L'immersion dans le monde subaquatique, une expérience transformatrice pour l'être humain, repose fondamentalement sur la capacité de respirer sous l'eau. Une question essentielle se pose : pourquoi les humains ne peuvent-ils pas respirer sous l'eau ? La réponse ne se résume pas à un simple manque d'oxygène. L'eau, composée de H2O, contient de l'oxygène, et les poissons respirent très bien l'oxygène gazeux (O2) qu'elle renferme. Le défi réside dans l'incapacité de l'homme à absorber directement cet oxygène dissous dans l'eau. Contrairement aux poissons, nous ne sommes pas équipés de branchies, organes qui nous permettraient d'accéder à l'oxygène aquatique. Face à cette réalité biologique, l'ingéniosité humaine a conduit au développement d'un système respiratoire artificiel : le scaphandre autonome. Ce terme, dans sa forme la plus pure, désigne le système de base nécessaire pour respirer sous l'eau. Au sens le plus technique, le "scaphandre autonome" fait référence à une réserve de gaz portable et à un système de réduction de la pression permettant aux plongeurs de respirer sous l'eau. Le composant central de ce système est le bloc de plongée, également connu sous le nom de bouteille de plongée.
Les Origines et l'Évolution du Réservoir d'Air Comprimé
L'invention de la bouteille de plongée, pierre angulaire de l'autonomie sous-marine, est attribuée à deux Canadiens, James Elliott et Alexander McAvity. Un brevet fut déposé le 4 mars 1839 dans l'état du Nouveau-Brunswick. La description de cette innovation était claire : « la personne qui se trouve sous l’eau transporte avec elle une quantité d’oxygène condensé ou d’air atmosphérique ordinaire proportionnelle à la profondeur de l’eau et suffisante pour le temps qu’elle est censée rester en dessous ». Cette vision précoce posait les fondations du concept moderne. Quelques décennies plus tard, en 1860, un autre brevet de bouteille de plongée fut déposé par Benoit Rouquayrol, soulignant l'évolution continue de cette technologie essentielle.
Anatomie et Matériaux du Bloc de Plongée
Le bloc de plongée est le réservoir qui renferme le mélange de gaz comprimés nécessaire à la respiration d'un plongeur en scaphandre autonome. Il est communément appelé « bloc » dans le langage des plongeurs. Une bouteille de plongée est composée d'un fût, qui peut avoir des contenances différentes, et de son robinet, qui peut être simple ou double sortie.
La fabrication de ces réservoirs requiert des matériaux robustes et des procédés précis. Le fût peut être en matière variée et doit résister à des pressions plus ou moins importantes. La majorité des blocs sont en acier, un matériau traditionnel pour sa robustesse. Cependant, on peut également en trouver en aluminium, surtout à l’étranger, ou en partie composé de fibre de carbone. Les bouteilles de plongée en aluminium et en carbone peuvent être choisies pour éviter le phénomène de rouille que l’on peut rencontrer sur un bloc en acier, tout en offrant une légèreté accrue et une résistance à des pressions élevées, notamment 300 bars pour les versions en carbone.
Au cours de leur fabrication, les tubes, exempts de toute soudure, sont coupés à la bonne longueur avant d'être chauffés par induction puis mis en forme par fluotournage. Ce procédé est dit ROTH, du nom de la société qui l'a mis au point. Les blocs sont ensuite traités et protégés contre les agressions hydrauliques avant d'être contrôlés et mis en pression. La sécurité étant primordiale, la totalité des bouteilles subissent un essai d'épreuve hydraulique à 1,5 fois leur pression de service.
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Volumes, Pressions et Types de Blocs
Les bouteilles de plongée utilisées couramment, dites « bloc », contiennent entre 4 et 20 litres d'air comprimé et sont, généralement, utilisées seules. Beaucoup de plongeurs utilisent des bouteilles de 12 litres gonflées à 200 bars. Les plus courantes restent celles de 12 litres et 15 litres. Ces bouteilles ont généralement une pression de service de 150, 176, 200, 232 (souvent arrondi à 230 bars) ou 300 bars. Ces hautes pressions permettent de stocker une grande quantité d’air comprimé dans les bouteilles ; par exemple, 3000 litres d’air pour un bloc de plongée de 15 litres avec une pression de service de 200 bars.
Afin de disposer d'une plus grande capacité ou de sources distinctes, ce qui est nécessaire pour la redondance en plongée sous-plafond ou profonde avec changement de gaz, il est parfois nécessaire d'utiliser plusieurs bouteilles. Certaines bouteilles de plongée peuvent être couplées pour former des bi-bouteilles afin d’augmenter l’autonomie. Il existe également des bouteilles relais (ou travel) et déco (ou deco) utilisées dans le cadre des plongées profondes, qui sont portées sur les côtés (stage bottle). Des tampons sont aussi utilisés spécifiquement pour le gonflage des blocs.
Pour l'exploration de milieux aquatiques peu profonds ou pour des besoins de sécurité, des mini-bouteilles de plongée, telles que celles proposées par MiniDive, offrent une alternative compacte. Leur volume est compris entre 0,2 litres et 2 litres, offrant une autonomie allant de 3 minutes à 40 minutes. Les bouteilles en aluminium MiniDive Pro (0,5 L) et Pro+ (0,8 L) ont une pression de service de 200 bars. Les bouteilles en carbone, MiniDive Carbon (0,5 L), Carbon+ (1,1 L) et Carbon Max (2 L), plus légères et plus petites à taille comparable, peuvent contenir plus d’air grâce à une pression de service plus élevée de 300 bars. Une deuxième gamme de produits, très petites et légères, est équipée de têtes détendeurs et procure quelques minutes d’autonomie pour la découverte et la sécurité, comme la bouteille en aluminium de 0,2 L (environ 700 g) offrant 3 minutes, et celle en carbone de 0,35 L pour 5 minutes.
Les Gaz Respiratoires : Au-delà de l'Air
En général, le mélange de gaz contenu dans les bouteilles de plongée est l'air, mais elles peuvent également contenir d'autres mélanges respiratoires. Ces mélanges spécialisés, tels que le Nitrox, l'Héliair, l'Hydrox, le Trimix, l'Héliox et l'Hydreliox, sont conçus pour améliorer certaines propriétés de la plongée. Ils peuvent notamment augmenter les profondeurs atteignables, raccourcir les paliers de décompression ou limiter les risques d’accidents de décompression, en adaptant la composition gazeuse aux exigences physiologiques de la profondeur et de la durée d'immersion.
La Robinetterie : Le Point de Contrôle Crucial
La bouteille de plongée contenant un gaz comprimé, il est nécessaire de l'équiper d'un détendeur. Le bloc dispose d’une robinetterie vissée sur le haut de la bouteille, sur laquelle s'adapte le détendeur. La robinetterie permet de libérer l’air contenu dans la bouteille. Il en existe deux types principaux en fonction de la connexion du détendeur : les robinets DIN (Deutsches Institut Normung), plus utilisés dans les pays d’Europe, et les robinets étrier (ou INT), plus courants en Amérique du Nord. Chaque robinetterie est dotée d’un joint torique qui assure l’étanchéité entre la robinetterie et le détendeur.
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Historiquement, la robinetterie pouvait disposer d'un mécanisme de « réserve ». Il s'agissait d'un ressort taré à 30 bars qui bloquait l'arrivée d'air précocement. Les réserves de robinetteries de bi-bouteille sont tarées à 50 bars mais ne sont effectives que sur un fût, ce qui équivaut à 25 bars sur les deux blocs. L'air restant pouvait être libéré en tirant une tige disposée le long du bloc. Ce système est moins utilisé depuis la démocratisation des manomètres, mais le terme de réserve est resté dans le jargon de la plongée pour parler des 50 derniers bars de pression.
Le mécanisme interne de la robinetterie est complexe. Il existe des robinets avec un clapet aval et d'autres avec un clapet amont. Le mécanisme, et en particulier deux gros joints, ne sont soumis à la haute pression que lorsque le clapet est ouvert dans le cas d'un clapet aval. Même bouteille chargée, il est possible de démonter le mécanisme, bien que cela ne soit pas sans risque. Lors du rinçage de la bouteille, ce mécanisme n’est pas protégé contre les entrées d’eau, et cette eau peut remplir l’espace autour du clapet. En revanche, pour un robinet à clapet amont, le mécanisme et les joints sont soumis en permanence à la haute pression sans bague anti-extrusion. Le clapet est équilibré, mais le joint extérieur pouvait s’extruder facilement. Une nette amélioration a été obtenue avec la nouvelle norme, identifiable par un marquage (ISO). Les joints d’un opercule ne protègent pas son filetage, où le sel et le tartre peuvent former des cristaux qui le bloquent dans son logement, rendant l’extraction parfois très difficile. La seule protection consiste à y mettre de la graisse. Il est crucial d'éviter que des polluants tels que l'eau, l'huile ou des particules de rouille contenus dans la bouteille ne remontent vers les détendeurs à travers le ou les robinets, et d'éviter les chocs sur la robinetterie.
Le Détendeur et les Flexibles : L'Interface Respiratoire
Pour pouvoir respirer l’air contenu dans la bouteille, il est nécessaire de l’équiper d’un détendeur de plongée. La fonction principale d’un détendeur est de convertir le gaz à haute pression à l’intérieur d’une bouteille de plongée en un niveau sûr et respirable pour le plongeur. Un détendeur de plongée est composé de trois pièces principales : le premier étage, le deuxième étage et le flexible moyenne pression.
Le premier étage est la partie qui est connectée au robinet de la bouteille de plongée. Il réduit le gaz à haute pression provenant de la bouteille à un niveau de pression intermédiaire, généralement entre 8 et 10 bars au-dessus de la pression ambiante. Il est équipé de plusieurs flexibles, typiquement quatre, pour diverses fonctions : le flexible du détendeur principal, celui du détendeur de secours (dit « octopus ») de couleur jaune, celui du manomètre, et celui du direct system permettant le gonflage du gilet stabilisateur.
Le deuxième étage est la partie qui arrive dans la bouche du plongeur par l'intermédiaire d'un embout buccal. Un tuyau basse pression relie le premier étage à cet embout. Le deuxième étage réduit encore l’air à la pression ambiante, correspondant à la pression de l’eau environnante, afin que le plongeur puisse respirer normalement. Le plongeur peut alors expirer dans l’eau par l’embout buccal. À l’intérieur de l’embout se trouve un diaphragme qui permet à l’air de circuler uniquement lorsque le plongeur inspire, évitant ainsi que l’air ne s’engouffre constamment dans sa bouche.
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Les flexibles, bien que souvent sous-estimés, sont des pièces essentielles de l'équipement de plongée. Sans eux, les détendeurs et le gilet stabilisateur ne serviraient pas à grand-chose. Une rupture ou une usure de ces flexibles pourrait causer de sérieux problèmes et dégrader les performances du détendeur.
On distingue globalement trois types de flexibles :
- Les flexibles détendeur ou flexibles MP (pour Moyenne Pression) : Ce sont ceux qui servent à relier le deuxième étage au premier étage du détendeur. Ils peuvent également avoir la dénomination "LP" pour Low Pressure (Basse Pression). Ils véhiculent la moyenne pression venant du premier étage. Généralement, ils sont conçus pour résister à 35 bars de pression. Leur diamètre interne est important.
- Les flexibles manomètre ou flexibles HP (pour Haute Pression) : Ce sont ceux qui servent à relier le manomètre au premier étage. Le flexible HP peut également servir à relier l'émetteur de gestion d'air sans fil. Ils véhiculent la haute pression présente dans la bouteille de plongée. Généralement, les flexibles HP sont conçus pour résister à de très fortes pressions (jusqu'à 1250 bars). Pour éviter trop de charge sur le filetage de connexion, leur diamètre interne est minuscule.
- Les flexibles inflateur, appelés aussi flexibles DS (pour Direct System) : Ils servent à relier l'inflateur du gilet stabilisateur au premier étage du détendeur. Comme les flexibles MP, ils véhiculent la moyenne pression et sont conçus pour résister à 35 bars de pression. Leur diamètre interne est important. Les flexibles DS servent également à gonfler les combinaisons étanches, avec une connexion identique mais parfois dotée d'une bague externe en plastique pour faciliter la connexion/déconnexion.
Identification et Connexions des Flexibles
La distinction entre les flexibles est cruciale, notamment par leurs connexions. Tous les premiers étages de détendeurs sont dotés de deux types de ports de connexions : les ports MP (Moyenne pression), souvent au nombre de quatre, et les ports HP (Haute Pression), souvent au nombre de deux. Pour ne pas les confondre et risquer de connecter un flexible MP sur un port HP (ou inversement), les ports MP n'ont pas le même diamètre de pas de vis que les ports HP.
Il est intéressant de noter qu'en plongée, toutes ces connexions ont été conçues dans le système impérial, avec le pouce comme unité (1 pouce = 25,4 mm) et le pas de vis exprimé en UNF (Unified National Fine). Ceci contraste avec la majorité des pays d'Europe où le pas est défini dans le système métrique en millimètres et exprimé en filet ISO, un aspect étonnant étant donné que les premiers détendeurs commerciaux ont été produits par des Français.
Pour la moyenne pression, la majorité des premiers étages ont des ports en 3/8 UNF, correspondant à un diamètre de 3/8ème de pouce, soit 9,53 mm. Cependant, quelques fabricants ont doté certains de leurs modèles d'un port moyenne pression d'un diamètre plus important, par exemple 1/2 UNF (12,70 mm). En ce qui concerne les ports haute pression, ils sont en 7/16 UNF, correspondant à un diamètre de 7/16ème de pouce, soit 11,11 mm. Pour visser les flexibles sur le premier étage, une clé plate en 9/16ème de pouce (entre le 13 et le 14 français) est généralement nécessaire. Il est important de ne pas serrer trop fort, car un premier étage de détendeur est souvent en laiton chromé, un alliage tendre, et l'étanchéité est assurée par un joint torique sur le flexible.
L'utilisation de coudes à 90° (pivotables ou non) sur les flexibles de détendeurs est à éviter. Bien que pratiques, ces coudes réduisent drastiquement les performances des détendeurs, une observation confirmée lors de tests sur banc électronique. De plus, la majorité des flexibles sont montés côté premier étage avec un protège-flexible, un manchon en caoutchouc recouvrant le sertissage, censé protéger le flexible en cas de chute du bloc. Cependant, ces protections peuvent présenter plus d'inconvénients que d'avantages, notamment en eau froide.
Côté deuxième étage et instruments, la connexion est de type femelle. Pour la connexion au deuxième étage, la grande majorité des détendeurs utilisent une connexion femelle en 9/16 UNF (14,29 mm de diamètre). L'étanchéité est assurée par une partie cylindrique mâle à l'intérieur dotée d'un joint torique, qu'il convient de graisser légèrement lors de l'assemblage. Certains modèles de marques spécifiques peuvent avoir des connexions propriétaires, comme le Calypso QC d'Aqua Lung ou le Cyklon de Poseidon. D'autres marques comme Apeks ou Scubapro proposent des flexibles détendeurs dotés d'une rotule intégrée pour améliorer le confort en bouche. Pour visser ces flexibles, une clé plate en 11/16ème de pouce (entre le 17 et le 18 français) est souvent requise. Il faut également être vigilant avec les coudes et rotules adaptables sur la connexion flexible/deuxième étage, car ils peuvent nuire aux performances. Les flexibles à rotule intégrée, conçus et homologués, sont une exception.
En ce qui concerne la connexion à l'inflateur du gilet et à la combinaison étanche, l'immense majorité des marques ont adopté le système ingénieux inventé par Scubapro en 1971, le Direct System (QD - Quick Disconnect). Ce système permet de connecter et déconnecter très facilement le flexible, même sous pression. Des adaptateurs existent pour convertir des flexibles de détendeur en flexibles DS. Il est crucial de ne pas connecter en permanence les avertisseurs sonores pneumatiques entre l'inflateur du gilet et le flexible DS, car cela réduirait drastiquement les performances de l'inflateur ; un flexible DS supplémentaire dédié à l'avertisseur est préférable.
La connexion flexible/manomètre ou émetteur de gestion d'air sans fil est de type femelle en 7/16 UNF. Pour assurer l'étanchéité entre le flexible HP et le manomètre, une petite pièce cylindrique dotée de deux joints aux extrémités, appelée swivel (ou nipple), est utilisée. Cette pièce permet l'étanchéité et la rotation du manomètre sous pression sans fuite. C'est une pièce d'usure qui nécessite un entretien régulier, et lors de son remplacement, il est indispensable de graisser les deux petits joints et la partie cylindrique. Sans swivel, une fuite importante d'air surviendrait.
Longueurs, Couleurs et Revêtements des Flexibles
Les flexibles sont disponibles dans pratiquement toutes les longueurs pour les connexions MP et HP. Il est très important d'avoir la bonne longueur pour tous les flexibles de l'équipement afin d'éviter les risques d'accrochage, d'améliorer l'hydrodynamisme en immersion et l'efficacité d'une éventuelle intervention.
Pour le flexible du détendeur principal ou primaire, la longueur standard est de 74 cm ou 80 cm. En plongée loisir, ces longueurs sont recommandées. Pour la plongée technique (tek), des longueurs de 210 cm ou 230 cm sont utilisées, notamment pour les plongeurs à forte corpulence. Pour les blocs de décompression, une longueur de 120 cm, voire 150 cm, peut améliorer le confort pendant les paliers.
Le flexible de l'octopus ou détendeur secondaire a une longueur standard de 100 cm et est traditionnellement de couleur jaune. Cependant, 100 cm est souvent jugé trop court pour assister efficacement un autre plongeur ; 120 cm est souvent recommandé pour la plongée loisir. En plongée tek, le détendeur secondaire est monté sur collier de cou avec une longueur de 65 cm, voire 56 cm, selon le type de bi-bouteilles utilisé.
Le flexible de manomètre a une longueur standard de 80 cm pour un manomètre simple et 100 cm pour une console. En plongée loisir, 80 cm pour un manomètre et 100 cm, voire 120 cm, pour une console sont recommandés. Pour déporter un émetteur de gestion d'air sans fil, un flexible HP de 15 cm peut être utilisé, en n'oubliant pas le swivel. En plongée tek, 61 cm pour les bi-bouteilles et 19 cm pour le manomètre du bloc de décompression sont des longueurs courantes.
Le flexible Direct System a une longueur standard de 75 cm. En plongée loisir, 75 cm ou 80 cm conviennent pour un gilet classique. Pour un gilet avec inflateur latéral de type Mares Airtrim ou Aqua Lung i3, 100 cm est recommandé. Pour les combinaisons étanches, 80 cm, voire 90 cm, est courant. En plongée tek, 65 cm, voire 56 cm, sont utilisés pour les wings, et 25 cm, voire 35 cm, pour le sidemount, en fonction des réglages.
Si les flexibles HP sont généralement restés noirs, les flexibles MP et DS se déclinent aujourd'hui dans toutes les couleurs, offrant une personnalisation esthétique. Pour l'octopus, il est cependant recommandé de conserver la couleur jaune pour une identification rapide.
Tous les flexibles sont en polyuréthane à l'intérieur. Pour les revêtements extérieurs, il existe deux types : les flexibles standards en caoutchouc, lourds mais résistants au vieillissement, et les flexibles tressés, revêtus de nylon tressé. Ces derniers sont plus légers et acceptent davantage les torsions, mais leur tenue dans le temps est généralement inférieure. Il faut être attentif aux flexibles tressés HP, qui sont très fins et peuvent déséquilibrer des manomètres un peu lourds.
Préparation du Bloc de Plongée : Une Procédure Essentielle
Apprendre à équiper son bloc de plongée est l'une des premières compétences à maîtriser en plongée sous-marine. La préparation doit être méthodique et rigoureuse :
- Vérification de la pression : Avant d’effectuer le montage, il est conseillé de vérifier la pression de la bouteille grâce à un manomètre. Cela évite de monter un gilet stabilisateur sur une bouteille à moitié vide et de s’en rendre compte avant de plonger. La pression moyenne d’un bloc est généralement de 200 bars.
- Installation du gilet stabilisateur : Une fois les vérifications préliminaires faites, le gilet stabilisateur peut être installé. Il est pratique de placer la sortie d'air de la bouteille face au plongeur. Les gilets sont souvent équipés de deux boucles : une pour fixer la bouteille et une seconde de sécurité. Le gilet est enfilé sur la bouteille en plaçant les deux boucles derrière la robinetterie. Pour fixer la sangle au bon niveau, il est recommandé de placer trois doigts en dessous de l’épaule de la bouteille. Une fois l'installation terminée, on vérifie le montage en soulevant l’ensemble par la poignée de portage pour s'assurer que la bouteille est bien maintenue, garantissant un bon équilibre et confort dans l’eau.
- Montage des détendeurs : Il est important de vérifier le système de connexion de la robinetterie : DIN ou INT (Étrier). Cela déterminera le branchement du détendeur. Pour ne pas inverser les flexibles, on se place derrière la bouteille, tenant le flexible du détendeur principal dans la main droite et celui du direct system dans la main gauche. Le filetage est ensuite placé dans l’orifice de la bouteille et vissé jusqu’à la butée, sans serrer davantage car la pression fera le reste. Le tuyau du direct system est ensuite connecté à l’inflateur du gilet (le système avec un tuyau annelé et une purge pour gonfler/dégonfler la stab). Ce tuyau se fixe en tirant la bague vers l’arrière. Enfin, les flexibles sont rangés correctement : le direct system le long du tuyau annelé, l'octopus accroché sur les sangles du gilet ou avec un porte-octopus, et le manomètre rangé pour être facilement accessible sous l’eau.
- Ouverture du bloc et vérification de la pression : Tout étant installé, le robinet est ouvert doucement jusqu’à la butée, puis tourné d’un quart de tour en arrière. La pression est vérifiée à l'aide du manomètre.
- Vérification de l'ensemble du matériel : Une fois équipé, il est essentiel de vérifier que tout fonctionne correctement : direct system, détendeur principal, octopus, position du manomètre, purge et tout autre matériel supplémentaire. Ces étapes sont primordiales pour la sécurité et le bon déroulement de la plongée. Il est également fortement recommandé d'effectuer un contrôle croisé avec le binôme et de faire valider les montages par un moniteur avant chaque plongée.