Brevet FR2726320A1 — publié le 19960503

La présente invention concerne un dispositif de manutention d'un élément allongé élastique en flexion et rigide en compression, par exemple une tige réalisée en matériau composite comportant des fibres de renfort enrobées dans de la résine thermoplastique ou thermodurcissable. Une telle tige est décrite dans le document US-A-5184682. Compte tenu de la nature des matériaux de fabrication, une tige en matériau composite est de préférence enroulée sur des moyens de stockage ou de manutention de façon à ce que les contraintes dues aux déformations d'enroulement ou de déroulement soient au plus égales à la limite élastique du matériau composite. Cela a pour conséquence qu'une telle tige enroulée élastiquement sur un support cylindrique, ne reste pas stable sur le support mais réagit comme un ressort lorsqu'une des extrémités est libre ou que la rotation du support est incontrôlée. Une des applications préférentielles d'une tige élastique en flexion et rigide en compression est de pouvoir pousser et tirer des appareils, par exemple de mesure, dans des conduits, tels des pipe-line, des drains, des puits, des canalisations,.. etc. Pour opérer une telle tige en toute sécurité, il est préférable d'utiliser des moyens de manutention spécifiques à la nature élastique de la tige et au fait qu'il faut pousser, tirer et ranger la tige de façon élastique sur un support relativement compact. Ainsi, la présente invention concerne un dispositif de manutention d'une tige en matériau composite élastique flexion et rigide en compression, le dispositif comporte un moyen de stockage de la tige en forme d'anneau dont le centre est situé sur un axe de rotation du moyen. L'anneau présente une forme générale concave dont la concavité est dirigée principalement vers l'axe de rotation. Le dispositif comporte en outre des moyens de déplacement linéaire de la tige sensiblement tangentiellement à un bord dudit anneau de façon à ranger une portion de tige en la poussant dans l'anneau et à la sortir en tirant. L'anneau peut être directement entraîné en rotation par la poussée ou la traction exercée par les moyens de déplacement sur la tige. Les moyens de déplacement peuvent comporter au moins une paire de galets serrés en opposition de part et d'autre de la tige et au moins un galet peut être motonsé. Le dispositif peut comporter des moyens de guidage de la tige entre lesdits moyens de déplacement et la bouche d'un trou foré. Les moyens de guidage peuvent comporter un tube souple dont une extrémité est liée à la sortie des moyens de déplacement et l'autre placée dans le voisinage de la bouche du trou de façon à ce que l'axe de ladite autre extrémité du tube soit sensiblement aligné avec l'axe du trou. Les moyens de guidage peuvent comporter des moyens auxiliaires de déplacement de ladite tige composite, lesdits moyens auxiliaires étant placés dans le voisinage de la bouche du trou. Les moyens de guidage peuvent comporter des moyens de contrôle de la géométrie de la portion de tige entre les moyens de déplacement du moyen de stockage et les moyens auxiliaires de déplacement. Le dispositif peut comporter des moyens d'asservissement des moyens de déplacement du moyen de stockage en fonction des déplacement de la tige dans le trou effectués par les moyens auxiliaires de déplacement. Les moyens de contrôle de la géométrie de la portion de tige peuvent coopérer avec les moyens d'asservissement. L'invention concerne également l'application du dispositif à des opérations de mesure et/ou de contrôle dans des trous forés à partir de galeries souterraines, les appareils de mesure et/ou de contrôle étant fixés à la tige composite. La présente invention sera mieux comprise et ses avantages apparaîtront plus nettement à la lecture des exemples suivants, nullement limitatifs, illustrés par les figures ciaprès annexées, parmi lesquelles: - la figure 1 montre en vue de coté un moyen de stockage et de manutention de la tige, - la figure 2 est une vue partielle de dessus du moyen de stockage, - la figure 3 est une vue schématique d'une réalisation de l'invention appliquée à des mesures ou des contrôles dans un trou, - la figure 4 est une variante de réalisation de l'invention. La figure 1 montre un moyen 2 de stockage et de manutention d'une tige composite 1. Ce moyen comporte un panier 3 en forme d'anneau pouvant être déplacé en rotation autour de l'arbre 4. Un bâti 5 porte le palier qui comporte l'arbre 4, I'ensemble étant fixé sur une base 6. Des moyens de déplacement linéaire 7 de la tige 1 sont fixés sur le bâti. Un ensemble de quatre galets 8, pressés sur la tige 1, permet de développer une traction ou une poussée sur la tige. La motorisation est réalisée par l'entraînement d'au moins un des galets 8 par un moteur électrique, pneumatique ou hydraulique. Les galets sont pressés sur la tige de manière à obtenir une friction entre les galets et la tige suffisante pour que la rotation des galets entraîne le déplacement linéaire de la tige. L'effort de pression est fourni par des ressorts ou par des vérins hydrauliques ou pneumatiques. Les moyens de déplacement peuvent comporter une bande continue serrée sur la tige par des galets presseurs. La direction de l'axe 9 du déplacement de la tige au niveau des moyens 7, est orientée de façon à ce que la tige soit sensiblement tangente au cercle 10 de l'ouverture du panier. De plus, la direction de l'axe 9 est optimisée par rapport au panier de façon à ce que la courbure de la portion de tige entre les moyens de déplacement 7 et le fond du creux du panier, soit acceptable compte tenu de l'élasticité du matériau constitutif de la tige. C'est pour cela que l'axe 9 s'écarte d'un angle A par rapport à un plan orthogonal à l'arbre 4 afin que dans l'espace le rayon de courbure de la tige soit le plus proche possible du rayon de l'extérieur du creux du panier, malgré la limitation procurée par le cercle 10 qui est, par définition, plus petit que le diamètre du creux du panier. L'élasticité et la rigidité en compression de la tige est telle que lorsque les moyens 7 poussent la tige dans le panier, celle-ci est lovée dans la forme en creux du panier. Dans le même temps, le panier est entraîné en rotation par la poussée de la tige. La portion de tige dans le panier ne peut pas sortir, ni se déplacer dangereusement en cas de rupture de la tige compte tenu de son élasticité qui la force à rester au fond du creux du panier. Lorsque les moyens 7 tirent sur la tige, celle-ci est extraite du panier en entraînant en rotation le panier 3. La figure 2 montre plus précisément la forme du panier 3. Celui-ci est réalisé ici par l'assemblage de rayons tubulaires 11 sur un moyeux 12 monté sur l'arbre 4. Les rayons 11 sont formés de façon à créer un creux 13 dont la concavité est tournée vers l'axe de l'arbre 4, servant ainsi de réceptacle aux spires de la tige. Tous les rayons 11 ont leur terminaison fixée sur un cercle 10. L'intérieur du cercle 10 représente l'ouverture du panier par laquelle pénètre la tige 1. Le diamètre extérieur du panier est d'environ 2 mètres et la largeur du creux 13 est d'environ 40 cm. Un tel panier peut recevoir environ 400 m de tige de diamètre compris entre 15 et 20 mm. Pour une telle capacité, les moyens de déplacement sont dimensionnés de façon à pouvoir exercer une force linéaire sur la tige comprise entre 1000 et 3000 N. Un joint électrique tournant 14 est placé sur l'axe de l'arbre 4, afin de relier le ou les conducteurs, inclus dans la tige, à une installation de traitement et de stockage des informations, lesquelles transitent par les conducteurs. Un tel raccord est connu et disponible dans le commerce. La figure 3 montre schématiquement l'ensemble du dispositif selon l'invention dans une application particulière. Des trous 21 et 22 ont été forés à partir d'une galerie ou d'un tunnel 20. Pour explorer la formation aux alentours de la galerie 20, on fait pénétrer dans les trous 21 ou 22, une sonde 23 fixée au bout d'une tige composite 1. La tige composite est adaptée à pousser ou à retirer la sonde 23 pour effectuer les mesures et/ou les test dans les puits 21 ou 22. Selon l'invention, un moyen de stockage 2, tel que décrit plus haut, est amené dans la galerie 20. Des moyens de guidage 24 conduisent la tige 1 jusqu'à la bouche 25 du trou 21 afin que les moyens de déplacement 7 soient directement utilisés pour pousser ou tirer la sonde 23 dans le puits 21. Les moyens de guidage peuvent être constitués par un conduit souple ou articulé, de passage intérieur adapté pour que la friction de la tige à l'intérieur soit limitée malgré la courbure imposée. Une des extrémités de ce conduit est fixée sur les moyens de déplacement 7, L'autre est fixée à une embase 26 appliquée contre la bouche 25 du puits 21. Cette embase peut, de plus, comporter des galets de centrage de la tige.Un des avantages des moyens de guidage est de pouvoir facilement déplacer l'embase 26 vers un autre puits, par exemple 22, pour une autre opération, sans avoir à déplacer le moyen de stockage 2. C'est ce qui est représenté en pointillé sur la figure 3. De plus, un seul organe motorisé est nécessaire pour le rangement de la tige et la poussée ou la traction de la tige dans un trou. Le conduit souple ou articulé peut être facilement réalisé, par exemple à partir d'un tube en matière plastique armé, ou par l'assemblage d'anneaux liés les uns aux autres par des articulations permettant un décalage axial entre chaque anneaux et autorisant une courbure minimale acceptable vis-à-vis de la courbure minimale de la tige 1. Bien entendu, on ne sortira pas du cadre de l'invention si le conduit souple est réalisé d'une manière équivalente pour les mêmes fonctions et avantages. La figure 4 illustre une variante de mise en oeuvre de l'invention pour une application similaire à celle de la figure 3. Comme sur la figure 3, un moyen de stockage 2 est placé dans une galerie 20. Un trou 30 a été foré dans le fond ou dans une paroi de la galerie. Des moyens auxiliaires de déplacement 31 sont placés sur la bouche du trou. Ces moyens sont fonctionnellement comparables aux moyens de déplacement linéaire 7 du panier de stockage. Par contre, dans cette configuration, la capacité de poussée et de traction des moyens 30 est déterminée uniquement en fonction de l'effort nécessaire aux déplacements dans le trou 30 d'un appareillage fixé au bout de la tige 1. Pour ce qui concerne les moyens de déplacement 7, ceuxn sont principalement déterminés pour leur fonction de rangement ou d'extraction de la tige par rapport au panier. Un contrôle de la géométrie de la portion de tige située entre les moyens 7 et les moyens auxiliaires 31 est effectué par des moyens 32. La forme de ladite portion est fonction des déplacements imposés à la tige par les moyens de déplacement 7 et 31. Les moyens 32 comportent au moins un palpeur qui fournit une information relative à la forme géométrique la portion de tige. L'information fournie par les moyens 32 est transmise par la ligne 33 aux moyens de contrôle et de commande 34 de la motorisation des moyens de déplacement 7. La référence 34 représente par exemple une centrale hydraulique délivrant de l'huile sous pression au moteur hydraulique des moyens 7 par les conduits 35. Le débit, la pression et le sens d'alimentation du fluide hydraulique pour le moteur sont réglés pour une géométrie de la portion de tige déterminée par les moyens 32. Ainsi, un opérateur qui commande les mouvements de la tige 1 dans le trou 30 à l'aide d'un poste de commande 37 des moyens 31, n'a pas à se préoccuper de la motorisation du moyen de stockage 2. Le poste de commande peut être par exemple une centrale hydraulique indépendante équipée des distributeurs de commande de l'alimentation hydraulique du moteur des moyens auxiliaires 31. Si les moyens 31 sont motorisés par un moteur électrique alimenté à partir d'une distribution centrale, le poste de commande se limite aux organes de commande électrique et de protection. Pour améliorer la réponse de l'asservissement entre les mouvements de la tige et le moyen de stockage 2, il peut être préféré d'adjoindre des capteurs 38 aux moyens auxiliaires 31 pour transmettre une information représentative du sens, de la vitesse ou de l'accélération du déplacement de la tige. Cette information est transmise aux moyens de contrôle 34 par la ligne 36, traitée électroniquement afin de compléter la consigne principale fournie par les moyens 32. La réalisation de l'invention selon la figure 4 permet de placer les moyens de stockage à une plus grande distance de la bouche du trou, peut être même hors de vue de l'opérateur qui se tient au poste de commande 37, de préférence proche de la bouche du trou 30. On ne sortira pas du cadre de cette invention si le trou est foré verticalement à partir de la surface du sol, par exemple pour un puits pétrolier ou d'exploration souterraine. La présente invention peut également être appliquée à des canalisations, par exemple d'eau, de gaz ou de pétrole, dans lesquelles un contrôle ou une intervention peut être effectué à l'aide d'une tige élastique en matériau composite. On pourra également utiliser une tige composite équipée d'une pluralité de capteurs sur une portion de sa longueur, comme décrit dans le document FR-93/13703. En effet, la tige composite définie dans ce document peut être enroulée sur un touret donc également dans un moyen de stockage selon la présente invention. REVENDICATIONS 1) Dispositif de manutention d'une tige (1) en matériau composite élastique en flexion et rigide en compression, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de stockage (2) de la tige en forme d'anneau (3) dont le centre est situé sur un axe de rotation dudit moyen, en ce que ledit anneau présente une forme générale concave dont la concavité (13) est dirigée principalement vers l'axe de rotation, et en ce qu'il comporte des moyens de déplacement linéaire (7) de la tige sensiblement tangentiellement à un bord (10) dudit anneau de façon à ranger une portion de tige en la poussant dans l'anneau et à la sortir en tirant. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit anneau (3) est directement entraîné en rotation par ladite poussée ou traction exercée par lesdits moyens de déplacement (7) sur la tige (1). 3) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens de déplacement comportent au moins une paire de galets (8) serrés en opposition de part et d'autre de la tige et en ce qu'au moins un galet est motorisé. 4) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de guidage (24, 26) de la tige entre lesdits moyens de déplacement (7) et la bouche (25) d'un trou foré (21, 22; 30). 5) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens de guidage comportent un tube souple dont une extrémité est liée à la sortie des moyens de déplacement (7) et l'autre placée dans le voisinage de la bouche (25) du trou (21, 22) de façon à ce que l'axe de ladite autre extrémité du tube soit sensiblement aligné avec l'axe du trou. 6) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens de guidage comportent des moyens auxiliaires de déplacement (31) de ladite tige composite, lesdits moyens auxiliaires étant placés dans le voisinage de la bouche du trou (30). 7) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens de guidage comportent des moyens de contrôle (32) de la géométrie de la portion de tige entre les moyens de déplacement (7) du moyen de stockage (2) et les moyens auxiliaires de déplacement (31). 8) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'asservissement (32, 34, 38) des moyens de déplacement du moyen de stockage (2) en fonction des déplacements de la tige dans le trou effectués par les moyens auxiliaires de déplacement (31). 9) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de contrôle (32) de la géométrie de la portion de tige coopèrent avec les moyens d'asservissement. 10) Application du dispositif selon l'une des revendications précédentes, à des opérations de mesure et/ou de contrôle dans des trous forés (21, 22, 30) à partir de galeries souterraines (20), les appareils (23) de mesure et/ou de contrôle étant fixés à la tige composite (1).