FR2583179A1 - Dispositif pour positionner avec precision deux axes geometriques appartenant relativement a deux elements - Google Patents

Abstract

LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF PERMETTANT LE POSITIONNEMENT RELATIF PRECIS DE DEUX AXES GEOMETRIQUES APPARTENANT RESPECTIVEMENT A DEUX ELEMENTS, L'UN AU MOINS DE CES ELEMENTS ETANT ASSOCIE A DES MOYENS CAPABLES D'ASSURER SON DEPLACEMENT. CE DISPOSITIF SE CARACTERISE EN CE QU'IL COMPORTE EN COMBINAISON AU MOINS DEUX EMETTEURS-RECEPTEURS ACOUSTIQUES DISPOSES DANS UN PREMIER PLAN SENSIBLEMENT PERPENDICULAIRE A L'UN DESDITS AXES GEOMETRIQUES, CET AXE ETANT QUALIFIE DE PREMIER AXE, ET EMETTANT VERS CET AXE, CES DEUX EMETTEURS-RECEPTEURS ETANT SITUES SUR UNE DROITE NE COUPANT PAS LEDIT PREMIER AXE ET EN CE QU'IL COMPORTE UN TROISIEME EMETTEUR-RECEPTEUR SITUE HORS DUDIT PLAN. LA PRESENTE INVENTION PEUT ETRE UTILISEE POUR REALISER A DISTANCE LA CONNEXION DE DEUX CANALISATIONS EVENTUELLEMENT IMMERGEES

Description

La présente invention, réalisée en collaboration avec la Société
Coflexip et le Laboratoire d'Automatique et d'Analyse des Systèmes, concerne une méthode et un dispositif pour mettre dans une position relative déterminée deux éléments éventuellement immergés dans un milieu liquide.

Lors de travaux effectués au fond de la mer, on est par exemple conduit à placer deux éléments distincts dans une position relative déterminée en vue, notamment, de réaliser leur raccordement (voir brevet français 2.136.291). Ces éléments peuvent être deux canalisations qui doivent être raccordées bout à bout, ou encore une canali- sation et une structure immergée telle qu'un puits ou un collecteur immergé du type collecteur manifold pétrolier, etc...

Ces opérations, déjà difficiles à réaliser lorsqu'elles sont effectuées sous le contrôle direct de plongeurs, posent des problèmes lorsqu'on utilise des "robots" équipés d'au moins une caméra de télévision et d'un matériel d'éclairage. Dans ce cas l'opérateur, qui est en surface, contrôle visuellement les opérations d'assemblage et commande en conséquence les bras manipulateurs du robot.

Cette solution, outre son coût élevé, présente des inconvénients qui résultent du fait que l'espace contrôlé visuellement par l'opérateur est de dimension relativement faible. En effet, l'éclairage ne permet tout au plus une vision que dans un espace de quelques mètres de diamètre et souvent même ne dépassant pas deux mètres. Ce champ optique est souvent obscurci par les sédiments meubles du fond de la mer qui sont remués par le déplacement de l'eau consécutif au mouvement des pièces à assembler. Dans certains cas, le champ optique est inexistant. Enfin, la précision de l'assemblage est limitée par le fait que, le plus souvent, l'opérateur ne dispose que d'une image à deux dimensions pour le contrôle visuel.

Pour limiter ces inconvénients, on a proposé des systèmes de repérage utilisant au moins un émetteur-récepteur acoustique solidaire de l'un des éléments à assembler, l'autre élément étant pourvu de répondeurs acoustiques (brevets britanniques 1.597.378 et 2.034.471). Cette solution permet d'approcher l'un de l'autre les deux éléments à assembler, mais ne permet pas d'assurer un positionnement suffisamment précis de ces éléments pour réaliser en toute sécurité les raccordements mécaniques que nécessitent certains connecteurs.

On pourrait également envisager de déterminer la position relative des deux pièces à partir de la mesure de l'effet capacitif, mais une telle mesure n'est pas possible en milieu conducteur, et ne peut être utilisée dans le cas considéré. Une variante de cette technique antérieure est décrite dans le brevet US 3.497.869.

La présente invention permet la réalisation du positionnement relatif précis de deux axes géométriques appartenant respectivement à deux éléments, par une méthode et un appareillage de conception simple, d'un coût relativement faible et ne présentant pas les inconvénients des dispositifs antérieurs. La mise en oeuvre de la présente invention nécessite un nombre de capteurs inférieur à celui nécessaire selon le brevet FR-2.517.068.

Le dispositif -selon l'invention permet le positionnement relatif précis de deux axes géométriques appartenant respectivement à deux éléments l'un au moins de ces éléments étant associé à des moyens capables d'assurer son déplacement. Ce dispositif selon l'invention se caractérise en ce qu'il comporte en combinaison au moins deux émetteurs-récepteurs acoustiques disposés dans un premier plan sensiblement perpendiculaire à l'un desdits axes géométriques, (cet axe sera qualifié de premier axe), et émettant vers cet axe, ces deux émetteurs-récepteurs étant situés sur une droite ne coupant pas ledit premier axe et en ce qu'il comporte un troisième émetteur-récepteur situé hors dudit plan.

Le dispositif selon l'invention peut comporter un quatrième émetteurrécepteur situé sensiblement dans un deuxième plan perpendiculaire audit premier axe et passant par le troisième émetteur-récepteur.

On ne sortira pas du cadre de la présente invention si au moins l'un des émetteurs-récepteurs est disposé sur une canne solidaire de l'un desdits éléments.

Le dispositif selon l'invention peut être appliqué au cas où l'élément auquel appartient ledit premier axe géométrique à la forme d'un cylindre de révolution dont ledit premier axe se confond avec l'axe de révolution. Les émetteurs-récepteurs pourront être compris à l'inte- rieur de l'espace défini par l'élément de forme cylindrique et deux plans parallèles entre eux, tangents à ce cylindre.

Dans le cas où les moyens de déplacement agissent par la combinaison de déplacement s'effectuant dans des directions déterminées qualifiées de directions élémentaires, il sera avantageux, selon la présente invention, qu'au moins deux émetteurs-récepteurs soient placés de telle sorte que le plan défini par deux directions portant la plus courte distance de chacun desdits émetteurs-récepteurs à l'axe de l'élément vers lequel ils émettent, soit parallèle au plan défini par deux directions élémentaires des moyens de déplacement. Bien entendu, ce parallélisme est à considérer lorsque le deuxième élément est en place.

Le dispositif selon l'invention pourra être complété par d'autres moyens dits de repérage permettant une première approche non précise, ou grossière, des deux éléments. Dans le cas particulier ou les deux éléments sont placés dans un milieu liquide conducteur,ces moyens pourront être tels ceux décrits dans le brevet FR-2.517.068.

Les moyens de repérage pourront comporter - un premier ensemble d'électrodes solidaires d'un premier de ces
éléments et disposées selon une configuration géométrique permettant
de définir au moins un point de l'axe de cet élément, - un second ensemble d'électrodes solidaires du second élément et
disposées selon une configuration géométrique permettant de définir
au moins un point de l'axe de cet élément, - une source de tension électrique dont une borne de sortie est reliée
électriquement aux électrodes de l'un des ensembles et dont l'autre
borne de sortie est reliée électriquement aux électrodes de l'autre
ensemble, - des moyens de mesure des valeurs d'un paramètre lié aux courants
électriques traversant les électrodes de l'un des ensembles, - un premier groupe d'organes acoustiques solidaires de l'un des
èléments,disposés selon une configuration géométrique permettant de
définir au moins un point de l'axe de cet élément, - un second groupe d'organes acoustiques solidaires de l'autre elé-
ment, disposés selon une configuration géométrique permettant de
définir au moins un point de l'axe de cet élément, les organes
acoustiques de l'un au moins de ces groupes étant adaptés à émettre
des ondes acoustiques, - des moyens de mesure d'une grandeur caractéristique de la propaga
tion des ondes acoustiques entre les organes acoustiques des deux
groupes.

Selon un mode de réalisation, les moyens de mesure des valeurs dudit paramètre lié aux courants électriques et les moyens de mesure de la grandeur caractéristique de la propagation des ondes acoustiques sont adaptés à délivrer des signaux représentatifs des valeurs prises respectivement par ledit paramètre et ladite grandeur caractéristique de la propagation des ondes acoustiques. De plus, le dispositif comporte des moyens de commande automatiques ou non qui, à la réception desdits signaux, actionnent les moyens de déplacement pour égaliser entre elles les valeurs dudit paramètre mesurées pour les différentes électrodes et pour égaliser entre elles les valeurs de la grandeur caractéristique de la propagation des ondes acoustiques mesurées aux différents émetteurs-récepteurs.

La présente invention peut être utilisée notamment pour le raccordement de conduites autre que verticales, qui ne bénéficie pas de l'effet de la pesanteur pour maintenir parallèles les axes des deux conduites. Il faut donc réaliser et maintenir ce parallélisme par des moyens articifiels ; en mer, et plus particulièrement dans la pose de canalisations de grand diamètre, ce seront le plus souvent deux ponts roulants qui, au moyen d'un palonnier, soutiendront le tronçon de conduite à raccorder et le guideront vers l'extrémité de la conduite déjà en place.

Cependant, pour réaliser ce guidage, les images données par les cameras de télévision, même en relief, ou les indications des plongeurs, sont impuissantes, quand il n'y a plus de visibilité, à resti tuer les positions relatives des deux extrémités à raccorder.

C'est pourquoi il est nécessaire de disposer d'un dispositif spécifique déterminant en continu la position relative de celle-ci et permettant ainsi à l'opérateur des ponts roulants de manoeuvrer à coup sûr.

Dans la suite de ce texte les émetteurs-récepteurs pourront être qualifiés de transducteurs.

Ainsi, la présente invention utilise un nombre limité de capteurs acoustiques, ces capteurs émettant avec une composante radiale non nulle par rapport à l'axe de l'élément auxquesls ils sont associés.

L'invention pourra etre bien comprise et tous ses avantages apparais tront clairement à la lecture de la description qui suit, illustrée par les figures annexées , dans lesquelles - la figure 1 représente schématiquement un dispositif de repérage et
de détection de position selon l'invention, utilisé pour assurer
l'alignement de l'axe d'une conduite avec celui d'un élément auquel
la conduite doit être raccordée lors d'une première approche, - la figure 2 illustre l'agencement d'un réseau de repérage élec
trique, - la figure 3 montre l'agencement d'un réseau de repérage acoustique
utilisé en combinaison avec le réseau de repérage électrique, - les figures 4A à 4C illustrent schématiquement un mode de réalisa
tion de la première phase d'approche, - la figure 5 représente un mode de réalisation dans lequel on utilise
au moins une plaque plane servant à la réflexion des ondes
acoustiques pour réaliser la phase d'approche, - la figure 6 montre un dispositif de positionnement précis de la
conduite selon la présente invention, - la figure 7 représente une variante de réalisation du dispositif de
positionnement précis selon la présente invention, - les figures 8 et 9 montrent une autre utilisation du dispositif
selon l'invention, - la figure 10 illustre schématiquement le positionnement de deux
cercles, et - les figures 11 et 12 représentent deux variantes de réalisation du
dispositif selon l'invention.

Dans ce qui suit, on se réfère à l'exemple non limitatif d'utilisation du système de détection de position selon l'invention, pour l'assemblage, au fond de la mer, de l'extrémité d'une conduite ou canalisation 1 avec un élément 2 reposant sur le fond de l'eau, cet assemblage étant réalisé à l'aide d'un raccord ou connecteur de tout type connu, composé de deux parties complémentaires 3 et 4, dont l'une est solidaire de l'élément 2 et l'autre fixée à l'extrémité de la conduite 1 ou inversement.

L'élément 2 pourra être, par exemple, une canalisation ou une installation fixe par rapport au fond de la mer ou reposant sur Te fond de l'eau, telle qu'une tête de puits pétrolier, un réservoir immergé, un manifold pétrolier, un émissaire etc...

Le raccordement pourra être effectué soit par un dispositif manipulé depuis la surface tel un pont roulant, soit au moyen d'un robot ou manipulateur 5 télécommandé, équipé de moyens de propulsion assurant son déplacement dans l'eau. Ce manipulateur pourra être , par exemple, du type de celui décrit dans le brevet français 79/29.655 déposé le 3 Décembre 1979 et ayant pour titre "Dispositif commandable à distance d'intervention sur des structures immergées, notamment de raccordement de canalisations sous-marines".

Dans ce qui suit, la partie complémentaire 3 est associée à l'élément 2 et la partie 4 est associée à l'élément 1.

On considère ci-apres la figure 10 dans laquelle on a représenté deux cercle COl et C02 de diamètres différents, non concentriques.

On prend sur le cercle de centre 02 deux points A et B diamétralement opposés et sur un diamètre perpendiculaire au diamètre précédent deux autres points C et D. Sur le diamètre AB, soit L1 la distance du point
A au cercle de centre 01 et L'l la distance du point B à ce même cercle.

De même, pour les points C et D, soit L2 la distance du point C au cercle de centre 01 et L'2, la distance du point D à ce même cercle.

Connaissant les distances L1, L'1, L2 et L'2, on peut facilement rendre les cercles concentriques en annulant les différences (Ll-L'l) et (L2-L'2). Mais si, en plus, on connait les diamètres des cercles de centre 01 et 02, la connaissance des distances L'1 et L'2 devient inutile, puisque la distance théorique L que l'on doit avoir quand les cercles sont concentriques est connue. Il suffit donc de connaître les distances L1 et L2.

Celles-ci peuvent être facilement mesurées si le cercle COl correspond sensiblement à la coupe d'un tube circulaire et si l'on place en A et en C deux transducteurs, ou émetteurs-récepteurs, acoustiques. Le cercle C02 peut correspondre sensiblement à la coupe d'un autre tube à section circulaire. En mesurant le temps de parcours des ondes ultra-sonores entre A et le tube et C et le tube, on obtient, connaissant la vitesse du son dans l'eau, les distances recherchées.

Bien entendu, les émetteurs-récepteurs ne sont pas obligatoirement sur le cercle C02, ils peuvent être à des distances de 02 différentes de celle du rayon du cercle C02, de plus les distances de chacun des deux émetteurs-récepteurs à 02 peuvent être différentes.

Quand le diamètre du cercle de rayon 01 est grand par rapport aux distances L1 et L2, comme cela est le cas sur la figure 10, les distances de 02 aux axes 01X et 01Y sont alors sensiblement égales à
L1-L et à L2-L. Autrement dit, on confit les coordonnées de 02 dans un sytème d'axe XOlY lié au premier cercle. Cette approximation est d'autant meilleure que 02 est proche de 01.

Selon un mode avantageux de mise en oeuvre de la présente invention on pourra effectivement réaliser une telle approximation pour permettre la mise en position des deux éléments Ceci permet de faciliter le traitement des données résultant des mesures.

En disposant d'au moins un troisième capteur à une distance convenable de ceux placés en A et C et sur les génératrices du cylindre parallèle au tube passant par A et C, on peut ainsi obtenir les coordonnées dans le système d'axes XOlY d'un deuxième point 0'2.

La présente invention peut être utilisée notamment pour le raccordement de tubes de grand diamètre.

Le schéma de la figure 11 donne le principe du dispositif utilise dans le cas particulier où l'on utilise quatre capteurs.

Solidaire du tube d'axe 22, à raccorder au tube d'axe 23, déjà en place, un bâti 31 supporte deux cannes de mesure 24 et 25 sur lesquelles on a fixe respectivement deux transducteurs Al, A2 et Cl,
C2. La mesure des distances L1, L2 et LL1, LL2, correspond respectivement aux capteurs Al, Cl, A2, C2, permet de confondre les axes 22 et 23 avant de réaliser la pénétration. La droite joignant Al à Cl ne passe pas par l'axe 22. Il en est de même pour la droite joignant A2 à C2.

La position relative des axes 22 et 23 peut être visualisée sur un écran cathodique : un réticule pourra figurer, par exemple, le système d'axes XOlY, une croix pleine représente le point 02 et une croix en pointille le point 0'2. Le point 02 représente l'intersection de l'axe 22 avec un plan passant par les capteurs Al et Cl perpendiculaire à cet axe 22. Il en est de même pour le point 0'2 mais en considérant les capteurs A2 et C2.

L'opérateur, qui dispose de deux ponts roulants, va par action sur le chariot et sur le palan confondre successivement 02 et 01, puis 0'2 et 01 par itérations successives, en annulant X et puis Y d'abord pour 02 puis pour 0'2, puis en revenant à 02 jusqu'à ce que les 3 points 01, 02, 0'2 soient confondus. Les deux axes 22 et 23 sont alors eux-mêmes confondus. Il convient de noter que seul trois émetteurs-récepteurs pourraient suffire à aligner les axes 22 et 23. On peut en effet supprimer l'une des mesures L1,L2, LL1 ou LL2.

Sur la figure 11, les cannes supportant les capteurs sont disposés à 900 les unes des autres. Ceci n'est nullement limitatif.

Bien souvent, les moyens de déplacement utilisés pour manoeuvrer l'un des éléments agissent par la combinaison de déplacement s'effectuant dans des directions déterminées qui seront appelées de directions de déplacement élémentaires et qui généralement sont perpendiculaires entre elles.

Ainsi, dans le cas d'un pont roulant, on peut généralement distinguer une première direction élémentaire qui est la direction verticale suivant laquelle se déplace le palan du pont roulant, une deuxième direction élémentaire qui est une direction horizontale parallèle à la direction de déplacement du chariot du pont roulant qui porte le palan et enfin une troisième direction qui est celle dans laquelle se déplace le pont lui-même.

Il est bien entendu avantageux, lorsque cela est possible de placer au moins deux émetteurs-récepteurs selon la présente invention sur l'un des éléments de telle sorte que le plan défini par chacune des deux directions portant la plus courte distance de chacun desdits émetteurs-récepteurs à l'axe de l'élément auquel il est fixe, soit une fois l'élément mis en place, sensiblement parallèle au plan défini par deux deux directions de déplacement élementaires des moyens de déplacement.

Dans le cas ou les plus courtes distances correspondant à ces deux capteurs appartiennent à un même plan qui est donc lui-même parallèle au plan défini par deux directions de déplacement élementaires, le traitement des données résultant des mesures en sera facilite.

La présente invention peut être utilisée pour réaliser le raccordement de tubes à ensouiller.

Dans ce cas, il n'est pas recommandé de laisser les transducteurs Cl et C2 sur les côtés du tube et l'on va s'arranger pour que ceux-ci soient disposés de préférence à l'intérieur de deux plans verticaux 26 et 27 tangents à ce tube. Par ailleurs, le dispositif décrit précèdémment pourra être doublé pour des raisons de sécurité. On aboutit donc en fait à la disposition dessinée sur la figure 12.

Un premier dispositif (Fig. 11) est composé de deux cannes 24 et 25 disposées à 900 l'une de l'autre, comme précédemment, mais l'une de celle-ci est à 300 à gauche et l'autre a 600 à droite du plan vertical passant par l'axe du tube ou inversement. Il est bien évident qu'on ne sortira pas du cadre de la présente invention si les deux cannes 24 et 25 sont placées l'une par rapport à l'autre à un angle différent de 900 relativement à l'axe du tube.

Un deuxième dispositif comportant deux cannes supplémentaires 28 et 29 peut être place, par exemple, symétriquement au précédent par rapport au même plan vertical. Il est alors nécessaire d'introduire une matrice de rotation d'axes pour que les mouvements horizontaux et verticaux imprimés au tube se traduisent par des déplacements parallèles aux axes de référence vertical et horizontal du système de visualisation.

On peut ajouter aux dispositifs précédents au moins un transducteur 30 de mesure de distance qui donne à chaque instant, par rapport à une surface verticale solidaire du tube en place et de position connue, la distance horizontale du tube en mouvement par rapport au tube fixe.

Bien entendu chaque canne peut être équipée d'un tel transducteur.

Les cannes de mesures peuventêtre constituées d'éléments interchangeables, tubulaires, par exemple en acier inoxydable, comportant - un transducteur de mesure de distance 30, - un connecteur électrique mâle, - latéralement, deux transducteurs de mesure de centrage.

Chaque transducteur peut être constitué d'une pastille piézo-électrique reposant dans un corps métallique en acier inoxydable par l'intermédiaire d'une assise en matériau absorbant. La pastille est isolée du milieu ambiant par une résine ; les signaux d'excitation, ayant une fréquence appropriée aux conditions de manoeuvre, et de retour pourront être transmis par un câble, coaxial ou non, relié d'une part à la pastille et d'autre part au connecteur électrique mâle.

De façon à éviter toute entrée d'eau dans la canne en cas de détérioration de l'un des transducteurs, la partie arrière de ceux- ci pourra être rendue étanche par de la résine.

Chaque canne est fixée sur le bâti 31 d'une façon très précise et son positionnement pourra être assuré par deux tétons de centrage, ceci afin de connaitre de manière précise la position des capteurs relativement au tube.

Les liaisons peuvent être constituées d'un câble unique regroupant les trois câbles élémentaires de façon à garantir l'intégrité des signaux de retour. Le câble unique est blindé et gaine extérieurement. Il est terminé à chaque extrémité par un connecteur électrique étanche à l'eau.

Le transducteur 30 peut être également fixé à l'extrémité d'une canne ou plus avantageusement au niveau du bâti 31.

Suivant une autre variante le dispositif selon l'invention peut comporter un ensemble de détection référencé 6 sur la figure 1 servant à une première approche. Ce dispositif est solidaire de l'un des ele- ments à assembler. Dans le cas de la figure 1, l'ensemble de détection 6 est fixé sur la partie 3 d'un raccord par tout moyen connu tel que, par exemple, des vis 7 ou éventuellement des moyens permettant la récupération de cet ensemble après assemblage des éléments. Le corps 8 de ce dispositif de détection a la forme d'une couronne dont l'alésage intérieur 9 a un diamètre supérieur au diamètre extérieur des éléments du raccord 3-4. Le corps 8 est disposé de telle sorte que son axe soit confondu avec celui de la pièce 3 du connecteur.

Dans cette variante, on décrit un ensemble complet comportant en plus du dispositif de positionnement précis, un dispositif permettant la phase d'approche.

Le corps 8 est équipé d'un premier réseau comprenant au moins trois détecteurs 10, de préférence régulièrement repartis sur une circonfé rence centrée sur l'axe du corps 8.

Le corps 8 porte un second réseau d'au moins trois détecteurs 11, de préférence régulièrement repartis sur une circonférence centrée sur l'axe du corps 8.

Dans le cas de la figure 1, chaque réseau comporte quatre détecteurs disposés à 900 l'un de l'autre.

Les détecteurs 10 du premier réseau sont par exemple constitués par quatre couples d'électrodes lOa, lOa' ; lOb, lOb' ; lOc, 10c' ; lOd, lOd' électriquement isolées entre-elles et du corps 8.

Les électrodes lOa lOb, 10c et lOd sont reliées à l'une des bornes d'une source de tension électrique alternative ou continue 12 (Fig. 2) à travers un interrupteur de commande 12a, l'autre borne de cette source étant mise à la masse. Des organes de mesure 13a à 13d déterminent la valeur du potentiel électriques des électrodes 10a', lOb', lOc' et lOd'. Ces organes de mesure 13a à 13d sont adaptés à délivrer des signaux représentatifs des valeurs des potentiels des électrodes lOa', lOb', lOc' et lOd'. Ces signaux sont transmis à un circuit 14 qui assure la transmission de ces signaux de façon connue en soi. L'utilité de ces signaux sera indiquée plus loin.

Les détecteurs du second réseau peuvent comporter quatre émetteurs-récepteurs lla, llb,llc et lid d'ondes acoustiques (Fig.3).

Ces émetteurs sont, par exemple, du type piézo- électrique.

A la réception d'un signal électrique produit par un circuit de commande 15, par exemple télécommandé, chaque émetteur- récepteur émet un train d'ondes acoustiques et à la réception d'une onde acoustique chaque récepteur produit un signal électrique transmis à un circuit de traitement 16 synchronisé avec le circuit de commande 15.

Ce circuit de traitement, dont la réalisation est à la portée du technicien (voir par exemple "IBM Technical Disclosure Bulletin" Vol .18 N 8, Janvier 1976 ) élabore pour chaque émetteur- récepteur un signal représentatif de l'intervalle de temps séparant l'émission de la réception de l'onde acoustique. Un circuit 17 assure la transmission de ces signaux de façon connue en soi.

Bien entendu, les signaux acoustiques pourront être caractéristiques de I'émetteur-recepteur qui les a produit, cette caractéristique pouvant correspondre à un codage particulier des impulsions constituant le train d'onde acoustique, etc...

Les diagrammes d'émission des émetteurs-récepteurs sont choisis pour que ces émetteurs-récepteurs puissent fonctionner comme indiqué plus loin.

Les figures 4A à 4C illustrent schématiquement le rapprochement des deux éléments 1 et 2.

Tout d'abord, par télécommande du manipulateur 5, l'extrémité 4 de la conduite 1 est approchée à une distance déterminée D ou à une distance inférieure à D, de l'extrémité de la pièce 3 (Fig. 4A). Cette distance est, par exemple, de l'ordre de 1,5m à 2m. L'axe de la conduite 1 fait alors avec l'axe de l'élément 2 un angle ~ #au plus égal à une valeur déterminée 0.

La pièce 4 est maintenue au potentiel électrique de la masse. On relie les électrodes lOa à -lOd à la source de tension électrique 12 en fermant l'interrupteur 12a. Il s'établit alors un courant électrique entre chaque électrode lOa à lOd et la pièce 4, l'intensité de ces courants étant fonction, notamment, de la distance séparant les électrodes de cette pièce 4. On mesure alors les potentiels des électrodes lOa', lOb', lOc' et lOd', on actionne le manipulateur 5 pour que ces différents potentiels électriques. soient sensiblement égaux. A cet instant, le centre-de l'extrémité de la pièce 4 est sensiblement sur l'axe de l'élément 2 (Fig. 4B). Autrement dit, les axes des elles ments 1 et 2 sont concourants en un point A situé à l'extrémité de la pièce 4.

A cet instant, le réseau de détecteurs acoustiques est activé. Chaque émetteur-récepteur émet un signal acoustique qui se réfléchit sur la face terminale de la pièce 4 perpendiculaire à l'axe de cette pièce.

On mesure pour chaque émetteur-récepteur, l'intervalle de temps séparant l'émission de la réception de l'onde acoustique et on actionne le manipulateur 5 pour que ces intervalles de temps soient sensiblement égaux. Lorsque ces conditions sont remplies, l'axe de l'élément 1 est sensiblement confondu avec l'axe de l'élément 2 (Fig.

4C). Il peut être nécessaire de répéter plusieurs fois l'une au moins des opérations précédentes jusqu'a l'obtention d'un alignement satisfaisant.

Le manipulateur est actionné pour déplacer la conduite 1 dans le sens de la flèche F, de manière qu'à chaque instant les conditions indiquées ci-dessus soient respectées, c'est-à-dire que simultanément les potentiels électriques de chaque électrode lOa', lOb', lOc' et lOd' restent sensiblement égaux et que les temps de parcours des ondes acoustiques entre les émetteurs et l'extrémité de la pièce 4 restent sensiblement identiques entre eux.

Comme cela apparaît dans ce qui précède, le diagramme d'émission des émetteurs-récepteurs acoustiques dans une direction sensiblement parallèle à l'axe de la pièce de raccordement 3, doit permettre la réflexion des ondes acoustiques jusqu'à ce que l'extrémité de la pièce 4 soit sensiblement dans le plan contenant les émetteurs.

L'emboîtement final des pièces 3 et 4 du connecteur sera facilité en leur donnant des formes complémentaires comportant au moins une surface de révolution, par exemple conique.

Le positionnement de la pièce 4 pourra être mieux contrôlé en utilisant une plaque plane 18 réfléchissant les ondes acoustiques, par exemple fixée au manipulateur 5, perpendiculairement à l'axe de l'élément 2 (Fig. 5) en association avec des émetteurstrécepteurs ayant des diagrammes d'émission directifs.

La transmission des signaux à partir des dispositifs de transmission 14 et 17 peut être effectuée par câble ou avantageusement par trains d'ondes acoustiques codés, ce qui supprime toute liaison matérielle.

Cette transmission peut s'effectuer vers la surface où la valeur des signaux peut être affichée et servir d'information à l'opérateur qui télécommande le manipulateur 5.

Toutefois, selon un mode particulier de réalisation, les moyens de transmission 14 et 17 assurent une transmission acoustique des informations vers un récepteur porte par le manipulateur 5. Des circuits d'asservissement reliés au récepteur et dont la réalisation est à la portée du technicien, actionnent automatiquement les moyens de déplacement du manipulateur 5 pour maintenir alignés les axes des éléments 1 et 2 pendant la phase de rapprochement de ces éléments.

Bien entendu, le dispositif 6 peut être également solidaire de la pièce 4 ou du manipulateur 5.

L'alignement précis des axes des éléments 1 et 2 au moment de leur raccordement est obtenu par l'emploi du dispositif de positionnement précis suivant une variante selon la présente invention.

Ce dispositif est illustré schématiquement sur les figures 6 et 7. Il comporte au moins deux émetteurs-récepteurs acoustiques 20 et 20a disposés dans l'alésage 9 du corps 8 et dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe de la pièce 3 du connecteur, ainsi qu'un troisième émetteur-récepteur 21 situé dans un autre plan. Ces émetteurs-récepteurs émettent radialement.

Les deux premiers émetteurs-récepteurs ne sont pas alignes avec un point de l'axe de la pièce 3.

Pour une position de la pièce 4, on mesure alors pour chaque emetteurrécepteur l'intervalle de temps séparant l'émission de l'onde acoustique de la réception de l'onde acoustique réfléchie, puis, après un déplacement axial AL de la pièce 4, on répète les mesures et on modifie la position de la pièce 3 pour que les temps de parcours mesurés pour tous les èmettteurs-récepteurs soient conformes à des valeurs prédéterminées correspondant au positionnement souhaité des pièces 3 et 4, c'est-à-dire pour mettre en coîncidence les axes des pièces 3 et 4.

Selon un autre mode de réalisation le dispositif de positionnement précis comporte un quatrième émetteur-récepteur 21a dispose dans l'alésage 9 du corps 8 et émettant radialement, cet émetteur-récepteur étant situé dans le plan perpendiculaire à l'axe de la pièce 3 et contenant le troisième émetteur-récepteur 21. Ainsi l'un des couples est placé dans un premier plan perpendiculaire à l'axe de la pièce 3 et le second couple est placé dans un second plan perpendiculaire à ce même axe. Les deux couples sont situés dans des plans radiaux différents.Dans ces conditions l'alignement des axes des pièces 3 et 4 peut être réalisé en mesurant pour chaque émetteurs-récepteur l'intervalle de temps séparant l'émission de l'onde acoustique de la réception de l'onde acoustique réfléchie et en modifiant la position de la pièce 3 pour que ces intervalles de temps soient égaux entre eux et égaux à une valeur prédéterminée.

Il est bien évident que si les émetteurs-récepteurs ne sont pas situés à une même distance de l'axe de la pièce 3 les intervalles de temps séparant l'émission de l'onde acoustique de la réception de l'onde réfléchie devront être égaux à des intervalles de temps prédéterminés différents. D'une manière générale, les intervalles de temps prédéter- minés sont fonction de la forme des pièces à positionner et de la localisation de ces émetteurs-récepteurs par rapport à ces pièces.

Des modifications pourront être apportées sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. En effet, dans ce qui précède on a considéré l'assemblage de deux pièces 3 et 4 ayant des formes de révolution centrées sur des axes #qui doivent être alignés.

Dans le cas où il n'en serait pas ainsi, il serait aisé d'associer à la pièce 4 des électrodes réparties judicieusement autour d'un axe repéré relativement à cette pièce, ces électrodes étant maintenues à un même potentiel électrique différent de celui appliqué aux électrodes lOa à lOd.

De façon générale, les électrodes et les organes acoustiques associés à l'un des éléments seront disposés selon une configuration geométrique permettant de déterminer au moins un point de 1taxe repéré de cet élément, les grandeurs mesurées relatives aux potentiels électriques et à la propagation des ondes acoustiques devant avoir des valeurs prédéterminées en fonction des configurations géométriques, lorsque les axes des deux éléments sont alignés.

De plus, la répartition des électrodes ou des organes acoustiques autour des axes de l'élément auquel ils sont associes, pourra être choisie judicieusement, non seulement pour permettre l'alignement des axes des deux éléments, mais également pour permettre un positionnement relatif déterminé de ces éléments autour de l'axe d'alignement.

Dans ce qui précède, on a indiqué que l'on mesure le potentiel elec- trique des électrodes lOa'... De façon plus générale, on peut mesurer une autre grandeur liée au courant électrique, telle que, par exemple, le courant traversant les électrodes, la résistance électrique entre les électrodes et la pièce 4, etc...

Dans ce qui précède, on a admis que l'extrémité de l'un des éléments à assembler était déplaçable de façon à effectuer le raccordement entre ces deux éléments. Dans la pratique, cela n'est pas toujours possible du fait du poids et des dimensions de ces éléments. Par exemple, après immersion au fond de la mer, il est difficile de déplacer, l'une par rapport à l'autre, les deux extrémités de deux tronçons de conduite de très grandes longueurs.

Souvent, après immersion, les extrémités de deux tronçons 3 et 4 (Fig.

8) sont à proximité l'un de l'autre mais ne peuvent être raccordes directement. On utilise alors un raccord intermédiare 109 représenté en trait interrompu sur la figure 8. Ce raccord souvent désigné par le terme de "manchette" est réalisé sur mesure après qu'un plongeur ait relevé la position relative des extrémités des éléments 3 et 4 grâce à un gabarit.

La présente invention permet de supprimer l'intervention du plongeur et rend cette méthode de raccordement utilisable même par grande profondeur, là où l'intervention de plongeurs n'est pas possible.

A cet effet, le dispositif 6 selon l'invention est associé à un organe de déplacement 110 de tout type connu et dont la position peut être à tout instant déterminée avec précision par rapport à un sytème de référence.

Ainsi, comme le montre la figure 9, l'organe 110 est déplacé comme indiqué précédemment pour que le dispositif 6 (Fig. 1) selon l'invention soit positionné à l'extrémité de l'élément 3 comme représente en trait mixte sur la figure 9. On repère alors la position de l'organe 110 par rapport au système de référence, cette position étant représentative de l'extrémité de l'élément 3 dans le système de référence.

On déplace ensuite l'organe 110 pour que le dispositif 6 soit place à l'extrémité de l'élément 4 (position schématisée en trait interrompu sur la figure 9). On repère alors la nouvelle position de l'organe 110 dans ledit système de référence, cette nouvelle position étant représentative de l'extrémité de l'élément 4 dans ce système de référence
Il est alors aisé de fabriquer une nouvelle manchette 109 capable d'assurer la liaison entre les deux éléments 3 et 4. Cette manchette peut alors être mise en place par exemple par un robot manipulateur non représenté.

Claims (5)

1. REVENDICATIONS

   I - Dispositif permettant le positionnement relatif précis de deux axes géométriques appartenant respectivement à deux éléments l'un au moins de ces éléments étant associé à des moyens capables d'assurer son déplacement, caractérisé en ce qutil comporte en combinaison au moins deux émetteurs-récepteurs acoustiques disposés dans un premier plan sensiblement perpendiculaire à l'un desdits axes géométriques, cet axe étant qualifié de premier axe, et émettant vers cet axe, ces deux émetteurs-récepteurs étant situés sur une droite ne coupant pas ledit premier axe et en ce qu'il comporte un troisième émetteur-récepteur situé hors dudit plan.
2. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un quatrième émetteur-récepteur situé sensiblement dans un deuxième plan perpendiculaire audit premier axe et passant par le troisième émetteur-récepteur.
3. 3 - Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'un au moins desdits émetteurs-récepteurs est dispose sur une canne solidaire de l'un desdits éléments.
4. 4#- Dispositif selon l'une des revendications précédentes appliquées au cas ou ledit élément auquel appartient ledit premier axe géometrique a la forme d'un cylindre de révolution dont l'axe de révolution se confond avec ledit premier axe, caractérisé en ce que l'ensemble desdits émetteurs-récepteurs est compris à l'intérieur de l'espace défini par ledit élément de forme cylindrique et deux plans parallèles entre-eux, tangents audit cylindre.
5. 5. - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3 appliqué au cas où les moyens de déplacement agissent par la combinaison de déplacement s'effectuant dans des directions déterminées qualifiées de directions élémentaires, caractérisé en ce que deux desdits émetteursrécepteurs sont placés de telle sorte que le plan défini par chacune des deux directions# portant la plus courte distance de chacun desdits émetteurs-récpteurs à l'axe de l'élément vers lequel il émet est parallèle au plan défini par deux directi#ons élémentaires desdits moyens de déplacement, ce parallélisme étant considéré lorsque le deuxième élément est en place.