Brevet FR2607100A1 — publié le 19880527

"Hublot sous-marin pour bâtiments de navigation, permettant un champ de vision étendu sans déformation des objets à observer" L'invention concerne un perfectionnement de hublots pour bâtiments de navigation sous- marine. Le hublot selon l'invention comprend une surface sphérique bombée vers l'extérieur, réalisée dans une plaque trans- parente de verre renforcé, de matière plastique renforcée, et une plaque transparente plate ou pratiquement plate destinée à se monter pour recouvrir l'espace concave formé, du côté de la cabine, par la surface sphérique transparente bombée faisant saillie vers l'extérieur, l'espace ainsi formé par ces deux surfaces transparentes, étant rempli de liquide. Comme la structure du hublot sous-marin pour bâtiment, selon l'invention, est conçue de façon que la pression d'eau agissant sur la vitre de hublot soit supportée par la plaque à surface sphérique transparente, il n'est pas particulièrement nécessaire d'augmenter l'épaisseur de la plaque pour la rendre particulièrement résistante à la pression. Comme de plus l'espace formé par ces deux plaques transparentes est rempli de liquide, et comme la plaque transparente prévue du côté de la cabine est plate ou pratiquement plate, la surface à forte concavité ne constitue pas une limite directe entre l'eau et la cabine, de sorte que les objets se trouvant dans l'eau peuvent être observés pratiquement en grandeur nature. Généralement, les hublots sous-marins pour bâtiments doivent avoir une résistance mécanique très élevée et une très grande étanchéité à l'eau dans la partie o ils sont montés sur la coque du bâtiment, du fait des pressions d'eau extrêmement élevées auxquelles ces hublots sont soumis. Par suite, on a considéré comme suffisant pour les hublots d'un bâtiment ordinaire, d'avoir un degré de transparence permettant simplement de jeter un coup d'oeil dans l'eau, avec un champ de vision géné- ralement très faible et une vision déformée des objets observés à travers ces hublots. Pour les hublots de bâtiments d'inves- tigation ou d'observation sous-marine, des perfectionne- ments ont été apportés aux hublots pour pouvoir obtenir un champ de vision aussi large que possible avec des vues sans déformation. Pour obtenir un champ de vision plus large et une vue en grandeur nature qui ne soit pas déformée, il a été nécessaire d'augmenter le diamètre du hublot faisant face à l'eau, et de rendre la plaque transparente à placer dans le hublot, aussi plate et uniforme que possible en épaisseur. Cependant, si l'on veut placer une plaque transparente de verre ou de matière plastique renforcée dans un châssis de hublot de plus grand diamètre, la vitre du hublot a de grandes chances d'être détruite par la pression d'eau très élevée du fait de sa résistance structurellement faible à la pression d'eau. Il a donc été nécessaire d'augmenter l'épaisseur de la plaque transparente proportionnellement au diamètre du châssis de hublot sous- marin, si cette plaque transparente plate devait être utilisée en vitre de hublot pour le hublot sous-marin. La fabrication d'une telle plaque de matière plastique ou de verre épais est généralement difficile et une technologie sophistiquée est nécessaire pour obtenir une résistance mécanique élevée et uniforme ainsi qu'un indice de réfraction optique convenable, cette technique entraînant inévitablement des coûts de fabrication élevés de la plaque proprement dite. Un autre défaut venait du fait que plus la vitre de hublot est épaisse plus le champ de vision devient naturellement sombre. Des tentatives ont donc été faite pour courber la plaque de verre ou de matière plastique d'épais- seur uniforme de manière à former une surface sphérique, et la plaque a été placée dans le châssis de hublot de façon que la surface bombée soit tournée du côté de l'eau. Du fait de sa surface sphérique, la plaque selon l'invention présente une plus grande résistance mécanique à la pression d'eau, et permet d'utiliser un châssis de plus grand diamètre ainsi qu'une plaque plus mince. La surface sphérique de la plaque d'épaisseur parfaitement uniforme forme à son tour un espace concave du côté de la cabine. Lorsque le hublot est immergé dans l'eau, cette plaque transparente d'épaisseur uniforme sépare la cabine de l'eau par une surface de limite concave, ce qui constitue à l'usage une lentille concave. Ainsi, lorsqu'un observateur regarde dans l'eau à travers le hublot, les objets se trouvant dans l'eau apparaissent beaucoup plus petits qu'en grandeur nature et apparaissent également déformés à la périphérie du hublot. Au contraire, il est convenable de donner la forme d'une lentille convexe à la plaque transparente placée dans le châssis, de façon que les objets placés sous l'eau soient vus avec agrandissement. Dans ce cas, les caractéristiques mécaniques de la plaque se trouvent avantageusement améliorées. Cependant, la fabrication d'une telle plaque transparente sous forme de lentille convexe entraîne des difficultés à la fois dans la technique et dans le coût des pièces, la plaque ainsi obtenue étant également défectueuse en ce sens que les vues apparaissent plus déformées dans les zones les plus éloignées du centre du hublot. Du fait des défauts des hublots selon l'art antérieur, les hublots sousmarins couramment utilisés sur les bâtiments, sont généralement de diamètre aussi petit que possible, et la vitre de hublot à mettre en place est réalisée sous la forme d'une plaque plate transparente d'épaisseur uniforme. Le principal but de l'invention est de créer un hublot sous-marin pour bâtiment qui comprenne, à la place de la structure classique d'une vitre de hublot en verre, une plaque transparente renforcée d'épaisseur uniforme présentant une surface semi-sphérique capable de supporter la pression d'eau, et une plaque transparente plate ou sensiblement plate recouvrant l'espace concave formé, du côté de la cabine, par la plaque transparente semi-sphérique, cet espace compris entre les deux plaques transparentes étant rempli de liquide pour éviter la formation d'une surface de limite concave entre la cabine et l'eau. Un autre but de l'invention est de permettre à un observateur de voir les objets en grandeur nature -lorsqu'il regarde à travers le hublot depuis la cabine. Un autre but encore de l'invention est d'utiliser une plaque transparente disponible à un coût relativement bas, au lieu d'une plaque épaisse ou d'une plaque transparente de lentille convexe, malgré le fait qu'on donne au hublot un plus grand diamètre pour per- mettre un champ de vision-plus grand pour l'observation. Un autre but encore de l'invention est d'utiliser une plaque transparente placer dans le châssis de hublot, qui soit d'épaisseur uniforme mais relativement plus faible, de façon que les objets à observer n'apparaissent pas notablement déformés dans les zones les plus éloignées du centre du hublot. Pour atteindre les buts ci-dessus, l'invention concerne un hublot sous-marin pour bâtiments de navigation, utilisé pour recouvrir une ouverture formée dans la coque, hublot caractérisé en ce qu'il comprend une plaque transparente courbée pour former une surface bombée vers l'extérieur de la coque et faisant saillie à l'extérieur de cette coque, et une plaque transparente plate ou sensiblement plate destinée à recouvrir l'espace concave formé par la plaque courbe du côté de la cabine, l'espace ainsi formé entre les deux plaques transparentes étant rempli de liquide. L'invention sera décrite en détails en se référant aux dessins ci-joints dans lesquels: -la figure 1 représente un bâtiment équipé de hublots selon l'invention, ce bâtiment étant plus pré- cisément un sous-marin à vue latérale; - la figure 2 est une vue de dessus du sous-marin; - la figure 3 représente une structure typique du hublot selon l'invention, dans laquelle est représentée une vue en coupe d'une partie du sous-marin; - la figure 4 est une vue en coupe d'une autre forme de réalisation du hublot selon l'invention; et - la figure 5 représente une vue en coupe agrandie des parties essentielles de la figure 3. Comme indiqué sur la figure 3,le hublot sous-marin pour bâtiment de navigation selon l'invention, est constitué par une ouverture 2 dans une coque 1, sur laquelle on fixe une plaque transparente plate ou sensi- blement plate 3, et une plaque transparente sphérique 4, de manière à recouvrir l'ouverture. La plaque transparente 4 présentant une épaisseur sensiblement uniforme, est bombée de manière à faire saillie du côté de l'eau. La pression d'eau est supportée par cette plaque 4. La plaque transparente 3 présentant également une épaisseur sensiblement uniforme, est réalisée sous forme plate ou sensiblement plate, de manière à recouvrir l'espace concave formé, du côté O10 de la cabine, par la plaque transparente 4, cet espace devant être rempli de liquide 5 et scellé de manière étanche. L'espace formé par les plaques transpa- rentes 3 et 4, est rempli d'un liquide 5 sensiblement de même nature que l'eau se trouvant à l'extérieur du bâtiment. On remarquera que la plaque transparente 3 peut également être légèrement bombée, soit du côté de l'eau soit du côté de la cabine. Lorsque la plaque 3 est bombée du c8té de la cabine, les objets se trouvant dans l'eau apparaissent plus grands que nature, tandis qu'ils apparaissent plus petits que nature lorsque la plaque 3 est bombée du côté de l'eau. On décrira maintenant le fonctionnement de l'invention. Lorsque le hublot sous-marin pour bâtiment selon l'invention reçoit la pression d'eau par l'inter- médiaire de la plaque transparente sphérique 4, et lorsque l'espace concave formé, du côté de la cabine, par la plaque 4, est recouvert par la plaque transparente 3 et rempli de liquide 5, on peut rendre sensiblement plane et sans courbure la limite formée entre la cabine et l'eau. Par suite, lorsqu'un observateur regarde à travers le hublot depuis la cabine, cet observateur peut voir les objets pratiquement en grandeur nature (malgré une légère ré- fraction due à la présence des plaques transparentes 3 et 4), sans la moindre déformation dans les zones péri- phériques. De plus, comme la pression d'eau agit sur la plaque transparente sphérique 4, une résistance à la pression suffisante peut être facilement obtenue, même si le diamètre du hublot est augmenté pour offrir un champ de vision plus large. L'épaisseur des plaques 3 et 4 par rapport au diamètre du hublot, n'a pas besoin d'être extrêmement grande, ce qui permet de fabriquer ces plaques 3 et 4 à un coût relativement bas. De plus, comme les plaques transparentes 3 et 4 sont plus minces dans leur ensemble, le hublot devient plus transparent et offre une vision plus claire des objets observes. Des formes de réalisation typiques de l'in- vention seront maintenant décrites en se référant à un sous-marin présentant un hublot plus grand. Dans une première forme de réalisation, la lettre de référence A désigne un sous-marin comprenant une coque 1, une ouverture 2 d'observation sousmarine placée à chacune des deux extrémités de la coque 1, une batterie 6 servant de source de puissance, une bombe d'air comprimé 7 destinée à alimenter un réservoir de ballast 11 décrit ci-après, une bombe 8 destinée à fournir de l'oxygène à l'intérieur de la coque 1, une hélice 9 destinée a régler l'inclinaison de la coque 1 dans la direction d'avancement du sous-marin, une hélice 10 destinée à faire tourner et à propulser la coque 1 dans la direction latérale, et un réservoir de ballast 11 destiné à régler la profondeur. La référence 12 désigne un crochet destiné à hisser la coque 1, la référence 13 désigne une écoutille et la référence 14 désigne des gardes de protection placées aux deux extrémités ainsi que sur le dessus et sur le dessous du sous-marin. Un collier la fait saillie sur l'ouverture 2 de la coque 1 et s'étend vers l'extérieur pour former une surface de fixation plate lb destinée à fixer un dispositif de fixation 15 du châssis de hublot. Le dis- positif de fixation 15 du châssis de hublot devant se fixer sur la surface de fixation, comporte, du côté extérieur de celui-ci, un collier 15a destiné.à venir en contact avec le collier la, et une partie étagée 15b formée du côté intérieur pour venir s'engager contre le pourtour intérieur 2a de l'ouverture 2. Un collier extérieur d est placé dans une position venant en face du collier a, par l'intermédiaire d'une rainure périphérique 15c, pour recevoir un dispositif de retenue 16. La partie comprise entre le collier l5d et la partie étagée 15b est inclinée progressivement vers l'extérieur en 15e. Le côté périphérique de la plaque transparente 4 vient buter contre la partie inclinée 15e (figure 5). Dans la construction pratique d'un hublot, le dispositif de fixation du châssis de hublot 15 se fixe au collier la de la coque 1 par l'intermédiaire d'un joint torique 17, en engageant la partie étagée lSb du dispositif contre le pourtour intérieur 2a de l'ouverture 2, au moyen d'un dispositif d'accouplement 18. Ensuite, un joint torique 19 est introduit dans une rainure 15f formée dans la partie inclinée 15e du dispositif de fixation 15, pour fixer la plaque transparente 4 sur la partie inclinée 15e au moyen d'un dispositif de retenue 16. Le dispositif de retenue 16 est fixé sur. le collier 15d du dispositif de fixation 15 au moyen d'un boulon 20 et d'un écrou 21. L'écrou21 est vissé et serré. fermement par l'intermédiaire d'une rondelle de ressort et d'une rondelle plate. L'intérieur du dispositif de retenue 16 est réalisé sous la forme d'une surface inclinée 16a correspondant sensiblement à la courbure de la plaque transparente 4. Une garniture 22 est interposée entre la surface inclinée 16a et la plaque transparente 4. La plaque transparente 4 ainsi fixée présente une surface bombée sphérique faisant saillie vers l'extérieur par rapport à l'ouverture 2 de la coque 1. La plaque est d'épaisseur sensiblement uniforme. La plaque transparente 3 est fixée à la plaque 4 de manière à recouvrir l'espace concave que la plaque transparente 4 forme du côté de la cabine. On remarquera que la plaque transparente 3 peut être constituée par une plaque plate pour former une surface plate par rapport à l'ouverture 2, ou par une plaque légèrement bombée faisant saillie du côté de la plaque 4 par rapport à l'ouverture 2, ou encore par-une plaque légèrement bombée faisant saillie vers la cabine par rapport à l'ouverture. Dans le cas o la plaque 3 est bombée vers la cabine, les objets observés à l'extérieur du bâtiment apparaissent légèrement plus grands que nature. Dans le cas o la plaque 3 est bombée vers l'extérieur du bâtiment, les objets apparaissent légèrement plus petits que nature. Les plaques transparentes 3 et 4 peuvent être fixées directement l'une à l'autre, ou encore être reliées l'une à l'autre en utilisant des moyens tels que les moyens de fixation 15 du châssis de hublot. L'espace formé entre les plaques transpa- rentes 3 et 4 ainsi assemblées, est rempli d'un liquide présentant un indice de réfraction analogue à celui de l'eau pure ou de l'eau de mer entourant le bâtiment. On décrira maintenant une seconde forme de réalisation de l'invention représentée sur la figure 4. Dans cette seconde forme de réalisation, une plaque transparente sphérique 3' est interposée entre les plaques 3 et 4, et les espaces séparés par cette plaque 3' sont remplis respectivement de liquide 5. Il est possible d'utiliser plusieurs plaques 3' pour augmenter le nombre d'espaces séparés. Lorsque l'espace compris entre la plaque 4 et la plaque 3' est seul rempli de liquide 5, le hublot se comporte en lentille concave correspondant à la surface concave de la plaque 3', en offrant ainsi des vues légèrement réduites des objets situés à l'extérieur du bâtiment. Dans le cas o tous les espaces séparés par la plaque 3' sont remplis de liquide 5, les objets situés à l'extérieur du bâtiment peuvent être observés dans les mêmes conditions que dans la première forme de réalisation. La plaque transparente 4 reçoit la pression d'eau agissant sur le hublot, et doit donc être réalisée dans un verre renforcé ou dans une matière plastique renforcée telle que du polycarbonate ou analogue. Les plaques transparentes 3, 3' sont les moyens permettant d'assurer l'étanchéité du liquide 5, et sont généralement constituées par une plaque de verre ou une plaque acrylique, ou analogue. Les hublots sous-marins selon l'invention peuvent être utilisés sur n'importe quel bâtiment destiné à des inspections ou des observations sous-marines, et s'appliquent particulièrement bien à de petits sousmarins en navigation visuelle destinés à une observation directe à la lumière naturelle. R E V E N D I C AT IONS ) Hublot sous-marin pour bâtiments de navigation, utilisé pour recouvrir une ouverture formée dans la coque, hublot caractérisé en ce qu'il comprend une plaque transparente courbée (4) pourrformer une surface bombée vers l'extérieur de la'coque et faisant saillie à l'extérieur de cette coque, et une plaque transparente (3) plate ou sensiblement plate destinée à recouvrir l'espace concave formé par la plaque courbe du côté de la cabine, l'espace ainsi formé entre les deux plaques transparentes étant rempli de liquide (5). 2 ) Hublot sous-marin, selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plaque transparente (4), recevant la pression de l'eau est réalisée dans un verre renforcé ou dans une matière plastique renforcée telle que du polycarbonate ou analogue. Les plaques (3, 3') sont constituées généralement par une plaque de verre ou une plaque acrylique ou analogue.