Brevet FR2501617A1 — publié le 19820917

La présente invention concerne un stabilisateur automatique d'assiette pour des plongeurs sous-marins. On connait déjà divers appareils et moyens utilisés pour faciliter ou rendre possible l'immersion des nageurs sous-marins et en particulier des plongeurs. Les élrnlrts essentiels à cet effet sont des respirateurs à oxygène et à air, ainsi que la combinaison de plongée. La durée de la plongée et la variation de profondeur pendant l'immersion déterminent une variation de la pression hydrostatique s exerçant sur le plongeur qui est due principalement aux deux phénomènes suivants la combinaison de plongée, en particulier si elle est réalisée en néoprène à cellules fermées, diminue de volume proportionnellement à la diminution de hauteur par rapport au fond et il en résulte une réduction de la poussée hydrostatique relative; la réserve d'air dans un respirateur à air qui au début de la plongée représente sensiblement un poids de 3,5 kg, diminue en poids à volume égal, au fur et à mesure que s'écoule la période de plongée, ce qui a pour effet que la poussée hydrostatique exercée sur le plongeur va en augmentant. Etant donné ce qui précéde, le plongeur est obligé, par suite de variations de hauteur par rapport au fond, d'effectuer des opérations manuelles fastidieuses et continues pour corriger l'assiette avec une consommation d'énergie et de notables difficultés. La présente invention a pour but de diminuer les inconvénients précités en apportant en outre d'autres avantages comme on le verra d'après la description qui va suivre. L'invention a pour objet un stabilisateur automatique d'assiette pour plongeurs caractérisé en ce qu'il comprend une chambre à air flottante dont le volume varie automatiquement dans une mesure directement proportionnelle à la variation du volume de la combinaison de plongée par suite du changement de profondeur et qui varie dans une mesure inversement proportionnelle à la variation du poids du respirateur résultant de la Quantité d'air progressive absorbée par la respiration, si bien que le volume de la chambre à air flottante est modifié en fonction e la résultante de ces deux variations.L'équilibre préétabli entre la poussée hydrostatique et le poids global du plongeur est ainsi rétabli, à chaque instant, pendant la période d'immersion et de remontée, et ce avec l'écoulement du temps et la succession des variations de profondeur. La chambre à air est constituée d'un cylindre- et d'un piston. Cette chambre à air est mise en communication avec la prise d'air à basse pression du second étage d'un distributeur de gaz comprimé. Le piston est solidaire d'un piston auxiliaire de diamètre sensiblement plus petit et sur lequel s'exerce la pression de l'eau à travers des passages libres appropriés. Ce piston auxiliaire peut couliser dans un cylindre plein d'air dont la pression, au début de l'immersion, est égale à la pression atmosphérique de manière que, au fur et à mesure que le plongeur-descend, la pression de l'eau agissant sur le piston auxiliaire provoque la pénétration de ce piston dans son cylindre et entraîne une élévation de la pression de l'air qui est contenu dans ce même cylindre-, pour assurer une égalisation avec la pression de l'eau. Le mouvement du piston auxiliaire donne lieu à un mouvement égal du piston principal du fait que ces deux pistons sont reliés par un organe rigide, tel qu'un arbre ou similaire, et il en résulte par conséquent l'expansion de la chambre à air flottante. La dépression qui est ainsi créée dans cette chambre provoque l'afflux d'air en provenance du distributeur. Comme l'expansion de la chambre à air flottante détermine une augmentation de la poussée hydrostatique qui est sensiblement égale à la réduction de cette poussée par suite de la diminution du volume de la combinaison de plongée due à l'augmentation de la pression de l'eau, il en résulte une compensation de ces effets sur l'assiette du plongeur. Lors de la remontée, la diminution de la pression de l'eau sur le piston auxiliaire entraîne une diminution du volume de la chambre à air flottante et la surpression corrélative qui apparaît dans cette chambre est alors déchargée par l'intermédiaire d'une ou plusieurs soupapes tarées qui mettent en communication la chambre à air flottante avec l'environnement ambiant au-dessus d'un certain seuil de pression, avec une compensation automatique des effets résultant de l'augmentation du volume de la combinaison de plongée. Le cylindre auxiliaire peut coulisser par rapport à la chambre à air flottante, le long de l'axe de l'organe qui relie le piston auxiliaire au piston principal de cette chambre. Le mouvement du cylindre auxiliaire est commandé par un petit piston pilote solidaire du cylindre auxiliaire et qui peut coulisser dans un petit cylindre sous l'effet des pressions qui se manifestent dans des chambres opposées, à savoir une première chambre comprise entre le petit piston pilote et une extrémité du petit cylindre et une seconde chambre comprise entre le petit piston pilote et l'autre extrémité du petit cylindre lui-meme. La première chambre est mise en communication avec la pression d'air à haute pression du premier étage du distributeur d'air tandis que la seconde chambre est mise en communication avec une chambre d'expansion qui peut etre reliée à son tour, par l'intermédiaire d'un robinet, à la pression d'air à haute presion précitée. Au début de l'immersion, en ouvrant pendant quelques instants le robinet, on réalise l'égalité des pressions des première et seconde chambres. Compte tenu de ce qui précéde, lorsque la pression en provenance du distributeur de gaz et par conséquent la pression dans la première chambre va en diminuant par suite de la quantité d'air respirée, le rétablissement de l'égalité des pressions dans les première et seconde chambres a pour effet que le petit piston est repoussé et qu'il en est de meme pour le cylindre auxiliaire qui en est solidaire et qui est repoussé à l'intérieur du cylindre de la chambre à air flottante. La différence de la pression de l'air contenu dans le cylindre auxiliaire détermine une poussée du piston auxiliaire et du piston principal vers l'intérieur du cylindre de la chambre à air flottante et provoque par conséquent une réduction du volume de cette chambre d'autant plus grande que l'est la réduction de la pression de l'air de réserve, avec une compensation automatique entre la réduction du poids des bouteilles d'air et la poussée hydrostatique s'exerçant sur la chambre à air flottante. Dans une forme d'exécution préférée, le respirateur utilise de l'air et la combinaison de plongée est en néoprène à cellules fermées. On décrira ci-apràs, à titre d'exemple non limita- tif, une forme d'exécution de la présente invention en référence au dessin annexé sur lequel la figure 1 est une vue en perspective, avec arrachement partiel, d'un stabilisateur suivant l'invention au début de l'immersion. La figure 2 est une vue en perspective similaire en cours d'immersion, à une profondeur déterminée. La figure 3 est une vue en perspective similaire en fin d'immersion. L'appareil suivant l'invention est constitué essentiellement d'un corps flottant 10 comprenant un cylindre principal 11 solidaire d'un prolongement cylindrique sousjacent 12 et d'un groupe à "haute pression" 30 Dans le prolongement cylindrique 12 peut coulisser librement un cylindre auxiliaire 13. Dans le cylindre-principal 11 peut coulisser un piston 14 solidaire, par l'intermédiaire d'une tige de liaison 16, d'un autre piston 15 qui est monté à coulissement dans le cylindre auxiliaire 13. Le cylindre auxiliaire 13 est solidaire, par l'intermédiaire d'une bride transversale 27, de la tige 17 d'un petit piston 16 qui délimite, dans le groupe à haute pression 30, deux chambres opposées 20 et 21 dans un petit cylindre pilote 19. La première chambre est délimitée entre un joint 22 et le petit piston 18 tandis que la seconde chambre est délimitée entre ce petit piston et le fond du cylindre 19. Le cylindre principal 11 est mis en communication, par l'intermédiaire d'un raccord 23, avec le second étage, à basse pression, d'un distributeur d'air et il est pourvu de soupapes de décharge 24 et 25 qui assurent l'évacuation à l'extérieur de l'air lors du dépassement d'un certain niveau de pression. Là chambre 20 du petit cylindre 19 est en communication avec un raccord 26 relié au premier étage, à haute pression, d'un distributeur d'air, tandis que la seconde chambre 21 communique avec une chambre d'expansion 31 qui est à son tour reliée, par l'intermédiaire d'un conduit 32 sur lequel est branché un robinet 28, au raccord 26. La chambre du cylindre principal 11 qui se trouve sous le piston 14 est mise en communication avec l'environnement par l'intermédiaire de trous 33, 34 ainsi que d'autres. Le fonctionnement de l'appareil est le suivant le lest que doit porter le plongeur au début de l'immersion, en surface, est d'environ 4 kg, de façon à équilibrer la poussée hydrostatique. Une fois l'appareil branché à la prise à haute pression (200 bars) du distributeur et en maintenant le robinet 28 fermé, on provoque l'abaissement du petit piston 18 dans son cylindre comme il est indiqué sur la figure 1. A ce moment, on ouvre le robinet 28 pendant quelques instants, pour créer dans la chambre d'expansion 31 et dans la seconde chambre 21 la même pression que celle régnant dans la chambre 20. Au début de l'immersion, se produisent les pheno- mènes suivants au fur et à mesure que le plongeur s'enfonce à une profondeur de plus en plus grande, l'introduction d'eau à travers les trous tels que 33 et 34 détermine l'application d'une pression sur le piston 15 du cylindre auxiliaire et la compression de l'air contenu dans ce cylindre, avec une tendance à l'égalisation des pressions opposées exercées respectivement par l'air et l'eau. L'enfoncement du piston auxiliaire 15 dans son cylindre entraîne l'abaissement du piston principal 14 et, par suite de la dépression créée dans le cylindre Il, l'introduction d'air en provenance du distributeur tant que 12 pression interne n'est pas équivalente à la pression externe. Par conséquent, le volume de la chambre 11 et corrélativement la poussée hydrostatique s'exerçant sur celle-ci vont en augmentant d'une valeur inversement proportionnelle à l'écrasement de la combinaison de plongée. Autrement dit, aux différentes profondeurs de plongée, l'augmentation du volume de la chambre Il tend à compenser pratiquement la diminution du volume de la combinaison de plongée. En même temps, au fur et à mesure que la quantité d'air respiré augmente et que par conséquent la pression dans la première chambre d'équilibre 20 diminue, le petit piston 18 tend à être repoussé vers le haut sous l'action de la pression de l'air contenu dans la chambre d'expansion 31, tant qu'il n'y a pas égalisation des pressions. L'élévation du petit piston 18 entraîne évidemment l'élévation du cylindre auxiliaire 13 qui en est solidaire, ce qui tend par conséquent à réduire le volume de la chambre à air flottante 11, et ainsi à compenser la différence de poids due à la consommation de l'air respiré. La réaction réciproque entre les deux phénomènes opposés à savoir d'une part l'augmentation de la pression de l'eau s'exerçant, du haut vers le bas, sur le piston 15 et d'autre part l'augmentation en sens opposé du bas vers le haut, de la pression de l'air contenu dans le cylindre auxiliaire 13, par suite du coulissement vers le haut de ce cylindre provoqué par le petit piston 18, détermine à chaque instant la compensation des variations qui auraient entraîné une poussée hydrostatique moindre par suite de la diminution du volume de la combinaison de plongée et une augmentation de cette poussée par suite de la réduction du poids de l'air respiré disponible. Le plongeur se trouve ainsi toujours dans le même état d'équilibre de pression à n'importe quelle profondeur. La figure 2 représente schématiquement la configuration de l'appareil à une profondeur déterminée et elle met en évidence l'abaissement du piston 14 avec le piston auxiliaire 15, et l'élévation du cylindre auxiliaire 13 conjointement avec le petit piston 18. Au retour à la surface, l'air contenu dans la chambre 11 qui fonctionne en flotteur, tend à s'échapper et est partiellement expulsé par les soupapes de décharge 24, 25. En même temps a lieu une expansion de l'air contenu dans le cylindre auxiliaire 13 et le piston 15 s'élève jus qu'à ce que la pression ambiante soit atteinte. Par conséquent, le volume du flotteur diminue progressivement avec l'augmentation de la hauteur par rapport au fond jusqu'à ce qu'il atteigne celui illustré sur la figure 3 qui donne à titre indicatif les positions qui peuvent être occupées par le piston 14 accouplé au piston 15 et par le cylindre 13 accouplé au petit piston 18. Les avantages apportés par l'appareil suivant l'invention sont évidents. Le plongeur sous-marin adoptant cet appareil n'est plus obligé de se préoccuper de corriger continuellement son assiette qui est modifiée sous l'effet de la différence de profondeur et de la quantité d'air respiré. Quelle que soit la profondeur atteinte, l'équilibre est rétabli automatiquement entre le poids global du plongeur et la poussée hydrostatique, ce qui a pour effet d'éliminer en totalité les manoeuvres habituelles complexes et la perte d'énergie résultant de telles manoeuvres. De préférence, le cylindre 13 contient un certain volume d'huile simulant le point d'écrasement maximal de la combinaison de plongée. Ce volume d'huile est variable suivant la combinaison utilisée, par exemple de 10 cl à 50 cl. Ce volume d'huile correspond donc en quelque sorte à une "tare" de départ fonction de la taille et de i ltépais- seur de la combinaison de plongée. REVENDICATIONS 1. Stabilisateur automatique d'assiette pour plongeurs, caractérisé en ce qu'il comprend une chambre à air flottante (11) dont le volume varie automatiquement dans une mesure directement proportionnelle, en fonction de la variation du volume de la combinaison de plongée par suite de la modification de la profondeur et, dans une mesure inversement proportionnelle, en fonction de ia variation du poids du respirateur par suite de la quantité de gaz progressivement consommée par suite de la respiration, ce volume variant en fonction de la résultante de telles variations de manière à rétablir, pendant la période d'immersion et de remontée, avec l'écoulement du temps et la succession des variations de profondeur, à tout instant, l'équilibre préétabli entre la poussée hydrostatique et le poids global du plongeur afin d'éviter les manoeuvres continuelles qui sont généralement nécessaires pour le plongeur afin de corriger son assiette. 2. Stabilisateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ia chambre à air flottante est constituée d'un cylindre (11) et d'un piston (14) et cette chambre est mise en communication avec la prise d'air à basse pression du second étage d'un distributeur de gaz comprimé, le piston (14) étant solidaire d'un piston auxiliaire (15), d'un diamètre sensiblement plus petit, sur lequel s'exerce la pression de l'eau à travers des passages libres appropriés (33, 34) et qui peut coulisser dans un cylindre (13) rempli d'air initialement à la pression atmosphérique de manière qu'au fur et à mesure que le plongeur descend, la pression de l'eau agissant sur le piston auxiliaire (15) détermine l'enfoncement de ce pistondans son cylindre (13) et l'accroissement de la pression de l'air contenue dans ce cylindre, en assurant une égalisation de cette pression avec la pression de l'eau, le mouvement du piston auxiliaire (15) donnant lieu à un mouvement égal du piston principal (14) et.par conséquent à l'expansion de la chambre à air flottante, ainsi qu'à une dépression dans cette chambre et par conséquent à l'afflux dans celle-ci d'air provenant du distributeur, l'expansion de la chambre à air flottante déterminant une augmentation de la poussée hydrostatique sensiblement égale à la réduction de poussée provoquée par la diminution du volume de la combinaison de plongée par suite de la pression hydrostatique, avec une compensation de ces effets. 3. Stabilisateur suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'au cours de la remontée, la diminution de la pression de l'eau sur le piston auxiliaire (15) détermine une diminution du volume de la chambre à air fottante !14, 11) tandis que la surpression corrélative qui en résulte dans cette chambre est déchargée au moyen d'une ou plusieurs soupapes tarées (24,25) qui mettent en communication la chambre à air flottante avec l'environnement au-dessus d'un certain seuil de pression, avec une compensation automatique des effets résultant de l'augmentation du volume de la combinaison de plongée. 4. Stabilisateur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le cylindre auxiliaire (13) peut être déplacé, à son tour, par rapport à la chambre à air flottante, le long de l'axe de l'organe qui relie le piston auxiliaire (15) au piston principal (14) de la chambre à air flottante, ce mouvement étant commandé par un petit piston pilote (18) solidaire du cylindre auxiliaire (13) et qui peut coulisser dans un petit cylindre pilote (19) sous l'effet de pressions qui sont présentes dans deux chambres opposées (20,21), la première chambre (20) étant comprise entre le petit piston (18) et une extrémité du petit cylindre (19) tandis que la seconde chambre est comprise entre le petit piston (18) et l'autre extrémité du petit cylindre (19, la première chambre (20) étant en communication avec la prise d'air à haute pression du premier étage du distributeur tandis que la seconde chambre (21) communique avec une chambre d'expansion (31) qui, à son tour, peut être reiiée, par 'intermédiaire d'un robinet (28), à la prise d'air à haute pression, afin de rendre égales, au début de l'immersion, les pressions dans les première et seconde chambres (20, 21), si bien que, quand la pression du distributeur de gaz et par conséquent la pres sion dans la première chambre (20) se trouve être diminuée par suite de la quantité de gaz respirée, le rétablissement automatique de l'égalité des pressions dans les première et seconde chambres (20, 21) détermine le déplacement du petit piston (18) et par conséquent du cylindre auxiliaire (13) qui en est solidaire, à l'intérieur du cylindre flottant (11), ce qui a pour effet de créer une augmentation de la pression de l'air contenu dans le cylindre auxiliaire (13) et par conséquent un déplacement du piston auxiliaire (15) et du piston principal (14) vers l'intérieur du cylindre flottant (11), ce qui entraîne une réduction du volume de la chambre à air flottante d'autant plus grande qu'est impor tante la réduction de la pression de l'air dans les bouteil les, avec une compensation automatique entre la diminution de poids des bouteilles ou des réservoirs d'air comprimé et la poussée hydrostatique s'exerçant sur la chambre à air flottante. 5. Stabilisateur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le respirateur préféré est du type. à air. 6. Stabilisateur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que dans une forme d'exécution préférée, la combinaison de plongée est en néoprène à cellules fermées. 7. Stabilisateur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le cylindre auxiliaire (13) contient un volume d'huile variable en fonction de la taille de la combinaison de plongée utilisée.