FR2702047A1 - Dispositif de prélèvements d'échantillons ou de mesures de grandeurs physiques dans un milieu sous-marin. - Google Patents

Abstract

Dispositif pour effectuer des prélèvements d'échantillons ou des relevés de grandeurs physiques dans un milieu sous-marin, en continu et à des profondeurs déterminées. Ce dispositif se caractérise en ce qu'il comporte un cordon plein (3), cylindrique, de grande longueur, réalisé en un matériau flexible et réuni à son extrémité inférieure qui plonge dans le milieu marin (2) à un organe de lestage (7) de telle sorte qu'il se dispose sensiblement verticalement dans ce milieu à partir d'une bouée de flottaison (4), ce cordon étant muni d'une pluralité de canaux voisins (11) mais séparés, ménagés longitudinalement à proximité de sa surface latérale (12) et s'étendant sur une partie au moins de sa longueur, chaque canai étant réservé à la mise en place d'un tube souple et amovible (19, 20), propre à assurer par son extrémité inférieure amenée au droit d'un orifice (13) débouchant dans le canal et réalisé dans la surface externe du cordon en un point de sa longueur correspondant à un niveau de profondeur déterminé, le prélèvement d'un échantillon du milieu marin aspiré dans le tube et/ou la localisation dans ce tube d'au moins un capteur de mesure (25).

Description

La présente invention est relative à un dispositif permettant d'effectuer des prélèvements d'échantillons ou des relevés de grandeurs physiques dans un milieu sous-marin, à des profondeurs déterminées sous le niveau de ce milieu, grâce à des moyens amovibles qui peuvent être amenés ou retirés de façon simple et commode aux endroits où sont à réaliser ces prélèvements ou relevés, en permettant par ailleurs une exploitation presque immédiate des résultats de ces derniers.

On connaît déjà, par le brevet US-A-3 570 437, un ensemble propre à permettre d'effectuer des mesures à travers un milieu marin, à des niveaux variables selon la profondeur d'immersion d'un dispositif de contrôle porté par une bouée et réalisant ces mesures. Mais cet ensemble, qui comprend des moyens tels que la bouée puisse être immergée depuis la surface de l'eau jusqu'au fond du milieu marin, relève et enregistre le cas échéant les fluctuations de paramètres déterminés entre ces deux positions extrêmes et mesure les données correspondantes en séquence sur tout le parcours de la bouée. Ces relevés et mesures sont ensuite transmis, une fois seulement que la bouée a été ramenée au niveau de la surface grâce à la libération d'un organe de lestage porté par celle-ci, à un récepteur situé à distance, permettant d'en effectuer l'exploitation.Dans ces conditions, cet ensemble n'autorise pas une mesure prolongée et continue d'un paramètre particulier relevé à un niveau de référence précis ; en outre, il exige que la bouée soit elle-même autonome et possède ses propres moyens pour produire l'énergie nécessaire à l'enregistrement des mesures effectuées, ce qui augmente son coût de fabrication et d'exploitation.

On connaît également, par le brevet US-A-3 242 740, une sonde de profondeur permettant d'effectuer des prélèvements d'échantillons liquides à des niveaux prédéterminés le long d'un câble lesté, maintenu vertical et manoeuvré à partir d'un treuil ou analogue porté par un navire ou une autre plateforme similaire flottant en surface, ces échantillons étant ensuite examinés et analysés après que le câble de la sonde ait été remonté. Mais ce dispositif ne permet pas de disposer des résultats de ces mesures en un temps bref, l'analyse des échantillons ne pouvant s'effectuer qu'après la remontée du câble de la sonde. En outre, il exige des manoeuvres nombreuses et délicates, surtout en cas de mauvaises conditions en surface, lorsque le navire est soumis aux effets de la houle ou du vent.

La présente invention est relative à un dispositif qui évite ces inconvénients, en permettant d'effectuer des prélèvements et de réaliser des mesures à des niveaux choisis et prédéterminés sous la surface du milieu marin, d'une manière sûre et efficace, autorisant en particulier une exploitation quasi immédiate des informations ainsi recueillies, les moyens mis en oeuvre pour assurer ces prélèvements ou mesures pouvant être aisément mis en place ou éventuellement retirés du milieu marin pour être substitués par des moyens analogues ou identiques, réalisant d'autres prélèvements ou mesures dans des conditions similaires.

A cet effet, le dispositif considéré se caractérise en ce qu'il comporte un cordon plein, de forme générale cylindrique, de grande longueur, réalisé en un matériau flexible et réuni à son extrémité inférieure qui plonge dans le milieu marin à un organe de lestage de telle sorte qu'il se dispose sensiblement verticalement dans ce milieu à partir d'une bouée de flottaison assurant le support du cordon depuis la surface, le cordon étant muni d'une pluralité de canaux voisins mais séparés, ménagés longitudinalement à proximité de sa surface latérale et s'étendant sur une partie au moins de sa longueur, chaque canal étant réservé à la mise en place d'un tube souple et amovible, propre à assurer par son extrémité inférieure amenée au droit d'un orifice débouchant dans le canal et réalisé dans la surface externe du cordon en un point de sa longueur correspondant à un niveau de profondeur déterminé, le prélèvement d'un échantillon du milieu marin aspiré dans le tube et/ou la localisation dans ce tube d'au moins un capteur de mesure relié à un ou plusieurs appareils de contrôle et d'enregistrement au moyen de câbles de liaison électriques disposés à l'intérieur du tube.

De préférence, les canaux voisins ménagés dans le cordon flexible à proximité de sa surface latérale sont régulièrement répartis selon le contour externe de ce cordon, les orifices prévus dans la surface de ce cordon en regard de l'extrémité des tubes souples amovibles logés dans les canaux étant ménagés selon la longueur du cordon mais décalés d'un canal à l'autre.

De préférence également, chaque orifice prévu dans la surface externe du cordon flexible débouchant dans un canal latéral recevant un tube souple et amovible de prélèvement d'un échantillon du milieu marin, comporte une crépine de filtration de ce milieu, évitant l'entraînement de corps étrangers dans le tube souple lors de l'aspiration du prélèvement par l'intérieur de ce tube.

Selon une caractéristique particulière du dispositif considéré, les canaux prévus dans le cordon flexible sont obturés par des bouchons, logés dans ces canaux en dessous des orifices débouchant dans ceux-ci selon la longueur du cordon, ces bouchons formant butée d'arrêt pour les tubes souples engagés dans ces canaux de telle sorte que leurs extrémités inférieures soient convenablement positionnées au droit de ces orifices, en évitant que chaque prélèvement aspiré dans un des tubes ne se mélange avec celui qui proviendrait le cas échéant de l'extrémité inférieure du cordon par le même canal, en l'absence de ce bouchon.

Selon une autre caractéristique également, le cordon flexible comporte, entre ses canaux latéraux, un canal central unique, ménagé sensiblement dans l'axe du cordon, dans lequel est monté un câble d'amarrage métallique ou en tout autre matériau approprié, propre à rigidifier le cordon et à permettre d'amarrer en bout de ce câble, à l'opposé de la bouée de flottaison, l'organe de lestage assurant le maintien vertical du cordon dans le milieu marin.

Avantageusement, le dispositif est amarré à un corps mort d'immobilisation vis-à-vis du fond du milieu marin, reposant sur ce fond et relié par une chaîne de liaison à la bouée de flottaison ou à l'organe de lestage prévu en bout du cordon.

Selon diverses variantes de réalisation, le cordon flexible est formé d'un matériau résistant aux agressions du milieu marin.

De préférence, il est constitué au moyen d'un élastomère synthétique ou d'un autre matériau plastique similaire, les canaux latéraux étant formés dans le cordon par moulage-extrusion de celui-ci.

De préférence également, le câble monté dans le canal central du cordon flexible est un câble d'amarrage en acier galvanisé, à torons tressés et à montage serré dans ce canal. En variante, toutefois ce câble peut être réalisé en un autre matériau, compatible avec le milieu marin considéré.

Selon d'autres variantes également, les capteurs de mesure disposés dans des canaux du cordon flexible sont prévus pour relever des températures ou des pressions, chaque capteur étant solidarisé de l'extrémité inférieure du tube souple dans lequel il est logé, au moyen d'un élément de fixation et de protection.

D'autres caractéristiques d'un dispositif pour effectuer des prélèvements et des mesures dans un milieu sous-marin apparaîtront encore à travers la description qui suit d'un exemple de réalisation, donné à titre indicatif et non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels
- Les Figures 1 et 2 illustrent, en vue générale très schématique, un dispositif de prélèvement et de mesure selon l'invention, représenté immergé dans un milieu marin sous une bouée de flottaison, selon deux variantes pour l'immobilisation relative de cette dernière.

- La Figure 3 est une vue en coupe longitudinale à plus grande échelle du cordon flexible entrant dans la réalisation du dispositif considéré.

- La Figure 4 est une vue à encore plus grande échelle d'une fraction du cordon flexible, illustrant avec plus de détails le montage de tubes souples dans les canaux du cordon.

- La Figure 5 est une vue en coupe transversale du cordon, sensiblement à l'échelle de la Figure 4.

Sur les Figures 1 et 2, la référence 1 désigne de façon générale un dispositif permettant d'effectuer des prélèvements d'échantillons ou des relevés de grandeurs physiques à des niveaux déterminés dans un milieu sous-marin 2. Ce dispositif se compose principalement d'un cordon plein 3, de forme cylindrique, présentant une grande longueur et réalisé en un matériau flexible, notamment en un élastomère synthétique ou en un autre matériau plastique approprié, par exemple du genre "Rilsan", dont la nature est choisie pour lui permettre de résister de manière convenable aux agressions du milieu 2, notamment lorsque celui-ci est constitué par de l'eau salée.

Le cordon flexible 3 est suspendu sous une bouée 4 qui flotte à la surface 5 du milieu 2, cette bouée dont le détail de la réalisation n importe pas directement à l'invention, étant aménagée pour supporter des appareils d'enregistrement ou de transmission, propres à exploiter directement les données caractérisant les prélèvements ou mesures effectués dans le milieu 2 de la manière décrite ci-après.

Le cordon 3 porté par la bouée 4 s'étend sensiblement verticalement dans le milieu 2 jusqu'à la profondeur souhaitée, en particulier jusqu'au voisinage du fond 6 sous la surface 5, en étant solidarisé à son extrémité inférieure d'un organe de lestage 7. De préférence, le cordon 3 suspendu sous la bouée 4 est relativement immobile dans la position choisie grâce à des corps morts 8 ou 9, reposant sur le fond 6 et reliés à la bouée au moyen de chaînes de liaison 10 (Figure 1) ou encore directement réunis à l'organe de lestage 7 lui-même (Figure 2).

Les Figures 3 à 5 illustrent avec plus de détails la structure particulière du cordon flexible 3 et en particulier des moyens qu'il comporte pour permettre d'effectuer les prélèvements et mesures souhaités.

Notamment et à cet effet, le cordon 3 comporte une pluralité de canaux 11, voisins mais séparés les uns des autres, ces canaux s'étendant longitudinalement dans le cordon et étant de préférence régulièrement répartis au voisinage de la surface latérale externe 12 du cordon. Ces canaux sont formés lors de la fabrication du cordon, en particulier par le procédé classique de moulage-extrusion ; bien entendu, on pourrait en variante prévoir de réaliser ces canaux à l'aide de tout autre méthode.

Les canaux 11 s'étendent de préférence d'une extrémité à l'autre du cordon 3 depuis la bouée 4 jusqu'à l'organe de lestage 7 monté à l'extrémité inférieure de celui-ci. Par ailleurs, chacun de ces canaux est mis en communication à travers la surface externe 12 du cordon avec le milieu marin 2 par l'intermédiaire d'un orifice 13, chaque canal comprenant de préférence un tel orifice, le cordon étant aménagé de telle sorte que les orifices qui correspondent aux divers canaux latéraux, soient disposés à des hauteurs données selon la longueur du cordon, c'est-à-dire se répartissent, lorsque ce cordon est plongé dans le milieu marin et se dispose sensiblement verticalement dans celui-ci grâce à son organe de lestage 7, à des niveaux successifs prédéterminés, variables de l'un à l'autre.

Les canaux 11 sont ainsi ouverts en direction du milieu marin 2 qui peut pénétrer à l'intérieur de chacun d'eux, chaque canal comportant de préférence, au voisinage de la partie inférieure du cordon 3 un évent 14, évitant que de l'air ne soit emprisonné dans ce canal lors de l'immersion du dispositif. En outre, chaque canal comprend, à proximité de l'orifice 13 le faisant communiquer avec le milieu 2, un bouchon d'obturation 15, monté dans le canal juste en dessous du niveau où se situe cet orifice de telle sorte que, lorsque le canal sert à réaliser un prélèvement du milieu au niveau correspondant, ce prélèvement ne se mélange pas avec la fraction de ce milieu qui se situe sous le bouchon 15 et qui s'est répartie dans le canal en y pénétrant par l'évent inférieur 14.Le bouchon 15 peut le cas échéant être prévu d'une longueur suffisante pour obturer le conduit dans toute la partie inférieure de celui-ci, située sous l'orifice 13.

Au centre du cordon 3, est par ailleurs prévu un canal central 16, de plus grandes dimensions que les canaux latéraux 11, ce canal central étant réservé à la mise en place dans le cordon d'un câble métallique 17, avantageusement réalisé en acier galvanisé ou en tout autre matériau équivalent, ce câble monté serré dans le canal 16 lors de la fabrication du cordon permettant à la fois de rigidifier partiellement celui-ci et de faciliter son maintien en position sensiblement verticale à l'intérieur du milieu marin 2, et également d'amarrer le cordon respectivement à la bouée de flottaison 4 d'une part et à l'organe de lestage 7 d'autre part, ce dernier étant par exemple solidarisé de l'extrémité inférieure du câble 17 par une vis de blocage 18 (Figure 3).

Selon l'invention, on dispose à l'intérieur de chacun des canaux latéraux 11, un tube souple 19 ou 20, permettant selon le cas d'effectuer un prélèvement du milieu 2 ou la mesure d'une grandeur physique déterminée, par exemple une température ou une pression à un niveau donné, correspondant à celui où se situe l'orifice 13 faisant communiquer le canal correspondant avec le milieu à travers la surface externe 12 du cordon flexible 3.

Sur la Figure 4, le tube souple 19 est supposé plus particulièrement destiné à un prélèvement d'échantillons dans le milieu 2. A cet effet, le tube 19 est introduit dans le canal 11 choisi, jusqu'à ce qu'il vienne en butée sur le bouchon 15 monté dans ce canal sous l'orifice 13. Avantageusement, ce dernier est muni d'une crépine de protection 21, évitant la remontée à travers le tube de corps étrangers éventuels. A son extrémité opposée, ce tube est réuni, notamment au niveau de la bouée de flottaison 4 à un ensemble de pompage approprié (non représenté), permettant d'aspirer dans ce tube un débit donné, en continu ou en séquence selon la nature de l'échantillon à prélever et des contrôles à effectuer sur celui-ci. Le cas échéant, l'extrémité inférieure du tube souple 19 peut être munie d'un nez profilé 22 convenablement perforé, permettant la libre aspiration de l'échantillon dans le tube tout en facilitant son engagement ou son retrait dans le canal 11 qui le reçoit, en particulier jusqu'à butée sur le bouchon 15.

Sur la Figure 4, apparaît également un second tube souple 20 d'un autre type, constitué d'une gaine 23 emprisonnant des câbles de liaison électriques 24 permettant de relier à un appareil récepteur ou enregistreur (également porté par la bouée 4 et non représenté), un ou plusieurs capteurs de mesure 25, fixés ou montés à l'extrémité de la gaine 23 à l'aide d'éléments de fixation et de protection appropriés, de manière à ce que, lorsque le tube 20 est complètement engagé dans un des canaux 11 et amène son extrémité inférieure en butée sur le bouchon 15 correspondant, ces capteurs soient disposés en regard de l'orifice 13 prévu dans ce canal, au niveau où la mesure qu'ils assurent doit être réalisée.

On propose ainsi un dispositif de mesure et de prélèvement d'échantillons de conception très simple, qui présente l'avantage que les tubes souples montés dans le cordon flexible peuvent être très facilement extraits ou mis en place, pour effectuer des réparations ou des changements nécessités par la nature des opérations à réaliser. Le cordon peut comporter un nombre élevé de canaux latéraux de manière à permettre de tels prélèvements ou mesures à des niveaux multiples selon la longueur du cordon, les appareils portés par la bouée de flottaison, permettant directement ou par transmission radioélectrique notamment à un récepteur situé à distance, une exploitation quasi immédiate des résultats obtenus.

Les capteurs peuvent être préparés à l'avance pour former des sous-ensembles complets. Par ailleurs, en ce qui concerne les tubes de prélèvement, on peut à volonté ajuster le débit qui les parcourt, soit en agissant sur l'ensemble de pompage, soit en déterminant à l'origine les dimensions de l'orifice de communication avec le canal correspondant.

Bien entendu, il va de soi que l'invention ne se limite pas à l'exemple de réalisation plus spécialement décrit ci-dessus en référence aux dessins annexés ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes.

Claims (9)

1. REVENDICATIONS

   I - Dispositif pour effectuer des prélèvements d'échantillons ou des relevés de grandeurs physiques dans un milieu sous-marin, caractérisé en ce qu'il comporte un cordon plein (3), de forme générale cylindrique, de grande longueur, réalisé en un matériau flexible et réuni à son extrémité inférieure qui plonge dans le milieu marin (2) à un organe de lestage (7) de telle sorte qu'il se dispose sensiblement verticalement dans ce milieu à partir d'une bouée de flottaison (4) assurant le support du cordon depuis la surface (5), le cordon étant muni d'une pluralité de canaux voisins (11) mais séparés, ménagés longitudinalement à proximité de sa surface latérale (12) et s'étendant sur une partie au moins de sa longueur, chaque canal étant réservé à la mise en place d'un tube souple et amovible (19, 20), propre à assurer par son extrémité inférieure amenée au droit d'un orifice (13) débouchant dans le canal et réalisé dans la surface externe du cordon en un point de sa longueur correspondant à un niveau de profondeur déterminé, le prélèvement d'un échantillon du milieu marin aspiré dans le tube et/ou la localisation dans ce tube d'au moins un capteur de mesure (25) relié à un ou plusieurs appareils de contrôle et d'enregistrement au moyen de câbles de liaison électriques (24) disposés à l'intérieur du tube.
2. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les canaux voisins (11) ménagés dans le cordon flexible (3) à proximité de sa surface latérale (12) sont régulièrement répartis selon le contour externe de ce cordon, les orifices (13) prévus dans la surface de ce cordon en regard de l'extrémité des tubes souples amovibles (19, 20) logés dans les canaux étant ménagés selon la longueur du cordon mais décalés d'un canal à l'autre.
3. 3 - Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque orifice (13) prévu dans la surface externe (12) du cordon flexible (3) débouchant dans un canal latéral (11) recevant un tube souple et amovible (19) de prélèvement d'un échantillon du milieu marin, comporte une crépine (21) de filtration de ce milieu, évitant l'entraînement de corps étrangers dans le tube souple lors de l'aspiration du prélèvement par l'intérieur de ce tube.
4. 4 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les canaux (11) prévus dans le cordon flexible (3) sont obturés par des bouchons (15), logés dans ces canaux en dessous des orifices (13) débouchant dans ceux-ci selon la longueur du cordon, ces bouchons formant butée d'arrêt pour les tubes souples (19, 20) engagés dans ces canaux de telle sorte que leurs extrémités inférieures soient convenablement positionnées au droit de ces orifices.
5. 5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le cordon flexible (3) comporte, entre ses canaux latéraux (11), un canal central unique (16), ménagé sensiblement dans l'axe du cordon, dans lequel est monté un câble d'amarrage métallique (17), propre à rigidifier le cordon et à permettre d'amarrer en bout de ce câble, à l'opposé de la bouée de flottaison (4), l'organe de lestage (7) assurant le maintien vertical du cordon dans le milieu marin (2).
6. 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est amarré à un corps mort (8, 9) d'immobilisation vis-à-vis du fond (6) du milieu marin (2), reposant sur ce fond et relié par une chaîne (10) de liaison à la bouée de flottaison (4) ou à l'organe de lestage (7)prévu en bout du cordon (3).
7. 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le cordon flexible (3) est formé d'un matériau résistant aux agressions du milieu marin (2), notamment en élastomère synthétique ou autre matériau plastique similaire du genre "Rilsan".
8. 8 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le câble (17) monté dans le canal central (16) du cordon flexible (3) est un câble d'amarrage en acier galvanisé ou en tout autre matériau équivalent, à torons tressés et à montage serré dans ce canal.
9. 9 - Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les capteurs de mesure (25) disposés dans des canaux (11) du cordon flexible (3) sont prévus pour relever des températures ou des pressions, chaque capteur étant solidarisé de l'extrémité inférieure du tube souple (20) dans lequel il est logé, au moyen d'un élément de fixation et de protection.