Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
~;Z14857
-- 1 --
La presente invention concerne un système pour
determiner la position d'un element allongé de grande
longueur tracte en immersion par un navire qui utilise une
pluralite de moyens de mesure de la position dans l'eau
de l'element allonge, répartis le long de celui-ci.
Plus particulièrement, l'inven~ion concerne un
système de détermination de la position d'une flûte sismique
marine comportant une pluralité de moyens de mesure par
exemple de direction et de profondeur repartis tout le long
de la flûte sismique et des moyens de liaison disposes à
l'interieur de l'elément allongé pour transférer les mesures
effectuees à un système central d'enregistrement et de
traitement installé sur le navire.
Une methode connue permettant de determiner la
position réelle dans l'eau d'une flûte sismique constituée
d'une pluralite de sections interconnectees contenant chacune un
ensemble de capteurs sismiques et des lignes de transmission,
consiste à incorporer à l'interieur de celle-ci à intervalles
reguliers des elements de mesure de direction tels que des
boussoles et des elements de mesure de la pression hydro-
statique tels q~e des mano
/
~214857
-- 2 --
l'orienlation de la flûte sismique et sa profondeur d'immersion en unepluralité d'emplacements et par consequent, de determiner Sa position
derrière le navire tracteur. Les mesures effectuees par ces elements
sont transnises à un systeme central d'enregistrement et de trai~ement
dispose sur le navire et enregis~rees en meme temps que les signaux
sismiques captés, ce qui permet au cours du traitement des
enregistrements sismiques, de tenir compte du depor+ lateral eventuel
de la flû~e sismique par rapport a la direction suivie par le navire
tracteur ou de definir le plan de profil sismique correspondant aux
enregistrements effectues. Un tel systeme de determination de la
position dans l'eau d'une flute sismique est decrit par exemple dans
le brevet francais n 2.218.571.
Les indications aonnees par les boussoles etant faussees par la
presence au voisinage de masses ,nagneriques, on les dispose de
preference en des emplacements eloignes par rapport aux partie
metalliques des raccords joignant les extremites des differentes
sections de la flûte. Suivanl un premier agencement, les boussoles
sont disposees dans la partie centrale de chaque sec+ion de flûte et
raccordees a une ligne conductrice. Le boitier de chaque boussole est
maintenu par exemple par la gaine exterieure de la flute dans laquelle
il est enfile au moment de son installation mais lorsque celle-ci est
gonflee pour equilibrer la pression hydrostatique a la profondeur ou
il est prevu de la faire fonctionner e~ que le diametre de la gaine
augmente, de ce fait, la position initiale peut être modifiee de
maniere imprevisible, ce qui cree une incerlitude sur la direction
reelle de la section de flûte mesuree par la ooussole.
La disposition des elements de mesure a l'interieur des sections de
flute presente d'aulres inconvenients.Leur accessioilite est difficile
et si, en cours d'utilisation, leur fonclionnement s'avere defectueux,
on doit proceder a un changement complec de la section de flute
correspondante.
En outre, dans le cas ou les élements de mesure comporlent des
manome~res, leur disposition a l'interieur de la gaine rend plus
difficiles les operations prealables de test de bon fonctionnement. On
1214~57
doit souligner egalernent que, les sections d'une flute sismique devant
etre interchangeables, on es~ conduit a incorporer des eléments de
mesure a l'intérieur de chacune d'elles, ce qui accront notablement
leut cout, en particulier lorsque ces éléments cornportent une
S boussole.
Suivant un second agencemenc, les boussoles et autres elements de
mesure sont incorporés dans des tronçons de flu+e ou des boitiers
rigides intercalés entre les sections de flute. Chaque boitier est
realisé en un rnatériau non magnétique et sa longueur esl choisie assez
grande pour éviter les perturbations apporlées aux boussoles par les
élements metalliques des raccords entre les sections de flute. Le
positionnement des boussoles est dans ce cas plus précis et la
direction de l'axe du boitier est dans ce cas connue avec une
meilleure précision. De plus, la maintenance peut etre plus facilement
realisee par remplacement d'un tronçon qui se revele défectueux. Cet
agencement presente cependant des incorvenients. Les autres eléments
de mesure tels que les manometres restent inaccessibles pour des tests
directs effectues au moment de l'utilisation. Un ~el tronçon de flûte
ou boitier peut etre intercale la ou il est necessaire mais si le
nombre de tronçons ou boi~iers rajoutes est imporcant, la longueur
iotale de la flute est augmentee tres sensiblemen~ et les
modifications qui en resultent dans la distribution des capteurs tout
le long de celle-ci, amenent un changement aes enregistrements
sismiques obtenus.
Suivant un autre agencernent, des instrumen~s de mesure tel que des
capteurs de profondeur sont fixes a l'extérieur de la flute, a
intervalles reguliers tout le long de celle-ci et sont associes
respectivement a des moyens de transmission par couplages inductifs
pour echanger des signaux de commande et de mesure avec une ligne de
transmission interieure a la flute, ces moyens comportant des
transformateurs dont les bob1nages sont disposés de part et d'autre de
la gaine extérieure de la flute. Les liaisons par induction
nécessi~ent un bon couplage magnétique entre les bobinages et par
conséquent, un positionnemen~ précis de ceux-ci les uns par rappor~
aux autres.
4857
-- 4
Le dispositif selon l'invention permet d'eviter
les inconvenients ci-dessus mentionnes.
~ cet effet, la presente invention propose un
dispositif de determination de la position d'un elément
allonge de grande longueur tel qu'une flûte sismique, tracte
en immersion par un navire, comportant une pluralite de
moyens de mesure de la position dans l'eau de l'element
allonge repartis le long et a l'exterieur de celui-ci et
des moyens de liaison disposes a l'interieur de l'element
allonge pour transferer les mesures effectuees a un systeme
central d'enregistrement et de traitement de donnees dispose
sur le navire, caracterise en ce que les moyens de mesure
sont associes respectivement a des ensembles de transmission
de signaux fournis par les moyens de mesure aux moyens de
liaison interieurs a l'element allonge, sous la forme d'ondes
de radio modulees par lesdits signaux.
Dans le cas ou l'element allonge est une flûte
sismique du type numerique comportant une pluralite de dis-
positifs d'acquisition adaptes chacun a collecter par multi-
plexage des signaux recus par une pluralite de capteurs ou degroupes de capteurs sismiques disposes a l'interieur de la
flûte, a les numeriser et fi les transmettre sequentiellement
au systeme central d'enregistrement et de traitement sur une
ou plusieurs lignes, les moyens de liaison interieurs com-
portent de preference des lignes pour transmettre les signauxfournis par les moyens de mesure exterieurs aux dispositifs
d'acquisition.
Un tel agencement est avantageux en ce que les
moyens de mesure sont toujours accessibles, ce qui facilite
leur reglage ou leur calibrage, en particulier lorsqu'il s'agit
de boussoles et de manometres. Les moyens de reception de
l'ensemble de transmission peuvent être incorpores systemati-
quement dans toutes les sections de flûte sismique alors que les
moyens de mesure, en general beaucoup plus onereux, peuvent,
associes a leurs moyens d'emission particuliers, être fixes
sur un nombre plus ou moins grand de sections selon les besoins.
` .
4~57
- 4a -
Leur adjonction n'entraîne aucune modification de la longueur
totale de la flute sismique, en raison de leur installation
à l'exterieur de celle-ci.
En outre, l'utilisation de transmission par ondes
radio modulees par les signaux a emettre, offre une certaine
latitude dans le po~itionne- ~
/ __
12~4857
men-c relatif des parties émettrices ec recep~crices correspondantes des
differents ensembles de transmission, ce qui facilite leur adap~acion
à la flûce. Elle permet aussi une grande surete e~ une grande
precision dans le transfert vers le systeme central des mesures
effectuees surtout si les donnees recueillies sont numerisees et
codees.
L'adjonction du dispositif a une flûte est encore facilite lorsque
celle-ci es' du type numerique, les signaux de mesure etant alors
transmis, au moyen de lignes de transmission locales, aux disposicifs
d'acquisition du systeme general de trans,nission des signaux
sismiques.
D'autres caracteristiques et avantages du dispositif apparaitront
ci-apres a la lecture de la description de modes de realisation
particuliers et non limitatifs, et en se referant aux dessins annexes
sur lesquels :
- la figure 1 represente l'agencement d'un corps profile contenant les
moyens de mesure a l'exterieur d'une flûte sismique,
- la figure 2 represente plus en decail les manchons entourant la
flûte sismique, auxquels le corps profile est assujetti,
- la figure 3 represente schematiquement un ensemble de transmission
associe aux moyens de mesure, suivant un premier mode de
realisation,
- la figure 4 represen-ce schematiquement les moyens de reception
incerieurs â la flûte sismique, associes aux moyens de mesure,
suivant un second mode de realisation, et
- la fisure 5 represente schematiquemenc les moyens de reception
interieurs â la flûte sismique, associes aux moyens de mesure,
suivant un troisieme mode de realisation.
Si l'on se reporte a la figure 1, on voit que les elements de mesure
~Z14857
-- 6 --
constitues par exemp1e d'une boussole 1 et d'un manomètre 2, sont
disposes 3 l'interieur d'un corps creux profile 3 assujetti 3 la gaine
exterieure 4 d'une section de flute sismique 5 par des moyens de
fixation. Ces moyens de fixation comportent deux manchons 6, 7
constitues chacun (Fig. 2) de deux coquilles 8, 9 disposees de part et
d'autre de la flûte sismique 5 et reunies l'une à l'autre par des vis
de fixation 10, ces manchons etant pourvus d~un evidement longitudinal
11 dans lequel on introduil un tenon 12 solidaire du corps creux
profile 3. Les deux manchons 6, 7 peuvent comporter une couronne
exterieure adaptee 3 tourner librem~nt par rapport a la flute sismique
de maniere que l'axe du corps creux reste dans un plan vertical quels
que soient les mouvement de rotation de la flûte autour de son axe
longitudinal.
A l'interieur du corps 3 est emboite un element-support 42 auquel sont
fixes les elements de mesure et un emetteur radio 13 pour la
transmission des signaux engendres par les elemenls de mesure 1, 2.
Une batterie d'accumulateurs 14 egalement fixee sur l'element-support
42, est utilisee pour alimenter electriquemen~ les elements de mesure
et l'emetteur radio. Une antenne 15 est disposee 3 l'interieur de la
section de flute sismique au voisinage de l'emplacement du corps
profile 3 pour recevoir les signaux emis par l'emetteur radio 13. Les
signaux reçus par l'element 15 sont transmis par une connexion 16 3 un
ensemble de reception voisin 21.
L'emetteur 13 comporte, par exemple (Fig. 3j un commutateur 17 dont
les bornes soni connectees respectivement 3 la boussole 1 et au
manometre 2, et dont la borne commune est connectee 3 un element de
commande et de codage 18. Cet ëlemen~ es~ adapte 3 commander le
commutateur 17 de maniere a recevoir al~ernativement les signaux
engendres par l'un ou l'autre des elements de mesure, a coder les
signaux qu'il reçoit suivanl un code particulier choisi pour
l'emission et a les affecter d'un numero d'identification.
On utilise de preference des elements de mesure du Iype numerique
capables de fournir les valeurs qu'ils mesurent sous la forme d'une
sequence d'impulsions codees. Une valeur angulaire de n degres peut
~Z14~57
-- 7 --
être representee par exemple par une serie de n impulsions successives
ou encore un signal representalif de l'expression binaire de cette
valeur.
Le codage consisle dans ce cas à exprimer le signal numerique delivre
par chaque element de mesure suivant le code BCD, ASCII, Gray, GU lOUt
autre code bien connu des specialis+es. Le numero d'identification est
par exernple un prefixe particulier precedant chaque mot numerique.
Chaque signal code est alors transmis a un element d'emission d'ondes
hertziennes 19 associe a une antenne d'emission 20. La frequence du
signâl de radio emis est choisie tres basse (de l'ordre de 20 kHz par
exemplei. Elle est modulee en reponse aux impulsions successives
conslituant les signaux numerises a transmettre. La modulation
consiste par exemple en une variation de la frequence d'emission entre
deux valeurs predeterminees fl et f2.
L'ensemble de reception 21 connecte a l'antenne 15 par la connexion 16
(Fig. 1) comporte un demodulateur 22 permettant de transformer en
signaux impulsionnels les variations de frequence du signal hertzien
reçu. Ces signaux sont transmis d'une part a l'entree commune d'un
commutateur 23 et d'autre part à un element 24 qui de~ecte dans chaque
sequence codee d'impulsions transmises, le numero d'identification de
l'element de mesure et engendre un signal de commande du commutateur
23. Suivant que la sequence d'impulsions reçues esc relative a la
boussole 1 ou au manometre 2, elle est dirigee vers un reg1stre 25 ou
un regis~re 26. Les sorties de ces deux registres sont respectiveMent
connectees aux enlrees de deux convertisseurs nurneriques-analogiques
(C. N. A.) 27, 28. Le mode de transmission des tensions analogiques
delivrees par les convertisseurs 27, 28 depend du type de flate
sismique utilise.
Le dispositif peu~ etre associe par exemple a une fluce sismique du
type numerique comportanc une plurali-te de dispositifs d'acquisition
adaptes chacun a collecter les signaux reçus par une pluralite de
capteurs ou de groupes de capteurs, a les numeriser el a les
transmettre sequentiellement au systeme d'enregis~rement sur une ou
1;~14~157
-- 8 --
plusieurs lignes, ces dispositifs d'acquisition etant disposës à
l'interieur de boitiers rigides intercales entre les sections de
flûte. Un tel boitier est decrit par exemple dans le brevet français
n 2.471.088.
~ans le cas represente a la figure 3, l'ensemble de reception esl
connecte par un câble 29, à deux entrees d'un multiplexeur auxiliaire
30 inclus dans un dispositif d'acquisition 31 dispose à l'une des
excremiles de la section de flûte, les autres entrees de ce
10 mul-tiplexeur 30 recevant d'autres signaux analogiques devant egalemenl
etre transmis au système central de commande et d'enregistrement. La
borne de sortie du multiplexeur auxiliaire est connectee à l'une des
entrees d'un multiplexeur principal 32, les autres entrees de celui-ci
recevant les signaux analogiques delivres par les recepteurs-
sismiques. La sortie du mul~iplexeur 3Z est connectee à l'entree d'unensemble de nurnerisation et de commutalion 33 communiquant par
intermittence avec le système central d'enresistrement au moyen d'une
ou plusieurs lignes L.
Suivant la variante de l'ensemble de recep~ion representee à la figure
4, la sortie du demodulateur 22 est connectee directement à l'entree
d'un convertisseur numerique-analogique unique 34. Les signaux
analogiques issus de ce convertisseur sont diriges par un commutateur
actionne par l'element d'identification 24 vers l'entree d'un
premier ou d'un second element de memorisation analogique 36, 37
suivant que le numero d'identification decode correspond à une mesure
d'orien~alion effectuee par la boussole ou une mesure de profondeur
issue du manometre. De la même maniere, les sorties des deux elements
de memorisation analogiques 36, 37 sont connectees au dispositif
d'acquisition local 31 par un câble 29.
Les signaux analogiques disponibles aux sorties des convertisseurs 27,
28 ou 34 (modes de realisation des figures 3 et 4) sont reconvertis en
signaux numeriques par le dispositif d'acquisition local et transmis
au systeme central d'enregist,^ement du bateau suivant le code de
nur,~erisation choisi par la flûte numerique a laquelle le dispositif
selon l'invention est associe. On evite ainsi les difficul~es de
4~tS7
g
synchronisation qui apparaissent lorsque l'on doit adapter l'un a
l'autre deux codes de numerisation differents.
Le mode de realisation de la figure 5 correspond au cas ou le codage
des signaux par l'element ae codage 18 (Fig. 3) est effectue
directemen~ suivant le code u~ilise pour la transmission des signaux
sismiques numerises sur les lignes de transmission depuis les
differents aisposi t ifs d'acquisition intercales ~out le long de la
flûte sismique et ou la conversion numerique-analogique des signaux de
mesure engendres par la boussole ou le manometre n'est pas necessaire.
Dans ce cas, la sortie du demodulateur 22 est connectee par
l'intermediaire du commutaleur 23, commande par l'element
d'identification 24, a l'entree d'un premier ou d'un second elernent de
memorisation nurnerique 38, 39, suivant que le numero d'identificaTion
decode est celui affecte a la boussole ou au manomètre. Les sorties de
ces deux élemen~s de memorisation sont connectees direclement à deux
entrees d'un sous-ensemble du commutateur 40 de l'ensemble de
numerisation et de commutaiion 33, les recep-teurs sismiques ~S etant
connectes a d'autres entrees de ce sous-ensemble par l'intermediaire
du multiplexeur principal 32 et de moyens de numerisation 41.
Le dispositif peut egalement etre associe a une flute sisr~ique du type
analogique ou les signaux analogiques engendres par les differents
capteurs ou groupes de capteurs repartis sur toute sa longueur sont
transmis au système d'enregistrement installe sur le navire -cracteur,
par un faisceau de lignes de transmission. Dans ce cas, les sorties
des deux convertisseurs 27, 28 de chaque enseMble de reception sont
connectees par l'intermediaire de moyens de comMutation (non
representes) commandes par le systeme d'enregistrement, a une ligne
particuliere de ce faisceau.
Les deformalions de la flute sismique en mouvemenl et par consequent
les variations des rnesures effectuees par les elements de mesure elant
relativement lentes, l'intervalle de ternps entre deux interrogation
successives de chaque boussole 1 ou de chaque manomètre 2 (Fig. 3)
obtenu par basculernent du commutateur 17 sur commande de l'element de
commande et de codage 18, peu~ etre choisi relativement long (une ou
~2~4~57
- 10 -
plusieurs secondesj.
On ne sortirait pas du cadre de l'invention en utilisant des elemenrs
de mesure du type analogique e~ des moyens de conversion analogique-
numerique pour transformer les valeurs mesurees en mots numeriques ouen utilisant des moyens acoustiques d'emission et de receplion pour
transmettre à l'interieur de la fluie sismique les resultats des
mesures de direction et de profondeur.
