Brevet FR2274891A1 — publié le 19760109

La présente invention est relative à un dispositif permettant de déterminer avec précision une direction perpendiculaire à un plan de référence ainsi que la trace de cette direction sur un plan ou objet situé à grande distance de ce plan de référence, notamment la direction verticale lorsque le plan de référence est horizontal. Ce problème se pose en particulier dans le cas des contructions de grandes ouvrages à terre tel que les tours, immeubles à nombre d'étages élevés ou silos, ou des corps flottants importants tels que des navires, car il est pratiquement impossible d'utiliser le fil à plomb classique sur de très grandes hauteurs, d'une part à cause de la difficulté d'installation d'un tel fil à plomb, et, d'autre part, à cause de sa mobilité sous l'influence de facteurs extérieurs, tels que le vent. Par ailleurs dans le cas des navires ou des ouvrages flottants qui sont construits partiellement à terre et achévés à flot après mise à la mer, le fil à plomb devient inutilisable à cause des inclinaisons statiques et dynamiques de ces flotteurs. I1 a déjà proposé d'utiliser, pour déterminer la verticale dans des constructions de ce genre, des lasers incorporés à la construction dès son début et dont le faisceau est convenablement orienté par rapport à celle-ci. Cependant, les faisceaux des lasers donnent sur un écran situé à grande distance des taches circulaires de grand diamètre et de contour mal défini de sorte que la détermination de leurs centres par lesquels passent la direction recherchée, risque d'être entachée d'une erreur d'autant plus importante que la distance est plus grande. La présente invention permet de remédier à tous les inconvénients ci-dessus mentionnés et de déterminer directement une verticale dans une construction fixe même en absence de plan de référence horizontal, ou de déterminer une direction perpendiculaire à un plan intégré à une structure même si elle est animée de mouvements divers. Le dispositif conforme à l'invention qui permet d'obtenir ces résultats est caractérisé par le fait qu'il comporte un tube optique monté de façon à pouvoir tourner autour de son axe dans un bâti rigide, cet axe étant ajusté de façon à être rigoune- ment perpendiculaire au plan de pose, une source lumineuse puissante suivie d'un réticule disposé dans ce tube etun deuxième tube portatà son extrémité un objectif et pouvant coulisser dans le premier tube et dont la position est réglable au moyen d'une graduation de mise au point de façon à projeter une image nette du réticule sur un écran situé à la distance voulue. Suivant une forme de réalisation applicable dans le cas où l'on ne dispose pas dans la construction en cours de plan de référence horizontal, par exemple sous forme de marbre incorporé à la construction, le bâti de l'appareil repose sur une surface d'appui par des pieds réglables et l'appareil comporte une monture contenant un niveau à bulle de précision monté sur la monture de l'objectif du tube coulissant, la verticale etant déterminée en réglant les pieds de l'appareil de façon que la bulle du niveau reste immobile lors d'une rotation de 1800 du tube. A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et représenté au dessin annexé deux formes de réalisation de l'invent ion. La figure 1 représente en élévation avec coupe partielle un appareil suivant l'invention reposant sur un marbre incorporé à une construction fixe. Les figures 2 et 3 sont des représentations schématiques de l'image du réticule fournie par l'objectif. La figure 4 représente en élévation avec coupe partielle une forme de réalisation applicable aux cas ou l'on ne dispose pas de plan de référence horizontal. Les figures 5 et 6 sont des schémas expliquant le fonctionnement de l'appareil de la figure 4. La figure 7 représente un dispositif accessoire permettant de déterminer des directions perpendiculaires en un piat donné sur la direction déterminee à l'aide de l'appareil représenté dans les figures précédentes. Comme représenté en figure 1, l'appareil comporte un tube optique 1 monté de manière à pouvoir tourner autour de son axe XY dans un bâti 2 dans lequel il est supporté par deux paliers 3, 4. Le bâti 2 comporte une plaque de base 5 dont la face inférieure 6 ou plan de pose, est parfaitement plane, le tube 1 étant réglé à la construction de façon que son axe soit rigoureusement permendiculaire au plan 6. Dans cette forme de réalisation, on suppose que le bâti de l'appareil repose sur un marbre 7 incorporé à la construction dans laquelle il est nécessaire de déterminer une verticale. Le tube 1 se termine à son extrémité inférieure par un bottier 8 dans lequel est montée une source lumineuse puissante 9 et qui communique avec le tube 1 par une ouverture 10 contre laquelle est monté un réticule 11 formé par une lame biseautée comportant une arête diamétrale 12. A son extrémité supérieur,le tube 1 est prolongé par un tube coulissant 13 à l'extrémité duquel est montée la monture d'un objectif 14. Le tube 13 porte une échelle de distance (non représentée) mobile en regard d'un repère fixe sur le tube 1 de façon à permettre la mise au point de l'image du réticule 11-12 sur un plan dans lequel il est nécessaire de déterminer la trace de la verticale au marbre 7. Comme représenté en figure 2, l'image nette du réticule 11-12 sur le plan de mise au point est formé par un Croissant éclairé 15 à bord rectiligne la séparant de la zone non éclairée 16. Lorsque l'on fait subir un tour complet, le bord rectiligne de l'image enveloppe un cercle dont le centre se trouve sur l'axe vertical XY. Si en particulier on fait subir au tube quatre rotations successives d'un quart de tour, les quatre images 15, 15', 15", 15"' (figure 3) définissent par leurs bords rectiligne un carré dont les diagonales se croisent en un point P qui se trouve sur l'axe XY. Dans le cas où l'on ne dispose pas d'un marbre ou d'une surface horizontale intégré à la construction, l'appareil permet néanmoins de déterminer correctement la verticale en complétant l'appareil par les dispositifs accessoires représentés dans la figure 4 qui concerne une deuxième forme de réalisation de l'invention. Dans ce cas, le bâti 2 de l'appareil comporte des pieds réglables 16, 16' ..., par exemple au nombre de trois, de préférence constitués par des vis à tête molétée prévues sur les bords de la plaque de base 5. Le tube optique 1, muni de son prolongement coulissant 13 et de l'objectif 14, est monté dans le bâti 2 comme dans la forme de réalisation de la figure 1. Sur la monture de l'objectif 14 est vissée la monture 17 d'un niveau de précision 18 à bulle. Le bâti 2 est posé sur une assise solide 19 incorporée à la construction. Le mode d'emploi de cet appareil est le suivant Si l'on suppose, comme représenté en figure 5 que l'axe XY du tube fait avec la verticale un angle , la bulle occupe une position A1 éloignée du milieu 0 de la graduation du niveau et située sur la verticale ZZ' du lieu. Si l'on fait subir au tube optique 1 et donc au niveau 18 une rotation de l8Ô0 autour de l'axe XY du tube, tous les points de la graduation du niveau décrivent la section droite d'un cône d'axe XY, de sorte que le milieu 0 du niveau vient occuper une position 0' opposée à 0 par rapport à l'axe XY et la bulle vient se placer en un point A2 sur la verticale ZZ', tel que la distance A, A2 = 2 ROC , R étant le rayon de courbure du tube du niveau.Si par contre l'axe XY colncide avec la verticale ZZ', la bulle du niveau 18 ne change pas de position par rapport à la graduation. Dans ces conditions, pour déterminer la verticale ZZ' du lieu, il suffit de régler des vis de calage 16, 16', 16" de façon que la bulle du niveau 18 ne change pas de position lors d'une rotation de 1800 du tube 1, cette position pouvant d'ailleurs ne pas coïncider avec le O de la graduation du niveau. A ce moment le centre du carré donné par les 4 positions de l'image du réticule du tube optique 1, mise au point sur le plan éloigné, constitue la trace sur ce plan de la verticale du lieu. La figure 4 représente un dispositif accessoire permettant de déterminer une perpendiculaire à l'alignement vertical déterminé préalablement par l'appareil, en un point P de cet alignement. A cet effet, le dispositif comporte une embase 20 reposant sur un support 21 se trouvant à la hauteur du point P qui a été précédemment déterminé et sur lequel l'ouverture 22 de l'em- base 20 est centré au moyen des traits de repère à angle droit 23, 23'. Sur l'embase 20 est fixée une monture 24 contenant une "équerre optique", c' est-à-dire un ensemble d'organes, miroirs ou prismes 25, 26 réfléchissant la lumière à 900. Dans ces conditions, le faisceau lumineux F sortant du tube 1 et passant par le point P ayant été amené à la verticale, le faisceau réfléchi F' est horizontal et l'image du réticule se forme sur un écran 27 en faisant tourner successivement quatre fois le tube sur lui-même d'un quart de tour, on peut tracer sur l'écran 27 le carré délimité par les quatre images du réticule ainsi que le point d'intersection Q des diagonales de ce carré qui détermine la trace de l'horizontale F' sur cet écran. En faisant tourner l'équerre optique 24 on peut obtenir tous les points voulus situés dans le même plan horizontal perpendiculaire à l'alignement vertical prévalablement déterminé0 REVENDICATIONS 1. Dispositif permettant de déterminer avec précision une direction perpendiculaire à un plan de référence et la trace de cette perpendiculaire sur un plan ou objet situé à grande distance de ce plan de référence, caractérisé par le fait qu'il comporte-un tube optique monté de façon à pouvoir tourner autour de son axe dans un bâti rigide, cet axe étant ajusté de façon à être rigoureusement perpendiculaire au plan de pose, une source lumineuse puissante suivie d'un réticule disposée dans ce tube et un deuxième tube portant à son extrémité un objectif et pouvant coulisser dans le premier tube et dont la position est réglable au moyen d'une graduation de mise au point de façon à projeter une image nette du réticule sur un écran situé à la distance voulue. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que pour déterminer une direction verticale dans une construction fixe, le plan de pose du bâti prend appui sur un marbre incorporé à la construction. 3. Dispositif suivant la revendication 1, ca ractérisé par le fait que pour déterminer une direction verticale lorsque l'on ne dispose pas de plan de référence horizontal, le bâti de I'appareil repose sur une surface d'appui par des pieds réglables, et l'appareil comporte une monture contenant un niveau à bulle de précision montée sur la monture de l'ob- jectif du tube coulissant, la verticale étant déterminée en réglant les pieds de l'appareil de façon que la bulle du niveau reste immobile lors d'une rotation de 180 du tube. 4. Dispositif suivant la revendication 1, ca ractérisé par le fait que pour déterminer une perpendiculaire en un point de l'alignement dont la direction a été déjà déterminée, il comporte un dispositif comportant une embase munie de repères permettant de centrcr l'ouverture de cette embase sur le point considéré, et un systèmc optique fixé au dessus de cette ouverture de l'embase et réfléchissant à angle droit le faisceau lumineux provenant du tube de l'appareil et passant par ledit point. 5. Dispositif suivant la revendication 6, caraco6 risé par le fait que "l'équerre optique" est fixée dans une mon ture montee de façon à pouvoir tourner sur son embase de façon à permettre la détermination de plusieurs points situés dans un plan perpendiculaire à l'alignement déjà déterminé.