Brevet FR2977231A1 — publié le 20130104

ENGIN SOUS-MARIN DE NETTOYAGE DE SURFACES IMMERGEES La présente invention concerne un engin sous-marin de nettoyage de surfaces immergées. Il est connu de nettoyer les surfaces immergées dans l'eau, notamment les coques de bateaux en utilisant des engins sous-marins ou robots qui parcourent la surface immergée des coques en retirant les salissures, telles que des végétaux, minéraux ou coquillages, à l'aide de brosses rotatives. Les déchets sont généralement aspirés par un courant d'eau créé par une turbine qui assure également le maintien du robot contre la coque du bateau en créant une dépression. De tels robots comportent des moyens de déplacement, tels que des roues ou des chenilles, assurant le déplacement du robot contre la coque. Lorsque la coque du bateau présente des irrégularités ou des différences de niveaux par rapport aux brosses, l'efficacité du nettoyage est réduite. De plus, le plaquage du robot contre la coque peut perdre en efficacité. C'est à ces inconvénients qu'entend remédier l'invention en proposant un nouvel engin sous-marin de nettoyage de surfaces immergées permettant de traiter des surfaces irrégulières, courbées ou décalées, afin d'obtenir un nettoyage efficace. A cet effet, l'invention concerne un engin sous-marin de nettoyage de surfaces immergées comprenant un châssis, des organes de déplacement de l'engin sur la surface nettoyée et au moins une brosse de nettoyage de la surface entrainée en rotation par un moteur autour d'un axe central. Cet engin de nettoyage est caractérisé en ce que la brosse est mobile, par rapport à une partie fixe de l'engin, en translation selon son axe de rotation de manière à pouvoir être plaquée contre la surface à nettoyer sous l'effet d'une dépression créée par la rotation de la brosse. Grâce à l'invention, l'effet de dépression créé par la rotation d'une ou plusieurs brosses induit un plaquage des brosses contre la surface à nettoyer, favorisé par la possibilité de translation des brosses selon leur axe de rotation. Ceci permet aux brosses de se plaquer contre une partie irrégulière, courbée ou décalée de la surface à nettoyer par rapport aux surfaces de contact entre les organes de déplacement et la surface à nettoyer. Par ailleurs, la mobilité en translation des brosses combinée à l'effet hydraulique de leur rotation contribue efficacement au plaquage de l'engin de nettoyage contre la surface à nettoyer. Selon des aspects avantageux de l'invention mais non obligatoires de l'invention, un tel engin de nettoyage peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises dans toute combinaison techniquement admissible : - L'engin comprend des moyens de transmission, entre la brosse et la partie fixe de l'engin, d'une force de plaquage de la brosse sur la surface à nettoyer générée par la dépression créée par la rotation de la brosse. - La brosse comporte un arbre de rotation inséré dans un manchon solidaire en rotation de la brosse et entrainé en rotation par un système d'entrainement, alors que les moyens de transmission de la force de plaquage comprennent un ressort monté entre la brosse et le manchon et adapté pour exercer une force tendant à rapprocher la brosse de la partie fixe de l'engin. - La brosse est solidarisée en rotation avec le manchon par des doigts fixés sur le manchon et insérés dans des trous de la brosse avec possibilité de coulissement parallèlement à l'axe de rotation de la brosse. - L'engin comporte deux brosses de forme annulaire centrées chacune autour de son axe de rotation. - Les organes de déplacement comprennent deux roues entrainées par paires sur deux côtés opposés du châssis par deux courroies entrainées chacune par un moteur. - La brosse est mobile en translation selon son axe de rotation entre une première position, dans laquelle la brosse est en retrait par rapport aux surfaces de contact entre les roues et la surface à nettoyer du côté d'un fond du châssis, et une deuxième position, dans laquelle la brosse est en saillie par rapport aux surfaces de contact entre les roues et la surface à nettoyer, à l'opposé du fond du châssis. - L'engin comporte des galets interposés entre les roues et sur lesquels les courroies viennent en appui. - Les courroies sont montées dans des gorges en retrait des bords externes des roues. L'invention concerne également une utilisation d'un engin sous-marin de nettoyage tel que mentionné ci-dessus pour le nettoyage de coques immergées de bateaux. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de réalisation d'un engin de nettoyage selon l'invention, donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective de dessus d'un engin de nettoyage selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en perspective de dessous, de l'engin de nettoyage de la figure 1 , - la figure 3 est une vue de côté de l'engin de nettoyage des figures 1 et 2 ; - la figure 4 est une coupe selon le plan III à la figure 3 ; - la figure 5 est une coupe à plus grande échelle selon le plan V à la figure 4 ; - la figure 6 est une vue à plus grande échelle du détail VI à la figure 5 ; la figure 7 est une vue analogue à la figure 5, dans une deuxième configuration de positionnement de brosses de l'engin de nettoyage, en contact avec la coque d'un bateau ; la figure 8 est une vue similaire aux figures 5 et 7, pour une troisième configuration de position des brosses de l'engin de nettoyage ; la figure 9 est une vue similaire à la figure 6, dans la configuration de la figure 8. L'engin sous-marin de nettoyage 2 représenté sur les figures comporte un châssis 4 présentant deux parois latérales 41, 42, une paroi frontale 44 et une paroi arrière 46. On note X-X' un axe longitudinal de l'engin 2 parallèle aux parois latérales 41 et 42. L'engin 2 est muni d'organes de déplacement comportant deux paires 6 et 7 de roues synchronisés montées parallèlement aux parois latérales 41 et 42. Les paires 6 et 7 comprennent respectivement deux roues dentées 63, 64 et 73, 74. Les roues 63, 64, 73 et 74 sont entrainées et synchronisées en rotation par les courroies d'entrainement 61 et 71 autour d'axes parallèles à un axe transversal Y-Y' de l'engin 2, perpendiculaire à l'axe X-X'. Les courroies 61 et 71 sont montées dans des gorges centrales 700 des bords externes des roues 63, 64, 73 et 74. On note Z-Z' un axe perpendiculaire aux axes X-X' et Y-Y' et qui définit la normale aux surfaces de contact entre les roues 63, 64, 73 et 74 et une surface immergée à nettoyer, ici la coque du bateau référencée C et représentée uniquement à la figure 7. L'invention peut également être mise en ceuvre pour nettoyer d'autres types de surfaces immergées, notamment des surfaces immergées d'un mât d'une éolienne implantée en mer, des parois de piscine, des portes d'écluses, des pontons ou des parois d'aquarium. L'engin 2 comporte deux moteurs M1 et M2 adaptés chacun pour entraîner en rotation l'une des courroies 61 et 71. Les moteurs M1 et M2 comportent chacun un système d'entrainement 65 et 75 comportant éventuellement des moyens de réduction de vitesse. Les systèmes d'entrainement 65 et 75 incluent des roues dentées 66 et 76 permettant de transmettre le couple de rotation aux courroies 61 et 71. Ces systèmes d'entrainement 65 et 75 sont protégés par des capots 710. Les courroies 61 et 71 sont également adaptées pour coopérer avec la coque C en jouant le rôle de chenilles pour augmenter la motricité de l'engin 2 sur la coque C. L'engin 2 comporte également une turbine 8, entrainée en rotation par un moteur M3, permettant à la fois de déplacer l'engin 2 sous l'eau et de créer une dépression au voisinage d'un fond 10 de l'engin qui définit un volume V10 délimité par la surface de la coque C du bateau et le fond 10. Le moteur M3 est de préférence un moteur électrique alimenté par des câbles reliés à une alimentation de surface. Le volume V10 est délimité, du côté des faces latérales 41 et 42 et du côté de la paroi arrière 46, par une jupe périphérique souple 11 comportant des brosses latérales 12 et une brosse arrière 14. Cette jupe périphérique souple 11 permet de limiter le passage d'eau vers le volume V10, afin de favoriser la mise en dépression de ce volume par l'action de la turbine 8. La dépression est générée par l'aspiration de l'eau selon la flèche F1 du volume V10 vers l'intérieur de l'engin 2 à travers des trous non représentés ménagés dans le fond 10. A l'intérieur de l'engin 2, le flux d'eau aspiré F1 est filtré et les déchets de nettoyage sont stockés dans un réservoir de stockage de déchets, non représenté, installé à l'intérieur de l'engin 2. Après filtrage, l'eau est rejetée hors de l'engin 2 par une sortie d'évacuation 82. En variante, le flux d'eau aspiré peut être évacué directement de l'engin 2 et être filtré dans un dispositif externe. En variante, la jupe souple 11 peut être réalisée à l'aide de parois de caoutchouc souple ou d'autres matériaux. L'engin 2 est équipé de deux brosses de nettoyage 16 et 18. Les brosses 16 et 18 comportent chacune un plateau 160 et 180 de forme annulaire à partir duquel s'étendent des poils de brosse 162 et 182 arrangés selon une configuration annulaire, visible notamment à la figure 2. Selon cette configuration, les poils 162 et 182 sont disposés à proximité des bords externes des plateaux 160 et 180 et les zones centrales des plateaux sont dépourvues de poils. Selon une variante non représentée de l'invention, les brosses peuvent comprendre des éléments nettoyants de types différents comme des éponges. Les poils de brosses 162 et 182 peuvent également être arrangés selon une configuration cylindrique et occuper toute la surface des plateaux 160 et 180. Les brosses 16 et 18 comportent chacune un arbre central de rotation 161 ou 181 fixé au plateau 161 ou 181 par une bride 170. On note X16 et X18 les axes de rotation respectifs des brosses 16 et 18, parallèles à l'axe Z-Z'. Chaque brosse 16 ou 18 est entrainée en rotation par un système d'entrainement comportant un manchon borgne 163 ou 183 monté avec possibilité de rotation autour de l'axe X16 ou X18 dans une cloison intermédiaire 48 du châssis de l'engin 2 et dans le fond 10. La rotation du manchon 163 par rapport à la cloison 48 et au fond 10 est assurée respectivement par des paliers 172 et 173, visibles notamment aux figures 6 et 9 sous la forme de roulements à billes. Le montage du manchon 183 dans la cloison 48 et le fond 10 est réalisé selon le même principe. Chaque manchon 163 ou 183 est solidaire en rotation d'une roue dentée 165 ou 185. La roue dentée 165 est entrainée en rotation par un pignon 200, lui-même entrainé en rotation par un moteur M4 via des moyens de transmission de couple non représentés. La deuxième roue dentée 185 est entrainée en rotation par la roue dentée 165 via un train d'engrenage 202. Les arbres 161 et 181 sont montés dans les extrémités ouvertes respectives des manchons 163 et 183 avec possibilité de translation selon les axes X16 et X18, c'est-à-dire parallèlement à l'axe Z-Z'. Les plateaux 160 et 180 des brosses 16 et 18 sont solidaires en rotation des manchons 163 et 183 par l'intermédiaire de doigts 190 fixes par rapport à ces manchons, s'étendant à partir d'une partie radiale des manchons 163 et 183 parallèlement à l'axe Z-Z' et insérés dans des trous correspondants 192 des plateaux, avec possibilité de coulissement parallèlement à l'axe Z-Z' par rapport aux brosses 16 et 18. La bride 170 présente des trous 175 permettant le passage des doigts 190. Les doigts 190 permettent d'assurer l'entrainement en rotation des brosses 16 et 18, tout en permettant la translation des brosses 16 et 18 le long des axes X16 et X18, parallèlement à l'axe Z-Z'. Le guidage en translation des brosses 16 et 18 est également assuré par le coulissement des arbres 161 et 181 dans des bagues 177 fixées au centre des parties radiales des manchons 163 et 183. Des ressorts 194 sont interposés entre les arbres 161 et 181 et les manchons 163 et 183 autour des axes X16 et X18. Plus précisément, les ressorts 194 sont montés à l'intérieur des manchons 163 et 183 entre les bagues 177 et des bagues, dont une seule est visible aux figures 6 et 9 avec la référence 1611, fixées aux extrémités des arbres 161 et 181 opposés aux plateaux 160 et 180. Les ressorts 194 exercent chacun une force de compression F194 sur les bagues d'extrémité des arbres 161 et 181. La force F194 tend à éloigner la bague 1611 et la bague d'extrémité de l'arbre 181 des bagues 177, donc tend à rapprocher les brosses 16 et 18 de la cloison 48. Lors de la rotation des brosses 16 et 18, un effet hydraulique, analogue à celui d'une pompe centrifuge, induit une dépression au centre des brosses 16 et 18. Cette dépression s'applique sous la surface constituée par les poils 162 et 182 des brosses 16 et 18 en créant une force de plaquage Fp normale à cette surface et parallèle aux axes X16 et X18, et qui tend à plaquer ces brosses contre la coque C du bateau. Du fait de la liberté en translation des brosses 16 et 18, le plaquage des brosses contre la coque C est accru et le rendement du nettoyage et du détachage des déchets fixés à la coque est amélioré. L'effet hydraulique créé par les brosses 16 et 18 accentue également le plaquage de l'engin 2 contre la coque C du bateau grâce à l'action des ressorts 194, en coopération avec la dépression créée par la turbine 8 et qui s'applique entre le fond 10 et la coque C. En effet, les ressorts 194 constituent un moyen de transmission de la force de plaquage Fp entre les brosses 16 et 18 et la partie fixe de l'engin 2, par l'intermédiaire des manchons 163 et 183, qui sont fixes en translation par rapport au fond 10 et à la cloison intermédiaire 48. Selon une variante non représentée, l'engin 2 peut ne pas comprendre de ressorts 194 de rappel des brosses 16 et 18 en direction de la partie fixe de l'engin. Dans ce cas, les brosses ne participent pas au plaquage de l'engin 2 contre la coque C. La liberté en translation des brosses 16 et 18 vers la partie supérieure de l'engin 2 est limitée par un fond 196 des manchons 163 et 183. La mobilité en translation des brosses 16 et 18 vers la coque C est limitée par une butée non représentée. Les mouvements de translation des brosses 16 et 18 peuvent être indépendants l'un de l'autre afin de s'adapter, comme représenté à la figure 7, à des différences de niveau localisées de la coque C du bateau. Egalement, afin de s'adapter aux différences de niveau de la coque qui peuvent exister entre les paires de roues 6 et 7 et notamment à des parties convexes de la coque C, les brosses 16 et 18 ont la possibilité de se rétracter de manière que la position des brosses soit en retrait de la surface de contact entre les roues 63, 64, 73 et 74 et la coque du bateau. La liberté en translation des brosses 16 et 18 permet également de nettoyer les surfaces de la coque C du bateau qui sont localement concaves, c'est-à-dire que les brosses peuvent se positionner dans une position dans laquelle elles sont en saillie par rapport aux surfaces de contact entre les roues 63, 64, 73 et 74 et la coque C du bateau. L'engin de nettoyage 2 comporte en outre un galet 22 intercalé entre les roues 63, 64 sur la paroi 41 et un galet 24 intercalé entre les roues 73 et 74 sur la paroi 42. Les courroies 61 et 71 s'appuient sur les galets 22 et 24. Ces galets 22 et 34 permettent une coopération des courroies 61 et 71 avec une surface saillante que pourrait présenter la coque C, de manière à empêcher le blocage de l'engin 2, au cas où la surface saillante se positionnerait entre deux roues 63, 64 ou 73 et 74 d'un même côté 41, 42 de l'engin 2 et d'améliorer la motricité dans un tel cas. Selon une variante non représentée de l'invention, l'engin de nettoyage 2 peut comprendre une unique brosse de nettoyage ou comprendre plus de deux brosses. REVENDICATIONS1.- Engin (2) sous-marin de nettoyage de surfaces (C) immergées comprenant un châssis (4), des organes de déplacement (63, 64, 73, 74, 22, 24) de l'engin sur la surface (C) à nettoyer et au moins une brosse (16, 18) de nettoyage de la surface (C) à nettoyer entrainée en rotation par un moteur (M4) autour d'un axe central (X16, X18), caractérisé en ce que la brosse (16, 18) est mobile, par rapport à une partie fixe (10, 48) de l'engin (2), en translation selon son axe de rotation (X16, X18) de manière à pouvoir être plaquée contre la surface (C) à nettoyer sous l'effet d'une dépression créée par la rotation de la brosse (16, 18). 2.- Engin sous-marin de nettoyage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (194) de transmission, entre la brosse (16, 18) et la partie fixe (10, 48) de l'engin (2), d'une force de plaquage (Fp) de la brosse (16, 18) sur la surface (C) à nettoyer générée par la dépression créée par la rotation de la brosse. 3.- Engin sous-marin de nettoyage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la brosse (16, 18) comporte un arbre (161, 181) de rotation inséré dans un manchon (163, 183) solidaire en rotation de la brosse (16, 18) et entrainé en rotation par un système d'entrainement (165, 185, 200, 202), et en ce que les moyens de transmission de la force de plaquage (Fp) comprennent un ressort (194) monté entre la brosse (16, 18) et le manchon (163, 183) et adapté pour exercer une force (F194) tendant à rapprocher la brosse (16, 18) de la partie fixe (10, 48) de l'engin (2). 4.- Engin sous-marin de nettoyage selon la revendication 3, caractérisé en ce que la brosse (16, 18) est solidarisée en rotation avec le manchon (163, 183) par des doigts (190) fixés sur le manchon et insérés dans des trous (190) de la brosse (16, 18) avec possibilité de coulissement parallèlement à l'axe (X16, X18) de rotation de la brosse. 5.- Engin sous-marin de nettoyage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte deux brosses (16, 18) de forme annulaire centrées chacune autour de son axe de rotation (X16, X18). 6.- Engin sous-marin de nettoyage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les organes de déplacement comprennent deux roues (63, 64, 73,74) entrainées par paires (6, 7) sur deux côtés opposés (41, 42) du châssis (4) par deux courroies (61, 71) entrainées chacune par un moteur (M1, M2). 7.- Engin sous-marin de nettoyage selon la revendication 6, caractérisé en ce que la brosse (16, 18) est mobile en translation selon son axe de rotation (X16, X18) entre : - une première position, dans laquelle la brosse (16, 18) est en retrait par rapport aux surfaces de contact entre les roues (63, 64, 73, 74) et la surface (C) à nettoyer du côté d'un fond (10) du châssis (4), et - une deuxième position, dans laquelle la brosse (16, 18) est en saillie par rapport aux surfaces de contact entre les roues (63, 64, 73, 74) et la surface (C) à nettoyer, à l'opposé du fond (10) du châssis (4). 8.- Engin sous-marin de nettoyage selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce qu'il comporte des galets (22, 24) interposés entre les roues (63, 64, 73, 74) et sur lesquels les courroies (61, 71) viennent en appui. 9.- Engin sous-marin de nettoyage selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que les courroies (61, 71) sont montées dans des gorges (700) en retrait des bords externes des roues (63, 64, 73, 74). 10.- Utilisation d'engin sous-marin de nettoyage selon l'une des revendications précédentes pour le nettoyage de coques (C) immergées de bateaux.20