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La plongée: -Pour assurer un bon équilibrage de loreille -pour que le plongeur puisse respirer -pour survivre en profondeur pression hydrostatiquepression.

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1 La plongée: -Pour assurer un bon équilibrage de loreille -pour que le plongeur puisse respirer -pour survivre en profondeur pression hydrostatiquepression ambiante Il faut adapter la Pression poumons aux variations de la pression hydrostatique (dite aussi pression ambiante: Pa) grad(P)=ρg Ex: A 50 mètre P=6bar Les détendeurs de pression en plongée Comment adapter la pression de lair respirée aux conditions extérieures à partir dune bouteille haute pression? 1 Principe du premier étage 3 phénomène de gel 2 variation de pression dans le deuxième étage

2 Le premier étage Haute pression pression intermédiaire (MP) M.P : environ Pression ambiante (Pa) +8 bar légende 1: corps du détendeur 2: piston, partie mobile 3: joint détanchéité 4: chambre moyenne pression 5: ressort dans la chambre humide

3 Calcul de la moyenne pression dans le détendeur du 1er étage Bilan des forces: Les forces tendant à fermer le clapet suivant z : Fr1 ; HP x Sc et (MP) x Sm Les forces tendant à ouvrir le clapet suivant - z Fr2 ; Pa x Sm et (MP) x Sc A l'équilibre la somme des forces est nul : Fr1 + (HP x Sc) + (MP) x Sm = Fr2 + (Pa x Sm) + (MP) x Sc MP=P+Pa D'où l'on déduit : P(Sm - Sc) = (Fr2 - Fr1)-HP x - Pa) Sc En général Sc est négligeable devant Sm, Fr1 devant Fr2 et Pa devant HP. -HP diminue,MP augmente z

4 La compensation Principe: La méthode de compensation la plus simple consiste à opposer à la force variable qui s'exerce sur un clapet, une force égale en norme mais de sens opposé. Compensation par buse mobile but: assouplir la respiration Compensation par siège mobile

5 Le deuxième étage 1 Réglage de sensibilité 2 Chambre de compensation 3 Levier 4 Support clapet MP mobile 5 Clapet Moyenne Pression 6 Orifice réglable 7 Tube 8 Bouton réglage Venturi Membrane dinspiration levier partie mobile membrane dexpiration

6 Variation de pression dans le deuxième étage Pm est le seuil de sensibilité du détendeur. Bilan des forces : forces tendant à ouvrir le clapet, suivant Y: (Pa x Sm x K) et (Mp x Sc) Forces tendant à fermer le clapet, suivant -Y: (Fr); [(Pa - Pm) x Sm x K] et (Pa - Pm)xSc) A l'équilibre on peut écrire : (Pa x Sm x K) + (MP x Sc) = Fr + [(Pa - Pm) x Sm x K] + [(Pa- Pm) x Sc] on pose MP = Pa + P Pm[(K x Sm) + Sc] = Fr - (P xSc) Ce qui donne : Pm = Fr - (P xSc) / (K x Sm) + Sc généralement Sc est négligeable devant Sm et donc encore plus devant KSm. On en déduit : Ordre de grandeur : Sc = 0,04 cm² ; Fr = 2 daN ; K = 40, Sm = 65 cm². P = 8 bar Y ΔPm=0,64 mBar (64 Pa)

7 Le phénomène de gel Une couche de glace se forme lors de la détente du gaz près du piston, dans la chambre humide. Il peut rester bloqué en position ouverte. Température atteinte après la détente: jusquà -100 °c Expérience: modéliser une détente et faire varier le température finale, mesurer les températures atteintes 1er étape: obtenir un thermomètre petit et sensible disponible au lycée. Lois obtenus:

8 Expérience: température en fonction de la pression finale pression initial (Bar) pression final11,522,533,5 allongement du ressort (cm)03,346,680710,02113,36116,7017K=2,38e3 N/m température détente modèle S=1,59e-3 m^2 température détente adiabatique gamma=1,4 température détente polytropique K=1,2 Cas réel ; profondeur (m) pression initial (Bar)210 pression final (MP en Bar) température gamma=1, K=1,2

9 Les solutions éviter le contact direct entre la partie mobile et leau. introduire une couche dhuile ou dair entre deux membranes Utiliser des matériaux isolants Recouvrir de téflon, empêche les cristaux de se fixer au détendeur Mettre des Ailettes pour garder la température extérieure Réduire la teneur en eau de lair

10 conclusion -limite du temps de plongée -nature du gaz en fonction de la profondeur


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