Brevet FR2603016A1 — publié le 19880226

La présente invention concerne d'une manière générale les techniques ae nettoyage à'objets immergés dans un milieu aqueux et trouve son application notamment dans la protection des coques, entrées et évacuations d'eau de navires, ballasts, reservoirs, conduites etc..., contre les salissures, adhérences ou analogues constituées par des organismes, principalement mollusques, issus de ce milieu. Depuis la mise à l'eau de son premier navire, l'homme s'est trouvé confronté à la pestifération des coques par Les parasites marins. Des coques, alors en bois, furent protégées par des plaquages de feuilles de métal tel le cuivre, i 'é- tain ou le plomb. Actuellement, des revêtements sous forme de peinture à base de métaux lourds et/ou de poisons généra- lement cyanurés sont employés sur la maorité des objets immergés à protéger.La période d'application ae tels revêtements, qui empoisonnen et polluent l'environnement, doit d'une part être assez courte pour leur conserver une certaine efficacité, la lixiviation du principe actif étant importante, et, d'autre part, suite à la mithridatisation, la violence du produit doit être accrue ou sa composition renouvelée. On connaît un "dispositif de protection u'obåets immergés contre les salissures et adhérences constituées par des organismes utilisant des électrodes immergées et isolées l'une de l'autre entre lesquelles passe un courant électrique sénUrr à bord du navire." (E.V. Iskra, E.P. Koutsevalova, E.S. Gourevitch : "Protection des navires contre les salissures. mitions Soudostroienie, Leningrad, 1978). Ce dispositif a l'inconvénient ue néceasiter une très grande énergie, a une efficacité directement liée à la salinité au milieu aqueux et une consommation d'électrodes non négligeable. On connaît un "dispositif de protection utilisant des transducteurs ultrasonores montés par paires, sous la ligne de flotaison, dans un plan médian entre celle-ci et la quille et convenablement séparés entre eux."..."Le même système permet d'utiliser les transducteurs comme haut-parleurs de manière à ce qu'ils émettent de la musique." (Brevet d 'in- vention 7802024). Cette invention a l'avantage d'aider les salissures et adhérences constituées par des organismes à quitter le navire en musique, cependant le choix des ultrasons peut s'avérer critique quant à la fréquence utilisée il n'est que de voir la saturation en parasites marins des dômes de sonars, pourtant puissants, dont la plupart opèrent dans la bande des 20-40 Kilohertz, pour comprendre que tout n'est pas encore parfait en ce domaine. On connaît un "dispositif antifouling pour la protection d'une coque notaient d'un navire comportant une pluralité de bandes de film piezzoélectrique connectées à un générateur de tension pour produire des vibrations mécaniques dudit film qui sont transmises au support, en l'occuren- ce une coque." (Brevet d'invention 79004j9). Le fonctionnement efficace de ce dispositif exige un isolement électrique parfait très aifficile à maintenir à l'extérieur a'une coque immergée, dans une eau généraiement salée.La fragilité relative au film piezzoélectrique est un handicap face à l'exposition, aux apparaux, haussières, défenses, quais, qui risquent à'en provoquer la détérioration rapide, On connait un "dispositif électromagnétique engendrant des oscillations mécaniques ae la surface à protéger au moyen d'impulsions électromagnétiques qui, en agissant sur la surface à protéger grâce à des oscillations de grande intensité entraînant une cavitation dans l'eau, donne la mort par lésions internes, externes, déplacements intracellulaires d'orare physico-chimique, etc..." (Brevet 79311). les contraintes créées lors de la libération de l'impulsion électromagnétique engenarent une fatigue qui peut être fatale au matériau à protéger.L'adhérence des revêtements anti-corrosion est compromise comme un résultat de la cavitation. Le dispositif génère des impulsions électromagnétiques brèves très puissantes, source d'interférences gênantes pour les moyens de navigation et de communication si l'objet à protger est un navire. La présente invention concerne un dispositif destiné à inhiber la formation de souillures et adhérences résultant de l'habitat des surfaces d'objets immergés dans un milieu aqueux par des organismes issus de ce milieu. Le dispositif selon l'invention agit en rendant cet habitat inaésirable par la transmission aux surfaces immergées de vibrations mécaniques très basse fréquence générées dans la bande au haut infrason par un résonateur électromagnétique à oscillations entretenues. Grâce à l'usage de moyens électroniques, tous les constituants du dispositif sont rassemblés dans un seul conteneur pour former un bloc étanche et de faible volume. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront décrits plus en détail en regard des dessins annexés à titres a'exemples nullement limitatifs et sur lesquels - La figure 1 illustre le principe de la forme pré- férentielle du dispositif selon l'invention. - La figure 2 représente une coupe transversale de la forme préférentielle du dispositif selon l'invention. - La figure 3 illustre le principe d'une autre forme du dispositif selon l'invention. - La figure 4 représente une coupe transversale d'une autre forme du dispositif selon l'invention. - la figure 5 illustre le schéma synoptique de la partie électronique uu dispositif selon l'invention. - La figure 6 représente différents adaptateurs de fixation a un objet immergé du aispositif selon l'invention. - Les figures 7 et 8 illustrent différentes possibilités d'équipement de navires à l'aide uu dispositif selon l'invention. - La figure 9 illustre deux possibilités d'équipement de la mèche du safran d'un navire à l'aide du dispositif selon l'invention. De dispositif selon l'invention comporte des miens pou créer et entretenir des oscillations mécaniques quasi sinusoidales non aùïurties, d'une fréquence comprise entre 26 et 30 Hertz. il est réalisé sous la forme d'un résonateur élec tromSbnétique réuni à un oscillateur par l'intermédiaire d'un amplificateur. Selon Une réalisation préférentielle dont le principe est illustré figure 1, la partie fixe d'un résonateur électromagnétique (1) à bobine mobile (2), est utilisée conique masse séismique résonnante dont l'énergie de résonance, en retenue par la bobine mobile (2) et ltosciliteur-amplifica- teur (3) est partiellement transmise à l'objet à protéger (4) par le moyen de la fixation unique (5). Le dispositif selon l'invention est représenté en détail figure 2. La partie séismique résonnante est composée de l'aimant permanent (6), de la culasse (7), du noyau (8), du flasque entrefer (9) et à moinare degré de la partie électronique (3), de la demi-coquille supérieure (11) et de la portion périphérique (42) de la demi-coquille inférieure (10). La partie active du moteur réside en la bobine mobile (2) liée rigiaement par le canon (13) à la partie transmissive (40) et à la pièce de liaison (15). Les perforations (16) ont pour but d'éliminer le phénomène de matelas créé par le volume d'air cerné entre le canon (13), la partie tranamissive (40) et le noyau (8). Les composants du circuit électronique (3) sont soudés en leur intégralité sur le circuit imprimé (17). L'ensemble électronique ainsi réalisé comprend les éléments majeurs qui sont, selon la figure 5 : le circuit oscillateur-amplificater (37) dont le rôle est de créer et d'entretenir les oscillations en actionnant la bobine mobile (2), alimenté par le régulateur de tension (38) intégralement protégé contre les courants et températures excessifs et le pont de redressementfiltrage (39) qui adapte le dispositif selon l'invention à toute source basse tension d'énergie à courant continu ou alternatif.Un élément élastique à caractéristique isolante (18), figure 2, absorbe les inégalités résultantes de la soudure des composants sur la partie inférieure au circuit imprimé (17) et répartit la pression exercée par les quatre ergots (19) de maintien en position du circuit imprimé (17). Deux conducteurs électriques (20) pénètrent à l'intérieur au dispositif à travers un manchon étanche rapporté (21) et se raccordent au circuit imprimé (17) pour en permettre l'alimentation électrique. Quatre demi-rubans (22, 23) en métal bon conducteur de l'électricité de faible épaisseur et de largeur avantageuse relient électriquement le circuit imprimé (17) à la bobine mobile (2) par les intermédiaires du contact (51, Détail A) les séparant et du relais de soudure (24). Les deux demirubans (21) occupant la demi-coquille supérieure (11) sont convenablement logés et immobilisés dans des cavités (25) ménagers lors du moulage. L'extrEmité supérieure des deux demi-rubans supérieurs (22) émerge librement de manière à être courbée puis introduite lors de l'opération d'assemblage entre le circuit imprimé (17) et l'élément élastique (18) pour y être comprimée et assurer ainsi une bonne liaison é- lectrique.L'extrémité inférieure de ces mêmes demi-rubans (22) entre en contact avec l'extrémité supérieure des demirubans inférieurs (23) comme indiqué (51) Détail A, où une cavité (25) évite la souillure du contact des demi-rubans (22., 23), en absorbant l'excédent toujours possible du liant utilisé pour moindre les demi-coquilles (10) et (11) lors de l'opération d'assemblage. L'extrémité libre des demi-rubans inférieurs (23) aura été auparavant connectée au conducteur actif de la bobine mobile (2) par l'intermédiaire du relais de soudure (24). Les deux demi-coquilles (10) et (11) forment un conteneur étanche à l'eau et aux gaz. Elles sont moulées à partir par exemple d'un polycarbonate à haute résistance d'impact. La demi-coquille supérieure (11), outre les ergots (19) et le manchon (21), comporte une série de saillies (12) concentriques dont l'espacement et le nombre sont fonction au degré voulu ae centrage et de maintien du moteur électromagnétique par sa culasse (7). Quatre de ces saillies sont suffisamment écartées deux à deux pour permettre le passage dans l'espace libéré des deux demi-rubans (22). La pièce inférieure (10) comporte trois zones bien distinctes dévolues chacune à une fonction particulière La zone (42) est attribuée à la partie périphérique très rigide qui doit assurer un maintien efficace du moteur et un jointage sans déformation avec la demi-coquille supérieure (11).Les saillies épaulées (14), outre leur rôle de centrage et d'assise du moteur par son flasque entrefer (9), ont aussi celui de permettre le passage des deux demi-rubans (23) ; elles ont enfin le rôle de répartition du matelas d'air relativement déplacé par les parties (40) et (41) dans tout le volume libre du dispositif selon l'invention. La deuxième zone (41) est attribuée à la partie qui agit à la fois à titre de membrane et de suspension du sys tème séismique résonnant déjà décrit. Son épaisseur et son apparente rigidité sont telles que la bobine mobile reste centrée quelle que soit l'orientation de l'axe du dispositif par rapport à la direction réelle ou relative de la force d'attraction de la pesanteur. Le nombre restreint d'ondulations concentriques, leur forme et leur épaisseur, contribuent à la réduction de l'amplitude du mouvement de la partie centrale (40), donc du matelas d'air déplacé dans le dispositif ; le but du dispositif étant de transmettre non pas un son mais une vibration mécanique. Enfin la troisième zone (40) est attribuée à la transmission mécanique de la vibration générée par le dispositif selon l'invention. Cette transmission intervient par le moyen de la pièce de liaison (15) en acier inoxydable mollette et moulée dans la masse de la partie (40). Pour que la résonance intervienne efficacement, le dis- positif devra être rigidement maintenu en contact avec l'ob- jet à protéger, la masse, sinon la rigidité de ce dernier aevant être nettement plus grande que celle du dispositif, ceci dans le but évident d'une transmissibilité maximale des vibrations mécaniques engendrées. L'ensemble du dispositif selon l'invention est empli sous faible pression d'un gaz antidéflagrant dans le but de conserver une hygrométrie constante, tout en évitant la pro- pagation de la flamme. Pour des raisons évidentes de sécurité électrique, le dispositif doit être protégé par un fusible amont convenablement calibré et situé au niveau de la source d'alimentation. Dans la forme de réalisation selon la figure 4, tous les éléments standard constitutifs d'un haut-parleur moderne sont présents. Quelques modifications "adaptent" un produit orienté en un résonateur hermétiquement fermé a' l'eau et aux gaz par des demi-coquilles supérieure (11) et inférieure (10). La résonance est obtenue grâce à l'adjonction d'un lest (26) généralement de plomb coulé dans une coupelle (27) constituée d'un matériau amagnétique dont la périphérie est gauffrée pour assurer une bonne adhérence tant extérieure du côté du canon (13) qu'intérieure du côté du lest (26). Un garnissage (32) rigidifie l'accouplement canon (13) / cône (31), alors que de nombreux ajours sans enlèvement de matière (28) sont réalisés pour donner au cône (31) la capacité suffisante d'absorption du matelas résultant de la présence d'air dans les volumes entourant le cône (31). Le circuit imprimé annu- laire (17) de l'électronique d'alimentation, d'oscillation et d'amplification (3) est maintenu par un moyen de fixation (30) sur des rapports poinçonnés à partir du saladier (29). La partie électronique est liée électriquement d'une part à la source d'alimentation par le câble à deux conducteurs (20) à travers le manchon étanche rapporté (21), et d'autre part à la bobine mobile du résonateur par l'intermédiaire de deux conducteurs souples et du relais de soudure (24). Le saladier (29) dont la périphérie a été modifiée est maintenu fermement en place dans une saignée (33) pratiquée dans la partie supérieure de la demi-coquille (11) par la pression résultante de la partie inférieure de la demi-coquille (10) sur l'ensemble du dispositif à travers la pièce de culasse (7). Des nervures (34) en nombre avantageux donnent une bonne rigidité à la demi-coquille inférieure (10) du dispositif.Enfin le spider (35) étant na turellement poreux et le cône (31) étant ajouré, le volume intérieur du conteneur formé des ueui-coquiiles (10) et (il) peut alors être rempli par un gaz neutre sous faible pression. ligure 6 sont représentés divers moyens assurant la fixation du dispositif à l'objet à protéger. La pièce (43) en acier inoxydable décolletée et filetée extérieurement est le moyen de fixation du dispositif selon l'invention à l'un quelconque des supports (44), (45) ou (46). Le support (44) de section circulaire pour une meilleure propagation des onaes de vibration est composé soit d'acier inoxydable, d'acier ou d'aluminium marine. En son centre, un orifice fileté reçoit la partie inférieure de la pièce; trois à six trous forés près de la périphérie permettent la fixation ae ce support soit par des moyens mécaniques (vis, goujons, tire-fonds), soit par soudure.Le support (45) de section circulaire lui aussi est composé soit d'un polycarbonate à haute résistance d'impact, soit de résine armée de tissu ae verre, soit d'un composite ; une pièce molletée (36) identique à celle (15) du dispositif selon l'invention y est moulée. Ce support est soit collé, soit maintenu en contact avec l'objet à protéger par un tissu de verre baigné d'époxy ou les deux. le support (46) a généralement la forme à'un collier en acier inoxydable destiné à maintenir soliaement le dispositif en un point de la périphérie d'un solide pou vant être par exemple une mèche de safran, une conduite d'eau, une pièce de structure. Les pièces (47), (48) et (49) en acier inoxydable adaptent directement le dispositif selon l'invention à l'objet à protéger.(4). La pièce (50) est composée d'acier haute résistance et s'utilise habituellement dans les matériaux très durs où elle pénètre projetée par un dispositif pyrotechnique. Un transmetteur issu du dispositif selon l'invention couvre dans de bonnes conditions de transmission une surface circulaire de vingt mètres carrés, soit grossièrement les parties mouillées d'une embarcation dont la longueur à la flotaison est comprise entre 4 et 5 mètres. Pour-pro- téger des surfaces supérieures, 2, 3, n transmetteurs doivent être installés, leur centre pour en assurer un recouvrement correct des onaes de vibration n'étant jamais à plus de 4 mètres l'un de l'autre ou à moins de 2 mètres de l'une des extrémités à protéger ; de plus, si l'objet à protéger est équipé d'un double fond, alors le transmetteur doit être fixé sur le fond ou sur la paroi qui est en contact avec le milieu aqueux. La figure 7 représente dans sa partie gauche l'installation de transmetteurs sur les fonds et dans la quille creuse d'une embarcation de moyen tonnage. La partie droite de la figure représente une embarcation de talle nettement plus réduite. Figure 8 sont représentés quelques cas particuliers dans lesquels deux transmetteurs sont fixés à la coque unique, l'un est monté à l'intérieur d'un ballast, les angles fermés ne propageant pas les ondes de vibration, un transmetteur supplémentaire a dû être fixé à l'extérieur du ballast pour le protéger. Des exemples de protection d'une quille mince ainsi que d'une conduite d'eau complètent cette figure. Quant à la figure 9, elle explicite deux alternatives d'équipement d'une mèche de safran, le montage axial n'étant pas toujours possible par le fait de la présence d'un carré de manoeuvre de barre franche. Le dispositif selon l'invention n'est ni polluant, ni encombrant, ses performances restent constantes dans le temps. Âcoustiquement parlant, le son qu'il génère est un bouraonnement i peine audible, il ne nécessite aucun entretien et consomme très peu de l'énergie d'une source basse tension continue ou alternative. Il est particulièrement apte à l'équipement des embarcations de petites et moyennes dimensions. FEVEiDICATiONS. 1) Dispositif pour prévenir la formation à la surface d'un objet se trouvant dans un milieu aqueux de salissures et aanérences constituées par des organismes issus de ce milieu, caractérisé en ce qu'il comporte un boitier étanche composé de deux demi-coquilles (10), (11), contenant une masse séismique résonnante formant un résonateur électromagnétique dont les oscillations mécaniques sont générées et entretenues par un circuit électronique (3) connecté électriquement à une source extérieure d'énergie basse tension et transmises par une pièce unique de fixation (15) à l'objet à protéger (4). 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie séismique du résonateur est principalement composée de l'aimant permanent (6), de la culasse (7), du noyau (8), de la plaque entrefer (9) et, à moindre degré, de la demi-coquille (11) et le circuit électronique (3) monté sur le circuit imprimé (17) supporté par la matière élastique (18). 3) Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la demi-coquille inférieure (10) comporte trois zones distinctes correspondant chacune à une fonction bien définie, d'assemblage et psrtiellement de masse séismique pour la zone rigide (42), d'élément élastique de la chaîne d'oscillation pour la zone annelée (41) et de transmission pour la zone (40). 4) Dispositif selon l'une quelconque des ravendications précédentes caractérisé en ce que la création de l'oscilla- tion et son entretien sont dévolus au circuit électronique (3) comportant pour le moins le circuit imprimé (17), l'oscillateur-amplificateur (37), le stabilisateur de tension intégré (38) et l'élément de redressement et de filtrage (39). 5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le volume laissé libre dans le boitier étanche formé des deux demi-coquilles (10) et (11) est occupé par un gaz antidéflagrant sous faible pression. 6) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le cône (31) est ajouré de nombreuses perforations (28) équidistantes. 7) Dispositif selon l'une des revendications 1 ou e caractérisé en ce que le moyen d'abaisser la fréquence de résonance à la valeur requise est réalisé sous la forme d'un lest (26).