WO1986007468A1 - Dispositif pour positionner avec precision deux axes geometriques appartenant relativement a deux elements - Google Patents

Dispositif pour positionner avec precision deux axes geometriques appartenant relativement a deux elements Download PDF

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WO1986007468A1
WO1986007468A1 PCT/FR1986/000202 FR8600202W WO8607468A1 WO 1986007468 A1 WO1986007468 A1 WO 1986007468A1 FR 8600202 W FR8600202 W FR 8600202W WO 8607468 A1 WO8607468 A1 WO 8607468A1
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WO
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axis
elements
transceivers
plane
transceiver
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PCT/FR1986/000202
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Emile Levallois
René SZABO
Jean Clot
Daniel Esteve
Original Assignee
Coflexip
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Priority to DK066887A priority patent/DK66887A/da

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L1/00—Laying or reclaiming pipes; Repairing or joining pipes on or under water
    • F16L1/26—Repairing or joining pipes on or under water
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B41/00—Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00
    • E21B41/0007—Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00 for underwater installations
    • E21B41/0014—Underwater well locating or reentry systems
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/01—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells specially adapted for obtaining from underwater installations
    • E21B43/013—Connecting a production flow line to an underwater well head
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/87—Combinations of sonar systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications

Definitions

  • the present invention carried out in collaboration with the Coflexip Company and the Laboratory of Automation and Systems Analysis, relates to a method and a device for placing in a determined relative position two elements possibly submerged in a liquid medium.
  • tracking systems have been proposed using at least one acoustic transceiver integral with one of the elements to be assembled, the other element being provided with acoustic responders (British patents 1,597,378 and 2,034,471) .
  • This solution makes it possible to approach the two elements to be joined to one another, but does not make it possible to ensure a sufficiently precise positioning of these elements to safely carry out the mechanical connections that certain connectors require.
  • the present invention enables the precise relative positioning of two geometrical axes belonging respectively to two elements to be achieved, by a method and an apparatus of simple design, of relatively low cost and not having the drawbacks. previous devices.
  • the implementation of the present invention requires a number of sensors less than that required according to patent FR-2,517,068.
  • the device according to the invention allows the precise relative positioning of two geometric axes belonging respectively to two elements at least one of these elements being associated with means capable of ensuring its movement.
  • This device according to the invention is characterized in that it comprises in combination at least two acoustic transceivers arranged in a first plane substantially perpendicular to one of said geometric axes, (this axis will be qualified as first axis), and transmitting towards this axis, these two transceivers being situated on a straight line which does not intersect said first axis and in that it comprises a third transceiver located outside said plane.
  • the device according to the invention may comprise a fourth transceiver situated substantially in a second plane perpendicular to said first axis and passing through the third transceiver.
  • the device according to the invention can be applied to the case where the element to which said first geometric axis belongs to the shape of a cylin ⁇ dre of revolution whose said first axis merges with the axis of revolution.
  • the transceivers can be understood inside the space defined by the element of cylindrical shape and two planes parallel to each other, tangent to this cylinder.
  • the displacement means act by the combination of displacement taking place in determined directions qualified as elementary directions
  • at least two transceivers are placed so that the pLan defined by two directions carrying the shortest distance from each of said transceivers to the axis of the element to which they are transmitting, is parallel to the plane defined by two elementary directions of means of movement.
  • this parallelism is to be considered when the second element is in place.
  • the device according to the invention may be supplemented by other so-called tracking means allowing a first non-precise, or rough, approach of the two elements.
  • these means may be such as those described in patent FR-2,517,068.
  • the means of location may include:
  • a first set of electrodes integral with a first of these elements and arranged in a geometric configuration making it possible to define at least one point on the axis of this element
  • a second set of electrodes integral with the second element and arranged in a geometric configuration making it possible to define at least one point on the axis of this element
  • a source of electric voltage one output terminal of which is electrically connected to the electrodes of one of the assemblies and the other output terminal of which is electrically connected to the electrodes of the other assembly
  • the means for measuring the values of said parameter linked to the electric currents and the means for measuring the quantity characteristic of the propagation of the acoustic waves are adapted to deliver signals representative of the values taken respectively by said parameter and said quantity characteristic of the propagation of the waves. acoustic.
  • the device carries automatic or non-automatic control means which, on receipt of said signals, actuate the displacement means to equalize between them the values of said parameter measured for the different electrodes and to equalize between them the values of the quantity characteristic of the propagation of the acoustic waves measured at the various transceivers.
  • the present invention can be used in particular for the connection of pipes other than vertical, which does not benefit from the effect of gravity to keep the axes of the two pipes parallel. It is therefore necessary to achieve and maintain this parallelism by artificial means; at sea, and more particularly in the laying of large diameter pipes, it will most often be two overhead traveling cranes which, by means of a lifting beam, will support the section of pipe to be connected and guide it towards the end of the pipe already in place.
  • the images given by the television cameras, even in relief, or the indications of the divers are powerless, when there is no longer any visibility, to restore the relative positions of the two ends to be connected.
  • transceivers may be described as transducers.
  • the present invention uses a limited number of acoustic sensors, these sensors emitting with a nonzero radial component relative to the axis of the element to which they are associated.
  • FIG. 1 schematically represents a device for locating and detecting a position according to the invention, used to ensure the alignment of the axis of a pipe with that of an element to which the pipe must be connected during a first approach,
  • FIG. 2 illustrates the arrangement of an electrical tracking network.
  • FIG. 3 shows the arrangement of an acoustic tracking network used in combination with the electrical tracking network
  • FIG. 5 represents an embodiment in which at least one flat plate is used which is used for the reflection of acoustic waves to carry out the approach phase
  • FIG. 6 shows a device for precise positioning of the pipe according to the present invention
  • FIG. 7 represents an alternative embodiment of the precise positioning device according to the present invention.
  • FIGS. 8 and 9 show another use of the device according to the invention.
  • FIG. 10 schematically illustrates the positioning of two circles
  • Element 2 could be, for example, a pipe or an installation fixed relative to the sea bottom or resting on the bottom of the water, such as an oil well head, a submerged tank, an anifold tanker, outfall, etc.
  • connection can be made either by a manipulated device from the surface - such as an overhead crane, either by means of a remote-controlled robot or manipulator 5, equipped with propulsion means ensuring its movement in the water.
  • This manipulator could be, for example, of the type described in French patent 79 / 29.655 filed on December 3, 1979 and having for title "Device controllable from remote intervention on submerged structures, in particular for connection of underwater pipelines ".
  • the complementary part 3 is associated with element 2 and part 4 is associated with element 1.
  • L2 be the distance from point C to the circle with center 01 and L'2, the distance from point D to this same circle.
  • the circle C01 corresponds substantially to the cross section of a circular tube and if two acoustic transducers, or transceivers, or transceivers are placed.
  • the circle C02 can correspond substantially to the section of another tube with circular section.
  • such an approximation can effectively be made to allow the positioning of the two elements. This facilitates the processing of data resulting from the measurements.
  • the present invention can be used in particular 'for the connection of large diameter tubes.
  • a frame 31 supports two measuring rods 24 and 25 on which are fixed respectively two transducers A1, A2 and C1, C2.
  • the measurement of the distances L1, L2 and LL1, LL2, corresponds respectively to the sensors A1, C1, A2, C2, makes it possible to confuse the axes 22 and 23 before carrying out the penetration.
  • the line joining A1 to C1 does not pass through axis 22. The same is true for the line joining A2 to C2.
  • axes 22 and 23 can be viewed on a cathode screen: a reticle may appear, for example, the system of axes X01Y, a solid cross represents point 02 and a dotted cross point 0'2. Point 02 represents the intersection of axis 22 with a plane passing through sensors A1 and C1 perpendicular to this axis 22. The same is true for point 0'2 but considering sensors A2 and C2.
  • the rods supporting the sensors are arranged 90 from each other. This is by no means limiting.
  • the displacement means used to maneuver one of the elements act by the combination of displacement taking place in determined directions which will be called elementary directions of displacement and which generally are perpendicular to each other.
  • first elementary direction which is the vertical direction in which the overhead crane moves
  • second elementary direction which is a horizontal direction parallel to the direction of movement of the crane carriage which carries the hoist
  • third direction which is that in which the bridge itself moves.
  • the present invention can be used to make the connection of tubes to be buried.
  • transducers C1 and C2 it is not recommended to leave the transducers C1 and C2 on the sides of the tube and we will arrange for them to be arranged preferably inside two vertical planes 26 and 27 tangent to this tube. Furthermore, the device described above may be doubled for security reasons. We therefore end up in fact with the arrangement drawn in FIG. 12.
  • a first device (Fig. 11) is composed of two rods 24 and 25 arranged 90 from one another, as before, but one of these is 30 to the left and the other at 60 ° to the right of the vertical plane passing through the axis of the tube or vice versa. It is obvious that will not depart from the scope of the present invention if the two rods 24 and 25 are placed relative to one another at an angle different from 90 ° relative to the axis of the tube.
  • a second device comprising two additional rods 28 and 29 can be placed, for example, symmetrically to the previous one with respect to the same vertical plane. It is then necessary to introduce an axis rotation matrix so that the horizontal and vertical movements printed on the tube result in displacements parallel to the vertical and horizontal reference axes of the display system.
  • At least one transducer 30 for measuring the distance which gives, at all times, relative to a vertical surface integral with the tube in place and of known position, the horizontal distance of the moving tube from the tube fixed.
  • each rod can be equipped with such a transducer.
  • the measuring rods can be made up of interchangeable • tubular elements, for example made of stainless steel, comprising:
  • Each transducer may consist of a piezoelectric pellet resting in a metallic body of stainless steel by means of a seat of absorbent material.
  • the pellet is isolated from the ambient environment by a resin; the excitation signals, having a frequency appropriate to the operating conditions, and return may be transmitted by a cable, coaxial or not, connected on the one hand to the pad and on the other hand to the male electrical connector.
  • the rear part of these can be made waterproof by resin.
  • Each rod is fixed to the frame 31 in a very precise manner and its positioning can be ensured by two centering pins, this in order to know precisely The position of the sensors relative to the tube.
  • connections can consist of a single cable grouping together the three elementary cables so as to guarantee the integrity of the return signals.
  • the single cable is shielded and sheathed externally. It is terminated at each end by a waterproof electrical connector. - *
  • the transducer 30 can also be fixed at the end of a rod or more advantageously at the level of the frame 31.
  • the device according to the invention can include a detection assembly referenced 6 in FIG. 1 used for a first approach.
  • This device is integral with one of the elements to be assembled.
  • the detection assembly 6 is fixed to the part 3 of a connector by any known means such as, for example, screws 7 or possibly means allowing the recovery of this assembly after assembly of the elements.
  • the body 8 of this detection device has the shape of a crown, the internal bore 9 of which has a diameter greater than the external diameter of the elements of the connector 3-4.
  • the body 8 is arranged so that its axis coincides with that of the part 3 of the connector.
  • the body 8 is equipped with a first network comprising at least three detectors 10, preferably regularly distributed over a circumference centered on the axis of the body 8.
  • the body 8 carries a second network of at least three detectors 11, preferably regularly distributed over a circumference centered on the axis of the body 8.
  • each network has four detectors arranged 90 from one another.
  • the detectors 10 of the first network are for example constituted by four pairs of electrodes 10a, 10a '; 10b, 10b '; 10c, 1.0c '; 10d, 10d electrically isolated from each other and from the body 8.
  • the electrodes 10a 10b, 10c and 10d are connected to one of the terminals of an AC or DC electrical source 12 (Fig. 2) through a control switch 12a, the other terminal of this source being switched on. the mass.
  • Measuring members 13a to 13d determine the value of the electrical potential of the electrodes 10a ', 10b', 10c 'and 10d *.
  • These measuring members 13a to 13d are adapted to deliver signals representative of the values of the potentials of the electrodes 10a ', 10b', 10c 'and 10d'. These signals are transmitted to a circuit 14 which transmits these signals in a manner known per se. The usefulness of these signals will be indicated later.
  • the detectors of the second network can include four transceivers 11a, 11b, 11c and 11d of acoustic waves (Fig. 3). These transmitters are, for example, of the piezoelectric type.
  • each transceiver On reception of an electrical signal produced by a control circuit 15, for example remote-controlled, each transceiver transmits an acoustic wave train and on receipt of an acoustic wave each receiver produces an electrical signal transmitted to a processing circuit 16 synchronized with the control circuit 15.
  • This processing circuit produces for each transceiver a signal representative of the time interval separating The emission of the reception of the acoustic wave.
  • a circuit 17 ensures the transmission of these signals in a manner known per se.
  • the acoustic signals could be characteristic of the transceiver which produced them, this characteristic possibly corresponding to a particular coding of the pulses constituting the acoustic wave train, etc.
  • the transmitter diagrams of the transceivers are chosen so that these transceivers can operate as indicated below.
  • FIGS. 4A to 4C schematically illustrate the approximation of the two elements 1 and 2.
  • the end 4 of the pipe 1 is approached at a determined distance D or at a distance less than D, from the end of the part 3 (FIG. 4A).
  • This distance is, for example, of the order of 1.5m to 2m.
  • the axis of the pipe 1 then makes with the axis of the element 2 an angle C at most equal to a determined value 00.
  • the part 4 is maintained at the electrical potential of the ground.
  • the electrodes 10a to 10d are connected to the electrical voltage source 12 by closing the switch 12a.
  • An electric current is then established between each electrode 10a to 10d and the part 4, the intensity of these currents being a function, in particular, of the distance separating the electrodes from this part 4.
  • the potentials of the electrodes 10a ′, 10b ′, 10c ′ and 10d ′ are then measured, the manipulator 5 is actuated so that these different electrical potentials are substantially equal.
  • the center of the end of the part 4 is substantially on the axis of the element 2 (Fig. 4B) ' .
  • the axes of the elements 1 and 2 are concurrent at a point A located at the end of the part 4.
  • the network of acoustic detectors is activated.
  • Each transceiver emits an acoustic signal which is reflected on the end face of the part 4 perpendicular to the axis of this part.
  • the time interval separating the emission from the reception of the acoustic wave is measured for each transceiver and the manipulator 5 is actuated so that these time intervals are substantially equal.
  • the axis of element 1 is substantially coincident with the axis of element 2 (Fig. 4C). At least one of the above operations may need to be repeated several times until satisfactory alignment is obtained.
  • the manipulator is actuated to move the pipe 1 in the direction of the arrow F, so that at all times the conditions indicated above are respected, that is to say that simultaneously the electrical potentials of each electrode 10a ' , 10b ', 10c' and
  • the emission diagram of the acoustic transceivers in a direction substantially parallel to the axis of the connecting piece 3, must allow the reflection of the acoustic waves until the end of the part 4 is substantially in the plane containing the transmitters.
  • the final fitting of parts 3 and 4 of the connector will be facilitated by giving them complementary shapes comprising at least one surface of revolution, for example conical.
  • the positioning of the part 4 can be better controlled by using a flat plate 18 reflecting the acoustic waves, for example fixed to the manipulator 5, perpendicular to the axis of the element 2 (Fig. 5) in association with transmitters -receivers having directional emission diagrams.
  • the transmission of the signals from the transmission devices 14 and 17 can be carried out by cable or advantageously by coded acoustic wave trains, which eliminates any hardware link.
  • This transmission can be carried to the surface where the value of the signals can be displayed and t serve as information to the operator remote control the manipulator 5.
  • the transmission means 14 and 17 ensure acoustic transmission of information to a receiver carried by the manipulator 5.
  • Control circuits connected to the receiver and the realization of which is within the reach of the technician, automatically actuate the means of movement of the manipulator 5 to keep the axes of the elements 1 and 2 aligned during the approach phase of these elements.
  • the device 6 can also be integral with the part 4 or with the manipulator 5.
  • This device is illustrated schematically in Figures 6 and 7. It comprises at least two acoustic transceivers 20 and 20a arranged in the bore 9 of the body 8 and in a plane substantially perpendicular to the axis of the part 3 of the connector, as well as a third transceiver 21 located in another plan. These transceivers transmit radially.
  • the first two transceivers are not aligned with a point on the axis of part 3.
  • the time interval between the emission of the acoustic wave and the reception of the reflected acoustic wave is then measured for each transceiver, then, after an axial displacement ⁇ L of part 4, the measurements are repeated and the position of part 3 is modified so that the measured travel times for all the transceivers comply with predetermined values corresponding to the desired positioning of parts 3 and 4, that is, i.e. to align the axes of parts 3 and 4.
  • the precise positioning device comprises a fourth transceiver 21a disposed in the bore 9 of the body 8 and emitting radially, this transceiver being located in the plane perpendicular to the axis of the part 3 and containing the third transceiver 21.
  • this transceiver being located in the plane perpendicular to the axis of the part 3 and containing the third transceiver 21.
  • one of the couples is placed in a first, plane perpendicular to the axis of the part 3 and the second couple is placed in a second plane perpendicular to this same axis.
  • the two couples are located in different radial planes.
  • the alignment of the axes of parts 3 and 4 can be achieved by measuring for each transceiver the time interval separating the emission of the acoustic wave from the reception of the reflected acoustic wave and by modifying the position of the part 3 so that these time intervals are equal to each other and equal to a predetermined value.
  • the transceivers are not located at the same distance from the axis of Room 3
  • the time intervals separating the emission of the acoustic wave from the reception of the reflected wave must be equal at different predetermined time intervals.
  • the predetermined time intervals depend on the shape of the parts to be positioned and the location of these transceivers with respect to these parts.
  • the electrodes and the acoustic members associated with one of the elements will be arranged in a geometrical configuration making it possible to determine at least one point of the axis identified by this element, the quantities measured relating to the electrical potentials and to the propagation of the acoustic waves having to have predetermined values according to the geometrical configurations, when the axes of the two elements are aligned.
  • the distribution of the electrodes or of the acoustic members around the axes of the element with which they are associated can be chosen judiciously, not only to allow the alignment of the axes of the two elements, but also to allow relative positioning. determined of these elements around the alignment axis.
  • the electrical potential is measured electrodes 10a '... More generally, we can measure another quantity related to the electric current, such as, for example, the current passing through the electrodes, the electric resistance between the electrodes and the part 4, etc.
  • the present invention eliminates the intervention of the diver and makes this method of connection usable even at great depths, where the intervention of divers is not possible.
  • the device 6 is associated with a displacement member 110 of any known type and the position of which can be determined at any time with precision with respect to a reference system.
  • the member 110 is moved as indicated above so that the device 6 (Fig. 1) according to the invention is positioned at the end of the element 3 as shown in phantom in FIG. 9.
  • the position of the member is then identified 110 relative to the reference system, this position being representative of the end of the element 3 in the reference system.
  • the member 110 is then moved so that the device 6 is placed at the end of the element 4 (position shown diagrammatically in broken lines in FIG. 9 ) .
  • the new position of the member 110 is then located in said reference system, this new position being representative of the end of the element 4 in this reference system.

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Abstract

Dispositif permettant le positionnement relatif précis de deux axes géométriques (22, 23) appartenant respectivement à deux éléments (1, 2) l'un au moins de ces éléments étant associé à des moyens capables d'assurer son déplacement. Ce dispositif se caractérise en ce qu'il comporte en combinaison au moins deux émetteurs-récepteurs acoustiques (A1, C1) 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 (A2, C2). La présente invention peut être utilisée pour réaliser à distance la connexion de deux canalisations éventuellement immergées.

Description

DISPOSITIF POUR POSITIONNER AVEC PRECISION DEUX AXES GEOMETRIQUES APPARTENANT RELATIVEMENT A DEUX ELEMENTS
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 canalisa¬ tions 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 (voir, brevet FR-A-2.320.862 et l'article intitulé "'Diver less' tool quickly installs subsea guide Unes" de G.M. Château et al. paru aux pages 77 à 79 du N. 6 du volume 176 de la revue "World Oil", paru en mai 1973, Houston Texas, etc
Ces opérations, déjà difficiles à réaliser lorsqu'elles sont effec- tuées 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 mouve¬ ment 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 solu- tion 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 sensi¬ blement 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 émetteui—récepteur situé hors dudit plan.
Le dispositif selon l'invention peut comporter un quatrième émetteur- récepteur 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 cylin¬ dre de révolution dont ledit premier axe se confond avec l'axe de révolution. Les émetteurs-récepteurs pourront être compris à l'inté¬ 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 éléments,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 élé¬ 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 com¬ porte 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 raccor¬ dement 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 caméras de télévision, même en relief, ou Les indications des plon¬ geurs, 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 spécifi¬ que déterminant en continu la position relative de celle-ci et permet¬ tant 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 être bien comprise et tous ses avantages apparaî¬ 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'assem¬ blage, au fond de la mer, de l'extrémité d'une conduite ou canalisa¬ tion 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 instal- lation fixe par rapport au fond de la mer ou reposant sur le fond de l'eau, telle qu'une tête de puits pétrolier, un réservoir immergé, un anifold 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-après la figure 10 dans laquelle on a représenté deux cercle C01 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'1 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 (L1-L'1) 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 C01 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 centre 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 connait les coordonnées de 02 dans un sytème d'axe X01Y 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 X01Y d'un deuxième point 0'2.
La présente invention peut être utilisée notamment' pour le raccor¬ dement de tubes de grand diamètre.
Le schéma de La figure 11 donne Le principe du dispositif utilisé 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 fixé respectivement deux transducteurs A1, A2 et C1, C2. La mesure des distances L1, L2 et LL1, LL2, correspond respectivement aux capteurs A1, C1, A2, C2, permet de confondre Les axes 22 et 23 avant de réaliser la pénétration. La droite joignant A1 à C1 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 X01Y, une croix pleine représente le point 02 et une croix en pointillé le point 0'2. Le point 02 représente L'intersection de L'axe 22 avec un plan passant par les capteurs A1 et C1 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 d'eux 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 90 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 fixé, soit une fois l'élément mis en place, sensiblement parallèle au plan défini par deux directions de déplacement élémentaires des moyens de déplacement.
Dans le cas où 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 élémentaires, le traitement des données résultant des mesures en sera facilité.
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 C1 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 précédemment pourra être doublé pour des raisons de sécuri'té. 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 90 l'une de l'autre, comme précédemment, mais l'une de celle-ci est à 30 à gauche et l'autre à 60° 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 90° relativement à l'axe du tube.
Un deuxième dispositif comportant deux cannes supplémentaires 28 et 29 peut être placé, 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 t-ube 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 peuvent être constituées d'éléments interchan- • geables, 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-électri- que reposant dans un corps métallique en acier inoxydable par l'inter¬ médiaire 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 détério¬ ration 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 connaître 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 gainé 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 com¬ porter un ensemble de détection référencé 6 sur la figure 1 servant à une première approche. Ce dispositif est solidaire de l'un des élé¬ 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 répartis 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 répartis sur une circonférence centrée sur L'axe du corps 8.
Dans Le cas de La figure 1, chaque réseau comporte quatre détecteurs disposés à 90 l'un de l'autre.
Les détecteurs 10 du premier réseau sont par exemple constitués par quatre couples d'électrodes 10a, 10a' ; 10b, 10b' ; 10c, 1.0c' ; 10d, 10d' élec riquement isolées entre-elles et du corps 8.
Les électrodes 10a 10b, 10c et 10d 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', 10b', 10c' et 10d*. Ces organes de mesure 13a à 13d sont adaptés à délivrer des signaux représentatifs des valeurs des potentiels des électrodes 10a', 10b', 10c' et 10d'. 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 11a, 11b,11c et 11d 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 l'émetteur-récepteur 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 C au plus égal à une valeur déterminée 00.
La pièce 4 est maintenue au potentiel électrique de la masse. On relie les électrodes 10a à 10d à la source de tension électrique 12 en fermant l'interrupteur 12a. Il s'établit alors un courant électrique entre chaque électrode 10a à 10d 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 élec¬ trodes 10a', 10b', 10c' et 10d', 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 élé¬ 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'à l'obtention d'un alignement satis- faisant.
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 10a', 10b', 10c' et
10d' 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 utili¬ sant 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 émetteurs-récepteurs 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 êtret 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 porté 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 alignés avec un point de l'axe de la pièce 3.
Pour une position de La pièce 4, on mesure alors pour chaque émetteur- récepteur l'intervalle de temps séparant l'émission de L'onde acous¬ tique de La réception de L'onde acoustique réfléchie, puis, après un déplacement axial ΔL 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 émettteurs-récepteurs soient conformes à des valeurs prédéterminées correspondant au positionnement souhaité des pièces 3 et 4, c'est-à-dire pour mettre en coïncidence les axes des pièces 3 et 4.
Selon un autre mode de réalisation le dispositif de positionnement précis comporte un quatrième émetteur-récepteur 21a disposé 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 diffé¬ rents. Dans ces conditions l'alignement des axes des pièces 3 et 4 peut être réalisé en mesurant pour chaque émetteurs-récepteur l'inter- valle de temps séparant l'émission de l'onde acoustique de la récep¬ tion 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 10a à 10d.
De façon générale, les électrodes et les organes acoustiques associés à l'un des éléments seront disposés selon une configuration géomé¬ trique permettant de déterminer au moins un point de l'axe 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 associés, pourra être choisie judicieusement, non seulement pour permettre l'alignement des axes des deux éléments, mais également pour permettre un position¬ nement relatif déterminé de ces éléments autour de l'axe d'alignement.
Dans ce qui précède, on a indiqué que l'on mesure le potentiel élec- trique des électrodes 10a'... 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 raccordés 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'inven¬ tion soit positionné à l'extrémité de l'élément 3 comme représenté 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 repré¬ sentative de l'extrémité de l'élément 3 dans le système de référence.
On déplace ensuite l'organe 110 pour que Le dispositif 6 soit placé 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 repré¬ sentative de l'extrémité de L'élément 4 dans ce système de référence.
II 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

R E V E N D I C A T I O N S
1 - 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 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 étant qualifé 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 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il com¬ porte un quatrième émetteur-récepteur situé sensiblement dans un deuxième plan perpendiculai re audit premier axe et passant par Le troisième émetteur-récepteur.
3 - Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que L'un au moins desdits émetteurs-récepteurs est disposé sur une canne solidaire de l'un desdits éléments.
4 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes appliquées au cas où ledit élément auquel appartient ledit premier axe géomé¬ trique 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. - 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 émetteurs- récepteurs 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 directions élémentaires desdits moyens de déplacement, ce parallélisme étant considéré Lorsque Le deuxième élément est en place.
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