FR2945356A1 - Procede et dispositif de controle en immersion pour flute sismique stationnaire. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une flute sismique munie d'un dispositif de contrôle d'immersion apte à modifier et maintenir son immersion, caractérisée en ce que, la flute étant destinée à un usage stationnaire, le dispositif de contrôle d'immersion comprend une pluralité de ballasts à flottabilité variable installés régulièrement le long de la flute sismique et comprenant chacun un microcontrôleur pour au moins contrôler la flottabilité du ballast correspondant, une pluralité de capteurs de pression également installés régulièrement le long de la flute, un récepteur de consigne(s), un bus distributeur de consigne vers les ballasts, le microcontrôleur de chaque ballast étant apte à recevoir au moins des signaux en provenance d'au moins un capteur de pression situé à proximité du ballast et des signaux de consigne en provenance du récepteur de consigne, étant apte à calculer un signal de commande pour modifier la flottabilité du ballast en fonction au moins des signaux reçus et étant apte à envoyer ce signal de commande au moins vers le ballast correspondant.

Description

Titre de l'invention Procédé et dispositif de contrôle en immersion pour flûte sismique stationnaire Arrière-plan de l'invention La présente invention se rapporte au domaine général des flûtes sismiques et, plus particulièrement, aux dispositifs de contrôle de la modification et du maintien de leur profondeur d'immersion. Actuellement, les flûtes sismiques fonctionnent de manière dynamique c'est-à-dire qu'elles sont tractées par un navire qui porte également la source sonore permettant de générer l'onde qui sera ensuite observée à l'aide des flûtes qu'il tracte. Avec ce principe de fonctionnement, l'immersion des flutes sismiques est modifiée et maintenue grâce au mouvement de ces flûtes en utilisant des ailerons mobiles placés le long de chaque flûte et permettant de contrôler les mouvements de celle-ci, notamment dans la direction verticale. Cela est par exemple décrit dans les documents de brevet FR 2 870 509 ou encore E P 0 884 607. Les campagnes d'investigation sismique des fonds marins nécessitent donc aujourd'hui la présence, sur site, d'un navire spécifiquement dédié à la traction des flûtes sismiques. Un tel navire est à haute valeur ajouté puisqu'il doit disposer d'une puissance de traction importante et d'éléments pour se solidariser avec les flutes en plus de la source sonore. La nécessité d'utiliser un tel navire constitue un poste de dépenses très important dans les campagnes de mesures.

L'invention s'attache donc plus particulièrement à libérer les campagnes sismiques de la nécessité d'affréter un bateau spécifique pour cette campagne.

Obiet et résumé de l'invention La présente invention a donc pour but principal d'éviter les inconvénients des systèmes connus en proposant de mettre en oeuvre des flûtes sismiques munies d'un dispositif de contrôle d'immersion apte à modifier et maintenir leur immersion pour un usage stationnaire de la flûte d'immersion.

Pour cela, l'invention propose un dispositif de contrôle d'une flute sismique en immersion apte à modifier et maintenir la profondeur d'immersion de la flute, caractérisé en ce que, la flute étant destinée à un usage stationnaire et comprenant un réseau d'alimentation en énergie, le dispositif de contrôle d'immersion comprend une pluralité de ballasts à flottabilité variable reliés au réseau d'alimentation de la flute et installés régulièrement le long de la flute sismique et associés chacun à un microcontrôleur, une pluralité de capteurs de pression également installés régulièrement le long de la flute, au moins un récepteur de consigne(s), un bus distributeur de consigne vers les ballasts, le microcontrôleur associé à un ballast donné étant apte à recevoir au moins des signaux en provenance d'au moins un capteur de pression situé à proximité du ballast et des signaux de consigne en provenance du récepteur de consigne, étant apte à calculer un signal de commande pour modifier la flottabilité du ballast en fonction d'au moins les signaux reçus et étant apte à envoyer ce signal de commande au moins vers ce ballast. Par définition, les ballasts sont des réservoirs destinés à des utilisations marines ou sous-marines pour modifier et contrôler l'immersion ou l'équilibre d'un navire. Selon l'invention, les ballasts sont répartis régulièrement le long de la flûte sismique ainsi que le sont des capteurs de pression.

Les capteurs de pression permettent de connaître localement la profondeur d'immersion réelle de la flûte sismique. Cette donnée est ensuite utilisée par le microcontrôleur pour calculer une valeur de consigne à envoyer vers au moins un ballast voisin afin de varier sa flottabilité pour que la flûte s'établisse à la profondeur d'immersion consigne.

L'implémentation du bus distributeur est aisée puisque la flute constitue un support longiligne. La présence de ce bus permet de distribuer la ou les consignes vers les différents ballasts de la flûte qui contrôlent l'immersion de celle-ci. L'invention ne nécessite ainsi aucun mouvement de la flûte dans sa direction longitudinale. De cette manière, l'invention permet que la flûte fonctionne en régime stationnaire. Cela autorise la réalisation de campagnes de mesures sans nécessiter la présence d'un navire hautement spécifique sur site.

Les étapes d'une campagne sont les suivantes :installation d'un ensemble de flûtes sur site avec un bateau spécifique qui peut ensuite quitter le site pour aller installer d'autres flûtes à d'autres endroits, contrôle automatique de la position des flûtes, contrôle de l'immersion des flûtes, amenée d'un navire supportant une source sonore, réalisation des mesures. L'invention permet ainsi d'utiliser des bateaux moins spécifiques. Selon une caractéristique avantageuse, un capteur de pression est installé au niveau de chaque ballast. Une telle implémentation permet d'installer en même temps le ballast et ses commandes et les capteurs de pression. Pour mettre en oeuvre l'invention, il est nécessaire qu'un ou plusieurs capteurs de pression situés à proximité de chaque ballast soi(en)t relié(s) à celui-ci afin que le ballast ait connaissance de la profondeur d'immersion. Cette implémentation est la plus simple, car elle évite une multiplication des points d'installation d'équipements nécessaires à l'invention sur la flûte sismique.

D'une manière similaire et avantageuse, un microcontrôleur est intégré au niveau de chaque ballast. Avantageusement, le récepteur de consignes comprend au moins une récepteur radio portée par une bouée et reliée au bus distributeur. L'utilisation d'une telle récepteur radio en surface permet au navire portant la source sonore installé à proximité des flûtes sismiques d'envoyer des consignes de profondeur à destination de la flûte sismique et donc des ballasts. On voit ici encore la simplicité de mise en oeuvre des mesures avec l'invention et, donc, son intérêt d'un point de vue pratique. Selon un premier mode de réalisation, la modification de flottabilité des ballasts est réalisée en faisant varier une masse à volume constant. Cette première réalisation consiste à utiliser l'eau de mer pour faire varier la masse du volume de ce ballast. En pratique, selon une caractéristique particulière de l'invention, chaque ballast comprend un réservoir de volume constant séparé en deux chambres, une chambre étant remplie avec du gaz compressible et l'autre chambre étant en communication avec l'eau à l'extérieur du réservoir, et comprenant un mécanisme pour faire varier les volumes relatifs des deux chambres.

Avec cette caractéristique, l'eau de mer rentre et sort du volume constitué par le ballast. La modification de volume relatif est avantageusement réalisée à l'aide d'un piston mobilisé grâce à un moteur. Il est aussi possible de prévoir une paroi mobile, flexible ou sous forme d'un piston, mobilisée par l'intermédiaire d'une pompe qui pompe l'eau de l'extérieur vers l'intérieur et inversement lors du fonctionnement du ballast, l'entrée et la sortie de l'eau faisant se déplacer la paroi dans le réservoir. Cependant, l'entrée d'eau de mer dans le volume du ballast et au niveau du piston génère un contexte corrosif qui fait craindre les effets de corrosion internes non maîtrisables dans un tel ballast. Une telle solution ne sera implémentée que dans les contextes où la durée d'utilisation sera moindre ou dans les contextes où l'environnement corrosif sera maîtrisé. Dans un second mode de réalisation de l'invention, la modification de la flottabilité des ballasts est réalisée en faisant varier un volume à masse constante. Cette réalisation permet d'envisager a priori une meilleure fiabilité du système et une meilleure durée de vie. En effet, il est possible d'utiliser des éléments réalisés en matériaux souples, qui souffrent peu de la corrosion. Cette réalisation utilise directement le principe d'Archimède.

Selon une caractéristique particulière de l'invention, chaque ballast comprend un réservoir étanche et incompressible présentant un orifice destiné à recevoir l'entrée d'un ballon externe à volume variable. Cette caractéristique permet d'utiliser le volume du réservoir étanche pour porter les différents éléments qui permettront de gonfler et de dégonfler le ballon externe à volume variable. Selon une première réalisation, le volume du ballon externe est modifié grâce au mouvement motorisé d'un piston mobile dans le réservoir et séparant celui-ci en deux chambres, la première chambre étant remplie avec un gaz compressible et incluant le moteur et la seconde chambre étant remplie avec un fluide non compressible, cette seconde chambre étant en communication, par l'orifice du réservoir avec le ballon externe à volume variable également rempli avec du fluide non compressible.

Dans cette réalisation particulièrement simple, le piston installé dans le réservoir et apte à y coulisser, pousse le fluide non compressible vers le ballon et inversement laisse le fluide incompressible rentrer dans le réservoir dès lors que le piston est mobilisé en marche arrière, dégonflant ainsi le ballon à volume variable. En pratique, le piston est avantageusement mobilisé par l'intermédiaire d'une tige filetée, actionnée en rotation par le moteur et engagée par ailleurs dans un trou fileté pratiqué dans le piston. Cette réalisation particulièrement simple permet d'implémenter le moteur dans la chambre du réservoir où se situe le gaz compressible et ainsi d'éviter tout problème de corrosion ou d'immersion du moteur. Dans une autre réalisation, le réservoir est rempli de gaz compressible et comprend un ballon interne également à volume variable en communication avec l'entrée du ballon externe, également rempli de fluide non compressible par l'intermédiaire d'une pompe, la modification de volume du ballon externe étant alors réalisée par déplacement du fluide non compressible entre le ballon interne et le ballon externe grâce à la pompe. Dans cette réalisation, les deux ballons sont reliés par l'intermédiaire de la pompe qui fait passer le fluide non compressible du ballon interne au ballon externe et inversement. Dans la mesure où le ballon interne est intégré dans le réservoir qui ne change pas de volume grâce à la présence du gaz compressible, le volume du ballast constitué par le réservoir et le ballon à volume variable permet de modifier la flottabilité de l'ensemble du ballast.

Avantageusement, l'intervalle entre deux ballasts est compris entre 100 et 400 m et plus préférentiellement entre 200 et 300 m. Cette caractéristique autorise un contrôle correct de la flottabilité des flûtes sismiques au vu de leur longueur et de leurs autres caractéristiques mécaniques.

Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, chaque ballast est associé à un accumulateur d'énergie électrique ou hydraulique.

Cette caractéristique permet que chaque ballast dispose d'une réserve d'énergie pour ballaster afin de faire remonter la flute, en particulier en cas d'une panne d'alimentation. L'accumulateur d'énergie peut être un accumulateur électrique chargé via le réseau d'alimentation, par exemple une capacité ou une batterie, ou encore un accumulateur hydraulique chargé grâce à une pompe intégrée au ballast quand celui-ci est alimenté en énergie par le réseau d'alimentation de la flute ou par récupération autonome d'énergie lors d'une diminution de la flottabilité d'un ballast associé lors de son fonctionnement.

Dans le cas d'un accumulateur électrique, la charge peut être effectuée lorsque le ballast est passif via le réseau d'alimentation alors peu sollicité par le dispositif de maintien en profondeur immersion. Dans ce cas, il est possible d'envisager de venir puiser l'énergie de cet accumulateur à chaque fois qu'il faut faire varier la flottabilité et ce, sans solliciter alors le réseau d'alimentation de la flute. L'accumulateur hydraulique peut être basé sur la génération d'un volume d'air comprimé. Selon une caractéristique préférentielle de l'invention, le dispositif est apte à contrôler la position en immersion et en latéral, par association des ballasts avec des modules propulseur également reliés au réseau d'alimentation, chaque module propulseur comprenant au moins deux éléments propulseurs destinés à générer des forces radiales de directions distinctes et étant relié à une unité de mesure d'orientation de la flute pour ajuster le fonctionnement des éléments propulseurs pour que la flute prenne la position souhaitée.

Cette association des ballasts avec les modules propulseurs permet un contrôle intégral de la position de la flute. L'utilisation combinée d'un ballast et d'un propulseur permet d'optimiser la consommation d'énergie par le dispositif de maintien à une profondeur d'immersion selon l'invention tout en assurant un positionnement vertical et latéral de la flute, ce positionnement latéral pouvant notamment servir pour maintenir un écartement constant entre deux flutes. En effet, pour maintenir une force verticale, un propulseur devrait fonctionner en permanence ce qui n'est pas le cas avec les ballasts qui permettent l'établissement d'une force verticale constante en absence de fourniture d'énergie. Aussi, l'utilisation de propulseurs seuls nécessiterait l'utilisation d'une énergie trop importante que le réseau d'alimentation de la flute ne pourrait assurer. En parallèle, l'utilisation seule des ballasts ne permet pas un contrôle vertical et latéral de la position de la flute.

Avantageusement, chaque module propulseur comprend trois éléments propulseurs répartis autour de la flute. Cette caractéristique permet un contrôle optimal de la position de la flute autour d'une position d'équilibre. Il est en particulier possible d'utiliser un élément propulseur vertical et deux éléments propulseurs latéraux.

Avantageusement, selon l'invention, les éléments propulseurs sont répartis à 120° les uns des autres. Aussi, selon une caractéristique préférentielle de l'invention, l'association entre les ballasts et les modules propulseurs est telle que la commande des ballasts permet le positionnement de la flute sur une profondeur d'immersion de consigne et les modules propulseurs sont commandés pour compenser les oscillations autour de la profondeur d'immersion de consigne. Cette caractéristique permet d'optimiser la consommation d'énergie par le dispositif de contrôle selon l'invention tout en assurant que la flute puisse être correctement positionnée.

L'invention concerne également un procédé de contrôle d'une flute sismique en immersion destiné à modifier et maintenir la profondeur d'immersion de la flute, caractérisé en ce que, la flute étant destinée à un usage stationnaire et comprenant un réseau d'alimentation en énergie, le procédé comprend les étapes suivantes : - installation, régulièrement le long de la flute sismique, d'une pluralité de ballasts à flottabilité variable associés chacun à un microcontrôleur ; - connexion des ballasts au réseau d'alimentation de la flute ; - installation d'une pluralité de capteurs de pression également régulièrement le long de la flute ; - installation, sur la flute, d'au moins un récepteur de consigne(s), - installation d'un bus distributeur de consigne, - connexion du bus distributeur aux ballasts, - réception, par le microcontrôleur associé à un ballast donné, de signaux en provenance d'au moins un capteur de pression situé à proximité du ballast et de signaux de consigne en provenance du récepteur de consigne ; - calcul, par le microprocesseur, d'un signal de commande pour modifier la flottabilité du ballast en fonction d'au moins les signaux reçus ; - émission de ce signal de commande au moins vers ce ballast ; - modification de la flottabilité des ballasts commandée par le signal de commande. L'étape de modification de la flottabilité des ballasts commandée par le signal de commande peut être réalisée en faisant varier une masse à volume constant, cette variation étant avantageusement réalisée en faisant varier les volumes relatifs de deux chambres pratiquées dans un réservoir de volume constant, une chambre étant préalablement remplie avec du gaz compressible et l'autre chambre étant en communication avec l'eau à l'extérieur du réservoir.

L'étape de modification de la flottabilité des ballasts commandée par le signal de commande peut aussi être réalisée en faisant varier un volume à masse constante. Avantageusement chaque ballast sera alors muni d'un réservoir étanche et incompressible présentant un orifice destiné à recevoir l'entrée d'un ballon externe à volume variable. L'étape de modification peut alors être telle que le volume du ballon externe est modifié grâce au mouvement motorisé d'un piston mobile dans le réservoir et séparant celui-ci en deux chambres : la première chambre étant remplie avec un gaz compressible et incluant le moteur et la seconde chambre étant remplie avec un fluide non compressible, cette seconde chambre étant en communication, par l'orifice du réservoir, avec le ballon externe à volume variable également rempli par du fluide non compressible. Elle peut aussi être telle que, le réservoir étant préalablement rempli de gaz compressible et étant muni d'un ballon interne également à volume variable en communication, par l'intermédiaire d'une pompe, avec l'entrée du ballon externe également rempli de fluide non compressible, la modification de volume du ballon externe est réalisée par déplacement du fluide non compressible entre le ballon interne et le ballon externe grâce à la pompe.

Avantageusement, le procédé comprend une étape de charge d'un accumulateur d'énergie électrique ou hydraulique. Le procédé comprend alors avantageusement une étape de détection de panne du réseau d'alimentation suivi d'une étape de déclenchement, sur détection de panne, d'un ballastage d'urgence assuré grâce à l'énergie accumulée dans l'accumulateur. Avantageusement, le procédé étant destiné à contrôler la position en immersion et en latéral, il comprend une étape d'association des ballasts avec des modules propulseur, chaque module propulseur comprenant au moins deux éléments propulseurs destinés à générer des forces radiales de directions distinctes, une étape d'acquisition d'une mesure d'orientation de la flute, une étape d'ajustement du fonctionnement des éléments propulseurs en fonction de la mesure d'orientation et des signaux provenant du capteur de pression pour que la flute prenne la position souhaitée.

Avantageusement, l'étape d'association entre les ballasts et les modules propulseurs et l'étape d'ajustement du fonctionnement des modules propulseurs sont telles que la commande des ballasts permet le positionnement de la flute sur une profondeur d'immersion de consigne et les modules propulseurs sont commandés pour compenser les oscillations autour de la profondeur d'immersion de consigne. Ainsi, selon une caractéristique préférentielle, les ballasts étant en outre associés à des modules propulseur, chaque module propulseur comprenant au moins deux éléments propulseurs destinés à générer des forces radiales de directions distinctes et étant relié à une unité de mesure d'orientation de la flute pour ajuster le fonctionnement des éléments propulseurs pour que la flute prenne la position souhaitée, le procédé comprend une étape supplémentaire de calcul d'un signal de commande pour modifier la poussée du module propulseur associé en fonction d'au moins les signaux reçus et une étape additionnelle d'émission de ce signal de commande au moins vers ce module propulseur.

Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les figures : La figure 1 représente schématiquement une flûte sismique selon l'invention La figure 2 représente schématiquement le contexte d'utilisation d'une flûte sismique tel que représenté sur la figure 1 ; La figure 3 présente le principe d'un premier mode de réalisation selon l'invention La figure 4 présente le principe selon un second mode de réalisation de l'invention La figure 5 présente une première mise en oeuvre du premier mode de réalisation selon l'invention ; La figure 6 montre une seconde mise en oeuvre du second mode de réalisation de l'invention ; La figure 7 montre un exemple de module propulseur pouvant être implémenté au sein du dispositif de contrôle selon l'invention sur une flute ; et La figure 8 représente schématiquement un contrôle proportionnel intégral dérivé de la profondeur locale de la flûte.

Description détaillée d'un mode de réalisation La figure 1 représente une flûte sismique 1 sur laquelle sont présents un certain nombre de capteurs sismiques 11i répartis le long de la flûte sismique à des intervalles réguliers. La flûte sismique 1 comprend un dispositif de contrôle d'immersion selon l'invention. Ainsi, une pluralité de ballasts notés 12i sont fixés à intervalles réguliers le long de la flûte 1. Sur la figure 1, les ballasts 12i et les capteurs sismiques sont intercalés. Néanmoins, il est possible de réaliser un système où le transpondeur et le ballast sont fixés au même endroit sur la flûte sismique. Cela permet une préparation plus rapide de la flûte 1 qui est équipée simultanément d'un transpondeur et d'un ballast, éventuellement portés par un même bloc d'équipement. On remarque aussi que plusieurs capteurs sismiques peuvent être placés entre deux ballasts. L'ensemble des ballasts 12i sont reliés à un récepteur de consignes 13 par l'intermédiaire d'un bus distributeur de consignes 14 destiné à distribuer les consignes auprès des ballasts 12. Avantageusement, le récepteur de consignes 13 est placé au-dessus d'une bouée 15, qui assure que le récepteur de consignes 13 se trouve en surface. La figure 2 représente un contexte d'utilisation possible de quatre flûtes sismiques 11 à 14 selon l'invention. Ces flûtes 11 à 14 sont déroulées préalablement à la réalisation de la campagne de mesures et détachées du navire qui les a déposées entre deux eaux. Grâce à l'invention, ces flûtes sismiques 11 à 14 sont avantageusement autonomes du point du vue du contrôle de leur immersion. Elles sont destinées à être utilisées en combinaison avec une source sonore 21 portée par un petit navire 2. Il n'est nullement nécessaire ni utile que ce navire 2 comprenne un équipement pour larguer ou récupérer les flûtes et encore moins pour les tracter. On voit que ce contexte d'utilisation stationnaire permet de multiplier les zones de campagnes avec un seul et même navire distributeur de flûtes sismiques dès lors qu'une flotte de plusieurs petits navires portant une source sonore est disponible. La figure 3 représente le principe d'un premier mode de réalisation de l'invention. Dans ce premier mode de réalisation, le ballast 12 est constitué d'un réservoir 220 séparé en deux chambres par un piston 221 destiné à être mobilisé pour faire varier la flottabilité du ballast 12. Le piston 221 sépare donc le réservoir en deux chambres : une chambre 222 remplie de gaz compressible et une autre chambre 223 présentant une ouverture 224 vers l'extérieur. Avec cette ouverture, l'eau de mer peut venir remplir la chambre 223. En fonction de la position du piston 221, un même volume constitué par le réservoir 220 présente une masse différente. On fait ainsi varier la flottabilité de l'ensemble. Ainsi, sur la figure 3A, le gaz compressible est très compressé dans la chambre 222, qui est très réduite alors que l'eau de mer remplit la chambre 223 qui constitue quasiment la totalité du réservoir 220. Sur la figure 3B, en revanche, la flottabilité est augmentée puisqu'une grande partie de l'eau de mer a été expulsée vers l'extérieur par l'orifice 224 et que la chambre 222 remplie de gaz compressible constitue désormais quasiment la totalité du volume du réservoir 220. Dans ce mode de réalisation, le déplacement du piston 221 peut être réalisé à l'aide d'un moteur implémenté dans la chambre 222 dans laquelle se trouve le gaz compressible. En effet, cette chambre est la mieux préservée des agressions extérieures. Néanmoins, cette solution implique des effets de corrosion internes dans la partie du réservoir qui est alternativement en contact avec le gaz compressible et avec l'eau de mer. Cependant, ce mode de réalisation présente l'avantage de ne nécessiter qu'un seul volume fixe, celui du réservoir, pour réaliser le contrôle de flottabilité. On remarque enfin que ce premier mode de réalisation peut être également mis en oeuvre avec une pompe qui pomperait l'eau de mer entre l'intérieur du réservoir et l'extérieur. Le piston serait alors mobilisé sous l'action de l'eau. Selon cette mise en oeuvre, il peut aussi être envisagé d'introduire dans le réservoir une enveloppe réalisée en matériau extensible contenant du gaz compressible et constituant la chambre 221. Cette enveloppe changerait de volume sous l'action de l'eau de mer pompée permettant un changement de volume de la chambre 222, ainsi qu'illustré sur la figure 3B.

La figure 4 présente le principe d'un second mode de réalisation de l'invention. Selon ce mode de réalisation, la flottabilité est réalisée en faisant varier un volume à masse constante. Pour cela, chaque ballast comprend un réservoir étanche et incompressible 120 présentant un orifice 124 destiné à recevoir l'entrée d'un 25 ballon externe 125 à volume variable. Dans ce mode de réalisation, le volume du ballon externe 125 est modifié grâce au déplacement d'un fluide non compressible entre une chambre interne 123 du réservoir étanche et incompressible 120 et le ballon externe à volume variable 125. 30 La possibilité de déplacer le fluide incompressible présent dans le réservoir est assurée par la présence d'un gaz compressible dans une autre chambre 122 du réservoir 120 isolée de la chambre 123. Il existe plusieurs façons d'implémenter le principe présenté sur la figure 4.

La figure 5 présente une première mise en oeuvre correspondant au second mode de réalisation. Selon cette mise en oeuvre, le réservoir 120 inclut un piston 121 mobilisé par un moteur 126 par l'intermédiaire d'une tige filetée 127 actionnée en rotation par le moteur et engagée dans un élément également fileté 121a. Le moteur permet ainsi de mobiliser le piston 121 de manière à modifier les tailles des chambres 122 et 123. En bougeant, le piston 121 pousse le liquide incompressible contenu dans la chambre 123 vers le ballon externe 125 par lintermédiaire de l'orifice 124 directement connecté à la chambre 123.

On comprend ainsi que le volume total du ballast peut être modifié et permettre ainsi de contrôler la profondeur d'immersion de la flûte sismique. Cette mise en oeuvre présente une bonne efficacité, une bonne fiabilité et présente l'avantage d'une fabrication et d'une maintenance simple. Néanmoins, la longueur du ballast en entier doit être relativement importante pour être fonctionnelle et, pour atteindre les intervalles de flottabilité voulus, un tel ballast doit mesurer environ 1 mètre. On sait aussi que la force à appliquer sur le piston pour le mobiliser correspond à la force appliquée par la pression externe sur la section du piston. Une telle force implique que le mécanisme mis en oeuvre soit très solide. Cela implique un dimensionnement adapté pour obtenir une bonne fiabilité de fonctionnement. La figure 6 présente une seconde mise en oeuvre du second mode de réalisation de l'invention. Dans cette mise en oeuvre, aucun piston n'est utilisé. A la place, un ballon interne à volume variable 123a est utilisé pour matérialiser la chambre 123. La chambre 122 contenant le gaz compressible est délimitée par le réservoir 120. La circulation du fluide non compressible du ballon interne 123a vers le ballon externe 125 est assurée par une pompe 128 actionnée par un moteur 126 placé dans le réservoir 120. La pompe 128 fait donc circuler le fluide non compressible entre le ballon interne 123a et le ballon externe 125 au travers d'une canalisation 131 pratiquée dans une paroi 130 et reliée à un orifice 124 du réservoir 120 ouvert sur l'intérieur du ballon externe 125. Avantageusement, le moteur 126 est placé dans une zone 132 créée à l'intérieur du réservoir 120 à l'aide de la paroi 130 qui empêche le contact du ballon interne 123a avec le moteur 126. La zone 132 contient également un gaz compressible permettant ainsi l'implémentation du moteur sans dommage pour celui-ci. Avantageusement, le ballon externe 125 est protégé par une cage 129 évitant sa détérioration par contact avec des éléments solides du milieu ou avec des animaux. L'avantage de la mise en oeuvre présentée sur la figure 6 est la diminution de poids et de taille des ballasts. En revanche, l'efficacité de ce système est légèrement inférieure à celle du système présenté sur la figure 5.

Néanmoins, il faut constater que l'émission de puissance vers la pompe 128 est uniquement effective durant de petits laps de temps, puisqu'il s'agit de correction de profondeur. Ainsi, la puissance moyenne consommée restera relativement basse. Eventuellement, des éléments capacitifs peuvent être utilisés si les éléments câblés dont le bus distributeur ne peuvent porter les courants utiles pour le fonctionnement des ballasts. Il est toujours possible d'utiliser une pompe présentant une plus grande capacité. Cela augmentera la puissance et le flux de matière de manière linéaire. Néanmoins, il est utile de faire le choix de la capacité de la pompe de manière à maximiser le flux de matière sans surcharger la ligne d'alimentation.

Les principaux avantages de l'utilisation d'un ballast sont une consommation de puissance minimale puisque la puissance est uniquement requise pour faire varier la force verticale. Aucune puissance n'est requise pour maintenir cette force verticale constante. L'utilisation de ballasts permet également d'éviter la présence d'éléments en mouvement autour de la flûte. Cela permet aussi de limiter le bruit acoustique puisque le système fonctionne uniquement pour faire varier la force et est complètement silencieux dès lors qu'il s'agit de maintenir cette force constante. Néanmoins, si un contrôle latéral est requis, il sera nécessaire d'ajouter un autre moyen de contrôle, en plus des ballasts, qui permettent de générer au moins une force horizontale. En particulier, selon une caractéristique préférentielle de l'invention, les ballasts seront associés à des modules propulseurs comprenant chacun au moins deux éléments propulseurs permettant de générer des forces radiales le long de directions distinctes. La figure 7 montre un exemple de module propulseur 13 pouvant être implémenté au sein du dispositif de contrôle selon l'invention sur une flute 1. Le module propulseur comprend ici trois éléments propulseurs 131, 132 et 133 montés radialement à 120° les uns des autres autour de la flute 1. Les éléments propulseurs peuvent par exemple être constitués chacun d'un tube dans lequel est disposée une hélice associée à un moteur. Ces éléments 131, 132, 133 permettent de compléter la force générée par les ballasts en cas de besoin de positionnement latéral ou encore en cas de besoin de compensation d'oscillation autour d'une position d'équilibre assurée à la profondeur de consigne par le ou les ballasts associés au module propulseur 13. Le fonctionnement de ce module propulseur 13 nécessite l'acquisition d'une mesure de l'orientation de la flute 1 pour suppléer aux effets de rotation de la flute 1. Ainsi, il est prévu que le dispositif selon l'invention comprenne des inclinomètres pour procurer une référence en poussée aux propulseurs à la verticale. L'utilisation de ballasts pour générer une force verticale implique que les volumes de ces ballasts soient proportionnels à la force requise. En général, le volume en litres est environ égal à deux fois la force en kilos. Cela résulte en général en des ballasts d'une taille importante pour obtenir des forces importantes. Il est généralement acquis que la profondeur maximale d'opération d'une flûte sismique est de l'ordre de 0 à 300 m, cela résultant en une pression extérieure de 0 à 30 bars. On a vu que la force verticale requise devait varier entre 5 et -5 kg dans l'eau si le volume utile total à transférer est de 10 litres pour un poids total du système de 5 kg. Dans le cas où un ballon externe est utilisé, il est nécessaire que ce volume soit situé à l'extérieur du réservoir. Dans ce cas, avec un ballon externe 125 de longueur L, cette configuration résultera dans un réservoir 120 présentant une longueur approximative de 2*L pour permettre le mouvement du piston 121 à laquelle il faut ajouter la longueur, notée M, du mécanisme permettant d'actionner les éléments d'actionnement du ballast, soit le piston et le moteur. En additionnant la taille du ballon externe 125 et celle du réservoir 120, on obtient une longueur de l'ordre du mètre. Dans le cas où une pompe est utilisée selon la mise en oeuvre de la figure 6, la longueur utile est de deux longueurs L du ballon externe à laquelle il faut ajouter la longueur, notée M' du moteur 126 et de la paroi 130. Concernant le contrôle de la profondeur, la présence des capteurs de pression permet un calcul de conversion en profondeur à partir des signaux émis par ces capteurs de pression. Ce calcul est effectué au sein de chaque microcontrôleur associé à chaque ballast pour permettre au dispositif de connaître exactement la profondeur à laquelle il se trouve localement. La force verticale est ensuite automatiquement ajustée par un contrôleur de manière à converger vers la profondeur de consigne reçue en provenance du récepteur de consigne et programmée dans le microcontrôleur. Un tel contrôle peut être facilement implémenté à l'aide d'une commande proportionnelle intégrale dérivée fonctionnant dans un microcontrôleur de très faible puissance. La figure 8 résume l'utilisation d'une commande proportionnelle intégrale dérivée à partir d'une consigne de profondeur PC comparée à une profondeur mesurée PM à l'aide d'un soustracteur 80. La mesure PM est réalisée grâce à un capteur de pression voisin du ballast. Selon le principe des commandes proportionnelles intégrales dérivées, une erreur E(t) est calculée par le soustracteur à chaque instant en faisant une différence entre la consigne de profondeur PC et la profondeur mesurée PM. L'erreur E(t) est utilisée dans 3 calculs distincts menant chacun à la détermination d'une composante de correction : une composante proportionnelle P, une composante intégrale I et une composante dérivée D. L'ensemble de ces composantes est ensuite sommé dans un sommateur 81. La somme obtenue est utilisée dans une étape de calcul 82 de la force F à appliquer pour corriger l'erreur E(t) en question. Il faut noter que l'application d'une force sur un point de la flûte sismique peut influencer la position des autres ballasts si la dynamique est importante mais cela est rarement le cas. Ainsi, chaque ballast peut être laissé en contrôle individuel, cela simplifiant la conception globale du système. On souligne donc ici que les ballasts peuvent également être commandés indépendamment les uns des autres avec une même consigne ou des consignes distinctes. Il peut être aussi utile de synchroniser le contrôle d'immersion par l'ensemble des ballasts. Ces synchronisations peuvent être aussi requises pour des raisons de puissance consommée. En effet, pour réduire la puissance instantanée transmise le long de la flûte sismique, les ballasts peuvent être programmés pour fonctionner à des intervalles de temps différents. Il est enfin envisageable d'intégrer dans les ballasts selon l'invention des équipements de positionnement acoustique.

Enfin, on note que le fonctionnement de modules propulseur pour contrôler la position latérale et/ou la position autour d'une position d'équilibre de la flute est aussi avantageusement régi par une commande à rétroaction proportionnelle intégrale dérivée.

Claims (18)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif de contrôle d'une flute sismique en immersion apte à modifier et maintenir la profondeur d'immersion de la flute, caractérisé en ce que, la flute étant destinée à un usage stationnaire et comprenant un réseau d'alimentation en énergie, le dispositif de contrôle d'immersion comprend une pluralité de ballasts à flottabilité variable reliés au réseau d'alimentation de la flute et installés régulièrement le long de la flute sismique et associés chacun à un microcontrôleur, une pluralité de capteurs de pression également installés régulièrement le long de la flute, au moins un récepteur de consigne(s), un bus distributeur de consigne vers les ballasts, le microcontrôleur associé à un ballast donné étant apte à recevoir au moins des signaux en provenance d'au moins un capteur de pression situé à proximité du ballast et des signaux de consigne en provenance du récepteur de consigne, étant apte à calculer un signal de commande pour modifier la flottabilité du ballast en fonction d'au moins les signaux reçus et étant apte à envoyer ce signal de commande au moins vers ce ballast.
2. 2. Dispositif de contrôle selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un capteur de pression est intégré au niveau de chaque ballast.
3. 3. Dispositif de contrôle selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un microcontrôleur est intégré au niveau de chaque ballast.
4. 4. Dispositif de contrôle selon la revendication 1, caractérisé en ce que la modification de flottabilité des ballasts est réalisée en faisant varier une masse à volume constant.
5. 5. Dispositif de contrôle selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque ballast comprend un réservoir de volume constant séparé en deux chambres, une chambre étant remplie avec du gaz compressible et l'autre chambre étant en communication avec l'eau à l'extérieur du réservoir, etcomprenant un mécanisme pour faire varier les volumes relatifs des deux chambres.
6. 6. Dispositif de contrôle selon la revendication 1, caractérisé en ce que la modification de flottabilité des ballasts est réalisée en faisant varier un volume à masse constante.
7. 7. Dispositif de contrôle selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque ballast comprend un réservoir étanche et incompressible présentant un orifice destiné à recevoir l'entrée d'un ballon externe à volume variable.
8. 8. Dispositif de contrôle selon la revendication 7, caractérisé en ce que le volume du ballon externe est modifié grâce au mouvement motorisé d'un piston mobile dans le réservoir et séparant celui-ci en deux chambres : la première chambre étant remplie avec un gaz compressible et incluant le moteur et la seconde chambre étant remplie avec un fluide non compressible, cette seconde chambre étant en communication, par l'orifice du réservoir, avec le ballon externe à volume variable également rempli par du fluide non compressible.
9. 9. Dispositif de contrôle selon la revendication 7, caractérisé en ce que le réservoir est rempli de gaz compressible et comprend un ballon interne également à volume variable en communication, par l'intermédiaire d'une pompe, avec l'entrée du ballon externe également rempli de fluide non compressible, la modification de volume du ballon externe étant réalisée par déplacement du fluide non compressible entre le ballon interne et le ballon externe grâce à la pompe.
10. 10. Dispositif de contrôle selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que l'intervalle entre deux ballasts est compris entre 100 et 30 400 mètres.
11. 11. Dispositif de contrôle selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque ballast est associé à un accumulateur d'énergie électrique ou hydraulique.
12. 12. Dispositif de contrôle selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'accumulateur d'énergie est un accumulateur électrique chargé via le réseau d'alimentation.
13. 13. Dispositif de contrôle selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'accumulateur d'énergie est un accumulateur hydraulique chargé grâce à une pompe intégrée au ballast ou par récupération d'énergie lors d'une diminution de la flottabilité d'un ballast associé.
14. 14. Dispositif de contrôle selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est apte à contrôler la position en immersion et en latéral, par association des ballasts avec des modules propulseur, chaque module propulseur comprenant au moins deux éléments propulseurs destinés à générer des forces radiales de directions distinctes et étant relié à une unité de mesure d'orientation de la flute pour ajuster le fonctionnement des éléments propulseurs pour que la flute prenne la position souhaitée.
15. 15. Dispositif de contrôle selon la revendication 14, caractérisé en ce que chaque module propulseur comprend trois éléments propulseurs répartis autour de la flute.
16. 16. Dispositif de contrôle selon l'une des revendications 14 et 15, caractérisé en ce que l'association entre les ballasts et les modules propulseurs est telle que la commande des ballasts permet le positionnement de la flute sur une profondeur d'immersion de consigne et les modules propulseurs sont commandés pour compenser les oscillations autour de la profondeur d'immersion de consigne.
17. 17. Procédé de contrôle d'une flute sismique en immersion destiné à modifier et maintenir la profondeur d'immersion de la flute, caractérisé en ce que, la flute étant destinée à un usage stationnaire et comprenant un réseau d'alimentation en énergie, le procédé comprend les étapes suivantes : - installation, régulièrement le long de la flute sismique, d'une pluralité de ballasts à flottabilité variable associés chacun à un microcontrôleur ; - connexion des ballasts au réseau d'alimentation de la flute ; - installation d'une pluralité de capteurs de pression également régulièrement le long de la flute ; - installation, sur la flute, d'au moins un récepteur de consigne(s), - installation d'un bus distributeur de consigne, - connexion du bus distributeur aux ballasts, - réception, par le microcontrôleur associé à un ballast donné, de signaux en provenance d'au moins un capteur de pression situé à proximité du ballast et de signaux de consigne en provenance du récepteur de consigne ; - calcul, par le microprocesseur, d'un signal de commande pour modifier la flottabilité du ballast en fonction d'au moins les signaux reçus ; - émission de ce signal de commande au moins vers ce ballast.
18. 18. Procédé de contrôle selon la revendication 17, caractérisé en ce que, les ballasts étant en outre associés à des modules propulseur, chaque module propulseur comprenant au moins deux éléments propulseurs destinés à générer des forces radiales de directions distinctes et étant relié à une unité de mesure d'orientation de la flute pour ajuster le fonctionnement des éléments propulseurs pour que la flute prenne la position souhaitée, le procédé comprend une étape supplémentaire de calcul d'un signal de commande pour modifier la poussée du module propulseur associé en fonction d'au moins les signaux reçus et une étape additionnelle d'émission de ce signal de commande au moins vers ce module propulseur.