EP0423203A1 - Equipement de controle d'un emetteur d'ondes acoustiques sous-marin remorque, notamment pour le dragage des mines - Google Patents
Equipement de controle d'un emetteur d'ondes acoustiques sous-marin remorque, notamment pour le dragage des minesInfo
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- EP0423203A1 EP0423203A1 EP19890908198 EP89908198A EP0423203A1 EP 0423203 A1 EP0423203 A1 EP 0423203A1 EP 19890908198 EP19890908198 EP 19890908198 EP 89908198 A EP89908198 A EP 89908198A EP 0423203 A1 EP0423203 A1 EP 0423203A1
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
- B63G7/00—Mine-sweeping; Vessels characterised thereby
- B63G7/02—Mine-sweeping means, Means for destroying mines
- B63G7/08—Mine-sweeping means, Means for destroying mines of acoustic type
Definitions
- Control equipment for a towed submarine acoustic wave transmitter in particular for dredging mines
- the present invention relates to equipment for controlling the emission parameters of an underwater acoustic wave transmitter towed by a ship.
- the invention applies mainly to the dredging of mines with acoustic influence, and will be described mainly in the case of this application; however, this application is in no way limiting, and the invention can be applied equally to other applications - in particular all underwater prospecting applications - in which the acoustic signal produced by one or more points is picked up a source of acoustic waves at a distance therefrom and, by bringing together (in particular by correlation) the signals transmitted and the signals received, certain information is derived, for example concerning the nature of the seabed.
- towing is carried out several hundred meters behind the towing vessel (the mine hunter), a dredge consisting of a broadband acoustic wave emitter that simulates the mechanical and hydrodynamic noise of 'a naval vessel.
- the aim is thus to cause the explosion of mines laid at the bottom of the sea or submerged at a certain level above the bottom of the sea; for this, the transmitter is towed with a constant ⁇ -immersion relative to the bottom, to maintain a constant emission level relative to the sea bottom.
- the emission is generally a directive emission, extending essentially in a plane perpendicular to the towing direction, obtained by transducers located on the side of the dredge so as to obtain a lateral and oblique sweep of the seabed.
- a zone of influence or "insonification zone” is thus determined for which the threshold of acoustic sensitivity of the mines is reached, this zone being very extended in the direction perpendicular to the towing direction, and relatively little extended in the direction of towing.
- the area still has a certain width, and it is obviously essential that the boat is outside this area so as not to trigger the explosion of mines located near or near it.
- acoustic levels depend on many parameters (variation in the immersion of the transmitter, acoustic propagation characteristics, nature of the seabed, etc.), so that the area of influence can present, in the direction of towing, a very variable width which is difficult to estimate in advance.
- the sound level should be measured directly above the ship, since this is where the ship is most vulnerable. But we then come up against a practical difficulty which is to tow a receiver located just under the boat, near the bottom.
- the invention proposes to overcome these difficulties with equipment having an original configuration and allowing a substantial improvement in the protection of the ship, without excessive increase in safety distances.
- the receiver is towed behind the transmitter and at a distance from the latter substantially equal to the distance separating the transmitter from a point located directly above the ship or other point. of reference for the control of said emission parameters.
- the signal received by the receiver is used to control the emission level of the transmitter, so that the acoustic level produced by the transmitter at the base of the ship or said reference point remains below a given threshold.
- the receiver is towed at the end of a cable connected to the ship.
- the receiver is towed at the end of a cable connected to the transmitter, itself towed at the end of a cable connected to the ship.
- the receiver comprises a flute formed of a plurality elementary receivers arranged in a linear network extending substantially in the direction of towing.
- the aforementioned equipment comprises a second receiver towed aft of the ship but in front of the transmitter, at a distance from the latter such that the transmitter is located substantially halfway of the two receivers.
- FIG. 2 is homologous with FIG. 1, for the configuration according to the present invention
- FIG. 3 is an alternative embodiment of FIG. 2, and
- FIG. 4 is an improved variant of FIG. 3.
- the invention consists in towing a receiver 40 Q behind the transmitter 10 (and no longer in front, as in the prior art), and at a horizontal distance D from the transmitter 10 substantially equal to that separating the transmitter 10 of the ship 20 (here and in the following, unless otherwise indicated, we will always consider distances projected on the horizontal plane).
- the acoustic level produced by the transmitter at the location of the receiver 40 will be substantially the same as that present at the point referenced 41, that is to say at a point located directly above the ship 20 0 and at the same level with respect to the sea bottom as the receiver 40 (if it is assumed that the bottom is substantially flat over the extent covered by the equipment, which is generally the case).
- This configuration has the advantage that the measurement can be made at a reference point as close as desired to the plumb line of the boat, or even possibly at a reference point located in front of it, without being encounter obvious practical difficulties in towing a receiver to locate it at this point.
- Another advantage is that, as the receiver is moved away from the towing vessel, the noise radiated by the latter is received with less intensity by the receiver, since advantage is taken of the propagation losses between the ship and the receiver. It is thus possible, for the control of the transmitter, to better separate the signal produced by the transmitter from the noise of the ship.
- the noise of the boat will be attenuated by approximately 15 dB compared to the signal from the transmitter (although understood, this theoretical figure is in reality very variable taking into account the conditions of propagation, in particular at the lowest frequencies, where the propagation is done by modes).
- This gain will allow the signal delivered by the receiver to be processed in better conditions, in particular by allowing better control of the transmitter's emission level.
- the receiver 40 is preferably made up of a plurality of hydrophones placed in a chain so as to form a linear network or flute; the detection thus covers an area having, in the direction of towing, a certain width.
- the emission level of the transmitter is then slaved to the maximum level detected, which avoids the effects of certain propagation singularities or interference phenomena which can locally produce attenuations in the level of the received signal.
- the receiver 40 is towed indirectly by the ship, by means of a connecting cable fixed to the transmitter 10, itself connected to the towing ship 20 by another cable.
- the receiver 40 is towed directly by a cable connected to the ship, the rest of the configuration being identical elsewhere.
- the weight of the cable is preferably calculated and adjusted so that, in a manner known per se, one is at the critical angle for the dredging speed, which avoids the use of a depressant.
- FIG. 4 a variant is shown in which a safety distance d is also provided, that is to say that the point 41 where the acoustic level is measured is no longer located directly above the ship as in Figures 2 and 3, but aft of it.
- a second receiver 30 has also been shown, which is of the same type as that of the prior art (FIG. 1), and which is towed aft of the ship at distance d; it is thus seen that the two systems, namely the system of the prior art and that of the present invention, can coexist so as to provide the most complete measurements possible.
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Abstract
L'invention concerne un équipement de contrôle des paramètres d'émission d'un émetteur sous-marin (10) d'ondes acoustiques remorqué par un navire (20), comprenant au moins un récepteur (40) remorqué par le navire en même temps que l'émetteur, le signal acoustique capté par le récepteur étant ensuite utilisé pour comparaison au signal produit par l'émetteur. Selon l'invention, le récepteur est remorqué en arrière de l'émetteur et à une distance de celui-ci sensiblement égale à la distance séparant l'émetteur d'un point (41) situé à l'aplomb du navire ou autre point de référence pour le contrôle desdits paramètres d'émission. Le signal capté par le récepteur peut notamment permettre d'asservir le niveau d'émission de l'émetteur, de sorte que le niveau acoustique produit par l'émetteur à l'aplomb du navire ou audit point de référence reste en-deçà d'un seuil donné.
Description
Equipement de contrôle d'un émetteur d'ondes acoustiques sous-marin remorqué, notamment pour le dragage des mines
La présente invention concerne un équipement de contrôle des paramètres d'émission d'un émetteur sous-marin d'ondes acoustiques remorqué par un navire.
L'invention s'applique principalement au dragage des mines à influence acoustique, et on la décrira principalement dans le cas de cette application ; néanmoins, cette application n'est nullement limitative, et l'invention peut s'appliquer aussi bien à d'autres applications — notamment toutes les applications de prospection sous-marine — dans lesquelles on capte en un ou plusieurs points le signal acoustique produit par une source d'ondes acoustiques à distance de celle-ci et, par rapprochement (notamment par corrélation) des signaux émis et des signaux reçus, on dérive certaines informations, par exemple concernant la nature du fond marin.
Dans le cas d'un dragage des mines, on remorque à plusieurs centaines de mètres derrière le navire remorqueur (le chasseur de mines), une drague constituée par un émetteur d'ondes acoustiques à large bande permettant de simuler le bruit mécanique et hydrodynamique d'un bâtiment naval. On cherche ainsi à provoquer l'explosion de mines posées au fond de la mer ou immergées à un certain niveau au-dessus du fond de la mer ; pour cela, l'émetteur est remorqué avec unβ-immersion constante par rapport au fond, pour conserver un niveau d'émission constant par rapport au fond de la mer. L'émission est en général une émission directive, s'étendant essentiellement dans un plan perpendiculaire à la direction de remorquage, obtenue par des transducteurs situés sur le côté de la drague de manière à obtenir un balayage latéral et oblique du fond marin.
On détermine ainsi une zone d'influence ou "zone d'insonification" pour laquelle le seuil de sensibilité acoustique des mines est atteint, cette zone étant très étendue dans la direction perpendiculaire à la direction de remorquage, et relativement peu étendue dans la direction de remorquage.
Néanmoins, dans cette dernière direction, la zone présente toujours une certaine largeur, et il est évidemment essentiel que le bateau se trouve hors de cette zone pour ne pas déclencher l'explosion de mines situées à son aplomb ou à proximité.
L'une des difficultés, dans ce procédé, tient au fait que les niveaux acoustiques dépendent de nombreux paramètres (variation de l'immersion de l'émetteur, caractéristiques de propagation acoustique, nature du fond marin,... ), de sorte que la zone d'influence peut présenter,
dans la direction de remorquage, une largeur très variable et difficile à estimer à l'avance.
Pour être sûr que le niveau acoustique à l'aplomb du navire restera toujours inférieur à un seuil donné, il est connu, comme on l'a représenté sur la figure 1, de remorquer un récepteur acoustique 30 près du fond, là où sont supposées se trouver les mines, et à une distance d dite "de sécurité" correspondant à la distance séparant le navire remorqueur de la limite supposée de la zone d'influence, prolongée d'une certaine marge de sécurité. On asservit alors le niveau d'émission de l'émetteur 10 au niveau mesuré sur le récepteur.
Ce système est néanmoins peu efficace en raison des variations importantes des niveaux acoustiques dues aux différentes phénomènes indiqués précédemment. On constate en effet que, très souvent, le niveau acoustique reçu près du fond à l'aplomb du navire 20 — et même en avant de celui-ci — est parfois plus élevé que celui qui existe à la distance de sécurité, là où est remorqué le récepteur 30.
On pourrait certes augmenter la distance de sécurité, mais ceci conduirait à des longueurs de remorquage prohibitives.
Idéalement, il faudrait mesurer le niveau acoustique à l'aplomb du navire, puisque c'est à cet endroit que celui-ci est le plus vulnérable. Mais on se heurte alors à une difficulté pratique qui est de remorquer un récepteur situé juste sous le bateau, près du fond.
L'invention propose de pallier ces difficultés grâce à un équipement présentant une configuration originale et permettant une amélioration substantielle de la protection du navire, sans accroissement excessif des distances de sécurité.
A cet effet, selon l'invention, le récepteur est remorqué en arrière de l'émetteur et à une distance de celui-ci sensiblement égale à la distance séparant l'émetteur d'un point situé à l'aplomb du navire ou autre point de référence pour le contrôle desdits paramètres d'émission. Généralement (comme dans l'application précitée du dragage des mines), le signal capté par le récepteur sert à asservir le niveau d'émission de l'émetteur, de sorte que le niveau acoustique produit par l'émetteur à l'aplomb du navire ou audit point de référence reste en-deçà d'un seuil donné.
Selon une première configuration, le récepteur est remorqué au bout d'un câble relié au navire.
Selon une seconde configuration, le récepteur est remorqué au bout d'un câble relié à l'émetteur, lui-même remorqué au bout d'un câble relié au navire. De préférence, le récepteur comprend une flûte formée d'une pluralité
de récepteurs élémentaires disposés en un réseau linéaire s'étendant sensiblement suivant la direction de remorquage.
Dans un mode de mise en oeuvre avantageux, l'équipement précité comprend un second récepteur remorqué en arrière du navire mais en 5 avant de l'émetteur, à une distance de celui-ci telle que l'émetteur soit situé sensiblement à mi-distance des deux récepteurs.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-dessous, faite en référence aux Q dessins annexés sur lesquels :
— la figure 1, précitée, montre la configuration de l'équipement qui était utilisée jusqu'à présent,
— la figure 2 est homologue de la figure 1, pour la configuration selon 5 la présente invention,
— la figure 3 est une variante de mise en oeuvre de la figure 2, et
— la figure 4 est une variante perfectionnée de la figure 3.
Essentiellement, l'invention consiste à remorquer un récepteur 40 en Q arrière de l'émetteur 10 (et non plus en avant, comme dans l'art antérieur), et à une distance horizontale D de l'émetteur 10 sensiblement égale à celle séparant l'émetteur 10 du navire 20 (ici et dans la suite, sauf indication contraire, on considérera toujours des distances projetées sur le plan horizontal). 5 Les caractéristiques d'émission des émetteurs étant généralement symétriques en avant et en arrière de la zone d'influence, on voit que, par simple symétrie géométrique, le niveau acoustique produit par l'émetteur à l'endroit du récepteur 40 sera sensiblement le même que celui présent au point référencé 41, c'est-à-dire à un point situé à l'aplomb du navire 20 0 et au même niveau par rapport au fond de la mer que le récepteur 40 (si l'on suppose que le fond est sensiblement plat sur l'étendue couverte par l'équipement, ce qui est en général le cas).
Cette configuration l'avantage que l'on peut effectuer la mesure en un point de référence aussi proche que l'on souhaite de l'aplomb du bateau, ou même éventuellement en un point de référence situé en avant de celui- ci, sans se heurter aux difficultés pratiques évidentes qu'il y aurait à remorquer un récepteur pour qu'il se situe en ce point. Un autre avantage est que, comme on éloigne le récepteur du navire remorqueur, le bruit rayonné par celui-ci est reçu avec moins d'intensité par le récepteur, car on tire parti des pertes de propagation entre le navire et le récepteur. On peut ainsi, pour l'asservissement de l'émetteur, mieux séparer le signal produit par l'émetteur du bruit du navire. Ainsi, si le récepteur 40 est remorqué à une profondeur d'environ 100 m et à une distance navire-récepteur d'environ 500 m, le bruit du bateau sera atténué d'environ 15 dB par rapport au signal de l'émetteur (bien
entendu, ce chiffre théorique est en réalité très variable compte tenu des conditions de propagation, notamment aux fréquences les plus basses, où la propagation se fait par modes).
Ce gain permettra de traiter le signal délivré par le récepteur dans de meilleures conditions, notamment en permettant un meilleur asservissement du niveau d'émission de l'émetteur.
On peut également envisager d'autres traitements, notamment par comparaison du signal émis et du signal reçu, ce qui pourra fournir des informations sur les conditions de propagation, la nature du fond marin, etc.
Le récepteur 40 est de préférence constitué d'une pluralité d'hydrophones mis en chapelet de manière à former un réseau linéaire ou flûte ; la détection couvre ainsi une zone ayant, dans la direction de remorquage, une certaine largeur. Le niveau d'émission de l'émetteur étant alors asservi sur le niveau maximal détecté, ce qui évite les effets de cetaines singularités de propagation ou phénomènes d'interférence pouvant produire localement des affaiblissements du niveau du signal reçu.
Dans le cas de la figure 2, le récepteur 40 est remorqué indirectement par le navire, au moyen d'un câble de liaison fixé à l'émetteur 10, lui- même relié au navire remorqueur 20 par un autre câble.
Dans ce cas, il est généralement nécessaire de prévoir un dépresseur 42 permettant de maintenir le récepteur 40 à la profondeur d'immersion constante voulue, correspondant à la profondeur- à laquelle on peut penser que se trouvent les mines (généralement, le niveau du fond de la mer, ou une faible hauteur au-dessus de celui-ci).
Dans la variante de la figure 3, le récepteur 40 est remorqué directement par un câble relié au navire, le reste de la configuration étant identique par ailleurs.
Dans ce cas, le poids du câble est de préférence calculé et ajusté pour que, de manière en elle-même connue, on se trouve à l'angle critique pour la vitesse de dragage, ce qui évite l'emploi d'un dépresseur.
Sur la figure 4, on a représenté une variante dans laquelle on prévoit en plus une distance de sécurité d, c'est-à-dire que le point 41 où l'on mesure le niveau acoustique est situé non plus à l'aplomb du navire comme dans les figures 2 et 3, mais en arrière de celui-ci.
Dans ce cas, si l'émetteur 10 est remorqué à une distance D du navire 20, on fera en sorte que le récepteur 40 soit remorqué à une distance D — d de l'émetteur 10.
En fonction des besoins, on pourrait également effectuer une détection correspondant à un point 41 situé non plus à l'aplomb ou en arrière du
navire, mais en avant de celui-ci : il suffirait à cet effet de remorquer le récepteur 40 à une distance D + d de l'émetteur 10, d étant la distance en avant du bateau à laquelle on veut effectuer la détection.
Sur cette figure 4, on a également représenté un second récepteur 30, qui est du même type que celui de l'art antérieur (figure 1 ), et qui est remorqué en arrière du navire à la distance d ; on voit ainsi que les deux systèmes, à savoir le système de l'art antérieur et celui de la présente invention, peuvent coexister de manière à fournir les mesures les plus complètes possibles.
Claims
1. Un équipement de contrôle des paramètres d'émission d'un émetteur sous-marin (10) d'ondes acoustiques remorqué par un navire (20), comprenant au moins un récepteur (40) remorqué par le navire en même temps que l'émetteur, le signal acoustique capté par le récepteur étant ensuite utilisé pour comparaison au signal produit par l'émetteur, caractérisé en ce que le récepteur est remorqué en arrière de l'émetteur et à une distance de celui-ci sensiblement égale à la distance séparant l'émetteur d'un point (41) situé à l'aplomb du navire ou autre point de référence pour le contrôle desdits paramètres d'émission.
2. L'équipement de la revendication 1, dans lequel le signal capté par le récepteur sert à asservir le niveau d'émission de l'émetteur, de sorte que le niveau acoustique produit par l'émetteur à l'aplomb du navire ou audit point de référence reste en-deçà d'un seuil donné.
3. L'équipement de l'une des revendications 1 et 2, dans lequel le récepteur est remorqué au bout d'un câble relié au navire.
4. L'équipement de l'une des revendications 1 et 2, dans lequel le récepteur est remorqué au bout d'un câble relié à l'émetteur, lui-même remorqué au bout d'un câble relié au navire.
5. L'équipement de l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le récepteur comprend une flûte formée d'une pluralité de récepteurs élémentairesdisposés en un réseau linéaire s'étendant sensiblement suivant la direction de remorquage.
6. L'équipement de l'une des revendications 1 à 5, comprenant un second récepteur remorqué en arrière du navire mais en avant de l'émetteur, à une distance de celui-ci telle que l'émetteur soit situé sensiblement à mi-distance des deux récepteurs.
Applications Claiming Priority (2)
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| FR8808992A FR2633584B1 (fr) | 1988-07-04 | 1988-07-04 | Equipement de controle d'un emetteur d'ondes acoustiques sous-marin remorque, notamment pour le dragage des mines |
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