distributeurs Dl et D2 par deux
canalisations 39 et 40.
La pompe 37 disposée dans le r~servoir 30 refoule le fluide de plus
basse pression du récipient: 36 vers le réservoir déformable 38 par une canali-
sation 41.
'
Dans le mode de realisation de la figure 5, les moyens de pression et
le système de commande à fluide sont mixtes. Les entrées du distributeur Dl
communiquent avec le reservoir 30 par la canalisation 29 et avec le milieu ex-
térieur respectivement. Par contre, les entrées du distributeur D2 co~muniquent
respectivement avec le réservoir déformable 38 contenant un fluide en équi-
pression avec le milieu extérieur et avec un réservoir à plus basse pression 42.Ce dernier comporte ~galement une pompe 43 pour refouler le fluide auxiliaire ;
à basse pression provenant du distributeur D2 vers le réservoir d~formable
plus haute pression 38.
Le fonctionnement du dispositif suivant les variations des figures 4
et 5 est identique à celui décrit ci-dessus puisque seule change la nature du
fluide moteur et/ou du fluide auxlliaire utilisé pour blaquer le clapet.
Le dispositif peut fonctionner seul ou en combinaison avec plusieurs
dispositifs identiques. Le véhicule-support peut, par exemple, être tracté en
immersion par un navire de surface Les réservoirs 30, 38 ou 42 selon les cas,
sont alors incorporés au véhicule.
,
.
