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Title:
UNDERWATER WINDOW, WITH THE SURFACE THEREOF ORIENTED TOWARDS THE INSIDE OF ITS ASSEMBLY STRUCTURE HAVING FACETS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/078668
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a window (4) of an immersed structure (1) for viewing, from inside the structure (1) into the air, outside the structure (1) into the water, flush with the structure (1), characterised in that the face of the window (4) oriented towards the inside of the structure (1) comprises at least one flat section forming an angle of 20 to 40° in relation to the face of the window (4) oriented towards the outside of the structure (1).

Inventors:
MAYEUX JEAN-BENOÎT (FR)
TONDU THOMAS (FR)
Application Number:
PCT/EP2020/079317
Publication Date:
April 29, 2021
Filing Date:
October 19, 2020
Export Citation:
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Assignee:
SAINT GOBAIN (FR)
International Classes:
B63B19/00
Attorney, Agent or Firm:
SAINT-GOBAIN RECHERCHE (FR)
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Claims:
Revendications

1. Hublot (4) de structure (1) immergée, pour voir, de l'intérieur de la structure (1) à l'air, à l'extérieur de la structure (1) dans l'eau, au raz de la structure (1), caractérisé en ce que la face du hublot (4) orientée vers l'intérieur de la structure (1) comprend au moins une section plane formant un angle de 20 à 40° par rapport à la face du hublot (4) orientée vers l'extérieur de la structure (1).

2. Hublot (4) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit angle est au moins égal à 25°.

3. Hublot (4) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit angle est au plus égal à 35, de préférence 30°.

4. Hublot (4) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la face du hublot (4) orientée vers l'intérieur de la structure (1) comprend au moins une section plane parallèle à la face du hublot (4) orientée vers l'extérieur de la structure (1).

5. Hublot (4) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs dites sections planes définissant des plans dont les intersections deux à deux sont des droites sensiblement parallèles à la face du hublot (4) orientée vers l'extérieur, et parallèles entre elles.

6. Hublot (4) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs dites sections planes formant un angle de 20 à 40° par rapport à la face du hublot (4) orientée vers l'extérieur de la structure (1), et conformes à un polyèdre.

7. Hublot (4) selon la revendication 6, caractérisé en ce que la face du hublot (4) orientée vers l'intérieur de la structure (1) comprend une section plane parallèle à la face du hublot (4) orientée vers l'extérieur de la structure (1) et formant une face tronquée dudit polyèdre.

8. Hublot (4) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un vitrage monolithique constitué d'une unique feuille transparente en verre minéral tel que sodocalcique, aluminosilicate, borosilicate..., éventuellement trempée thermiquement ou renforcée chimiquement, ou en matériau polymère tel que poly (méthacrylate de méthyle) (PMMA), polycarbonate (PC), polyuréthane (PU), résine ionomère... et/ou un vitrage feuilleté constitué de plusieurs telles feuilles transparentes en verre minéral ou en matériau polymère collées deux à deux par une couche adhésive intercalaire en polyvinylbutyral (PVB), polyuréthane thermoplastique (TPU), éthylène-acétate de vinyle (EVA)...

9. Hublot (4) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une desdites sections planes au moins est montée avec la face du hublot (4) orientée vers l'extérieur de la structure (1) en double vitrage avec une lame d'air ou de gaz rare par exemple tel que krypton, argon, xénon, en triple vitrage avec deux lames d'air ou de gaz rare par exemple, ou en vitrage multiple avec trois lames d'air ou de gaz rare par exemple, au moins.

10. Hublot (4) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est monté dans un cadre constitué d'un dormant (2) solidaire de (tel que soudé à) la structure (1) de montage du hublot (4), d'une rapplique (5) et de vis (6), l'étanchéité entre le hublot (4) et le cadre étant obtenue par l'intermédiaire d'un joint sec ou extrudé (3).

11.Application d'un hublot (4) selon l'une des revendications précédentes à un navire ou un sous-marin, notamment comme hublot d'hélice, ou à toute structure ou équipement immergé(e) tel(le) que plate-forme pétrolière, éolienne...

Description:
Description

Titre : Hublot subaquatique dont la surface orientée vers l'intérieur de sa structure de montage est à facettes

L'invention se rapporte au domaine des hublots de navire, sous-marin ou tout équipement aquatique tel que plate-forme pétrolière ayant une face extérieure immergée et une face intérieure à l'air présentant un champ de vision permettant l'observation d'éléments proches de la structure (coque de navire, paroi de l'équipement immergé). En particulier, cette invention s'applique à l'observation des hélices d'un navire, sous le niveau de l'eau, et des flux hydrauliques à proximité des hélices, depuis l'intérieur de la structure.

Actuellement, les hublots sont des vitrages plans à faces parallèles, feuilletés ou non, réalisés en verre minéral et/ou en matériau polymère.

L'angle de vision minimal que l'on peut atteindre est limité à 49° autour de la normale au vitrage. L'angle solide accessible est alors uniquement de 2,14 sr soit 34 % de l'angle solide habituellement accessible à travers un vitrage. On ne peut donc pas regarder au raz de la coque, paroi... Pour observer par exemple les flux hydrauliques de l'amont à l'aval d'une hélice, il est nécessaire de multiplier les hublots avec différentes positions.

L'invention a pour but la mise à disposition d'un hublot de structure immergée pour voir, de l'intérieur de la structure à l'air, à l'extérieur de la structure dans l'eau, au raz de la structure, de manière à diminuer considérablement les contraintes de positionnement du hublot sur toute la surface de la structure, et à diminuer le nombre de hublots lui-même, quand on souhaite observer dans différentes directions. Cet objectif est atteint par l'invention qui, en conséquence, a pour objet un hublot de structure immergée, pour voir, de l'intérieur de la structure à l'air, à l'extérieur de la structure dans l'eau, au raz de la structure, caractérisé en ce que la face du hublot orientée vers l'intérieur de la structure comprend au moins une section plane formant un angle de 20 à 40° par rapport à la face du hublot orientée vers l'extérieur de la structure.

Les termes « structure immergée » désignent ici aussi bien une structure au moins partiellement subaquatique statique telle que plate-forme pétrolière, éolienne, qu'une telle structure mobile comme un navire, un sous-marin.

Il doit être noté que cette face extérieure du hublot tout comme chacune desdites sections planes (également appelées « facettes » dans la suite) peuvent, indépendamment les unes des autres, être plus ou moins bombées. L'angle particulier de chacune des facettes définissant l'invention est considéré par rapport à la section de la surface extérieure du hublot qui est en vis-à-vis de cette facette, et si l'une ou l'autre, ou les deux de cette facette et de cette section de surface extérieure du hublot est (sont) bombée (s), on définit un plan ou une direction rectiligne moyen (ne) correspondant à la ou aux surfaces bombée(s), à l'arc de cercle ou aux arcs de cercle considérés, pour déterminer l'angle de la section plane par rapport à la face extérieure du hublot. Selon l'invention, les angles des différentes sections planes intérieures par rapport à la face extérieure du hublot sont différents les uns des autres.

L'optique géométrique permet de définir ces angles en fonction de la position du hublot et de la zone à observer.

L'observation se faisant généralement par caméra, une seule, ou bien plusieurs sections planes de tailles réduites (facettes) avec des angles différents est (sont) réalisée(s) pour couvrir une grande zone visuelle avec un nombre réduit de hublots. Une caméra peut par exemple être positionnée à l'intérieur du bateau, face à chacune des facettes pour observer une partie propre de l'environnement extérieur de la structure : coque ou autre paroi, hélice...

Le nombre et l'inclinaison des facettes sont donc bien entendu variables et sélectionnés au cas par cas.

De préférence, ledit angle est au moins égal à 25 d'une part, au plus égal à 35, de préférence 30° d'autre part.

De préférence, la face du hublot orientée vers l'intérieur de la structure comprend au moins une section plane parallèle à la face du hublot orientée vers l'extérieur de la structure.

Selon une première variante, le hublot de l'invention comprend plusieurs dites sections planes définissant des plans dont les intersections deux à deux sont des droites sensiblement parallèles à la face du hublot orientée vers l'extérieur, et parallèles entre elles.

Selon une deuxième variante, le hublot de l'invention comprend plusieurs dites sections planes formant un angle de 20 à 40° par rapport à la face du hublot orientée vers l'extérieur de la structure, et conformes à un polyèdre. On cite une pyramide à base triangle, triangle isocèle (tétraèdre), ou à base carrée (demi-octaèdre), dont les bases sont parallèles à la face du hublot orientée vers l'extérieur de la structure. Dans cette variante, la face du hublot orientée vers l'intérieur de la structure peut comprendre une section plane parallèle à la face du hublot orientée vers l'extérieur de la structure et formant une face tronquée dudit polyèdre. De préférence, le hublot comprend un vitrage monolithique constitué d'une unique feuille transparente en verre minéral tel que sodocalcique, aluminosilicate, borosilicate..., éventuellement trempée thermiquement ou renforcée chimiquement, ou en matériau polymère tel que poly (méthacrylate de méthyle) (PMMA), polycarbonate (PC), polyuréthane (PU), résine ionomère... et/ou un vitrage feuilleté constitué de plusieurs telles feuilles transparentes en verre minéral ou en matériau polymère collées deux à deux par une couche adhésive intercalaire en polyvinylbutyral (PVB), polyuréthane thermoplastique (TPU), éthylène-acétate de vinyle (EVA)...

De préférence, une desdites sections planes au moins est montée avec la face du hublot orientée vers l'extérieur de la structure en double vitrage avec une lame d'air ou de gaz rare par exemple tel que krypton, argon, xénon, en triple vitrage avec deux lames d'air ou de gaz rare par exemple, ou en vitrage multiple avec trois lames d'air ou de gaz rare par exemple, au moins. Le double vitrage, respectivement le triple vitrage, respectivement le vitrage multiple, est constitué de deux, respectivement trois, respectivement au moins quatre vitrages monolithiques en verre minéral ou en matériau polymère, ou feuilletés constitués de plusieurs feuilles transparentes en verre minéral ou en matériau polymère collées deux à deux par une couche adhésive intercalaire comme expliqué précédemment. Deux vitrages monolithiques ou feuilletés voisins dans la structure du vitrage double, triple ou multiple, sont montés avec un écartement définissant une lame d'air ou de gaz rare par exemple. Dans le hublot, chacune de ces lames d'air ou de gaz peut être délimitée par deux surfaces principales parallèles ou pas.

Dans le hublot de l'invention, au moins une desdites sections planes peut délimiter un vitrage monolithique et/ou au moins une desdites sections planes peut délimiter un vitrage feuilleté et/ou au moins une desdites sections planes peut délimiter un vitrage multiple (y compris double ou triple). Autrement dit, ces trois structures de vitrage (monolithique, feuilleté et multiple) peuvent coexister dans un hublot de l'invention.

De préférence, le hublot est monté dans un cadre constitué d'un dormant solidaire de (tel que soudé à) la structure de montage du hublot, d'une rapplique et de vis, l'étanchéité entre le hublot et le cadre étant obtenue par l'intermédiaire d'un joint sec ou extrudé.

L'invention a également pour objet l'application d'un hublot tel que décrit ci-dessus à un navire ou un sous-marin, notamment comme hublot d'hélice, ou à toute structure ou équipement immergé(e) tel(le) que plate-forme pétrolière, éolienne... Dans cette application, l'observation sous l'eau au raz de la structure de montage du hublot, depuis l'intérieur de celle-ci, est réalisée dans les meilleures conditions .

Les dessins annexés illustrent l'invention. Les figures sont des représentations schématiques en coupe de hublots d'hélice comme mentionné précédemment.

[Fig. 1] est une vue partielle d'un hublot de l'état de la technique, montrant sa liaison à la coque d'un bateau ;

[Fig. 2] est une vue complète du même hublot montrant le chemin optique d'une vision de l'intérieur du bateau vers l'eau à l'extérieur de celui-ci, à travers le hublot ;

[Fig. 3] représente trois hublots identiques à celui des figures 1 et 2, répartis sur la coque du bateau de manière à pouvoir observer les flux hydrauliques de l'amont à l'aval de l'hélice ; [Fig. 4] est une vue complète d'un hublot selon l'invention, en position de montage sur la coque d'un bateau, montrant le chemin optique d'une vision de l'intérieur du bateau vers l'eau à l'extérieur de celui-ci, à travers une section plane ou facette du hublot ;

[Fig. 5] est une vue identique à la figure 4, montrant le chemin optique d'une vision à travers chacune des trois facettes du hublot ;

[Fig. 6] est une vue éloignée englobant celle des figures 4 et 5 ainsi que l'hélice du bateau ; et

[Fig. 7] est une vue complète d'un hublot selon l'invention en position de montage sur la coque d'un bateau, hublot constitué d'un vitrage feuilleté.

En référence à la Figure 1, un hublot 4 est constitué d'un vitrage plan à faces parallèles, monolithique en verre minéral ou matériau polymère, ou bien feuilleté.

Un cadre de montage du hublot 4 comprend un dormant 2 soudé à la coque 1 du bateau, une rapplique 5 et une vis 6, qui permettent de monter le vitrage par pincement. L'étanchéité entre le vitrage 4 et le cadre est assurée par un joint sec ou extrudé 3.

En référence à la figure 2, le chemin optique traverse successivement l'air intérieur du bateau d'indice de réfraction 1, le verre du hublot 4 (vitrage monolithique en verre minéral flotté sodocalcique) d'indice de réfraction 1,5 et l'eau d'indice de réfraction 1,3. La zone non visible 7 est relativement importante.

Pour pouvoir observer les flux hydrauliques de l'amont à l'aval de l'hélice, il est donc nécessaire de répartir trois hublots selon l'état de la technique sur la coque du bateau, comme représenté à la figure 3. Les zones non visibles de chacun des trois hublots sont représentées hachurées. Les hublots de haut en bas permettent d'observer les flux hydrauliques après l'hélice, l'hélice elle-même et les flux hydrauliques avant l'hélice.

Sur les figures 4, 5 et 6, un hublot 4 selon l'invention est supposé, pour simplifier, monolithique en verre minéral, c'est-à-dire intègre et d'une seule pièce, venu de matière, obtenu par tout procédé adapté : taille, polissage...Le hublot 4 comprend trois facettes définissant un angle différent les unes des autres par rapport à la face plane du hublot 4 orientée vers l'eau à l'extérieur du bateau.

Les mêmes indices de réfraction que ceux cités ci-dessus étant mis en œuvre, on voit sur la figure 4 que la zone non visible (représentée hachurée) de vision à travers la facette du haut est beaucoup moins importante que pour les hublots plans à faces parallèles de l'état de la technique.

Sur les figures 5 et 6, il apparaît comment la mise en œuvre des trois facettes sur la face intérieure du hublot 4 permet d'observer l'hélice et les flux hydrauliques de part et d'autre de celle-ci, à partir du hublot unique selon 1'invention .

Sur la figure 7, un hublot 4 est constitué de trois feuilles 4 de verre minéral ou matériau polymère tel que PMMA collées deux à deux par une couche adhésive intercalaire 8 de PVB ou TPU. La feuille 4 intermédiaire est biseautée de sorte à constituer la facette supérieure, tandis que les deux autres facettes sont obtenues par un façonnage complexe de la feuille 4 représentée à droite sur la figure.

Selon une autre variante de l'invention, une ou plusieurs face (s) inclinée (s) (section(s) plane(s), facette (s)) du hublot 4 peu(ven)t être montée(s) en vitrage multiple à une ou plusieurs lame(s) d'air ou de gaz, avec la face extérieure verticale du hublot 4. Pour simplifier, les figures 4 à 7 relatives au hublot de l'invention représentent une variation d'angle desdites sections planes en deux dimensions, c'est-à-dire illustrent la première variante principale du hublot de l'invention, dans laquelle il comprend plusieurs dites sections planes définissant des plans dont les intersections deux à deux sont des droites sensiblement parallèles à la face du hublot orientée vers l'extérieur, et parallèles entre elles.

Par convention, les sections planes du hublot sur ces figures peuvent être désignées de haut en bas par un angle à signe positif, par rapport à la face du hublot orientée vers l'extérieur, soit de haut en bas +40°, +30°, +20° par exemple, les figures ne représentant pas nécessairement exactement ces angles.

D'autres exemples ci-dessous sont dans le cadre de 1'invention.

Un hublot ayant une unique facette d'angle +25° procure, pour une vision de l'intérieur à l'air vers l'extérieur dans l'eau, un angle solide de 2,46 sr, représentant 39% de l'angle solide maximal de 2P sr. A titre de comparaison, l'angle solide d'un hublot à faces parallèles est de 2,14 sr, soit 34%. Dans le dispositif représenté à la figure 3, une vision équivalente pourrait être obtenue en supprimant le hublot du haut et celui du bas, et en utilisant au-dessus du hublot médian, un hublot à facette de +25°, sans que les contraintes de positionnement de ce dernier soient très élevées. Ce hublot à unique facette de +25° permet ici d'utiliser deux hublots au lieu de trois.

Un hublot à deux facettes de +25° et 0° de haut en bas procure un angle solide de 3,25 sr, soit 52%.

Un hublot à trois facettes de +25°, 0° et -25° de haut en bas procure un angle solide de 4,35 sr, soit 69%. Selon la deuxième variante principale du hublot de l'invention, il comprend plusieurs dites sections planes formant un angle de 20 à 40° par rapport à la face du hublot orientée vers l'extérieur de la structure, et conformes à un polyèdre. Les variations d'angle desdites sections planes sont ici en trois dimensions.

Un tétraèdre de trois facettes à 25° et une base en triangle isocèle parallèle à la face du hublot orientée vers l'extérieur de la structure, procure un angle solide de 5,33 sr, soit 85%. Les mêmes valeurs sont obtenues en tronquant ce tétraèdre, en ajoutant une facette à 0°.

Une pyramide à base carrée (demi-octaèdre) de quatre facettes à 25° et une base carrée parallèle à la face du hublot orientée vers l'extérieur de la structure, procure un angle solide de 5,89 sr, soit 94%. Les mêmes valeurs sont obtenues en tronquant ce tétraèdre, en ajoutant une facette à 0°.