WO2006077331A2 - Vehicule sous-marin a pression ambiante - Google Patents

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WO2006077331A2
WO2006077331A2 PCT/FR2006/000135 FR2006000135W WO2006077331A2 WO 2006077331 A2 WO2006077331 A2 WO 2006077331A2 FR 2006000135 W FR2006000135 W FR 2006000135W WO 2006077331 A2 WO2006077331 A2 WO 2006077331A2
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divers
support structure
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Inventor
Luc Billard
Jean-Michel Onofri
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Luc Billard
Jean-Michel Onofri
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63C—LAUNCHING, HAULING-OUT, OR DRY-DOCKING OF VESSELS; LIFE-SAVING IN WATER; EQUIPMENT FOR DWELLING OR WORKING UNDER WATER; MEANS FOR SALVAGING OR SEARCHING FOR UNDERWATER OBJECTS
    • B63C11/00—Equipment for dwelling or working underwater; Means for searching for underwater objects
    • B63C11/46—Divers' sleds or like craft, i.e. craft on which man in diving-suit rides

Definitions

  • the present invention is obj and a submarine vehicle at ambient pressure.
  • the technical field of the invention is that of the manufacture and operation of so - called wet submarine powered underwater vehicles, allowing at least one diver who sits there to move in the water under pressure. ambient, which is that of the depth to
  • the problem is therefore to find a basic technical solution that satisfies all the above constraints and, in particular to that of the weighing, which is a critical point because if it is badly solved, the vehicle is no longer maneuvering, especially at low speed, nor stable at depth when stopped; the submarine must be equipped with a weighing system that must be both: adjustable to, on the one hand, assist the changes of depth and, on the other hand, compensate for the apparent weight in the water of the passengers who, related to their size, volume and dry weight may be different. - reliable to maintain the underwater vehicle on the one hand in neutral balance of buoyancy and on the other hand to the desired depth.
  • an autonomous underwater vehicle that can carry at least two divers at ambient pressure and comprising an at least partially carinated support structure, receiving all the necessary equipment, on the one hand for the propulsion, the adjustment of the weighing and the autonomy of the vehicle, and on the other hand at the reception, in sitting position, and the breathing of the at least two divers, said structure being surmounted by a sealed "verrine", whose upper part at least is transparent, and adapted to contain a pocket of gas r in which the at least two divers in a seated position can hold their head, and said faired support structure being open at least 180 ° towards the rear in its median part between said canopy and its lower part carrying the seats able to accommodate said divers;
  • vehicle according to the invention comprises:
  • a reserve of breathable gas supplying a regulating valve delivering into the pocket of breathable gas a flow of gas that ventilates the latter and adapted to ensure carbon dioxide and oxygen concentrations consistent with the dive program
  • a device for adjusting the level of the water which rises in the watertight verrine when the vehicle is immersed which level adjustment is adapted at least partly to compensate for weight variations, such as that of the divers and the part of their body emerged in the breathable gas pocket, and secondly, to assist the changes of depth and the maintenance of the vehicle to a predetermined depth.
  • Said adjustment device may be manual as described below and / or automatically with, in a particular embodiment, a first control loop comparing the set pressure corresponding to the predetermined desired depth with the measured depth and delivering a signal of a level setpoint, and a second control loop comparing this level reference signal with the level measured in the verrine and delivering a signal for controlling flush valves and gas purges in or out of the verrine.
  • the vehicle also comprises two height-adjustable seats, each independently, which adjustment is able to correctly position the head of each occupant in the verrine at the desired height so that they each have good visibility.
  • the vehicle comprises a pipe whose two ends are open and communicate freely with each other and with the environment: a first end located inside and in the lower part of the canopy is adjustable in height and determines the water level in this verrine, and the other fixed end, situated above the first, communicates outside the verrine.
  • the vehicle comprises a steerable thruster in this horizontal plane around a pivot fixed on the support structure, behind the adjustable seats.
  • the vehicle has dive bars located on either side of the front of the support structure.
  • the verrine is articulated on its front part, with respect to the faired support structure and is maintained at its rear part by at least one removable device.
  • the result is a new type of autonomous underwater vehicle at ambient pressure that complies with all the constraints listed above and meets the various disadvantages found in some current submarines, thanks in particular to the use of the verrine, in which the divers can breathe, like a ballast system in equipressure, ensuring the balance of the submerged craft; such use is only possible with a level adjustment device designed for this purpose, which no one skilled in the art could have imagined to do up to this day.
  • the submarine according to the invention thus offers an ease of use, can be achieved with a cost allowing a placing on the market at prices accessible to amateurs, can be operated safely with maneuverability in all directions while providing passengers with comfort and optimum visibility.
  • Figure 1 is a side view of an autonomous underwater vehicle according to the invention.
  • FIG. 2 is a front perspective view taken from above of the vehicle of FIG. 1.
  • Figure 3 is a longitudinal sectional view of the vehicle of Figures 1 and 2.
  • Figure 4 is a side view in the raised position of the vehicle according to the invention for better access to passengers.
  • Figure 5 is a side view of the vehicle according to the invention in a particular mode of operation.
  • Figure 6 is a partial sectional view of the verrine with its leveling piping and its supply of breathable gas.
  • FIG. 7 is a perspective bottom view of the verrine according to FIG. 6.
  • Figure 8 is a block diagram of an automatic regulation of water level in the verrine to assist on the one hand changes in depth and on the other hand the maintenance of the vehicle at a given depth.
  • the autonomous underwater vehicle is able to carry at least two divers 22 at ambient pressure: it comprises a support structure 1 at least partially careened and which can itself constitute a streamlined fairing on the front of the vehicle to protect passengers against the flow of water and reduce the resistance to advancement; this structure, made for example in GRP, receives all the necessary equipment on the one hand to the propulsion 2, to the adjustment of the weighing, and the autonomy of the vehicle, and on the other hand to the reception in sitting position and breathing of at least two passengers divers.
  • Said structure 1 is surmounted by a waterproof verrine 3 whose upper or upper part at least is transparent 3 ⁇ and capable of containing a pocket 4 of breathable and ventilated gas in which the at least two divers 22 in a sitting position can hold their head there this gas pocket 4 also ensuring the flotation of the vehicle.
  • This sealed verrine 3 is preferably composed of two parts, the upper part being made of transparent material (PMMA type) assembled on a lower part (for example of molded or injected plastic material of the PRV type) by a bolted joint plane. and glued.
  • Said faired support structure 1 is open at least 180 ° towards the rear in its median part between said canopy 3 and its part or lower assembly carrying the seats 6 adapted to receive said plungers 22: such an arrangement is equivalent to that known for the scooters "terrestrial".
  • a manual and mechanical device for adjusting the level of the water which goes back up into the watertight canopy 3 when the vehicle is immersed, makes it possible, on the one hand, either to weigh down or to lighten the submarine by respectively raising or lowering this level, in order to assist either the dive, the maintenance in depth, or the surfacing of the submarine, on the other hand to compensate for the variations of weight - on board such that the apparent weight in the water of the divers 22, related to the volume of the part of their body emerged in the pocket 4 of breathable gas: indeed according to the position of the head of the divers in said air pocket 4, the part emerged from their bodies, do not not undergoing the buoyancy pressure of the water, thus weighing more or less the weight of the whole vehicle and it is then necessary to give it a buoyancy adapted to compensate for this variation in weight according to the diver considered.
  • This device for adjusting the level of the water 5 may consist of a pipe 19 of which a first end 19 'located inside and in the lower part of the verrine, such as at the front thereof and on the side as shown in Figure 7, is adjustable in height, and the second end 19 2 fixed above the first, such as on the rear part of the verrine, communicates outside thereof.
  • the height adjustment of the end 19 ⁇ of the piping is ensured by a sliding assembly along a slide 20 fixed on the lower part 3 2 of the verrine and at least a portion 19 3 of the pipe 19 is flexible for adapt to the position variation of the end 19 ⁇ .
  • the water level adjusting device 5 may also be constituted by automatic regulation, an example of which is shown in FIG. 8:
  • a first control loop 30 compares the setpoint pressure CP corresponding to the desired depth predetermined by the pilot, with the measured depth MP by any pressure sensor 24; the comparison 26 between these two depth values allows, for a better control during a change of depth, which otherwise would risk to immerse or emerge too quickly the submarine that would quickly become uncontrollable and dangerous for divers, the development 27 of a speed reference CV according to predetermined criteria, and which is compared 29 to a measurement MV of the actual speed; this measurement can in fact be calculated from the measured pressure variation 24; the result of the comparison of these speeds 29 then makes it possible to elaborate also according to predetermined criteria 31 an automatic level instruction CLA,
  • this CLA reference signal to the CLM manual set made 33 by the pilot at the beginning of the dive to make the vehicle neutral: the comparison 36 of the target signal then obtained CL with ML level effectively measured 35 in the verrine 3, delivers a signal 40 to control 37 according to predetermined criteria flush valves 39i or purges 39 2 of gas in or out of the verrine 3; according to whether the difference (ML-CL) is negative or positive, it is indeed necessary, by respectively a flush or a purge, to give buoyancy or, on the contrary, to weigh down the submarine but in ratios limiting speed gain too much (less than a meter / second for example) to help him respectively, or to slow down his dive, if he is immersed, or, on the contrary, to accelerate his ascent if he is heading towards the surface, either to slow down the ascent or to accelerate the descent in the other direction, or simply to maintain the desired depth, once the marine reached this one after possibly some oscillations around this desired depth.
  • the control device as described herein above will raise the level 5 in the verrine 3 to compensate for this change of buoyancy.
  • the pilot regulates the buoyancy of the underwater vehicle thanks to the manual set point 33, the depth regulation 30 being disconnected 32, then switched on when the pilot wants to dive by displaying the desired depth 25.
  • the vehicle can include both the manual control described above and the automatic control described above: the first is of course more difficult to control to obtain a good stability in depth, it can be used in troubleshooting the second which, according to its parameters programming allows of course a better control.
  • the level measurement in the verrine 3 can be carried out with a differential pressure sensor, therefore very precise, between the pressure in the pocket of breathable gas in the verrine (which is practically the same as level 5 of the water) and that taken at a given point outside this verrine 3 in the ambient environment.
  • said pocket 4 of breathable gas, trapped in the upper part of the verrine 3, is swept by an inlet and a flow of preferably permanent gas from a reserve 10 located under the seats 6 of the divers in the lower part of the structure support 1, such as bottles under high pressure; this gas reserve 10 is connected to a pressure reducer 23 delivering a medium pressure of the order of 10b and supplying a manually controlled adjustment valve 21, or by a regulator (of the PID type, that is to say "Integral Proportion Derivative").
  • This system of renewal of air by sweeping, or also called ventilation also makes it possible, and all the more so as the depth increases, a sensible saving of the air or gas consumption compared to that of a diver. stand-alone with bottles feeding directly to the mouth valve.
  • the at least two seats 6 on which can sit said plungers 22 are adjustable in height each independently so that their adjustment is able to correctly position the head of each occupant in the verrine in particular that the diver 22 located at the rear can have a visibility above the head 22 stake that sits at the front and that each of them has a comfortable position inside the part of the transparent 3i verrine and compared at level 5 of the water in this verrine.
  • its transparent portion 3i is elongated semi-cylindrical shape on the rear and hemispherical on the front as shown in the various figures j oints.
  • said verrine 3 is articulated 7 by a hinge-type system, on its front portion relative to the streamlined support structure 1, and is maintained at its rear by at least one removable device 8 pin-type for example, which connects or disconnects the part fixed fairing 1 as shown in Figure 2 in the closed position and in Figure 4 in the open position.
  • the vehicle according to the invention also comprises a propellant 2 which can be rotated in the horizontal plane around a pivot 16 fixed on the support structure 1, behind the adjustable seats 6, and preferably below the level of these seats is in fact in the extension of the respirable gas reserve bottles 10 as best seen in Figure 3; the electric motor of this thruster 2 can be controlled by relays located inside its watertight case and actuated by magnets located outside this case. box, which simplifies the control circuit and its manufacture.
  • a projector 13 can illuminate towards the front of the vehicle.
  • the plunger 22i located at the front thereof has a thruster 12 orientation control 2 in the horizontal plane around its pivot 16 to drive the vehicle and direct it to the left or right in the direction towards which he wants to go.
  • the vehicle has dive bars 11 located on both sides of the vessel. front of the support structure 1 and which can be inclined upwards or downwards by the same control 12 knowing that their efficiency is however sufficient only at a minimum speed depending on their surface and the inertia of the vehicle.
  • Another complementary or alternative solution to the dive bars may be to vary either the volume of the gas bag 4 by adjusting the water level, or the position of the center of gravity of the vehicle to the front or to the rearward movement such as by displacement of the body of the plungers or of part or all of the ballast 18 located at the bottom of the vehicle; this part or all of the ballast 18 may also be releasable for safety.
  • a box 9 waterproof and resistant to pressure receives 9 batteries electric batteries ensuring the autonomy of the vehicle; a transparent closing tape allows the vision of voltage measuring devices and internal isolation.
  • the entire battery pack 9 can be secured to the thruster 2 and constitute a module independent of the fairing support structure 1: it can be quickly changed by a recharged module to reduce the vehicle downtime.
  • the control of the voltage and charge level of the batteries 9i as well as that of the gas reserve cylinders 10 can also be provided by dials located on an external panel 14 and located on the top of the front part of the fairing 1 of such so that they are visible through the spherical part before the transparent verrine 3 ⁇ , allowing the plunger driver 22i to monitor its indications.
  • a particular method of use allows beginners to move safely under water with the vehicle according to the invention: it then comprises a surface float 15 connected to its structure support 1 by a lanyard 17 of given length such as for example from two to three meters.
  • a lanyard 17 of given length such as for example from two to three meters.

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Abstract

Véhicule sous-marin autonome apte à transporter au moins deux plongeurs à la pression ambiante, comprenant une structure support (1) au moins partiellement carénée et surmontée d'une verrine (3) étanche dont la partie supérieure au moins est transparente (3i) et apte à contenir une poche (4) de gaz respirable et ventilée dans laquelle les au moins deux plongeurs peuvent y maintenir leur tête. Un dispositif de réglage du niveau (5) de l'eau qui remonte dans la verrine étanche (3) quand le véhicule est immergé, permet de compenser la variation du poids des plongeurs et de la partie de leur corps émergée dans la poche (4) de gaz respirable.

Description

Véhicule sous-marin à pression ambiante
La présente invention a pour obj et un véhicule sous-marin à pression ambiante .
5 Le secteur technique de l' invention est celui de la fabrication et de l' exploitation d' engins motorisés sous-marins autonomes dit humides, permettant au moins à un plongeur qui y prend place, de se déplacer dans l' eau à la pression ambiante, qui est celle de la profondeur à
10. laquelle il se trouve .
On connaît de nombreux véhicules sous-marins dans ce domaine et qui peuvent se classer en deux catégories : - ceux de types torpilles/scooters que le ou les plongeurs chevauchent, qui sont complètement ouverts ou
15 semi-carénés , et qui sont équipés en général d' un seul propulseur alimenté par une réserve d' énergie placée sous les passagers ; des exemples de tels véhicules sont décrits dans les demandes de brevet j aponaises JP1101294 et JP121293 déposées en 1989, ou encore dans la demande
20 de brevet internationale WO9402355 déposée en 1993 (et le brevet US 5433164 qui en est issu) : celle-ci décrit en fait un véritable scooter sous-marin, comme on peut en voir et en utiliser à terre, avec un carénage avant protégeant le conducteur, qui est ici un plongeur, et une
25 verrine supérieure transparente, ici semi-fermée pour contenir une poche d' air au-dessus du siège et dans laquelle le conducteur-plongeur peut respirer .
(Nota : on appellera dans la présente description « verrine » une partie de coque ouverte constituée d' une
30 demi-coquille de toute forme dont l' ouverture est orientée vers le bas ) . - ceux de type fermés , complètement carénés dans lequel les plongeurs sont entièrement protégés par un carénage enveloppant au moins dans le plan horizontal, et qui sont donc plus volumineux que ceux de la catégorie précédente : ils sont équipés en général de ,plusieurs propulseurs ; des véhicules sous-marin de ce type sont décrits dans les demandes de brevet US 4 , 889 , 066 déposées en 1988 et FR 1 148 743 publiée en 1957 : dans le brevet US les passagers pénètrent dans le sous-marin par une ouverture inférieure, la partie arrière étant fermée et comprenant un gouvernail, et dans le brevet FR le véhicule dispose d' un seul propulseur sur lequel le plongeur est couché à plat ventre tout en étant enfermé dans un carénage enveloppant (un tel sous-marin peut être en fait considéré comme l' engin pionnier à l' origine des deux catégories de sous-marins ci-dessus ) .
Nous ne citerons pas les autres types de véhicules sous-marins à pression ambiante non-autonomes car soient reliés à la surface, soient nécessitant la force musculaire du plongeur pour se déplacer .
Il est à noter cependant que malgré les nombreux proj ets, tels que ceux cités ci-dessus , concernant les sous-marins autonomes à pression ambiante, peu ont eu un véritable succès commercial ; en effet, il est difficile de combiner à la fois : la nécessité de sécurité en particulier de respiration pour le ou les plongeurs ,
- leur confort et une bonne visibilité, surtout lorsqu' il y a au moins deux passagers, ainsi que la facilité d' accès , l' autonomie et la propulsion, l' ajustement de la pesée pour permettre au véhicule de se mouvoir sous la surface vers , depuis et à la profondeur souhaitée, une fabrication simple et fiable à un coût raisonnable pour que ce type de sous-marin puisse intéresser les utilisateurs moyennant un prix d' achat raisonnable et un entretien n' impliquant pas l' intervention quotidienne d' un spécialiste .
Aucun proj et actuel n' est arrivé à respecter toutes ces contraintes , car soit le véhicule respecte toutes celles liées à la sécurité, la pesée, le confort, la visibilité.... , en utilisant alors de nombreux équipements spécifiques qui l' alourdissent et en augmentent la taille et le coût, soit ce sont ces derniers critères qui sont recherchés en priorité et bien sûr limités , et le véhicule n' est alors pas sécurisant pour les passagers , ni stable ni manœuvrable .
Le problème posé est donc de trouver une solution technique de base qui satisfasse à toutes les contraintes ci-dessus et, en particulier à celle de la pesée, qui est un point critique car s' il est mal solutionné, le véhicule n' est plus manœuvrant, surtout à petite vitesse, ni stable en profondeur à l ' arrêt ; le sous-marin doit pour cela comporter un système de pesée qui doit être à la fois : réglable pour d' une part assister les changements de profondeur et d' autre part compenser les poids apparents dans l' eau des passagers qui, liés à leur taille, leur volume et à leur poids à sec, peuvent être différents . - fiable pour maintenir le véhicule sous-marin d' une part en équilibre neutre de flottabilité et d' autre part à la profondeur souhaitée .
Ce réglage et variation de pesée n ' est réalisé en fait à ce j our d' une façon sûre qu' avec des systèmes à régleurs résistant à la pression, donc lourds et encombrants, qu ' on remplit plus au moins d ' eau et le reste d ' air pour faire varier la flottabilité ou réciproquement le poids du sous-marin en plongée Une solution au problème posé pour satisfaire à toutes les contraintes évoquées précédemment est un véhicule sous-marin autonome pouvant transporter au moins deux plongeurs à la pression ambiante et comprenant une structure support au moins partiellement carénée, recevant tous les équipements nécessaires, d' une part à la propulsion, au réglage de la pesée et à l' autonomie du véhicule, et d' autre part à l' accueil, en position assise, et à la respiration des au moins deux plongeurs , ladite structure étant surmontée d' une « verrine » étanche, dont la partie supérieure au moins est transparente, et apte à contenir une poche de gaz respirable dans laquelle les au moins deux plongeurs en position assise peuvent y maintenir leur tête, et ladite structure support carénée étant ouverte au moins sur 180 ° vers l' arrière dans sa partie médiane entre ladite verrine et sa partie inférieure portant les sièges aptes à accueillir lesdits plongeurs ; lequel véhicule suivant l' invention comporte :
- une réserve de gaz respirable alimentant une vanne de réglage délivrant dans la poche de gaz respirable un débit de gaz ventilant celle-ci et apte à y assurer des concentrations en gaz carbonique et en oxygène conformes au programme de plongée,
- un dispositif de réglage du niveau de l' eau qui remonte dans la verrine étanche quand le véhicule est immergé, lequel réglage de niveau est apte au moins d' une part à compenser des variations de poids , tels que celui des plongeurs et de la partie de leur corps émergée dans la poche de gaz respirable, et d' autre part, à assister les changements de profondeur et le maintien du véhicule à une profondeur prédéterminée .
Ledit dispositif de réglage peut être manuel tel que décrit ci-après et/ou automatique avec, dans un mode particulier de réalisation, une première boucle de régulation comparant la pression de consigne correspondant à la profondeur désirée prédéterminée avec la profondeur mesurée et délivrant un signal de consigne de niveau, et une seconde boucle de régulation comparant ce signal de consigne de niveau avec le niveau mesuré dans la verrine et délivrant un signal permettant de piloter des vannes de chasse et des purges de gaz dans ou hors de la verrine .
De préférence le véhicule comporte également deux sièges réglables en hauteur, chacun indépendamment, lequel réglage est apte à positionner correctement la tête de chaque occupant dans la verrine à la hauteur souhaitée pour qu ' ils aient chacun une bonne visibilité .
Dans un mode préférentiel de réalisation, le véhicule comporte une tuyauterie dont les deux extrémités sont ouvertes et communiquent librement entre elles et avec le milieu ambiant : une première extrémité située à l ' intérieur et dans la partie inférieure de la verrine est réglable en hauteur et détermine le niveau d' eau dans cette verrine, et l ' autre extrémité fixe , située au- dessus de la première, communique à l ' extérieur de la verrine .
Pour permettre également une bonne manœuvrabilité dans le plan horizontal, le véhicule comporte un propulseur orientable dans ce plan horizontal autour d' un pivot fixé sur la structure support, en arrière des sièges réglables .
Dans un mode particulier de réalisation, afin de permettre, en navigation, une manœuvrabilité dans le plan vertical sans modifier la répartition des volumes et/ou des charges , le véhicule comporte des barres de plongée situées de part et d' autre de l' avant de la structure support . Afin de faciliter par ailleurs l ' accès aux sièges pour l ' embarquement et le débarquement des plongeurs sur ce véhicule, la verrine est articulée sur sa partie avant, par rapport à la structure support carénée et est maintenue à sa partie arrière par au moins un dispositif amovible .
D' autres caractéristiques spécifiques d' un tel véhicule sont définies ci-après dans la description et apportent diverses solutions aux contraintes évoquées précédemment, d' une part dans la simplification de fabrication de certains équipements et dans leur facilité de contrôle et d' entretien, et d' autre part dans la visibilité et le confort des passagers plongeurs ainsi que dans l' amélioration de leur sécurité .
Le résultat est un nouveau type de véhicule sous- marin autonome à pression ambiante respectant toutes les contraintes listées précédemment et répondant aux divers inconvénients relevés dans certains sous-marins actuels , grâce en particulier à l' utilisation de la verrine, dans laquelle les plongeurs peuvent respirer, comme un système de ballast en équipression, assurant l' équilibre de l' engin immergé ; une telle utilisation n' étant possible qu' avec un dispositif de réglage de niveau conçu pour cela, ce qu' aucun homme du métier avait pu imaginer de faire jusqu' à ce j our . Le sous-marin suivant l ' invention offre ainsi une facilité d' utilisation, peut être réalisé avec un coût permettant une mise sur le marché à des prix accessibles pour les amateurs , peut être opéré en toute sécurité avec une manceuvrabilité dans toutes les directions tout en offrant aux passagers un confort et une visibilité optimale .
On pourrait citer d' autres avantages de la présente invention mais ceux cités ci-dessus en montrent déj à suffisamment pour en prouver la nouveauté et l' intérêt . La description et les dessins ci-j oints représentent un exemple de réalisation de l' invention mais n' ont aucun caractère limitatif : d' autres réalisations sont possibles dans le cadre de la portée et de l' étendue de cette invention.
La figure 1 est une vue latérale d' un véhicule sous-marin autonome selon l' invention.
La figure 2 , est une vue en perspective avant prise du dessus du véhicule de la figure 1.
La figure 3 est une vue en coupe longitudinale du véhicule des figures 1 et 2.
La figure 4 est une vue latérale en position de verrine relevée du véhicule selon l' invention permettant un meilleur accès aux passagers . La figure 5 est une vue latérale sur le véhicule selon l' invention dans un mode d' exploitation particulier .
La figure 6 est une vue en coupe partielle de la verrine avec sa tuyauterie de réglage de niveaux et son alimentation en gaz respirable .
La figure 7 est une vue de dessous en perspective de la verrine suivant la figure 6.
La figure 8 est un schéma de principe, d' une régulation automatique de niveau de l' eau dans la verrine pour assister d' une part les changements de profondeur et d' autre part le maintien du véhicule à une profondeur donnée .
Le véhicule sous-marin autonome suivant l ' invention est apte à transporter au moins deux plongeurs 22 à la pression ambiante : il comprend une structure support 1 au moins partiellement carénée et qui peut constituer elle-même un carénage profilé sur l ' avant du véhicule pour protéger les passagers contre le flux d ' eau et diminuer la résistance à l ' avancement ; cette structure, réalisée par exemple en PRV, reçoit tous les équipements nécessaires d' une part à la propulsion 2, au réglage de la pesée, et à l ' autonomie du véhicule, et d ' autre part à l ' accueil en position assise et à la respiration des au moins deux plongeurs passagers .
Ladite structure 1 est surmontée d ' une verrine 3 étanche dont la partie haute ou supérieure au moins est transparente 3χ et apte à contenir une poche 4 de gaz respirable et ventilée dans laquelle les au moins deux plongeurs 22 en position assise peuvent y maintenir leur tête, cette poche 4 de gaz assurant aussi la flottaison du véhicule . Cette verrine étanche 3 est de préférence constituée de deux parties , la partie supérieure étant en matériau transparent (de type PMMA) assemblée sur une partie basse (par exemple en matériau plastique de type PRV moulé ou inj ecté) par un plan de j oint boulonné et collé .
Ladite structure support carénée 1 est ouverte au moins sur 180 ° vers l ' arrière dans sa partie médiane entre ladite verrine 3 et sa partie ou ensemble inférieur portant les sièges 6 apte à accueillir lesdits plongeurs 22 : une telle disposition est équivalente à celle connue pour les scooters "terrestres" . Cette structure support 1 , réalisée par exemple en PRV, unissant la verrine 3 et l ' ensemble inférieur portant non seulement les sièges 6, les réserves de gaz 10 , les batteries 9χ, le lest 18 et autres , mais également le propulseur 2, transmet les efforts de traction à la partie supérieure .
Suivant les figures 3, 6 et 7 un dispositif 19 manuel et mécanique de réglage du niveau 5 de l ' eau, qui remonte dans la verrine étanche 3 quand le véhicule est immergé permet : d' une part soit d' alourdir soit d' alléger le sous-marin en faisant respectivement monter ou descendre ce niveau, afin d' assister soit la plongée, soit le maintien en profondeur, soit la remontée en surface du sous-marin, d' autre part de compenser les variations de poids- embarqués tels que le poids apparent dans l ' eau des plongeurs 22 , lié au volume de la partie de leur corps émergée dans la poche 4 de gaz respirable : en effet suivant la position de la tête des plongeurs dans ladite poche d ' air 4 , la partie émergée de leur corps , ne subissant pas la pression d 'Archimède de l ' eau, alourdit ainsi plus ou moins le poids de l ' ensemble du véhicule et il alors nécessaire de donner à celui-ci une flottabilité adaptée pour compenser cette variation de poids suivant le plongeur considéré .
En faisant varier le niveau de l ' eau dans ladite verrine 3 on obtient une flottabilité variable adaptée à la demande .
Ce dispositif de réglage du niveau 5 de l ' eau peut être constitué par une tuyauterie 19 dont une première extrémité 19χ située à l ' intérieur et dans la partie inférieure de la verrine, telle qu ' à l ' avant de celle-ci et sur le côté comme représenté sur la figure 7 , est réglable en hauteur, et la deuxième extrémité 192 fixe située au-dessus de la première, telle que sur la partie arrière de la verrine, communique à l ' extérieur de celle- ci .
Le réglage en hauteur de l ' extrémité 19χ de la tuyauterie est assuré par un montage coulissant le long d ' une glissière 20 fixée sur la partie inférieure 32 de la verrine et une partie 193 au moins de la tuyauterie 19 est souple pour s ' adapter à la variation de position de l ' extrémité 19χ .
Le dispositif de réglage de niveau 5 de l' eau peut être également constitué par une régulation automatique, dont un exemple est représenté sur la figure 8 :
- une première boucle 30 de régulation compare la pression de consigne CP correspondant à la profondeur désirée prédéterminée 25 par le pilote, avec la profondeur mesurée MP par tout capteur 24 de pression ; la comparaison 26 entre ces deux valeurs de profondeur permet, pour un meilleur contrôle lors d' un changement de profondeur, qui sinon risquerait de faire immerger ou émerger trop rapidement le sous-marin qui deviendrait vite incontrôlable et dangereux pour les plongeurs , l' élaboration 27 d' une consigne de vitesse CV suivant des critères prédéterminés , et qui est comparée 29 à une mesure MV de la vitesse réelle ; cette mesure peut être en fait calculée 28 à partir de la variation de pression mesurée 24 ; le résultat de la comparaison de ces vitesses 29 permet alors d' élaborer suivant également des critères prédéterminés 31 une consigne de niveau automatique CLA,
- une deuxième boucle de régulation 38 aj oute 34 , ce signal de consigne CLA à la consigne manuelle CLM effectuée 33 par le pilote en début de plongée pour rendre le véhicule neutre : la comparaison 36 du signal de consigne alors obtenu CL avec le niveau ML mesuré effectivement 35 dans la verrine 3 , délivre un signal 40 permettant de piloter 37 suivant des critères prédéterminés des vannes 39i de chasse ou des purges 392 de gaz dans ou hors de la verrine 3 ; suivant que la différence (ML-CL) est négative ou positive, il faut en effet, par respectivement une chasse ou une purge, donner de la flottabilité ou, au contraire, alourdir le sous- marin mais dans des ratios limitant la prise de vitesse trop importante (moins d' un mètre/seconde par exemple) pour l' aider respectivement, soit à ralentir sa plongée, s' il est en phase d' immersion, ou, au contraire, à accélérer sa remontée s' il se dirige vers la surface, soit ralentir cette remontée ou à accélérer au contraire la descente dans l' autre sens , soit à maintenir tout simplement la profondeur souhaitée, une fois que le sous- marin a atteint celle-ci après éventuellement quelques oscillations autour de cette profondeur souhaitée .
D' autre part, à une profondeur donnée, si la pesée change tel que si l' un des plongeurs quitte le véhicule sous-marin, dès que la variation de profondeur est détectée en montée par exemple, le dispositif de régulation tel que décrit ci-dessus va faire monter le niveau 5 dans la verrine 3 pour compenser ce changement de flottabilité . En début de plongée le pilote règle la flottabilité du véhicule sous-marin grâce à la consigne manuelle 33 de niveau, la régulation de profondeur 30 étant déconnectée 32 , puis mise en marche quand le pilote veut plonger en affichant la profondeur souhaitée 25. Le véhicule peut comporter à la fois la régulation manuelle décrite précédemment et la régulation automatique décrite ci-dessus : la première étant bien sûr plus difficile à maîtriser pour obtenir une bonne stabilité en profondeur, elle peut être utilisée en dépannage de la seconde qui, suivant ses paramètres de programmation permet bien sûr un meilleur contrôle .
Il est à noter qu' un tel système de régulation automatique pourrait être adapté par ailleurs à tout système de ballast en équipression devant assurer l' équilibre d' un engin immergé, le ballast étant dans la présente invention là verrine de celui-ci, mais pourrait être tout autre volume .
La mesure de niveau dan la verrine 3 peut être effectuée avec un capteur de pression différentielle, donc très précis , entre la pression dans la poche de gaz respirable dans la verrine (qui est pratiquement celle au niveau 5 de l' eau) et celle prise à un point donné extérieur à cette verrine 3 dans le milieu ambiant .
Par ailleurs ladite poche 4 de gaz respirable, piégée dans la partie supérieure de la verrine 3 , est balayée par une arrivée et une circulation de gaz de préférence permanente depuis une réserve 10 située sous les sièges 6 des plongeurs dans la partie inférieure de la structure support 1, telle que des bouteilles sous haute pression ; cette réserve de gaz 10 est reliée à un détendeur 23 délivrant une moyenne pression de l ' ordre de 10b et alimentant une vanne de réglage 21 piloté manuellement, ou par un régulateur (de type PID c ' est-à- dire "Proportion Intégrale Dérivée" ) prenant une mesure des pressions partielles ( soit des taux de concentration) de gaz carbonique CO2 et d' oxygène O2 dans la poche 4 de gaz respirable, afin de délivrer un débit de gaz permanent ou intermittent apte à assurer dans cette poche 4 des concentrations en CO2 et O2 conformes au programme de plongée, la sortie de la vanne 21 débouchant , directement ou après un élément en tuyauterie, dans la partie inférieure de la verrine 3.
Un homme du métier sait en effet, connaissant la pression partielle d' oxygène contenue dans le gaz de la réserve 10, les volumes maximum et minimum de gaz pouvant être contenus dans la poche 4 , les consommations minimum et maximum des deux plongeurs respirant dans cette poche et les concentrations de gaz carbonique et d' oxygène minimum et maximum à maintenir compte tenu du programme de plongée, (c ' est-à-dire liées aux différentes profondeurs de navigation du véhicule et de la durée de cette navigation) calculer ledit débit de gaz nécessaire ; ce calcul est facilité, et peut être même automatisé, en connaissant les taux réels de concentration en gaz carbonique C02 et/ou en oxygène 02 (et non estimés suivant les indications ci-dessus) mesurés dans la poche 4 de gaz . Un tel balayage de gaz ou d' air permet ainsi à la fois de :
- maintenir un gaz respirable, correspondant au programme de plongée, dans la poche de gaz 4
- compenser la variation de volume de cette poche de gaz 4 en fonction de la profondeur ( ce qui est l ' obj et du brevet US 5 433 164 )
- maintenir le niveau d' eau 5 à la position voulue et réglée de l ' extrémité 19χ sur sa glissière 20 pour ajuster à la flottabilité en fonction des personnes et de l ' équipement embarqué .
Le surplus de gaz ainsi alimenté par la vanne 21 s ' échappe par l ' extrémité 19i de la tuyauterie quand le niveau de gaz ou d ' air poussant le niveau d' eau 5 vers le bas tangente ladite extrémité 19χ, l ' air ou le gaz traversant la tuyauterie 19, est évacué ensuite dans le milieu ambiant par l ' extrémité 192.
Ce système de renouvellement d' air par balayage, ou appelé aussi par ventilation, permet également, et cela d' autant plus que la profondeur augmente, une économie sensible de la consommation d ' air ou de gaz par rapport à celle d ' un plongeur autonome équipé de bouteilles alimentant directement son détendeur buccal .
Les au moins deux sièges 6 sur lesquels peuvent s ' asseoir lesdits plongeurs 22 sont réglables en hauteur chacun indépendamment de telle façon que leur réglage soit apte à positionner correctement la tête de chaque occupant dans la verrine afin en particulier que le plongeur 22 situé à l ' arrière puisse avoir une visibilité au-dessus de la tête de celui 22χ assis à l ' avant et que chacun d ' eux ait une position confortable à l ' intérieur de la partie de la verrine 3i transparente et par rapport au niveau 5 de l ' eau dans cette verrine .
Pour optimiser la visibilité de ces plongeurs 22 et le volume de cette verrine 3 , sa partie transparente 3i est de forme allongée demi-cylindrique sur l ' arrière et hémisphérique sur l ' avant comme représenté sur les différentes figures j ointes .
Pour faciliter l ' installation et la sortie des plongeurs tant en surface que lorsque le véhicule est posé sur le fond de la mer, en plus de l ' ouverture sur au moins 180 ° du carénage 1 vers l ' arrière, ladite verrine 3 est articulée 7 par un système de type charnière, sur sa partie avant par rapport à la structure support 1 carénée, et est maintenue à sa partie arrière par au moins un dispositif amovible 8 de type goupille par exemple, qui se connecte ou se disconnecte de la partie fixe du carénage 1 tel que représenté sur la figure 2 en position fermée et sur la figure 4 en position ouverte .
Le véhicule selon l ' invention comporte également un propulseur 2 orientable dans le plan horizontal autour d' un pivot 16 fixé sur la structure support 1, en arrière des sièges réglables 6, et de préférence en-dessous du niveau de ces sièges soit en fait dans le prolongement des bouteilles de réserve de gaz respirables 10 tel qu ' on peut le mieux le voir sur la figure 3 ; le moteur électrique de ce propulseur 2 peut être commandé par des relais situés à l ' intérieur de son caisson étanche et actionnés par des aimants situés à l ' extérieur de ce caisson, ce qui en simplifie le circuit de commande ainsi que sa fabrication .
A l ' opposé de ce propulseur 2 et touj ours dans le même axe que les bouteilles de réserve de gaz 10 , un proj ecteur 13 permet d ' éclairer vers l ' avant du véhicule .
Le plongeur 22i situé à l ' avant de celui-ci dispose d ' une commande 12 d ' orientation du propulseur 2 dans le plan horizontal autour de son pivot 16 pour piloter le véhicule et le diriger vers la gauche ou la droite suivant la direction vers laquelle il veut se diriger .
De même pour pouvoir monter ou descendre en profondeur dans l ' eau une fois son poids équilibré grâce au réglage de niveau d ' eau 5 dans la verrine 3, le véhicule comporte des barres de plongée 11 situées de part et d ' autre de l ' avant de la structure support 1 et qui peuvent être inclinées vers le haut ou vers le bas par la même commande 12 sachant que leur efficacité n ' est cependant suffisante qu ' à une vitesse minimum dépendant de leur surface et de l ' inertie du véhicule . Une autre solution complémentaire ou alternative aux barres de plongée peut être de faire varier soit le volume de la poche 4 de gaz grâce au réglage de niveau d ' eau, soit la position du centre de gravité du véhicule vers l ' avant ou vers l ' arrière tel que par déplacement du corps des plongeurs ou d' une partie ou de l ' ensemble du lest 18 situé à la partie inférieure du véhicule ; cette partie ou la totalité du lest 18 peut être également largable par sécurité .
Entre ce lest 18 et les réserves de gaz 10, un caisson 9 étanche et résistant à la pression reçoit les batteries 9χ électriques assurant l ' autonomie du véhicule ; une tape de fermeture transparente permet la vision d ' appareils de mesure de voltage et d' isolement interne . L ' ensemble de ce caisson étanche 9 à batteries peut être solidaire du propulseur 2 et constituer un module indépendant de la structure support carénage 1 : il peut être ainsi rapidement changé par un module rechargé pour réduire le temps d ' immobilisation du véhicule .
Le contrôle du voltage et de niveau de charge des batteries 9i ainsi que de celui des bouteilles de réserve de gaz 10 peuvent être aussi assurés par des cadrans situés sur un pupitre 14 extérieur et situés sur le dessus de la partie avant du carénage 1 de telle façon qu ' ils soient visibles à travers la partie sphérique avant de la verrine transparente 3χ, permettant au pilote plongeur 22i d ' en surveiller les indications .
Suivant la représentation de la figure 5 , un procédé d ' utilisation particulier permet à des débutants de se déplacer en toute sécurité sous l ' eau grâce au véhicule suivant l ' invention : celui-ci comporte alors un flotteur de surface 15 relié à sa structure support 1 par une longe 17 de longueur donnée telle que par exemple de deux à trois mètres . Ainsi en donnant au véhicule grâce au dispositif de réglage du niveau d' eau dans la verrine, soit manuel, soit automatique, tels que décrits précédemment un poids légèrement négatif dans l ' eau mais inférieur à la réserve de flottabilité assuré par le flotteur 15 de surface, les plongeurs peuvent se déplacer sous l ' eau en toute sécurité puisque ne pouvant j amais descendre en-dessous de la profondeur fixée par la longueur de la longe 17.

Claims

REVENDICATIONS
1. Véhicule sous-marin autonome apte à transporter au moins deux plongeurs à la pression ambiante, comprenant ' une structure support ( 1) au moins partiellement carénée recevant tous les équipements nécessaires, d' une part, à la propulsion (2 ) , au réglage de la pesée et à l' autonomie du véhicule, et d' autre part, à l' accueil en position assise et à la respiration des au moins deux plongeurs , ladite structure étant surmontée d' une verrine (3 ) étanche dont la partie supérieure au moins est transparente ( 3χ) et apte à contenir une poche ( 4 ) de gaz respirable dans laquelle les au moins deux plongeurs en position assise peuvent y maintenir leur tête, et ladite structure support carénée (1 ) étant ouverte au moins sur 180 ° vers l ' arrière dans sa partie médiane entre ladite verrine ( 3 ) et sa partie inférieure, caractérisé en ce qu' il comporte :
- une réserve ( 10 ) de gaz respirable alimentant une vanne de réglage (21 ) délivrant dans la poche ( 4 ) de gaz respirable un débit de gaz ventilant celle-ci et apte à y assurer des concentrations en gaz carbonique et en oxygène conformes au programme de plongée,
- un dispositif de réglage du niveau ( 5 ) de l' eau qui remonte dans la verrine étanche ( 3 ) quand le véhicule est immergé, lequel réglage de niveau est apte au moins d' une part à compenser des variations de poids tels que celui des plongeurs et de la partie de leur corps émergée dans la poche ( 4 ) de gaz respirable, et d' autre part, à assister les changements de profondeur et le maintien du véhicule à une profondeur prédéterminée .
2. Véhicule sous-marin autonome suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu' il comprend au moins deux sièges ( 6) réglables en hauteur chacun indépendamment, lequel réglage est apte à positionner correctement la tête de chaque occupant dans la verrine .
3. Véhicule sous-marin autonome suivant l' une des revendications 1 ou 2 , caractérisé en ce que le dispositif de réglage de niveau ( 5 ) de l' eau comprend une première boucle de régulation (30 ) comparant la pression de consigne (25 ) correspondant à la profondeur désirée prédéterminée avec la profondeur mesurée (24 ) et délivrant un signal de consigne de niveau, et une seconde boucle de régulation ( 38 ) comparant ce signal de consigne de niveau avec le niveau mesuré (35 ) dans la verrine (3 ) et délivrant un signal ( 40 ) permettant de piloter des vannes (39i) de chasse et des purges (392) de gaz dans ou hors de la verrine .
4. Véhicule selon l ' une quelconque des revendications 1 à 3 , caractérisé en ce que ladite verrine ( 3 ) est articulée ( 7 ) sur sa partie avant, par rapport à la structure support ( 1 ) carénée et maintenue à sa partie arrière par au moins un dispositif amovible (8 )
5. Véhicule selon l' une quelconque des revendications 1 à 4 , caractérisé en ce que la partie transparente (3χ) de ladite verrine (3 ) est de forme allongée demi-cylindrique sur l' arrière et hémisphérique sur l' avant .
6. Véhicule selon l' une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu' il comporte une tuyauterie (19 ) dont une première extrémité ( 19i) située à l ' intérieur et dans la partie inférieure de la verrine est réglable en hauteur, et la deuxième extrémité ( 192) fixe située au-dessus de la première, communique à l ' extérieur de la verrine ( 3) .
7. Véhicule selon la revendication 6, caractérisé en ce que l ' extrémité ( 19i) réglable de la tuyauterie ( 19 ) est montée coulissante le long d ' une glissière (20 ) et une partie au moins de la tuyauterie (19) est souple .
8. Véhicule selon l' une quelconque des revendications 1 à 7 , caractérisé en ce qu' il comporte un propulseur (2 ) orientable dans le plan horizontal autour d' un pivot ( 16) fixé sur la structure support ( 1 ) , en arrière des sièges réglables ( 6)
9. Véhicule selon la revendication 8 , caractérisé en ce que le moteur électrique du propulseur (2) est commandé par des relais situés à l' intérieur de son caisson étanche et actionnés par des aimants situés à 1' extérieur .
10. Véhicule selon l' une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu' il comporte des barres de plongée ( 11 ) situées de part et d' autre de l' avant de la structure support (1)
11. Véhicule selon l' une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu' il comporte un flotteur de surface (15) relié à la structure support
(1) par une longe (17 ) de longueur donnée .
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