FR 2497489 A1 19820709 FR 8100214 A 19810108 Appareil de plongée autonome L'invention est relative à un appareil de plongée autonome, intermediaire entre les appareils classiques de plongee et l'absence d'appareil correspondant à la plongée libre. Cet appareil est entièrement nouveau et permet à un plongeur, pratiquant la "plongée libre", de tripler ses capacités d'apnée sans autres risques physiologiques que ceux encourus lors d'une plongée classique gEns appareil. L'appareil conforme à l'invention est réalisé uniquement à partir d'éléments de conception simple, peu couteaux, pratiquement inusables, ne nécessitant aucun réglage délicat, d'entretien des plus réduits, donc d'une sécurité et d'une fiabilité maximales. Certains éléments existent d'ailleurs actuellement dans le commerce. En outre, un détendeur est inutile, et est avantageusement remplacé par un ensemble de distribution monobloc. Généralités. Lorsqu'un plongeur libre quitte la surface, ses poumons renferment un certain volume d'air qui diminue au fur et à mesure qu'il s'enfonce dans les eaux, par suite de la compression de la cage thoracique due à l'accroissement de la pression hydrostatique. L'inverse se produit lors de la remontee. Pour le plongeur libre, le phénomène est sans risques. Par contre, celui qui respire de l'air comprimé, à l'aide de l'appareil de plongée autonome, introduit dans ses poumons une quantité d'air qui, une fois ramene à la pression atmosphérique, est supérieure à la capacité de ses poumons. Il y a donc risque de surpression pulmonaire si le plongeur ne souffle pas lors de la remontée.Dans ce dernier cas, l'ex- tension de l'air emprisonné dans les poumons provoque une distension excessive des alvéoles qui provoque des lésions des parois pulmonaires et le passage dans le sang de gaz sous pression, ce dernier facteur étant à l'origine d'embolies graves. L'appareil conforme à l'invention est conçu de telle sorte qu'il ne permet pas à un plongeur d'inspirer une quantité d'air supérieure à celle qu'il a expirée. Les deux volumes expire et inspiré étant égaux, le risque de surpression pulmonaire est écarté. Capacité pulmonaire. Lors d'une respiration normale, on inspire, puis on expire,0,5 1 d'air : c'est l'air courant. Lors d'une expiration forcée, et d'une inspiration forcée, il s'agit de 3,5 1 d'air, qui constituent le capacité vitale, c'est-à-dire la quantité d'air maximale renouvelable, dont un homme peut disposer. Après une expiration forcée, il reste encore dans les poumons 1,5 l d'air appelé air résiduel. Cette capacité est indisponible, quelle que soit la profondeur ou s'effectue la respiration. Elle correspond à un volume invariable lié à la constitution physique de la cage thoracique et du diaphragme qui ne peuvent être comprimés indéfiniment ; c'est un problème mécanique. Variation du volume d'air en fonction de la profondeur. Profondeur Volume total Pression Volume disponible (en m) (en 1) (en bar) (en 1) 0 5,00 1 3,50 1 4,55 1,1 3,04 2 4,17 1,2 2,67 3 3,85 1,3 2,35 4 3,57 1,4 2,07 5 3,33 1,5 1,83 6 3,13 1,6 1,63 7 9,94 1,7 1,44 8 2,78 1,8 1,28 9 2,63 1,9 1,13 10 9,60 2,0 1,00 1] 2,38 2,1 0,88 12 2,27 2,2 0,77 13 2,17 2 > 3 0,67 14 2,08 2,4 0,58 15 2,00 2,5 0,50 Concentration de C02. Lors d'une apnée, la concentration de C02 dans les alvéoles augmente considérablement, ce qui a pour consequence principale une augmentation de débit sanguin pulmonaire, qui se traduit par une augmentation proportionnelle de la fréquence des pulsations cardiaques (30 à 40 v). Si l'on effectue plusieurs apnées successives avec renouvellement maximal de l'air entre chaque cycle, soit 3,5 1, le même phénomène est constaté, soit une augmentation de C02 > et des pulsations cardiaques (+ 30 à 40 %), avec une diminution de la durée de l'apnée entre chaque cycle. Dans les deux cas, il n'est pas possible de dépasser un certain taux critique de CO2. Phénomène relatif aux pressions partielles d'O2 et CO2. D'ordinaire, le corps signale lui-même que l'organisme va manquer d'O2. Ses cellules réagissent à l'excès correspondant de CO2. Lors d'une plongée profonde, la quantité d'O2 contenue d a n s l e s poumons peut diminuer considérablement, sans que cela ait une conséquence fatale immédiate pour l'individu. La pression partielle d' 2 continue d'entre suffisamment élevée pour rester égale o u s u parieur à la pression qui existe dans les poumons à la surface. Le plongeur qui, dans ces conditions, n'éprouve pas un impérieux besoin de respirer, pense en toute bonne foi qu'il peut prolonger son apnée pendant quelque temps. Nais, lors de la remontée, la pression partielle de l'O2 diminue de façon importante et devient trop faible pour les besoins de l'organisme. Le plongeur s'évanouit bruquement, ouvre la bouche et se noie. On rencontre également ce phénomène lors de plongées à des profondeurs beaucoup plus modestes, lorsque le plongeur, absorbé par son activité, dépasse, sans s'en rendre compte, ses capacités physiques. C'est un accident heureusement relativement peu fréquent et qui peut être totalement écarté par adoption de l'appareil conforme à l'invention. Ainsi, lorsqu'un individu effectue une plongée à 10 m, à chaque inspiration profonde, il absorbe 1 000 cm3d' d'air, qui, 3 ramenés à la pression atmosphérique, correspondent à 2 000 cm . Il suffit d'une remontee tranquille, lors de la dernière inspiration, pour avoir l'assurance que la pression d'O2 restera suffisante, même si, lors des précedentes apnées, le plongeur a dépasse ses capacités physiques. Il s'agit donc d'une sécurité absolue, pour les rès bons plongeurs qui pratiquent a plongee en apnée de raçon intensive, L'invention est donc relative à un appareil de plongée autonome comportant un corps extérieur rigide. Dans cet appareil, une cloison rigide perforée est disposee à l'intérieur du corps, qu'elle sépare en deux comparti ments distincts, cependant que l'un de ces compartiments est divise en trois chambres successives séparées par deux plaques rigides perforées, que deux membranes souples préformées sont disposées, une dans chacune des deux chambres extrêmes communicantes, et délimitent, dans chaque chambre extreme, une enceinte communiquant avec la chambre intermédiaire à travers l'une des plaques, et qu'à l'intérieur de la chambre intermédiaire est disposé un réservoir rigide d'air de sécurité. Les avantageuses dispositions suivantes sont, en outre, souvent adoptées - l'air expiré est emmagasiné dans ledit compartiment divisé en trois chambres, l'autre compartiment faisant office de réservoir de transit de cet air expiré ; - l'appareil comporte un ensemble de clapets de commande qui est contenu dans celui des compartiments non divisé en trois chambres - la chambre intermédiaire communique avec un clapet d'aspiration d'air à travers des perforations ménagées dans la partie de la cloison rigide séparant la chambre intermédiaire du compartiment non divisé en trois chambres - un orifice ménage uniquement dans la partie basse de la cloison rigide re'ie l'une des deux chambres extrêmes au compartiment non divisé en trois chambres, et realise ainsi la communication entre les deux compartiments - un conduit de liaison relie le réservoir de sécurité à un conduit d'aspiration, un clapet de sécurité étant disposé sur ce conduit de liaison et étant muni d'un dispositif de commande volontaire. L'invention sera mieux comprise, et des caractéristiques secondaires et leurs avantages apparaîtront au cours de la description de réalisations donnée ci-dessous à titre d'exemple. Il est entent que la description et les dessins ne sont donnés qu'à titre indicatif et non limitatif. Il sera fait référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une coupe axiale d'un appareil conforme à l'invention, suivant I-I de la figure 2 - la figure 2 est une coupe transversale suivant Il-Il de la figure I - la figure 3 est une vue suivant flèche F de la figure 1, le fond du corps de l'appareil étant enlevé - la figure 4 est une coupe d'un agrandissement de l'ensemble de clapets de commande de l'appareil des figures 1 à 3, vue déformée pour une meilleure compréhension de la réalisation, par représentation de plusieurs groupes d'éléments (conduits 12c, 12d, ..., ensemble 12) dans le même plan que l'ensemble 14, les positions réelles étant représentées sur les figures 1 et 3 ; et, - la figure 5 représente un plongeur, respirant en "surface", équipé d'un appareil conforme à l'invention. Pour que l'appareil puisse fonctionner en accord avec les lois physique et physiologique de la plongée, les deux conditions suivantes doivent être réalisées a) l'équilibre statique du plongeur, qui définit la possibilité, ou l'impossibilité, de plonger b) l'identité des volumes d'air expiré et inspiré. Ces deux conditions sont liées à la variation du volume d'air dans des conditions de pression différentes. L'appareil proposé n'est pas un appareil pour respira tion continue, mais un appareil permettant d'effectuer plusieurs apnées successives, grâce à une réserve d'air automatiquement ramené à la pression ambiante de service et renouvelé après chaque remontée en surface, sans l'aide d'un compresseur ou d'une toute autre machine nécessitant un apport d'énergie extérieure. La c o n d i t i on (b) indique que la quantité d'air inspiré soit sensiblement égale à celle de l'air expiré, ceci afin d'éviter les problèmes de surpression pulmonaire. En effet, il est évident qu'il n'est pas possible à un plongeur pratiquant l'apnée, et à bout de souffle, d'expulser une partie de la quantité d'air contenu dans ses poumons lors de la remontée, sans risques graves. De plus, un plongeur pratiquant l'apnée a tendance, plus qu'un individu muni de "bouteille", à bloquer sa respiration. Si la condition (b) n'était pas respectée, la sécurité serait à la merci d'un oubli, ce qui est inconcevable. Descriptif. Nomenclature. Repère Désignation Fonction 1 Réservoir 5 000 cm3 Capacité renouvelable 2 Compresseur 2500+850 cm3 Remplissage réservoir 1 équilibre des pressions 3 Réservoir de transit air Première phase de stockage expiré air expire 3a Orifice de communication Equilibre des pressions-R@m- avec l'eau ambiante plissage d'eau réservoir 3 Réservoir stockage air Deuxième phase de stockage expulsé air expiré 5 ReservoiS sécurité Sécurité en cas de non-fonc 1 000 cm tionnement de l'appareil (gonflage 4 bars) 6 Plaque de distribution Répartition de la pression supérieure sur toute la surface 1 7 Plaque de distribution Répartition de l'alimentation inférieure S-8a Conduit de liaison Admission air expiré ou eau entre 3 et 4 des réservoirs 4 9 Couvercle interne Séparation entre 3 et 4 10 Clapet de vidange Orifice d'expulsion de l'eau ou de l'air expiré 8b Conduit-piège à bulles Evite dans toutes les configu rations de plongée la fuite de Repère Désignation Fonction l'air expiré, contenu dans 4, vers 3 11 Platine de fixation Fixation de 14 et 12 liaison à 1 et 2 12 Ensemble clapet sécurité Mise en service du réservoir 5 12a Levier de commande de 12 12b Support levier de com mande 12a 12c Conduite de liaison entre 12 et 14 12d Conduite de liaison entre 5 et 12 13 Ensemble clapet de mise Remplissage réservoir 4 à l'air libre 13a Drisse de liaison 13 12a 13b Coude guide-drisse 13a 14 Ensemble clapet de distribution 14b Clapet de refoulement Refoulement de 2 vers 1 14c Clapet piloté de Equilibre entre les pressions détente externe et le 1 + orifice pour distribution 14a Clapet piloté limiteur Egalisation des volumes air de volume expiré et inspiré 14e Membrane de pilotage clapet 14c 14f Levier de commande 14c Démultiplication 1/2,5 Soufflet de protection Protection contre l'accumula tion de sel 14h Chambre supérieure 14j Chambre inférieure 14k Frein pneumatique Temporisation fermeture de 14a 15 Levier de commande Assure la commande extérieure, extérieur ouverture clapets 12 et 13 16 Flotteur Ouverture clapet 14a 16a Support flotteur 17 Clapet bec de canard Evacuation air expiré 17a Conduite de liaison 14-17 18 Conduite de refoul?ment Evacuation air expiré Repère Désignation Fonction 19 Conduite d'aspiration Aspiration air inspiré 20 Corps de l'ensemble de l'appareil 21 Couvercle extérieur 22 Collier de serrage 23-24 Tuyaux annelés Liaison embout buccal-appareil 25 Embout buccal 27 Clapet de refoulement Evite d'aspirer l'air vicié contenu dans le tuyau annelé 18 26 Clapet d'aspiration Evite de refouler de l'air vicié dans le tuyau annelé 19 28 Tuba 29 Ensemble commande Obstruction de l'extrémité ouverture tuba du tuba 29e Clapet d'ouverture tuba 29b Chambre de compression Grande chambre évitant 1 'équi- libre des pressions entre les deux faces de la membrane 29c 29d Piège à bulles Evite l'entrée d'eau en atten dant la fermeture des clapets 29a 30 Glissière (non étanche) Assure le montage de ltensem- ble 1-2-5 et de leurs-acces soires 29c Membrane de pilotage 31 Conduit de mise à l'air Assure la mise à l'air libre libre du réservoir 4. Ne sont pas nomenclaturés, les trois clapets suivants non représentés sur les dessins - une valve de remplissage du réservoir de sécurité, - deux clapets de vidange, afin de purger une éventuelle entrée d'eau accidentelle des réservoirs 1 et 2. Fonctionnement des principaux éléments. Réservoir 1 : constitué par une membrane souple, non élastique, préformée, d'une capacité de 5 000 cm3. En surface, elle garde sa forme d'origine et s'écrase en plongée sous l'effet de la pression hydrostatique ambiante. Après la "remontée" 9 la surface, elle reprend sa forme d'origine. C'est le réservoir d'air qu'emporte avec lu le plongeur. . Compresseur 2 : mêmes caractéristiques physiques que 1, d'une capacité de 2 500 cm , cette membrane possède, en plus, un pli préformé qui lui permet d'augmenter sa capacité de 3 850 cm@ lorsqu'elle est sollicitée par une pression interne. Ca- pacité totale 3 350 cm3. Elle possède deux fonctions : la première, de refou1er de l'air dans le réservoir l, et, la deuxième, de permettre la détente de l'air emprisonné dans le réservoir 1, afin d'assurer, lorsque cela se révèle nécessaire, l'équilibre entre la pression hydrostatique ambiante et celle de l'air de service. Réservoir de transit 3 : assure le stockage momentané de l'air expiré ; également, permet grâce à cela, et par l'intermédiaire de l'ensemble 14 et 16, de limiter le volume d'air inspiré. Réservoir de stockage air expiré 4 : assure le stockage définitif de la totalité de l'air expiré. Permet, de ce fait, un équilibre statique de l'ensemble du système. Réservoir de sécurité 5 : d'une capacité de 3 1 000 cm , gonflé à une pression de 4 bars, assure une réserve d'air en cas de non-fonctionnement de l'appareil. Sa forme originale (tôle ondulée) lui assure une résistance maximale avec un minimum de matière ; e n outre, les "creux" de la tôle canalisent l'air de service jusqu'à l'ensemble 14. Ensemble de clapets 14 - 14a : clapet limiteur de volume (similitude air expiré et inspiré) - 14b : clapet de refoulement compresseur 2 ; - 14c : clapet piloté de détente et de distribution. Il pourrait faire fonction de clapet de refoulement, mais sa masse, donc son inertie, ainsi que le frottement de l'axe et la réaction du ressort de rappel sont trop importants pour permettre une ouverture sollicitée par la faible pression engendrée par la membrane compresseur 2. Fonctionnement de l'appareil. - En surface L'appareil est entièrement vide d'eau et se comporte, de ce fait, comme un flotteur de 16 500 cm3 de capacité. L'appareil pesant 7,5 kg a donc une flottabilité positive de 9 kg en surface, ce qui assure au plongeur une bonne terne en surface et une nage facile, ainsi qu'un flotteur de repos en cas de fatigue. Respiration à l'aide du tuba 28. Le réservoir 3 étant rempli d'air, le flotteur 16 est en position basse et le clapet 14a est ouvert, assurant de ce fait la libre circulation entre le compresseur 2, le réservoir l, et l'air libre. Donc, en surface, remplissage de 1 et 2. Les deux clapets 29a maintenus ouverts par les ressorts de rappel permettent la libre circulation de l'air de surface dans le tuba 28. Le fait de posséder deux clapets 29a, ainsi qu'une séparation centrale dans le tuba, empêche le melange de l'air expire par le plongeur avec celui d'admission d'air frais dans l'appareil. Egalement, les clapets 26 et 27 évitent les mélanges entre l'air expiré et inspiré qui séjournent dans les deux tuyaux annelés 23 et 24 (ces deux clapets existent dans les détendeurs classiques équipes du meme tvne de tuyaux annelés). - Utilité des deux membranes 1 et 2 Pour plonger, par exemple, à 10 m de profondeur, et posséder une réserve d'air de 5 000 cm3 à la pression ambiante, soit 2 bars, il faudrait une membrane réservoir de 10 000 cm3 et un appareil de 9 à 10 kg pour contrer la poussée d1Archimède et permettre la plongée. Arrivé à 10 m de fond, le volume du réservoir sera de 5 000 cm3, d'où une masse en supplément de 4 à 5 kg qui pèsera d'autant sur le plongeur, l'empechant de remonter L'appareil décrit possède deux membranes : une pre 3 3 miere membrane 1 de 5 000 cm et une deuxième membrane 2 de 2 500 cm Le remDlissage se fait pn deux temps. Ainsi, pour une plongée à 10 m - Premier temps, plonger à 5 m, pression absolue 1,5 bar, écrasement total de la membrane compresseur 2, remplissage du réservoir l 1,5 bar. Il est inutile de descendre plus bas. (explication ci-apres de l'écrasement de la membrane compresseur 2 avant 1). Ensuite, remontée en surface, gonflage du compresseur 2 a la pression atmosphérique. - Deuxième temps, descente à 10 m, pression absolue 2 bars, écrasement total de la membrane 2, remplissage du réservoir 1. A partir de ce moment, l'appareil peut fournir 5 000 cm3 d'air à 2 bars. La masse supplémentaire apportée qui en résulte est de 1,5 kg, qui pèse sur le plongeur, mais qui n'est pas un handicap vu le faible poids qui en résulte pour le plongeur La condition (a) précitée est remplie. - Orientation du flotteur à 450 3 Le flotteur a un volume de 400 cm e-t un poids de 400 g . Le centre de gravité est le point de concours de son axe d'articulation et de l'axe du clapet ]4a. Lors d'une plongée, l'individu doit impérativement respirer dans un secteur compris entre l'horizontale (position normale de nage) et la verticale (position debout ), soit un secteur de 900. L'explication en sera donnée plus loin. Ceci n'est pas un handicap, car ce sont des positions normales. il serait possible au prix de certaines complications de permettre la respiration dans toutes les positions, mais cela n'en vaut pas la peine, d'autant plus que c'est uniquement lors de la respiration que l'on doit respecter ce secteur de 900; lue reste du temps, le plongeur peut évoluer dans toutes les positions. C'est le poids du flotteur qui commande l'ouverture du clapet 14a ; lorsque l'appareil est en position horizontale ou verticale, l'effet sur l'axe du clapet 14a est de 400 x 0,7 = 280 g, en position inclinée à 45 , l'effet est maximal, soit 400 g, et est variable entre ces deux limites pour des positions intermédiaires. Cela signifie que,lorsque l'appareil est en position horizontale ouserticale, le clapet 14a se ferme lorsque le réservoir 3 est entièrement rempli d'eau, et il se ferme pour une position inclinée à 45C, lorsque l'eau mouille 70 % du volume du flotteur. Celui-ci occupant toute la longueur du réservoir 3, et bien que l'eau ne couvre pas la totalité du flotteur, il faut sen siblement la même quantité d'eau que précédemment pour fermer le clapet 14a. - Fonctionnement en plongée (exemple à 10 m) Le plongeur est en surface ; le réservoir 3 est rempli d'air ; le clapet 14a est ouvert ; les clapets 29e sont également ouverts ; le réservoir 1 a aspiré 5 000 cm3 d' d'air au travers du clapet 14b et 14a; le compresseur 2 s'est également rempli d'air ; le plongeur respire par 11 intermédiaire du tuba 28. L'appareil est muni d'une tige de commande extérieure qui permet, lorsqu'on la tire vers le bas, d'ouvrir le clapet de sécurité 12 par l'intermédiaire du levier 12e. Lorsque la tige est poussée vers le haut, elle commande simultanément l'ouverture des clapets de mise à l'air libre 13 et 10 par l'in-rermédiaire du levier 12a et des drisses inextensibles 13a et 10a guides par les coudes 13b et 10b. Première plongee à 5 m a) Ouverture des clapets 13 et 10, afin d'assurer le remplissage total d'eau des réservoirs 3 et 4, position du plongeur : verticale b) Plongée ; dès la profondeur de 1,0 m, la pression hydrostatique pousse la membrane 29c, qui assure la fermeture des deux clapets 29a ; la chambre 29b, qui a un volume relativement important, conserve sensiblement la même pression que celle régnant en surface, malgré la compression d'une faible partie de l'air contenu, due à la poussée de la membrane 29c. Donc, à partir de 1, 0m, fermeture des orifices supérieurs du tuba 28. Au fur et ä mesure que le plongeur descend, les deux membranes l et 2 se eompriment, l'eau pénètre dans le réservoir 4 par 1'intermédiaire des conduits 8, 8, 8a et 8b. Lorsque 1 plongeur se trouve en position horizontale, le compresseur 2 refoule tout son air dans le réservoir I.Cela s'explique par la difference de niveau existant entre les bases des deu membranes entre lesquelles vient s'interposer le réservoir de sécurité 5, provoquant précisé- ment cette différence de @i@eau entre 1 et 2 de 20 mm minimal, soit 13 une différence de pression # p de 2 g/cm2, ce qui est faible, mais suffisant pour assurer le refoulement de l'air contenu dans la membrane 2 vers le réservoir 1 au travers du clapet 14b. La poussée totale sur 2 = 1 470 g. Le plongeur devra nager quelques mètrès à 5 m de fond avant de remonter à la surface. c) Remonte: sans commentaires. d) Surface : vidange partielle de l'eau contenu dans 4, par le clapet 10, d'un volume égal à celui de la membrane 2 qui est à nouveau gonflée. Les réservoirs 3 et 4 étant déjà pleins d'eau, il est inutile de procéder à leur remplissage comme précédemment décrit. Deuxième plongée à 10 m N?me phénomène que pour la plongée à 5 m. Arrivé à 10 m, position du plongeur horizontale ; remplissage de 1 à la pression de 2 bars. L'appareil est prêt à fonctionner. Avant de plonger, l'individu a effectué une inspiration profonde, il possède donc dans ses poumons environ 5 000 cm3 d'air. A la profondeur de 10 m, il ne renferme plus que 2 500 cm3 et l'expiration maximale lui permet de rejeter 1 000 cm3 d'air. Les tuyaux annelés souples 23 et 24 sont à demi-écrasés par la pression hydrostatique ambiante jusqu'à ce que l'air qu'ils contiennent équilibre la pression extérieure ; les chambres supérieure 14h e t inférieure 14j sont en équilibre statique. Première expiration profonde Le plongeur souffle, l'air passe au travers du clapet 27, est véhiculé par le tuyau annelé 23 et pénètre dans la chambre supérieure 14h par l'intermédiaire du tuyau 18 d'un diamètre de 22 mm (3,8 cm ) ; entre celui-ci et le tuyau de sortie 17a d'une surface rectangulaire d'environ 1,5 cm2 est positionné un déflecteur, qui oblige l'air expiré à faire le tour complet de la chambre 14h avant de ressortir par le tuyau 17a et traverser le clapet 17 avant d'être stocké dans le réservoir 3. La différence de sections d'arrivée et de départ crée une surpression dans la chambre 14b d'environ 20 g/cm2 qui permet l'ouverture du clapet 14c. Dans ce cas bien précis, l'ouverture de 14c, par l'intermédiaire de l'air expiré, n'a pas d'utili té, comme cela va être expliqué. L'air emprisonné dans la partie supérieure de 3 chasse l'eau au travers de orifice 3a ouvrant, de ce fait, le clapet 14a par l'intermédiaire du flotteur 16. Le clapet 13 est fermé depuis le départ de la première plongée à 5 m. Première inspiration profonde A la fin de L'expiration, le clapet 14e s'est refermé. La membrane compresseur 2 est pratiquement vide ; l'inspiration crée une dépression dans la chambre inférieure 14j qui permet l'ouverture du clapet 14e par l'intermédiaire de la membrane 14e et des deux leviers symétriques 14 disposés de part et d'autre de l'axe du clapet 14c, avec un rapport de démultiplication 1/2,5. L'air irmire traverse ensuite le clapet 14a et, par le tuyau annelé 24, arrive à l'embout buccal 28. Durant l'inspiration, le volume d'air dans le reservoir l diminue creant une dépression dans le réservoir 4, qui aspire l'air expiré stocké dans le réservoir 3. L'eau va envahir le ré- servoir 3 et, lorsque celui-ci est complètement plein, le clapet 14a se ferme, interdisant au plongeur d'aspirer davantage d'air. Le clapet 14a est équipé d'un frein pneumatique 14k qui temporise la fermeture du clapet 14a, ce qui garantit un certain retard à la fermeture. Le fait que le clapet 14a soit à fermeture continue, et non instantanée, est une bonne chose. En effet, lors d'une ins piration, le débit d'air admis dans les poumons passe de zéro à un maximum, puis du maximum à zero. Cette deuxième phase correspond à 'a fermeture progressive du clapet 14a, qui correspond à une demande d'air de plus en plus réduite. Cela n'occasionne pas de gêne au plongeur. Ensuite, les cycles expiration-inspiration se succedent de la meme fanon que précédemment. Remontée Le plongeur remonte en bloquant sa respiration, de la même manière que pour une apnée ordinaire. Arrivé en surface, l'air expiré contenu dans 4 s'est detendu et, par l'intermédiaire du clapet 10, a envasa le réservoir 3. L'appareil reprend un poids apparent de 9 kg. Les deux clapets 29a se sont reouverts, autorisant la respiration par le tuba 28 et le remplissage des réservoirs 1 et 2. Justification de l'ouverture du clapet 14c par la pression engendrée lors de l'expiration Le plongeur, qui se trouve par exemple à 10 m, doit pouvoir remonter de quelques mètres et respirer normalement sans que cette différence de profondeur provoque une quelconque gêne Ainsi, dans le cas le plus defavorable : ler cycle expiration-inspiration à å 10 m, 2e cycle : à 2 n A 10 m, la pression qi règne dans le réservoir l égale 2 bars ; la pression agissant sr le clapet 1Sc est équilibrée sur ls deux facs, car il règne une pression identique à l'intérieur de la chambre inférieure 14j due à l'air résiduel restant dans le compresseur 2.Egalement, la même pression règne dans la chambre supé rieure 14h, grâce à l'éa-asement partiel du tuyau annelé 18. Il n'en est pas de même, si le plongeur remonte de 10 m à 2 m. Dans ce cas, la pression regnant dans le réservoir 1 est toujours de 2 bars, mais celle régnant dans la chambre 14i n'est plus que de 1,2 bars. La différence de pression /p de 0,8 bar pousse sur le clapet 14c avec une force de 3,6 kg. En expirant avec une surpression de 20 g/cm2, la pression obtenue sur la membrane 14e est egale à 1,7 kg, ce qui, démultiplié par les bras de levier 14f > devient 4,2 kg et appuie sur l'axe du clapet 14c. Celui-ci s'ouvre ; l'air en surpression dans le réservoir 1 vient gonfler la membrane 2 réalisant ainsi l'équilibre entre les pressions externe et interne. S'il est très facile d'obtenir une surpression de 20 g/cm2 en soufflant, il est par contre beaucoup plus difficile de la réaliser avec une dépression, en considérant les pertes de charges deja occasionnées dans les tuyauteries et au travers du clapet 14a. 3 Justification du volume de 850 cm supplémentaires dans la membrane4 : Le réservoir 1 contient 5000 cm3 à 10 m, sous une pression de 2 bars. Si le plongeur remonte de 10 m à 2 m sans avoir e expiré une seule fois et s'il effectue cette expiration à 2 m, le volume total détendu de 1 vers 2 est de 8 333 cm3 assurant un équilibre des pressions ,ambiante et interne aux membranes, de 1,2 bar. Réservoir 1 : 5000 + réservoir 2 : 2500 + réserve de 2 : 850 = 8350 cm3 Notes - L'appareil peut être utilisé à des profondeurs variant de 2 à 15 m de fond. - Les axes d'articulation du flotteur 16 et de la commande 12a peuvent crès facilement être rendus étanches, afin d'éviter tout grippage. - Quelle que soit la profondeur de plongée projetée, il est toujours nécessaire de plonger une première fois, afin de remplir le réservoir l. - Jusqu'à une profondeur de 5 m, la première et la deuxième plongée doivent entre effectuées à la profondeur où doit s'effectuer celle-ci. - Au-dela de 5 m, la première plongée est limite à 5 m et la deuxième à la profondeur de la plongée envisagée. - Si le plongeur depasse 10 m de fond, et s'il veut augmenter ses possibilités d'apnée, il lui est possible d'effectuer une première plongée à 5 m > une deuxième plongee à 10 m et une troisième plongée la profondeur envisagée. Dans ce cas, il lui est possible de multipler par 3,5 son temps d'apnee. - Si cela se révèle intéressant, il est toujours possible de rendre automatiques l'ouverture et la fermeture des clapets 13 et 10, bien que cela ne paraisse pas très utile et complique la mecanique. Compléments de description et fonctionnements correspondants : a) il est utile d'ajouter un bouchon de vidange dans la partie la plus basse du réservoir 4, afin d'assurer le nettoyage et le rinçage à l'eau douce de temps à autre 3 b) le réservoir de sécurité 5 de 1000 cm est "gonfle" à une pression de 4 bars, ceci afin d'assurer un volume de service de securit. Par exemple, à 10 m de fond, le plongeur a à sa disposi 3 3 3 tion environ 1000 cm (1000 cm à 4 bars = 2000 cm à 2 bars ;; capacité de réservoir = 1000 cm3), ce qui permet une remontée dans des des conditions normales, poumons bloques, en cas de mauvais fonctionnement d'un des éléments de l'appareil c) le réservoir 5 peut etre "gonflé" à l'aide d'une pompe à pied à membrane, d'une conception simple d) lorsque le plongeur remplit d'eau le réservoir 3 grâce à l'ouverture du clapet 13, le réservoir 4 se remplit d'eau également, puisqu'il comporte deux ouvertures de communication avec le réservoir 3 qui sont le conduit 31 et le clapet 10 e) avant le premier cycle expiration-inspiration, les deux tuyaux annelés 23 et 24 sont écrasés jusqu'a ce que la pression interne équilibre la pression hydrostatique externe lors de la premiere expiration, le tuyau annelé 23 reprend sa forme d'origine et la quantité d'air nécessaire à ce "gonflage" n'est pas stockée dans le réservoir 3, lors de la première inspiration, le tuyau annelé 24 reprend sa forme d'origine et la quantité d'air nécessaire à ce "gonflage" n'est pas aspirée par le plongeur, les deux tuyaux 23, 24 étant de longueurs égales et de diamètres identiques ; les deux volumes d'air expiré et inspiré sont identiques f) après le remplissage d'eau de 3 et 4, l'appareil n'a plus qu'une flottabilité de 1,0 kg lui permettant de plonger avec facilité g) lorsque la membrane de 1 vient prendre appui sur la plaque la, le plongeur ressent une légère résistance à l'aspi 3 ration qui le prévient qu'il ne reste plus que 1 000 cm d'air disponibles h) utilisation de l'appareil en position horizontale en raison de la différence de niveau entre l'ensemble de l'appareil et le centre de gravité des poumons, le plongeur ressent une légère résistance à l'aspiration, mais, en considérant que l'appareil n'est pas du type à aspiration continue, cela n'est pas une gêne pour le plongeur i) les tableaux I et II sont communiqués ci-après. En étudiant le tableau I, on constate - une compression du volume de la membrane 1 pour des profondeurs entre 10 et 15 m, - que, pour des profondeurs variant entre 2 et 4 m, l'air résiduel contenu dans 2, lors de la plongée de gonflage, est perdu, puisqu'il n'est pas stocké dans le réservoir 1, ce qui diminue d'autant le volume d'air disponible. Cette remarque n'est vala- ble que pour des fonds variant entre 2 et 4 m. Lorsque l'inåividu effectue la plongée entre 2 et 4 m avec des fonds au moins égaux à 5 m, il lui suffit d'effectuer la plongée de gonflage à cette profondeur pour qu'il n'y ait plus de perte dans le compresseur 2. En regard du tableau II, on note que, pour augmenter l'autonomie de l'appareil, il est possible, pour des profondeurs comprises entre 10 et 15 m, d'effectuer deux plongees de gonflage, la première a 5 m et la deuxieme a !0 m. En fin de plongée, les réservoirs 1 et 2 sont pratiquement vides et, si le plongeur se trouve à ce moment-là à 10 m de fond, le réservoir 4 contient 5 000 cm3 d'air expiré. Après la remontée a la surface, cet air se détend et occupe un volume de 10 000 cm3. Egalement, les réservoirs 1 et 2 se gonflent et ont un volume de 7 500 cm3. L'appareil a un volume de 16 500 cm3, duquel il faut retrancher celui occupé par le réservoir 5 de sécurité de 3 1 000 cm , ainsi que celui de l'appareillage annexe, soit 3 3 1 000 cm il reste 14 500 cm utiles. Le volume de l'air contenu dans ! + 2 + 4 = 10 000 + 5 000 + 7 500 = 17 500 cm . On constate qu'en surface pratiquement toute l'eau séjournant dans 3 et 4 a été chassée ; la différence des volumes 17 500 - 14 500 = 3 000 cm3 sera expulsée à l'extérieur. L'appareil se comporte en surface comme un flotteur de 16 500 cm3. Son poids étant de 7,5 kg lorsque le volume d'eau déplacé égale 7 500 cm3, l'appareil est en équilibre statique. Cela assure une nage facile au plongeur et procure un flotteur de repos en cas de fatigue. Le remplissage de 3 et 4 fait appel au fonctionnement du clapet 13. Ce clapet se compose de deux clapets 13c et 13d liés par une lame de ressort 13e fixée d'un côte sur le clapet 13d, libre de l'autre et solidaire par le milieu du clapet 13c. La chambre 13f communique avec le réservoir 4 par l'intermédiatre du conduit 31 et la chambre 13, percée de quatre trous, avec le réservoir 3. Les deux soufflets 13h assurent à l'axe de commande une protection contre le grippage. Le ressort l3i doit développer un effort suffisant pour assurer l'étanchéité du clapet 13d et une certaine contrainte sur le ressort 13e, qui assure de ce fait l'étanchéité du clapet 13c. Les deux clapets s'ouvrent simultanément. Fonctionnement du clapet piloté 10 : ce clapet est constitue par une membrane en caoutchouc du même type que celles des clapets 14b, 26 et 27. Il comporte en outre deux étriers, egale- ment en caoutchouc, composés de deux demi-anneaux, monoblocs avec le clapet. Il a deux fonctions - une première fonction : d'assurer la vidange, en position horizon tale, du réservoir 4, et - une deuxième fonction : d'assurer le remplissage d'eau du reser voir 4 avant la plongée, 1' ouverture etant commandée simultane- ment avec celle du clapet 13 par l'intermédiaire de l'ensemble 12 et de la drisse lOa. Le coude guide-drisse 10b est équipé d'un res sort de rappel de drisse qui ramène celle-ci en position de "départ" et, de ce fait, ne risque pas dc gêner la fermeture du clapet 10. L'etranglement 8c, qui est de section inférieure à celle du conduit 8b, crée une dépression sur la face interne du clapet 10 assurant de ce fait une étanchéité efficace de celui-ci lorsque le plongeur inspire, et que l'air stocké dans le réservoir 3 passe dans le réservoir 4 par les conduits 8, Sa, 8b. Il aura été noté que l'inclinaison de l'extrémité du tuba 28 était égale à 3(3 . En effet, lorsque le plongeur plonge, il est étendu sensiblement verticalement, la tête en bas. Le tuba se rapproche provisoirement de l'horizontale, et, s'il poursuit légèrement sa course, il dépasse l'horizontale, de sorte que l'air contenu dans le piège à bulles 29d risque de s'échapper avant la fermeture des deux clapets 29h. L'inclinaison précitée de 300 permet de supprimer cet inconvenient. L'invention n'est pas limitée aux réalisations représenties, mais en couvre au contraire toutes les variantes qui pourraient leur etre apportées, sans sortir de leur cadre, ni de leur esprit. T A B L E A U I ar Profondeur de ~ ~ du Presson Volume du Pression Volume uz réservoir 1 réd:ne.srvoleir i ,:coinpresseur 2 dans le u*\ t1 2 O dspm(flSoenné1ble 'Poids Otariteinon u, Volume apparent X 2e t9 2e 1er N ~ N o 2e 1er 2e ma > :ia'al à de la gon- utili- O utili- gon- utili- ±. utile gon- utili- disponible atmosphé- 2 poussée flage sation flage sation flage sation flage sation flage sation rique ar e 9) rircu > 1 > 2 1240 2080 8 1 > 2 70S0 8 -0 > 58 - > 1 3 3 3000 5000 1 > 3 ;;o 770 O O O | O O O O 8996 8880000 x O 0 0 0 0 0 0 0 0 -----'--- - 1,4 355 1785 1,4 1 > 4 6785 9499 -0,285 I al vrl 5 5 E 5000 1,5 1 > 5 1666 1,5 1,5 6666 10000 -0 > 166 4 thozique l0O0O+0,257 5 6 5000 5000 1,5 ur M 1243 l 1,6 6243 5 7 5000 5O00 1 > 5 1 > 7 E 882 I 1,7 5882 r 5 Ei 85000 J 5000 n | 556 oî > Mkff 10000 | o &commat; 9 1 ~ bz S 5 9!1500 5000 l 11 1 1 1 > 9 5263 10000 o o X 3 5000 " 2 > 0 5000 " I I I I 10000 +1,50 m mm I I mrm ~ CI A O O O 10000 ,1 0 " " "1N 00" " 6 0 0 0 *E bto o } I I " O " 2,2 4545 10000 +1,955 5000 aO'O o 3 o | o | o | o o | 2,3 4348 o | o | o - t- I ' m 2,4 -- - 1 c E 01 4000 I m ~ > X ci o ~ t e 4 10000 +2 50 hC &commat; O a ~^ ^ S^ NF k ç > l- ~ &verbar; Sr O r l &verbar; h I o9 esl 1 &verbar; LF { Ln t a soH &verbar; 8 1 8 1 8 i 8 g 8 1 8 1 8, 8 1 so z 1 o r S S g o I o o I o 1 0- 1 0 1 0 & O I b l &verbar; Lo &verbar; &verbar; Ln &verbar; Ln L&verbar; Ln &verbar; LA { o &commat; r O I I mmi I rrg - } o8 1 o T 8 1 go 1 8 1 o8 i g i o t 8 t t 8 I l o I 3 I soo I I I I I I I I I I I I I $4 1 ~ O i s Lw Ln &verbar; Ln 0 LN ss X i I LL I I I I 9 Les pressions** sont données en bars et les volumes* en cm3. T A B L E A U II ~ ,J . ~~~ ~ ~~ ~~ I C 'J C33m d i r g ))iume du s so Oç, O : 3 W M û O !s('rvoir X dans le compresseur 2 dans je ma > :i.maî Poids Orlen PI av + - ~~~~~ ~~~~~ ~~~~ ) ~ Às;rvlr.t) ; ~~~ H 5H ct)m4ress)r);. ~.~~ drSnPn%b3 ~~~ ~ i. w C z w w z w w z z rique a a w H C O w H s O W.H O 5 é n c n = 1 t;t O In i | o J LN 10 5OOO50O0 1 ,Zs O O J95O léo- théo; ,91 , cri i > e 54 00, - - > t 2 5 10 I I 1~ EEc " " 0 m O N O v0 > .^ ri O i { 50005000:5000'1,É9 2,0 2 > 2 LO o 12500 Ln Ln r ; \C u7 , n L? L? L? '-I . r ~ Ç5ÉÉÉDJ0 X 43YÀÉÀ:}t;% > îÈilîr$îÉs}Éz \M7J +1,065 10 13 ;9O00I5UU0.50001,52,O 2 > 3 i o ,, I cJluu77esr7:C r | .- ; ,laBeliFuoB s=,Wot o I 3 | G j O | O m 3 :0 ~~~~~~ ~~~M(70É%À0 Z v S j 15 c í ì t - ;F > X É i 93PliFUoB ai t I O i o c, 5 o I ; ; I I , t I t IUOl eSt 1 &verbar; g n as > O v) &verbar;&commat;B9T3UoB j O G i O &verbar; O r O r O E; ! 9 Z i t i > i in3elZUo3 z al i i ! i 3 i r~8 juo[nesTI & t; ' i tE r &verbar; LtE i r , -T4n a; > *+i t c f cN t c&verbar;stBeTguotl r. ; Zz ^ ^ v ,',1 az * > } cE c > , &verbar; c > - g il, Xj . i E "E "E ; &commat; s j r ,, {uclnestl, g I g i 00 00 i n 1 n &commat; ç ; ss Lo n. t rr s j ; 'Li G, laselJuaB 1 8 1, o ì 8 g I 8, o ; f ç , a z I LL n v I LO ' 12. I Lt l t > &num;J t UCt3 f C , $ I g f ni ! ~ i o i ^ ' X F 9 $ 1 ca l fi wi j L, i Ln &verbar; Lr &verbar; LA t Ln ji tR i U C I 4 P S I &verbar; I O ss I > 'i mi i Ln l 1 c} n a s EtDlJuc;3 { o O I G ' { i O t s f 3 &verbar; i I ,-i t -s L~ C I Z I -- E iN ' 1 a &verbar; I LN t r, j 1 n J REVENDICATIONS 1. Appareil de plongée autonome comportant un corps extérieur rigide (2C), caractérisé en ce qu'une cloison rigide per forée (9) est disposée à l'intérieur du corps (20), qu'elle sépare en deux compartiments distincts (3 et 4), cependant que l'un (4) de ces compartiments est divisé en trois chambres successives séparées par deux plaques rigides (7) perforées, que deux membranes souples préformees sont disposées une dans chacune des deux chambres extremes communicantes et délimitent dans chaque chambre extrême une enceinte (1, 2) communiquant avec la chambre intermédiaire à travers l'une des plaques, et qu'à l'intérieur de la chambre intermédiaire est disposé un réservoir rigide d'air de sécurité (5). 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'air expiré est emmagasine dans ledit compartiment (4) divisé en trois chambres, l'autre compartiment (3) faisant office de réservoir de transit de cet air expire. 3, Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble de clapets de commande (14-16) qui est contenu dans celui (3) des compartiments non divisé en trois chambres. 4. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérise en ce que la chambre intermédiaire communique avec un clapet d'aspiration d'air (26) à travers des perforations ménagées dans la partie de la cloison rigide (9) separant la chambre inter médiaire du compartiment non divise en trois chambres. 5. Appareil selon l'une quelconque des revendications l à 4, caractérisé en ce qu'un orifice ménagé uniquement dans la par tie basse de la cloison rigide (9) relie l'une des deux chambres extrêmes (4) au compartiment (3) non divisé en trois chambres et réalise ainsi la communication entre les deux compartiments. 6. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caracterise en ce qu'un conduit de liaison (12d) relie le ré- servoir de sécurité (5) à un conduit d'aspiration (19), un clapet de sécurité (12) étant dispose sur ce conduit de liaison et étant muni d'un dispositif de commande volontaire (12a).