Brevet FR2451858A1 — publié le 19801017

L'inVention concerne la régulation de la pression partielle d'oxygène du mélange gazeux du circuit respiratoire d'un plongeur-, ledit plongeur étant équipé d'un appareil respiratoire fonctionnant en circuit fermé et étant relié a une chambre de veille située a distance et ot règne une pression égale ou voisine de la pression atmosphérique. Elle s'applique notamment au cas des plongeurs reliés a un sous-marin du type "crache-plongeur" et évoluant a une profondeur pouvant atteindre 300 mètres. L'intervention à grande profondeur de plongeurs à partir de sous-marin nécessite l'utilisation de systèmes respiratoires à faible consommation, la quantité de gaz stockable a bord des submersibles étant limitée. Les systèmes respiratoires de ce type spnt des "circuits fermés" ot la pression partielle d'oxygène est mesurée en vue de commander l'admission d'oxygène. Les dispositifs connus a ce jour sont de type compact. De ce fait, les conditions de pression et d'humidité imposent au dispositif électronique de mesure, une complexité et une qualité des composants tels que ces systèmes sont onéreux et réclament une surveillance et compétence particulière du plongeur. Or, il est certain que la fonction-première du plongeur est d'effectuer un travail efficace. I1 est pénalisant de lui imposer une préoccupation respiratoire alors qu'il est dans une situation de pression qui affecte ses réflexes, son esprit de décision et d'initiative. La présente invention vise a libérer le plongeur de toutes préoccupations respiratoires en confiant cette surveillance au personnel qui se trouve a proximité dans la chambre atmosphérique d'observation du sous-marin. On y parvient, selon l'invention, gracie à un procédé dans lequel (a) on prélève en continu un échantillon du mélange gazeux du circuit respiratoire du plongeur, (b) on envoie cet échantillon dans la chambre de veille, on y mesure la pression partielle d'oxygène de l'échantillon et on y produit un signal électrique de commande si la pression mesurée devient inférieure a une valeur de consigne, et (c) on utilise le signal de commande pour déclencher une injection d'une quantité définie d'un mélange gazeux riche en oxygène au circuit respiratoire du plongeur. En transférant tout le dispositif de mesure et de régula tion dans la chambre atmosphérique, non seulement l'électronique fonctionne dans des conditions standards de pression et d'humidi té, mais l'appareil respiratoire porté par le plongeur se réduit à un dispositif simple et peu encombrant. Dans un exemple typique, le prélèvement est constitué par un débit compris dans la gamme 0,2 à 0,6 litre normal par minute. Dans une réalisation préférée, on envoie l'échantillon du circuit respiratoire à la chambre de veille par un conduit capillaire en sorte que la variation de la pression partielle d'oxygène à la sortie du capillaire reproduise la variation de cette pression à l'entrée du capillaire, donc dans le circuit respiratoire, avec un retard, la section du capillaire étant choisie pour limiter la durée du transfert de l'échantillon le long du capillaire. Dans une réalisation préférée, on utilise l'intervalle entre deux injectionspour préparer ladite quantité définie. Dans une réalisation préférée, on prépare ladite quantité définie en chargeant une capacité ave c le mélange riche en oxygène sous une pression différentielle déterminée. Dans une réalisation préférée, on réalise ladite injection en déchargeant, dans un simple conduit aboutissant au circuit respiratoire, une capacité préalablement remplie du mélange riche en oxygène sous une pression différentielle déterminée. On décrira ci-après un dispositif selon l'invention pour la mise en oeuvre du procédé, en référence aux figures du dessin joint sur lequel - la figure 1 est un schéma général du dispositif - la figure 2 est un schéma du circuit respiratoire du plongeur, et - la figure 3 est un schéma d'une partie du dispositif. La figure 1 montre un sous-marin "crache-plongeur" 1 qui comprend une chambre de veille 2 ou règne la pression atmosphéri que et où se tient le personnel de surveillance et un compartiment 3 à la pression du fond où se tiennent les plongeurs. On suppose qu'un plongeur 4 est sorti de ce compartiment et évolue en eau profonde, disons à 100-300 mètres. Le plongeur 4 est équipé d'un dispositif respiratoire (figures 1 et 2) qui constitue un circuit respiratoire fermé comprenant un embout ou masque 5 relié par deux tubulures 6,7 à un sac souple 8 de quatre à cinq litres. Des clapets anti-retour 9 assurent la circulation des gaz dans le sens indiqué par les flèches, de façon en soi connue. Le circuit comprend une cartouche 10 pour la fixation du gaz carbonique expiré et un clapet 11 pour la décharge d'un trop-plein de gaz, s'il y a lieu. Selon l'invention, ce circuit (par exemple dans la région du sac- 8) est relié au sous-marin par un ombilical -12 qui contient deux conduits 13,14 communiquant avec l'intérieur du circuit. Le conduit 13 est un conduit capillaire de très faible section (de l'ordre de 0,5 mm de diamètre) qui relie le circuit à un appareil de mesure 15 situé dans la chambre de veille 2 du sous-marin. L'appareil 15 mesure en continu la pression partielle d'oxygène.du gaz prélevé par le capillaire 13 et fournit, en fonction de cette mesure, un signal électrique qui commande par une liaison 16 un distributeur électro-pneumatique à trois voies 17 situé dans la chambre de plongée. Le distributeur électro-oneumaique 17 (figures 1 et 3) å une sortie 17a à laquelle aboutit l'autre conduit 14 de l'ombilical, comporte une entrée 17b reliée à un réservoir extérieur 18 de gaz respirable, par l'intermédiaire d'un détendeur 19 et, une autre entrée 17c reliée à une capacité 20 de volume C située par exemple dans le compartiment de plongée 3. Le distributeur 17 met la capacté 20 en relation soit avec le détendeur 19 soit avec le conduit 14. Au repos- du distributeur, la -capacité 20 est en relation avec le détendeur et se charge à une pression différentielle stabilisée z p. Au fonctionnement du distributeur, elle est mise en relation avec le conduit 14 dans laquelle elle se décharge en fournissant au plongeur une quantité Cp p de gaz respirable. La valeur de Ap est préréglée et définie en fonction du taux en oxygène du mélange gazeux utilisé. Ainsi, à chaque décharge, la quantité d'oxygène fournie au plongeur est parfaitement définie. Entre deux injections, le circuit respiratoire du plongeur est fermé. Le dispositif de mesure 15 est réglé pour fournir un signal électrique qui commande le distributeur afin de décharger la capacité 20 dans le conduit 14 dès que la pression partielle d'oxygène détectée est inférieure a une valeur de consigne minimale. Par exemple, selon l'invention, les conditions sont réglées pour qu'à chaque déchargement la pression partielle d'oxygène du mélange gazeux respiré par le plongeur soit élevée d'une valeur constante de 200 mb. Entre deux injections, le circuit du plongeur est fermé et cette pression évolue entre la valeur de consigne minimale (par exemple 300 mb) et cette valeur majorée de 200 mb (soit 500 mb). La fréquence des injections dépend du travail fourni. Au repos, elle est d'environ une injection toutes les 2,5 minutes. Afin d'éliminer tout risque d'hyperoxie, le taux d'oxygène du mélange riche injecté est choisi pour qu'à la profondeur de travail, sa pression partielle d'oxygène soit proche de 1000 mb. En cas de besoin, le plongeur peut alors utiliser ce mélange librement grâce à une liaison d'alimentation directe 21 qui relie le circuit respiratoire du plongeur au détendeur 19 sous le centrale d'une commande manuelle 22. En particulier, cette alimentation à commande manuelle permet d'ajuster si besoin est le volume courant respiratoire. Le mélange gazeux "riche en oxygène" est un mélange qui est plus riche que la valeur de consigne. A la limite, ce mélange peut être de l'oxygène pur. Le dispositif convient le mieux pour des profondeurs de plongée de 20 à 300 mètres, le capillaire offrant un débit insuffisant à moins de 20 mètres et un temps de réponse excessif à plus de 300 mètres. REVENDICATIONS 1. Procédé pour réguler la pression partielle d'oxygène du mélange gazeux du circuit respiratoire d'un plongeur, le plongeur étant équipé d'un appareil respiratoire fonctionnant en circuit fermé et étant relié à une chambre de veille située à distance et où règne une pression égale ou voisine de la pression atmosphérique, comme la chambre de veille d'un sous-marin "crache-plongeur", caractérisé en ce que (a) on prélève en continu un échantillon du mélange gazeux du circuit respiratoire du plongeur, (b) on envoie cet échantillon dans la chambre de veille, on y mesure la pression partielle d'oxygène de l'échantillon et on y produit un signal électrique de commande si la pression mesurée ~devient inférieure à une valeur de consigne, et (c) on utilise le signal de commandeepour déclencher une injection d'une quantité définie d'un mélange gazeux riche en oxygène au circuit respiratoire du plongeur. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on envoie l'échantillon du circuit respiratoire à la chambre de veille par un conduit capillaire en sorte que la variation de la pression partielle d'oxygène à la sortie du capillaire reproduise la variation de cette pression à l'entrée du capillaire, donc dans le circuit respiratoire, avec un retard, la section du capillaire étant choisie pour limiter la durée du transfert de l'échantillon le long du capillaire. 3. Procédé selon la revendication'- 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on utilise l'intervalle entre deux injections pour préparer ladite quantité définie. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on prépare ladite quantité définie en chargeant une capacité avec le mélange riche en oxygène sous une pression différentielle déterminée. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on réalise ladite injection en déchargeant, dans un simple conduit aboutissant au circuit respiratoire, une capacité préalablement remplie du mélange riche en oxygène sous une pression différentielle déterminée. 6, Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on maintient le circuit respiratoire du plongeur fermé entre deux injections. 7. Dispositif pour l'application d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 6 au cas d'un plongeur relié à un sousmarin comprenant une chambre de veille où règne une pression voisine de la pression atmosphérique, caractérisé en ce qu'il comporte - un dispositif respiratoire en circuit fermé porté par le plongeur, - un conduit capillaire de gaz entre ce circuit et un appareil de mesure de la pression partielle d'oxygène situé dans la chambre de veille, cet appareil étant apte à mesurer la pression partielle d'oxygène du mélange gazeux du circuit respiratoire et à fournir un signal de commande lorsque cette pression devient inférieure à une valeur de consigne, - des moyens à bord du sous-marin pour préparer une quantité définie d'un gaz riche en oxygène, - un conduit d'alimentation en gaz reliant le circuit respiratoire du plongeur au sous-marin, et - des moyens associés à l'appareil de mesure pour injecter ladite quantité dans ledit conduit d'alimentation sous la commande dudit signal de commande. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend à bord du sous-marin un dispositif pneumatique relié à une réserve de gaz respirable riche en oxygène, à une capacité et audit conduit d'alimentation, ce dispositif pneuma tique étant commandé par l'appareil de mesure pour établir une communication, soit entre la réserve et la capacité pour charger cette dernière, soit entre la capacité et ledit conduit pour décharger la capacité dans le conduit. 9. Dispositif selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le dispositif pneumatique est situé dans un compartiment du sous-marin qui constitue une chambre de plongeur.