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La présente invention concerne un système de périmètre de sécurité. L'invention sera plus particulièrement décrite et exemplifiée par rapport à son application comme périmètre de sécurité pour une piscine domestique.
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De récents développements législatifs et normatifs français ont introduit l'obligation pour des particuliers propriétaires de piscines domestiques de s'équiper avec un système de sécurité limitant, voire empêchant, l'accès à la piscine par une personne non autorisée, telle qu'un enfant, de manière à réduire le risque que l'enfant ne tombe dedans, ou ne puisse s'en approcher sans la surveillance d'un adulte. Un besoin technique a donc été créé par le législateur pour lequel les solutions techniques suivantes ont déjà été proposées :
- les barrières de protection, pour lesquelles la norme impose notamment une hauteur minimum de 1,10 m ; de telles barrières sont généralement constituées de barreaux verticaux ou de panneaux transparents ;
- les couvertures de sécurité, qui peuvent être des couvertures automatiques à lames PVC immergées ou hors sol, ou une bâche tendue sur des barres métalliques ;
- les abris, existant en forme haute ou basse, coulissant ou amovibles ;
- les alarmes d'immersion, souvent placées sur la margelle, et détectant la chute d'un corps, au bout de quelques secondes ;
- les alarmes périmètriques, parmi lesquels un système avec deux faisceaux optiques, un à 45 cm du sol, l'autre au ras du sol pour détecter le passage d'un enfant par coupure d'un des faisceaux, ou encore un système avec une barrière de 60 cm de haut solidaire d'une alarme de franchissement par faisceau au dessus de l'obstacle.
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Tous ces systèmes présentent des défauts ou inconvénients, à savoir :
- pour les barrières de sécurité : l'esthétique réduit, coût élevé, l'obligation d'avoir un portillon sécurisé, l'absence d'alerte en cas de franchissement, et l'inefficacité du système si le portillon n'est pas fermé ;
- pour les couvertures : l'impossibilité de couvrir certains bassins dont les formes sont libres, ou les grands bassins, l'esthétique réduit, le coût élevé, l'entretien important, le vieillissement important, la maniabilité réduite, l'absence d'alerte en cas de franchissement, et l'inefficacité du système si la couverture n'est pas fermée ;
- pour les abris : l'esthétique réduit, le coût élevé, l'entretien important, le vieillissement important, la maniabilité réduite, l'absence d'alerte en cas de franchissement, et l'inefficacité du système si l'abri n'est pas fermé ;
- alarmes d'immersion : ne sont déclenchées qu'après la chute dans l'eau, donc non-préventives, avec des risques de déclenchements intempestifs, ne conviennent pas avec certains systèmes de nage à contre-courant et robots, nécessitent un niveau d'eau constant, ont tendance à être fragiles, vieillissent mal ou tôt, et l'inefficacité du système si l'alarme n'est pas activée, notamment entre deux baignades, là où le risque de noyade est souvent au plus important ;
- alarmes périmètriques : leur coût élevé, les risques de déclenchements intempestifs fréquents par des animaux, elles ne constituent pas véritablement un obstacle, avec le risque de trouver l'enfant ou l'animal déjà dans l'eau en cas de franchissement rapide des faisceaux ;
- alarmes périmètriques avec barrière et faisceau optique : leur coût élevé, l'esthétique réduit des barrières en barreaux et filets, l'entretien et le vieillissement importants des barrières en panneaux transparents, et l'inefficacité du système si l'alarme n'est pas activée, puisque l'alarme doit être désactivée pour le franchissement d'un adulte.
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Le déposant de la présente invention a trouvé le moyen de pallier ses inconvénients avec un système de périmètre de sécurité alternatif. Conformément à l'invention le périmètre de sécurité comprend :
- une pluralité d'éléments porteurs ;
- des moyens formant barrière portés par, et disposés entre, au moins deux éléments porteurs, le système étant plus particulièrement caractérisé en ce que les moyens formant barrière sont flexibles, et sont reliés aux éléments porteurs de manière mobile par des moyens d'alarme.
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Dans un mode d'exécution préféré, les moyens formant barrière flexible comprennent au moins un élément filaire, associé à au moins un obstacle, le au moins élément filaire étant raccordé de manière mobile à des moyens d'alarme.
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De manière préférentielle, le au moins élément filaire est choisi dans le groupe consistant en un câble, une barre, une chaîne, une chaînette, un filament haute résistance en matière synthétique ou inorganique, et de préférence est un câble métallique.
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Selon un mode d'exécution encore plus préféré, le au moins un obstacle est un filet ou une série de câbles disposés entre deux éléments porteurs.
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Dans un autre mode d'exécution particulièrement préféré, les moyens d'alarme comprennent :
- au moins un moyen capable de subir de manière réversible une déformation élastique, et plus préférentiellement un ressort, raccordé à au moins un élément filaire ;
- au moins un tendeur, raccordé à au moins un moyen de déformation élastique réversible, le tendeur et ce moyen définissant ensemble un point de référence ;
- et un dispositif de contact électrique raccordé à une alarme, le dispositif de contact électrique corrélant un changement de tension mécanique au-delà d'un seuil prédéterminé dans au moins un élément filaire par rapport au point de référence et actionnant de ce fait l'alarme.
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Dans un mode d'exécution très avantageux et préféré, un premier élément filaire est disposé à environ 5 cm du sol. Selon le même mode d'exécution préféré, un deuxième élément filaire peut être disposé à environ 60 cm du sol.
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De manière encore plus préférée, le au moins un obstacle est attaché à un élément porteur par un barreau vertical.
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Préférentiellement, le au moins un élément filaire présente deux extrémités, dont une seule est attachée directement à un élément porteur.
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Dans une variante d'exécution préférée, le au moins un élément filaire est une barre, et est disposé en travers entre deux éléments porteurs un mouvement vers le sol de l'élément filaire au-delà du seuil prédéterminé déplaçant le point de référence et ainsi actionnant le dispositif de contact électrique pour déclencher l'alarme.
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La présente invention est illustrée par la description détaillée et les figures suivantes servant uniquement d'exemple, dans lesquelles :
- Brève Description des Figures
- La Figure 1 représente une vue schématique d'un segment du système de périmètre de sécurité selon la présente invention ;
- Les Figures 2a et 2b représentent une vue schématique modélisant les forces impliquées dans le système selon l'invention ;
- Les Figures 3a, 3b et 3c représentent d'autres vues schématiques de la modélisation des forces et de leur résolution dans un système selon l'invention
- La Figure 4 représente une variante d'exécution du système selon l'invention, basé sur le même principe.
Description Détaillée de l'Invention
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Un système de périmètre de sécurité conformément à la présente invention est représenté par la Figure 1. Le système de périmètre de sécurité est de manière préférée une clôture basse et souple. La clôture est constituée d'une pluralité d'éléments porteurs 3,4, sensiblement verticaux, et positionnés de manière sensiblement perpendiculaire au sol 8. Ces éléments porteurs 3,4, sont de préférence des poteaux, de manière plus préférée en bois ou en métal. Les éléments porteurs 3,4, peuvent être fixés au sol par tous moyens de fixation 11, 12, 13, 14 appropriés, par exemple, par boulonnage, vissage, ancrage, avec des chevilles, boulons, pitons, ou encore par scellement, par exemple dans un emplacement prévu dans le sol avec un liant hydraulique ou synthétique, généralement connu de l'homme du métier, par exemple du béton, du ciment, ou de la résine contenant un liant hydraulique. Le système comporte également des moyens, indiqués généralement par la flèche 15, formant barrière flexible. Ces moyens 15 formant barrière flexible comportent de préférence une combinaison d'éléments filaires 1,2 tendus entre deux éléments porteurs, par exemple des 1,2, et au moins un obstacle 16,17, par exemple des filets 16,17, mais il est également possible de ne prévoir que des câbles. Les éléments filaires tendus 1,2 sont de préférence des câbles, mais ils peuvent également être choisis dans le groupe consistant en des chaînettes, des barres horizontales (Fig. 4a, 4b), des fils de matière synthétique résistante, ou des composites filaires, etc. Les moyens formant barrière flexible 15 sont associés à des moyens, indiqués généralement par une flèche sous le numéro 18, d'alarme de franchissement détectant un appui sur les moyens formant barrière flexible 15, de manière à prévenir en cas de tentative de passage une personne venant s'appuyer sur les éléments filaires 1,2 ou le au moins un obstacle 16,17.
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Le dispositif selon l'invention est donc constitué, dans un premier mode d'exécution préféré, et pour un segment du périmètre, de deux poteaux d'extrémités 3,4, d'un ou de plusieurs poteaux 5 intermédiaires, et de deux câbles 1,2 horizontaux, le premier câble 1 à quelques centimètres du sol, par exemple, 5 cm, le deuxième câble 2 à environ 60 cm du sol 8. Les moyens formant barrière flexible 15 comportent également au moins un obstacle 16,17, qui est disposé entre les deux câbles 1,2 et qui peut être constitué de différentes façons, notamment d'un filet comme les filets de filière de bateau, ou encore de plusieurs câbles. Cet obstacle 16,17 entre les deux câbles est de préférence à la fois mou et solidaire des deux câbles 1,2. Il peut alors, de manière préférentielle, s'agir d'un filet avec une maille répondant aux dimensions retenues par la norme AFNOR pour éviter le coincement des doigts, ou le passage de la tête d'un enfant, soit de maille comprise entre 45 mm et 102 mm. Ce peut être aussi des câbles tendus horizontalement, avec un espacement de 45 mm à 102 mm, reliés entre eux par des tiges horizontales qui les rendent solidaires des deux câbles 1,2. Le ou les filets 16,17 représentant l'obstacle, peuvent être attachés aux câbles 1,2, soit par enchevêtrement des câbles respectivement dans les mailles du filet, soit en prévoyant un élément d'accrochage supplémentaire, par exemple des bagues, fixées aux bords du filet, et dans lesquelles passent les câbles 1,2. En outre, le ou les filets 16,17 sont fixés chacun et indépendamment aux poteaux d'extrémité 3,4 par au moins un barreau vertical 19,20, présentant sensiblement la même longueur que les poteaux 1, 2, et étant ancré dans les poteaux 3,4. Dans le cas de tentative de franchissement d'un enfant près du poteau 3,4, la liaison du filet 16,17 avec le poteau 3,4 au travers le barreau 19,20, permet au filet 16,17, de descendre librement vers le bas sous l'action d'une charge, par exemple le pied d'un enfant, pour faire pression sur le câble supérieur 2.
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Des moyens d'alarme 18, permettent de détecter une action sur l'un des deux câbles 1,2, lors d'une tentative de franchissement d'un enfant. Contrairement à la norme NFP90-306 sur les barrières, on ne cherche pas ici à supprimer tout point d'appui, mais à ce que tout appui d'un enfant dans cette zone déclenche l'alarme par action sur les câbles 1,2. La hauteur minimale est définie en fonction de la hauteur d'enjambement de l'enfant. L'annexe C de la norme NFP 307 retient 45 cm pour l'essai de détection périmètrique par faisceaux optiques. Cette hauteur de 45 cm pourrait être la hauteur minimale correspondant à l'affaissement du câble supérieur sous l'action de la charge de déclenchement. La hauteur au repos serait de préférence alors de 55 cm, pour une flèche de 10 cm, ou encore plus préférentiellement de 60 cm pour ajouter une marge de sécurité.
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Le système est décrit ci-après en se référant à la Figure 1. Pour constituer un segment, un premier 1 et deuxième 2 câbles sont tendus entre deux poteaux 3,4, le premier 1 à quelques centimètres du sol, par exemple 5 cm, et le second 2 à 60 cm par exemple. Un ou plusieurs poteaux 5 intermédiaires seront, ou non, nécessaires, leur nombre étant déterminé en fonction de la longueur du segment. Ces poteaux 5 intermédiaires, s'ils sont présents, comportent un guide 6,7 pour chacun des deux câbles 1,2. Les segments peuvent être posés sur un sol 8 plan horizontal ou en pente. Certaines irrégularités du sol 8 pourront être acceptées sans modification. D'autres devraient éventuellement être corrigées en modifiant le sol 8. Dans le cas d'un segment non rectiligne, les poteaux 3,4,5 pourront servir de déviation en angle, grâce à un système de renvoi d'angle 21,22, dans les plans horizontal et vertical. L'effort en tête de poteau sera pris en compte pour sa résistance et celle de sa fondation. Pour un segment, il est préférable, par exemple, de se limiter à une somme d'angles inférieure à 45°.
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Dans un des deux poteaux 4 du segment, les câbles 1,2 sont fixés, par exemple par une pièce d'accastillage sertie 9,10. Dans l'autre poteau 3, ces deux câbles 1,2 sont reliés au moyens d'alarme 18. Les moyens d'alarme 18 comportent des moyens 23,24, capables de subir une déformation élastique réversible, par exemple au moins un ressort 23,24, pour chaque câble 1,2, ainsi qu'au moins un tendeur 25,26 connecté chacun au ressorts 23,24, des câbles 1,2. Chaque câble 1,2, a un tronçon horizontal, puis vertical, l'angle de renvoi à 90° étant constitué par une poulie de renvoi 21,22, ou autre dispositif de renvoi d'angle. L'ensemble vertical constitué par les câbles, ressorts et tendeurs est repéré en son milieu par un point de référence 27. L'ensemble de ce montage est symétrique par rapport à ce point de référence 27. Le point de référence 27 est au point d'équilibre, lorsque le tendeur 25,26 est réglé de telle façon que les câbles 1,2 soient de longueurs égales. La position des tendeurs 25,26 et ressorts 23,24, est donnée à titre d'exemple, ils peuvent être placés notamment dans l'autre poteau, ou orientés de manière différente, tel que cela est montré aux Figures 4a, 4b.
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Un des avantages de ce système conformément à l'invention est qu'il permet d'annuler les effets de la dilatation en fonction de la température pour le déplacement du point référence 27, qui commande le déclenchement de l'alarme.
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L'action sur un des câbles 1,2 provoque un déplacement vertical du point de référence 27 de bas en haut 28 ou de haut en bas 29. Pour une course déterminée Δl, le déplacement 28,29 provoque une ouverture, ou respectivement une fermeture, d'un dispositif de contact électrique 30,31, permettant le déclenchement du système d'alarme. Le dispositif de contact électrique 30,31 ci-dessus reliant le déplacement 28,29 du point de référence 27 à un contact électrique peut être, de manière préférentielle mais non limitative, un aimant agissant sur des ampoules ILS, mais on peut aussi avoir recours à des dispositifs équivalents tels que la possibilité de déplacement d'une cible en face d'un rayon optique, ou d'un curseur appuyant sur un bouton poussoir, etc. Le dispositif de contact électrique est lui même couplé à une alarme, qui peut être sonore, visuelle, ou d'un type généralement connu de l'homme du métier.
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En se référant maintenant utilement aux Figures 2a, 2b, et 2c, on comprendra aisément les calculs impliqués dans la détermination des fourchettes de valeurs opérationnels. Le déplacement du point de référence Δl est fonction :
- de la force P exercée sur le fil, provoquant une flèche y ;
- de la longueur horizontale de câble L entre 2 poteaux (d'angle ou intermédiaire) ;
- du point d'action de la force P dans ce segment (x) ;
- du coefficient k du ressort ;
- de la tension initiale du ressort ;
- de la température extérieure ;
- de l'étirement du câble sous tension ;
- du poids du filet et du câble.
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Dans la Figure 2b, si F et F' sont les poteaux, et M le point d'action de la force P de déclenchement, M(x,y) décrit une portion d'ellipse de foyers F et F'. On peut en déduire les équations suivantes :
pour x = 0, on obtient y = f (flèche à l'axe) et MF= MF' = a
soit avec pythagore : a
2 = f
2 + L
2/4
on en déduit : 4×
2/(L
2 + 4f
2) + y
2/f
2 = 1
et
soit :
on a aussi : sinα = y/MF
sinβ = y/MF'
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Si on se place en mécanique des forces, on peut schématiser comme cela est représenté dans les Figures 3a,b,c. Par exemple, en prenant la Figure 3c, l'équation d'équilibre sur l'axe vertical donne : P = Tsinα + Tsinβ
ou T = P/(sinα + sinβ)
Si on introduit une autre force T1 due à la tension initiale du ressort :
T devient T+T1, d'où : P = (T+ T1)(sinα + sinβ).
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Concrètement, on se fixe les données suivantes :
- une flèche f ;
- une longueur L=FF' ;
- un poids P correspondant au poids d'un enfant ou d'un animal, ajouté à la résultante du poids du câble et du filet ;
- une position x d'application de ce poids P sur le câble ;
- un allongement Δl1 initial du ressort (avant application de P) ;
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On peut en déduire les valeurs suivantes :
- l'allongement :
- L dû à la force P
- la valeur de la flèche :
- la tension totale : (T + T1) = P/(sinα + sinβ)
- avec sinα = y/MF
- sinβ = y/MF'
- le coefficient du ressort k = (T+ T1)/(Δ|1 + Δ|2)
- la tension initiale T1 = kΔ|1
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Grâce à ces formules de calcul, on peut simuler tous les cas, en faisant varier les différents paramètres. On se rend compte des contraintes suivantes :
- la tension initiale T1 permet d'absorber l'allongement du câble en période de canicule. T1 ne doit pas être trop forte non plus, car cette tension réduit la sensibilité du câble ;
- la flèche f ne doit pas être trop importante (hauteur minimale de l'obstacle par rapport à l'enjambement de l'enfant), ni trop faible (problème de résultante importante sur le câble sous l'effet du poids) ;
- la longueur L donne une sensibilité au système, et doit donc rester dans une fourchette de valeurs. Les projets de protection périmètrique de piscine peuvent présenter des segments de longueurs variables. Idéalement, on doit pouvoir trouver dans tous les cas, un espacement entre poteaux tombant dans la fourchette de valeurs citée plus haut.
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Exemple chiffré :
- f = 0,113 m
- L=3m
- x=0
- P = 1,18 daN (dont 0,15 daN pour filet+câble)
- Δl1 = 0,018 m à 40°C
- on trouve : Δl2 = 0,085 m
- k = 3000 N/m
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On remarquera que les cas les plus défavorables sont :
- lorsque la force F est exercée au milieu d'un segment, et dans les conditions de canicule. L'éxemple chiffré donne un poids correspondant à 1Kg. Dans ce cas, le problème serait que cette forte sensibilité ne génère des déclenchements intempestifs. Peu de petits animaux font plus de 1 Kg, et un chat ou un chien ont tendance à sauter par-dessus l'obstacle, ou le déclenche une seule fois, auquel cas ils voient l'obstacle et l'associent à l'alarme. L'action du vent n'a que très peu d'influence sur le système, puisque l'effet porte sur la surface du filet,16,17, donc sur les deux câbles 1,2, en même temps, puisqu'il n'y a aucun déplacement du point de référence 27. L'action d'un ballon peut déclencher l'alarme, s'il agit sur un seul des deux câbles, et non sur le filet, qui répartit les charges sur les deux câbles 1,2 ;
- lorsque la force F est exercée au plus proche d'un poteau 3,4, soit lorsque l'enfant voudra franchir la clôture en tentant de prendre appui avec un pied sur une maille du filet 16,17 près d'un poteau, et dans les conditions de température la plus froide, c'est-à-dire lorsque le câble 1,2 est rétracté. Les calculs donnent, pour une température de - 20°C, un poids de déclenchement correspondant à un enfant de 6,5 Kg, soit un enfant de plus de 6 mois. La seule faille serait qu'un enfant de moins de 6,5 Kg puisse franchir l'obstacle à - 20°C, à 10 cm du poteau, sans secousse sur le filet 16,17.
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Afin d'éviter que les ressorts 23,24, ne soient détériorés par l'action d'une force trop importante, par exemple dans le cas d'un adulte qui tombe sur le câble 1,2, les ressorts 23,24, peuvent avoir une course limitée réglable. En plus, un fusible peut être installé pour limiter les efforts en tête de poteaux d'angle, par exemple une goupille à rupture programmée, ou un câble de faible diamètre. En effet, la tension du câble 1,2, est beaucoup plus importante que la charge verticale. On peut prendre à titre d'exemple une tension maximale de 50 kg.
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Des variantes peuvent être réalisées en conservant les deux câbles indépendants, et en positionnant sur chaque câble la combinaison de moyens coopérants dispositif contacteur / ressorts / tendeurs, sur un poteau placé au milieu du segment délimité par les deux poteaux d'angle 1,2. Cette variante permet de conserver le principe de l'immobilité du point de référence sous l'action de la dilatation. Pour le câble du bas 1, on peut aussi simplement empêcher le passage, grâce à un câble très tendu ou des barres.
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Une autre variante illustrée aux Figures 4a et 4b peut être réalisée avec des barres supérieures 1 entre chaque poteau 3,4,5, à la place des câbles du premier mode d'exécution, poussées à chaque extrémité par des ressorts 23,24. Dans cette variante, le principe de fonctionnement du système est le même que précédemment, sauf qu'ici une action verticale 29 décale une des barres 1 vers le bas. Pour déclencher une alarme, on peut prendre en compte, par exemple, le déplacement d'un câble 32 placé dans un poteau 5 entre deux barres 1,1 adjacentes. Pour empêcher le passage sous l'obstacle, un autre câble 33 peut être tendu.
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Bien que la législation et les normes exigent pour l'instant un système de sirène obligatoire, on peut aussi raccorder un signal visuel, un projecteur immergé, des luminaires extérieurs, un appel téléphonique, etc, ou tout autre moyen équivalent permettant à une tierce personne de prendre conscience du déclenchement de l'alarme. Enfin, les poteaux 3,4,5 pourront en option recevoir un système d'éclairage, selon les principes des luminaires extérieurs placés autour d'une piscine.
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Conformément au système de périmètre de sécurité selon l'invention, les inconvénients des différents systèmes existants actuellement sont bien éliminés :
- il s'agit d'une alarme qui alerte avant la chute éventuelle dans la piscine ;
- les moyens formant barrière 16,17 sont souples et flexibles, d'environ 60 cm de hauteur au sol, donc déjà difficilement franchissable par un enfant de moins de 5 ans, et qui en tout cas retardera la chute éventuelle dans la piscine, tout en ayant donné l'alerte ;
- la souplesse limite les risques de choc qu'on peut avoir sur un obstacle rigide ;
- il n'y a pas de nécessité de portillon d'accès, puisque la hauteur permet le franchissement par un adulte ou des grands enfants ;
- le système est toujours efficace, car on ne coupe pas l'alarme, on n'enlève pas la barrière, on n'ouvre pas de portillon pour aller se baigner ;
- c'est la seule barrière qui peut accepter des filets, et des câbles horizontaux ;
- il y a peu d'entretien et de vieillissement, car ce sont des éléments utilisés dans le domaine nautique, et il y a peu d'électronique ;
- l'esthétique recherchée est de préférence celle des bateaux avec des matériaux métalliques, en inox de préférence, et bois éventuellement, pour les poteaux, en utilisant des pièces d'accastillage, des câbles, ou des filets de pont de bateau. La hauteur de l'obstacle est de l'ordre de celle des filets de protection sur les ponts de bateaux. La similitude est donc réelle, et ce dispositif reste discret ;
- le coût est moins élevé qu'une barrière rigide, une couverture, un abri, et une alarme périmètrique.