Brevet FR2646826A1 — publié le 19901116

La présente invenlion concerne un systeme électronique de recherche d' un naufragé tombe accidentellement ci un bateau. Actuellement, @ n existe aucun moyen lechnique sûr. de pouvoi@ repérer. puts de sauver une personne en mer à la suite d une chule du pont d'un bateau Le désormais très classique harnais de sécurité est jugé génant par les skippers de voilier de course à cause au temps nécessaire pour le mettre. ceci les empechant d' intervenir rap@dement iors d' un problème soudain. de plus il limite la liberté des mouvements Cet état de fart est à l' origine de nombreuses disparitions de marins Maigrès le port du gilet de sauvetage. une mer très agitee vient facitement à bout du naufragé d' autant plus que les secours se voient souvent génés par les conditions météorologiques. Notre dispositif. selon l' invention. consiste en la protection permanente d une personne se trouvant à bord d' un navire Il agit de la manière suivante si la personne viens à tomber à l' eau. une torpille de petite taille placée sur le pont du bateau se mellra immédiatement à l' eau el grâce à un système électronique autonome à tête chercheuse, elle se propuisera en direction du naufragé pour lu@ porter secours Elle aura à son Dord un radeau pneumatique gonflable automatiquement qui sera déclenché dés que la torpille sera à proximité immédiate du naufrage. environ 3 métres à la verticale. celle-ci arrivant par le dessous Le radeau pourra être équipé d' un émetteur radio-goniométrique calé sur la bande marine ou d' un déflecteur radar. ceci afin de pouvoir localiser facilemenl I embarcation contenant le naufragé Pour que la sécurité soit totale il faudra que toute personne se rendant sur le Donl du navire. soit équipé à la ceinture d' un dispositif électronique miniaturisé composé d' un émetteur radio-code DTMF ( multr-fréquenses ). d' un émetteur ultra-son calé sur la fréquence sous marine de 150 Khz et d' un émetteur très grandes ondes (20 Khz) d' une portée maximum de 3 mètres S il y a chute. ie système automatique sera mis en route par l' émetteur radio codé DTMF déclenché manuellement par le naufrage une fois à l' eau L émetteur uitra-son servira de mire à la torpille Dès que celle ci se trouvera à une distance voisine de 3 mètres du naufragé. le signal élactromagnétique de 20 Khz pourra être capté par la torpille qui en déduira la proxrmité du naufrage . A ce momenl précis le moteur de propulsion de. l' engin sera stoppé et le radeau pneumatique rapidement gonflé, tout ceci ayant pour effet d' atteindre sens heurt et avec une bonne précision le naufragé .Ce dernier n aura qu' à s introduire dans le canoe et attendre les secours qui seront guidés par le déflecteur radar ou l' émetteur goniométrique indu au radeau Selon une variante de ce système. la torpille pourra être guidée par un système autonome à sonar capabie d' analyser el d' interpréter tous les échos ae signaux ullra-sonore émit par lui-mEme de facon à pouvoir repérer la présence d' un homme à la surface de l' eau el de ce diriger vers lui La figure 1 représente le synoptique du système électronique portatif La figure 2 représente le synoptique de la tête chercheuse La figure 3 représente le boilier porlalif La figure 4 représente une vue intérieure de tout le système embarqué La figure 5 représenle la vue en coupe détaillée de la tête de la torpille La figure 6 représente la vue en coupe détaillée de l 'arrière de la torpille Le dispositif de la figure 1 est celui qui équipe le Doitier porlalif représenté sur la figure 4 . Celle carle électronique est constitué de trots émetteurs. Le premier émetteur esl calé sur 27 Mhz et codé par deux fréquences vocates de 800 Hz el 1000 Hz . Ce système de codage efficace permel un décodage rapide el fiable. évitant ainsi tout déctenchement intempestif du larguage de la torpille. En effet tant que le récepleur. se trouvant sur le bateau. ne délectera pas simultanément les deux fréquences vocales sur la porleuse de 27 Mhz. aucun déclenchement ne pourra avoir lieu. La figure 1 représente le synoptique de 1' émetteur . 11 esl constitué du générateur muitifréquences (1) couplé à une cellule éméttrice à quartz calée sur 27 Mhz (2). 1 émetteur est donc modulé en amplilude par les deux fréquences de 800 Hz el 1000 Hz . Pour des raisons d' encombrement el de portée. I' anlenne esl de type bobine sur noyau ferrile Le deuxième émetteur se trouvant sur cette carte est chargé d' émettre des ultra-sons à la fréquence de 150 Khz largement utilisée dans l' acouslique sous marine .La fréquence générée par le mullivibraleur astable (3) esl amplifiée par l' étage de sortie (4) qui transmet ces signaux au transducteur piézoélectrique (5) chargé de Lransformer les signaux électriques en vibrations acoustiques Ce montage a pour but de servir de mire à la tête chercheuse de la torpille Le troisième émetteur (6). quand à lui. serl de détecteur de proximité . 11 s' agit d'un émetteur d' onde radioélectrique entretenue pure, calé sur la fréquence de 20 Khz qui correspond à la bande des très grandes ondes . Elles onl pour particularité de pouvoir se transmettre à travers les rochers. la lerre el plus particulièrement intéressant pour nolre application. l' eau .La portée est réduite à quetques mètres seulement . 11 est constitué d' un multivibrateur astable générant la fréquence de 20 Khz. qui attaque un montage amplificateur en ponl . L' anlenne est constituée d' une bobine sur manchon ferrite La puissance d' émission avoisine les 6 watts. L' ensemble de ces émetteurs est alimenté par des piles @@th@um- manganèse (7) d' une durée de conservation de 8 ans . La totalité de ces piles fourni une lension stable de 12 volts . l' emploi de ce genre de piles permel de s' affranchir de toute mainlenance contraignante ou opération de recharge. ceci pendanl une période raisonnable de 6 ans . L ensemble pourra donc être monté d' une manière totalement étanche dans un boitier formé de deux demi-coquilles lhermoformées en ABS .(Fig 4) La 1ème coquilie (8) conuendra d' une part le circuit imprimé doté du transducteur à ultre-son et d' autre part , les quatre piles Lithium-manganése L' ensembie circuit imprime-et transducteur sera noye dans une résine eDoxy .Seules les piles auront un compartiment accessible. ce qui permettra de procéder au changement de ceiles-ci sans problème La 2ème coquille (9) servira en fait ae couvercle Deux ouverlures obiondes seront pratiquées pour permettre le passage du passe ceinture en aluminium qui aura une forme en 'U et dont la partie inférieure sera fixée sur la carle électronique. ceci ayanl pour but de servir de radiateur aux composants de puissance utilisés sur ce montage Le possage (10) pratiqué sur le couvercle permet une meilleure tenue du poilier par appui sur la hanche du porteur .Le déclenchement des émetteurs est manuel, il est réalisé grâce à une goupille-(11) venant en appuit sur l'interrupteur da l'alimentation générate (12) des émetteurs normalement ouvert dans cette position Le retrail forcé de ta goupille ferme l'interrupteur alimentant alors les émetteurs DESCRIIRTICN DE LA TORPILLE PROTOTYPE La figure (2) represente le synoptique de l' étectronique de la lête chercheuse. c' est le cerveau de la torpille Le Drincipe de détection est le suivant. Les signaux ullrasonores émis Par la mire (5) sonl captés par -un ensemble de quatre cellules réceptrices coupiées deux à deux. horizontalement (13) et verticalement (14) Elles sont montées sur la demi sphère (47) constituant le nez. de la torpille Chacue couple de trensducteurs récepteurs sonl fixés de manière à ce que les pians supportant les surfaces d'appui soient sécants Cacl a pour but d'obtenir une différence d' amplitude des signaux recus entre chaque récepteur d'un même couple. chacun d'eux privilégiant une diraction chaque capteur est relié à un récepteur indépendant de type superhétérodyne caté sur la fréquence de 150 Khz qut permet une réjection très importante du bruit de fond Les niveaux des signaux recus sonl compares paire par paire, de plus les modules de réception fillrage et comparaison (15) détectent une absence totale de signal ou un écrélage dû à un gain trop imporlanl des amplis à gain programmable Tout ces renseignemenis sont transmis au système à microprocesseur (16) qui calculera d 'une parl le meilleur gain à donner aux amplis pour une réception optimum purs d 'autra part la diraction que devra prendre la torpille après avoir analysé l 'amplitude de lous les signaux venanl des transducteurs En admellanl que I 'émetteur soit parfaitement en face du nez de la torpille. les quatre récapteurs recevronl la même puissance sonore, l'ordinaleur. par I 'intermédiaire du coupleur (17) el des actionneurs (18) agissant sur les dérives (44). dirigera la torpille en ligne droite Si I 'alignement n est pas correcl. les transducteurs situés du coté de l'émetteur porlable recevront un signal plus forl que les transducteurs avec lesquels ils sonl couplés . 11 s 'en suivra alors un déséquilibre qui sera délecté par l 'étage comparateur et signaté à l'ordinateur.Celui-ci commandera rapidement les dérives de manière à corriger la trajectoire de la torpille pour obtenir un niveau sonore équivalenl sur les récepteurs Cela a pour elfel de viser au plus juste la mire el donc le naufrage Arrivé à une distance voisine de trois mètres. le récepteur 20 Khz (19) pourra détecter le signal émis par la mire el transmettre I 'information au microprocesseur (16) qui sloppera le moleur de propulsion (43) puis lera gonfler le canoë pneumatique La lorpille reslera accrochée au canoë par un cable résistant el assez lonc . Cela permellra à la fois de ne pas perdre la torpille une fois le canot largué mais aussi de le maintenir en place .En effet la torpille pourra alors lui servir de quille de stabilisation el lui permettra aussi de ne pas trop dériver de sa position de larguage. Pour des raisons de facilité de montage. de mise au point et de maintenance, la torpille est entrèrement démontabie Elle est constiluée d' un tube-(20) d' un diamètre de 11 cm et d' une longueur de 80 cm dans lequel est pratiqué une ouverture-(21) La partie découpée sera conservée el servira de couvercle à la trappe ainsi pratiquée . Elle sera le passage permettant t' éjection de l' embarcation pneumatique pendanl le gonflage Le tube pourra être en polycarbonale ou en matériaux composiles el il sera de bonne épaisseur. Quatre orifices (22) permellanl le passage des axes des gouvernes (44) au travers de presses étoupes y sonl pratiqués .Les deux orifices correspondants au passaoe de l' axe des gouvernes horizonlales sont percés à 200 mm de l'arrière du tube Ceux des gouvernes verticales sont décalés de 7 mm en arrière. ceci afin d' éviter aux axes de s entrecouper Le carénage (23) de l hélice sera réalisé de préférence dans un matériaux très solide, étant donné les découpes importantes qui y sont pratiquées .Ce carénage a plusieurs fonctions, protéger l'hélice (surtout au moment du larguage), puis cette de canaliser le flux d'eau projeté par l'hélice Le mainlienl de l'arbre de l'hélice sera assuré par la pièce n"(24) de 20mm d'épaisseur . Un tube inox d'un diamètre intérieur égal au diamètre de l'arbre de I hélice. est emmanché forcé dans ce support qui est fixé de chaque coté du carénage par deux vis inoxidables .Le carénage étant définitivement fixé sur le lube. la démontabilité de la pièce (24) permel le monlage et le démontage du bloc de propulsion el de direction d'une manière aisée La lorpille de part sa construction est totalement démontable . Elle est constituée de trois parties distincles .La bloc de propulsion el de direction qui se silue à l'arrière el qui comprend le moleur de propulsion ainsi que les deux servo-mécanisme de direction (25) La tête chercheuse électronique, comprenant la betterie d'alimentation, les cartes électroniques el les transducteurs de réception forme la deuxième partie La troisième. située entre les deux autres est le volume utite dans lequel sers logé tout le nécessaite de secours;conoë pneumalique, sysième de gonfiage rapide, spot de localisation nocturne, déflecteur radar Le bloc de propulsion el de direction est tormé de trois disques de PVC de 20mm d'épaisseur,(26),(27),(28), reliés entre eux par qualre liges filetées en acier inox de 6mm de diamètre. Le disque (26) comporte un presse étoupe (29) qui assure l'étanchéïté de l'arbre relianl le moteur de propulsion (43) à l'héllce .Un épaulement est réalisé sur cette pièce pour permettre l'emboitement dans le lube .Deux joints assurent l'étanchéité à ce niveau de la torpille . Le disque (-27) serl de support pour le moteur de propulsion (43), il est équipé d'un joint torique (30) logé dans une gorge réalisée sur la tranche du disque . Le dernier disque (28) serl à maintenir les deux autres par l'intermédiaite de quatre tiges filetées qui sont fixées sur le socle (26) .Le disque (28), servanl aussi à séparer le bloc moleur du volume utile. prend appui sur un épaulement (31) et le serrate des écrous (32) comprime le joint (33) réalisant-ainsi l'étanchéité Ouatre entreloises (34) maintiennent le supporl du moleur de propulsion à une distance fixe du Dresse étoupe (29). les écrous (35) supprimenl tout leu éventuel Le bloc de direction est inséré el pris en sandwich entre le support moteur (27) et.le disque (28) 11 est formé d'une plaque en acier inox sur laquelle viennenL se fixer les deux motoréducteurs (25) Deux tubes inox (36), d'un diamètre intérieur égal à celui des Liges filetées, sont soudés de part el d'autre de la plaque L'insertion. le guidage et le mainlient du bloc de direction est ainsi assuré Le volume ulile (37) contient une carlouche d'air comprimé dont l'ouverture est déclenchable électriquement par l'électronique située dans le nez de la torpille Celle-ci gonfiera le radeau pneumatique tr,ès rapidement. ce qui provoquera l ouverture du capot (38) Le radeau sera arrimé au lube inox (39) par un cable . La torpille servant ainsi de guille . Ce tube traverse le volume ulile de parl en parl en étant mainlenu.par deux presse étoupes (41) assuranl l'étanchéité .Ce tube à une double ronclion ,il assure le passage des cables d'alimenlalion des moteurs de propulsion el de direction ainsi que les fin de course. venanl de l' électronique située dans le nez de la lorpille . 11 sert aussi à la fixation du canoë pneumalique Le volume ulile se situe au milieu de la lorpille. il est délimité par les disques de PVC (28) et (40) . 11 est fermé par un capot (38) qui prend place sur les disques (28) el (40) et sur les appuis (42) réalisés en acrer inox vissés sur les disques (28) el (40) .Ces appuis servent à assurer un cala ce correcl du capot el à mainlenir en place le disque (40) La constitution de la téle de la torpille esl faite ae la manière suivante: Un manchon (45) dolé de quatre dérives fixes (46) est soudé sur le le tube principal de la torpille A son extrémité vrent se fixer le nez (47) de forme demi.sphérique réalisé en matériaux composites sur lequel viendront se fixer les quatre transducleurs piezo.électriques (48) Le nez [47) sera mouié de manière à ce que les transducteurs puissent s'encaster dans les mou-lures épousant leur forme .Les récepteurs ne feront alors pas saillie L'électronique de la torpille forme un bloc compact constitué du disque de PVC (49) sur lequel esl fixé une poignée (50), de la batterie d'atimentation (51) serrée entre deux disque en acier Inox (52) et (53), ce dernier étant muni d'un ressorl (54) soude en son centre et qui prend appui sur le bisque de PVC (40) . 11 a pour effel de repousser le bloc électronique sur les ergols (55) du manchon (45) el assuranl ainsi une parfaite stabilité, sans jeu de l'ensemble .Quatre Liges filetées (56) permettent un serrage correct et un maintient de loul l'ensemble Un espace est conservé entre le disque de PvC (49) et le disque inox (52) grâce à qualre entretoises (57) .Les deux circuits imprimes de l'électronique de pord (58) sont fixés de chaque coté de la batterie Pour sort l'ensemble. il suffit d'enlever le nez (47) puis de faire effectuer un quart de tour au bloc électronique en s'aidant de la poignée (50) prévue à cet effet, ce qui aura pour but d'aligner les ergots (55) el les encoches réalisées sur le périmètre du disque (49). à ce moment là l'ensemble pourra être retiré Le système a élection comportera un système électronique (59) capable de aonner des renseignements sur l'état de charge de la batterie qu' il sera possible de recharger sans rien démonter grâce au ' cordon ombilicat' (60) relianl le système de surveillance et la brille par le connecteur (67) fixé sous le volume utile .Lors de l'éjection de l'engin le cable sera déconnecté entrainant ainst automatiquement la mise en marche de toute la torpille Le système d'éjection Proprement dis sera constitué d'un tube de 25 cm de diamétre Intérieur (62) dans lequel sera placée la torpille Ce tube servira à la fois de cuide à la torpille lors du lancement, mais aussi cie protection contre les intempéries, pour cela il devra être très résistant . La torpille sera guidée à l'intériaur du tube grâce à deux demi coquilles en polystyrène expansé (63) épousant vers l'intérieur la forme de l'engin et vers l'extérieur la forme du tube . Ces coquilles plisseront avec l'engin lors du lancement el seronl ensuite perdues en mer ayant ainsi joué leur rôle de guide . Deux vérin (64) seront fixés au fond du tube par l'intermédiatre de deux plaques acier inox (65) el leurs tétes prendronl appui sur le bas de la torpille grâce à une pièce (66) épousant la forme de celle-ci à cel endroit mais n y étant pas fixée , Ceile pièce servira de poussoir pour la torpille Elle est dotée d'un ressort(67) atténuant le choc au lancement. La cartouche explosive (68) sera déclanchée par I 'électronique (59) dès la réception du signal 27 Mhz code DTMF . Elle est munie d'une soupape limitant la pression dans le circult qui permettra à son allumage d'actionner les vérins projettant ainsi la torpille à la mer Cette torpille selon l'invenlion pourra être utilisée sur n'importe quelle embarcation marilime fixe ou mobile Le nom donné à ce système de sécurité est 'dauphin REVENDICATIONS 1) Système électronique de sauvetage de personne tombée à la mer caraclérisé en ce qu '11 se compose d 'un boitier électronique portatif (8) servanl de mire électronique générant des ullra sons, des grandes @ndes pour la détection de proximité et un signel codé multifréquence pour la télécommande de l'élection de la torpille aulo guidée élecironiquemenl 2) Système électronique selon la revendicalion 1 caractérisé en ce que la Torpille comporte une tête chercheuse sensible aux ultra sons pourvue d 'un système å qualre récepteurs sensibles (48) couplés à un calculateur électronique à microprocesseur (58) capable d 'analyser l 'amplitude des signeux recus . 11 en déduit la direclion de la mire el agil alors sur les gouvernes (44) de profondeur el de direction afin de se diriger vers la cible el donc vers le naufrage au moyen du moteur de propulsion (43) . Le sauvetage est assure par le gonfiage par procédé chimique du canoe pneumatique loge dans le volume utilé (37) 31.Dispositif selon la revendication I caractérisé en ce que la torpille posséde un systeme électronique d'analyse ci 'imagerie acoustique par sonar capable de faire la difference enlre I 'echo d'un corps humain flottant à la surface de I 'eau el tout aulre echo soner .Cela lui permellra ainsi de se diriger aulomaliquemenl vers le naufragé sans le secour ci une mire électronique portée par celui ci 4) Sysleme électronique selon les revendications 1 et 2 caracterisé en ce que la torpille comporte un programme lui permellanl lors de la disparition momentenée du signal de la mire due à I apparition éventuelle d fun obstacle sur le trajet des ondes d'effecluer une trajactoire circulaire lusqu 'à détection du signal émis par le boilier (8) que porte le naufragé .Si aucun signal n était capté au boul d 'un temps programme à @ 'avance alors, la torpille stoppera et le canoë sera gonffle 5) dispositif selon les revendications 1 el 2 caractérisé en ce que la torpille comporle dans le volume ulile un radio goniomètre ou un réflecteur radar ou loul autre moyen léger permettant une locallsalion à longue distance du naufragé 6) Dispositif selon la revendication 1 caraclérise en ce que la lorpille ne possède pas de canoe dans sa charge utile mais des batteries el un système de déverrouillage en posilion manuel permettant au naufregé de prendre le conlrole de l'engin afin de pouvoir relourner au bateau ou la plate-form a où Il sera @ombé . La torpille devanl donc se contenter de s 'arrêter à coté du naufragé lorsqu 'elle l'aure rejoint 7) Dispositif selon les revendications 1 el 2 caractértsé en ce que le.canol de sauvetage possede un repere lumineux en cas de sauvelage de nuit. Ce repare devra ëlre assez puissant pour pouve@@ éclairer l'embarcation de sauvetage et la rendre visible de nuil pour le naufragé