Dispositif de prélèvement d'échantillons de sédiments marins

Description

[0001] L'invention se réfère à un dispositif de prélèvement d'échantillons de sédiments au fond marin tel que décrit dans le document DE-A 2 303 709, comportant un corps tubulaire, dont une extrémité est extérieurement munie d'ailettes de guidage assurant une position verticale du corps lors de la descente dans l'eau. L'autre extrémité est chanfreinée extérieurement pour faciliter la pénétration du corps tubulaire dans les sédiments, et comporte un clapet anti-retour pour la fermeture du canal central du corps tubulaire, permettant de retenir les sédiments qui y ont pénétrés.

[0002] Dans le cadre des recherches biologiques ou de la prospection minéralogique, il faut prélever des échantillons du fond marin. En mer profonde, ce prélèvement se fait jusqu'ici à l'aide d'un corps tubulaire ou carottier, qui est suspendu à un câble vertical que l'on fait descendre à partir d'un navire de surface. Ce corps tubulaire est muni extérieurement d'ailettes de guidage pour assurer une position verticale du corps lors de la descente dans l'eau. L'autre extrémité, donc l'extrémité inférieure, est chanfreinée extérieurement pour faciliter la pénétration du corps tubulaire dans les sédiments. Lors de cette pénétration dans le fond marin, le canal central du corps tubulaire se remplit de sédiments, qui sont retenus dans ce canal par un clapet anti-retour lors que le corps tubulaire remonte à la surface.

[0003] Les échantillons ainsi remontés à la surface ne reflètent pas complètement la situation naturelle au fond marin. On constate en effet que les échantillons sont soumis, lors de la remontée, à un brusque changement de pression et de température, qui risque de détruire les structures des objets à étudier. En outre, l'eau contenue dans l'échantillon se mélange lors de la remontée du corps tubulaire avec de l'eau oxygénée de surface, ce qui risque de modifier également les sédiments à analyser.

[0004] L'invention a donc pour but de concevoir un dispositif de prélèvement d'échantillons de sédiment au fond marin évitant de telles modifications des échantillons lors de la remontée.

[0005] Ce but est atteint par un dispositif de prélèvement tel que défini ci-dessus, qui est en outre caractérisé par le fait que le canal central comporte, à proximité des deux extrémités, deux vannes à commande électrique, la vanne supérieure étant commandée en fermeture par un détecteur, qui détecte la présence des sédiments dans le canal à un niveau légèrement inférieur à la vanne supérieure, la vanne inférieure étant située en dessous du clapet anti-retour et étant commandée par un détecteur qui indique si le dispositif est sorti du fond marin.

[0006] De préférence, les vannes sont des vannes sphériques et le détecteur commandant la vanne inférieure est un transducteur ultrasonore, qui détecte une distance prédéterminée du dispositif par rapport au fond marin.

[0007] En entourant le corps tubulaire d'une enveloppe d'isolant thermique, on peut, pendant la remontée, conserver la température de l'échantillon telle qu'elle existe au fond de la mer.

[0008] L'invention sera décrite ci-après plus en détail à l'aide d'un exemple de réalisation et de la figure unique qui repré sente une coupe à travers un tel dispositif.

[0009] La forme extérieure du dispositif est identique à celle d'un carottier classique. Le dispositif est constitué d'un corps tubulaire 1, qui se maintient dans une position verticale grâce à des ailettes de guidage 2, qui sont montées sur l'extrémité supérieure du corps tubulaire 1. Si nécessaire, on peut associer à ces ailettes des poids 3 pour accélérer la descente et assurer une profondeur prédéterminée de pénétration de l'extrémité inférieure dans le fond marin. L'extrémité supérieure du corps 1 porte un anneau de suspension 4, auquel on attache un câble de suspension.

[0010] Le corps tubulaire est traversé le long de son axe 5 par un canal central et cylindrique 6, qui est destiné à recevoir l'échantillon. L'extrémité inférieure du corps comporte extérieurement un chanfrein 7, qui facilite la pénétration du corps dans les sédiments. L'ouverture inférieure du canal central 6 peut être obturée par un filtre 8, qui est perméable à l'eau et qui se casse lors de la pénétration des sédiments. La fonction de ce filtre est d'éviter le passage de particules suspendues dans l'eau qui pourraient déclencher la fermeture prématurée d'une électrovanne 9, qui est disposée près de l'extrémité supérieure du canal.

[0011] Un clapet anti-retour 10 est disposé près de l'extrémité inférieure du canal. Ce clapet est ouvert pour un fluide ascendant et s'oppose à tout mouvement descendant.

[0012] En dessous de ce clapet, on voit une autre vanne sphérique 11 à commande électrique. Les deux vannes 9 et 11 délimitent dans le canal 6 un volume protégé, dans lequel on peut conserver l'échantillon à des conditions de pression et de température qui ré- gnent sur le fond marin.

[0013] La vanne supérieure 9 est commandée par le signal de sortie d'un détecteur à ultrasons 12 à travers un amplificateur 13, qui se trouve dans un logement dans la paroi du corps tubulaire 1. La commande de fermeture est activée par l'arrivée des sédiments 17 dans le canal 6 à hauteur du détecteur 12. La distance entre ce détecteur et la vanne 9 est choisie de telle sorte que les sédiments 17 n'atteignent pas la vanne en mouvement de fermeture.

[0014] La vanne inférieure 11 est commandée par le signal de sortie d'un transducteur ultrasonore 14 à travers un amplificateur électronique 15, qui sont tous les deux intégrés dans cette même paroi à proximité de la vanne 11. Ce transducteur est dirigé vers le fond marin et déclenche la fermeture de la vanne 11, si le dispositif est sorti du fond marin.

[0015] Lorsqu'on désire prélever un échantillon au fond de la mer, par exemple à 6000 m de profondeur, on fait descendre le dispositif par gravité en déroulant le câble de suspension. Les poids 3 sont ajustés en fonction de la dureté du fond et de la profondeur désirée de pénétration. Les deux vannes 9 et 11 ainsi que le clapet 10 sont ouverts lors de la descente. Le filtre 8 est traversé par l'eau ambiante.

[0016] Dès que le dispositif frappe le fond marin, le filtre se casse et le canal 6 se remplit de sédiments 17 qui montent dans le canal 6. Avant que le mouvement de pénétration du dispositif dans le fond marin ne s'arrête, le sédiment atteint le niveau du détecteur 12, qui déclenche la fermeture de la vanne 9. En tirant sur le câble de suspension, on extrait ensuite le dispositif du fond marin. Les sédiments 17, qui ont alors tendance à sortir du canal 6 vers le bas, entraînent la fermeture du clapet anti-retour 10. A une distance prédéterminée du fond marin, par exemple à 5 m au-dessus du fond, le transducteur 14 déclenche la fermeture de la vanne 11 et rend ainsi étanche en pression le volume compris entre les deux vannes. La fermeture de la vanne 11 n'est pas gênée par les particules solides contenues dans le sédiment, car cette fermeture a lieu après la fermeture du clapet 10 et après la vidange par l'eau de mer de la partie du canal située en dessous du clapet. L'échantillon inclu dans ce volume conserve donc sa consistance originale lors de la montée du dispositif vers le navire.

[0017] Il est même possible de conserver également les conditions de température, si l'on entoure le corps tubulaire 1 d'une enveloppe 16 d'isolant thermique ou d'un tube vide à chambre creuse.

[0018] L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit ci-dessus. On peut remplacer les vannes sphériques par d'autres types de vanne et les transducteurs ultrasonores par d'autres types de détecteurs. En outre, l'épaisseur de ces parois est fonction de la profondeur d'utilisation.

Revendications

1. Dispositif de prélèvement d'échantillons de sédiments (17) au fond marin, comportant un corps tubulaire (1), dont une extrémité est munie extérieurement d'ailettes de guidage (2) assurant une position verticale du corps lors de la descente dans l'eau, et dont l'autre extrémité est chanfreinée extérieurement pour faciliter la pénétration du corps tubulaire (1) dans les sédiments, et comportant un clapet anti-retour (10) pour la fermeture du canal central (6) du corps tubulaire (1) permettant de retenir les sédiments qui y ont pénétrés, caractérisé en ce que ledit canal central (6) comporte, à proximité des deux extrémités, deux vannes (9, 11) à commande électrique, la vanne supérieure (9) étant commandée en fermeture par un détecteur (12), qui détecte la présence des sédiments dans le canal à un niveau légèrement inférieur à la vanne supérieure, la vanne inférieure (11) étant située en dessous dudit clapet (10) et étant commandée par un détecteur (14), qui indique si le dispositif est sorti du fond marin.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les vannes (9, 11) sont des vannes sphériques.

3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le détecteur (14), qui commande la vanne inférieure (11) est un transducteur ultrasonore qui détecte une distance prédéterminée du dispositif par rapport au fond marin.

4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le corps tubulaire (1) est entouré d'une enveloppe d'isolant thermique (16).

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Entnahme von Sedimentproben (17) am Meeresboden, mit einem rohrförmigen Körper (1), dessen eines Ende außen mit Führungsrippen (2) versehen ist, die beim Hinablassen im Wasser die senkrechte Lage des Körpers gewährleisten, und dessen anderes Ende außen abgeschrägt ist, um das Eindringen des rohrförmigen Körpers (1) in die Sedimente zu erleichtern, und mit einer Rückschlag-Klappe (10) zum Schließen des zentralen Kanals (6) des rohrförmigen Körpers (1), welche den Einschluß der in den Kanal eingedrungenen Sedimente ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Kanal (6) in der Nähe seiner beiden Enden zwei elektrisch gesteuerte Ventile (9, 11) aufweist, wobei das obere Ventil (9) durch einen Detektor (12) gesteuert wird, der die Anwesenheit von Sedimenten im Kanal in einer Höhe knapp unterhalb des oberen Ventils erfaßt, während das untere Ventil (11) unterhalb der Klappe (10) angeordnet ist und durch einen Detektor (14) gesteuert wird, der anspricht, wenn die Vorrichtung aus dem Meeresboden ausgetreten ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (9, 11) Kugelventile sind.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (14), der das untere Ventil (11) steuert, ein Ultraschalltransduktor ist, der einen vorherbestimmten Abstand der Vorrichtung zum Meeresgrund erfaßt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Körper (1) mit einer thermisch isolierenden Hülle (16) umgeben ist.

Claims

1. A device for sampling sediments (17) from the sea bottom, comprising a tubular body (1), one end of which is provided externally with guiding ribs (2) adapted to ensure the vertical position of the body during its descent in the water, the other end of which is externally chamfered to facilitate the penetration of the tubular body (1) into the sediments, and comprising a no-return flap (10) for closing the central channel (6) of the tubular body, thus allowing to retain the sediments penetrated therein, characterized in that said central channel (6) comprises two electrically controlled valves (9, 11) close to the two ends, the upper valve (9) being controlled for closing by a detector (12), which detects the presence of sediments in the channel at a level slightly lower than the upper valve, and the lower valve (11) being located below said flap (10) and controlled by a detector (14), which indicates whether the device has left the sea bottom.

2. A device according to claim 1, characterized in that the valves (9, 11) are spherical valves.

3. A device according to one of claims 1 and 2, characterized in that the detector (14) which controls the lower valve (11) is an ultrasonic transducer, which detects a predetermined distance of the device from the sea bottom.

4. A device according to one of the preceding claims, characterized in that the tubular body (1) is surrounded by a thermally insulating sheath (16).

Dessins