Brevet FR2691424A1 — publié le 19931126

La présente invention conceme un propulseur électrique destiné à la plongée sousmarine. Les systèmes de propulsion sous-marins traditionnels sont conçus comme des torpilles et le flux principal résultant de la rotation de l'hélice se trouve éjecté suivant l'axe de symétrie de l'appareil. Le plongeur doit donc se déporter par rapport à cet axe et le maître couple dans la direction du déplacement se trouve augmenté. n en résulte un effort de tangage, une fatigue du pilote et une perte d'énergie. D'autre part la manoeuvrabilité est fortement affectée par la position relative du plongeur par rapport au propulseur. Des vitesses importantes ne peuvent être atteintes par ce type d'appareil. La figure 1 montre un tel propulseur traditionnel, le plongeur doit être décalé suivant l'axe OZ pour se placer au dessus des turbulences générées par l'hélice. La présente invention permet d'améliorer les performances du propulseur et de faciliter le pilotage. A cette fin le propulseur est constitué par une hyperforme symbolique symétrique par rapport au plan de déplacement OXY, figure 2, du plongeur. Cette forme apporte l'équivalent de deux palettes natatoires profilées dans l'axe OX de déplacement. La figure 2 montre le principe de base d'un tel système. Le plongeur tient l'appareil à bout de bras dans l'axe du déplacement, l'eau est aspirée par une ouverture 1 située à l'avant. Le flux entrant est ensuite divisé dans deux transferts symétriques et refoulé de part et d'autre du plongeur. Les deux flux secondaires 2 sont partiellement divergents pour améliorer l'hydrodynamique et la propulsion se fait par réaction. La forme et la tenue d'un tel propulseur, selon l'invention, permettent au plongeur de contrôler le roulis et le tangage. Le mouvement de lacet est facilité par la forme aplatie du corps dans le plan OXY. Pour le rendre plus directif un aileron 6 peut être monté comme indiqué sur la figure 3 qui définit en 3 vues la forme d'ensemble résultant d'une étude initiale purement esthétique ayant fait l'objet de fonctionnalisations successives suivant les résultats techniques recherchés. Ainsi le profil d'aile choisi pour le corps est neutre, détail 5 -figure 3, car en plongée le poids est compensé par la poussée hydrostatique et il ne doit résulter aucune portance dynamique lors des déplacements. Deux phares 8 et un contrôle de vitesses 7 peuvent être intégrés à l'engin. La figure 4 montre un plongeur équipé d'un tel système. Dans ce cas précis les accumulateurs étanches :j3; sont placés à l'extérieur du propulseur, à la ceinture. Ils peuvent aussi être fixés dans le dos du plongeur ou sur les bouteilles de plongée. Ainsi structuré le propulseur est moins volumineux, plus léger et plus performant. De plus, les batteries placées à l'extérieur permettent de remplacer les lests habituellement utilisés pour équilibrer le plongeur. D'où un gain de poids supplémentaire par rapport à un propulseur traditionnel, un câble - permet l'alimentation en énergie électrique du moteur intégré à l'appareil. Dans le cas où une grande autonomie est requise, le poids correspondant aux batteries peut être compensé par des volumes de mousse de densité inférieure à un, cette compensation peut aussi être effectuée par l'intermédiaire d'un gilet de plongée gonflable. Des batteries polymères de densité sensiblement égale à 2 peuvent aussi être utilisées et nécessitent - peu de compensation hydrostatique. - La figure 5 montre l'équilibre d'un tel système de propulsion réalisé suivant l'invention. Le corps 9: réalisé en matériaux de densité inférieure à un, produit une poussée hydrostatique dirigée vers le haut en G. Le poids total du propulseur comprenant le corps et les accessoires intérieurs tels le moteur 14 et le système de pilotage 11 doit correspondre à G pour que le propulseur soit en équilibre quelle que soit sa position. Les poignées 10 intégrées directement au corps et les efforts de réaction R doivent être sensiblement alignés dans une zone Z la plus réduite possible selon OX. Cette vue éclatée d'un propulseur conçu selon l'invention- montre aussi le corps 9 constitué de deux demi-coques symétriqueoLa fabricatioI,lassemblage et la maintenance sont ainsi considérablement simplifiés, l'investissement en moules est diminué. L'assemblage de ces deux demicoques suivant le plan OXY permet d'obtenir la forme extérieure avec ses qualités, hydrodynamique et esthétique. D'autre part des formes intérieures résultent aussi de cet assemblage et permettent d'obtenir le principe de base de l'invention concernant la séparation en deux flux symétriques par deux transferts. Ainsi les formes intérieures sont harmonisées avec les formes extérieures pour réduire au maximum le volume immergé. Le moteur 1,4 figure 6 est placé de façon à correspondre avec le centre de poussée hydrostatique G car il est l'élément le plus pesant et un décalage nécessiterait un équilibrage par des masses additionnelles. Une chambre 15 est aménagée autour du moteur pour son refroidissement, la circulation de l'eau est assurée par un conduit calibré 2t dont l'admission se situe en aval de la turbine et l'évacuation vers l'arrière 16 Ce conduit est calibré suivant la puissance choisie pour le moteur et la quantité correspondante de chaleur à évacuer. Un emplacement pour ltélectronique de commande est prévu à l'arrière du moteur, la figure -6.-montre un tel élément de commande 1 comportant deux bras munis d'interrupteurs étanches 12 - aboutissant au niveau des poignées de maintien Cet élément de commande est obtenu par surmoulage des composants sur une carte électronique et placé dans un logement directement moulé sur le corps. Le circuit électronique comporte une alimentation à découpage, un contrôleur de charge et un système de sécurité en cas de blocage de la turbine. Une version simplifiée comporte uniquement un relais de commande. L'axe du moteur comporte à son extrémité une turbine 20 permettant d'aspirer l'eau et de la refouler dans deux transferts Le flux initial généré par la turbine à haut rendement est divisé de façon optimale. L'aspect dynamique de l'écoulement est décrit par la figure ?'.Dans un premier temps l'arête de séparation ?8 opère une première division selon l'axe de symétrie géométrique 27 du transfert Une zone d'impulsion primaire 25 résultant d'un profil asymétrique 26 du conduit permet d'amorcer un axe dynamique 22 vers la zone d'impulsion secondaire 24 La forme du conduit est obtenue par le passage progressif de 26 à 23 selon l'axe de symétrie géométrique et il en résulte un écoulement selon l'axe dynamique avec le minimum de turbulences et une meilleure réaction hydrodynamique. Des volets de contrôle- 30 peuvent être installés en bout d'ailes suivant la figure 8. permettent d'agir sur le roulis et le tangage en actionnant deux leviers 32 situés près des poignées et liés aux volets par deux axes 29 perpendiculaires à la direction du déplacement. Selon un autre mode de réalisation l'axe 29 entraine une tuyère intégrée 33 Cette même figure montre la possibilité de monter un pack de batteries enfichables 31 à l'arrière de l'appareil aménagé à cet effet. Le logement correspondant consiste en un évidement parallélipipédique comportant deux contacts séparés pour l'alimentation en courant. Selon un autre mode de conception des batteries polymères sont disposées sur le plan de joint selon une épaisseur de l'ordre de 10 mm. Elles doivent être conformées au profil intérieur du corps du propulseur. Selon-un mode de fabrication préférentiel le corps en deux parties est réalisé par injectiontréaction en matériau de densité inférieure à 1, et l'assemblage se fait par des vis 19 placées perpendiculairement au plan OXY, figure 6. Selon un autre mode de fabrication, le corps en deux parties est réalisé par injection de matériau de densité supérieure à 1; Dans ce cas des alvéoles i B sont aménagées selon la figure 6 et dans lesquelles sont disposées des blocs de mousse afin d'obtenir une densité relative inférieure à 1 pour compenser ainsi le poids des organes intemes. Selon un autre mode de fabrication chaque partie du corps est creuse et constituée par I'assemblage. de deux pièces injectées correspondant aux formes extérieure et intérieure, de celuici. Dans ce cas les parties formant le corps peuvent être remplies de mousse synthétique pour augmenter leur résistance mécanique. Selon un mode de fabrication préférentiel et particulièrement économique, le corps en deux parties est extrudélsoufflé en polyéthylène. Des modèles particulièrement légers et résistants sont construits en composite sur un noyau de mousse synthétique. Dans tous les cas la figure 9 montre une manière optimale d'équilibrer parfaitement le propulseur à l'aide de trois masses additionnelles 34 et ajustables situées à 1200 sur un cercle centré sur le centre de poussée hydrostatique. Ainsi conçu selon l'invention, ce propulseur est destiné aussi bien au plongeur en eau profonde équipé de bouteillesi ' d'air comprimé que au chasseur en apnée. Ce propulseur peut aussi servir pour les jeux de plage, les ballets sous-marins et comme engin de secours pour les pompiers par exemple. Sa fabrication est simplifiée au maximum, ses performances et son esthétique sont exceptionnelles. REVENDICATIONS 1) Propulseur électrique destiné à la plongée sous-marine constitué *une hyperforme symbolique enveloppant un système de propulsion hydrodynamique caractérisé en ce que le flux entrant à l'avant de l'appareil est divisé en deux écoulements laminaires partiellement divergents vers l'arrière et de part et d'autre du plongeur dans le plan de déplacement OXY. 2) Propulseur électrique destiné à la plongée sous-marine selon la revendication l caractérisé en ce que le corps est obtenu par l'assemblage de deux parties symétriques suivant le plan de déplacement OXY. 3) Propulseur électrique destiné à la plongée sous-marine selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que les deux parties constituant le corps forment par leur assemblage deux transferts divergents à partir de l'orifice d'admission situé à l'avant ,ces deux transferts se joignant pour former une arête de séparation du flux primaire ,un emplacement pour la turbine et une entrée pour l'eau. 4) Propulseur électrique destine à la plongée sous-marine selon les revendications I et 2 caractérisé en ce que les deux parties constituant le corps forment par leur assemblage un emplacement pour le moteur et son système électronique de pilotage proche du centre de poussée hydrostatique. 5) Propulseur électrique destiné à la plongée sous-marine selon les revendications 1,2,3 et 4 caractérisé en ce que la position du centre de gravité est réglable par rapport au centre de poussée hydrostatique avec la disposition de masses additionnelles dans des logements situés autour du centre de poussée hydrostatique. 6) Propulseur électrique destiné à la plongée sous-marine selon les revendications 1,2 et 3 caractérisé en ce que l'écoulement du fluide dans les transferts s'effectue suivant un axe dynamique généré par l'inversion progressive d'un profil de conduit asymétrique le long de I'axe de symétrie géométrique du conduit. 7) Propulseur électrique destiné à la plongée sous-marine selon les revendications 1, 2, 3 et 4, caractérisé en ce que la densité relative du corps est réglable par la disposition d'éléments en mousse de densité inférieure à I et conformés suivant des évidements creusés dans ses deux parties constitutives. 8) Propulseur électrique destiné à la plongée sous-marine selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que deux volets placés à l'extrémité des ailes ou bien deux tuyères intégrées sont commandés par un système d'axes et de leviers à partir des poignées intégrées, selon un axe de rotation appartenant au plan d'assemblage et perpendiculaire à l'axe du déplacement. 9) Propulseur électrique destiné à la plongée sous-marine selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que Ia partie arrière recevant le câble d'alimentation en énergie possède un aménagement pour recevoir un pack de batteries enfichable 10) Propulseur électrique destiné à la plongée sous-marine selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que une batterie polymère plate est conformée suivant les profils intérieurs du corps et placée dans le plan d'assemblage OXY. 11) Propulseur électrique destiné à la plongée sous-marine selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5 et 6 caractérisé en ce que le corps possède sur sa partie arrière deux évidements formant des poignées intégrées proches d'un axe défini par les origines des deux efforts de réaction résultant de l'écoulement du fluide à la sortie des transferts.