LU87635A1 - Balise de reperage a emetteur acoustique directif pour containers de produits toxiques - Google Patents

Description

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La présente invention concerne une balise de repérage à émetteur acoustique directif pour containers de produits toxiques, en particulier pour le repérage rapide sur fonds marins de containers de produits toxiques perdus à la suite d'un accident ou d'un échouage.

Il n'est plus nécessaire aujourd'hui d'insister sur l'importance capitale à prêter aux problèmes de pollution de l'environnement et il est notoire que la pollution des mers est parmi les plus grandes menaces dans ce contexte. Bien que les accidents causés par les pétroliers semblent de prime abord plus spectaculaires, la perte, en mer, de containers de produits toxiques peut s'avérer en définitif beaucoup plus grave. Il est à noter, à ce sujet, qu'un dégagement de matière toxique - dégagement qui se déclenchera tôt ou tard suite à la corrosion des containers de ces produits -est particulièrement fatal dans le cas où le phénomène se produit à des profondeurs de moins de trois mille mètres environ, c'est-à-dire des profondeurs où le facteur de dilution n'est pas suffisant et important pour diminuer de façon acceptable les risques de pollution.

Afin de repérer et de récupérer des containers perdus sur fonds marins, l'état de la technique propose en principe de munir un nombre déterminé de containers faisant partie du chargement du navire - ou bien tous les containers individuellement - d'émetteurs, de préférence d'émetteurs de signaux acoustiques.

Un dispositif de repérage connu de ce type utilise comme principe l'émission périodique d'un signal acoustique directionnel de fréquence et de durée déterminées.

Le signal émis doit être assez puissant pour être detectable en surface et l'autonomie de la source d'alimentation suffisante pour laisser un temps de localisation acceptable.

L'absorption d'une onde sonore plane étant proportionnelle au carré de sa fréquence, les ondes ultra-sonores sont écartées, malgré leur qualité de directivité.

Un compromis intéressant, tenant compte des sources sonores piezo-électriques disponibles sur le marché, se situe à 10 kHz pour le choix de la fréquence de fonctionnement.

Dans ces conditions, l'intensité acoustique nécessaire pour des localisations à une profondeur de 3000 m est voisine de 160 dB, pour une référence de 1 micro-pascal à 1 m.

Le compromis intensité acoustique/autonomie peut être facilement obtenu par le principe d'une émission périodique de courte durée, la période et la durée étant en fonction de l'autonomie souhaitée.

Un émetteur acoustique de ce type, équipé d'une pile au lithium R14 peut fonctionner sans interruption pendant plus d'un an, en émettant chaque seconde une onde acoustique sinusoïdale à 10 kHz et dont la durée est de 1 mi 1leseconde.

Il est important de préciser que la mise sous tension de l'équipement est automatique dès le contact avec l'eau et que sa consommation en veille est très faible, grâce à l'utilisation de composants électroniques en technologie CMOS.

Malgré les avantages évidents de ce dispositif de repérage connu, son application comporte certaines insuffisances, ou limites d'utilisation.

Un émetteur de ce type doit être fixé sur chaque container par un dispositif d'accrochage rapide (aimant permanent, clip, mousqueton, etc.) et rester solidaire du container en toute circonstance.

Ces moyens de fixation classique présentent toutefois les inconvénients importants que l'émetteur acoustique peut être masqué par le container lui-même ou par des obstacles naturels sur le fonds marin et que l'orientation de l'émetteur est très aléatoire et rend impossible la directivité à l'émission.

L'utilisation de deux émetteurs par container peut résoudre le problème du masquage sans pour autant résoudre celui de la directivité.

Par ailleurs, le coût relativement élevé de ces émetteurs est un obstacle à leur utilisation dans ces conditions.

Pour remédier à ces inconvénients de l'état de la technique, l'invention a comme objectif de proposer une balise de repérage telle que définie dans le préambule qui possède une indépendance relative par rapport au(x) container(s), de sorte que l'émetteur ne peut plus être masqué par les obstacles précités et que l'orientation de l'émetteur est bien définie en garantissant ainsi la directivité à l'émission.

Cet objectif est atteint par une balise de repérage telle que définie dans le préambule avec les caractéristiques citées dans la revendication principale.

Les dessins, dans lesquelles des éléments identiques ont été désignés par des numéros de référence identiques, montrent un mode d'exécution préféré de l'invention qui sera décrit par la suite.

La FIGURE 1 montre une coupe longitudinale d'un émetteur acoustique autoflottant;

La FIGURE 2 montre une vue de côté, partiellement en coupe, de l'émetteur selon la FIGURE 1 monté sur son support ejecteur;

La FIGURE 3 montre une vue de face partielle de l'objet de la FIGURE 2.

L'émetteur autoflottant 6 représenté sur la FIGURE 1 est constitué d'un cylindre 8, de préférence en aluminium, sur lequel sont fixés des fonds bombés 10 et 12. Le fond inférieur 10 est muni d'un oeillet 14 permettant de recevoir un filin d'ancrage, de préférence en nylon, non représenté dans cette FIGURE (voir FIGURE 3, filin 16).

Le fond bombé supérieur 12, qui supporte l'élément piezo- électrique d'émission 18, est prolongé par un cylindre 20 permettant d'obtenir un effet de directivité.

Cet ensemble 8, 10, 12, qui constitue le corps de l'émetteur autoflottant 6, doit pouvoir résister à une pression de 300 bars, c'est-à-dire à une pression correspondante à la profondeur d'immersion jusque dans laquelle l'utilisation d'une telle balise de repérage s'impose. A cet effet, tous les matériaux légers et résistants peuvent être utilisés, tel que l'aluminium, le titane, le zicral et même certaines matières synthétiques. A titre d'exemple, un ensemble émetteur d'un diamètre interne de 50 mm et d'une hauteur de 150 mm, réalisé en aluminium nervuré, doit avoir une épaisseur de 3 mm environ.

L'alimentation de l'émetteur 18 est assuré de préférence par une pile au lithium 22 au standard R14 et dont la capacité est de 5000 mAh sous 3,5 V,

Un circuit électronique 24 permettant la commande de l'élément piezo 18 est alimenté à travers un contact à mercure 25 qui n'est conducteur qu'en position verticale {tel que représenté dans la FIGURE 1) de 1'émetteur.

Le circuit électronique 24 comporte un oscillateur à quartz permettant de maintenir constante la fréquence d'émission.

Tous ces éléments 22, 25, 24 sont implantés dans la partie inférieure de l'émetteur, de manière à abaisser son centre de gravité par rapport au centre de poussée.

Le fond inférieur 10 est par exemple vissé sur la partie cylindrique 8, l'étanchéité parfaite de l'ensemble étant obtenue par un joint plat 28 associé à une résine. L'étanchéité de l'ensemble peut aisément être vérifiée par une mise au vide extérieur à l'aide d'une enceinte, par exemple.

La balise, telle que décrite précédemment, peut être utilisée avec ou sans support éjecteur, les FIGURES 2 et 3 montrant son utilisation avec un support éjecteur.

Dans la FIGURE 2, l'émetteur autoflottant 5 est maintenu par un support éjecteur 28 constitué d'un corps 30, de préférence en matériau plastique (PVC ou similaire), fixé au container 32 par des aimants 34, 35. Pour des containers 32 en matériaux non ferreux, les aimants 34, 36 peuvent être remplacés par des tampons adhésifs double face par exemple.

Une gâchette de maintien 38 est solidaire du piston 40, dont la surface est par exemple voisine de 10 cm2 .

Dès eu'une pression suffisante est exercée sur le piston (profondeur de 1 m environ), la gâchette 38 libère l'émetteur autoflottant 6, celui-ci étant expulsé par un ressort 42.

Il est à noter qu'une étanchéité parfaite du piston 40 par rapport au corps 30 n'est pas indispensable, puisqu'une fois l'émetteur 6 éjecté, le mécanisme n'est plus utilisé. Par conséquent, des matérieux plastiques injectés, y compris pour le piston, pourront être ut i1isés.

Dans la FIGURE 3 est représenté le filin de maintien 16, relié d'une part au support 28 et d'autre part à l'émetteur autoflottant 6, ce filin 16 étant logé dans un étui 42 degradable au contact de l'eau, par exemple en papier. Cet étui 42 est collé avec sa face arrière au support 28.

Dans le mode d'exécution de l'invention sans support éjecteur (non montré), l'émetteur autoflottant, tout en étant relié au container par un filin, sera fixé soit sur le container lui-même, soit sur tout autre support avoisinant, de façon qu'il remontera, lors d'une traction, par la seule poussée hydrostatique. L'émetteur autoflottant sera positionné verticalement, l'élément piezo 18 tourné vers le bas, une fixation du type aimant, clip ou bande velcro étant satisfaisante en raison de sa faible résistance au décrochage.

En raison de ses propriétés de non masquabi1ité, une seule balise peut être utilisée pour plusieurs containers. Dans ces conditions, les containers devront être reliés par un câble de sécurité jouant le rôle de concentrateur (non montré).

Pour la localisation d'un émetteur acoustique lors de la recherche en mer, l'invention préconise l'utilisation d'un récepteur accordé sur la fréquence 10 kHz, à 200 Hz de bande passante, et dont le seuil de sensibilité est voisin de 80 dB ( REF 1 micro-pascal).

La desex'·ipt ion précédente met bien en évidence les multiples avantages de l’invention.

En raison de sa flottabilité et de son indépendance relative par rapport au container, cet émetteur acoustique est difficilement masquable par le container lui-même, par d’autres containers ou par tout autre obstacle, naturel ou resultant de l’échouage.

Le dispositif d’ancrage oriente naturellement l’émetteur vers la surface procurant ainsi un effet de directivité important. La mise sous tension automatique est très fiable par contact à mercure à inclinaison évitant toute relation avec l’extérieur. Il est possible de n’utiliser qu’un seul émetteur par container ou par groupe de containers. L’émetteur peut être associé à un support permettant l’éjection automatique de celui-ci. Le support éjecteur à piston et gâchette n’a besoin d’aucune source d’énergie électrique.

Soit encore mentionné une variante intéressante (non montrée) du dispositif consistant à associer un émetteur acoustique non flottant avec une bouée, en prenant la précaution de ne pas masquer l’émetteur avec cette dernière. On obtient ainsi les mêmes effets de directivité et de non masquage. Ce montage est particulièrement bien adapté pour le repérage de containers reliés par groupes. Une bouée de type torique entourant l’émetteur pourra être utilisée, l’émetteur étant par ailleurs équipé d’un point d’ancrage en partie inférieure.

Claims (17)

1. Balise de repérage à émetteur acoustique directif pour container de produits toxiques, en particulier pour le repérage rapide sur fonds marins de containers de produits toxiques perdus à la suite d'un accident ou d'un échouage, caractérisée par le raccordement de la balise à un container ou à un groupe de containers par un filin d'ancrage (16) d'une longeur déterminée, par des moyens assurant, à partir d'une certaine profondeur d'immersion, la libre flottaison de la balise avec son émetteur acoustique directif dirigé vers la surface de l'eau, la balise restant ancrée par ledit filin (16) audit container ou au dit groupe de containers.

2. Balise selon la revendication 1, caractérisée en ce que le filin est fixé au dit container (32) ou audit groupe de containers par l'intermédiaire d'un composant associé audit container ou audit groupe de containers.

3. Balise selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit composant est un support éjecteur (28).

4. Balise selon les revendications 2 et 3, caractérisée en ce que la balise est constituée d'un émetteur autoflottant (6).

5. Balise selon la revendication 4, caractérisée en ce que ledit émetteur (6) est essentiellement constitué d'un cylindre (8) avec des fonds bombés supérieur (12) et inférieur (10).

6. Balise selon la revendication 5, caractérisée en ce que ledit fond inférieur (10) est muni d'un oeillet (14) pour recevoir ledit filin d'ancrage (16).

7. Balise selon la revendication 5, caractérisée en ce que ledit fond bombé supérieur (12) supporte un élément piezo- électrique d'émission (18), dirigé vers la surface de l'eau en état opérationnel.

8. Balise selon les revendications 1 et 7, caractérisée par une prolongation cylindrique (20) dudit fond (12) garantissant ladite directivité.

9. Balise selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisée en ce que ledit émetteur autoflottant{6) est constitué d'un matériau léger mais résistant, tel que l'aluminium, le titane, le zicral et certaines matières plastiques.

10. Balise selon la revendication 7, caractérisé en ce qu’un dispositif électronique pour la commande dudit élément piezo- électrique (18) est essentiellement constitué d’une pile d'alimentation (22), d'un circuit électronique (24) et d'un contact à mercure (26) n'étant conducteur qu'en position verticale de la balise, implantés dans la partie inférieure de l'émetteur en position opérationnelle de celui-ci (FIGURE 1).

11. Balise selon l'une quelconque des revendications 4 à 10, caractérisée en ce que ledit émetteur autoflottant (6) est maintenu dans ledit support éjecteur (28) avec l'émetteur piezo- électrique tourné vers le bas et ledit contact à mercure ouvert.

12. Balise selon la revendication 11, caractérisée en ce que ledit support éjecteur (28) consiste essentiellement d'un corps (30), d'un piston hydraulique (40), d'une gâchette de libération (38) pour ledit émetteur (6) et d'un ressort d'éjection (42) .

13. Balise selon les revendications 1 et 12, caractérisée en ce que ledit filin (16) est relié d'une part au dit support (28) et d'autre part au dit émetteur (6), et logé dans un étui (42) dégradable au contact de l'eau.

14. Balise selon la revendication 1, caractérisée en ce que la balise est fixée, l'émetteur acoustique tourné vers le bas,au dit container, ou au dit groupe de containers, ou tout autre support avoisinant moyennant un fixation du type aimant, clip, bande velcro ou toute autre fixation à faible résistance au décrochage, l'émetteur prenant sa position verticale de service après le décrochage.

15. Balise selon la revendication 14, caractérisée en ce que la balise est autoflottante .

15. Balise selon la revendication 14, caractérisée en ce que la balise est non flottante mais associée avec une bouée.

17. Balise selon la revendication 16, caractérisée en ce que la bouée est du type torique, l'émetteur restant relié par un point d'ancrage inférieur et ledit filin d'ancrage (16) au dit container ou au dit groupe de containers.