Brevet FR2445266A1 — publié le 19800725

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour la détermination automatique des paliers de décompression auxquels un plongeur doit se soumettre lorsqu'il remonte à la surface de l'eau au terme d'une plongée sous-marine. On rappelle tout d'abord qu'au cours d'une plongée sousmarine le plongeur respire de l'air à une pression correspondant à la profondeur où il se trouve. Au niveau de la mer, la pression 2 atmosphérique est d'environ 1 kg/cm2 tandis qu'elle augmente, à l'intérieur de la mer d'environ t kg par 10 mètres de profondeur (à 30 mètres de profondeur, la pression sera d'environ 4 kg/cm2). Suivant la loi de Boyle et Mariotte sur la dissolution des gaz, le sang du plongeur, par l'intermédiaire des poumons, va se saturer de gaz proportionnellement au temps passé et à la profondeur atteinte. Une remontée trop brusque risque donc de provoquer une formation de bulles dans le sang, de la même façon que l'ou- verture d'une bouteille d'eau gazeuse. Ces bulles de gaz ainsi dégagées dans le sang, peuvent provoquer la formation de caillots sanguins et entralner la mort ou la paralysie du plongeur, par exemple par embolie. il est donc indispensable, lors de la remontée, que le plongeur effectue un certain nombre d'arrêts ou paliers de remontée pour permettre une élimination lente des gaz dissouts dans le sang. En conséquence, pour permettre au plongeur de connattre le nombre de paliers qu'il doit effectuer au cours de la remontée, leur durée ainsi que leur profondeur, on a réalisé des tables de plongée se présentant sous forme de cartes ou de dépliants. il est clair que ces tables de plongée sont très incommodes à utiliser sous l'eau et n'excluent pas des erreurs de lecture, étant entendu que,s'il est très facile sur la terre ferme de raisonner logiquement et de lire une table, il en est tout autrement après un séjour en profondeur. Par ailleurs, pour utiliser ces tables, il est indispensable que le plongeur soit équipé: - d'une part, d'une montre étanche pour mesurer la durée de la plongée, et - d'autre part, d'un profondimètre qui comporte en général une membrane souple couplée à une aiguille et qui, malheureusement, n'a pas toujours la précision souhaitée (vieillissement, grains de sable, exposition prolongée au soleil). Ainsi, par exemple, une erreur de 10 à 45 mètres (4,5 m), donnerait, pour une durée de 1 mn, en consultant la table de plongée,un palier de 3 minutes à 6 mètres et de 5 minutes à 3 mètres, alors que, si le plongeur est en réalité à une profondeur de 49,5 mètres, qui impose à la lecture de la table de prendre en compte une profondeur de 51 mètres, on trouve un palier de 1 minute à 9 mètres, un palier de 4 minutes à 6 mètres et un palier de 9 minutes à 3 mètres. A la profondeur indiquée par le profondimètre on trouve donc un total de 8 minutes de palier et à la profondeur réelle un total de 14 minutes de palier. Ces six minutes en moins sont suffisantes pour provoquer un accident. Bien sdr l'erreur du profondimètre peut être de sens inverse ou inférieure à 10 et l'on peut vérifier son profondimètre personnel à l'aide d'une corde lestée et graduée. Toutefois, il faudra alors que le plongeur se souvienne de la valeur et du sens de la correction. Un autre inconvénient de ces profondimètres consiste en ce qu'ils sont étalonnés en fonction de la pression atmosphérique au niveau de la mer. En conséquence, les variations de pression atmosphériques dues à des conditions météorologiques peuvent constituer une source d'erreur. En outre, ces profondimètres fournissent des indications erronnées dans le cas de plongée en altitude par exemple dans des lacs de montagne. Pour supprimer ces inconvénients, on a également proposé un appareil dont le but est de libérer le plongeur de tout calcul relatif à la décompression. Cet appareil comprend deux chambres: l'une déformable est soumise à la pression de l'eau,tandis que l'autre est rigide. Ces deux chambres sont séparées par une membrane filtrante. La chambre déformable est remplie d'un gaz qui, sous l'effet de la pression ambiante, tend à passer dans l'autre chambre de telle manière que le rapport de pression qui s'établit entre ces deux chambres soit le même que celui entre la pression d'azote dans un tissu et sa pression dans le mélange respiré. Un cadran muni d'une aiguille mobile donne à la fin de la plongée le temps de décompression à observer. Toutefois, un tel appareil qui se trouve sujet aux mêmes inconvénients que tout système mécanique immergé, tels que ltobturation des conduits de passage de liteau, la corrosion et les dépôtsde sel qui altèrent les propriétés d'élasticité des parois de la chambre déformable, ne permet pas d'obtenir une sécurité suffisante et ne peut servir que d'instrument d'appoint. En outre, il nécessite un temps mort important avant de pouvoir être réutilisé pour une autre plongée, par exemple par un autre plongeur. L'invention a donc pour but de supprimer tous ces inconvénients. A cet effet, le procédé selon l'invention consiste essentiellement: - à mettre en mémoire, par exemple dans une mémoire programmable, les informations d'une table de plongée classique, relatif ves au nombre, à la durée et à la profondeur des différents paliers, en utilisant, pour l'adressagejdes grandeurs représentatives de la profondeur maximum de plongée et de la durée de plongée; - à mesurer la profondeur à laquelle évolue le plongeur, et ce, dèsquil descend au-dessous d'une profondeur prédéterminée, par exemple de 3 mètres; - à mesurer la durée de la plongée à partir du moment où le plongeur à atteint une profondeur supérieure à la profondeur prédéterminée. - i comparer à chaque instant t la profondeur P mesurée avec la profondeur P-l retenue à l'instant précédent t-l et qui a été gardée en mémoire, et à déterminer entre ces deux profondeurs celle qui est la plus importante; - å afficher à chaque instant tsstil y a lieu, le nombre des paliers, leur durée et leur profondeur, en utilisant pour cela les valeurs mémorisées dans la susdite mémoire à l'adresse correspondant à la durée mesurée de la plongée et à la profondeur déterminée de la façon précédemment indiquée et qui correspond obligatoirement à la profondeur maximum atteinte. Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé selon l'invention prévoit, au cours de la remontée du plongeur, la signalisation, par exemple au moyen d'une alarme sonore, de l'instant où le plongeur se trouve à chacun des paliers précédemment affichés et k faire le décompte du temps indiqué correspondant à ce palier de sorte que, une fois le décompte terminé, le plongeur peut remonter jusqutau palier suivant s?il y en a un, ou,dans la négative,faire surface. Le procédé peut en outre comprendre la mesure de la vitesse de remontée, par exemple, par une mesure de la variation de la pression en fonction du temps, ainsi que l'émission d'un signal, par exemple sonore, lorsque la vitesse de remontée devient supérieure à la vitesse limite de sécurité. Un mode de réalisation de l'invention sera décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 est une vue en perspective schématique d'un dispositif pour la détermination automatique des paliers de ddcompression selon l'invention: La figure 2 représente une table de plongée simplifiée, à l'usage des plongeurs professionnels) La figure 3 est un organigramme simplifié du déroulement des opérations effectuées par le dispositif représenté figure 1 pendant la plongée. Avec référence à la figure 1 le dispositif se compose d'un bottier rectangulaire 1 pouvant être fixé au poignet du plongeur gracie à un bracelet 2. Ce bottier comprend un certain nombre d'afficheurs numériques identiques à ceux des machines à calculer classiques à savoir: un organe d'affichage 3 à trois chiffres pour l'indication de la durée de plongée et de la profondeur (afficheur 4) (deux chiffres et une décimale)trois organes d'affichage 5, 6 et 7 à deux chiffres indiquant les durées à respecter dans chacun des paliers, à savoir les paliers à 3, 6 et 9 mètres, et enfin un organe d'affichage 8 à deux chiffres indiquant la température. Par ailleurs, ce bottier 1 comprend, donnant à l'extérieur, un capteur de pression et de température (non représenté3. On notera que ce bottier peut consister en un bloc de matière plastiqueStelle que celle habituellement connue sous la marque silastène, dans lequel est enrobée toute la circuiterie. Une telle disposition permet donc d'obtenir une étanchéité absolue des circuits. L'alimentation de ces circuits en énergie électrique peut hêtre réalisée à l'aide de piles ou de batterias d'accumulateurs. Dans ce dernier cas la batterie est enrobée dans la masse et est connectée sur une prise étanche donnant sur l'extérieur du bottier. Cette alimentation est commandée par un dispositif de commutation sensible au contact de l'eau, de telle sorte que, à l'air libre l'ensemble des afficheurs est éteint , le démarrage s'effectuant dès 1'immersion, sans avoir à actionner un bouton de mise en marche que l'on pourrait oublier. Le circuit de ce dispositif se compose essentiellement d'un microprocesseur auquel sont associés un circuit d'horloge et une mémoire de capacité 1 k environ destinée à contenir les informations d'une table de plongée telle que celle représentée figure 2. D'une façon plus précise, cette mémoire permet de délivrer les informations relatives au nombre de paliers et à la durée de ces paliers, par un adressage au moyen de grandeurs représentatives de la profondeur maximum de plongée et de la durée de la plongée. Le fonctionnement du microprocesseur sera décrit ci-après en référence à la figure 3. Au cours d'une première phase la pression atmosphérique actuelle qui servira de référence pour les mesures de profondeur est mise en mémoire. Dans l'instant qui suit le début de la plongée (bloc 9) l'alimentation du circuit électronique est établie. Le capteur de pression mesure la profondeur à laquelle se trouve le plongeur, et dès que cette profondeur s'abaisse au-dessous d'une profondeur déterminée (bloc 10), par exemple de deux mètres, provoque la mise en route du chronomètre (bloc 11) indiquant la durée de la plongée par l'organe d'affichage 3. Lorsqutensuite le plongeur descend en dessous d'une profondeur prédéterminée (bloc 12) par exemple de 3 mètres le dispositif prend en compte (bloc 13) la pression mesurée par le capteur de pression et l'affiche sur organe d'affichage 4. il effectue ensuite la comparaison (bloc 14) de la pression actuelle (temps t) avec le résultat de cette comparaison mémorisée (bloc 15) à l'instant précédent (temps t-l), et ne retient que la pression la plus importante. Cette disposition est prévue de manière à ne tenir compte que de la profondeur la plus importante atteinte au cours de la plongée. A partir de la valeur de la pression retenue au terme de cette comparaison, et du temps mesuré depuis le début de la plongée, le microprocesseur détermine par adressage (bloc 16) le nombre et la durée des paliers auxquels le plongeur doit se soumettre et qui se trouvent enregistrés dans la mémoire, dans la mesure où l'on se trouve dans une zone de la table nécessitant au moins un palier. Le microprocesseur procède alors à l'affichage (bloc 17) des paliers relevés, en indiquant leur durée. il affiche par exemple, dans l'exemple représenté, un palier à 3 mètres d'une durée de 5 minutes (organe d'affichage 5) et un palier à 6 mètres d'une durée de 3 minutes (organe d'affichage 6). Dans ce cas le palier de 9 mètres n'est pas nécessaire et l'organe d'affichage 7 est au zéro. Ce processus se poursuit pendant tout le temps que dure la plongée, à une cadence imposée par l'horloge, jusqu'à ce que, au cours de la remontée, le plongeur atteigne le premier palier de décompression qu'il aura à effectuer, (dans l'exemple représenté le palier à 6 mètres). il convient de noter à ce sujet que, pour éviter les risques d'accident, la vitesse de remontée du plongeur ne doit pas excéder une vitesse de sécurité que l'on établit à environ 15 m/mn. L'invention prévoit donc un circuit permettant d'émettre un signal de danger, par exemple un signal sonore perceptible sous l'eau qui s'enclenche dès que le plongeur dépasse cette vitesse de sécurité. Ce circuit comprend donc un organe 19 permettant de mémoriser la pression prise en compte par le détectenr, à l'instant t-l, et à la restituer à l'instant t de manière à la comparer (bloc 20) avec la pression détectée à l'instant t. Si la pression Pt est supérieure à la pression Pt-l on sait que le plongeur effectue une phase de remontée. Dans ce cas, l'écart Pt - Pt-l pris dans une période de calcul est représentatif de la vitesse de remontée V et peut être comparé (bloc 21)à une valeur de référence représentative de la vitesse de sécurité Vs. Dans le cas où la vitesse de remontée devient supérieure à la vitesse de sécurité, le microprocesseur commande l'organe d'alarme (Alarme on, bloc 22), comme précédemment indiqué. il est préférable que la fréquence du cycle de fonctionnement soit supérieure à celle du circuit principal. Elle peut correspondre par exemple à une période de 4 secondes, alors que le cycle de fonctionnement du circuit principal est répété toutes les secondes. Au cours de sa remontée, lorsque le plongeur atteint un palier de décompression, le microprocesseur commande le compte à rebours de la durée affichée pour ce palier (par exemple dans l'exemple représenté, au palier de 6 mètres, il décomptera 3 minutes et au palier 3 mètres, il décomptera 5 minutes Lorsque organe d'affichage correspondant à ce palier est au zéro, le plongeur peut remonter au palier suivant, ou bien faire surface Si ce palier était le dernier. Au cours de cette remontée, une fois le premier palier atteint (par exemple le palier de 6 mètres), le microprocesseur interrompt la scrutation de la mémoire, et les dernières valeurs afficHes restent figées (avant que s'effectuent les comptes à rebours précédemment indiqués)et sont ensuite décomptées.Par ailleurs, la mesure de durée ne sera arrêtée que lorsque le plongeur sera sorti de l'eau. Ainsi, le plongeur pourra connaitre la durée totale de la plongée et prendre les mesures qui s'imposent s'il désire effectuer une nouvelle plongée. On sait en effet qutau retour d'une plongée ayant ou non exigée un palier de décompression, la pression de l'azote dissout dans ltorganisme reste supérieure à la normale. Son élimination par les voies respiratoires se poursuit au cours des heures suivantes et on estime que 6 heures sont nécessaires pour rétablir l'équilibre. Si une nouvelle plongée à lieu dans l'intervalle, à la remontée, cette quantité d'azote restante s'ajoute à la quantité d'azote dissoute au cours de la seconde plongéeoet il est nécessaire que la décompression à effectuer tienne compte de la quant tité totale. On a donc calculé une table de plongées successives où un coefficient c exprime le rapport entre la pression de l'azote dans ltorganisme et sa pression normale. A partir de ce coefficient on obtient, en regard de l'intervalle entre deux plongées et de la profondeur atteinte dans la seconde, une durée fictive. On majore alors le temps réel de la seconde plongée de cette durée fictive pour calculer dans la table de plongée le temps de décompression à observer. Ainsi, selon un mode de réalisation plus élaboré de l'invention, on met en mémoire les informations contenues dans la susdite table de plongéessucdessiveset, on prévoit un programme de calcul pour l'élaboration du coefficient c à la fin de la première plongée. A partir de la valeur de ce coefficient c et du temps écoulé entre les deux plongées, le microprocesseur sélecte au départ de la seconde plongée la sous-table correspondante qu'il utilisera au cours de la plongée de la façon précédemment décrite. Tous ces calculs peuvent s'effectuer automatiquement du fait que tous les paramètres servant au calcul du coefficient c et le temps écoulé entre deux plongées sont disponibles à lfinté- rieur du dispositif. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour la détermination automatique de paliers de décompression auxquels un plongeur doit se soumettre lorsqu'il remonte à la surface de l'eau au terme d'une plongée sous-marine, caractérisé en ce qulil consiste: - à mettre en mémoire, par exemple dans une mémoire programmable, les informations d'une table de plongée classique, relate ves au nombre, à la durée et à la profondeur des différents paliers, en utilisant, pour l'adressage, des grandeurs représentatives de la profondeur maximum de plongéeet de durée de plongée; - à mesurer la profondeur à laquelle évolue le plongeur, et ce, dès qu'il descend au-dessous d'une profondeur prédéterminée, par exemple de 3 mètres;; - à mesurer la durée de la plongée à partir du moment où le plongeur a atteint une profondeur supérieure à la profondeur prédéterminée; - à comparer à chaque instant t la profondeur P mesurée avec la profondeur P-l retenue à l'instant précédent t-l et qui a été gardée en mémoire, et à déterminer entre ces deux profondeurs celle qui est la plus importante; - à afficher à chaque instant t s'il y a lieu, le nombre des paliers, leur durée et leur profondeur, en utilisant pour cela les valeurs mémorisées dans la susdite mémoire à l'adresse correspondant à la durée mesurée de la plongée et à la profondeur déterminée de la façon précédemment indiquée et qui correspond obligatoirement à la profondeur maximum atteinte. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dès l'instant où le plongeur, en remontant, se trouve au ni veau de chacun des paliers qui se trouvent affichés, et sty maintient, il consiste en outre à décompter le temps affiché, de sorte que, une fois le décompte terminé, le plongeur peut remonter jusqu'au palier suivant s'il y en a un, ou, dans la négative, à faire surface. 3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il prévoit une signalisation, par exemple ltémission d'un signal sonore, indiquant au plongeur qu?il se trouve au niveau d'un palier. 4.- Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, la mesure de la vitesse de remontée, par exemple par une mesure de la variation de la pression en fonction du temps, ainsi que l'émission d'un signal, par exemple sonore, lorsque la vitesse de remontée devient supérieure à la vitesse limite de sécurité. 5.- Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend,eit outre, la mise en mémoire d'une table de plongée successive et le calcul du coefficient c exprimant le rapport entre la pression de l'azote dans l'organis- me et sa pression normale, et en ce qu'il sélecte, au départ de la seconde plongée, la soustable correspondant audit coefficient c et au temps écoulé entre les deux plongées. 6.- Dispositif pour l'application du procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un boitier comprenant: - un organe d'affichage pour l'indication de la durée de la plongée; - un organe d'affichage pour l'indication de la profondeur; - un organe d'affichage pour chacun des paliers à effectuer, cet organe d'affichage étant prévu pour indiquer la durée à respecter à chacun de ces paliers; - un capteur de pression; - une alimentation autonome en énergie électrique; - un microprocesseur associé à un circuit d'horloge et à une mémoire destinée à contenir les informations des susdites tables de plongée, en particulier le nombre de paliers et leur durée, l'accès à cette mémoire steffectuant par adressage au moyen de grandeurs représentatives de la profondeur maximum de plongée et de la durée de la plongée. 7.- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la détermination de a profondeur maximum de plongée est effectuée au moyen d'un circuit qui effectue la comparaison de la pression retenue à l'instant t-l préalablement mémorisée et de la pression mesurée au temps t et qui choisit parmi ces deux valeurs celle qui est la plus grande. 8.- Dispositif selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que l'alimentation en énergie électrique est commandée par un dispositif de commutation sensible au contact de l'eau.