Brevet FR2538091A1 — publié le 19840622

-3 91 La présente invention se rapporte à un procédé d'obtention d'une couche de glace convenant pour des es- sais de maquettes de bateaux-, sur une surface d'eau, par pulvérisation. La glace naturelle ordinaire ne convient pas pour des essais de bateaux en modèle réduit, car la résis- tance mécanique de ce type de glace est beaucoup trop grande Il en résulte de grandes difficultés pour les es- sais sur maquette en présence de glace et, par conséquent, on a essayé de diverses façons de modifier les caractéris- tiques de la glace, de façon à ce que la glace pour l'es- sai sur maquette corresponde mieux aux besoins définis par l'effet d'échelle Les tentatives d'amélioration des caractéristiques de la glace pour modèle réduit ont été basées sur l'utilisation d'eau salée dans la fabrication de la glace ou sur l'addition à l'eau à congeler d'autres agents de changement des propriétés Un autre procédé mis en oeuvre dans ce but consiste à former une mince couver- ture de glace en surface, par pulvérisation, après quoi on obtient audessous de celle-ci, par gel naturel de la solution considérée, une couche plus faible On a égale- ment utilisé différents types de procédés de traitement thermiques, appelés trempe Ces derniers augmentent sensi- blement le prix et la durée de fabrication de la glace Des matières complètement différentes, par exemple de la cire, ont également été utilisées comme glace pour maquette Au- cun procédé ne s'est toutefois avéré satisfaisant Cela est dû à ce que les caractéristiques physiques requises n'ont pas été obtenues Les procédés connus sont en outre généralement coûteux, consomment de l'énergie et/ou sont lents. La présente invention a pour objet un procédé pour l'obtention de glace, convenant bien pour des essais de maquettes en présence de glace, à prix relativement bas et relativement rapide Le procédé suivant l'invention est caractérisé en ce que la couche de glace est obtenue par pulvérisation, sur la surface de l'eau, de gouttes d'eau qui gèlent dans l'air, et en ce que cette opération est poursuivie jusqu'à ce que toute ou sensiblement toute l'épaisseur de la couche de glace désirée soit obtenue. L'expression "surface de l'eau" désigne, dans ce cas, la surface de l'eau liquide ou, en variante, la surface de l'eau qui est recouverte partiellement ou complètement d'une mince couche de glace On a constaté que le procédé d'obtention de glace pour maquette conforme à l'invention peut être accéléré si on laisse d'abord geler l'eau de façon naturelle, afin de former une couche de glace ex- trêmement mince dont l'épaisseur doit être aussi petite que possible, de préférence de l'ordre de 0,5 à 1,0 mm. Une couche initiale de glace plus épaisse a un effet né- gatif sur les caractéristiques de la glace d'essai obtenue. Dans la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention, les gouttes d'eau ont déjà été transformées en particules de glace ou de neige lorsqu'elles atteignent la surface de l'eau ou la couche de neige mouillée qui s'y trouve et qui a été produite par l'opération de pulvérisa- tion La nouvelle augmentation de l'épaisseur de glace est obtenue seulement par pulvérisation, de sorte qu'aucune énergie supplémentaire n'est nécessaire pour cela Le pro- cédé est relativement rapide et la couche de glace désirée peut être obtenue en quelques heures La glace formée pos- sède des caractéristiques au moins aussi bonnes que celles des meilleures matières pour glace de modèle réduit obte- nues par des procédés connus sensiblement plus coûteux No- tamment, le coefficient d'élasticité, la résistance à la flexion, la fragilité, l'homogénéité et la résistance au cisaillement conviennent nettement mieux pour des essais sur modèle réduit, comparativement aux caractéristiques correspondantes des autres glaces pour maquette utilisées. Des dispositifs connus, appelés canons à neige, 253 Q 091 ou des appareils analogues, peuvent avantageusement être utilisés dans le procédé d'obtention de glace con- forme à l'invention Un canon à neige fonctionne habituel- lement par pulvérisation d'un mélange d'eau et d'air sous pression, de sorte que le gel a lieu au moins en partie du fait que la détente brusque de l'air comprimé provoque une baisse de la température Si la température ambiante est assez basse, la pulvérisation de gouttes d'eau qui gèlent dans l'air est possible avec utilisation d'eau or- dianire, sans air comprimé La trajectoire des gouttes dans l'atmosphère doit être assez longue pour que les gout- tes aient le temps de geler avant d'atteindre la surface de l'eau La trajectoire minimale dans l'atmosphère dépend bien entendu de la température extérieure et de la dimen- sion des gouttes Une longueur de trajectoire d'au moins 1 m et une dimension de goutte de 0,1 à 1,0 mm environ, et de préférence 0,2 à 0,4 mm, sont recommandées. On peut utiliser, pour la pulvérisation, de l' eau douce ou de l'eau salée Les meilleurs résultats sont habituellement obtenus lorsque l'eau utilisée dans le pro- cédé d'obtention de glace contient un petit pourcentage de sel Une salinité appropriée de l'eau est de 0,5 à 3 %. D'autres ingrédients peuvent également être ajoutés à 1 ' eau, afin d'obtenir les caractéristiques requises pour la glace de modèle réduit Des additifs appropriéssont, par exemple, la carbamide, l'alcool ou le sucre La températu- re ambiante peut avantageusement être de -5 à -15 'C Bien entendu, elle peut également être inférieure à cette valeur mais cela n'a pas d'effet sensible sur les caractéristiques de la glace pour maquette obtenue par le procédé conforme à l'invention Aux basses températures, une plus grande quantité d'eau peut toutefois geler, de sorte que la capa- cité de congélation des dispositifs de pulvérisation augmen- te et que la durée de pulvérisation peut être diminuée. Il est important, pour les caractéristiques de la glace, de conserver la structure de la glace autant que possible sous la forme de pure glace de neige mouil- lée obtenue par pulvérisation La croissance de la couche de glace vers le bas, qui se produit pendant le durcisse- ment final de la glace de neige mouillée, doit être évi- tée On peut y parvenir, par exemple, en faisant circuler l'eau sous la glace Le durcissement final de la glace de neige mouillée produite par la pulvérisation est effectué par maintien de la température ambiante à une valeur bas- se Cela se rapporte principalement à la température de l'air au-dessus de la glace Cette température est mainte- nue à une valeur de -50 C ou au-dessous pendant au moins une heure, et de préférence pendant un temps sensiblement plus long. Comme exemple d'application du procédé conforme à l'invention, on peut citer que, dans un laboratoire d' essai de maquettes dans lequel la température est de -120 C, on obtient en 3 heures une couche de glace de 30 mm d'é- paisseur sur toute la surface d'un bassin d'essai de ma- quettes de 140 m 2 environ On peut utiliser, pour la pul- vérisation, une ou plusieurs rangées de buses disposées transversalement au-dessus du bassin d'essai Les rangées sont déplacées en va-et-vient dans la direction longitudi- nale du bassin, par exemple au moyen de dispositifs en dé- placement longitudinal dans le bassin Ce type de disposi- tif est généralement utilisé pour des essais de maquettes et il est donc habituellement disponible dans l'établisse- ment La pulvérisation est poursuivie jusqu'à ce que l'é- paisseur de couche désirée soit au moins sensiblement ob- tenue Une formation plus rapide de la glace peut être réa- lisée par augmentation du nombre des buses de pulvérisation. Des tubes de pulvérisation> dans lesquels sont disposées des buses de pulvérisation qui oscillent vers l'avant et 1 ' arrière, ou qui tournent, et qui sont placés longitudina- lement dans le bassin d'essai, peuvent également être uti- lisés. Comme exemple des caractéristiques de la glace pour maquette produite par le procédé conforme à l'inven- tion, on peut indiquer que le coefficient d'élasticité de la glace de neige mouillée de 30 mm d'épaisseur est de 15 à 20 M Pa et la résistance à la flexion est de 20 à k Pa Dans la direction verticale, la résistance de cette glace à l'écrasement est de 35 k Pa et dans la direc- tion horizontale de la glace de 30 k Pa environ Les va- leurs correspondantes de résistance au cisaillement sont de l'ordre de 25 k Pa et 20 k Pa On peut également agir sur les caractéristiques de la glace par modification de la nature et des pourcentages des ingrédients ajoutés et de la température de congélation ou de la durée de durcis- sement après la pulvérisation. L'invention se rapporte également à la glace pour maquette obtenue par application du présent procédé et à son utilisation dans des essais de maquettes Lors- qu'elle se casse, la glace pour maquette conforme à l'in- vention forme des morceaux de glace plus petits que dans le cas de la plupart des glaces pour maquette connues La glace pour maquette suivant l'invention est également très avantageuse sous de nombreux autres rapports Par exemple, la flexion d'un tel champ de glace est, du fait du coeffi- cient d'élasticité plus élevé, plus petite que la flexion d'un champ de glace obtenu par congélation normale d'eau salée. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'inven- tion ne se limite nullement à ceux de ses modes de mise en oeuvre aui viennent d'être décrits de façon explicite elle en embrasse au contraire toutes les variantes Qui peu- vent venir à l'esprit du technicien en la matière, sans s' écarter du cadre, ni de la portée, de la présente invention. 253 C 091 Revendications 1 Procédé d'obtention d'une couche de glace, conve- nant pour des essais de maquettes de bateau, sur une sur- face d'eau, par pulvérisation, caractérisé en ce que la couche de glace est obtenue par pulvérisation, sur la sur- face de l'eau, de gouttes d'eau qui gèlent dans l'air, et en ce que cette opération est poursuivie jusqu'à ce que toute ou au moins sensiblement toute l'épaisseur de la couche de glace désirée soit obtenue. 2 Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise, pour la pulvérisation, un dispositif dans lequel un effet d'abaissement de la température, suf- fisant pour congeler les gouttes d'eau pulvérisée, est en- gendré par la détente d'un gaz comprimé introduit dans le dispositif d'une façon connue. 3 Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les gouttes d'eau sont pulvérisées dans une ambian- ce froide telle que la basse température de l'ambiance pro- voque le gel des dites gouttes. 4 Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'avant le début de l'opé- ration de pulvérisation une couche de glace extrêmement mince est formée sur la surface de l'eau, par congélation naturelle. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une trajectoire des gout- tes dans l'atmosphère d'au moins 1 m de long est utilisée dans l'opération de pulvérisation, pour assurer la congéla- tion des gouttes d'eau. 6 Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on utilise de l'eau sa- lée, dans l'opération de pulvérisation. 7 Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce aue la salinité de l'eau est de 0,5 à 3 %. 8 Procédé suivant l'une quelconque des revendications 253 " 091 7. précédentes, caractérisé en ce que la couche de glace ou de neige mouillée, qui est obtenue par l'opération de pulvérisation, est durcie par maintien de la température de l'air au-dessus de la glace à une valeur de -50 C ou moins, pendant au moins une heure, et de préférence pen- dant au moins deux heures. 9 Procédé suivant l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que l'épaississement vers le bas de la couche de neige mouillée, obtenue par l'opération de pulvérisation, est empêché, pendant une phase finale de durcissement de la glace, par une circula- tion d'eau sous la glace - Couche de glace, convenant pour des essais de ma- quettes de bateaux en présence de glace, caractérisée en ce qu'elle est obtenue par pulvérisation, sur la surface de l'eau, de gouttes d'eau qui gèlent dans l'air, et par poursuite de cette opération jusqu'à formation de toute ou au moins sensiblement toute l'épaisseur de la couche de glace requise.