Si nécessité est mère d’inventions, l’histoire qui est partagée ici l’illustre dans le pointu du détail qui peut faire la différence entre une mission réussie ou l’échec. Voire, permettre le sauvetage d’une vie humaine ! Mis devant l’opportunité de relever un défi concret exposé par un plongeur de la Marine royale canadienne, un ingénieur-chercheur-entrepreneur québécois se lança, confiant, pour trouver une solution au problème de la compression de la combinaison qui neutralisait l’isolant.
« Je savais que même le néoprène, doté de bulles d’air ou de gaz, s’écrase de 7 à 4 millimètres à seulement 15 mètres sous l’eau », nous explique-t-il, selon un témoignage qu’il a obtenu d’un habitué du domaine.
En clair, lui-même expert de la lutte contre le froid, il décida de s’investir dans la quête d’une solution pour les plongeurs devant affronter des eaux froides extrêmes et ayant besoin d’un équipement plus performant. Rompu au domaine du vêtement spécialisé au fil de plus de deux décennies en entreprise à titre de chef de la R&D, et ayant aussi roulé sa bosse à travers d’autres cheminements d’entrepreneurs similaires, décider de relever ce défi lui semblait réaliste. Mais on ne fabrique pas un vêtement pour des eaux très froides, un équipement de plongée sous-marine dédié aux mers arctiques; un vêtement, donc, dédié à l’enjeu de la protection marine et à celui contre l’hypothermie, comme une grand-mère tricote, de tradition, ses pantoufles en chaude laine vierge, en cadeau, à Noël, pour ses petits-enfants.
RÉGLER LE PROBLÈME DE L’EFFET DE COMPRESSION SOUS L’EAU
La nature est ainsi faite : des lois de la physique imposant que les combinaisons de plongée se compriment, sous la pression d’eau, réduisant l’efficacité de l’isolant. Sous l’angle particulier d’un plongeur, ceci a pour conséquence directe de limiter son temps sous l’eau à cause du froid, voire de rendre une mission impossible à cause des facteurs combinés profondeur et température de l’eau. Cette protection contre le froid dans une combinaison étanche, c’est généralement par un vêtement de polar qu’elle est obtenue. Mais ledit polar reste un matériau compressible. Une matière qui, malheureusement, sous l’effet de la pression de l’eau, voit la couche censée procurer un effet isolant s’affaisser, en réduisant d’autant la protection pour le plongeur.
On l’aura donc compris, jusqu’à maintenant, la protection contre le froid sous la pression de l’eau, jusqu’à 100 mètres, demeurait très limitée par les produits courants à cause de cette fameuse pression. On sait par exemple qu’à pression atmosphérique, un isolant perd facilement 70% de son efficacité à seulement 20 mètres de profondeur d’eau. On sait, également, qu’afin que la perte thermique soit négligeable, lors d’une plongée classique, (environ 1 heure) il faudrait toujours que l’eau soit à une température supérieure à 32°C parce que le corps humain demeure un organisme homéotherme. C’est-à-dire que sa température corporelle naturelle reste quasi constante, à une température interne de 36,5 à 37,5 degré. Il faut le rappeler : les humains ne sont pas faits pour être dans l’eau. Le corps y perd à son contact énormément plus de chaleur que lorsqu’il se trouve à l’air libre et à la même température. Une eau froide agitée devenant d’autant plus préoccupante, alors que pour ne pas s’y noyer un nageur bouge et qu’ainsi il perd encore plus de chaleur. La plongée dite « en eau froide » est d’ailleurs considérée telle dès lors que les fonds atteignent une température inférieure à 10°C.
C’est en mettant au point le principe NAUTIS – NAUtical Thermal Insulation System – se voulant similaire aux vestes de duvet, dans lesquelles on retrouve des rangées de tubes textiles qui sont là remplis dudit duvet, que l’innovation a pris forme. À la différence que NAUTIS remplit les cavités non plus avec du duvet : le principe, c’est ici d’y introduire ingénieusement des microsphères de verre, dont la résistante à la pression atteint 250 psi. Des microsphères, vides à l’intérieur, qui offrent non seulement un coefficient de protection thermique élevé, mais qui en plus ajoutent l’avantage de la légèreté avec une densité inférieure à 0,2 et dont le mouvement libre à l’intérieur des tubes textiles procure une impressionnante isolation thermique.
Notre inventeur ne s’arrêta pas en si bon chemin ! Un confectionneur de vêtement de protection de la ville de Québec put ensuite développer une veste isolante du type NAUTIS, à porter sous le Dry Suit, permettant au concepteur de débuter la validation en situation concrète de l’invention. Les tests d’isolation faits pour mesurer le clo (clothes en anglais : 1 clo = 0,155 m2 K W-1 ; c’est l’unité d’isolation thermique qu’utilise l’industrie du vêtement) à partir d’une comparaison entre NAUTIS (600g/m2) et deux épaisseurs de Polarfleece (totalisant 754g/m2) démontrent que si sans pression le polar et NAUTIS offrent une protection thermique similaire, dès lors que vous appliquerez une pression de seulement 0,02 psi sur les échantillons, votre polar perdra 10% de sa capacité isolante, alors que NAUTIS en gagne, lui, 10% !
Première notion d’isolation :
l’isolation est ce qui permet à une personne au repos de maintenir l’équilibre thermique de son corps dans une atmosphère à 21 °C (70 °F) ; au-dessus, la personne transpire et en-dessous elle ressent le froid.
(Source : Wikipédia)
« La hausse de l’isolation avec NAUTIS s’explique par la jonction entre les tubes qui s’aplanissent empêchant la déperdition de chaleur au joint des tubes », explique le concepteur, tout à son aise de détailler sa technologie, alors qu’un brevet a déjà été déposé au Canada.
TESTER JUSQU’À 59 MÈTRES… ET PLUS !
Aux portes de l’étape de la commercialisation, la technologie ici en question a donc traversé l’étape de la mise au point et a été qualifiée par des essais et des démonstrations. Si les conditions de test avec la machine ont empêché d’ajouter des fortes pressions comme à 25 m de profond (50 psi), en appliquant une pression de seulement 4,5 psi sur le polar on induit une réduction de l’épaisseur de 75% qui réduira le facteur CLO de plus de 50%. Comme NAUTIS, lui, maintient son épaisseur, donc son facteur isolant initial, même à des pressions de 100 psi – on parle ici d’une profondeur de 59 mètres ! – le facteur isolant initial protègera avec assurance toute personne à la manœuvre dans un enfer de froidure. On vous demande de pousser la machine encore plus ? Une fois remonté à la surface, vous irez lever votre verre au judicieux choix du verre dans votre équipement expert : les microsphères résistant jusqu’à 250 psi, grâce à la combinaison des microsphères de verre et du principe tubulaire – tel qu’on le retrouve traditionnellement dans un vêtement de duvet – la veste NAUTIS procure des propriétés isolantes soutenues même sous une pression d’une plongée à 100 m.
Sous la pression d’eau, les isolants conventionnels perdent plus de 75% de leur efficacité. Mais l’innovation ici proposée maintient à 100% l’isolation originale. Notamment parce que chaque microbulle du principe NAUTIS assure une conductivité thermique de 0,047 W/m, c’est-à-dire un facteur isolant comparable aux meilleurs isolants synthétiques.
L’avantage clé de l’innovation est donc, incontestablement, sa valeur de non compressibilité, constituant une réponse à une lacune universelle des isolants conventionnels pour vêtements.
Dans l’industrie courante, les isolants portés sous un Dry Suit sont habituellement conçus pour un environnement atmosphérique aérien (pression de 1 atmosphère). Ici, pour la première fois, le plongeur en eaux froides accède à un isolant développé expressément pour des conditions de plusieurs atmosphères.
PROCHAINE ÉTAPE : VALIDER LE MARCHÉ ET TROUVER UN PARTENAIRE
Si n’importe qui peut s’acheter, depuis longtemps, une combinaison de plongée en eaux froides, sur Amazone, pour moins de 100$, il est question ici d’une clientèle beaucoup plus restreinte. Raison pour laquelle notre inventeur recherche des partenaires pour les prochaines étapes de la route de la commercialisation.
Pour produire avec du volume, une méthode industrielle d’introduction des microbilles dans les tubes de la doublure reste à être mise au point. Le procédé implique de travailler avec une cagoule, avec apport d’air, sous une hotte ventilée. La méthode en mode manuelle est cependant déjà développée.
« Nous ne sommes pas encore passés à l’étape d’industrialiser la méthode. Nous attendons de voir l’intérêt du marché d’abord », ajoute-t-il en précisant que bien que l’industrie du vêtement de plongée en eaux froides apparaisse en haut de sa liste, plusieurs autres secteurs économiques pourraient profiter de cette innovation : les matériaux nouveaux et améliorés, la plasturgie, les matériaux composites, ainsi que l’ensemble du monde de l’océanographie.
Non, l’humanité ne sauvera pas l’Arctique, ni l’Antarctique, sans être bien habillée! Ni les touristes aventureux amateurs de safari polaire (ces temps-ci en Antarctique ou en Islande, aussi en Sibérie ou encore en Colombie-Britannique, voire autour de Terre-Neuve et Labrador – encore au Canada – et jusqu’au Groenland aussi). Une clientèle ici déjà considérable, alors que sur son site web, le seul opérateur Abyssworld fait mention que « plus de 2 000 plongeurs » lui font confiance chaque année https://www.abyssworld.com/fr/univers-abyss/). On pense encore à des travailleurs de la mer en contexte périlleux en Mer du Nord, ou à des chercheurs universitaires en expédition sur un navire tel que l’ex brise-glace canadien dédié dorénavant à la science, l’Amundsen, confrontés à des situations imprévues extrêmes, etc.
Tous rêvent déjà de toujours se trouver le mieux habillé possible, protégé, en sécurité.
Vous souhaitez joindre l’équipe qui ira plus loin avec le principe NAUTIS ? Cliquez ici !
(Crédit des deux photos : gracieuseté du chercheur.)
