La bouteille de plongée, communément appelée "bloc" dans le langage des plongeurs, représente le réservoir essentiel qui renferme le mélange de gaz comprimés nécessaire à la respiration d'un plongeur en scaphandre autonome. Cette pièce d'équipement, fondamentale pour l'exploration sous-marine telle que nous la connaissons aujourd'hui, a une histoire riche et une conception sophistiquée. Son évolution, depuis les premières tentatives de l'homme pour respirer sous l'eau jusqu'aux technologies modernes, témoigne d'un progrès constant en matière de sécurité et de performance.
Les Origines et l'Évolution Historique de l'Exploration Sous-Marine
L'Homme n'a pas attendu les bouteilles de plongée modernes pour s'intéresser aux fonds sous-marins. Amorcées depuis l'Antiquité, les activités sous-marines ont connu au fil des siècles un développement croissant, soutenu entre autres par les progrès technologiques et l'intérêt porté par un public de plus en plus passionné. L'exploration sous-marine telle qu'on la connaît aujourd'hui a été fortement influencée par l'avènement de la bouteille de plongée.
Avant l'apparition de ces réservoirs individuels, l'être humain devait compter sur ses aptitudes physiques pour réaliser ses plongées. On compte par ailleurs de nombreux records en apnée sous l'eau détenus, par exemple, par Abdelatif Alouach et Arnaud Jerald, qui ont pu descendre respectivement à 115 et 117 mètres. Cependant, cette capacité à réaliser des exploits se heurte à une évidence péremptoire : le corps humain n'est pas adapté au milieu aquatique. Pour y survivre longtemps sans risque de noyade, il a donc besoin d'accessoires pouvant l'aider à respirer sous l'eau.
De nombreuses inventions se sont succédé dans cette optique, marquant les étapes préliminaires vers le scaphandre autonome. Parmi elles, on peut citer la cloche de plongeur d'Edmund Halley en 1690. Plus tard, en 1772, la « machine hydrostatergatique » a été inventée par Fréminet. Cette machine est considérée comme l'un des précurseurs du scaphandre. Le scaphandre prend réellement forme quelques années plus tard, en 1797, grâce à l'ingéniosité de Klingert. En 1808, un équipement dénommé le « Triton » a été conçu par Friedeich von Drieberg.
Ce n'est qu'en 1839 que la véritable bouteille de plongée, telle qu'on l'imagine dans sa conception de base, a été développée. L'invention de la bouteille de plongée serait attribuée à deux Canadiens : James Elliott et Alexander MCAvity, de Saint-Jean au Nouveau-Brunswick. Un brevet est déposé le 4 mars 1839 dans l'état du New Brunswick et 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 ». Cette description fondatrice met en lumière le principe du SCUBA (self contained underwater breathing apparatus - Appareil respiratoire personnel sous l'eau), qui définit la capacité à emporter la quantité d’air nécessaire pour une immersion. Un brevet de bouteille de plongée est également déposé en 1860 par Benoit Rouquayrol. Auguste Denayrouse a d'ailleurs rédigé une Note sur l'appareil plongeur Rouquayrol, publiée à Paris par Arthus Bertrand en 1865, offrant un aperçu des avancées de l'époque.
Lire aussi: Comment évaluer vos cartes Yu-Gi-Oh?
Anatomie et Fonctionnement du Bloc de Plongée Moderne
La bouteille de plongée est avant tout un réservoir. Les bouteilles de plongée utilisées couramment, appelées « bloc » dans le langage des plongeurs, contiennent entre 4 et 20 litres d'air comprimé. Elles sont généralement utilisées seules, mais afin de disposer d'une plus grande capacité ou de sources distinctes, il est parfois nécessaire d'utiliser plusieurs bouteilles, notamment pour la redondance en plongée sous-plafond ou profonde, avec changement de gaz. Ces réservoirs peuvent être réalisés en matière variée, le plus souvent en alliage d'aluminium ou en acier, et plus rarement en partie composé de fibre de carbone. La majorité des blocs sont en acier, mais on peut en trouver en aluminium, surtout à l'étranger, ou en carbone qui est légère et résistante à 300 bars. 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.
Les bouteilles haute pression sont des containers relativement petits, mais très résistants, qui contiennent de larges volumes de gaz comprimé. Le fût peut avoir des contenances différentes, allant de 2 litres à 18 litres. Les plus courantes restent cependant celles de 12 litres et 15 litres. Beaucoup de plongeurs utilisent des bouteilles de 12 litres gonflées à 200 bars. Les blocs sont conçus pour résister à des pressions plus ou moins importantes. Les bouteilles ayant généralement une pression de service de 150, 176, 200, 232 (souvent arrondi à 230 bars) ou 300 bar. Ces hautes pressions permettent de stocker une grande quantité d’air comprimé dans les bouteilles : par exemple, 3000 L d’air pour un bloc de plongée de 15 L avec une pression de service de 200 bars. Une méthode simplifiée de calcul de la capacité des bouteilles de plongée consiste d’ailleurs à multiplier la capacité en eau de la bouteille par la pression en atmosphères du gaz qu’elle contient.
La bouteille de plongée est également équipée d’un robinet qui permet de libérer l’air contenu dans la bouteille. Le bloc dispose d’une robinetterie sur laquelle s'adapte le détendeur. Vissée sur le haut de la bouteille de plongée, la robinetterie peut disposer d'un mécanisme de « réserve ». Il s'agit d'un ressort taré à 30 bars qui bloque 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 peut être libéré en tirant une tige disposée le long du bloc. Plus 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.
Il en existe deux types de robinets : les robinets DIN et 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. Votre détendeur se fixe sur la robinetterie via une connexion DIN (à visser) ou un étrier. Pour ensuite pouvoir respirer l’air contenu dans la bouteille, il est nécessaire de l’équiper d’un détendeur de plongée. Le détendeur de plongée permet d’adapter la pression contenue dans la bouteille à la pression ambiante afin de rendre l’air respirable par le plongeur. En l'état, le contenu comprimé de la bouteille n'est pas respirable par le plongeur. Pour qu'il le soit, le mélange doit être amené à la pression ambiante. Cette fonction est assurée par le détendeur que l'on retrouve à la sortie d'air du réservoir. Le dysfonctionnement d'un tel matériel est hautement préjudiciable à l'utilisateur et peut conduire à des accidents mortels.
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 peut trouver des contenances allant de 2 litres à 18 litres. Certaines bouteilles de plongée peuvent être couplées pour former des bi bouteilles afin d’augmenter l’autonomie. Elles sont souvent protégées des chocs par un culot et un filet. D'autres configurations incluent 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.
Lire aussi: Filtration piscine Desjoyaux
Les Gaz Respiratoires et leurs Applications Spécifiques
En général, le mélange de gaz contenu dans les bouteilles de plongée est l'air, mais elles peuvent également contenir d'autres mélanges respiratoires. La bouteille de plongée classique est remplie d’air comprimé. Air comprimé normal (pas d’oxygène), comprimé 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. En plongée, on respire de l’air à la pression ambiante, soit la pression atmosphérique (1 bar) plus la pression hydrostatique (1 bar tous les 10 mètres). Il est important de souligner que la pression sous l'eau s'élève au fur et à mesure que la profondeur s'accroît. L'augmentation se fait par paliers de 10 m (1 bar pour chaque 10 m).
Au-delà de l'air filtré, les bouteilles peuvent être remplies d'air enrichi Nitrox (pourcentage plus élevé en oxygène et réduit en azote) ou de Trimix (combinaison de trois gaz, généralement oxygène, hélium et azote) pour la plongée technique. D'autres mélanges comme l'Héliair, l'Hydrox, l'Héliox ou l'Hydreliox sont également utilisés. La nature des gaz et leur proportion dans les différents mélanges varient en fonction de la profondeur de plongée et du niveau du plongeur. En fonction des configurations de plongée, opter pour un mélange particulier permet d'améliorer certaines propriétés comme augmenter les profondeurs atteignables, raccourcir les paliers de décompression ou limiter les risques d’accidents de décompression, tout en réduisant les risques de narcose et d'accident hyperoxique.
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 (plongée profonde à des fins sportives ou d’exploration). Les méthodes de préparation du mélange nitrox doivent également être prises en compte. De même, les bouteilles destinées à d’autres gaz portent des marquages spéciaux. Les bouteilles d’oxygène pur sont étiquetées Oxygen ; 100% Oxygen ou Oxygen et les bouteilles remplies de trimix, c’est-à-dire un mélange d’oxygène, d’hélium et d’azote, sont étiquetées TMx et la composition en pourcentage d’oxygène et d’hélium (la composition en pourcentage d’azote est implicitement complétée à 100%), par exemple TMx.
Fabrication, Contrôle Qualité et Réglementation
La fabrication des blocs de plongée est un processus rigoureux qui garantit leur solidité 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. 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. Au cours de la fabrication, la totalité des bouteilles subissent un essai d'épreuve hydraulique à 1,5 fois leur pression de service.
Dans l'Union européenne, depuis 2001, les bouteilles de plongée sont soumises à une règlementation sur les appareils à pression, la 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 sont par exemple le Bureau Veritas, le Lloyd's ou les TUV. Ce contrôle comprend notamment le respect de normes de fabrication, une épreuve hydraulique avant la mise en service et une « requalification périodique ».
Lire aussi: Applications du Bloc Nage Contre Courant
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 plongée. Dans l’Union européenne, les bouteilles de plongée sont soumises pour la fabrication et la qualification à la norme CE. Par ailleurs, les bouteilles utilisées dans les clubs affiliés à la FFESSM (Fédération Française d'Études et de Sports Sous-Marins) nécessitent, après être enregistrées sur le registre du club, une inspection visuelle annuelle. Celle-ci est effectuée par une personne ayant suivi une formation de technicien inspection visuelle. Ce technicien vérifie le filetage du robinet et du bloc avec des bagues de tolérances et scrute l’intérieur du fût avec une lampe à la recherche de trace de rouille ou de défaut. Pour les individus, la date de mise en service correspond à la réception de la bouteille ou à la date d'achat. Il est important de noter que l'article 7 de certaines réglementations stipule que les récipients sous pression de gaz dont la pression maximale admissible PS est supérieure à 4 bar et dont le produit pression maximale admissible par le volume est supérieur à 10 000 bar sont soumis à des déclarations spécifiques. Cependant, ce n'est pas le cas pour une bouteille de plongée dont la valeur est inférieure à ce seuil.
Utilisation, Entretien et Sécurité : Les Bonnes Pratiques
La bouteille de plongée est un matériel délicat, dont l'usage est assujetti au respect de certaines règles. L'une des plus importantes concerne l'entretien des bouteilles qui est soumis à une réglementation en dictant les conditions, comme l'ordonnance 746.621 en vigueur en Suisse, exigeant un contrôle visuel tous les deux ans et demi et un contrôle périodique tous les cinq ans. Bien entretenue, une bouteille de plongée a une durée de vie de plusieurs années et peut donc être utilisée à de nombreuses reprises. Aujourd'hui les accidents de décompression, bien que présents, sont beaucoup plus rares et résultent plus d'une négligence ou d'un manque de respect des paliers de décompression, que d'un matériel à la conception bâclée.
Le transport des bouteilles est un défi majeur pour les plongeurs. D’une part, il est important de savoir que dans de nombreux pays, les réglementations limitent le transport de bouteilles remplies. D’autre part, dans la pratique, il n’y a aucun problème à transporter une ou deux bouteilles dans la voiture. Cependant, il est important de rappeler que la bouteille est un objet très dangereux en cas d’accident. Les bouteilles doivent toujours être fixées à des supports spéciaux dans les porte-bagages. Il est conseillé de séparer la zone de chargement par une grille solide, par exemple. En outre, il faut veiller à ce que, par exemple, la chute d’une bouteille n’endommage pas ou ne brise pas son robinet. Il est également important de se rappeler que même une chute de faible hauteur d’une bouteille lourde entraînera plus que probablement la déformation du robinet et l’impossibilité de visser l’automate - le résultat le plus courant d’une chute de bouteille. Une bonne solution consiste donc à emprunter des bouteilles sur le site de plongée. Comme les sites de plongée se trouvent très souvent là où nous prenons l’avion, il n’est pas toujours possible de transporter des bouteilles en raison de leur poids. Cependant, si nous devons transporter les bouteilles par voie aérienne (comme dans le cas des bouteilles d’argon, par exemple), nous devons les préparer à cet effet.
Lors du transport des bouteilles, et en particulier lors de leur habillage ou de leur stockage, il est important que la bouteille puisse être placée librement ou non. Afin d’éviter que la bouteille ne bascule, mais aussi qu’elle ne se cogne en dessous, les fabricants ont placé des protections en caoutchouc - des “pieds”, parfois appelés “pantoufles” - sur les bouteilles. Certains plongeurs utilisent ces pieds, d’autres les retirent et l’internet est plein de discussions sur la meilleure façon de procéder. La mode de l’arrachage des pieds en caoutchouc est née de la plongée en grotte. En plongée souterraine, d’après ce que disent les habitués, les pieds sont arrachés parce qu’ils pèsent à la surface. Lorsque vous transportez votre équipement dans des couloirs à la surface pour atteindre des siphons éloignés, chaque kilogramme compte.
Les arguments des anti-football sont divers. Un premier argument est que sous les pieds, le cylindre rouille plus vite. Bien entendu, si quelqu’un utilise d’abord un cylindre sans pieds et pose ensuite ses pieds sur la peinture abîmée, celle-ci rouillera davantage, car l’humidité reste plus longtemps sous les pieds. Mais si les alliages sont neufs, la peinture qui se trouve en dessous est en meilleur état que celle des autres parties du cylindre, car elle est complètement protégée des dommages mécaniques. Un deuxième argument est que si vous n’avez pas de pieds, il n’est pas tentant pour un plongeur de laisser une bouteille debout sans surveillance et la bouteille ne chavirera pas. Bien sûr, il y a quelque chose là-dedans, mais beaucoup de plongeurs qui ont des pieds sur leurs cylindres ne les mettent pas debout non plus parce qu’il est clair qu’ils ne sont pas autorisés ou qu’ils ne devraient pas l'être. Les troisième et quatrième arguments concernent l’empilement des ailes et la coulée en V (lest attaché à la ficelle sous la forme d’une coulée triangulaire), respectivement. Le cinquième argument est que les pieds affectent l’assiette de façon minimale. Mais c’est un inconvénient pour les plongeurs en combinaison, dont le centre de gravité doit être déplacé vers la tête. En général, sous l’eau, il importe peu que nous ayons les pieds sur les cylindres ou non. Toute la discussion porte sur les surfaces. Heureusement, les fabricants de bouteilles en acier ont commencé à imiter les fabricants de bouteilles en aluminium et fabriquent des bouteilles à fond plat. En d’autres termes, à l’intérieur, le cylindre est à terminaison sphérique, mais à l’extérieur, il y a un trop-plein et le cylindre a un fond plat. D’ici peu, tous les cylindres seront probablement dans cet état et les spéléologues devront transporter ce surplus dans les grottes.
Pour éviter toute mauvaise surprise, en plus des contrôles, il est important de savoir déterminer son autonomie en plongée. Cette donnée dépend de la profondeur et de la contenance de la bouteille. Elle peut être calculée par un ordinateur de plongée. Pour être au fait des règles relatives à cette activité, une formation en plongée dans un établissement dédié est nécessaire.