<Desc/Clms Page number 1>
" Système et appareil de mesurage des profondeurs sous-marines:'
La présente invention se rapporte à la détermination des distances et plus particulièrement à la détermination des pro- fondeurs par la méthode du temps de parcours, laquelle utilise une source de son et un dispositif mesureur de temps pour mesu- rer la durée comprise entre l'émission du signal sonore et le retour de l'écho à partir du fond de la mer ou de la surface renvoyant le son.
Le présent système comporte de nombreux avantages par rapport à ce qui est connu, aussi bien dans la facilité d'ob- tenir le résultat désiré au moyen d'un minimum d'appareils et au minimum de frais, qu'en ce qui concerne la grande exactitude.
Au contraire de certaines'des méthodes précédentes de détermination de profondeur, le présent système emploie un mar- teau frappeur possédant un amortissement et une décroissance
<Desc/Clms Page number 2>
élevés partant pour empêcher une vibration continuée de la son- de que-pour créer un dispositif co-opérant avec le circuit ré - cepteur spécial, lequel possède aussi une décroissance élevée, comme il sera expliqué plus loin.
Le circuit est semblable à un de ceux représentés dans notre demande de brevet aux Etats-Unis N .220.719 déposée le 20 septembre 1927, division 51.
Le circuit représenté dans cette demande de brevet n'a- git que lors d'un changement rapide de courant et seulement une fois jusqu'à ce qu'il soit restauré. Pour que ceci se produise, la décroissance du signal doit être forte et similaire à celle du circuit récepteur. Ceci est réalisé par une simple impulsion hoc) puissante d'une force définie. Ce simple choc sonore, lors- qu'il est renvoyé par écho, agit sur le circuit récepteur et donne naissance au phénomène passager qui actionne le mécanisme indicateur.
Il n'est pas seulement possible d'éliminer les si- gnaux perdus, étant donné que seul ce type particulier de choc ou impulsion est capable d'actionner le circuit récepteur, mais il est aussi possible d'obtenir des mesurages plus exacts que jusqu'à présent, étant donné que, au lieu d'avoir à relever le signal reçu d'une ou deux oscillations comme il était précédemment nécessaire dans de nombreux cas et probablement dans tous les cas, le présent signal reçu agira par le seul choc, ce qui fixe d'une façon définie le moment de la réception de l'écho ou du signal reçu.
En outre, le présent type de mécanisme élimine toute né- cessité de générateurs à haute fréquence et de tableaux spéciaux de distribution pour actionner les oscillateurs, lesquels ont été employés pour créer des vibrations soutenues mais courtes dans le travail de sondage.
Le présent système présente les avantages principaux suivants : stabilité, longue durée, bas prix, peu de réparation, possibilité, si on le désire, d'être installé sur un navire et de fonctionner continuellement par des opérateurs non spécialisés,
<Desc/Clms Page number 3>
tou t en donnant d'excellents résultats.
D'autres avantages et caractéristiques du, nouveau sys- tème apparaîtront au cours de la description ci-dessous faite avec l'appui des dessins annexés, dans lesquels : fig.l est une vue schématique du système complet ; fig. 2 est une vue de face du dispositif indicateur et mesureur, le devant de la botte étant en partie enlevé; fis.3 est une vue latérale du mécanisme de la fig.2 en regardant de la gauche ; fig. 4 est une coupe suivant la ligne 4-4 de la fig. 3 dans la direction indiquée ; fig. 5 représente un détail; fig. 6 est une vue de face du mécanisme indicateur ; fig.7 est une coupe verticale du mécanisme de frappe; fig.8 est une vue en plan de ce mécanisme de frappe, la botte enveloppante étant enlevée; fig. 9 représente le montage du mécanisme de frappe;
fig.10 est un détail du montage et fig.ll représente un point caractéristique du mécanis- me de frappe.
A la fig.1, 1 désigne un hydrophone ou autre dispositif récepteur de son, susceptible de recevoir une impulsion sonore pour actionner finalement l'indicateur 16. Le primaire d'un transformateur 3 est relié transversalement à l'hydrophone 1, une des bornes 22 de ce primaire étant reliée directement à une borne 20 de l'hydrophone 1, tandis que l'autre borne 21 de l'hy- drophone est reliée à l'autre borne 23 du transformateur par une source 13 de courant réglable de la manière suivante : La batterie 13, lorsque l'interrupteur 17 est fermé, est reliée au potentiomètre 12, un côté de ce potentiomètre et la batterie étant reliés électriquement à la borne 21 de l'hydrophone. Le bras 19 du potentiomètre est relié à l'autre borne 23 du trans- formateur 3.
Ce bras est également shunté par un condensateur 2 sur la borne 21, de 'sorte que toutes variations pulsatrices dues au mouvement du bras 19 du potentiomètre, dans un sens et dans
<Desc/Clms Page number 4>
EMI4.1
- :,,. 4 v l'autre, ne sont pas reproduites ou indiquées-à'1'indicateur 16.
L'emploi du potentiomètre dans cette connexion permet un réglage soigné du courant de microphone, ce qui est très avantageux pour obtenir exactement le courant voulu pour actionner le circuit récepteur. Le secondaire du transformateur 3 a une borne reliée directement à la grille du tube à vide 7, tandis que l'autre borne se relie au filament de ce tube en passant par la batterie 4, laquelle détermine un potentiel négatif à la grille par rap- port au filament.
La plaque,du tube 7 est maintenue à un potentiel positif par rapport au filament au moyen de la batterie 6, dont le côté positif est relié à la plaque et le côté négatif est relié au filament en passant par la résistance 9 et le condensateur 10 reliés en parallèle. Le côté négatif de la batterie 6 est égale- ment relié à la grille du tube 8, tandis que les filaments des deux tubes sont reliés en série; avec les résistances 14 et 15 intercalées dans les lignes d'amenée du courant direct. Le po- tentiel à la résistance 14 sert à rendre la plaque du tube 8 positive par rapport au filament. Le transformateur 11 est con- necté au circuit de plaque du tube 8 et sert de transformateur de débit pour le circuit.
Le primaire de ce transformateur est relié par 24 et 25 aux contacts 26 et 27 respectivement et, com- me on le voit à la fig.l, il est court-circuité pendant unecer- taine période de la révolution de la came 28, c'est-à-dire cons- tamment, sauf après que le son a été émis.
Le fonctionnement du circuit est le même que celui du circuit représenté dans la demande aux Etats-Unis, N .220.?19, mentionnée ci-dessus.
Quand l'impulsion est reçue par le récepteur 1, elle est transmise au travers du transformateur 3 et détermine un certain potentiel à la grille du tube 7. Quand ce potentiel est dans la direction voulue, laquelle, dans le présent circuit, est la direction positive, le courant plaque-filament dans le tube 7 augmente et par conséquent le potentiel au point! tombera sous
<Desc/Clms Page number 5>
le potentiel au point A. La grille du tube 8 qui jusqu'à ce point était au même potentiel que le filament, aura alors un po- tentiel négatif par rapport à ce dernier et, si ce changement est fort et à l'intensité désirée, il coupera instantanément le oourant de plaque dans le tube 8.
Un coupage ou diminution rapide du courant de plaque dans le tube 8 détermine un fort voltage au transformateur 11 et entraîne un dérangement dans l'indicateur 16, lequel est re- lié au secondaire du transformateur 11. L'indicateur 16 est de préférence un tube au néon qui donne une lumière instantanée quand une décharge électrique a lieu entre les électrodes de ce tube.
Tout type de signal n'actionne pas l'indicateur parce que le circuit récepteur employé est tel que le signal doit avoir une décroissance rapide afin d'effectuer un changement suffisam- ment rapide que pour provoquer le voltage voulu dans le court instant pendant lequel le phénomène a lieu. Dans le présent cas, tant que le changement de potentiel à la grille du tube 7 n'est pas rapide, le changement de courant de plaque du tube 7 n'est pas rapide et il s'en suit que la charge au condensateur 10 peu t commencer a baisser avant que le phénomène ne soit complet.
Le montage du circuit est tel que, à moins que le changement de cou- rant de plaque dans le tube 7 ne soit très rapide, le potentiel au point B par rapport au point A ne décroît pas suffisamment ou suffisamment vite pour produire un potentiel élevé au trans- formateur 11.
Un des points remarquables du circuit est qu'il peut Être monté et réglé de telle façon que sa décroissance corresponde à celle de l'émetteur de son et que les bruits de l'eau ou autres signaux ne provoquent pas d'indication. Alors que dans les autres systèmes de détermination de profondeur par sonde sonore il y a fréquemment de nombreuses dispersions, dans la présente invention ceci est pratiquement éliminé, étant donné qu'un son qui n'a pas
<Desc/Clms Page number 6>
la même rapidité ou décroissance que celui pour lequel le circuit est prévu, ne sera pas reçu (réceptionné).
Un autre fait de la présente combinaison est que la ré- ception du signal constitue un seul phénomène et n'est pas un fait d'état normal, c'est-à-dire que la première impulsion agit sur le circuit récepteur (si les conditions sont remplies) et si elle agit, la seconde vibration ne peut agir sur le circuit, étant donné qu'il faut un certain temps pour que le circuit re- vienne à l'état normal après avoir étéinfluencé. On connaît donc ainsi, par une simple vibration, entre quels points l'indi- cateur agit. Ceci est révélé par la régularité avec laquelle le signal indiqué dans ce système de mesurage se maintient à la même place de l'échelle lorsque le navire est immobile en eau calme.
L'indicateur est monté sur un disque rotatif 30 par le moyen d'une paire d'agrafes ou pinces 31 e t 32, disposée dans une fente étroite près du bord du disque. Une des pinces 32 sert également de balai pour amener le signal au disque rotatif. L'au- tre pince est assise sur le disque, lequel est assis sur le châs- sis de l'enveloppe ou boite, comme indiqué en 33 à la fig.l. La pince ou balai 32 s'appuie sur l'anneau conducteur 34 fixé- et relié à un côté du secondaire du transformateur 11, dont l'autre côté est également relié au châssis de la boite de l'indicateur..
Le disque 30 est mis en rotation par le moyen du moteur 35 et par intermédiaire de la vis sans fin 36 et de l'engrenage 37, ce dernier étant monté et fixé à l'arbre 38 portant le disque 30. L'arbre 38 porte également l'engrenage 39 en prise avec l'en- grenage 40. Le pignon 40 porte un arbre 41 sur lequel-sont mon- tées les cames 28 et 43 qui commandent la manoeuvre du mécanisme émetteur de son.
Le disque 30 fait trois révolutions.pour un tour des ca- mes 28 et 43. La came 28 commande l'indicateur et le court-cir- cuite à tous moments, excepté après que la sonde a émis son signal
<Desc/Clms Page number 7>
et exactement jusqu'au moment avant lequel les contacts 44 - 45 se ferment. Il faut par conséquent trois tours du .disque 30 pour compléter un cycle de sondage.
Pendant deux tours de l'indicateur, celui-ci est rendu sans action et le marteau est relevé et il lui est permis de retomber, par quoi les contacts 26 et 27 sont ouverts immédia- tement. La position des cames indiquée à la fig.l est celle pour laquelle le dispositif de frappe a produit le son, l'in - dicateur n'ayant pas encore agi. Le moment auquel l'indicateur est rendu actif dépend de l'écart entre le mécanisme émetteur de son et le récepteur au moment précis où le signal direct a passé au récepteur. De cette façon l'effet du signal direct est complètement éliminé.
Au moment où les contacts 44 - 45 sont fermés, si l'in- terrupteur 17 est fermé, un courant sera développé dans la sonde 46 au moyen dea conducteurs 47 - 48. Quand ces contacts sont à nouveau.ouverts, le marteau 49, qui avait été d'abord relevé, sera libéré et frappera le diaphragme 50, déterminant ainsi par le choc, une vibration du diaphragme 51, qui peut 'être le re - vêtement d'un navire.
Un condensateur 55 est prévu pour emptoher les étin - celles aux contacts 44 et 45. L'armature du moteur 35 est re-
EMI7.1
1t '1 liée à un potentiomètre 52, lequel est, à. son tour, relié à la ligne d'amenée de courant 53.
Aux fig.2 - 3 - 4 - 6 est représenté le mécanisme indi- cateur. Ce mécanisme est contenu dans une enveloppe métallique 60 dont le couvercle 61 peut 'être retiré par enlèvement des vis à métaux 62 - 62 - 62 - 62. Le couvercle 61 maintient la glace 63, laquelle est en face du disque gradué 65 et de l'ouverture 64 pour l'anche 66 du fréquence-mètre.
Une ouverture est prévue dans la partie inférieure de la boite pour les trois contrôles montés dans cette boite.
Le couvercle 61 peut de cette façon 'être enlevé et le mécanisme mis à jour sans enlever aucun fil ni aucun mécanisme
<Desc/Clms Page number 8>
de contrôle. De cette façon l'inspection et les réparations sur le navire même peuvent être aisément faites par l'inspecteur.
Le mécanisme permet de plus des réparations et une inspection très faciles.
La moitié postérieure de la boite 60 possède quatre sup- ports 67 partant du dos de la boite. Sur ces bras de supports est monté un bâti 68 qui porte tout'le mécanisme situé dans la boite. Ce bâti 68 a quatre pattes de support disposées de façon à reposer sur les bras 67. Des boulons 70 traversent les pattes 69 et maintiennent le bâti 68 fixement sur les supports 67. Un support 71 et un support 72, venus avec le bâti 68 ou rapporté à celui-ci, porte tout le mécanisme rotatif. Danslesapport 71 sont deux supports à rouleaux ou à billes 73 - 74, dans lesquels repose l'arbre 38 qui porte à une extrémité l'engrenage hélico- ïdal 37 et à l'autre extrémité le disque 30 et le petit pignon 39. Le moteur 35 est monté sur une plate-forme 75 supportée par un bras 76 qui part du bâti 68.
L'extrémité de l'arbre d'armatu- re 77 porte une vis 36 en prise avec l'engrenage hélicoïdal 37 pour entraîner le mécanisme rotatif.
Le disque 30, porté par l'arbre 38, est pourvu de barres radiales 79 en fer ou nickel, à magnétisation permanente. Ces barres, lorsque le disque 30 est mis en rotation, passent sous les anches 66, lesquelles sont chacune accordée pour une fré - quence particulière, de sorte que lorsque la vitesse du disque est correcte, l'anche centrale vibrera à la plus forte amplitude.
Si la fréquence est légèrement en dehors de la fréquence correc- te, l'anche à- droite ou.à gauche de l'anche centrale, vibre- ra à l'amplitude maximum, ceci dépendant du fait que la fréquence est plus grande ou plus petite que ce qu'elle devrait 'être.
L'engrenage 39, monté sur l'arbre 38, est en prise avec l'engrenage 40 qui entraîne l'arbre 41 portant les cames 28 et 43. Le rapport de transmission est tel que les cames 28 et 43 ne font qu'un tour pour trois tours du disque 30, ceci pour donner tout le temps nécessaire pour relever le marteau et le libérer
<Desc/Clms Page number 9>
lors du mesurage. Les cames 28 et 43 sont construites de telle sorte que les contacts 26 et 27 et 44 et 45 sont fermés gradu- ellement et sont ouverts brusquement. Dans ce but l'excentri- cité augmente graduellement et diminue brusquement après que le doigt 80 a passé sous le point 81.
Le contact 26 est du ty- pe à ressort et la tension de ce ressort repousse le contact vers l'arrière aussitôt que la pression agissant en sens in- verse du ressort disparaît.
Le disque 30 est maintenu à l'arbre 38 au moyen du pla- teau 82 goupillé en 83 à l'arbre. Pour permettre un réglage aisé du disque 30 au zéro de l'échelle ou pour l'enlever et employer une autre échelle le disque est maintenu au'plateau 82 par des vis à métaux 84 qui traversent une fente allongée 85 du disque et maintient celui-ci fixement au moyen de rondelles 86. De cette façon, si le zéro de l'échelle ne correspond pas au zéro de l'indicateur, l'échelle peut 'être déplacée vers l'arrière et vers l'avant jusqu'à ce que les zéros correspondent.
L'échelle*65 représentée aux fig.2 et 6, est montée sur le support 87 qui forme partie du bâti 68 et elle est graduée depuis zéro jusqu'à la profondeur pour laquelle l'instrument est conçu. Ceci peut varier dans une certaine limite, mais généra- lement le système est à employer pour des profondeurs moindres que 300 brasses, ces profondeurs étant généralement du plus grand intérêt pour les navires dans l'indication de la proximité de terre et dans la conduite dans les canaux, dans les passes et dans les eaux basses.
Il est à remarquer que la construction de l'appareil in- dicateur permet à un mécanicien d'atteindre les divers éléments sans grande difficulté pour l'inspection et les réparations'é- ventuelles. Aucun fil ne fait saillie au couvercle, ni à la boîte, de sorte qu'il n'y a pas de danger même si un mécanicien inexpérimenté essayait d'ouvrir la botte de l'indicateur.
En outre l'indicateur est de lecture facile et son ma- niement est simple, toutes les parties mécaniques étant d'un
<Desc/Clms Page number 10>
poids moindre que celles employées jusqu'ici. Si on le désire @ le mécanisme interne peut également 'être enlevé et remplacé par un autre. Dans ce but un inspecteur peut avoir avec lui un mé- canisme interne de rechange et le substituer à l'autre, si né- cessaire. Ou encore, les r éparations peuvent tiré faites entiè- rement à un atelier, l'inspecteur ne remplaçant principalement le mécanisme interne que si celui-ci ne fonctionne pas conve- nablement.
Ceci assure toujours un fonctionnement du dispositif outre la possibilité de réparer rapidement le système dans le cas où peu de temps doit s'écouler avant que le navire ne se mette en marche.
Un simple câble 88 sort de la tête 87 et renferme tous les fils faisant fonctionner le système complet. Ces fils sont reliés directement au tableau de distribution 89 (fig.2), le- quel est également monté sur le bâti 68. La seule chose à faire pour enlever le mécanisme interne est de déconnecter ces fils.
Le mécanisme frappeur est représenté en détail aux figs.
7 - 8 - 9 et 10. Il est également représenté à la fig.l. Il com- porte un diaphragme 50 maintenu d'une façon sûre contre le bord d'une botte 90 par le moyen de boulons 91 qui traversent un fort rebord 92 au bord du diaphragme. Entre la botte et le rebord 92 est intercalée une garniture 93 étanche à l'eau pour empêcher l'entrée de l'eau à l'intérieur de la botte, si ceoi est néces- saire, bien que l'appareil soit destiné à agir dans l'air, le diaphragme communiquant l'impulsion au revêtement du navire, comme il sera expliqué ci-dessous.
Au centre du diaphragme se trouve une pièce 94 qui s'é- tend des deux côtés du diaphragme. Au côté extérieur cette pièce s'appuie dans un capuchon ou crapaudine 95 qui porte, sans être maintenu rigidement,contre le revêtement 51 du navire. Sur son côté interne cette pièce a une surface plâne opposée au frappeur 49, lequel, dans son fonctionnement, heurte la pièce 94 pour dé- terminer une vibration sonore au revêtement 51 et parsuite à
<Desc/Clms Page number 11>
l'eau. Entre le collier 96 et l'épaulement-de' la pièce 94 est logé 'Un ressort à boudin 97, tel que le ressort principal 98 détermine un seul coup ou poussée devant 'être donne au diaphrag- me.
La résistance du ressort 97 est exactement suffisante que pour empêcher une seconde poussée.
Le ressort moteur 98 est logé dans une coupelle 99 au sommet de la 'boite et s'appuie contre le frappeur 49; ce ressort est centré sur le frappeur par l'âme 100. L'organe de frappe 49 est logé dans des chemins ou gorges 101 - 102,,clairement repré- sentés à la fig. 8; ceci assure un maintien de cet organe dans sa position centrée pendant le fonctionnement.
Une âme lamellée 104 est composée de lames 103 qui sont des pièces circulaires estampées possédant deux saillies radia- les pour former les pôles 105 - 106, transversalement auxquels le flux magnétique s'écoule. Les lames sont maintenues ensemble et à la botte par le moyen de boulons 107. Deux bobines de solé- noïde 106 sont prévues pour engendrer ce flux. quand le courant passe dans ces bobines, l'espace compris entre les pôles est for- tement magnétisé et repousse le frappeur 49 à l'encontre du res- sort 98. Lorsque le courant cesse le ressort 98 presse le frap- peur vers le bas contre la pièce 94 qui détermine une secousse au revêtement 51 du navire et ainsi à l'eau.
Le diaphragme 50 est très mince et le ressort 97 juste assez fort que pour empêcher une seconde impulsion du frappeur contre la pièce 94, Le jeu entre le frappeur 49 et la pièce 94 est faible, mais suffisant que pour permettre une accélération du frappeur avant qu'il ne heurte le diaphragme 50. Le diaphrag- me n'est pas maintenu fermement dans la pièce 95 et celle-ci n'est pas non plus maintenue fermement contre le revêtement 52 du navire, de sorte que l'impulsion, le choc, peut tre brusque et ne renoontre aucune opposition avant que sa pleine force ne soit communiquée au revêtement 51. Ces divers points permettent d'obtenir un choc à décroissement rapide.
Un autre point caractéristique du frappeur est représenté à la fig.11.
<Desc/Clms Page number 12>
Dans le frappeur ordinaire il a été trouvé que le mé - canisme agit très bien une fois, puis qu'il s'arrête. Ceci est dû au changement de température du mécanisme qui fait que le cuivre s'échauffe et coupe le courant effectif. Le magnétisme est par conséquent réduit et bien que initialement la courbe de la poussée de l'aimant rapportée en ordonnée par rapport à la po- sition du frappeur est la courbe A,après un fonctionnement con- tinu, cette courbe peut 'être et est souvent la courbe B. La cour- be représentant la force résultante dea forces de ressort est une droite déterminée par la loi de Hooke et est représentée par C.
On remarque que, tandis que la courbe A se trouve continuel- lement au-dessus de la ligne C, la courbe B descend sous cette ligne, ce qui signifie que entre les points E et F la force ré- sultante des ressorts est plus grande que la poussée magnétique sur le frappeur. L'aimant ne peut pas repousser le frappeur vers le haut et celui-ci s'arrête par conséquent.
Pour éviter cette difficulté et obtenir une force résul- tante constante, la circuit magnétique de bobine est tel que la courbe de flux soit toujours au-dessus de la saturation, comme représenté par la courbe D. Etant toujours au-dessus de la satu- ration, la courbe de force devient une ligne droite et se trouve partout au-dessus de la force de ressort résultante, de sorte que l'aimant ou mieux le frappeur ne s'arrête jamais. Ceci assu- re un fonctionnement parfait et en même temps précis du dispo - sitif producteur de son.
Il est nécessaire, dans le présent système, d'avoir un moyen spécial pour monter le mécanisme frappeur, le contact de la pièce 94 et de la pièce 95 contre le revêtement du navire né- cessitant un réglage dans chaque cas. Dans ce but le mécanisme producteur de son est pourvu de quatre tiges filetées 108 qui partent du sommet de la botte de ce mécanisme, et sont pourvues d'écrous 109 - 110/ Les tiges 108 traversent un plateau 111 bou- lonné à la cornière 112 au moyen des boulons et écrous 113 et des écrous 109-110. Les écrous 109 peuvent 'être réglée le long des
<Desc/Clms Page number 13>
tiges 108 pour obtenir exactement la tension voulue de la pièce 94 et de la pièce 95 contre le revêtement du navire.
Les écrous 110 sont bloqués par des rondelles fendue, situées.sous eux de façon à maintenir¯le mécanisme producteur de son rigidement en place. Deux cornières 112 sont employées pour maintenir le pro- ducteur de son et elles sont boulonnées aux châssis 114 ou fi- xées autrement au navire,
EMI13.1
R3.Elf:rCAT!01fS.
---------------------------------
1. Un système de mesure des distances dans la signalisa- tion sous-marine dans lequel tl est produit une impulsion de compression à décroissement élevé, l'écho étant reçu par et tra- versant un circuit à soupape à vide,sensible à une impulsion à décroissement élevé pour actionner un indicateur.