Brevet FR2568849A1 — publié le 19860214

"APPAREILIA(E D'AL:ENTATION EN EAU CHAUDE D'UN PLONGEUR SOUS-MARIN ET CONDUITE SOUPIR POUR UN TEL APPAREILLAGE" La présente invention est relative à un appareillage d' alimen- tation en eau chaude d'un plongeur sous-marin, du type comprenant un ensemble pompe-réchauffeur et une conduite souple s'étendant de cet ensemble au plongeur. On utilise actuellement pour alimenter en eau chaude les plongeurs sous-marins des tuyaux en caoutchouc, en silicone ou en d'autres matériaux isolants tels que la mousse de néoprène. Ces tuyaux sont loin de donner satisfaction. En effet, dès qu'ils sont placés dans une atmosphère à base d'hélium ou d'hydrogène, ce qui est généralement le cas dans les enceintes submersibles destinées aux plongées profondes, ils perdent leurs performances thermiques du fait de la conductibilite thermique élevée de l'hélium ou de l'hydrogene, gaz auxquels ils ne sont pas étanches. Par suite, il est presque impossible de fournir au plongeur, à une distance de plusieurs dizaines de mètres, de l'eau à une teppérature convenable et stable.De plus, la réalisation de tels tuyaux capables de résister aux fortes pressions rencontrées en plongée pose de sérieux problèmes technologiques. L'invention a pour but de fournir un appareillage léger, facile à manipuler et capable de fournir au plongeur de l'eau chaude à une teperature bien contrôlez quelles que soient la pression et la nature de l'atmosphère de l'enceinte de plongée. A cet effet, l'invention a pour objet un appareillage du type précité, caractérisé en ce que la conduite souple comprend deux tuyaux métalliques ondulés disposés l'un dans l'autre et, à chaque extrémité, un raccord fixé de façon étanche à ces deux tuyaux. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses de I'invention : l' - une couche d'une matière thermiquement isolante est interposée entre les deux tuyaux - la section méridienne de chaque raccord a une forme sinueuse l'appareillage comprend une deuxième conduite souple de renvoi de l'eau chaude vers l'ensemble pompe-rdchauffeur, la ccwbinaison du plongeur comportant un réseau de circulation de l'eau chaude de la sortie de la première conduite à L'entrez de la deuxième conduite. L'invention a également pour objet une conduite souple destinée à un tel appareillage. Cette conduite souple est caractérisée en ce qu'elle comprend : deux tuyaux métalliques ondulés disposés l'un dans 1' autre ; à chaque extrémité, un raccord fixé de façon étanche à ces deux tuyaux ; et un gaz thermiquement peu conducteur emplissant l'espace qui sépare les deux tuyaux, ce gaz se trouvant à une pression inférieure à la pression d'affaissement du tuyau intérieur et à la pression nominale de service du tuyau extérieur. Quelques modes de réalisation de 1' invention vont maintenant être décrits en regard des dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 représente schématiquement une cloche de plongée équipée d'un appareillage conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue analogue d'une variante ; - les figures 3 et 4 représentent en coupe longitudinale la partie courante de deux modes de réalisation de la conduite souple d'un appareillage conforme à l'invention ; et - la figure 5 représente un troisième mode de réalisation d'une telle conduite souple. On a représenté à la figure 1 une cloche de plongée 1 supposée immergez à grande profondeur dans la mer. Pour équilibrer la pression de l'eau, une atmosphère respirable sous la même pression, constituée d'hélium contenant un faible pourcentage d'oxygne, est maintenue dans cette cloche. La cloche 1 comporte une plate-forme intérieure 2 supportant divers équipements et en particulier la partie fixe d'un appareillage d'alimentation en eau chaude d'un plongeur 3, à savoir un accumulateur de chaleur 4 et une pompe 5. Un tube vertical 6 part vers le bas de la plate-forme 2 ; son extrémité inférieure plonge dans l'eau de mer, et son extrémité supérieure est reliée à un serpentin d'échange de chaleur qui traverse l'accumulateur de chaleur 4 et débouche à l'orifice d'aspiration de la pompe 5. L'orifice de refoulement de cette dernière est raccordé à l'entrée d'une conduite souple 7 qui sera décrite en détail plus loin. La conduite 7, d'une longueur de 30 m par exemple, s'étend jusqu'à un raccord rapide 8. Le plongeur peut brancher sur ce raccord un tube souple 9 de courte longueur qui débouche dans la double paroi de sa oombinaison de plongée, laquelle est pourvue d'orifices de sortie d'eau chaude dans les régions des pieds et des mains. La conduite 7 a été représentée entièrement déroulée, mais on comprend qu'un dispositif d'enroulement approprié (non représenté) est prévu dans la cloche, la conduite se dévidant à la demande au fur et à mesure de l'éloignement du plongeur. On a également représenté à la figure 1 une bouteille 10 de mélange gazeux respirable sous pression disposée sur la pla-forme 2. De cette bouteille part un tube souple 11 destiné à véhiculer le mélange gazeux jusqu'au masque du plongeur. Camul on le voit aux figures 3 à 5, la conduite 7 est constituée essentiellement, dans sa partie courante, de deux tuyaux souples ondulés disposés l'un dans l'autre avec un certain espacement radial, à savoir un tuyau intérieur 12 et un tuyau extérieur 13. Ces tuyaux sont métalliques, par exemple en acier inoxydable ; ils peuvent être annelés, c'est-à-dire à ondes contenues dans des plans radiaux, ou bien ondulés en hélice. Les tuyaux 12 et 13 délimitent entre eux un espace annulaire-14 qui, au moins lorsque la conduite 7 est à peu près rectiligne, a une épaisseur moyenne à peu près uniforme. De préférence, came représenté, on dispose dans cet espace 14 une barrière thermique. A la figure 3, il s'agit d'un enroulement 15 d'un matériau à haute performance d'isolation thermique constitué de couches alternées d'une feuille métallique brillante et d'une feuille de matière fibreuse, par exemple de papier ; aux figures 4 et 5, il s'agit d'un tube 16 de mousse de matière plastique. Par ailleurs, on peut faire le vide dans l'espace 14 affin de diminuer au maximum les pertes thermiques de la conduite 7. On peut également emplir cet espace d'un gaz relativement mauvais conducteur de la chaleur (par rapport à l'hélium ou à l'hydrogène), tel que le C02, un "Fréon", un gaz rare (argon, néon, xénon), ou l'air. Ce gaz peut être à la pression atmosphérique ou, notamment pour les plongées profondes, à une pression au plus égale à la plus faible de deux pressions qui sont d'une part la pression d'affaissement du tuyau intérieur 12 et d'autre part la pression nominale de service du tuyau extérieur 13 ; la conduite 7 est alors à mSme de supporter sans s'affaisser des pressions extérieures considérables, de l'ordre du double de la pression maximale admissible lorsque l'espace 14 se trouve à la pression atmosphérique. I1 est à noter que si l'espace 14 est mis sous vide ou pressurisé et que l'on utilise le tube de mousse 16, cette mousse doit être d'un type à cellules ouvertes. A chaque extrémité, la conduite 7 est équipée d'un raccord métallique fixé à joint étanche par brasure ou soudure d'une part au tuyau 12, d'autre part au tuyau 13. Ainsi l'espace 14, délimité par ces deux tuyaux et par les deux raccords, est parfaitement étanche à tous les fluides et en particulier à l'hélium. Par suite, les performances d'isolation thermique de la conduite 7 ne sont pas détériorées lorsqu'elle est stockée dans la cloche 1. On a représenté à la figure 5 un exemple de réalisation des extrémités de la conduite 7. L'extrémité gauche correspond au raccordement fixe à l'orifice de refoulement de la pompe 5, et l'extmité droite au raccordement amovible cté plongeur. Côté pompe, le raccord 17 forme un ensemble rigide à demisection méridienne en U. La branche extérieure du U, plus longue que l'autre, est soudée ou brasée à l'extrémité du tuyau 13, tandis que sa branche intérieure est soudée ou brasée à celle du tuyau 12. Un conduit latéral 18 permet de faire le vide dans l'espace 14 ou d'y injecter un gaz approprié, puis est herrrtiquement obturé par un bouchon 19. L'extrémité du raccord 17 est filetée pour sa fixation sur la pompe 5. En variante, cette fixation peut être d'un type à raccord tournant. Côté plongeur, le raccord, référencé 8 came à la figure 1, comprend un corps principal 20 à demi-section méridienne en U analogue au raccord 17 et également fixé par brasure ou soudure à l'extrfimité des tuyaux 12 et 13. Un embout 21 est monté rotatif à l'intérieur de ce corps au moyen d'un circlips 22, avec interposition d'un joint d'étanchéité torique 23. Le tube 9 du plongeur (figure 1) peut ainsi se raccorder facilement à la conduite 7 par insertion de son extrémité libre dans l'espace annulaire existant entre l'embout 21 et le corps 20, et est retenu de façon amovible dans cette position par des dents 24 (ou, en variante, par une rugosité quelconque) prévues sur l'embout. En cas de nécessite, le plongeur peut se libérer par simple traction sur le corps 20 et sur le tube 9.Il peut aussi revenir à la cloche en se tractant sur la conduite 7, grâce à la robustesse de cette dernière. On remarque que, de par la forme sinueuse de leur section méridienne, les raccords 8 et 17 constituent un trajet très allongé de conduction thermique entre les tuyaux 12 et 13. De plus, on peut réaliser ces s raccords en un métal relativement peu conducteur de la chaleur tel que l'acier inoxydable. Ces caractéristiques contribuent également à conférer à la conduite 7 d'excellentes propriétés d'isolation thermique. Grâce à la constitution de la conduite 7 décrite cidessus, les pertes thermiques le long de cette conduite sont très faibles, malgré les conditions défavorables de son utilisation : de l'eau réchauffée à 40 à 450C dans l'accumulateur de chaleur 4 (ou, en variante, dans tout autre dispositif réchauffeur approprié) arrive au plongeur à une teppérature réduite de 0,2 à 20C seulement, suivant le mode de réalisation choisi, pour une température de l'eau de mer de l'ordre de + 50C.Par suite, l'eau arrive au plongeur à une température constante, bien contrôlée, de l'ordre de 38 à 450C ; après avoir circulé dans la carbinaison du plongeur, elle s'échappe à 25 à 350C par les orifices de cette combinaison en réchauffant les mains et les pieds de celui-ci, suivant les flèches indiquées à la figure 1. En ce qui concerne le tube 9, si ce tube est très court, par exemple de l'ordre de 30 cm, il peut être constitué par un sple tube en élastomère, comme représenté à la figure 5. S'il est plus long, par exemple de l'ordre de 1 m, il est préférable qu'il ait la même consitution que la conduite 7, pour éviter les pertes thermiques. En variante, la conduite 7 pourrait d'ailleurs se raccorder directement à la combinaison du plongeur, au moyen d'un raccord rapide de tout type approprié. Grâce aux faibles pertes thermiques ainsi obtenues, on peut envisager de faire circuler l'eau en circuit fermé, comme représenté à la figure 2. Dans ce cas, la cadbinaison du plongeur comporte des passages de circulation (non représentés) judicieusement répartis sur toute sa surface et ramenant 1' eau chaude à un deuxième tube souple 9A raccordé par un raccord rapide 8A à une deuxième conduite souple 7A reliée elle-mSme à l'entrée de l'accumulateur de chaleur 4. Les éléments 7A, 8A, 9A sont analogues respectivement aux élements 7, 8, 9 de la figure 1, et le tube vertical 6 de cette figure 1 est supprimé. On comprend qu'avec un tel agencement, l'eau doit être réchauffée beaucoup moins qu'à la figure 1 ; par conséquent, l'énergie de réchauffage à dépenser diminue considérablement, ce qui équivaut, dans le cas d'un accumulateur de chialeur, à une augmentation considérable de l'autc,nomie de l'appareillage. En variante encore, on peut disposer le tube 11 de mélange respirable à l'intérieur du tuyau 12, afin de réchauffer ce gaz avant de le fournir au plongeur. Dans ce cas, un court tronçon d'exémité du tube 11 s'étend entre la région du raccord 8 et le masque du plongeur, directement dans l'eau de mer, et ce tronçon est de préférence isolé thermiquement. REVENDICATIONS 1. - Appareillage d'alimentation en eau chaude d'un plongeur sous-marin, du type comprenant un ensemble poppe-réchauffeur (4, 5) et une conduite souple (7) s'étendant de cet ensemble au plongeur (3), caractérisé en ce que la conduite souple (7) comprend deux tuyaux métalliques ondulés (12, 13) disposés l'un dans l'autre et, à chaque extrémité, un raccord (8, 17) fixé de façon étanche à ces deux tuyaux. 2. - Appareillage suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'une couche (15 ; 16) d'une matière thermlquement isolante est interposée entre les deux tuyaux (12, 13). 3. - Appareillage suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la couche isolante (15) est constituée par un enroulement d'une feuille métallique brillante et d'une feuille en une matière fibreuse. 4. - Appareillage suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la couche isolante (16) est constituée d'une mousse de E Libre plastique. 5. - Appareillage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'espace g14) séparant les deux tuyaux (12, 13) est sous vide. 6. - Appareillage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'espace (14) séparant les deux tuyaux (12, 13) contient un gaz thermiquement peu conducteur dont la pression est sensiblement la pression atmosphérique. 7. - Appareillage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'espace (14) séparant les deux tuyaux (12, 13) contient un gaz thermiquement peu conducteur dont la pression est inférieure à la pression d'affaissement du tuyau intérieur (12) et à la pression nominale de service du tuyau extérieur (13). 8. - Appareillage suivant les revendications 4 et 7 prises ensemble, caractérisé en ce que la mousse (16) est du type à cellules ouvertes. 9. - Appareillage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la section méridienne de chaque raccord (8, 17) a une forme sinueuse. 10. - Appareillage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'au moins le raccord (8) situé du côté du plongeur (3) est du type rotatif. 11. - Appareillage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'un tube (11) d'alimentation du plongeur en gaz respiratoire est disposé dans le tuyau intérieur (12). 12. - Appareillage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend une deuxième conduite souple (7A) de renvoi de l'eau chaude vers l'ensemble pompe-réchauf four (4, 5), la oar33inaison du plongeur (3) comportant un réseau de circulation de l'eau chaude de la sortie de la première conduite (7) à l'entrée de la deuxième conduite (7A). 13. - Conduite souple pour appareillage d'alimentation en eau chaude d'un plongeur sousnarin, caractérisée en ce qu'elle comprend deux tuyaux métalliques ondulés (12, 13) disposés l'un dans l'autre ; à chaque exémité, un raccord (8, 17) fixé de façon étanche à ces deux tuyaux ; et un gaz thermiquement peu conducteur emplissant l'espace (14) qui sépare les deux tuyaux, ce gaz se trouvant à une pression inférieure à la pression d'affaissement du tuyau intérieur (12) et à la pression nominale de service du tuyau extérieur (13). 14. - Conduite souple suiant la revendication 13, caractérisée en ce qu'une couche (15 ; 16) d'une matière thermiquement isolante est interposée entre les deux tuyaux (12, 13).