Rare sont les films ou livres qui ne parlent pas des “bouteilles d’oxygène” des plongeurs sous-marin. Cependant, cette expression, bien que courante, est l'une des erreurs les plus fréquentes concernant le matériel de plongée. En effet, la bouteille, que l'on nomme plus précisément "bloc" dans le jargon des plongeurs, ne contient pas d'oxygène pur, mais majoritairement de l'air. Comprendre la composition des gaz, les spécificités des équipements de gonflage, les normes de sécurité et les options disponibles est essentiel pour tout plongeur, qu'il soit débutant ou expérimenté. Cet article se propose de démystifier le sujet et d'apporter un éclaircissement détaillé sur le gonflage des bouteilles de plongée.
Le Bloc de Plongée : Un Réservoir d'Air Comprimé, Pas d'Oxygène Pur
L'une des idées reçues les plus tenaces veut que les plongeurs respirent de l'oxygène pur sous l'eau. Pour être tout à fait correct, il faudrait parler de dioxygène (O2), mais on simplifie en parlant d’oxygène. En réalité, le bloc du plongeur contient de l’air, le même que nous respirons en surface, à l’air libre, et constitué d’environ 80% d’azote et 20% d’oxygène. La seule différence est que cet air est compressé dans la bouteille.
La raison pour laquelle on ne plonge pas avec de l’oxygène pur est très simple : en profondeur, l’oxygène est toxique. Et quand on dit toxique, c’est VRAIMENT toxique. Les risques associés à la respiration d'oxygène pur sous pression sont nombreux et potentiellement mortels, incluant la tachycardie, des nausées, l'anxiété, la confusion, des troubles de la vue, et des crises convulsives pouvant entraîner une perte de connaissance. Tout cela survenant sous l’eau, pendant la plongée, constitue un danger majeur. Si on plongeait avec de l’oxygène pur, on ne pourrait pas plonger à plus de 6 mètres de profondeur sans encourir ces risques. C’est une erreur commune que de parler de bouteilles d’oxygène pour la plongée sous-marine.
L'invention de la bouteille de plongée, ou bloc, qui est le réservoir qui renferme le mélange de gaz comprimés nécessaire à la respiration d'un plongeur en scaphandre autonome, est une étape fondamentale dans l'histoire de l'exploration sous-marine. Son origine serait attribuée à deux Canadiens, James Elliott et Alexander McAvity, qui déposent un brevet le 4 mars 1839 dans l'état du New Brunswick. Ce brevet décrit : « 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. » Plus tard, un brevet de bouteille de plongée est déposé en 1860 par Benoit Rouquayrol, un ingénieur français dont les travaux ont été documentés par Auguste Denayrouse dans sa "Note sur l'appareil plongeur Rouquayrol" en 1865.
Caractéristiques et Types de Blocs de Plongée
Les bouteilles de plongée, ou blocs, sont des équipements sophistiqués dont la conception et les matériaux garantissent la sécurité des plongeurs. Dans la plupart des cas, un bloc de plongée est fait d’acier ou bien d’aluminium. Il est cependant possible d’avoir un bloc plongée en carbone, ce qui offre des avantages en termes de poids. 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, surtout si l'entretien n'est pas rigoureux.
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Le volume d’une bouteille de plongée standard est habituellement compris entre 4 et 20 litres, les plus courantes étant celles de 12 litres et 15 litres. Ces bouteilles, généralement utilisées seules, peuvent être assemblées pour former des bi-bouteilles, offrant ainsi une plus grande capacité ou des sources distinctes de gaz, une redondance essentielle en plongée sous-plafond ou profonde, avec la possibilité de changer de gaz. Les bouteilles ont généralement une pression de service de 150, 176, 200, 232 ou 300 bar (le 232 bar étant souvent arrondi à 230 bars). Ces hautes pressions permettent de stocker une grande quantité d’air comprimé dans les bouteilles. Par exemple, une bouteille de plongée sous-marine d’un volume de 12 litres remplie à 200 bars contient 2400 litres d'air (12 x 200). De même, un bloc de plongée de 15 L avec une pression de service de 200 bars peut contenir 3000 L d’air.
Les blocs sont également équipés d'une robinetterie, vissée sur le haut de la bouteille, sur laquelle s'adapte le détendeur. Il existe deux principaux types de robinets : les robinets DIN et les robinets étrier. Les robinets DIN sont habituellement plus utilisés dans les pays d’Europe, tandis que les robinets étrier sont plus courants en Amérique du Nord. Le détendeur de plongée est un élément crucial, car il permet d’adapter la pression contenue dans la bouteille à la pression ambiante, rendant ainsi l’air respirable par le plongeur.
Certaines robinetteries peuvent disposer d'un mécanisme de « réserve ». Il s'agit d'un ressort taré à 30 bars qui bloque l'arrivée d'air précocement. Pour les bi-bouteilles, les réserves de robinetteries 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 peut être libéré en tirant une tige disposée le long du bloc. Bien que moins utilisé depuis la démocratisation des manomètres, le terme de réserve est resté dans le jargon de la plongée pour parler des 50 derniers bars de pression.
Outre la robinetterie et le détendeur, un bloc est généralement équipé d'une poignée pour le transport, un culot pour le maintenir debout et d'un filet de protection contre les chocs. On trouve également des bouteilles relais (ou travel) et déco (ou deco) utilisées dans le cadre des plongées profondes, portées sur les côtés (stage bottle), ainsi que des tampons utilisées pour le gonflage des blocs.
Les Mélanges Respiratoires Spécialisés : Au-delà de l'Air
Si les bouteilles de plongée sous-marine ne contiennent pas d’oxygène pur pour les plongées de loisir courantes, il n’est pas rare toutefois de plonger avec un mélange enrichi en oxygène, appelé Nitrox, avec des taux, par exemple, de 32 ou 40% d’oxygène. L’idée n’est pas de plonger plus profond, car, pour les mêmes raisons évoquées précédemment, l’oxygène devient toxique avec la profondeur et l’augmentation de la concentration en O2. Plonger avec plus d’oxygène ne permet pas de plonger plus profond. Cependant, plonger au Nitrox présente plusieurs avantages significatifs : cela permet d’augmenter la durée de plongée sans palier, de réduire les temps de palier le cas échéant, d'effectuer des plongées plus sécuritaires en améliorant la décompression, et d’être moins fatigué ou de mieux récupérer après la plongée.
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Pour être complet, il est important de préciser qu'il est assez commun pour des plongeurs plus expérimentés, effectuant des plongées très profondes et très longues, de finir leurs paliers de décompression avec de l’oxygène pur. Cette pratique se fait à des profondeurs très réduites, lors de leur palier à -6 ou -3 mètres, et permet de réduire à la fois le temps de palier et le risque d’accident de décompression. Cette pratique nécessite toutefois d’être formé spécifiquement pour l'utilisation de l'oxygène pur en décompression.
En général, le mélange de gaz contenu dans les bouteilles de plongée est l'air, mais elles peuvent également contenir d'autres mélanges respiratoires, adaptés à des plongées techniques ou spécifiques. Parmi ceux-ci, on trouve le Nitrox, l'Héliair, l'Hydrox, le Trimix, l'Héliox et l'Hydreliox. Ces mélanges sont utilisés afin d’améliorer certaines propriétés, comme augmenter les profondeurs atteignables, raccourcir les paliers de décompression ou limiter les risques d’accidents de décompression.
Lorsque les bouteilles sont remplies de gaz dont la teneur en oxygène est supérieure à celle de l’air, une attention supplémentaire doit être portée à leur propreté et aux lubrifiants et joints (o-rings) utilisés. Ceci est particulièrement important lorsque les bouteilles sont remplies d’oxygène pur ou de nitrox à plus de 40 %, c’est-à-dire les mélanges utilisés en plongée technique, que ce soit pour des plongées profondes à des fins sportives ou d’exploration. Les méthodes de préparation du mélange nitrox doivent également être prises en compte pour garantir la sécurité et la précision de la composition. De même, les bouteilles destinées à d’autres gaz portent des marquages spéciaux. Par exemple, les bouteilles d’oxygène pur sont étiquetées "Oxygen", "100% Oxygen" ou simplement "Oxygen". Celles remplies de trimix, un mélange d’oxygène, d’hélium et d’azote, sont étiquetées "TMx" et affichent la composition en pourcentage d’oxygène et d’hélium, la composition en pourcentage d’azote étant implicitement complétée à 100%, comme pour "TMx 18/45" qui indiquerait 18% d'oxygène, 45% d'hélium et 37% d'azote.
Le Gonflage des Bouteilles de Plongée : Processus et Équipements
Pour remplir une bouteille de plongée et atteindre d’aussi hautes pressions, il est indispensable d'utiliser un compresseur de plongée. Il en existe de différentes tailles, permettant de remplir plus ou moins vite le bloc plongée. Les bouteilles de plongée classiques sont remplies d’air comprimé normal (pas d’oxygène), compressé dans des cylindres à l’aide de compresseurs à haute pression. Cet air n’est filtré que pendant le processus de compression pour le débarrasser des impuretés typiques et de l’excès d’humidité, garantissant ainsi la qualité de l'air respiré.
Pour avoir accès à un compresseur de plongée, il existe deux solutions principales : l’achat personnel ou bien le remplissage payant des bouteilles dans un centre de plongée. Suivant la taille du compresseur, l’achat d'un tel équipement peut s’avérer très onéreux, surtout pour un usage individuel. C’est pour cela que la plupart des personnes préféreront remplir leur bouteille de plongée dans un centre de plongée pour seulement quelques euros, bénéficiant ainsi de l'expertise et des équipements professionnels. Des établissements comme le Centre d’Activité Plongée Port-Vendres mettent un point d’honneur à offrir des services de gonflage de premier ordre pour répondre à tous les besoins sous-marins. Ils utilisent souvent des technologies avancées, telles que des mélangeurs électroniques, comme le Mélangeur Électronique Nardi, pour garantir des mélanges de gaz précis et fiables. Ces stations de gonflage sont conçues pour répondre aux plus hauts standards de qualité et de sécurité, permettant ainsi de plonger avec confiance et sérénité.
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Les Boosters d'Oxygène : Une Technologie pour la Plongée Technique
On lit et entend souvent des erreurs importantes concernant le fonctionnement des boosters oxygène, c'est pourquoi quelques explications s'imposent. Les boosters pour la plongée technique sont principalement utilisés pour le remplissage des bouteilles de recycleurs. Ces bouteilles, généralement de petite taille (3 à 5L), sont assez rapidement remplies ou complétées avec un booster personnel.
Il existe différents types de boosters. Les boosters personnels n'ont la plupart du temps qu'un seul piston, dont le volume faible ne permet pas de remplir efficacement des bouteilles de fort volume. D'autres boosters, professionnels, fonctionnent avec deux pistons, et permettent de remplir des bouteilles de plus grande capacité, comme des 10L ou S80.
Le "rapport" ou "ratio" est une caractéristique essentielle d'un booster. Ce chiffre indique le rapport entre la pression d'alimentation et la pression maximale qu'il peut atteindre. Par exemple, un ratio de 20:1 permet d'alimenter le booster avec un air moteur à la pression de 10b et de "booster" le gaz jusqu'à 200b. Un booster avec un ratio de 4:1 nécessite une B50 (ou n'importe quel bloc source) à 50b minimum pour booster le gaz à 200b dans le bloc receveur. Ainsi, pour un booster avec un ratio de 4:1 comme celui proposé par Innodive, il vous faudra une B50 d'oxygène (ou un bloc d'O2, quel que soit son volume) à 50b minimum pour remplir le bloc de destination à 200b.
Concernant la pression d'alimentation, il y a deux circuits distincts dans un booster : celui qui alimente le piston (le faisant avancer), et celui du gaz qui est boosté. Pour alimenter le piston, une pression minimale est requise, généralement de 8 à 10b, ce qui correspond à la pression de sortie de la plupart des détendeurs. Il suffit donc d'alimenter le booster avec un bloc d'air pour le faire fonctionner. On peut aussi alimenter le booster avec un compresseur basse pression d'atelier. Cependant, il est important de noter que les compresseurs d'ateliers d'entrée de gamme annoncent la plupart du temps une pression de 8b qu'ils ne tiennent pas toujours. Il est donc recommandé de s'orienter vers un compresseur professionnel de qualité et de vérifier qu'il fournit bien les 8b minimum nécessaires à l'alimentation. De plus, les boosters demandent un air "propre" et sans huile, d'où la nécessité parfois d'acheter un déshuileur pour garantir la pureté du gaz.
La consommation est également un point important à considérer. Vider un 15L d'air pour booster seulement 300L de gaz n'est pas vraiment économique. Une bonne conception du booster permettra d'économiser l'air d'alimentation, rendant l'opération plus efficiente. Le volume du piston, en corrélation avec le nombre de coups par minute, permet de déduire (en partie) le débit du booster. Par exemple, pour un volume de 40cc (centimètre cube) avec un nombre de coups de 40 par minute, on peut déduire un débit de 1,6 normaux litres par minute (0,04 x 40 = 1,6). Un booster peut avoir un piston de 14mm de diamètre avec une course d'une longueur de 12mm, des formats qui ont été testés pour sa mise au point.
Le nombre de cycles est le nombre de coups possibles par le booster en fonction de la pression d'alimentation. Ces coups peuvent être très rapides ou plus lents, en fonction de la qualité et de la conception du booster. Lorsque l'on booste de l'oxygène, une attention particulière doit être portée à ne pas aller trop vite pour éviter l'inflammation, un risque sérieux. Un booster bien conçu pourra fonctionner rapidement sans chauffer. Certains boosters sont conçus avec des pièces leur permettant de fonctionner à 240 coups minutes, mais sont souvent limités par la pression à 180 coups minute, ce qui en fait un appareil très fiable puisqu'il fonctionne en deçà de sa capacité maximale. Le nombre de cycles multiplié par le volume de gaz transféré (volume du cylindre) à chaque coup détermine le débit (en partie). En effet, le débit est également déterminé par la pression du bloc de gaz source et la pression dans le bloc à gonfler. La plus grande vitesse est obtenue au début du gonflage, lorsque le bloc source et le bloc de destination ont la même pression. La vitesse diminue ensuite au fur et à mesure que la pression du bloc à remplir augmente. Beaucoup de fabricants annoncent la valeur maximale, mais des débits annoncés de 180 ou 200L/min (autant qu'un compresseur 12m3/h) sont utopiques et ne reflètent pas du tout la réalité. Par contraste, chez Innodive, la valeur réelle annoncée pour leur booster est de 24L/min. Pour finir, il est crucial de s'assurer que la maintenance du booster est facile à réaliser par l'utilisateur.
Entretien, Sécurité et Réglementations des Bouteilles de Plongée
La fabrication des bouteilles de plongée est un processus rigoureux qui garantit leur robustesse et leur sécurité. Les tubes, exempts de toute soudure, sont coupés à la bonne longueur avant d'être chauffés par induction, puis mis en forme par fluotournage, un procédé 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. Au cours de la fabrication, la totalité des bouteilles subissent un essai d'épreuve hydraulique à 1,5 fois leur pression de service, afin de tester leur résistance à des pressions bien supérieures à celles d'utilisation normale.
Dans l'Union européenne, depuis 2001, les bouteilles de plongée sont soumises à une réglementation stricte sur les appareils à pression (directive européenne 97/23/CE, souvent appelée PED). La conception, la fabrication et le contrôle en usine sont réalisés sous le contrôle d'organismes notifiés auprès de la Commission européenne pour la directive appareil à pression. Ces organismes, tels que le Bureau Veritas, le Lloyd's ou les TUV, veillent au respect des normes de fabrication, effectuent l'épreuve hydraulique avant la mise en service et procèdent à une « requalification périodique ».
En France, les bouteilles de plongée d’un volume supérieur à 1 litre sont soumises à requalification périodique. Cette qualification doit avoir lieu tous les 2 ans, mais elle doit être aussi accompagnée par un contrôle régulier de l’état de la bouteille de plongée. Dans l’Union européenne, pour la fabrication et la qualification, les bouteilles de plongée sont soumises à la norme CE. Ces contrôles réguliers et ces requalifications sont essentiels pour détecter toute usure, corrosion ou dommage qui pourrait compromettre l'intégrité de la bouteille et la sécurité du plongeur.