Dans le cadre de ses activités au sein de Résif l’Observatoire sismologique de Géoazur a développé un système mécanique destiné à orienter précisément et à centrer un capteur sismologique au fond d’un puits jusqu’à environ 10 mètres de profondeur comme premier objectif.

Des tests complémentaires à des profondeurs plus grandes sont prévus en association avec un dispositif optique de vérification de la précision de l’orientation obtenue afin de définir entre autres une profondeur limite d’utilisation du dispositif.

 

C’est Xavier Martin qui a assuré :

♦ La responsabilité de ce développement,

♦ La réalisation d’un prototype par une société privée d’usinage,

♦ Les tests de validation.

 

Les tâches de ce projet étaient :

• Analyse fonctionnelle - définition système,

• Conception des éléments du système,

• Choix de fabrication,

• Choix des protocoles de tests,

• Fabrication du dispositif de tests,

• Conduite des tests en tubes verticaux.

 

Le 2 décembre 2015 une première série de tests a été conduite et jugée concluante. Cela a conduit à la finalisation d’une première version d’une note technique Résif (document joint ci-dessous) placée dans la documentation du projet CLB-Résif gérée sous DotProject. Les plans réalisés en CAO sous Catia sont fournis en annexe du document à destination de la DT-INSU.

Cette première série de tests a permis de définir également des petites améliorations à apporter au dispositif ainsi qu’à son banc de tests pour conduire des tests complémentaires en tubes inclinés.

En terme d’évolution et d’améliorations futures nous évaluerons :

♦ La réalisation d’une couronne d’insertion pour imposer une orientation mécanique précise de l’azimuteur à son entrée dans le tube,

♦ L’utilisation d’un système optique de mesure de la qualité de l’orientation obtenue,

♦ L’emport sur l’azimuteur d’un petit gyroscope MEMS associé à un moteur destiné à corriger les éventuelles déviations de l’orientation du capteur par rapport à la référence fixée en surface.

 

Voici une photographie globale du dispositif verrouillé sur une maquette grandeur réelle d’un capteur Nanometrics Trillium 120PH.

 double corde 1

Ensemble capteur + azimuteur

 

L’Observatoire sismologique de Géoazur est à votre disposition pour tout complément d’information. N’hésitez pas à nous contacter.

 

Contact : Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.

 

Nous tenons à remercier ici la société ERI de Vallauris

(www.societe-eri.fr)

pour la qualité de son travail d’usinage et son accueil toujours très chaleureux.

 

logo eri

 

 

 

Historiquement les stations monocomposantes de l’ex réseau de surveillance sismologique télémétré du Rénass était essentiellement constituées par :

• Une cuve cylindrique métallique enterrée contenant un capteur CP 1sec monocomposante SS-1 de chez Kinemetrics.

• Une caisse en plastique posée au sol et contenant une batterie 12 V et l’émetteur radio UHF de 0,5 watt.

• Un petit mât haubané supportant un panneau solaire de 30 watts et l’antenne Yagi UHF.

 

Voici un exemple type de station CP-Rénass

TOUF (Mont Tournerait, 06) aujourd’hui démontée :

diapo9 antenne petit

Ancienne station CP-Rénass TOUF.

 

Ces stations ne répondant plus aux besoins scientifiques actuels il a été décidé d’en upgrader certaines dans le cadre du réseau RESIF.

 

Toutes les stations CP possédaient à minima une cuve capteur métallique enterrée telle que celle-ci :

cuve Renass3

Cuve capteur CP Rénass.

 

Un couvercle étanche à joint torique et clef de verrouillage type "cocotte-minute" permettait de protéger le capteur et les cartes électroniques.

 

Voici la cuve de la station MVIF fermée au fond de son puit creusé dans la roche calcaire massive :

Tube cuve capteur

Cuve capteur de MVIF fermée.

 

Pour passer d’un capteur monocomposante CP à un capteur large bande plusieurs paramètres sont à prendre en compte :

► 1- Choisir un capteur LB de faible diamètre.

► 2- Nécessité d’orienter le capteur (sans objet pour un monocomposante)

► 3- Nécessité de pouvoir niveler le capteur (Les CP SS-1 n’en avaient pas besoin)

► 4- Modifier le couvercle pour un câble sismo plus gros et pour installer une sonde de température dans la cuve même.

 

 

Point 1 : Choix du capteur.

Pour ce premier test en grandeur nature et compte tenu de la faible profondeur du puit (70cm) nous avons choisi un Trillium Compact 120s de chez Nanometrics :

Trillium Compact1

Trillium Compact 120s.

Son diamètre de 90mm est compatible avec le diamètre interne de la cuve (130mm). Il est de plus pourvu d’un trou taraudé M5 très utile pour les opérations d’installation.

 

 

Point 2 : Orienter le capteur.

Afin de faciliter les opérations d’installation nous avons conçu une clef de préhension du capteur destiné à pourvoir le descendre avec son câble connecté au fond de la cuve et de l’orienter facilement à l’aide d’une boussole. Une fois toutes ces opérations terminées la clef est ensuite dévissée du capteur.

Tous les matériaux de la clef sont amagnétiques (laiton et Dural). Elle se visse au moyen d’une longue tige filetée M5 en laiton guidée par un profilé en Dural assemblé en forme de Té. Le nord du capteur est matérialisé par une flèche parallèle à un rainurage décrochant.

Le bas de la clef a été construit pour se bloquer après vissage dans la rainure d’alignement, rendant ainsi solidaire dans le même axe la poignée de la clef et la direction nord-sud du capteur. La longueur de la clef est de 1 mètre.

 

Voici le détail du bas de la clef solidarisée sur le capteur :

Compact clef vissee

Clef d'alignement vissée sur le capteur.

 

L’ensemble clef + capteur :

Compact clef vissee global

Ensemble clef + compact.

 

 

Point 3 : Niveler le capteur.

Une première approche astucieuse consiste à utiliser le fait qu’en première approximation le fond interne de la cuve est parallèle au bord supérieur de sa collerette. Nous avons donc usiné un disque "niveleur" en Dural d’un diamètre de 160mm destiné à être poser directement sur la collerette supérieure de la cuve.

 

Un repérage permet de l’azimuter au nord :

Disque niveleur

Disque niveleur.

 

La procédure de nivellement est la suivante :

• On commence par poser le disque niveleur sur la cuve et on l’aligne au nord.

• Il faut ensuite poser le capteur (sans son câble) au centre du disque et l’aligner également au nord. Un premier réglage de ses 3 pieds permet de le mettre de niveau en première approche.

• On fixe ensuite la clef d’alignement sur le capteur puis on retire le disque.

• On descend le capteur en fond de cuve puis on l’aligne en orientant la clef vers le nord.

• On vérifie le niveau.

• Si besoin on remonte le capteur pour modifier le réglage des pieds et on revérifie le niveau, en répétant cette opération autant de fois que nécessaire.

 

Il est utile d’avoir une idée de l’ordre de grandeur des éventuelles corrections à apporter aux pieds de réglage du capteur par rapport au déplacement de la bulle du niveau. Il peut être confortable de se familiariser à cette opération en laboratoire.

A titre d’exemple pour un capteur parfaitement nivelé (bulle centrée), le fait de dévisser un pied d’environ 45° fera coïncider le bord de la bulle avec le bord du repère :

 sensibilite bulle compact

Sensibilité de la bulle de nivellement.

 

 

Si nécessaire, pour des raisons pratiques de confort de travail, une deuxième méthode de nivellement consiste à utiliser une tube de PVC de 120 mm de diamètre et de 1 mètre de longueur dont les extrémités sont parfaitement dressées à l’aide d’un tour.

En le positionnant dans la cuve cela permet de reporter le niveau du fond de cuve. Cette méthode permet de niveler plus rapidement un capteur. Il suffit de poser sur l’extrémité supérieure le disque de nivellement correctement azimuté.

Une fois le capteur correctement nivelé sur le disque, on peut le descendre en fond de cuve à l’aide de la clef d’azimutage. C’est cette méthode qui a été utilisée pour l’installation du capteur sur le site MVIF du Mont Vial.

 

Point 4 : Modifier l’ancien couvercle.

S’ils sont en bon état mécanique les anciens couvercles sont réutilisables moyennant quelques opérations :

• Un démontage complet suivi d’un nettoyage. Le presse étoupe PG9 et l’embase BNC ne sont pas conservés. Si nécessaire un surfaçage de la face externe peut être réalisé.

• Un nouveau trou traversant va être percé et taraudé afin d’accueillir un presse étoupe IP65 au pas métrique 20x150 destiné au futur câble capteur (diamètre environ 10 mm).

• Le trou de l’ancien presse étoupe PG9 est retaraudé en métrique 16x150 pour recevoir 2 obturateurs étanches de chaque côté du couvercle.

• Une nouvelle embase BNC est montée.

• Une sonde PT1000 est installée face interne du couvercle.

• L’ancienne visserie laiton est remplacée (3 vis M4x8 tête plate).

• Peinture bleue RAL 5015 (Teinte choisie par Géoazur pour le codage couleur de ses anciens sites CP).

 

Vcouvercle cuve w2

 

 

La sonde PT1000 installée face interne reliée à l’embase BNC :

couvercle sonde PT1000

Sonde PT1000.

 

 Le couvercle peint en cours d’équipement :

couvercle peint montage

Couvercle en cours d'équipement.

 

 Le couvercle reconditionné et prêt à installer sur site :

couvercle peint FINI new

Couvercle terminé.

 

Un grand merci à Xavier Martin pour les opérations mécaniques réalisées.