CA1187163A - Dispositif mixte d'emission d'ondes longitudinales ou transversales - Google Patents
Dispositif mixte d'emission d'ondes longitudinales ou transversalesInfo
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Abstract
Dispositif pour engendrer dans le sol des ondes acoustiques longitudinales ou transversales comportant une première masse, un élément de guidage allongé pour guider la chute de cette première masse suivant une direction sensiblement perpendiculaire à la surface du sol, au moins une seconde masse fixée à une extrémité d'un bras de support adapté à pivoter sur un axe de rotation sensiblement parallèle à la surface du sol, un système de manoeuvre pour élever la première masse par rapport au sol, le long de l'élément de guidage, un système de manoeuvre pour élever la seconde masse par pivotement du bras de support autour de son axe de rotation et un système d'application au sol de la force d'impact de la première masse ou de la seconde masse. Le dispositif est caractérisé en ce que le système d'application comportent un élément-cible unique pourvu d'une surface d'application sur le sol et d'au moins une surface latérale de frappe et des éléments de couplage directionnel pour relier l'élément-cible à l'élément de guidage, et en ce que l'axe de rotation du bras de support de la seconde masse est porté par l'élément de guidage de la première masse.
Description
i3 La présente invention a pour objet un dispositif mixte d'émis-sion d'ondes longitudinales et transversales, particulièrement adapté à
la prospection sismique terrestre.
En prospection sismique, la détermination de l'emplacement des couches réfléchissantes du sous-sol est effectuée en transmettant dans le sol principalement des ondes acoustiques longitudinales (P) qui se propagent suivant un mode de compression. Mais on utilise aussi des ondes transversales (S) qui se propagent suivant un mode de distorsion ou de cisaillement. Les ondes transversales permettent des applications intéressantes car leur longueur d'onde étant, a fréquence égale, infé-rieure à cel]e des ondes longitudinales, elles possèdent un meilleur pouvoir séparateur. En outre, certaines d'entre elles (ondes SH) pré-sentent la particularité dans certaines conditions de ne pas subir de conversion en présence de discontinuités stratigraphiques et les enre-gistrements obtenus à partir de ces ondes sont plus simples.
Les méthodes de prospection sismique comportant l'émission combinée d'ondes longitudinales et transversales permettent d'obtenir une connaissance plus précise du sous-sol mais leur mise en oeuvre nécessite l'utilisation de deux sources sismiques distinctes, spécia-20 -lisées dans la création d'un de ces deux types d'ondes.
Un dispositif connu, adapté à engendrer des ondes acoustiques transversales, est décrit par exemple dans le brevet français n 2 276 599.
Il comporte essentiellement un élement-cible transporté par un véhicule, qui peut être couplé avec le sol par intermittence, une masse pour frapper l'élément-cible et des organes de manoeuvre rnobiles orientables pour élever latéralement la masse et diriger sa chute vers des parois latérales verticales de l'élément-cible lorsque celui-ci est au contact du sol.
.
Un dispositif connu adapté à engendrer des ondes acoustiques longitudinales est décrit, par exemple, dans le brevet fransais n 2 398 316. Il comporte essentiellement une cible fixée à une première extrémité d'un -tube de guidage e-t adaptée à venir en contact avec le sol lorsque le tube est sensiblement vertical, une masse pouvan-t coulisser .. 1 ~
librement dans le tube et venir percuter la cible, des moyens pour ame-ner cette masse jusqu'à une position haute à la seconde extrémité du tube et des moyens pour la retenir par intermittence dans cette posi-tion. Les moyens permettant d'amener la masse jusqu'à sa position haute après chaque chute comportent par exemple un système solidaire d'un sup-port rigide, pour faire pivoter le tube entre la position verticale de fonctionnement et une secondeposition où la première extrémité du tube est plus élevée que l'extrémité opposée.
Un dispositif mixte pour engendrer successivement dans le sol en un meme lieu des ondes longitudinales ou transversales afin d'éviter l'utilisation de deux sources sismiques distinctes a été proposé dans le brevet américain 4.244.437. Ce dispositif comprend un mat de levage pour déplacer une masse par rapport à un élément cible qui permet en position verticale d'engendrer des ondes longitudinales par percussion verticale de l'élément cible et qui peut être placé en position inclinée par rapport à la verticale de manière que la masse vienne frapper une face latérale de l'élément cible pour engendrer des ondes transversales.
Ce système présente tou~efois de sérieux inconvénients.
En effet, la force exercée dans la direction de la cible est réduite par rapport à la force de gravité de la masse, d'une part par l'application d'un coefficient correspondant au cosinus de l'angle d'inclinaison du mat de levage par rapport à la verticale et d'autre part par les forces de frottement de la masse et de ses éléments de guidage sur le mat de levage.
En outre, cette force exercée dans la direction de la cible n'est utilisée que très partiellement puisque seule sa composante hori-zontale sert à engendrer des ondes transversales, cette composante ho-rizontale résultant de l'application à la force exercée dans la direc-tion de la cible d'un coefficient égal au sinus de l'angle Q d'încli-naison du mat de levage. En définitive, la force utile est in:Eérieureà la moitié de la force de gravité de la masse puisque :
Cos Q . sin a = 2 sin 2Q
La presen-te invention a pour objet un disposi-tif mixte pour enyendrer successivement clans le sol en un même lieu des ondes longitudinales et transversales qui ne presente pas ces i.nconvenients.
Selon la presen-te invention, il est prevu un dispositif pour engendrer dans le sol des ondes acoustiques longitudinales ou transversales comportant une premiere masse, un élement de guidage allonge pour guider la chute de cette prernière masse suivant une direction sensiblement perpendicu-laire a la surface du sol, au moins une seconde masse fixee a une extremite d'un bras de support adapte a pivoter sur un axe de rotation sensiblement parallele à la surface du sol, des moyens de manoeuvre pour elever la première masse par rapport au sol, le long de l'elément de guidage, des moyens de manoeuvre pour elever la seconde masse par pivotement du bras de support autour de son axe de rotation et des moyens d'application au sol de la force d'impact de la premi~re masse ou de la seconde masse, caracterise en ce que les moyens d'application comportent un élement-cible unique pourvu d'une surface d'appli.cation sur le sol et d'au moins une sur~ace laterale de frappe et des moyens de couplage directionnel pour relier l'element-cible a l'elëMent de guidage, et en ce que l'axe de ro-tation du bras de suppor-t de la seconde masse est porte par l'élément de guldage de la première masse~ .
La présente .invention se caracterise donc essentiel--lement par l'association de moyens distincts pour engendrer respecti.vement les ondes longitudinales et les ondes trans-versales sous la forme d'un appareil unique utilisant une cible unique grâce a des moyens de couplage elastique direc-tionnel permettall-t dans une large mcsure cle sous-tra:ire~ l'element de gu:Ldage de la masse utilisee pour cngendrer des ondcs ]ongitudlnalcs aux contraintes encJendrees au ni~eau de l'elé-ment cible qui y est associe, par les impacts lateraux . , .
,.- .
~énera-teurs d'ondes transversales.
Les moyens de couplage directlonnel peuvent comporter par exemple un element intermediaire dispose entre l'extremite de l'elément de guidage et l'élément-cible, cet element intermediaire etant solidaire //
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~L~7~3 de l'élément-cible en translation et relié à l'extrémité de l'élément de guidage par des moyens de liaison élastique, et comportant en outre une surface d'impact pour l.a première masse.
D'autres caractéristiques et avantages du dispositif selon l'invention appara1tront à la lecture de la description de modes de réalisation particuliers,décrits à titre d'exemples non limitatifs, en se référant aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 représente schématiquement l'ensemble du dispositif fixé à un véhicule de transport, l'élément de guidage se trouvant dans sa seconde position et les secondes masses é-tant maintenues au voisinage de l'élément de gùidage par les bras de support en position de rapprochement ;
- la figure 2 représente schématiquement le système de manoeuvre à
vérin hydraulique permettant de faire pivo-ter un manchon tubulaire : utilisé pour supporter l'élérnent de guidage (non représenté), le vérin hydraulique étant en position d'extension ;
- la figure 3 représente schématiquement, sur une coupe partielle suivant l'axe de l'élément da guidage, les moyens de couplage directionnel pour relier l'élément-cible à l'extrémité basse de l'élément de guidageJqui évitent la transrnission à ce dernler ~: des chocs latéraux exercés par la chute de la ou des secondes masses sur l'élément-cible, lorsqu'il est appliqué contre la surface : : du sol (première position de l'élément de guidage) ;
- la figure 4 représente schématiquement en vue de dessus la partie inférieure de l'élement de guidage reliée à l'élément-cible par les moyens de couplage représentés à la figure 3 ;
- la figure 5 rèprésente schématiquement l'élément de guidage dans sa première position (sensiblement verticale), la première masse ayan-t percuté l'élément-cible et se trouvant en position basse ;
- la figure 6 représente schématiquement l'élément de guidage basculé
dans sa seconde~:position, la première masse ayan-t coulissé par gra-vité de la première extrémité à la seconde extrémité de l'élément de guidage ;
'7~63 - la figure 7 représente schématiquemen-t l'elément de gu.idage redressé
dans sa première position, la première masse étant maintenue à
la seconde ex-trémité de l'élément de guidage (extrémité haute) par des moyens de retenue par intermittence ;
- la figure 8 représente schématiquement un premier mode de réalisa-tion du dispositif pour engendrer des ondes acoustiques transversales comportant deux bras de support adaptés à pivoter d'un angle prédéterminé par rapport à l'élément de guidage, les moyens de manoeuvre pour élever la première masse par pivotement de l'élé-ment de guidage n'etant pas representés ;
- la figure g représenteschématiquement ~un second mode de réalisation du dispositif pour engendrer des ondes acoustiques transversales comportant un seul bras de support adapté à pivoter avec un manchon rotatif porté par l'élément de guidage, les moyens de manoeuvre pour élever la première masse par pivotement de l'élément de guidage n'étant pas représentés ;
- la figure 10 représente en détail l'agencement de l'extrémité du bras par rapport au manchon rotatif, dans le mode de réalisation de la figure 9.
Si l'on se reporte aux figures 1 et 2, on voit que l'élément de guidage est constitué par un tube de guidage 1 à l'interieur duquel peut coulisser une première masse 2 dont la partie supérieure au moins est métallique. Un élément-cible 3 est fixé à une première extrémité du tube de guidage par l'intermédiaire de moyens de couplage directionnel 4 représentés de manière plus détaillée à la figure 3 et décrits ultérieurement. A l'extrémité opposée du tube de guidage (seconde extrémité) so~t fixés des moyens 5 de retenue par intermittence de la première masse comportant par exemple un élec-tro-aimant. Un orifice 6 traversant la paroi du tube de guidage 1 fait communiquer la partie inférieure de celui-ci avec l'extérieur et permet le libre échappement de l'air poussé par la chute de la première masse 2,vers l'élément-cible 3. Un orifice identique peut également être percé au voisinage de l'autre extrémité du tube de guidage.
Autour du -tube de guidage est fixé un manchon tubulaire 7 pourvu de logements pour deux axes 8 et 9. Sur l'axe 8 vient s'articuler la partie médiane d'un premier bras de manoeuvre 10 en forme de U
(figure 2). Les deux branches du bras de manoeuvre 10 peuvent pivoter à
leurs extrémités sur des axes 11 ~ixes à des longerons latéraux 12 d'un cadre rigide allongé 13. Sur l'axe 9 vient s'articuler un premier sommet d'un second bras de manoeuvre 14 de forme triangulaire. Un second sommet de ce second bras de manoeuvre 14 est solidaire d'un axe 15 sur lequel peut pivoter l'extrémité de la tige 16 d'un vérin 17. Le corps du vérin peut lui-meme pivoter autour d'un axe 18 porté par une pièce d'appui 19, laquelle est fixée au milieu d'une traverse tubulaire 20 du cadre rigide 13. La traverse 20 est assujettie à un châssis 21 par deux flasques latéraux 22. Le châssis 21 peut être celui d'un véhicule porteur par exemple. Les deux lon~erons latéraux 12 du cadre rigide 13 sont assujet-tis, à leur autre extrémité, à deux triangles de support 23, lesquels sont portés par une seconde traverse tubulaire 24 fixée au châssis 21 par deux ~lasques latéraux 25~ Le troisième sommet du second bras de manoeuvre 14 est adapté à pivoter par rapport à un axe 26 (figure 2) porté par la seconde traverse tubulaire 24. L'ensemble des éléments 7 à 26 constituent les moyens de manoeuvre pour élever la première masse par rapport au sol.
Le dispositif comporte également au moins une seconde masse 27 fixée à une première extremité d'un bras de support 28, l'autre extrémité
de ce bras étant solidaire de moyens de manoeuvre 29 adaptés à faire pivoter le ou les bras de support 28 dans un plan passant par l'a~e du tube de &uidage 1 et de préEérence, lorsque ce dernier est dans sa pre-mière position, dans un,plan perpendiculaire à l'axe longitudinal du châs-sis 21 du véhicule porteur. Ces moyens de manoeuvre 29 qui sont assujettis au tube de guidage seront décrits ultérieurement en se réEérant à la figure 30 8 ou aux figures 9 et 10. Le tube de guidage 1 comporte également une pla-que 30 venant reposer sur la pièce d'appui 19 fixée au cadre rigide 13, lorsque le tube est dans sa seconde position (position telle que repré-sentée sur la figure l).
Si l'on se reporte aux figures 3 et 4, on voit que les moyens de couplage directionnel permettant de relier l'élément-cible 3 au tube de guidage 1 comportent :
31~ 63 - une première plaque ou embase 31 rendue solidaire de l'extrémité
du tube de guidage l`par des voiles de renforcemen-t 32 ;
- un élément intermédiaire de raccordement 51 constitué d'une seconde plaque ou embase 33, d'une partie hémisphérique 34 fixée sous la seconde plaque, d'une pièce cylindrique 35 ouverte à ses deux extré-mités, l'une d'entre elles venant s'appuyer sur le pourtour d'une ouverture 46 ménagée dans l'axe de l'élément hémisphérique, l'autre venant s'encastrer dans la seconde plaque 33, cette pièce cylindri-que étant pourvue d'un épaulement interne 36 ;
- des moyens de liaison élastique de l'élément intermédiaire à la base du tube de guidage comportant :
a) des vérins pneumatiques à soufflet 37 d'un type connu, constitués chacun de deux disques parallèles réunis à leurs périphéries de manière étanche par une paroi déformable, et dont la pression peut être réglée par l'intermédiaire de valves de gonflage 38, ces vérins,au nombre de quatre de préférence, étant disposés entre les deux plaques ou embaSes 31, 33 et fixés à celles-ci, et b) des sangles souples 39 fixées respectivemen-t aux deux plaques ou emb.ases 31, 33 et réparties régulièrement à la periphérie de celles-ci ;
:
- un disque 40 disposé dans un logement de la se¢onde plaque 33 faisant face à l'extrémité du tube, que la première masse 2 vient frapper en fin de chute ; et - une tige filetée 41 dont la tête vient s'appuyer contre l'épaulement ~intérieur à la pièce cylindrique 35 par l'intermédiaire d'une bague rapportée 42 réalisée en un matériau déformable, cette tige étant : associée à un écrou 41A.
L'élément-cible 3 comporte, dans sa partie centrale,une cavité
circulaire 43 contre laquelle est appliquée la partie hémisphérique 34 de ~ ~ l'élément intermédiaire,~et une pièce cylindrique creuse 44 dont le fond : 45 vient s'encastrer dans une ouverture circulaire 47 ménagée dans la :paroi de la cavité 43 en regard dè l'ouverture inférieure 46 de l'au-tre pièce cylindrique 35. Le fond 45 de la piece cylindrique 44 es-t pourvu d'un trou dont le alamètre est adap-té à celui de la tige filetée 41. La longueur de celle-ci est supérieure à la distance sépa-rant l'épaulement 36 de la première pièce cylindrique 35~du fond 45 de la seconde pièce cylindrique 44. L'écrou 41A est vissé sur l'extré-mité de la tige filetée 41, de manière à fixer l'élément-cible 3 à
l'élément intermédiaire. La section de l'ouverture 46 à la base de la partie hémisphérique est choisie beaucoup plus grande que celle de la tige filetée 41, de manière que celle-ci, par déformation de la bague 42 , puisse s'incliner de part et d'autre de l'axe du tube de guidage 1, ce qui autorise une rotation de l'élément-cible 3 relativement à la partie hémisphérique 34 de l'élément intermediaire, lorsque l'axe du tube de guidage n'est pas -tout à fait perpendiculaire à la surface du sol. Cet agencement permet au dispositif de s'adapter à la configuration du ter-rain où il est amené. La tige filetée 41 munie de son écrou 41A et la de fixation ; bague déformable 42 constituent les moyens/déplaSables de l'élément-cible à l'élément intermédiaire.
Des élément saillants 48 (dents ou pointes) sont fixés à la semelle de l'élément-cible 3 pour améliorer le couplage de celui-ci avec le sol. En outre, deux plaques de frappe 49, 50 sont fixées sur deux parois verticales opposées de l'élément-cible.
La longueur des bras de manoeuvre 10 et 14 et leur géométrie sont choisies de telle manière que le tube de guidage 1 se redresse sensiblement jusqu'à la verticale à partir de la position représentée à la figure 1, lorsque la tige 16 du vérin 17 est déplacée jusqu'à sa position d'extension (figure 5).
La partie du dispositif d'émission adaptée à l'émission d'ondes longitudinales fonctionne de la manière suivante.
Le tube de~guidage 1 se trouvant en position sensiblement verticale et la première masse 2 se trouvant en contact avec le disque 40 de l'élément intermédiaire 51 (figure S), on actionne le vérin 17 de manière à faire rentrer sa tige 16 à l'intérieur du corps~ Le recul de la tige 16 entralne l'axe 15 et fait pivoter le second bras de manoeuvre triangulaire 14 autour de l'axe 26, porté par la seconde traverse tubulaire 24. L'axe 9 décrit un arc de cercle, ce qui a pour effet de lever le tube de guidage 1 par rappor-t au sol. Le pivotement i3 du premier bras de manoeuvre lO autour de l'axe 11 fixé au cadre rigide 12 a pour effet d'incliner progressivement le tube de guidage l par rapport à la verticale. L'ensemble de l'élément-cible et de l'élémen-t intermédiaire est maintenu en position par rapport à la base du tube de guidage 1 par l'ensemble des sangles 39 reliant les deux embases 31 et 33 sur tout leur pourtour. Le pivotement combiné des deux bras de manoeuvre 10 et 14 entraîne globalement un pivotement du tube de guidage 1 vers la position illustrée à la figure 6. La position du cadre rigide 13 par rapport au chassis du véhicule est adaptée à la géométrie des bras de manoeuvre 10 14 pour que l'extrémité du tube de guidage la plus proche de l'élément-cible (première extrémité) soit plus haute que l'extrémité
opposée lorsque la tige du vérin 17 étant parvenue en position de retrait la plaque 30 repose sur la pièce d'appui 19 fixée à la traverse tubulaire 20. De cette manière la première masse 2 descend par gravité vers l'extré-mité la plus basse et vient en contact avec l'électro-aimant 5 qui est alors excité.
Le dispositif se trouvant dans la position représentée à la figure 6, on actionne le vérin 17 pour faire sortir sa tige 16. Le déplacement de l'axe 15 fait pivoter les deux bras de manoeuvre 10 et 14 autour de leurs axes respectifs 11 et 26 et le -tube de guidage 1 se redresse jusqu'à la position indiquee à la figure 7 où l'élément-cible vient en contact avec le sol. La première masse est maintenue à l'ex-tré-mité haute.
On coupe alors l'alimentation de l'électro-aimant e-t la premi.ère masse chute le long du -tube de guidage 1 et vient percuter la plaque 40 (figures 3 et 5) associée à l'élément intermédiaire 51 et à l'élémen-t-cible. Le choc engendre des ondes de compression ou ondes longitudinales qlli sont transmises dans le sol.
Sur la figure 8 le tube de guidage 1 est représenté dans sa première position dans un plan perpendiculaire au plan de la figure 1 le système de manoeuvre à vérin hydraulique soutenan-t le manchon tubu-laire 7 et le véhicule porteur n'é-tan-t pas représen-tés pour p~us de clarté.
.~t~ 63 La partie du dispositif adaptée à l'émission d'ondes transver-sales comporte deux secondes masses 27a et 27b fixées aux extrémités de deux bras de support 28a, 28b. Les moyens de manoeuvre 29 comportent un collier 52 fixé rigidement autour du tube de guidage 1 entre la seconde extrémité de celui-ci et le manchon tubulaire 7. La partie du collier 52 la plus proche de ladite seconde extrémité du tube 1 comporte deux prolongements radiaux 53, 54 pourvus de logements pour deux axes 55, 56 autour desquels peuvent respectivement pivoter les corps de deux vérins 57, 58 disposés symétriquement par rapport à l'axe du tube de guidage. La partie du collier 52 la plus proche du manchon tubulaire 7 comporte deux pièces coudées 59, 60 diamétralement opposées par rapport au tube de guidage 1 et pourvues au voisinage de leurs extrémités res-pectives de logements pour les axes 61, 62 autour desquels pivotent respectivement les bras de support 28a, 28b des secondes masses 27a, 27b. Les moyens de manoeuvre 29 comportent également deux bras de levage 63, 64 pourvus chacun d'un logement pour l'un des axes 61, 62 et cons-titués chacun de deux branches solidaires d'inégales longueurs, la plus courte et la plus longue étant respectivement telles que les branches 63a et 64b visibles sur la figure 8. A une certaine distance de l'une de ses extrémités~la branche la plus longue de chacun des bras de manoeuvre 29 (64b par exemple) est pourvue de moyens d'a~tic~llation à
la tige 65, 66 de l'un des vérins 57, 58. A l'extrémité opposée de chacun des bras de levage 63, 64 est fixé un moyen de retenue par in-ter-mittence constitué par exemple d'un élec-tro-aimant 67, 68. Les bras de support 28a, 28b comportent des surfaces métalliques 69a, 69b contre lesquelles peuvent être appliqués respectivemen-t les électro-aimants 67, 68, quelles que soient les positions de ces bras de support, par un déplacement des tiges de vérins 65, 66 faisant pivoter les bras de levage 63, 64 autour de leurs axes 61, 62.
Les moyens de manoeuvre sont agencés de telle manière que le plan commun dans lequel les secondes masses 27a, 27b se déplacent soit perpendiculaire aux surfaces de frappe 49, 50 disposées de part e-t d'autre de l'élément-cible. La longueur des bras de support 28a, 28b est bien sûr calculée pour que les secondes masses viennent en position basse en contact avec les surf`aces de f`rappe.
En contrôlant la course des tiges des vérins 57 et 58, on peut donner ~ l'angle de pivotement de l'un ou l'autre des bras de support 28a, 28b par rapport à sa position basse, n'importe quelle valeur inter-médiaire inférieure, et ainsi choisir la valeur de l'énergie potentielle donnée aux masses 27a, 27b. On appellera " position haute " l'une des positlons correspondant à un écartement choisi des bras 28a, 28b.
La partie du dispositif d'émission adaptée à l'émission d'ondes transversales fonctionne de la manière suivante :
.
- A l'emplacement choisi, on actionne le vérin hydraulique 17 (cf.
figure 1) jusqu'à ce que le tube de guidage soit redresse à la verticale et que l'élément-cible soit couplé avec le sol par l'in-termédiaire des éléments saillan-ts 48.
- Les deux bras de support se trouvant en position basse (position du bras 28a représenté sur la figure 8), on actionne un des vérins associés 57, 58, de manière à rétracter sa tige 65,66. Le bras de levage associé 63, 64 pivote autour de son axe 61, 62 jusqu'à sa position basse (position du bras de levage 63 telle que représentée~ où
l'électro-aimant 67, 68 peut venir s'appliquer contre la surface métalli-que 69a, 69b du bras de support 28a, 28b en posi-tion basse.
- On excite alors l'électro-aimant 67, 68 pour solidariser le bras de support Z8a, 28b avec le bras de levage correspondant 63,64.
- Le vérin associé 57, 58 est alors actionné de manière à faire cou-lisser la -tige 65, 66 vers sa position d'extension. Le mouvement de la tige fai-t pivoter le bras de levage 63, 64 qui entralne le bras de support 28a, 28b solidarisé par l'électro-aimant 67, 68 vers la posi-tion hau-te choisie (par exemple position du bras 28b sur la figure 8).
- A l'instant choisi de déclenchement, on coupe l'alimentation de l'électro-aimant 67, 68 précédemment excité. Le bras de support corres-pondant 28a ou 28b n'étant p]us sou-tenu, pivote autour de son axe 61, 62 7~L~3 sous l'action de son propre poids et vient percuter la surface de frappe correspondante 49, 50. L'élément-cible 3 étant couplé avec le sol, le choc engendre des ondes transversales utilisables pour la prospec-tion sismique. Les opérations d'écartement des deux bras 28a, 28b peuvent bien sûr être simultanées mais de préférence l'un des bras de support est maintenu au voisinage de sa position basse pendant les manoeuvres d'écartement et de déclenchement de l'autre.
I,es moyens de couplage directionnel reliant l'élément-cible 3 au tube de guidage l (figures 3 et 8) fonctionnent de la manière suivante :
Lorsque l'une des secondes masses 27a, 27b vient heurter en fin de chute l'une des plaques de frappe 49, 50, l'ensemble de l'élé-ment-cible 3 et de l'élément intermédiaire 51 qui lui est solidaire en translation, reçoit une forte impulsion. Mais cette impulsion est très fortement amortie par la déformation des vérins pneumatiques à soufflet 37 et le tube de guidage l ne subit pratiquement aucune des contraintes mécaniques appliquées à l'élément-cible parallèlement à la surface du sol.
Par contre, dans le sens vertical le couplage est direct car la première masse vient heurter directement le disque 40 de l'élément intermédiaire 51.
Les impulsions dirigées verticalement sont donc entièrement appliquées au sol sans aucun amortissement.
On rappelle que les sangles 39 sont utilisées pour maintenir l'ensemble de l'élément-cible et de l'élément intermédiaire en posi~ion par rapport à la base du tube de guidage 1, lorsque celui-ci est basculé
vers sa seconde position (figure l).
~ ,:
L'utilisation de deux bras de support 28a, 28b disposés symé-triquement par rapport au tube de guidage 1 et dans un plan perpendicu-laire aux surfaces de frappe 49, 50 de l'élément-cible, ces deux bras de support pouvant être écartés successivement ou simultanément vers des positions choisies, permet d'appliquer rapidement au sol, au même endroit, une série d'impulsions transversales, en changeant à chaque fois le sens de ces irnpulsions transversales.
Le second mode de réalisation de la partie du dispositif adaptée à l'émission d'ondes transversales es-t représen-té aux figures 9 et 10 dans la première position du tube de guidage, les moyens de manoeuvre à
vérin reliant le manchon tubulaire 7 au châssis 21 n'étant pas repré~
sentés. Le dispositif comporte une seule masse 27 fixée à une première extrémité d'un bras de support unique 28. La seconde extrémité du bras de support est constituée de deux branches 70, 71 (figure 10) pourvues chacune d'un logement pour le passage d'un arbre 72. Des moyens de fixation non représentés permettent de solidariser le bras de support 28 et l'arbre 72. Entre les deux branches 70, 71 sont disposées deux pla-ques épaisses 73, 74 distantes l'une de l'autre. Ges deux plaques sont solidaires d'un manchon 75 monté sur des roulements à billesnon représen-tés qui leur permetter,t de tourner autour du tube de guidage 1.
Des ouvertures 76, 77 sont ménagées dans les deux plaques 73, 74 au voisinage de leurs extrérnités. Des disques 78 en matériau défor-mable, en polyuréthane par exemple, sont introduits à force dans les ouvertures 76,77. Ces disques sont percés en leurs centres de trous pour le passage de l'arbre 72. Sur celui-ci, entre les deux plaques 73, 74, est fixé un premier pignon conique 79 qui s'engrène sur un second pignon conique 80 dont l'axe est relié à un embrayage électro-magnétique 81 d'un type connu communiquant par intermittence au second pignon ~0 le mouvement de rotation d'un moteur 82 du -type hydraulique par exemple, associé à un réducteur.
Au manchon 75 est fixéeune couronne dentée 83 sur laquelle vient s'engrener un pignon 84 entraîné en rota-tion par un moteur 85 assujetti au -tube de guidage l. Le moteur 85 est du type hydraulique par exemple.
Le mode de réalisation représenté aux figures 9 et 10 fonctionne de la manière suivante :
Le bras 28 étant en position basse (telle que repré-sentée à la figure 9), on actionne le moteur hydraulique 82 et on exci-te l'embrayage élec-tro-magnétique 81 de manière à entralner les pignons 79, 80 et l'arbre 72 qui transmet alors son mouvernen-t de ro-tation au bras 7~ i3 de suppor-t 28. Celui-ci est; écarté de la verticale jusqu'à ce qu'il atteigne une position haute prédéterminée (à 120 par rapport à la verticale, par exemple).
On coupe alors l'alimentation de l'embrayage 81 et le bras retombe jusqu'à sa position basse où la masse 27 vient heurter la surface de frappe 49 ou 50 fixée à l'élément-cible 3 et engendre une impulsion transversale qui est tranmise dans le sol.
Si l'on veut appliquer ensuite au sol une impulsion en oppo-sition de phase par rapport à la précédente; on actionne le moteur hydraulique 85 qui entraîne le pignon 84. La rotation de celui-ci fait tourner la couronne dentée 83 ainsi que le manchon 75 qui lui est soli.-daire, jusqu'à une position symétrique de celle représentée ~ la figure 9.
Le manchon 75 est immobilisé et l'on procède de nouveau à
l'écartement du bras jusqu'à sa position haute et ensuite à son déclen-chement.
De la même manière on peut faire choisir à volonté l'angle d'écartement du bras de support 28 de manière à sélec-tionner la valeur de l'énergie potentielle communiquée à la masse 27.
On ne sortirait pas du cadre de l'invention en remplaçant le véhicule de transport par une plateforme pouvant être déplacée le long d'un profil sismique par un hélicoptère, par exemple.
En ce qui concerne les moyens de couplage direction-nel reliant l'élément-cible à la base de l'élément de guidage9 les vérins pneumatiques à soufflet pourront être remplacés par tout au-tre moyen de liaison élastique et en particulier par des enceintes défor-mables d'un type quelconque.
Dans le mode de réalisation décrit, les moyens de manoeuvre permettan-t d'elever la première masse par rapport au sol le long de l'élément de guiclage sont constitués de moyens pour faire pivoter l'élé-ment de guidage d'une première position où l'elément-ci.ble est en contact 1~
avec le sol à une seconde position où la masse peut coulisser par gravité de la première extrémité à la seconde extrémité dudit élément de guidage. On ne sortirait pas non plus du cadre de l'invention en rempla-Sant ces moyens de manoeuvre par tout autre système permettant d'élever la masse jusqu'à sa position haute le long de l'élément de guidage main-tenu dans sa première position.
Les élément saillants ~, constitués par des dents ou pointes et permettant d'améliorer le couplage de l'élément-cible avec le sol, pourront également être remplacés par tout autre moyen équivalent et en particulier par un élément de couplage en matériau souple (polyur-éthane, par exemple) fixé à l'élément-cible et dont la surface infé-rieure est pourvue de stries ou de rainures.
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la prospection sismique terrestre.
En prospection sismique, la détermination de l'emplacement des couches réfléchissantes du sous-sol est effectuée en transmettant dans le sol principalement des ondes acoustiques longitudinales (P) qui se propagent suivant un mode de compression. Mais on utilise aussi des ondes transversales (S) qui se propagent suivant un mode de distorsion ou de cisaillement. Les ondes transversales permettent des applications intéressantes car leur longueur d'onde étant, a fréquence égale, infé-rieure à cel]e des ondes longitudinales, elles possèdent un meilleur pouvoir séparateur. En outre, certaines d'entre elles (ondes SH) pré-sentent la particularité dans certaines conditions de ne pas subir de conversion en présence de discontinuités stratigraphiques et les enre-gistrements obtenus à partir de ces ondes sont plus simples.
Les méthodes de prospection sismique comportant l'émission combinée d'ondes longitudinales et transversales permettent d'obtenir une connaissance plus précise du sous-sol mais leur mise en oeuvre nécessite l'utilisation de deux sources sismiques distinctes, spécia-20 -lisées dans la création d'un de ces deux types d'ondes.
Un dispositif connu, adapté à engendrer des ondes acoustiques transversales, est décrit par exemple dans le brevet français n 2 276 599.
Il comporte essentiellement un élement-cible transporté par un véhicule, qui peut être couplé avec le sol par intermittence, une masse pour frapper l'élément-cible et des organes de manoeuvre rnobiles orientables pour élever latéralement la masse et diriger sa chute vers des parois latérales verticales de l'élément-cible lorsque celui-ci est au contact du sol.
.
Un dispositif connu adapté à engendrer des ondes acoustiques longitudinales est décrit, par exemple, dans le brevet fransais n 2 398 316. Il comporte essentiellement une cible fixée à une première extrémité d'un -tube de guidage e-t adaptée à venir en contact avec le sol lorsque le tube est sensiblement vertical, une masse pouvan-t coulisser .. 1 ~
librement dans le tube et venir percuter la cible, des moyens pour ame-ner cette masse jusqu'à une position haute à la seconde extrémité du tube et des moyens pour la retenir par intermittence dans cette posi-tion. Les moyens permettant d'amener la masse jusqu'à sa position haute après chaque chute comportent par exemple un système solidaire d'un sup-port rigide, pour faire pivoter le tube entre la position verticale de fonctionnement et une secondeposition où la première extrémité du tube est plus élevée que l'extrémité opposée.
Un dispositif mixte pour engendrer successivement dans le sol en un meme lieu des ondes longitudinales ou transversales afin d'éviter l'utilisation de deux sources sismiques distinctes a été proposé dans le brevet américain 4.244.437. Ce dispositif comprend un mat de levage pour déplacer une masse par rapport à un élément cible qui permet en position verticale d'engendrer des ondes longitudinales par percussion verticale de l'élément cible et qui peut être placé en position inclinée par rapport à la verticale de manière que la masse vienne frapper une face latérale de l'élément cible pour engendrer des ondes transversales.
Ce système présente tou~efois de sérieux inconvénients.
En effet, la force exercée dans la direction de la cible est réduite par rapport à la force de gravité de la masse, d'une part par l'application d'un coefficient correspondant au cosinus de l'angle d'inclinaison du mat de levage par rapport à la verticale et d'autre part par les forces de frottement de la masse et de ses éléments de guidage sur le mat de levage.
En outre, cette force exercée dans la direction de la cible n'est utilisée que très partiellement puisque seule sa composante hori-zontale sert à engendrer des ondes transversales, cette composante ho-rizontale résultant de l'application à la force exercée dans la direc-tion de la cible d'un coefficient égal au sinus de l'angle Q d'încli-naison du mat de levage. En définitive, la force utile est in:Eérieureà la moitié de la force de gravité de la masse puisque :
Cos Q . sin a = 2 sin 2Q
La presen-te invention a pour objet un disposi-tif mixte pour enyendrer successivement clans le sol en un même lieu des ondes longitudinales et transversales qui ne presente pas ces i.nconvenients.
Selon la presen-te invention, il est prevu un dispositif pour engendrer dans le sol des ondes acoustiques longitudinales ou transversales comportant une premiere masse, un élement de guidage allonge pour guider la chute de cette prernière masse suivant une direction sensiblement perpendicu-laire a la surface du sol, au moins une seconde masse fixee a une extremite d'un bras de support adapte a pivoter sur un axe de rotation sensiblement parallele à la surface du sol, des moyens de manoeuvre pour elever la première masse par rapport au sol, le long de l'elément de guidage, des moyens de manoeuvre pour elever la seconde masse par pivotement du bras de support autour de son axe de rotation et des moyens d'application au sol de la force d'impact de la premi~re masse ou de la seconde masse, caracterise en ce que les moyens d'application comportent un élement-cible unique pourvu d'une surface d'appli.cation sur le sol et d'au moins une sur~ace laterale de frappe et des moyens de couplage directionnel pour relier l'element-cible a l'elëMent de guidage, et en ce que l'axe de ro-tation du bras de suppor-t de la seconde masse est porte par l'élément de guldage de la première masse~ .
La présente .invention se caracterise donc essentiel--lement par l'association de moyens distincts pour engendrer respecti.vement les ondes longitudinales et les ondes trans-versales sous la forme d'un appareil unique utilisant une cible unique grâce a des moyens de couplage elastique direc-tionnel permettall-t dans une large mcsure cle sous-tra:ire~ l'element de gu:Ldage de la masse utilisee pour cngendrer des ondcs ]ongitudlnalcs aux contraintes encJendrees au ni~eau de l'elé-ment cible qui y est associe, par les impacts lateraux . , .
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~énera-teurs d'ondes transversales.
Les moyens de couplage directlonnel peuvent comporter par exemple un element intermediaire dispose entre l'extremite de l'elément de guidage et l'élément-cible, cet element intermediaire etant solidaire //
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- 3a -~ ~ .
~L~7~3 de l'élément-cible en translation et relié à l'extrémité de l'élément de guidage par des moyens de liaison élastique, et comportant en outre une surface d'impact pour l.a première masse.
D'autres caractéristiques et avantages du dispositif selon l'invention appara1tront à la lecture de la description de modes de réalisation particuliers,décrits à titre d'exemples non limitatifs, en se référant aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 représente schématiquement l'ensemble du dispositif fixé à un véhicule de transport, l'élément de guidage se trouvant dans sa seconde position et les secondes masses é-tant maintenues au voisinage de l'élément de gùidage par les bras de support en position de rapprochement ;
- la figure 2 représente schématiquement le système de manoeuvre à
vérin hydraulique permettant de faire pivo-ter un manchon tubulaire : utilisé pour supporter l'élérnent de guidage (non représenté), le vérin hydraulique étant en position d'extension ;
- la figure 3 représente schématiquement, sur une coupe partielle suivant l'axe de l'élément da guidage, les moyens de couplage directionnel pour relier l'élément-cible à l'extrémité basse de l'élément de guidageJqui évitent la transrnission à ce dernler ~: des chocs latéraux exercés par la chute de la ou des secondes masses sur l'élément-cible, lorsqu'il est appliqué contre la surface : : du sol (première position de l'élément de guidage) ;
- la figure 4 représente schématiquement en vue de dessus la partie inférieure de l'élement de guidage reliée à l'élément-cible par les moyens de couplage représentés à la figure 3 ;
- la figure 5 rèprésente schématiquement l'élément de guidage dans sa première position (sensiblement verticale), la première masse ayan-t percuté l'élément-cible et se trouvant en position basse ;
- la figure 6 représente schématiquement l'élément de guidage basculé
dans sa seconde~:position, la première masse ayan-t coulissé par gra-vité de la première extrémité à la seconde extrémité de l'élément de guidage ;
'7~63 - la figure 7 représente schématiquemen-t l'elément de gu.idage redressé
dans sa première position, la première masse étant maintenue à
la seconde ex-trémité de l'élément de guidage (extrémité haute) par des moyens de retenue par intermittence ;
- la figure 8 représente schématiquement un premier mode de réalisa-tion du dispositif pour engendrer des ondes acoustiques transversales comportant deux bras de support adaptés à pivoter d'un angle prédéterminé par rapport à l'élément de guidage, les moyens de manoeuvre pour élever la première masse par pivotement de l'élé-ment de guidage n'etant pas representés ;
- la figure g représenteschématiquement ~un second mode de réalisation du dispositif pour engendrer des ondes acoustiques transversales comportant un seul bras de support adapté à pivoter avec un manchon rotatif porté par l'élément de guidage, les moyens de manoeuvre pour élever la première masse par pivotement de l'élément de guidage n'étant pas représentés ;
- la figure 10 représente en détail l'agencement de l'extrémité du bras par rapport au manchon rotatif, dans le mode de réalisation de la figure 9.
Si l'on se reporte aux figures 1 et 2, on voit que l'élément de guidage est constitué par un tube de guidage 1 à l'interieur duquel peut coulisser une première masse 2 dont la partie supérieure au moins est métallique. Un élément-cible 3 est fixé à une première extrémité du tube de guidage par l'intermédiaire de moyens de couplage directionnel 4 représentés de manière plus détaillée à la figure 3 et décrits ultérieurement. A l'extrémité opposée du tube de guidage (seconde extrémité) so~t fixés des moyens 5 de retenue par intermittence de la première masse comportant par exemple un élec-tro-aimant. Un orifice 6 traversant la paroi du tube de guidage 1 fait communiquer la partie inférieure de celui-ci avec l'extérieur et permet le libre échappement de l'air poussé par la chute de la première masse 2,vers l'élément-cible 3. Un orifice identique peut également être percé au voisinage de l'autre extrémité du tube de guidage.
Autour du -tube de guidage est fixé un manchon tubulaire 7 pourvu de logements pour deux axes 8 et 9. Sur l'axe 8 vient s'articuler la partie médiane d'un premier bras de manoeuvre 10 en forme de U
(figure 2). Les deux branches du bras de manoeuvre 10 peuvent pivoter à
leurs extrémités sur des axes 11 ~ixes à des longerons latéraux 12 d'un cadre rigide allongé 13. Sur l'axe 9 vient s'articuler un premier sommet d'un second bras de manoeuvre 14 de forme triangulaire. Un second sommet de ce second bras de manoeuvre 14 est solidaire d'un axe 15 sur lequel peut pivoter l'extrémité de la tige 16 d'un vérin 17. Le corps du vérin peut lui-meme pivoter autour d'un axe 18 porté par une pièce d'appui 19, laquelle est fixée au milieu d'une traverse tubulaire 20 du cadre rigide 13. La traverse 20 est assujettie à un châssis 21 par deux flasques latéraux 22. Le châssis 21 peut être celui d'un véhicule porteur par exemple. Les deux lon~erons latéraux 12 du cadre rigide 13 sont assujet-tis, à leur autre extrémité, à deux triangles de support 23, lesquels sont portés par une seconde traverse tubulaire 24 fixée au châssis 21 par deux ~lasques latéraux 25~ Le troisième sommet du second bras de manoeuvre 14 est adapté à pivoter par rapport à un axe 26 (figure 2) porté par la seconde traverse tubulaire 24. L'ensemble des éléments 7 à 26 constituent les moyens de manoeuvre pour élever la première masse par rapport au sol.
Le dispositif comporte également au moins une seconde masse 27 fixée à une première extremité d'un bras de support 28, l'autre extrémité
de ce bras étant solidaire de moyens de manoeuvre 29 adaptés à faire pivoter le ou les bras de support 28 dans un plan passant par l'a~e du tube de &uidage 1 et de préEérence, lorsque ce dernier est dans sa pre-mière position, dans un,plan perpendiculaire à l'axe longitudinal du châs-sis 21 du véhicule porteur. Ces moyens de manoeuvre 29 qui sont assujettis au tube de guidage seront décrits ultérieurement en se réEérant à la figure 30 8 ou aux figures 9 et 10. Le tube de guidage 1 comporte également une pla-que 30 venant reposer sur la pièce d'appui 19 fixée au cadre rigide 13, lorsque le tube est dans sa seconde position (position telle que repré-sentée sur la figure l).
Si l'on se reporte aux figures 3 et 4, on voit que les moyens de couplage directionnel permettant de relier l'élément-cible 3 au tube de guidage 1 comportent :
31~ 63 - une première plaque ou embase 31 rendue solidaire de l'extrémité
du tube de guidage l`par des voiles de renforcemen-t 32 ;
- un élément intermédiaire de raccordement 51 constitué d'une seconde plaque ou embase 33, d'une partie hémisphérique 34 fixée sous la seconde plaque, d'une pièce cylindrique 35 ouverte à ses deux extré-mités, l'une d'entre elles venant s'appuyer sur le pourtour d'une ouverture 46 ménagée dans l'axe de l'élément hémisphérique, l'autre venant s'encastrer dans la seconde plaque 33, cette pièce cylindri-que étant pourvue d'un épaulement interne 36 ;
- des moyens de liaison élastique de l'élément intermédiaire à la base du tube de guidage comportant :
a) des vérins pneumatiques à soufflet 37 d'un type connu, constitués chacun de deux disques parallèles réunis à leurs périphéries de manière étanche par une paroi déformable, et dont la pression peut être réglée par l'intermédiaire de valves de gonflage 38, ces vérins,au nombre de quatre de préférence, étant disposés entre les deux plaques ou embaSes 31, 33 et fixés à celles-ci, et b) des sangles souples 39 fixées respectivemen-t aux deux plaques ou emb.ases 31, 33 et réparties régulièrement à la periphérie de celles-ci ;
:
- un disque 40 disposé dans un logement de la se¢onde plaque 33 faisant face à l'extrémité du tube, que la première masse 2 vient frapper en fin de chute ; et - une tige filetée 41 dont la tête vient s'appuyer contre l'épaulement ~intérieur à la pièce cylindrique 35 par l'intermédiaire d'une bague rapportée 42 réalisée en un matériau déformable, cette tige étant : associée à un écrou 41A.
L'élément-cible 3 comporte, dans sa partie centrale,une cavité
circulaire 43 contre laquelle est appliquée la partie hémisphérique 34 de ~ ~ l'élément intermédiaire,~et une pièce cylindrique creuse 44 dont le fond : 45 vient s'encastrer dans une ouverture circulaire 47 ménagée dans la :paroi de la cavité 43 en regard dè l'ouverture inférieure 46 de l'au-tre pièce cylindrique 35. Le fond 45 de la piece cylindrique 44 es-t pourvu d'un trou dont le alamètre est adap-té à celui de la tige filetée 41. La longueur de celle-ci est supérieure à la distance sépa-rant l'épaulement 36 de la première pièce cylindrique 35~du fond 45 de la seconde pièce cylindrique 44. L'écrou 41A est vissé sur l'extré-mité de la tige filetée 41, de manière à fixer l'élément-cible 3 à
l'élément intermédiaire. La section de l'ouverture 46 à la base de la partie hémisphérique est choisie beaucoup plus grande que celle de la tige filetée 41, de manière que celle-ci, par déformation de la bague 42 , puisse s'incliner de part et d'autre de l'axe du tube de guidage 1, ce qui autorise une rotation de l'élément-cible 3 relativement à la partie hémisphérique 34 de l'élément intermediaire, lorsque l'axe du tube de guidage n'est pas -tout à fait perpendiculaire à la surface du sol. Cet agencement permet au dispositif de s'adapter à la configuration du ter-rain où il est amené. La tige filetée 41 munie de son écrou 41A et la de fixation ; bague déformable 42 constituent les moyens/déplaSables de l'élément-cible à l'élément intermédiaire.
Des élément saillants 48 (dents ou pointes) sont fixés à la semelle de l'élément-cible 3 pour améliorer le couplage de celui-ci avec le sol. En outre, deux plaques de frappe 49, 50 sont fixées sur deux parois verticales opposées de l'élément-cible.
La longueur des bras de manoeuvre 10 et 14 et leur géométrie sont choisies de telle manière que le tube de guidage 1 se redresse sensiblement jusqu'à la verticale à partir de la position représentée à la figure 1, lorsque la tige 16 du vérin 17 est déplacée jusqu'à sa position d'extension (figure 5).
La partie du dispositif d'émission adaptée à l'émission d'ondes longitudinales fonctionne de la manière suivante.
Le tube de~guidage 1 se trouvant en position sensiblement verticale et la première masse 2 se trouvant en contact avec le disque 40 de l'élément intermédiaire 51 (figure S), on actionne le vérin 17 de manière à faire rentrer sa tige 16 à l'intérieur du corps~ Le recul de la tige 16 entralne l'axe 15 et fait pivoter le second bras de manoeuvre triangulaire 14 autour de l'axe 26, porté par la seconde traverse tubulaire 24. L'axe 9 décrit un arc de cercle, ce qui a pour effet de lever le tube de guidage 1 par rappor-t au sol. Le pivotement i3 du premier bras de manoeuvre lO autour de l'axe 11 fixé au cadre rigide 12 a pour effet d'incliner progressivement le tube de guidage l par rapport à la verticale. L'ensemble de l'élément-cible et de l'élémen-t intermédiaire est maintenu en position par rapport à la base du tube de guidage 1 par l'ensemble des sangles 39 reliant les deux embases 31 et 33 sur tout leur pourtour. Le pivotement combiné des deux bras de manoeuvre 10 et 14 entraîne globalement un pivotement du tube de guidage 1 vers la position illustrée à la figure 6. La position du cadre rigide 13 par rapport au chassis du véhicule est adaptée à la géométrie des bras de manoeuvre 10 14 pour que l'extrémité du tube de guidage la plus proche de l'élément-cible (première extrémité) soit plus haute que l'extrémité
opposée lorsque la tige du vérin 17 étant parvenue en position de retrait la plaque 30 repose sur la pièce d'appui 19 fixée à la traverse tubulaire 20. De cette manière la première masse 2 descend par gravité vers l'extré-mité la plus basse et vient en contact avec l'électro-aimant 5 qui est alors excité.
Le dispositif se trouvant dans la position représentée à la figure 6, on actionne le vérin 17 pour faire sortir sa tige 16. Le déplacement de l'axe 15 fait pivoter les deux bras de manoeuvre 10 et 14 autour de leurs axes respectifs 11 et 26 et le -tube de guidage 1 se redresse jusqu'à la position indiquee à la figure 7 où l'élément-cible vient en contact avec le sol. La première masse est maintenue à l'ex-tré-mité haute.
On coupe alors l'alimentation de l'électro-aimant e-t la premi.ère masse chute le long du -tube de guidage 1 et vient percuter la plaque 40 (figures 3 et 5) associée à l'élément intermédiaire 51 et à l'élémen-t-cible. Le choc engendre des ondes de compression ou ondes longitudinales qlli sont transmises dans le sol.
Sur la figure 8 le tube de guidage 1 est représenté dans sa première position dans un plan perpendiculaire au plan de la figure 1 le système de manoeuvre à vérin hydraulique soutenan-t le manchon tubu-laire 7 et le véhicule porteur n'é-tan-t pas représen-tés pour p~us de clarté.
.~t~ 63 La partie du dispositif adaptée à l'émission d'ondes transver-sales comporte deux secondes masses 27a et 27b fixées aux extrémités de deux bras de support 28a, 28b. Les moyens de manoeuvre 29 comportent un collier 52 fixé rigidement autour du tube de guidage 1 entre la seconde extrémité de celui-ci et le manchon tubulaire 7. La partie du collier 52 la plus proche de ladite seconde extrémité du tube 1 comporte deux prolongements radiaux 53, 54 pourvus de logements pour deux axes 55, 56 autour desquels peuvent respectivement pivoter les corps de deux vérins 57, 58 disposés symétriquement par rapport à l'axe du tube de guidage. La partie du collier 52 la plus proche du manchon tubulaire 7 comporte deux pièces coudées 59, 60 diamétralement opposées par rapport au tube de guidage 1 et pourvues au voisinage de leurs extrémités res-pectives de logements pour les axes 61, 62 autour desquels pivotent respectivement les bras de support 28a, 28b des secondes masses 27a, 27b. Les moyens de manoeuvre 29 comportent également deux bras de levage 63, 64 pourvus chacun d'un logement pour l'un des axes 61, 62 et cons-titués chacun de deux branches solidaires d'inégales longueurs, la plus courte et la plus longue étant respectivement telles que les branches 63a et 64b visibles sur la figure 8. A une certaine distance de l'une de ses extrémités~la branche la plus longue de chacun des bras de manoeuvre 29 (64b par exemple) est pourvue de moyens d'a~tic~llation à
la tige 65, 66 de l'un des vérins 57, 58. A l'extrémité opposée de chacun des bras de levage 63, 64 est fixé un moyen de retenue par in-ter-mittence constitué par exemple d'un élec-tro-aimant 67, 68. Les bras de support 28a, 28b comportent des surfaces métalliques 69a, 69b contre lesquelles peuvent être appliqués respectivemen-t les électro-aimants 67, 68, quelles que soient les positions de ces bras de support, par un déplacement des tiges de vérins 65, 66 faisant pivoter les bras de levage 63, 64 autour de leurs axes 61, 62.
Les moyens de manoeuvre sont agencés de telle manière que le plan commun dans lequel les secondes masses 27a, 27b se déplacent soit perpendiculaire aux surfaces de frappe 49, 50 disposées de part e-t d'autre de l'élément-cible. La longueur des bras de support 28a, 28b est bien sûr calculée pour que les secondes masses viennent en position basse en contact avec les surf`aces de f`rappe.
En contrôlant la course des tiges des vérins 57 et 58, on peut donner ~ l'angle de pivotement de l'un ou l'autre des bras de support 28a, 28b par rapport à sa position basse, n'importe quelle valeur inter-médiaire inférieure, et ainsi choisir la valeur de l'énergie potentielle donnée aux masses 27a, 27b. On appellera " position haute " l'une des positlons correspondant à un écartement choisi des bras 28a, 28b.
La partie du dispositif d'émission adaptée à l'émission d'ondes transversales fonctionne de la manière suivante :
.
- A l'emplacement choisi, on actionne le vérin hydraulique 17 (cf.
figure 1) jusqu'à ce que le tube de guidage soit redresse à la verticale et que l'élément-cible soit couplé avec le sol par l'in-termédiaire des éléments saillan-ts 48.
- Les deux bras de support se trouvant en position basse (position du bras 28a représenté sur la figure 8), on actionne un des vérins associés 57, 58, de manière à rétracter sa tige 65,66. Le bras de levage associé 63, 64 pivote autour de son axe 61, 62 jusqu'à sa position basse (position du bras de levage 63 telle que représentée~ où
l'électro-aimant 67, 68 peut venir s'appliquer contre la surface métalli-que 69a, 69b du bras de support 28a, 28b en posi-tion basse.
- On excite alors l'électro-aimant 67, 68 pour solidariser le bras de support Z8a, 28b avec le bras de levage correspondant 63,64.
- Le vérin associé 57, 58 est alors actionné de manière à faire cou-lisser la -tige 65, 66 vers sa position d'extension. Le mouvement de la tige fai-t pivoter le bras de levage 63, 64 qui entralne le bras de support 28a, 28b solidarisé par l'électro-aimant 67, 68 vers la posi-tion hau-te choisie (par exemple position du bras 28b sur la figure 8).
- A l'instant choisi de déclenchement, on coupe l'alimentation de l'électro-aimant 67, 68 précédemment excité. Le bras de support corres-pondant 28a ou 28b n'étant p]us sou-tenu, pivote autour de son axe 61, 62 7~L~3 sous l'action de son propre poids et vient percuter la surface de frappe correspondante 49, 50. L'élément-cible 3 étant couplé avec le sol, le choc engendre des ondes transversales utilisables pour la prospec-tion sismique. Les opérations d'écartement des deux bras 28a, 28b peuvent bien sûr être simultanées mais de préférence l'un des bras de support est maintenu au voisinage de sa position basse pendant les manoeuvres d'écartement et de déclenchement de l'autre.
I,es moyens de couplage directionnel reliant l'élément-cible 3 au tube de guidage l (figures 3 et 8) fonctionnent de la manière suivante :
Lorsque l'une des secondes masses 27a, 27b vient heurter en fin de chute l'une des plaques de frappe 49, 50, l'ensemble de l'élé-ment-cible 3 et de l'élément intermédiaire 51 qui lui est solidaire en translation, reçoit une forte impulsion. Mais cette impulsion est très fortement amortie par la déformation des vérins pneumatiques à soufflet 37 et le tube de guidage l ne subit pratiquement aucune des contraintes mécaniques appliquées à l'élément-cible parallèlement à la surface du sol.
Par contre, dans le sens vertical le couplage est direct car la première masse vient heurter directement le disque 40 de l'élément intermédiaire 51.
Les impulsions dirigées verticalement sont donc entièrement appliquées au sol sans aucun amortissement.
On rappelle que les sangles 39 sont utilisées pour maintenir l'ensemble de l'élément-cible et de l'élément intermédiaire en posi~ion par rapport à la base du tube de guidage 1, lorsque celui-ci est basculé
vers sa seconde position (figure l).
~ ,:
L'utilisation de deux bras de support 28a, 28b disposés symé-triquement par rapport au tube de guidage 1 et dans un plan perpendicu-laire aux surfaces de frappe 49, 50 de l'élément-cible, ces deux bras de support pouvant être écartés successivement ou simultanément vers des positions choisies, permet d'appliquer rapidement au sol, au même endroit, une série d'impulsions transversales, en changeant à chaque fois le sens de ces irnpulsions transversales.
Le second mode de réalisation de la partie du dispositif adaptée à l'émission d'ondes transversales es-t représen-té aux figures 9 et 10 dans la première position du tube de guidage, les moyens de manoeuvre à
vérin reliant le manchon tubulaire 7 au châssis 21 n'étant pas repré~
sentés. Le dispositif comporte une seule masse 27 fixée à une première extrémité d'un bras de support unique 28. La seconde extrémité du bras de support est constituée de deux branches 70, 71 (figure 10) pourvues chacune d'un logement pour le passage d'un arbre 72. Des moyens de fixation non représentés permettent de solidariser le bras de support 28 et l'arbre 72. Entre les deux branches 70, 71 sont disposées deux pla-ques épaisses 73, 74 distantes l'une de l'autre. Ges deux plaques sont solidaires d'un manchon 75 monté sur des roulements à billesnon représen-tés qui leur permetter,t de tourner autour du tube de guidage 1.
Des ouvertures 76, 77 sont ménagées dans les deux plaques 73, 74 au voisinage de leurs extrérnités. Des disques 78 en matériau défor-mable, en polyuréthane par exemple, sont introduits à force dans les ouvertures 76,77. Ces disques sont percés en leurs centres de trous pour le passage de l'arbre 72. Sur celui-ci, entre les deux plaques 73, 74, est fixé un premier pignon conique 79 qui s'engrène sur un second pignon conique 80 dont l'axe est relié à un embrayage électro-magnétique 81 d'un type connu communiquant par intermittence au second pignon ~0 le mouvement de rotation d'un moteur 82 du -type hydraulique par exemple, associé à un réducteur.
Au manchon 75 est fixéeune couronne dentée 83 sur laquelle vient s'engrener un pignon 84 entraîné en rota-tion par un moteur 85 assujetti au -tube de guidage l. Le moteur 85 est du type hydraulique par exemple.
Le mode de réalisation représenté aux figures 9 et 10 fonctionne de la manière suivante :
Le bras 28 étant en position basse (telle que repré-sentée à la figure 9), on actionne le moteur hydraulique 82 et on exci-te l'embrayage élec-tro-magnétique 81 de manière à entralner les pignons 79, 80 et l'arbre 72 qui transmet alors son mouvernen-t de ro-tation au bras 7~ i3 de suppor-t 28. Celui-ci est; écarté de la verticale jusqu'à ce qu'il atteigne une position haute prédéterminée (à 120 par rapport à la verticale, par exemple).
On coupe alors l'alimentation de l'embrayage 81 et le bras retombe jusqu'à sa position basse où la masse 27 vient heurter la surface de frappe 49 ou 50 fixée à l'élément-cible 3 et engendre une impulsion transversale qui est tranmise dans le sol.
Si l'on veut appliquer ensuite au sol une impulsion en oppo-sition de phase par rapport à la précédente; on actionne le moteur hydraulique 85 qui entraîne le pignon 84. La rotation de celui-ci fait tourner la couronne dentée 83 ainsi que le manchon 75 qui lui est soli.-daire, jusqu'à une position symétrique de celle représentée ~ la figure 9.
Le manchon 75 est immobilisé et l'on procède de nouveau à
l'écartement du bras jusqu'à sa position haute et ensuite à son déclen-chement.
De la même manière on peut faire choisir à volonté l'angle d'écartement du bras de support 28 de manière à sélec-tionner la valeur de l'énergie potentielle communiquée à la masse 27.
On ne sortirait pas du cadre de l'invention en remplaçant le véhicule de transport par une plateforme pouvant être déplacée le long d'un profil sismique par un hélicoptère, par exemple.
En ce qui concerne les moyens de couplage direction-nel reliant l'élément-cible à la base de l'élément de guidage9 les vérins pneumatiques à soufflet pourront être remplacés par tout au-tre moyen de liaison élastique et en particulier par des enceintes défor-mables d'un type quelconque.
Dans le mode de réalisation décrit, les moyens de manoeuvre permettan-t d'elever la première masse par rapport au sol le long de l'élément de guiclage sont constitués de moyens pour faire pivoter l'élé-ment de guidage d'une première position où l'elément-ci.ble est en contact 1~
avec le sol à une seconde position où la masse peut coulisser par gravité de la première extrémité à la seconde extrémité dudit élément de guidage. On ne sortirait pas non plus du cadre de l'invention en rempla-Sant ces moyens de manoeuvre par tout autre système permettant d'élever la masse jusqu'à sa position haute le long de l'élément de guidage main-tenu dans sa première position.
Les élément saillants ~, constitués par des dents ou pointes et permettant d'améliorer le couplage de l'élément-cible avec le sol, pourront également être remplacés par tout autre moyen équivalent et en particulier par un élément de couplage en matériau souple (polyur-éthane, par exemple) fixé à l'élément-cible et dont la surface infé-rieure est pourvue de stries ou de rainures.
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Claims (13)
1. Dispositif pour engendrer dans le sol des ondes acoustiques longitudinales ou transversales compor-tant une première masse, un élément de guidage allongé pour guider la chute de cette première masse suivant une direc-tion sensiblement perpendiculaire à la surface du sol, au moins une seconde masse fixée à une extrémité d'un bras de support adapté à pivoter sur un axe de rotation sensi-blement parallèle à la surface du sol, des moyens de manoeuvre pour élever la première masse par rapport au sol, le long de l'élément de guidage, des moyens de manoeuvre pour élever la seconde masse par pivotement du bras de support autour de son axe de rotation et des moyens d'application au sol de la force d'impact de la première masse ou de la seconde masse, caractérisé en ce que les moyens d'application comportent un élément-cible unique pourvu d'une surface d'application sur le sol et d'au moins une surface latérale de frappe et des moyens de couplage directionnel pour relier l'élément-cible à l'élé-ment de guidage, et en ce que l'axe de rotation du bras de support de la seconde masse est porté par l'élément de guidage de la première masse.
2. Dispositif selon la revendication 1, carac-térisé en ce que les moyens de couplage directionnel comportent un élément intermédiaire disposé entre l'extré-mité de l'élément de guidage et l'élément-cible, cet élé-ment intermédiaire étant solidaire de l'élément-cible en translation et relié à l'extrémité de l'élément de guidage par des moyens de liaison élastique, et comportant en outre une surface d'impact pour la première masse.
3. Dispositif selon la revendication 1, caracté-risé en ce que les moyens de liaison élastique comportent des sangles déformables reliant l'élément intermédiaire à
l'extrémité de l'élément de guidage et des enceintes déformables interposées entre celui-ci et ledit élément intermédiaire.
l'extrémité de l'élément de guidage et des enceintes déformables interposées entre celui-ci et ledit élément intermédiaire.
4. Dispositif selon la revendication 3, caracté-risé en ce que les enceintes déformables sont constituées par des vérins pneumatiques à soufflet dont les extrémités sont respectivement fixées à l'extrémité de l'élément de guidage et à l'élément intermédiaire.
5. Dispositif selon la revendication 3, caracté-risé en ce que l'élément intermédiaire comporte une partie hémisphérique, l'élément-cible comporte une cavité de forme adaptée à ladite hémisphérique et des moyens de fixation déplaçables de la partie hémisphérique contre la cavité, autorisant la rotation de l'élément-cible par rapport à l'élément intermédiaire.
6. Dispositif selon la revendication 3, caracté-risé en ce que l'élément de guidage et l'élément intermé-diaire comportent respectivement une plaque, ces plaques étant séparées par les enceintes déformables et reliées par les sangles, et en ce que la surface d'impact pour la première masse est celle d'un disque rapporté disposé
dans un évidement de la plaque de l'élément intermédiaire.
dans un évidement de la plaque de l'élément intermédiaire.
7. Dispositif selon la revendication 1, caracté-risé en ce qua l'axe de rotation du bras de support de la seconde masse est porté par un collier fixé à l'élément de guidage, et en ce que les moyens pour élever la seconde masse par pivotement du bras de support comportent un vérin hydraulique dont le corps est assujetti au collier et un bras de levage adapté à pivoter sur l'axe de rotation du bras de support sous l'action du vérin et des moyens soli-daires du bras de levage pour retenir le bras de support par intermittence.
8. Dispositif selon la revendication 7, caracté-risé en ce que les moyens de retenue du bras de support comportent un électro-aimant et en ce que l'angle de pivotement du bras de levage est au moins égal à l'angle d'écartement choisi du bras de support par rapport à
l'élément-cible.
l'élément-cible.
9. Dispositif selon la revendication 7, caracté-risé en ce qu'il comporte deux secondes masses fixées respectivement à une première extrémité de deux bras de support dont les axes de rotation sont disposés symétrique-ment par rapport à l'axe de l'élément de support.
10. Dispositif selon la revendication 1, caracté-risé en ce que l'axe de rotation du bras de support de la seconde masse est porté par un manchon adapté à tourner autour de l'élément de support et en ce que les moyens pour élever la seconde masse par pivotement du bras de support comportent des moyens moteurs adaptés à entraîner par intermittence l'axe de rotation du bras de support et un système d'entraînement pour faire tourner le manchon par rapport à l'élément de guidage.
11. Dispositif selon la revendication 10, caracté-risé en ce que des disques amortisseurs sont disposés entre l'axe de rotation du bras de support et deux plaques soli-daires du manchon, en ce que lesdits moyens moteurs com-portent un moteur couplé à un embrayage électro-magnétique et des pignons pour communiquer le mouvement du moteur à
l'axe de rotation du bras de support, et en ce que le système d'entraînement pour faire tourner le manchon comporte une couronne dentée solidaire dudit manchon et un moteur fixé à l'élément de guidage et associé à un pignon pour faire tourner ladite couronne dentée.
l'axe de rotation du bras de support, et en ce que le système d'entraînement pour faire tourner le manchon comporte une couronne dentée solidaire dudit manchon et un moteur fixé à l'élément de guidage et associé à un pignon pour faire tourner ladite couronne dentée.
12. Dispositif selon la revendication 1, 6 ou 11, caractérisé en ce que la surface d'application de l'élé-ment-cible est pourvue d'éléments saillants pour faciliter le couplage avec le sol.
13. Dispositif selon la revendication 1, 6 ou 11, caractérisé en ce que la surface d'application de l'élé-ment-cible repose sur le sol en fonctionnement, par l'inter-médiaire d'un tapis souple dont la surface inférieure est pourvue d'aspérités.
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