- 1 - APPAREIL ET PROCEDE DE DETERMINATION DE L'ORIENTATION D'UN DISPOSITIF DE GUIDAGE DE FLÛTE MARINE La présente invention concerne le domaine de l'instrumentation sismique marine et des procédés pour l'utiliser. Plus spécifiquement, l'invention concerne des appareils et des procédés pour améliorer la connaissance de l'angle d'attaque d'un dispositif de guidage d'une flûte marine sismique. L'exploration sismique marine étudie et cartographie la 10 structure et le caractère de formations géologiques sous-marines situées dans une masse d'eau. Pour de grandes surfaces de relevé, des navires d'exploration sismique halent une ou plusieurs sources sismiques et de multiples câbles de flûtes marines sismiques dans l'eau. Les flûtes marines peuvent être positionnées en utilisant des poissons guidables, des déflecteurs, 15 des bouées guidables et analogues réglables. Pour positionner les flûtes marines de manière plus efficace, la connaissance de l'angle d'attaque des dispositifs guidables est nécessaire. Actuellement, on obtient indirectement cette connaissance en utilisant des estimations de précision variable. Si la connaissance de l'angle d'attaque des dispositifs de guidage de 20 flûtes marines pouvait être obtenue directement, cela constituerait une avancée dans la technique. Selon la présente invention, les appareils et les procédés sont décrits pour mesurer un paramètre indiquant l'angle d'attaque d'un corps de dispositif 25 de guidage de flûte marine au lieu de faire une estimation de l'angle. Les systèmes et les procédés de l'invention réduisent ou pallient les problèmes qui se posaient avec les appareils et les procédés antérieurs de positionnement de dispositifs de guidage de flûtes marines. Les appareils et les procédés de l'invention peuvent être utilisés pour recueillir des données dans des relevés 30 sismiques marins, par exemple des relevés sismiques marins en 3D et 4D. Un premier aspect de l'invention vise des procédés, un procédé comprenant : (a) la mesure d'un paramètre indiquant un angle d'attaque d'un corps d'élément d'orientation de flûtes marines; et - 2 - (b) l'ajustement d'au moins le paramètre mesuré pour ajuster une ou plusieurs surfaces de contrôle de l'élément d'orientation. Tel qu'il est utilisé dans la présente demande, le terme "corps" désigne une section sensiblement rigide dont la géométrie ne change pas de manière notable, contrairement à un câble flexible, par exemple. Le corps peut être sensiblement solide ou peut définir un espace interne, ou avoir une partie qui définisse un espace interne capable de loger des composants électroniques, pneumatiques, hydrauliques ou d'autres composants fonctionnels utilisés pour guider l'élément d'orientation et communiquer avec un autre équipement sismique, notamment des ordinateurs. Les procédés de l'invention comprennent ceux dans lesquels la mesure est choisie parmi un procédé acoustique, un procédé magnétique, un procédé inertiel, un procédé d'inclinaison et leurs combinaisons. L'élément d'orientation peut comprendre un poisson guidable qui peut être commandé à distance avec des ailettes mobiles pour les surfaces de contrôle. Les ailettes peuvent être fixées de manière amovible sur le corps et peuvent être contrôlées indépendamment. Comme autres procédés de l'invention, on peut citer ceux dans lesquels le poisson guidable comprend un ou plusieurs capteurs acoustiques placés dans ou sur le corps du poisson guidable et la mesure est un procédé acoustique. La mesure peut comprendre la mesure d'un vecteur de courant maritime et d'un vecteur de mouvement de navire pour trouver le vecteur d'écoulement d'eau par rapport à la surface de contrôle de l'élément d'orientation. Le poisson guidable peut comprendre une extension rigide du corps faisant un angle connu avec le corps et s'étendant de celui-ci sur une longueur connue, l'extension comprenant un ou plusieurs capteurs placés dans ou sur l'extension. Le procédé peut comprendre la mesure de l'orientation verticale du corps d'élément d'orientation, notamment en mesurant la différence de pression sur le corps, en mesurant l'inclinaison du corps ou en combinant les deux d'une certaine manière. La mesure peut comprendre l'utilisation d'un magnétomètre triaxial fixé de manière amovible sur le corps, la mesure de la force du champ magnétique et sa direction par rapport aux axes du corps, la mesure de la direction d'un signal acoustique par rapport aux axes du corps, la mesure d'un vecteur de gravité par rapport aux axes du corps et leurs combinaisons. Le vecteur de gravité peut être mesuré en utilisant un dispositif choisi parmi un accéléromètre triaxial, un inclinomètre, un système de - 3 - suspension à cardan, des jauges manométriques et leurs combinaisons, notamment un accéléromètre triaxial à suspension à cardan. Un autre aspect de l'invention vise un appareil comprenant : (a) une flûte marine sismique ayant au moins un élément 5 d'orientation comprenant un corps et au moins une surface de commande; (b) un capteur de l'élément d'orientation adapté pour mesurer un ou plusieurs paramètres indiquant l'angle d'attaque du corps; et (c) un dispositif de commande pour ajuster la surface de contrôle sur la base au moins du paramètre mesuré. 10 Comme appareils selon l'invention, on peut citer ceux dans lesquels le capteur est choisi parmi un capteur acoustique, un capteur magnétique, un capteur inertiel, un inclinomètre, un capteur de pression et leurs combinaisons. Le capteur acoustique peut comprendre un récepteur et un émetteur ou un transducteur combinant les fonctions de récepteur et d'émetteur. Si on l'utilise, 15 le capteur magnétique peut comprendre un magnétomètre triaxial et le capteur inertiel peut comprendre un accéléromètre triaxial. Un quelconque des capteurs peut être suspendu à cardan. L'élément d'orientation peut être un poisson guidable, dans lequel le corps du poisson guidable est dans l'alignement de la flûte marine, fixé à la flûte marine ou suspendu à la flûte marine et la surface de 20 contrôle peut comprendre une ou plusieurs ailettes mobiles, qui peuvent être contrôlées indépendamment. Les appareils et les procédés de l'invention ressortiront de manière plus évidente de la brève description des dessins, de la description détaillée de l'invention et des revendications qui suivent. 25 La manière dont les objectifs de l'invention et d'autres caractéristiques peuvent être obtenues est expliquée dans la description suivante et sur les dessins ci-annexés, sur lesquels : la figure 1 est une représentation schématique d'un élément 30 d'orientation de l'état de la technique ; la figure 2 est une vue en perspective schématique d'un appareil selon la présente invention; la figure 3 illustre un schéma de contrôle qui peut être utilisé pour contrôler un appareil de l'invention; et - 4 - la figure 4 est une vue en perspective schématique d'un autre appareil selon la présente invention. Il est à noter cependant que les dessins ci-annexés ne sont pas à l'échelle et n'illustrent que des formes de réalisation typiques de l'invention et ne 5 doivent en conséquence pas être considérés comme limitant sa portée, car l'invention peut admettre d'autres formes de réalisation également efficaces. Dans la description qui suit, de nombreux détails sont avancés pour assurer une meilleure compréhension de la présente invention. Cependant, il 10 est connu des hommes de métier que la présente invention peut être pratiquée sans ces détails et que de nombreuses variantes ou modifications des formes de réalisation décrites peuvent être possibles. Toutes les expressions, les dérivations, les collocations et les expressions multitermes utilisées ici, en particulier dans les revendications qui 15 suivent, ne sont pas expressément limitées à des noms et des verbes. Il est évident que les significations ne sont pas juste exprimées par des noms et des verbes ou de simples mots. Les langages utilisent une variété de termes pour exprimer un contenu. L'existence de concepts inventifs et les manières dont ceux-ci sont exprimés varient en fonction des cultures linguistiques. Par 20 exemple, de nombreux composés lexicaux de langues germaniques s'expriment souvent sous la forme de combinaisons adjectif-nom, de combinaisons nompréposition-nom ou de dérivations en langues romanes. La possibilité d'inclure des expressions, des dérivations et des collocations dans les revendications est essentielle pour des brevets de grande qualité, permettant de réduire les 25 expressions à leur contenu conceptuel, et toutes les combinaisons conceptuelles possibles de mots qui sont compatibles avec ce contenu (dans une langue ou entre langues) sont censées être comprises dans les expressions utilisées. L'expression "élément d'orientation" désigne un dispositif capable 30 d'effectuer des mouvements qui peuvent entraîner un quelconque ou de multiples mouvements en ligne droite ou incurvée d'une flûte marine en 3 dimensions, tels que latéral (horizontal), vertical ascendant, vertical descendant et leurs combinaisons. Les termes et les expressions "poisson", "dispositif de contrôle de câble", "dispositif de contrôle de flûte marine" et les termes et 35 expressions analogues sont utilisés de manière interchangeable dans la - 5 - présente demande et désignent des éléments d'orientation ayant une ou plusieurs surfaces de contrôle qui leur sont fixées ou une partie de celles-ci. Un "déflecteur d'extrémité frontale guidable" (ou simplement "déflecteur"), comme celui typiquement positionné à l'extrémité frontale de la flûte marine située le 5 plus à l'extérieur et d'autres éléments déflecteurs, comme ceux qui peuvent être employés à l'extrémité frontale de sources ou de réseaux de sources sismiques, peuvent fonctionner comme éléments d'orientation dans certaines formes de réalisation, bien qu'ils soient principalement utilisés pour tirer les flûtes marines et guider les sources latéralement par rapport à la direction du mouvement d'un 10 navire de halage. Les expressions "positions de contrôle verticale et horizontale", "position contrôlable", "position de contrôle à distance" et le terme "guidage" sont généralement utilisés de manière interchangeable dans la présente demande, bien que les hommes du métier reconnaîtront que le "guidage" 15 désigne habituellement le suivi d'un trajet défini, tandis que les expressions "positions de contrôle verticale et horizontale", "position contrôlable" et "position de contrôle à distance" pourraient désigner un guidage, mais comprennent également le maintien d'une position relative, par exemple, une flûte marine par rapport à une deuxième ou une troisième flûte marine, ou une seule, deux ou 20 trois flûtes marines par rapport à un ou plusieurs points de référence, tels que des objets naturels ou artificiels, ou simplement la déviation d'un objet. Ces expressions comprennent également la répétition ou la duplication d'un trajet de tir sismique antérieur, également appelée sismologie en 4-D, et comprennent une position de contrôle telle que les flûtes marines formant une géométrie à 25 lignes croisées en "V" ou en "W' ou un autre motif quelconque. Comme les expressions "positions de contrôle verticale et horizontale" et "position contrôlable" sont un peu plus larges que le terme "guidage", on utilisera ces expressions ici, sauf lorsque des cas spécifiques exigent l'utilisation de mots plus spécifiques. 30 Le terme "position", lorsqu'on l'utilise comme nom, est plus large que "profondeur" ou mouvement latéral seul et est censé être synonyme de "relation spatiale". Par suite, l'expression "position verticale" comprend la profondeur, mais également la distance depuis le fond marin ou la distance au-dessus ou au-dessous d'un objet immergé ou semi-immergé, ou d'un objet ayant des - 6 - parties immergées. Lorsqu'on utilise comme verbe, le terme "positionner" implique un emplacement, un état ou une relation spatiale souhaité(e). Le terme "contrôler", utilisé comme verbe transitif, signifier vérifier ou réguler par comparaison avec une valeur standard ou souhaitée et, lorsqu'on utilise comme nom ("dispositif de contrôle"), il désigne un mécanisme qui contrôle. Le contrôle peut se faire en boucle ouverte, en boucle fermée, par rétroaction, par action anticipée, en cascade, en mode adaptif, en mode heuristique et par combinaisons de ces modes. Le terme "ajustement" désigne le changement d'un ou plusieurs paramètres ou caractéristiques en temps réel ou presque en temps réel. L'expression "en temps réel" signifie que le flux de données s'effectue sans retard ajouté au-delà du minimum exigé pour la génération des composantes du flux de données. Cela implique qu'il n'y ait pas d'intervalle majeur entre le stockage d'informations dans le flux de données et l'extraction de ces informations. Il peut également être nécessaire que les composantes du flux de données soient générées suffisamment rapidement pour faire en sorte que les décisions de contrôle qui les utilisent soient prises suffisamment tôt pour être efficaces. L'expression "presque en temps réel" signifie que le flux de données a été retardé d'une certaine manière de façon à permettre le calcul de résultats en utilisant des filtres symétriques. Typiquement, les décisions prises avec ce type de flux de données servent à renforcer les décisions en temps réel. Les flux de données à la fois en temps réel et presque en temps réel sont utilisés immédiatement après avoir été reçus par le procédé suivant dans la ligne décisionnelle.
La présente invention concerne divers appareils et procédés pour améliorer la connaissance de l'angle d'attaque d'un dispositif de guidage de flûtes marines. Cette connaissance peut améliorer le contrôle de la force en ligne croisée exercée par chaque dispositif de guidage le long de la flûte marine. L'invention couple l'instrumentation au corps du dispositif de guidage qui donne l'orientation du corps dans un cadre de référence dans lequel on connaît le courant marin et le mouvement du navire. Le contrôle horizontal et le contrôle vertical des flûtes marines sont typiquement fournis aujourd'hui par des éléments d'orientation qui peuvent être de n'importe quel type expliqué ici, comme de petits ailerons porteurs ou des 35 poissons qui peuvent fournir des forces dans les plans vertical et horizontal. - 7 - Les éléments d'orientation peuvent être espacés de manière égale sur la longueur des flûtes marines et peuvent être bloqués sur les flûtes marines, suspendues à des flûtes marines ou insérés dans l'alignement de flûtes marines pour fournir le contrôle souhaité des positions verticale et horizontale.
Des éléments d'orientation additionnels peuvent être placés à intervalles entre les éléments d'orientation principaux pour un contrôle supplémentaire des positions, par exemple pour réduire le "fléchissement" des flûtes marines entre les emplacements où les éléments d'orientation principaux sont situés sur les flûtes marines. Dans certaines formes de réalisation de l'invention, il est possible de changer la configuration des flûtes marines pendant le relevé sismique en utilisant des éléments d'orientation éventuellement assistés par un système de treuillage ou un autre aménagement permettant de modifier la longueur des câbles. Un type d'élément d'orientation, qui peut être modifié selon l'invention, est divulgué dans le brevet US n° 6 671 223, décrivant un poisson guidable connu sous la marque commerciale "Q-FIN", disponible auprès de la WesternGeco LLC, Houston, Texas, qui est conçu pour être électriquement et mécaniquement connecté en série (c'est-à-dire en ligne) avec une flûte marine où d'autres dispositifs de guidage sont couramment fixés sur des flûtes marines sismiques pour guider les flûtes marines en ligne croisée pour obtenir une forme ou une position souhaitée ou les deux. Le guidage peut être assuré par sustentation fournie par deux ailes indépendantes d'ailettes qui tournent autour d'un axe perpendiculaire au corps du dispositif de contrôle de l'axe des ailes. Une autre description peut être trouvée en référence à la Figure 1. Le dispositif de contrôle de flûtes marines, ou "poisson", de la Figure 1 est généralement désigné en 10 et comprend un corps aérodynamique allongé 12 adapté pour être mécaniquement et électriquement connecté en série dans une flûte marine sismique multisection 14 du type qui est remorqué par un navire de relevés sismiques et qui est utilisé, conjointement avec une source sismique également remorquée par le navire, pour effectuer des relevés sismiques, comme brièvement décrit ci-dessus. Pour permettre cette connexion, chaque extrémité du corps 12 est munie de connecteurs mécaniques et électriques respectifs 16, 18, ces connecteurs étant complémentaires de connecteurs 20, 22 des extrémités de flûte marine, respectivement, et conçus pour s'interconnecter à ceux-ci, qui sont normalement utilisés pour réunir les sections adjacentes 14a et - 8 - 14b de la flûte marine 14. Le poisson 10 est muni de deux surfaces de contrôle opposées ou ailes 24, typiquement moulées dans un matériau plastique renforcé de fibres, lesdites ailes faisant saillie horizontalement vers l'extérieur du corps 12 et pouvant tourner indépendamment autour d'un axe commun qui s'étend de façon sensiblement perpendiculaire à travers l'axe longitudinal du corps. La rotation des ailes 24 est effectuée sous le contrôle d'un système de contrôle 26 logé de manière étanche dans le corps 12. Les ailes 24 sont généralement en forme d'ogive (c'est-à-dire arrondies) et disposées en flèche par rapport à la direction de remorquage de la flûte marine 14 (laquelle direction est indiquée par la flèche 28) pour réduire la possibilité que des débris s'y accrochent. Pour faciliter leur retrait et leur refixation rapides, les ailes 24 sont fixées sur le corps 12 par une fixation à détachement rapide 30. Comme mentionné ci-dessus, la flûte marine 14 comprend des hydrophones distribués sur sa longueur; il comprend également des circuits de contrôle et de conversion pour convertir les sorties des hydrophones en signaux de données numériques, des lignes de contrôle et de données s'étendant longitudinalement pour acheminer les signaux de contrôle et de données aux circuits de contrôle et de conversion et les en extraire, et des lignes d'alimentation en énergie électrique pour l'alimentation en énergie électrique entre le navire et les circuits.
Toutes ces lignes sont couplées ensemble entre la section de flûte marine 14a et la section de flûte marine 14b via des lignes respectives correspondantes 32 qui s'étendent à travers le corps 12 du poisson 10 entre les connecteurs 16, 18. De plus, le système de contrôle 26 est connecté pour recevoir des signaux de contrôle et de l'énergie électrique de certaines des lignes 32. La majeure partie de la longueur du corps 12 du poisson 10 est flexible, les seules parties rigides étant les connecteurs 20, 22 et une courte section de boîtier centrale qui contient le système de contrôle 26 et dont les ailes 24 font saillie. Cette section de boîtier centrale, qui est construite en aluminium ou en titane et a des trous qui la traversent longitudinalement pour le passage d'élément de Kevlar ou d'autres éléments de contrainte qui supportent les charges longitudinales sur le corps 12, est maintenue aussi courte que possible, typiquement environ 40 cm, de sorte qu'une fois que les ailes 24 ont été détachées du corps 12, la flûte marine 14 puisse être enroulée sur le grand tambour utilisé pour stocker la flûte marine et en être déroulée, le corps 12 étant encore connecté dans la flûte marine. La fixation à détachement rapide 30 permet d'automatiser au moins en - 9 - partie le retrait et la fixation des ailes 24 lorsque la flûte marine 14 est enroulée ou déroulée pendant le relevé. Pour optimiser la sustentation des ailes et, par suite, effectuer un guidage plus efficace, la connaissance de l'angle d'attaque du corps du dispositif de guidage est nécessaire. La direction et la vitesse de l'écoulement d'eau, (c'est-à-dire le courant par rapport à l'aile) sont nécessaires pour connaître l'angle d'attaque. Dans un cadre de référence absolu commun, tel que le World Geodetic System - 1984 (WGS-84) par exemple, les vecteurs combinés pour le courant marin et le mouvement du navire donnent le vecteur d'écoulement d'eau. Il existe des estimations d'une précision variable pour l'orientation du corps du dispositif de guidage. L'incertitude quant à l'orientation du corps est due à au moins deux modèles d'erreurs; le modèle de forme des flûtes marines entre les dispositifs de guidage et le défaut d'alignement non modélisé du dispositif de guidage par rapport à l'axe longitudinal des flûtes marines. On peut utiliser plusieurs procédés pour donner certains avantages aux dispositifs de guidage en l'absence de ces informations. Le moins précis consiste à supposer que l'angle d'attaque ne change pas et à utiliser une valeur raisonnable en acceptant l'erreur qui en découle. Une amélioration de ce procédé consiste à supposer que le corps de guidage est aligné sur l'axe longitudinal de la flûte marine et en outre à supposer que la flûte marine est droite. Un autre affinage consiste à accepter que la flûte marine n'est pas droite et à utiliser une fonction qui se rapproche de la forme de la flûte marine. Ces procédés offrent une estimation plus précise de l'orientation pour le dispositif de guidage que la simple supposition que l'angle d'attaque ne change pas, mais il s'agit encore d'estimations. Plutôt qu'avec un modèle, le meilleur moyen de déterminer cette orientation est de la mesurer. L'invention décrit comment le faire par plusieurs mécanismes de mesure : de manière acoustique, avec un compas magnétique, des magnétomètres triaxiaux, des dispositifs de positionnement inertiels, des inclinomètres, des jauges manométriques et n'importe quelle combinaison de deux ou plusieurs de ces techniques. La Figure 2 illustre le poisson guidable de la Figure 1 modifié selon une forme de réalisation 60 de l'invention, avec des parties découpées pour révéler certaines caractéristiques. Sur la Figure 2 sont illustrés deux 35 éléments 62 et 64 s'étendant hors du corps de poisson guidable 12 à une - 10 - distance L connue et sous un angle cp connu. Les éléments 62 et 64 supportent respectivement des capteurs acoustiques doubles 66 et 68. Les orientations du corps du dispositif de guidage 12 peuvent être déterminées puisque la longueur L et l'angle cp sont connus. En variante, les capteurs acoustiques 66 et 68 peuvent chacun être à l'intérieur du corps 12 du dispositif de guidage 60. Les mesures différenciées des dispositifs acoustiques 66 et 68 donnent des informations sur un angle d'orientation et, en combinaison avec d'autres informations comme expliqué ci-dessous, l'ensemble complet des trois angles d'attitude peut être résolu et donner ainsi l'orientation du corps 12, c'est-à-dire du corps du dispositif de guidage sur lequel les ailes 24 sont fixées. On peut supposer que le corps du dispositif de guidage 12 est à peu près horizontal dans le cadre de référence commun ou si proche de l'horizontale que l'erreur due à une supposition incorrecte est négligeable. Une instrumentation additionnelle pour déterminer l'orientation verticale peut être ajoutée sous la forme de deux capteurs de pression ou plus, représentés en 72 et 76. Le capteur de pression 72 est montré situé à un emplacement proche d'une extrémité frontale 70 du corps 12, tandis que le capteur de pression 76 est montré à proximité d'une extrémité arrière 74. Les capteurs de pression 72 et 76 pourront offrir une pression absolue ou des différences de pression pour mesurer la validité de la supposition. Un inclinomètre 78 dans le corps 12 du poisson peut fournir des informations équivalentes. La Figure 2 montre des capteurs acoustiques et des capteurs de pression tous alignés sur l'axe longitudinal, bien qu'il existe beaucoup de combinaisons de capteurs et de stratégies de détection pour déterminer l'orientation. Avec un aménagement comme celui illustré sur la Figure 2, il faudra également des accéléromètres ou un inclinomètre sensible à l'angle de roulis. Cela peut également être vrai pour la supposition d'un dispositif presque horizontal, comme il peut s'avérer erroné de supposer que l'on peut négliger une torsion éventuelle. Pour généraliser, on doit mesurer trois angles d'orientation de manière que chacun d'entre eux ait au moins une composante indépendante des deux autres pour s'assurer que les trois degrés de liberté sont fixes. Cela peut se faire en combinant trois des mesures simples (on a le choix parmi une mesure acoustique, une pression et un inclinomètre) ou en combinant un magnétomètre triaxial ou un accéléromètre triaxial avec une des mesures simples. On peut employer une plateforme inertielle en soi. Pour une plus grande précision, la position du dispositif de 2 9902 76 guidage doit être connue avec une plus grande précision. La précision exigée dépend fortement des types de mesures employés et de la précision de l'orientation nécessaire et elle peut varier du niveau du mètre au niveau du kilomètre. 5 Comme mentionné ici, on peut utiliser un dispositif suspendu à cardan. L'utilisation d'une suspension à cardan est essentiellement identique à l'utilisation d'un inclinomètre. Pour emprunter la terminologie de la technologie inertielle, on peut appeler le dispositif suspendu à cardan système de "niveau local", tandis que la combinaison du dispositif de mesure avec un inclinomètre 10 peut être analogue à un système "strap-down". Dans le cas du "niveau local", la compensation pour l'inclinaison est effectuée automatiquement de manière analogue, tandis qu'en "strap-down", la compensation doit être effectuée de manière analytique. Comme indiqué, il existe beaucoup de combinaisons de techniques 15 et de stratégies de mesure existantes et envisageables possibles et ces variantes sont considérées dans le cadre de l'invention. Comme remplacement d'un ou plusieurs des capteurs acoustiques, des inclinomètres et des capteurs de pression représentés sur la Figure 2, un ou plusieurs compas magnétiques positionnés dans le corps de dispositif de 20 guidage 12 peut ou peuvent fournir l'orientation du corps 12. Le compas doit être calibré pour la perturbation magnétique provoquée par le métal dans le dispositif de guidage 60. Comme autre variante aux capteurs de pression, aux inclinomètres, aux capteurs acoustiques et aux compas magnétiques, on peut citer un 25 magnétomètre triaxial fixé sur le corps 12. Un magnétomètre triaxial sera capable de mesurer la force du champ magnétique et la direction par rapport aux axes des ailes 24. La direction du champ magnétique a été cartographiée et peut être utilisée comme un paramètre connu. La lecture du magnétomètre est une mesure de l'angle entre le champ magnétique et chacun des axes du 30 corps 12. La représentation géométrique de la direction de l'axe longitudinal du dispositif de guidage est un cône centré sur la direction du champ magnétique et avec un angle supérieur égal à l'angle mesuré par le magnétomètre. Un deuxième cône peut être décrit en mesurant le vecteur de gravité par rapport au corps 12. Cela peut être obtenu par un accéléromètre triaxial. L'orientation finale 35 des axes du corps 12 peut être définie de manière unique avec l'axe longitudinal - 12 - aligné sur la ligne d'intersection entre la paire de cônes décrite et le pas et le roulis sont directement déterminés par les accéléromètres. Comme variante de l'accéléromètre triaxial, il est possible d'utiliser un inclinomètre plus simple ou un système suspendu à cardan, mais la précision 5 peut alors se dégrader. Il est également possible d'utiliser une ou plusieurs de la mesure d'angle de ligne de base acoustique courte, de la mesure de pression différentielle et de la mesure de l'inclinomètre en combinaison avec le magnétomètre triaxial. Chaque mesure contribue à la description d'un cône comme représentatif de l'axe longitudinal du dispositif de guidage et peut être 10 utilisée dans n'importe quelle combinaison. Comme dans la discussion ci-dessus, l'accéléromètre triaxial peut être combiné à un ou plusieurs compas acoustique, de pression ou magnétique, mais pas avec un magnétomètre triaxial. Les dispositifs de positionnement inertiels peuvent également fournir 15 des estimations de coordonnées en deux points ou plus d'un cadre rigide, soit le corps 12 lui-même, soit un cadre rigide parallèle au corps 12. Ces dispositifs de positionnement doivent être étalonnés pour tenir compte d'une dérive quelconque dans leur instrumentation. Toute combinaison des méthodologies de positionnement 20 mentionnées ci-dessus pourra également être utilisée pour déterminer l'orientation du corps de guidage. La Figure 3 est une représentation schématique d'un schéma de contrôle 26 utile dans l'invention pour contrôler les éléments d'orientation dans les appareils et les procédés de l'invention. Dans cette forme de réalisation, le 25 schéma de contrôle comprend un circuit de contrôle 34 basé sur un microprocesseur ayant des entrées respectives 35 à 39 pour recevoir des signaux de contrôle représentatifs de la profondeur souhaitée, de la profondeur réelle, de la position latérale souhaitée, de la position latérale réelle et de l'angle de roulis du poisson 10 (c'est-à-dire la position angulaire du corps 12 dans un 30 plan perpendiculaire à l'axe longitudinal de la flûte marine 14). Le signal de profondeur souhaité peut être soit un signal fixe correspondant aux 10 mètres mentionnés plus haut ou un signal ajustable, tandis que le signal de profondeur réel est typiquement produit par un capteur de profondeur 40 monté dans ou sur le poisson 10. Les signaux de position latérale sont typiquement dérivés d'un 35 système de détermination de position du type décrit dans le brevet de la - 13 - Demanderesse US n° 4 992 990 ou dans la demande de brevet international de la Demanderesse n° W09621163. Le signal d'angle de roulis est produit par un inclinomètre 42 monté dans le poisson 10. Le circuit de contrôle 34 a deux sorties de contrôle 44, 46, connectées pour contrôler des moteurs pas-à-pas électriques respectifs 48, 50, chacun étant connecté pour entraîner une des ailes 24. Les moteurs pas-à-pas 48, 50 ont des sorties respectives au niveau desquelles ils produisent des signaux représentatifs de leurs positions angulaires actuelles respectives (et, par suite, des positions angulaires courantes des ailes 24), lesquelles sorties sont connectées à des entrées de contrôle respectives 52, 54 du circuit de contrôle 34. En service, le circuit de contrôle 34 reçoit entre ses entrées 35 et 36 un signal indiquant la différence entre la profondeur réelle et la profondeur souhaitée du poisson 10 et reçoit entre ses entrées 37 et 38 un signal indiquant la différence entre la position latérale réelle et la position latérale souhaitée du poisson 10.
La Figure 4 illustre un autre poisson guidable modifié selon une forme de réalisation 80 de l'invention, avec des parties découpées pour révéler certaines caractéristiques. La Figure 4 illustre un corps 112 suspendu à une flûte marine 14 par un élément rigide ou semi-rigide 110. Ces poissons guidables sont parfois désignés par "poissons suspendus". Deux éléments 82 et 84 s'étendent hors du corps de poisson guidable 12 à une distance L connue et sous un angle cp connu. 2. Les éléments 82 et 84 supportent respectivement des capteurs acoustiques doubles 86 et 88. Les orientations du corps du dispositif de guidage 12 peuvent être déterminées puisque la longueur L et l'angle cp sont connus. En variante, les capteurs acoustiques 86 et 88 peuvent chacun être à l'intérieur du corps 12 du dispositif de guidage 80. Les mesures différenciées des dispositifs acoustiques 86 et 88 donnent des informations sur un angle d'orientation et, combinées à d'autres informations comme expliqué ci-dessous, l'ensemble complet des trois angles d'attitude peut être résolu et donner ainsi l'orientation du corps 12, c'est-à-dire le corps du dispositif de guidage sur lequel les ailes 24 sont fixées. On peut supposer que le corps du dispositif de guidage 12 est à peu près horizontal dans le cadre de référence commun ou assez proche de l'horizontale pour que l'erreur due à une supposition incorrecte soit négligeable. Une instrumentation additionnelle pour déterminer l'orientation verticale peut être ajoutée sous la forme de deux capteurs de pression ou plus, représentés en 92 et 96. Le capteur de - 14 - pression 92 est montré à un emplacement à proximité d'une extrémité frontale 90 du corps 12, tandis que le capteur de pression 96 est montré à proximité d'une extrémité arrière 94. Les capteurs de pression 92 et 96 pourront soit offrir une pression absolue soit des différences de pression pour mesurer la validité de la supposition. Un inclinomètre 98 dans le corps du poisson 12 peut fournir des informations équivalentes. La Figure 4 montre des capteurs acoustiques et des capteurs de pression tous alignés sur l'axe longitudinal, bien qu'il existe beaucoup de combinaisons de capteurs et de stratégies de détection pour déterminer une orientation.
La position latérale réelle des poissons guidables peut être déterminée par exemple en utilisant un GPS combiné à un système de positionnement acoustique, comme les systèmes acoustiques à ligne de base courte (SBL) ou à ligne de bas ultracourte (USBL). Ces informations, combinées à des coordonnées en 3D, connues antérieurement, d'émetteurs acoustiques suffisent pour calculer les positions des émetteurs au moment de la mesure. En utilisant en outre les informations concernant les distances et les différences mesurées, il est possible de calculer la position d'un récepteur acoustique sur ou à proximité d'un poisson qui a reçu les signaux. Tous les récepteurs dans ou sur un câble de flûte marine, notamment des récepteurs sur des poissons, peuvent de cette manière être suivis à des fins de précision de déploiement, de sécurité de fonctionnement accrue et d'efficacité accrue. Les deux signaux de différence pour la position de profondeur et la position latérale, conjointement avec des informations directes quelconques reçues par l'entrée 32, des informations quelconques concernant d'autres éléments d'orientation N1, N2, etc., reçues par l'entrée 33 et des signaux de contrôle quelconques reçus d'un dispositif de surveillance par l'entrée 45 sont utilisés par le circuit de contrôle 34 pour calculer l'angle de roulis du poisson 10 et les positions angulaires respectives des ailes 24 qui produiront ensemble la combinaison nécessaire de force verticale (ascendante et descendante) et de force latérale (vers la gauche ou vers la droite) nécessaire pour déplacer le poisson 10 à la profondeur et dans la position latérale souhaitées. Le circuit de contrôle 34 ajuste ensuite chacune des ailes 24 indépendamment à l'aide de moteurs pas-à-pas 48, 50 de manière à commencer à obtenir l'angle de roulis calculé du poisson et les positions angulaires des ailes. La connaissance de l'angle d'attaque du corps 12 du dispositif de guidage est obtenue par un ou - 15 - plusieurs des procédés et appareils détaillés ci-dessus et indiqués dans le schéma de contrôle de la Figure 3 par rétroaction 56. On utilise cette rétroaction pour optimiser la position angulaire des ailes 24 et, enfin, l'angle d'attaque du corps 12. De nombreuses variantes du schéma de contrôle sont 5 possibles. Des dispositifs de surveillance, des dispositifs de contrôle direct et analogues peuvent être mis en cascade avec le système de contrôle 26. Un dispositif de contrôle direct, comme indiqué par l'entrée 32 sur la Figure 2, peut utiliser des informations sur les courants, le vent et d'autres conditions environnementales pour contrer toute déviation par rapport à la situation 10 nominale qui peut être prédite et le faire avant que la déviation n'ait réellement lieu ou le faire très tôt au cours de la déviation. Un schéma de contrôle adaptatif peut également être utilisé. Les systèmes de l'invention peuvent devenir instables en raison de la géométrie des flûtes marines, du point d'application des forces appliquées et de 15 la direction de celles-ci. Cela peut amener les éléments d'orientation à générer un couple de torsion non souhaitable sur une flûte marine. Pour éliminer cet effet non souhaitable, le système de contrôle 26 de la Figure 3 peut être programmé de manière appropriée. Pendant l'ajustement des positions angulaires des ailes 34N de l'élément d'orientation N, le circuit de contrôle 34 20 peut recevoir en continu des signaux représentatif des positions angulaires réelles des ailes 24 des moteurs pas-à-pas 48, 50, ainsi que des signaux représentatifs des angles de roulis réels des éléments d'orientation N, N1, N2, etc., d'un inclinomètre 42 et d'une entrée 33, et de l'orientation réelle du corps 12 pour permettre au circuit de contrôle 34 de déterminer et/ou de prédire 25 à quel moment les positions angulaires des ailes, l'angle de roulis du poisson et l'angle d'attaque du corps 12 calculés ont été atteints ou devront l'être. Et, à mesure que les signaux de différence mentionnées ci-dessus aux entrées 35 à 38 du circuit de contrôle 34 se réduisent, le circuit de contrôle 34 peut recalculer de manière répétée les valeurs changeant progressivement de l'angle de roulis 30 et de l'angle d'attaque de l'élément d'orientation N et les positions angulaires des ailes 34 exigées pour l'élément d'orientation N et la flûte marine pour atteindre les positions verticale et latérale souhaitées, jusqu'à ce que l'élément d'orientation N et la flûte marine à laquelle il est fixé atteignent réellement les positions verticale et latérale souhaitées. Le corps 12 de n'importe quel élément 35 d'orientation particulier peut ou non tourner par rapport à une flûte marine; si le - 16 - corps 12 ne tourne pas, il peut alors tordre la flûte marine 2 à mesure qu'elle s'enroule. Les flûtes marines peuvent résister à ce mouvement de torsion, agissant ensemble comme un type de ressort de torsion qui a tendance à ramener les éléments d'orientation dans leur position normale. Toutefois, cette action de torsion peut être ou non bénéfique et n'est pas essentielle et les éléments d'orientation peuvent, si on le souhaite, être conçus pour tourner dans une certaine mesure par rapport à l'axe de la flûte marine, sur laquelle ils sont fixés ou sur une partie de la ligne. Les éléments d'orientation utiles dans l'invention peuvent se connecter à au moins une flûte marine de sorte qu'elle puisse communiquer avec le monde extérieur, qui peut être un navire, un satellite ou un dispositif au sol. La manière dont cela peut être réalisé varie en fonction de la quantité d'énergie que les éléments d'orientation exigent et de la quantité d'énergie qu'ils sont capables de stocker localement en termes de piles, de piles à combustible et analogues. Si la capacité de stockage locale pour les piles, les piles à combustible et analogues est suffisante, des éléments d'orientation peuvent être bloqués sur la peau de la flûte marine aux emplacements où un inducteur est placé à l'intérieur de la peau de la flûte marine. Ensuite, n'importe quel élément d'orientation particulier et sa flûte marine peuvent communiquer via la peau avec des impulsions électriques. Si, d'autre part, un élément d'orientation nécessite une énergie de charge de la flûte marine, une approche différente est exigée. Dans ce cas, l'élément d'orientation peut être monté entre deux sections de flûtes marines et, en tant que tel, comprend une pièce rapportée entre les deux sections de flûtes marines, comme décrit dans la présente demande. Il entre dans le cadre de l'invention de combiner des systèmes de l'invention avec un autre équipement de contrôle de position, comme des éléments déflecteurs de réseaux de sources et des déflecteurs de flûtes marines. Certains d'entre eux peuvent comprendre des systèmes de brides, des systèmes pneumatiques, des systèmes hydrauliques et leurs combinaisons. Comme mentionné ici, les matériaux de construction des éléments d'orientation et des flûtes marines utiles dans des systèmes et des procédés de l'invention peuvent varier. Toutefois, il peut être nécessaire d'équilibrer l'équipement sismique de sorte que le système soit équilibré pour flotter de 35 manière neutre dans l'eau, ou presque, pour effectuer sa fonction visée. On - 17 - peut utiliser des composites polymères avec des charges appropriées utilisées pour ajuster la flottaison et les propriétés mécaniques, comme on le souhaite. Bien que seuls quelques exemples de formes de réalisation de l'invention aient été décrits en détail ci-dessus, les hommes du métier noteront aisément que beaucoup de modifications sont possibles dans les exemples de formes de réalisation sans sortir matériellement de l'invention. Par suite, toutes ces modifications sont destinées à être comprises dans le cadre de l'invention comme défini dans les revendications ci-annexées. Les clauses "moyen pour" sont censées couvrir les structures décrites dans la présente demande comme réalisant la fonction mentionnée et non seulement des équivalents structurels, mais également des structures équivalentes. Par suite, bien qu'un poisson bloqué et un poisson en ligne puissent ne pas être des équivalents structurels en ce qu'un poisson bloqué emploie un type de fixation, alors qu'un poisson en ligne emploie une fixation différente, dans l'environnement d'utilisation de poissons pour positionner les flûtes marines, un poisson bloqué et un poisson en ligne peuvent être des structures équivalentes.