Bouée marine servant de relais bidirectionnel entre une capsule sous-marine émettrice-réceptrice de signaux ultrasonores et une base terestre

Abstract

 L'invention se réfère à une bouée marine servant de relais bidirectionnel entre une base terrestre et une capsule sous­marine émettrice/réceptrice de signaux ultrasonores. Elle com­porte un émetteur acoustique (4) pour transmettre des comman­des à la capsule sous-marine, des hydrophones (5) pour rece voir des signaux acoustiques de la capsule, des moyens d'am­plification et de codage (27) délivrant en réponse à ces sig­naux des signaux numériques, un système d'émission radio (21, 19) et des moyens d'alimentation électrique (14, 28). Selon l'invention, les moyens d'amplification et de codage (27) sont associés à une mémoire (25) permettant de stocker les signaux les plus récents ou leurs équivalents numériques pendant quel­ques semaines au moins sous le contrôle d'un ordinateur (20). Les moyens d'émission radio comportent une antenne omnidirec­tionnelle (19) de liaison avec un satellite géostationnaire, et les moyens d'alimentation comportent des accumulateurs (28) rechargés par des panneaux solaires (14).

Description

[0001] L'invention se réfère à une bouée marine servant de relais bidirectionnel entre une capsule sous-marine émettrice-récep­trice de signaux ultrasonores et une base terrestre, compor­tant un émetteur acoustique pour transmettre des commandes à la capsule sous-marine, des hydrophones pour recevoir des signaux acoustiques de la capsule, des moyens d'amplification et de codage délivrant en réponse à ces signaux des signaux numériques, un système d'émission/réception radio et des moy ens d'alimentation électrique.

[0002] Pendant ces dernières années, des navires de recherche ont entrepris des mesures océanographiques pour approfondir les connaissances sur le fond de mer en grande profondeur. A ces fins, des capsules de mesure ont été déposées sur le sol et les données recueillies par la capsule ont été transmises vers le navire soit par un câble soit par un canal de transmission ultrasonore. Les données ainsi acquises sont de valeur limi­tée, car, d'une part, elles ne donnent qu'une image instan­tanée, le navire ne pouvant rester en place que pour une pé­riode limitée, et d'autre part, les équipements de bord ne permettent souvent qu'une évaluation préliminaire des données acquises, l'évaluation définitive n'ayant lieu qu'après le voyage à l'aide des ordinateurs puissants d'un centre de re­cherche terrestre.

[0003] L'invention a donc pour but de proposer une bouée marine qui sert de relais entre une source sous-marine de signaux ultra­sonores et un centre terrestre, et qui peut rester opérative sans entretien pendant des années. Cette bouée doit donc être susceptible de transmettre - en temps réel - les résultats de mesure de la capsule sous-marine vers un centre terrestre d'évaluation qui peut éventuellement être distant de plus de 5000 km.

[0004] Ce but est atteint par une bouée marine telle que spécifiée ci-dessus, qui est caractérisée en ce que les moyens d'ampli­fication et de codage sont associés à une mémoire permettant de stocker les signaux les plus récents ou leurs équivalents numériques pendant quelques heures sous le contrôle d'un ordi­nateur, que le système d'émission radio comporte une antenne omnidirectionnelle de liaison avec un satellite géostation­naire et que les moyens d'alimentation comportent des accumu­lateurs chargés par des panneaux solaires.

[0005] En ce qui concerne des mises en oeuvre préférées, référence est faite aux sous-revendications.

[0006] L'invention sera décrite ci-après plus en détail à l'aide d'un exemple préféré de réalisation et des dessins.

Fig. 1 montre un schéma de communication entre une bouée selon l'invention et une base terrestre et entre la bouée et une capsule sous-marine.

Fig. 2 montre schématiquement une bouée selon l'invention.

Fig. 3 représente un schéma de l'équipement d'instrumentation de ladite bouée.

[0007] Sur la fig. 1, on voit une capsule 1 instrumentée, qui est placée dans les sédiments 2 au fond de la mer. Alternativement et en fonction de l'objet de la recherche, la capsule peut être déposée au fond de la mer ou flotter dans l'eau à une certaine hauteur.

[0008] Cette capsule comporte un émetteur/récepteur de signaux ultra­sonores qui communique avec des organes analogues sur une bouée 3, à savoir des émetteurs ultrasonores 4 et des hydro­phones ultrasonores 5. La bouée flotte à la surface de la mer et elle est ancrée mécaniquement. La bouée est munie d'anten­nes omnidirectionnelles permettant d'envoyer des données de mesure vers un satellite 6 dans la gamme des microondes et de communiquer directement avec une base terrestre 7 dans la gamme des ondes courtes.

[0009] Sur la fig. 2, on voit plus en détail la structure mécanique de la bouée 3 de la fig. 1. Cette bouée comporte un tube mé­tallique 8, long de 5 mètres et large de 60 centimètres, qui contient un poids de 1500 kg dans sa partie inférieure et une chambre d'appareillage 9 dans sa partie supérieure. Cette chambre loge des batteries d'accumulateur et l'életronique. Le tube 8 est fixé dans un flotteur 10 d'un diamètre de 2 mètres et d'une hauteur de 2 mètres, qui est rempli de mousse de polyuréthane. Au-dessus du niveau de l'eau 11, un pilon 12 de 4 mètres de hauteur est érigé, qui supporte des panneaux jaunes d'avertissement 13, des panneaux solaires 14, un ré­flecteur radar 15 pour avertir les bateaux, une source lumi­neuse 16, une antenne 17 pour un système passif de navigation par satellite, une antenne omnidirectionnelle 18 pour émettre des signaux de données vers le satellite 6 et une antenne 19 pour la communication bidirectionnelle directe par ondes cour­tes avec la base terrestre.

[0010] L'instrumentation de la bouée est représentée sur la fig. 3. Elle est regroupée autour d'un ordinateur 20, qui supervise le flux de données vers un certain nombre d'unités périphé­riques et vice-versa, à savoir
- un circuit d'émission 21 alimentant l'antenne 19 de liaison avec le satellite 6,
- un circuit d'émission/réception 22 établissant à travers l'antenne 18 la liaison bidirectionnelle en ondes courtes avec la base terrestre 7,
- des capteurs 23 placés directement sur la bouée et mesurant par exemple des valeurs météorologiques ou géochimiques de l'eau,
- un système 24 d'émission ou de réception des signaux de lo­calisation haute fréquence ou hyperfréquence pour la localisa­tion de la bouée et pour sa récupération éventuelle,
- une mémoire 25 telle qu'une enregistreuse à bande magnétique sans fin ou un disque permettant de stocker les signaux les plus récents ou leurs équivalents numériques en provenance de la capsule pendant un certain temps tel que quelques jours ou quelques semaines,
- un générateur 26 de signaux de commande envoyant des signaux par l'émetteur ultrasonore 4 vers la capsule pour lui trans­mettre des signaux de commande,
- des moyens d'amplification et de codage 27 transmettant les signaux provenant de l'hydrophone 5 vers l'ordinateur 20,
- et des moyens d'alimentation composés d'une batterie d'accu­mulateurs 28 et des panneaux solaires 14 pour sa recharge.

[0011] L'ordinateur est programmé de telle sorte qu'il rassemble automatiquement les données provenant de l'hydrophone 4 et des capteurs 23 et il les émet automatiquement vers le circuit d'émission 21 et l'antenne 19. La transmission d'une séquence de données incorrectement reçue à la base terrestre 7 à tra­vers le satellite déclenche un programme de diagnostique. Se­lon ce programme, des signaux de commande sont émis par la voie directe en ondes courtes vers la bouée pour répéter la séquence de données en question. Si l'erreur persiste, on peut élargir par la même voie de communication la procédure de diagnostique à l'ordinateur 20 et même à la capsule 1.

[0012] En utilisant cette voie de communication, il est également possible d'interroger des capteurs 23 ou via l'émetteur 4 la capsule pour obtenir des informations supplémentaires ou pour changer le fonctionnement des capteurs.

[0013] Les moyens d'alimentation sur la bouée comportent les panneaux 14 et une batterie d'accumulateur 28 de 12 V/105 Ah chacune, qui peuvent alimenter la bouée pendant plus d'un mois sans recharge. Les panneaux solaires 14 fournissent 30 W, ce qui suffit pour recharger régulièrement les accumulateurs.

[0014] Une telle bouée peut servir de relais pendant des années entre une ou plusieurs capsules instrumentées placées au fond de la mer profonde, et une base terrestre éloignée pour fournir des données concernant les phénomènes long-terme en mer pro­fonde et même des phénomènes dans des sédiments sous-marins, au cas où la capsule ou une partie de celle-ci ait pénétrée dans ces sédiments.

Revendications

1. Bouée marine servant de relais bidirectionnel entre une base terrestre et une capsule sous-marine émettrice/réceptrice de signaux ultrasonores, comportant un émetteur acoustique pour transmettre des commandes à la capsule sous-marine, des hydrophones pour recevoir des signaux acoustiques de la cap­sule, des moyens d'amplification et de codage délivrant en réponse à ces signaux des signaux numériques, un système d'­émission radio et des moyens d'alimentation électrique, carac­térisée en ce que les moyens d'amplification et de codage (27) sont associés à une mémoire (25) permettant de stocker les signaux les plus récents ou leurs équivalents numériques pen­dant au moins quelques semaines sous le contrôle d'un ordina­teur (20), que les moyens d'émission radio comportent une an­tenne (19) omnidirectionnelle de liaison avec un satellite géostationnaire (6) et que les moyens d'alimentation compor­tent des accumulateurs (28) rechargés par des panneaux solai­res (14).

2. Bouée selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un émetteur/récepteur haute fréquence (18) pour une liaison bidirectionnelle directe de télécommande et de télédiagnostique entre la base terrestre (7) et ledit ordi­nateur (20).

3. Bouée selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comporte un émetteur (4) de signaux ultrasonores qui coopère sous le contrôle de l'ordinateur (20) avec un récepteur cor­respondant placé dans ladite capsule (1) pour lui transmettre des signaux de commande, et des hydrophones (5) servant à re­cevoir des signaux ultrasonores provenant de ladite capsule.

4. Bouée selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comporte un système (24) de localisation par satellite.

Dessins