Brevet FR2825974A1 — publié le 20021220

SYSTEME DE PLONGEE COMPORTANT UN RESERVOIR PERFECTIONNE L'invention se rapporte aux systèmes de plongée sous-marine. Elle concerne plus particulièrement un nouveau mode de construction d'un réservoir de gaz comprimé destiné à être utilisé par un plongeur sous-marin. Les systèmes de plongée traditionnels comportent un réservoir de gaz respirable qui est réalisé sous la forme d'une bouteille d'air comprimé dans laquelle l'air est stocké, par exemple sous une pression de l'ordre de 200 bars. Une bouteille de ce type est par exemple formée d'une enveloppe cylindrique tubulaire de révolution qui est refermée à une extrémité inférieure par un culot inférieur (par exemple hémisphérique), et à une extrémité supérieure par un culot supérieur muni d'un col ouvert. Le col est fileté pour permettre le branchement, sur l'extrémité supérieure de la bouteille, d'accessoires tels qu'un détendeur ou un manomètre. La construction d'une telle bouteille est généralement effectuée par fluotournage ou thermoformage pour les bouteilles destinées à stocker de l'air sous haute pression. Pour les bouteilles remplies à plus faible pression (notamment pour une pression maximale inférieure à 100 bars), on peut aussi utiliser une construction de type mécano-soudée. Le fait que ces bouteilles doivent résister à des pressions importantes conduit généralement à les réaliser en acier. On s'aperçoit d'ailleurs que la portion de la bouteille qui est mécaniquement la plus sollicitée par les forces de pression est l'enveloppe cylindrique, et que les contraintes mécaniques subies par l'enveloppe croissent de manière importante avec l'augmentation du diamètre de la bouteille. Le volume interne des bouteilles généralement utilisées est en principe de l'ordre de 10 à 20 litres. Il a déjà été proposé dans les documents US-4.062. 356 et US-5.660. 503 des systèmes de plongée dans lesquels le réservoir d'air est constitué de plusieurs compartiments dont chacun est formé d'une bouteille. Ces bouteilles sont des bouteilles individuelles de forme traditionnelle qui sont enserrées dans un caisson (étanche ou non) et qui sont reliées l'une à l'autre par des tuyauteries externes. En termes de coût, ces systèmes s'avèrent très onéreux car ils nécessitent de construire plusieurs bouteilles complètes identiques. Or le coût d'une telle bouteille dépend moins de sa taille que du soin qu'il est nécessaire d'accorder à sa construction. L'invention a donc pour objet de proposer un système de plongée dans lequel le réservoir d'air comprimé présente une conception permettant à la fois d'en diminuer le coût et le poids. Dans ce but, l'invention propose un système de plongée, du type comportant un réservoir de gaz comprimé, caractérisé en ce que le réservoir comporte au moins un compartiment constitué d'une enveloppe ouverte à au moins une extrémité, et en ce que le réservoir comporte au moins une culasse qui est fixée à l'extrémité ouverte de l'enveloppe du compartiment pour refermer le réservoir. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit ainsi qu'au vu des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un premier mode de réalisation d'un réservoir d'air comprimé pour un système conforme aux enseignements de l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique en coupe axiale du réservoir de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue schématique de face d'un second mode de réalisation d'un réservoir selon l'invention ; et - la figure 4 est une vue schématique en coupe transversale selon la ligne IV-IV de la figure 3. L'invention est aussi bien destinée à des systèmes de plongée dans lesquels le réservoir est utilisé comme des bouteilles de plongée traditionnelles, c'est-à-dire que le réservoir est alors emporté par le plongeur sous l'eau, de préférence sous le dos, qu'à des systèmes de plongée de type narguilé dans lesquels le réservoir flotte à la surface de l'eau. Dans ce dernier cas, le plongeur est relié au réservoir par un long tuyau d'alimentation. On a illustré sur les figures 1 et 2 un premier mode de réalisation de l'invention dans lequel un réservoir 10 comporte trois compartiments 12. Chaque compartiment est formé d'une enveloppe cylindrique tubulaire de révolution 14, les trois enveloppes 14 étant disposées parallèlement l'une à l'autre et étant enserrées axialement par deux culasses 16,18. Chaque culasse comporte ainsi des logements 19 de forme complémentaire de la forme des extrémités axiales des enveloppes 14 de manière que celles-ci y soient reçues de manière étanche. Dans la suite de la description de ce premier mode de réalisation, les deux culasses seront désignées par les termes de culasse inférieure 16 et de culasse supérieure 18 en référence à l'orientation des dessins, sans que cela puisse être interprété comme une limitation de l'invention. Les culasses sont reliées axialement l'une à l'autre par des tirants, en l'occurrence des goujons 20, qui sont ici au nombre de deux mais dont le nombre pourrait être plus important. Comme on peut le voir sur les figures, les enveloppes 14 sont constituées de simples tubes ouverts axialement à leurs deux extrémités. Chaque compartiment 12 est donc refermé à ses extrémités par la culasse correspondante. Cependant, en variante, les enveloppes 14 pourront être construites avec une extrémité fermée, par exemple l'extrémité inférieure. Dans ce cas, on pourra conserver les deux culasses reliées par des tirants, la culasse inférieure n'ayant alors plus que la fonction de lien mécanique. Toutefois, on pourra alors préférer ne conserver que la culasse supérieure, les enveloppes étant fixées sur la culasse supérieure par des vis ou par un système de brides. En forme de tube, les enveloppes illustrées sur les figures sont particulièrement faciles à fabriquer, en métal, en matière plastique ou en matériaux composites. Elles pourront ainsi être construites par enroulement de filaments en fibres de verre, l'enroulement étant ensuite noyé dans une résine époxy. A volume total équivalent du réservoir, le fait de prévoir plusieurs compartiments indépendants permet de réduire le diamètre de chaque compartiment 12. Or, grâce à cette réduction de diamètre, les contraintes subies par l'enveloppe 14 à cause des forces de pression sont considérablement réduites, de sorte que les enveloppes peuvent être réalisées avec des matériaux plus légers et avec des épaisseurs moindres. Cela est d'autant plus vrai que les enveloppes ne subissent aucune contrainte de traction axiale engendrée par les forces de pression à l'intérieur de l'enveloppe. En effet, l'intégralité de la composante axiale de ces forces est absorbée par les tirants 20. On notera par ailleurs que les enveloppes peuvent avoir une forme autre que celle d'un cylindre de révolution. En leur donnant une forme de cylindre à base carrée ou rectangulaire, on pourra, à encombrement équivalent, augmenter le volume interne du réservoir en réduisant les espaces perdus entre les compartiments. De manière avantageuse, les culasses 16,18 intègrent une série de moyens de raccordement qui permettent de relier les différents compartiments entre eux et qui permettent de relier le volume interne du réservoir à des accessoires externes comme une valve de rechargement, un détendeur 22 ou un manomètre 24. Dans l'exemple illustré, l'ensemble des moyens de raccordement est intégré dans la culasse supérieure 18. Sur la figure 2, on peut notamment voir des canalisations 26 qui sont aménagées dans la culasse 18 et qui, d'une part, relient les trois compartiments 12 entre eux, et, d'autre part, relient les trois compartiments à un boîtier de raccordement externe 28 sur lequel sont branchés le détendeur et le manomètre. Les compartiments 12 sont reliés ici en parallèle, mais on peut aussi prévoir de les relier en série. De même, on peut prévoir, dans les canalisations 26, des dispositifs directionnels (non représentés) tels que des clapets anti-retour qui organisent la circulation d'air entre les différents compartiments, par exemple pour empêcher que tout l'air du réservoir puisse s'échapper par un compartiment qui présenterait une fuite. Les culasses 16,18 peuvent par exemple être obtenues par moulage d'un alliage léger, chaque culasse pouvant être réalisée éventuellement en plusieurs morceaux, notamment pour faciliter l'aménagement des canalisations 26. Les culasses peuvent aussi être réalisées avec des matériaux plastiques, éventuellement renforcés par des fibres minérales telles que des fibres de verres. Dans le cas où le système de plongée est du type dans lequel le réservoir est emmené sous l'eau par le plongeur, un dispositif de portage (par exemple des bretelles et une ceinture) sera arrimé sur le réservoir, de préférence sur les culasses 16,18 qui seront alors munies des moyens d'arrimage nécessaires. Entre les deux culasses, on pourra prévoir que le réservoir soit muni de panneaux de capotage permettant de protéger les compartiments, et permettant d'améliorer l'esthétique et le caractère hydrodynamique du réservoir. Dans un mode de réalisation possible, le réservoir est destiné à être rechargé avec une pompe à action humaine, c'est-à-dire une pompe manoeuvrée à la main ou au pied. Dans ce cas, il sera avantageux d'intégrer la pompe à l'intérieur du capotage, à côté des compartiments. La pompe pourra alors être reliée aux compartiments par l'intermédiaire de l'une des culasses. En variante, on peut envisager que le corps de pompe soit au moins en partie intégré directement dans la culasse, ou encore que le corps de pompe soit constitué d'une enveloppe cylindrique similaire à celle des compartiments (ou de plusieurs enveloppes dans le cas d'une pompe à plusieurs corps), donc elle aussi refermée axialement par la ou les culasses. Les dispositifs tels que vannes et clapets nécessaires au fonctionnement de la pompe seront avantageusement intégrés dans la ou les culasses. Dans le cas où le système de plongée est du type narguilé , les compartiments du réservoir pourront être entourés d'un matériau favorisant la flottabilité du réservoir. Aux figures 3 et 4, on a illustré de manière schématique une variante de réalisation de l'invention particulièrement adaptée au cas où le réservoir est porté sur le dos du plongeur. Dans ce mode de réalisation, les enveloppes 14 des compartiments du réservoir sont disposées de manière à être sensiblement horizontales lorsque le plongeur est debout et porte le réservoir sur le dos. Les culasses 30,32 sont alors disposées verticalement de chaque côté du dos du plongeur. Comme on le voit sur la figure 4, les culasses et les compartiments 12 ne sont plus agencés dans un plan mais selon un profil anatomique adapté au dos de l'utilisateur. Le profil représenté est purement indicatif et prévoit que la face 34 tournée vers le dos du plongeur (sur laquelle on a disposé des bretelles 36 et une ceinture 38) soit en forme de S. On pourrait aussi envisager que le profil soit simplement concave. Pour ce mode de réalisation, on a choisi des compartiments 12 de petit diamètre qui sont disposés en quinconce pour obtenir un ensemble compact. La construction selon l'invention, dans laquelle le réservoir est refermé à au moins une extrémité par une culasse indépendante, permet de regrouper dans une seule pièce (la culasse) l'ensemble des fonctions techniques, les enveloppes étant alors moins onéreuses à produire. L'invention est bien entendu applicable au cas particulier où le réservoir ne comporte qu'un compartiment délimité par une enveloppe unique. REVENDICATIONS 1. Système de plongée, du type comportant un réservoir (10) de gaz comprimé, caractérisé en ce que le réservoir (10) comporte au moins un compartiment (12) constitué d'une enveloppe (14) ouverte à au moins une extrémité, et en ce que le réservoir (10) comporte au moins une culasse (18,32) qui est fixée à l'extrémité ouverte de l'enveloppe (14) du compartiment pour refermer le réservoir. 2. Système de plongée selon la revendication 1, caractérisé en ce que la culasse (18,32) comporte des dispositifs pour raccorder le volume interne du réservoir à des accessoires extérieurs (22,24). 3. Système de plongée selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte une deuxième culasse (16,30) agencée à une seconde extrémité de l'enveloppe (14), et en ce que les deux culasses (16,18, 30,32) sont reliées l'une à l'autre par un système de tirants (20) de manière à enserrer axialement l'enveloppe (14). 4. Système de plongée selon la revendication 3, caractérisé en ce que la seconde extrémité de l'enveloppe (14) est ouverte et est refermée par la seconde culasse (16, 30). 5. Système de plongée selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enveloppe (14) est une enveloppe cylindrique. 6. Système de plongée selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réservoir (10) comporte plusieurs compartiments (12) dont chacun est délimité par une enveloppe, en ce que les compartiments sont disposés parallèlement les uns aux autres et sont refermés à au moins une extrémité par une culasse commune (18,32). 7. Système de plongée selon la revendication 6, caractérisé en ce que les enveloppes (14) des compartiments (12) sont ouvertes à leurs deux extrémités et sont refermées à leur seconde extrémité ouverte par une seconde culasse commune (16,30). 8. Système de plongée selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'une culasse commune (16,18, 30,32) comporte des dispositifs (26) pour relier les compartiments l'un à l'autre. 9. Système de plongée selon la revendication 8, caractérisé en ce que les compartiments (12) sont reliés l'un à l'autre en parallèle. 10. Système de plongée selon la revendication 8, caractérisé en ce que les compartiments (12) sont reliés l'un à l'autre en série. 11. Système de plongée selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enveloppe (14) du compartiment (12) est réalisée en matériaux plastiques. 12. Système de plongée selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réservoir comporte un capotage qui entoure les compartiments (12).