Brevet FR2762286A1 — publié le 19981023

PERFECTIONNEMENTS AUX VEHICULES SOUS-MARINS A BULLES DE VENTILATION La présente invention a pour objet des perfectionnements aux véhicules et autres équipements sous-marins présentant ce qui sera ci-après dénommé une bulle de ventilation. L'art antérieur connait de longue date des dispositifs et notamment des scaphandres ou des cloches de plongée présentant un élément fréquemment sphérique et au moins en partie transparent, dans lequel vient se placer la tête de l'utilisateur, cet élément ou bulle étant alimenté en gaz respiratoire contenant l'oxygène nécessaire à la respiration de l'utilisateur, généralement de l'air. Dans les scaphandres, la bulle fait partie d'un ensemble étanche sans contact entre gaz respiratoire et milieu aqueux, tandis que dans les dispositifs de type cloche, le plus souvent utilisés pour les travaux importants (génie civil, forages, etc.,...), c'est la pression du gaz en contact avec le milieu aqueux qui assure l'équilibre hydrostatique. Plus récemment, il a été proposé des appareils de locomotion sous-marine, présentant la forme générale d'un scooter, c'est-â-dire un siège sensiblement horizontal sous lequel est prévu un ensemble de propulsion, prolongé vers l'avant par une partie sensiblement verticale comportant un guidon ou volant de direction équipé, en plus des commandes de direction, des commandes de plongée et de remontée, d'alimentation en gaz respiratoire et des instruments de contrôle des données indispensables au conducteur. Cette partie avant se prolonge vers le haut par une bulle située sensiblement à la verticale du siège pour permettre au conducteur d'y loger au moins la tète, de la maintenir hors d'eau et de pouvoir respirer. L'ensemble de propulsion comprend généralement un moteur entraînant en rotation une hélice, ainsi qu'un gouvernail ; le moteur peut être de tout type adéquat comme , par exemple, électrique alimenté par des batteries rechargeables. Le gouvernail est commandé par le volant ou guidon au moyen de tout système de transmission adéquat généralement mécanique. Une source de gaz respiratoire comprimé est généralement constituée par une bouteille de gaz sous pression placée en partie basse, dont l'ouverture, le débit et la fermeture sont commandés par tous moyens adéquats à portée de main du conducteur, de préférence sur le volant ou guidon. La source de gaz alimente la bulle et un ballast logé, par exemple dans la partie montante dont le degré de remplissage d'eau ou de gaz définit la remontée ou la plongée du véhicule. Si les poids des éléments constitutifs, y compris le conducteur sont répartis de façon à présenter un centre de gravité relativement bas, et si la bulle est, en grande partie, emplie de gaz respiratoire, l'ensemble reste en position sensiblement verticale, bulle en haut. Au besoin, si le moteur et sa source d'énergie, ainsi que la bouteille sont de poids insuffisants pour assurer une bonne verticalité et un bon équilibre, on peut prévoir le lestage adéquat. Pour compléter la sécurité, c'est-à-dire présenter en surface un repère de la position de l'appareil, maintenir l'ensemble à une profondeur n'excédant pas les limites d'utilisation sans risque, et participer au maintien de la verticalité, on relie la partie haute de l'appareil, par un moyen quelconque tel qu'une corde de longueur adéquate, à une bouée ou autre élément flottant aisément repérable. Dans ce type de scooter sous-marin, le gaz respiratoire qui remplit tout ou partie du ballast et de la bulle permet non seulement au conducteur de respirer, mais également grâce à un remplissage adéquat du ballast, de définir le niveau de plongée du scooter. Selon le principe d'Archimède, si le poids de l'ensemble est égal au poids de l'eau déplacée, l'attraction terrestre, est équilibrée par la poussée d'Archimède et, par conséquent, ne joue pas ; pour maintenir la tête du conducteur hors d'eau, lui permettre de respirer sans risque d'immersion bloquant la respiration, la bulle est généralement à remplissage en gaz sensiblement constant grâce à un dispositif de trop plein, de sorte que, si le conducteur augmente le volume de gaz respiratoire dans le ballast, le volume d'eau déplacé s'accroît sans augmentation sensible du poids de l'appareil, qui remonte alors vers la surface, tandis que, inversement, si l'on diminue le volume de gaz dans le ballast, l'appareil tend à s'enfoncer. Sur tous les types de bulles nécessitant des parties transparentes pour permettre la vision vers l'extérieur, et en particulier sur les bulles de tels scooters, un problème se pose qui résulte du fait que le gaz dans la bulle se trouve très chargé, voire saturé en vapeur d'eau du fait du contact permanent à l'interface avec le milieu aqueux, vers la base de la bulle et du fait que le gaz expiré par le conducteur est également -très chargé en vapeur d'eau. On comprend aisément que, du fait également des différences de températures entre l'eau ambiante et le gaz expiré par le conducteur, notamment en mer non chaude, on assiste à des phénomènes de condensation de buée sur les parois internes de la bulle et notamment sur les parties transparentes, ce qui peut perturber gravement la visibilité. On notera que l'oxygène O2 consommé par la respiration est remplacé par du gaz carbonique CO2 qui présente le même volume à température égale, mais qui, en milieu aqueux en général nettement plus froid que le gaz expiré présente un volume légèrement supérieur qui tendrait à une remontée de l'ensemble. Mais si l'excès de gaz est éliminé au fur et à mesure sous forme de bulles gazeuses sortant par des trous de trop plein situés vers le bas de la bulle non loin de son bord inférieur, l'interface entre milieu aqueux et gaz respiratoire reste sensiblement au niveau de ces trous par où s'échappe l'excès de gaz. Le volume de gaz contenu dans la bulle reste ainsi sensiblement constant, même si chaque molécule d'oxygène respirée est remplacée par une molécule de gaz carbonique à température plus élevée, avec la dilatation que cela entraîne il est néanmoins évidemment nécessaire de renouveler le gaz respiratoire pour apporter le débit d'oxygène indispensable. Cependant, du fait de la nécessité de maîtriser le niveau de l'interface eau/gaz dans le ballast, le conducteur doit contrôler et surveiller en permanence son niveau de plongée. Ceci signifie que le débit de gaz respiratoire varie autour du débit strictement respiratoire, une augmentation entraînant la remontée et une diminution, la plongée dans les limites définies par la bouée flottante et le cordage de liaison avec le scooter, profondeur généralement limitée nettement à moins de dix mètres, c'est-à-dire, au maximum à une pression hydrostatique de l'ordre de l'atmosphère. La présente invention a pour but essentiel d'améliorer la visibilité, en évitant ces condensations gênantes, sans perturber le fonctionnement de l'ensemble. Pour ce faire, on recourt à un dispositif de répartition des flux gazeux au voisinage des surfaces transparentes, en utilisant un gaz respiratoire sec où à faible teneur en vapeur d'eau, amené en permanence à une température aussi voisine que possible de celle de l'eau, ce qui a pour effet de ventiler la buée déposée, de refroidir la face interne de la bulle qui tend à se réchauffer par rapport à la face externe, du fait des gaz chauds expirés, c'est-à-dire à réduire le gradient de température entre face externe et face interne de la bulle, tout en assurant les fonctions de ventilation respiratoire et le niveau de plongée. Quant au gaz respiratoire, au moment de sa mise en place sur le scooter, il se trouve sensiblement à la température de l'air ambiant, généralement plus chaud que le milieu aqueux, du fait du climat chaud de la plupart des régions d'utilisation. Selon l'invention, on cherche donc à le refroidir aussi rapidement que possible et à éviter que la chaleur dégagée par l'ensemble moteur ne tende pas à le réchauffer, d'où, selon l'une des caractéristiques techniques de l'invention, un refroidissement amélioré de cet ensemble moteur et de la réserve de gaz comprimé se présentant sous forme d'au moins une bouteille et des dispositifs et conduites d'alimentation. De plus, il faut maintenir la pression de la vapeur contenue dans le gaz, en dessous de la pression de vapeur saturante, ce qui permet l'évaporation et évite les condensations ; on pourrait y parvenir en agissant justement sur la température dont dépend la pression de vapeur saturante, puisqu'il est difficile de réduire la pression dès lors qu'on l'augmente nécessairement avec la profondeur de plongée ; par ailleurs, il est extrêmement difficile d'agir sur la température du milieu aqueux, de sorte que deux paramètres se trouvant définis par ailleurs, une variable indépendante sur laquelle il est possible d'agir est la température du gaz respiratoire, en plus de son débit, bien entendu. il convient cependant de noter que la formation de buée peut être due soit à un gaz chaud chargé en vapeur qui se condense sur une paroi plus froide, soit à une pression de vapeur supérieure à la pression de vapeur saturante. Or cette dernière augmente avec la température et donc le risque de la dépasser s'en trouve diminué quand croît la température. On pourrait donc craindre que la température plus basse du milieu aqueux ne fasse qu'aggraver la situation. Cependant dans les gammes de pressions liées à la profondeur maximale (en général nettement inférieure à 10 mètres), et de températures liées au climat mais inférieures à celle des gaz expirés, qui concernent la présente invention, c' est essentiellement le gradient de températures entre face interne et face externe de la paroi, notamment de la paroi transparente, qui joue. On notera que si l'eau était à une température supérieure à celle de l'air expiré, le problème que cherche à résoudre cette invention ne se poserait pas, ou serait très différent. L'invention a pour objet, selon un mode de réalisation préféré de l'invention, un dispositif anti-buée pour bulle respiratoire d'équipement sous-marin de propulsion, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens de refroidissement du gaz respiratoire au voisinage de la température du milieu aqueux et des moyens d'éjection dudit gaz vers les surfaces internes des parties transparents de la bulle. Un tel dispositif peut présenter tout ou partie des caractéristiques suivantes la source de gaz respiratoire et le moteur sont placés dans des zones à circulation du milieu aqueux l'ensemble moteur est refroidi grâce à des ouïes latérales d'admission d'eau par l'avant ; les zones d'admission d'eau de refroidissement et de passage par les moyens de propulsion sont protégées par des grilles de retenue le carénage de l'ensemble présente, vers l'avant, au moins une ouverture d'entrée et des moyens d'orientation du flux aqueux assurant le refroidissement de la source de gaz et du moteur au moins une canalisation d'alimentation en gaz respiratoire de la bulle des trous orientés vers la surface interne de ladite bulle, et, en particulier, situés au voisinage de la périphérie des parties transparentes. L'invention a également pour objet l'application de ces dispositifs aux véhicules et autres équipements de propulsion sous-marine. Pour mieux faire comprendre les caractéristiques techniques et les avantages de la présente invention, on va en décrire un exemple de réalisation, étant bien entendu que celui-ci n'est pas limitatif, quant à son mode de mise en ouvre et aux applications qu'on peut en faire. On se référera aux figures schématiques suivantes qui représentent respectivement la figure 1, un scooter sous-marin conforme à l'invention, la figure 2, un vue déchirée montrant en partie, l'intérieur de la partie avant de la bulle dudit scooter. Le scooter représenté dans son ensemble à la figure 1 en vue de trois-quarts arrière, comprend une partie basse 1 formant siège, dans laquelle est intégré l'ensemble moteur. Celui-ci peut être de tout type adéquat, mais selon un mode de réalisation préféré de l'invention, et notamment pour réduire les échauffements à éviter, on recourt à un moteur électrique 2 alimenté par une batterie rechargeable 3 et entraînant une hélice 4 ; les parties non visibles de l'extérieur sont représentées en pointillés sur la figure 1. On notera que les moteurs thermiques et autres moteurs à carburants peuvent être utilisés, mais augmentent le réchauffement dont la présente invention cherche à réduire les effets. Le moteur électrique est une solution avantageuse ; il est piloté à partir d'une commande 5 disposée sur le volant ou guidon 6 monté à rotation sur la partie montante 7 solidaire à la partie basse 1 dans une position aisément accessible aux mains du conducteur assis sur la selle 30 de la partie basse 1. Cette commande 5 est constituée par un interrupteur et par un dispositif de gradation électrique ou électronique, du débit d'alimentation en électricité du moteur 2 grâce à des connexions et constituants électriques et/ou électroniques de tout type classique, non représentés sur la figure ; on commande ainsi marche, vitesse de rotation de l'hélice et arrêt. La batterie peut être de tout type adéquat ; les batteries à eau de mer constituent une solution avantageuse. Le gouvernail 8 est monté à rotation autour d'un axe sensiblement vertical non représenté sur la figure, dont l'orientation est commandée par la rotation du volant ou guidon 6 grâce à une transmission de tout type classique non représentée sur la figure, telle qu'une transmission mécanique par un câble coaxial. Selon une variante caractéristique de l'invention, le moteur 2, l'hélice 4 et le gouvernail 8 peuvent être remplacés par une motopompe à refoulement d'eau elle-même orientable avec son éjecteur ou par une motopompe fixe, dont seul l'éjecteur est orientable. Le moteur 2 et l'hélice 4 peuvent être également remplacés par une motopompe à refoulement et son éjecteur fixes, le gouvernail 8 assurant la direction. Ces diverses variantes permettent donc une propulsion à réaction. La ou les bouteilles de gaz respiratoire comprimé 9 sont, de préférence placées en bas et avant de la partie montante 7 où elles sont fixées par tout moyen adéquat tel que des courroies 10. Cette position à la proue est plus favorable à un refroidissement rapide du gaz au voisinage de la température du milieu aqueux. Le corps du scooter, c'est-à-dire, essentiellement sa carrosserie (partie basse 1, partie montante 7, guidon/volant 6, partie non transparente de la bulle 16), peut être réalisé, par exemple en polymères aisément mis en forme. et à bonne résistance mécanique, tels qu'en polyester armé de fibres de verre ; pour les parties transparentes, on choisira également des polymères à bonne résistance mécanique susceptible de s'opposer à des variations anormales de pressions hydrostatiques De chaque côté de la partie basse 1, sont prévues des ouïes 11 permettant à l'eau d'alimenter l'hélice 4 ou la pompe éventuelle prévue en variante. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, les ouïes sont constituées par des volets 11 ou autres dispositifs présentant des bouches d'admission de l'eau orientées vers l'avant pour faciliter l'entrée de l'eau et le refroidissement de l'ensemble moteur ou pompe. Selon une autre caractéristique de l'invention les ouïes de refroidissement peuvent venir en 28 entourer la ou les bouteilles 9 pour améliorer leur refroidissement, en particulier après leur mise en place sur le scooter. Cette dernière variante peut être réalisée grâce à un carénage hydrodynamique favorisant, par une orientation des flux et par des débits adéquats, la circulation de l'eau de refroidissement et de propulsion autour des bouteilles 9 et de l'ensemble moteur ou motopompe. Les volets 11 ou les autres dispositifs de refroidissement et d'admission d'eau, qui peuvent etre en mêmes matériaux que la carrosserie ou en autres matériaux tels quten tôle d'acier inoxydable, présentent de plus l'avantage notable d'assurer la sécurité en empêchant tout contact entre le conducteur et les parties mécaniques en mouvement de l'ensemble de propulsion, qu'il s'agisse du moteur 2 et de l'hélice 4 ou de la motopompe et de son éjecteur. On peut équiper ces volets 11 et l'ouverture arrière 25, de grillages non représentés sur la figure pouvant servir à la protection, mais aussi pour protéger la mécanique, qui peut être assez légère, des objets et détritus qui pourraient venir s'y prendre et en bloquer le fonctionnement, notamment l'hélice 4 et le gouvernail 8. Selon un mode de réalisation préféré, le tableau de bord du volant ou guidon 6, présente par exemple, en plus des commandes de propulsion 5, un indicateur de vitesse 12, un indicateur de profondeur de plongée 13, un compas d'orientation 14 et des commandes de débit gazeux et de profondeur de plongée 15. Les commandes de débit gazeux sont de tout type classique, mais il est prudent de prévoir un dispositif de secours en cas de dysfonctionnement. La bulle 16 solidaire de la partie haute de la partie avant 7 est, de préférence de forme générale sphérique et est largement ouverte en 17 vers le bas pour permettre un introduction aisée de la tête du conducteur et de ses épaules. Sa partie avant 18 de forme sensiblement hémisphérique est transparente et des hublots latéraux symétriques, tels que celui de gauche 19, permettent une vision élargie pour le conducteur. Un anneau 20 au sommet permet la fixation d'un cordage de liaison à une bouée flottante, cordage et bouée non représentés sur la figure, servant à la fois, d'une part, à limiter la profondeur de plongée du scooter pour de simples raisons de sécurité et de résistance à la pression hydrostatique, et, d'autre part, à permettre en surface le repérage du scooter. Il serait dangereux, en effet, notamment lors de la remontée, qu'un scooter soit heurté par un engin de surface dont certains atteignent des vitesses importantes, avec tous les risques que cela entraîne. A voisinage de la base de la bulle 16, et de préférence vers l'arrière, on prévoit des orifices de trop plein 26, ce qui permet d'éliminer l'excès de gaz respiratoire contenant le gaz expiré et de maintenir l'interface eau/gaz sensiblement au niveau de ces orifices. De plus, le fait qu'ils soient dirigés vers l'arrière participe à une propulsion vers l'avant par réaction arrière. A l'intérieur de la partie montante 7 est monté un ballast 27 qui peut affecter toute forme adéquate telle qu'une cloche et qui est alimenté par le haut en gaz respiratoire ; il peut être rigide ou déformable, en tout matériau adéquat, et est relié par le haut à la source de gaz respiratoire par l'intermédiaire de la commande 15 prévue sur le volant/guidon 6. Ainsi, selon le degré de remplissage en gaz de ce ballast 27, le conducteur agit sur l'enfoncement ou la remontée de l'appareil selon le principe d'Archimède comme cela a été mentionné plus haut. Le ballast peut être monté en dérivation par rapport à la conduite d'alimentation de la bulle, ou même en série, ce qui peut participer à un meilleur refroidissement du gaz. On notera que, le gaz alimentant le ballast et celui alimentant la bulle peuvent provenir de deux sources et même être différents, à commandes -séparées ou communes. A la figure 2, on retrouve la bulle 16 et son hémisphère transparente 18. La partie gauche de la bulle est largement déchirée pour permettre d'en voir l'intérieur où l'on découvre le hublot droit 19'. Au voisinage intérieur de la périphérie de l'hémisphère transparente 18 est disposée une canalisation 21 reliée par la conduite 22 à la source d'alimentation en gaz respiratoire, via la commande 15 et ses accessoires. Cette canalisation 21 peut longer en tout ou en partie la périphérie de l'hémisphère 18, et être fixée à la bulle 16 au moyen de tout système adéquat tel que les pattes de fixation 23. Cette canalisation 21 présente des trous ou ajutages 24 ouvrant en direction de la face interne de l'hémisphère 18 de façon à éjecter le gaz respiratoire vers la surface interne de ladite hémisphère, la refroidir à une température aussi voisine que possible de celle du milieu aqueux, et souffler sur la buée éventuelle en vue de son élimination. On notera que la selle 30 peut être aisément démontable pour permettre de loger des éléments formant lest dans un réceptacle prévu à cet effet. On peut également prévoir un tel désembuage des hublots 19 et 19', ou toute autre disposition de canalisations de refroidissement et de désembuage. L'accès à la batterie rechargeable, permettant son interchangeabilité peut se faire par l'avant en partie basse dessous le ballast et la bouteille ou derrière cette bouteille egalement interchangeable. On peut noter que, bien évidemment, si le scooter est destiné à plusieurs passagers, on pourra utiliser une grande bulle ou, mieux, plusieurs bulles équipées de même. Sans sortir du cadre de la présente invention, l'homme l'art peut recourir à des variantes et équivalents différents éléments constitutifs, dès lors qu'ils jouent même rôle dans les mêmes buts. REVENDICATIONS 1) Dispositif anti-buée pour bulle respiratoire d'équipement sous-marin de propulsion, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens de refroidissement (28,11) du gaz respiratoire au voisinage de la température du milieu aqueux et des moyens d'éjection (21,22,23,24) dudit gaz vers les surfaces internes des parties transparents de la bulle (18). 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la source (9) de gaz respiratoire est placée dans une zone (28) à circulation du milieu aqueux. 3) Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé par le fait que le moteur est placé dans une zone (11,25) à circulation du milieu aqueux. 4) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'ensemble moteur (2) est refroidi grâce à des ouïes latérales (11) d'admission d'eau par l'avant. 5) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé par le fait que les zones (11,25) d'admission et de sortie d'eau de refroidissement et de passage par les moyens de propulsion sont protégées par des grilles de retenue. 6) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le carénage de l'équipement sousmarin de propulsion présente vers l'avant au moins une ouverture (28) d'entrée et des moyens d'orientation du flux aqueux assurant le refroidissement de la source de gaz (9)et du moteur (2). 7) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'il comprend sur au moins une canalisation (21) d'alimentation en gaz respiratoire de la bulle (16) des trous (24) orientés vers la surface interne de ladite bulle. 8) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les trous (24) sont situés au voisinage de la peripherie des parties transparentes (18,19,19'). 9) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que l'ensemble de propulsion comprend une source de courant électrique (3), et un moteur (2) entraînant une hélice (4). 10) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que l'ensemble de propulsion comprend une source de courant électrique (3), une motopompe et un éjecteur. 11) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait qu'il est appliqué à un scooter sousmarin.