[0001] La présente invention concerne un propulseur sous-marin pour plongeur, comprenant un corps sensiblement allongé dans lequel est agencé au moins un groupe moteur entraînant au moins une hélice.

ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE

[0002] Les propulseurs sous-marins, souvent désignés par les termes sous-marins humides, scooters sous-marins ou loco-plongeurs sont des véhicules subaquatiques ayant la plupart du temps une forme de torpille et possédant généralement une hélice de propulsion.

[0003] Le propulseur sous-marin est un engin automoteur qui permet d'augmenter le rayon d'action du plongeur autonome et lui assure un déplacement sous l'eau jusqu'à 15km/h sans effort de palmage. Il permet également au plongeur autonome d'économiser ses gaz respiratoires et son énergie, et donc d'augmenter son autonomie. Le propulseur sous-marin permet de plus de limiter les difficultés d'évolution dues à la force des courants subaquatiques.

[0004] Une des différences avec un sous-marin au sens strict est que le pilote n'est pas au sec mais dans le milieu ambiant subaquatique et doit être équipé d'un scaphandre. On peut noter également que les propulseurs sous-marins peuvent permettre aux plongeurs de transporter du matériel. Ces machines peuvent être utilisées par des plongeurs professionnels mais également de loisir.

[0005] Plusieurs configurations de propulseurs sous-marins existent. La configuration existante la plus courante comporte une hélice propulsive et deux poignées de contrôle. En effet, la plupart des scooters subaquatiques existants sont mis en mouvement par une hélice propulsive. Elle se trouve à l'arrière de la coque. Des poignées de guidage sur la coque, situées en avant par rapport à l'hélice, permettent au plongeur de chevaucher et de diriger le propulseur. Dans ce cas, le plongeur- pilote doit utiliser ses deux mains pour piloter et rester agrippé à la machine. De plus, les hélices de propulsion ont une proximité importante avec le corps du plongeur, mais également avec les éléments de son scaphandre tels que les tuyaux de gaz, des sangles, etc. Dans cette configuration, plusieurs aspects sont pénalisés.

[0006] L'hydrodynamisme est pénalisé par le fait que le plongeur est superposé au propulseur : il y a ainsi plus de surface s'opposant à l'écoulement de l'eau. Le couple homme-machine n'a pas un profil hydrodynamique optimum. De plus, son gabarit en terme d'épaisseur peut rendre difficile, voir impossible, l'incursion dans des cavités naturelles ou artificielles. L'ergonomie est pénalisée par le fait que le plongeur doit utiliser ses deux mains pour piloter la machine. Ainsi, il ne peut pas intervenir sur d'autres équipements ou sur son scaphandre pendant le déplacement avec le propulseur.

[0007] La maniabilité doit être considérée sur les axes pour le couple homme- machine : tangage/ roulis/ lacet. Les changements de trajectoire doivent pouvoir être réalisés par le plongeur avec le moins de contraintes musculaires et articulaires possibles. On doit pouvoir les réaliser avec précision afin de pouvoir maîtriser les risques barotraumatiques en particulier sur l'axe du tangage. Ainsi, dans le cas de cette configuration, si le pilote décide de donner une assiette à piquer au couple homme-machine, le plongeur-pilote ne pourra peut-être pas équilibrer ses oreilles tout en restant en déplacement. Ceci est préjudiciable à sa sécurité. De plus, il peut difficilement intervenir sur la flottabilité de son scaphandre car pour cela, il aurait besoin de libérer une de ses deux mains.

[0008] La sécurité du plongeur est pénalisée par les éléments évoqués plus haut. Ainsi, dans cette configuration, les trois aspects évoqués sont interdépendants et ont une influence directe sur la sécurité du plongeur et sa facilité à utiliser cette machine.

[0009] D'autres configurations de sous-marins humides existent : une variante de la configuration vue précédemment se compose de deux poignées de pilotage fixées sur le carénage d'hélice et diamétralement opposées au centre de l'axe de l'hélice, située à l'arrière de la coque cylindrique de l'hélice propulsive. [0010] Dans cette variante, l'hydrodynamisme de couple homme-machine est amélioré, car le pilote plongeur peut se positionner allongé dans le prolongement de l'axe de l'hélice de la machine. Il n'y a pas de superposition du pilote sur la coque de l'engin. Cependant le plongeur doit utiliser ses deux mains pour piloter et certains inconvénients cités précédemment subsistent.

[0011] Enfin, une autre configuration existante comporte une ou deux hélices propulsives et une seule poignée de contrôle. Cette configuration est souvent rencontrée en plongée technique. La poignée de contrôle est située en superposition du carénage d'hélice et fixée sur celui-ci. Dans ce cas, le plongeur doit ajouter une corde de traction qu'il fixe à un point d'ancrage diamétralement opposé à cette poignée sur le propulseur et ensuite sur lui-même, ceci afin d'équilibrer les forces et d'éviter de les compenser musculairement avec le bras qui tient la poignée. Le couple cabreur généré par la position de cette poignée serait difficile à contrer sans ce point d'ancrage diamétralement opposé.

[0012] Dans cette configuration, l'hydrodynamisme est fortement pénalisé. Le plongeur a une position allongée mais cabrée avec une forte incidence du fait de la position de sa poignée de commande et de l'obligation de s'accrocher à une corde de traction. Nous pouvons aussi parler de superposition du plongeur par rapport à son propulseur. Cette configuration libère une des deux mains, ce qui est un avantage. Cependant, le couple de rotation doit être compensé avec la main qui tient la poignée de contrôle dans le cas où une seule hélice est utilisée.

[0013] La maniabilité est pénalisée par un hydrodynamisme peu avantageux. De plus, l'encombrement du couple homme/machine est pénalisé en épaisseur par l'incidence à cabrer du corps du plongeur et sa superposition par rapport au propulseur, ceci limitant les incursions dans des cavités étroites.

[0014] Les propulseurs existants peuvent pour certains, et en particulier sur les machines à grand rayon d'action, être relativement encombrants (plus d'un mètre de longueur) et également relativement lourds (25 à 40 kg au sec). [0015] Il n'y a pas de système de portage. Il est difficile, voir impossible parfois, de transporter les différents éléments séparément (partie moteur et partie batterie). Si ces éléments sont séparés, il est impossible de les assembler dans l'eau pour constituer une machine opérationnelle, s'ils ont été acheminés séparément pour faciliter le transport ou l'encombrement. On ne peut pas utiliser leur flottabilité dans l'eau pour faciliter les manipulations d'assemblage de ces éléments. Leur ergonomie est peu avantageuse lors des transports et lors de la mise à l'eau surtout sur des sites naturels difficiles d'accès.

[0016]Toutes ces machines ont des structures coques non évolutives. Elles ont des coques souvent cylindriques et il n'est pas possible d'en modifier le volume. Si on veut augmenter la flottabilité de ces propulseurs pour transporter du matériel plus dense que l'eau, il faut installer des flotteurs de compensation sur la coque et ce au détriment de l'hydrodynamisme et de l'encombrement de l'ensemble. De même, si on veut embarquer d'avantage de batteries par exemple, la structure coque ne peut évoluer.

[0017] On connaît d'autres exemples de propulseurs sous-marins. La demande de brevet WO2013169607 propose par exemple un véhicule sous-marin individuel comportant deux moteurs, fixés à un corps central et alimentés par batterie. Les hélices sont de préférence en contra-rotation afin d'assurer une certaine stabilité sans nécessiter l'utilisation d'ailettes de stabilisation. L'opérateur se tient à l'engin et le contrôle grâce aux deux poignées se situant sur l'extrémité arrière du corps central. La poussée produite par les moteurs se situe approximativement au centre de la masse du véhicule sous-marin afin qu'il soit d'avantage stabilisé en marche.

[0018] Egalement, le document US4996938 décrit un engin de propulsion sous- marine pour plongeur. L'engin comprend une coque de forme longitudinale permettant d'atteindre la flottabilité souhaitée pour l'appareil. Des moyens permettent au plongeur de positionner l'ensemble de la coque selon l'orientation angulaire souhaitée par rapport à sa propre position. Des moyens de poussée sont reliés à la coque de l'appareil de propulsion dans l'eau. Les moyens de poussée peuvent être positionnés à l'orientation angulaire souhaitée par rapport à l'axe longitudinal de l'ensemble de la coque. L'assemblage de la coque est orienté angulairement indépendamment de la direction du mouvement de l'appareil. Des moyens sont prévus pour relier le moyen de propulsion à l'ensemble de la coque.

[0019] Le document US7699015 décrit un véhicule sous-marin réalisé en deux parties. Ce véhicule n'est pas adapté pour assurer le déplacement d'un plongeur.

[0020] Le document US6647912 décrit un véhicule sous-marin adapté pour tracter un plongeur, le véhicule étant doté d'un moteur et d'une hélice frontale.

[0021] Le document FR2575435 décrit un véhicule sous-marin destiné à assurer le déplacement d'un plongeur ou d'un colis.

[0022] L'agencement de ces deux derniers dispositifs procure une ergonomie et une maniabilité perfectibles.

[0023] Pour pallier les différents inconvénients préalablement évoqués, l'invention prévoit différents moyens techniques.

EXPOSE DE L'INVENTION

[0024]Tout d'abord, un premier objet de l'invention consiste à prévoir un moyen de locomotion pour plongeur autonome permettant de garantir une grande sécurité d'utilisation tant pour le plongeur utilisateur que pour son matériel.

[0025] Un autre objet de l'invention consiste à prévoir un engin automoteur subaquatique présentant des caractéristiques hydrodynamiques améliorées.

[0026] Encore un objet de l'invention consiste à prévoir un engin aisément maniable permettant au plongeur de suivre une trajectoire avec peu de contraintes musculaires et articulaires.

[0027] Un autre objet de l'invention permet de prévoir un engin pouvant être manipulé d'une seule main, afin que le plongeur puisse effectuer diverses manœuvres liées à la sécurité et/ou réaliser des rééquilibrages des oreilles. [0028] Pour ce faire, l'invention prévoit un propulseur sous-marin pour plongeur comprenant un corps sensiblement allongé dans lequel est agencé au moins un module moteur et un module batteries entraînant au moins une hélice de traction, disposée en aval du corps, le propulseur comprenant deux hélices contrarotatives et un ensemble d'attelage disposé en amont, à l'opposé des hélices par rapport au corps allongé.

[0029] Selon une telle architecture, comportant avantageusement deux hélices, les hélices en position tractive évitent la proximité avec le corps et l'équipement du plongeur et leur contra-rotation limite les efforts. Le pilotage d'une seule main tout en conservant une position hydrodynamique permet d'utiliser l'autre main pour intervenir sur son équipement ou pour équilibrer ses oreilles par exemple, tout en pilotant le tracteur subaquatique.

[0030] Selon un mode de réalisation avantageux, les deux hélices sont disposées de façon parallèle à l'avant du propulseur.

[0031] Selon un autre mode de réalisation avantageux, le propulseur comprend un longeron axial creux, adapté pour permettre un flux d'eau d'aval vers l'amont. En variante, le propulseur comporte deux longerons sensiblement coaxiaux, espacés l'un de l'autre d'une distance correspondant sensiblement au diamètre des hélices.

[0032] Selon encore un mode de réalisation avantageux, le propulseur sous-marin comprend un système de connexion et déconnexion permettant de séparer ou connecter un module batterie à un module moteur. De manière avantageuse, le module moteur et le module batterie sont étanches même lorsqu'ils sont déconnectés.

[0033] Selon un mode de réalisation avantageux, le propulseur comprend par ailleurs une poignée de pilotage permettant de diriger le propulseur, ladite poignée étant reliée au corps allongé en amont, à l'opposée de l'hélice. [0034] Grâce à ces caractéristiques, le plongeur-pilote ne chevauche pas le tracteur subaquatique : l'hydrodynamisme du couple homme/machine est amélioré car le plongeur est en position horizontale dans le prolongement de l'axe des hélices. L'effort de traction est transmis du tracteur à l'homme par la liaison du harnais : ainsi le pilote plongeur peut contrôler la trajectoire sur les trois axes avec la poignée de commande avec précision, peu d'efforts musculaires et d'une seule main, en bénéficiant des effets hydrodynamiques cités précédemment.

[0035] De manière avantageuse, l'ensemble d'attelage comprend une attache pour un harnais de traction du plongeur.

[0036] Egalement de manière avantageuse, l'ensemble d'attelage comprend une pluralité de tiges agencées axialement entre l'attache et le corps sensiblement allongé, avec ancrage sur ledit corps à une position intermédiaire dudit corps. Les améliorations hydrodynamiques citées précédemment, et en particulier le harnais de traction, améliorent également l'ergonomie, et facilitent le pilotage.

DESCRIPTION DES FIGURES

[0037]Tous les détails de réalisation sont donnés dans la description qui suit, complétée par les figures 1 à 5, présentées uniquement à des fins d'exemples non limitatifs, et dans lesquelles:

- la figure 1 est une vue de dessus d'un exemple d'un propulseur sous-marin selon l'invention ;

- la figure 2 est une vue en élévation de la partie arrière du propulseur sous-marin de la figure 1 ;

- la figure 3 est une vue en élévation depuis l'arrière du propulseur sous-marin de la figure 1 ;

- la figure 4 est une vue en élévation depuis l'avant du propulseur sous-marin de la figure 1 .

- la figure 5 illustre le propulseur de la figure 1 en cours d'utilisation avec un plongeur. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION

[0038] La figure 1 illustre un mode de réalisation du système de traction pour plongeur 30 autonome composé d'un corps 21 sensiblement allongé. Le corps 21 comprend deux modules, soit un module moteur 1 et un module batteries 2 et commandes. Tel que l'illustre la figure 1 , les deux modules 1 et 2 sont constitués chacun de deux coques cylindriques indépendantes. Les systèmes sont de préférence redondants. Le module moteur 1 possède deux compartiments moteurs et deux moteurs entraînant deux hélices 10 de traction à l'extrémité avant de la machine. Les deux modules se connectent l'un devant l'autre : le module moteur 1 est placé devant le module batterie et commandes 2.

[0039] Dans l'exemple illustré, les modules sont déconnectables et étanches indépendamment : ils peuvent être connectés dans l'eau afin de rendre l'ensemble opérationnel.

[0040] La poignée de commande 1 1 se situe à l'extrémité arrière de la machine ; le pilote ne chevauche pas la machine, il se place à l'arrière de celle-ci en position horizontale dans le prolongement de l'axe des hélices 10 et un harnais spécial permet à l'engin de le tracter. Ainsi le bras et la main droite ou gauche du plongeur 30 sont sollicités uniquement pour diriger et doser la vitesse. Il n'y a pas d'effort de traction sur son bras.

[0041]Telle que l'illustre la figure 4, le tracteur subaquatique est équipé de deux hélices 10 tournant de façon contrarotatives et à vitesse équivalente afin d'annuler le couple de rotation et d'éviter au pilote de le compenser à la force du poignet ; ces hélices 10 sont des hélices de traction et sont situées à l'avant de la machine de façon parallèle. En variante, une seule hélice peut être utilisée.

[0042] Ces hélices 10 possèdent des carénages 9 cylindriques, proches de leur diamètre, afin de favoriser la poussée. Ce carénage est quand à lui fixé sur la coque du module moteur 1 grâce à deux longerons creux 8 superposés l'un par rapport à l'autre. [0043] Lorsque le scooter est en déplacement, l'eau s'engouffre dans le profil creux de ses longerons 8 et stabilise la trajectoire sur l'axe du tangage, mais également sur l'axe du lacet. Ainsi on peut modifier l'assiette du scooter en déplacement en produisant peu d'effort physique : il faut créer un moment de force entre ces longerons 8 et la poignée de commande 1 1 située à l'arrière de la machine. En exerçant une pression modérée en haut ou en bas de la poignée, le tracteur cabre ou pique, tout en gardant une bonne stabilité sur l'axe du tangage et du lacet. Ce dispositif permet donc d'assurer la liaison mécanique entre le bloc carénage tuyère et le module moteur sans perturber le flux d'eau dans les tuyères, car il se trouve à l'extérieur de celles-ci. Il assure également une fonction hydrodynamique favorisant la stabilité et la maniabilité.

[0044]Tel que montré à la figure 5, la machine peut se piloter à une seule main avec peu d'effort physique et avec précision. Grâce à l'architecture prévue, il est possible de supprimer l'aileron pour l'axe du roulis. Pour agir selon cet axe, le plongeur 30 déclenche la rotation de la poignée de commande 1 1 . Du fait que l'axe de tangage est stabilisé, guidé par une circulation d'eau dans le profil creux longitudinal des longerons de carénage et placé au centre entre les deux coques cylindriques du module moteur 1 , ces surfaces de stabilisation de l'axe de tangage / lacet opposent peu de résistance hydrodynamique sur l'axe du roulis.

[0045] Le harnais de traction a pour particularité d'être constitué de deux tiges 12 sensiblement rigides, par exemple en matière plastique, superposées l'une par rapport à l'autre et coulissantes sur l'axe horizontal. Elles sont positionnées entre les deux coques cylindriques du module batterie /commande 2 et écartées sur l'axe vertical d'une valeur égale au diamètre des coques.

[0046] Ces tiges 12 sont fixées à leur extrémité, coté plongeur 30, à une plaque 15 permettant leur liaison sur l'axe vertical, l'ensemble formant un U incliné à sensiblement 90°. L'autre extrémité de ces tiges se trouve coté module batterie 2. Elles coulissent dans des guides permettant leur déploiement vers l'extérieur vers le plongeur 30. [0047] Des butées 17 limitent ce déploiement et assurent la transmission du couple de traction. Au centre de la plaque citée précédemment, un point d'encrage pour mousqueton permet d'atteler la corde ou le câble de traction que le plongeur 30 accroche à son équipement. Un système de décrochage rapide 14 du harnais est aménagé sur cette plaque pour permettre au plongeur 30 de se libérer très rapidement du tracteur et cela avec une seule main. Un bouton 16 d'indexage, visible à la figure 2, lorsqu'il est tiré, libère l'anneau du mousqueton et libère le plongeur 30. De plus, lors des manutentions de transport et de stockage au sec, ce harnais peut être rentré à fond côté coque pour en limiter l'encombrement. L'avantage principal de ce harnais est qu'il déporte vers l'arrière le point d'encrage de traction représentant l'axe longitudinal du tracteur, au centre de l'assemblage des coques cylindriques parallèles, tel qu'on le voit à la figure 1 . Ainsi le couple de traction est transmis en limitant au maximum les changements d'incidence sur l'axe du tangage et donc les corrections et compensations du pilote avec la poignée de commande.

[0048] La partie rigide de ce harnais avec le déport du point d'encrage permet aussi d'éviter que les bouts de traction ne viennent gêner la main et le bras du pilote manipulant la poignée de commande lors de la traction et des changements de trajectoire.

[0049] La poignée de commande 1 1 , visible à la figure 1 , a une forme de barre, disposée sur l'axe transversal à l'extrémité arrière du module batterie 2. Elle représente un segment passant par le centre des coques cylindriques, perpendiculaire au module batterie. Au centre de cette barre se trouve la poignée de commande 1 1 avec laquelle le plongeur 30 pilote le tracteur : il dose de façon simultanée la puissance des moteurs d'hélice par rotation de cette poignée sur l'axe transversal.

[0050] Le système de connexion et déconnection des modules apporte un avantage ergonomique car il permet de faciliter le stockage, le transport, la mise à l'eau du tracteur subaquatique par une seule personne même sur des sites de mise à l'eau difficiles d'accès, et ceci pour un tracteur subaquatique de forte puissance (générant 450N de traction), avec plus d'une dizaine de km de rayon d'action et une redondance complète des systèmes. [0051] Le système de connexion/déconnexion permet de séparer le module moteur 1 du module batterie 2 grâce à un emboîtement de pièces correspondantes (les coupleurs M et B) mâles et femelles et un blocage par vis dans une gorge radiale ou des grenouillères. Chaque module (moteur ou batterie) est totalement étanche à la profondeur maximale, et ce même séparément.

[0052] En variante, une connectique amphibie permet de connecter ou déconnecter les compartiments moteurs aux compartiments batteries même sous l'eau. Cette prise permet la circulation de forts courants pour l'alimentation des moteurs. Lorsque les prises mâles et femelles sont débranchées, elles sont quand même étanches, ainsi l'eau ne peut pas pénétrer dans les modules moteurs ou batteries. Ces prises possèdent un circuit pneumatique, alimenté par une petite bouteille d'air comprimé, et une soupape de régulation permettant de purger la chambre de connexion où se trouve les contacts lorsque la déconnection ou la connexion a lieu sous l'eau.

[0053] Des câbles suffisamment longs permettent de réaliser facilement cette manipulation dans l'eau. Le module moteur 1 et le module batteries 2 peuvent être déposés dans l'eau afin de profiter de leur flottabilité neutre pour les raccorder avec très peu d'efforts malgré une masse pouvant atteindre ou même dépasser 20kg chacun au sec. Cette possibilité de connexion/déconnection sous l'eau peut permettre également en cas de panne sur un des moteurs d'utiliser l'énergie des deux compartiments batteries sur le même moteur. En effet, les prises sont permutables d'un compartiment à l'autre grâce à un trou de communication sur les coupleurs

[0054] Pour faciliter le transport et la mise à l'eau, les modules moteurs 1 et batteries 2 sont équipés en plus de poignées, de bretelles type sac à dos, afin de pouvoir porter les différents modules en position dorsale, en position ventrale, et grâce aux poignées de portage. Les améliorations apportées aux caractéristiques de l'hydrodynamisme et de l'ergonomie citées précédemment sont souvent interdépendantes et ont une influence positive sur la sécurité. [0055] Le harnais spécifique de traction permet un décrochage rapide du plongeur 30 et ce avec une seule main.

[0056] Selon un mode de réalisation avantageux, une redondance des systèmes peut permettre en cas de panne sur un des deux moteurs, sur une carte électronique de puissance ou sur une batterie, de continuer à évoluer et atteindre le point de sortie.

[0057] L'étanchéité de cette machine bénéficie de quatre volumes étanches indépendants : deux compartiments moteurs et deux compartiments batteries. Il est possible de connecter à ces volumes un circuit de purge pneumatique. En cas de voie d'eau dans un de ces volumes, l'injection d'air permet de stopper la fuite. Des soupapes de régulation assurent l'évacuation de l'air lors de variations de profondeur.

[0058] La coque et les carénages d'hélice sont avantageusement réalisés dans un plastique technique à haute résilience.

[0059] Le tracteur subaquatique a pour particularité de posséder une structure coque par empilement de tronçon. Ces tronçons cylindriques sont raccordés entre eux par des connecteurs de tronçon porte-joints. Chaque étanchéité statique par joint torique est toujours double. Le volume d'un tronçon de coque représente environ 17% du volume total d'un compartiment moteur-batterie. Ainsi les possibilités d'augmentation ou de réduction de volume des coques sont facilement envisageables. Cela peut permettre de créer de la flottabilité pour embarquer de nouvelles batteries par exemple, ou des équipements extérieurs à transporter.

[0060] Encore selon une variante avantageuse, les éléments de coque sont réalisés dans un plastique technique moins dense que l'eau qui possède une forte résilience. Numéros de référence employés sur les figures

Module moteur

Module batterie

Coupleur (M)

Coupleur (B)

Molette de blocage

Cadre de liaison coque-moteur

Cadre de liaison coque-batterie

Longeron creux

Bloc carénage tuyère

Hélice

Poignée de pilotage

Tige rigide de harnais

Bâtis de poignée

Système de décrochage rapide

Plaque de liaison de harnais

Bouton d'indexage

Butée de tige de harnais

Propulseur sous-marin

Corps sensiblement allongé

Plongeur