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Les précurseurs

Introduction

Les précurseurs ont été nombreux à partir du moyen-âge. La description de ceux-ci ne se veut pas exhaustive mais significative des éléments apportés à l’avènement du scaphandre à casque ou de la plongée moderne.

Les plongeurs nus

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Depuis toujours l’homme a désiré conquérir le fond de la mer. Les ouvrages et gravures d’autrefois en témoignent. La curiosité, l’observation, la récupération d’objets "tombés à la mer", la pêche aux éponges, aux huîtres perlières, au corail et bien entendu, tout acte de guerre, sont des raisons suffisantes pour qu’un homme se risque au fond de l’Océan. La plongée en apnée, c’est-à-dire en retenant sa respiration, a été le première technique d’immersion. Mais quelques minutes passées au fond de l’eau se révèlent bien courtes… La plongée avec appareillage est née dans le but de prolonger ce temps d’immersion. L’ignorance scientifique du début donne naissance à des équipements de plongée totalement fantasques, jusqu’au jour où la cloche à plonger apparaît : C’est le début de la grande Aventure.

Les cloches à plonger

La cloche à plonger est déjà décrite par Aristote au IV avant Jésus-Christ. Ce qui tend à penser que son usage se perd dans la nuit des temps tant son principe est simple. Tout le monde a pratiqué l’expérience qui consiste à placer un verre renversé dans une bassine pleine d’eau et a constaté que l’air y reste emprisonné. En pratique les choses sont beaucoup plus compliquées. Il faut construire un récipient  assez grand (La cloche) pour qu’au moins un homme puisse y prendre place et lester ce récipient très lourdement pour qu’il descende sous l’eau.

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Dans les cloches dites "primitives". On y respirait de l’air qui y était contenu au départ de la surface, ce qui avait pour principal inconvénient d'asphyxier son occupant en l'intoxiquant avec son propre gaz carbonique. On songea à renouveler l'air constamment pour évidemment prolonger le séjour dans la cloche positionnée sur le fond et éviter les épuisantes manœuvres de relevage.  

La solution radicale de renouvellement de l’air sera trouvée par l’astronome Edmund Halley. Il fera parvenir de la surface des barils lestés et remplis d’air que l’on débouche grâce à un robinet muni d’un tuyau. Ce procédé permit à Halley et quatre autres plongeurs de séjourner une heure et demie à la profondeur de 18 mètres. 

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 La cloche de Cherbourg du type "Halley" - 1817

Quatre grandes phases d’évolution ont permis d’aboutir à une cloche à plongeur relativement fiable et efficace. Son développement est dû à l’accroissement de son utilisation et surtout aux progrès permanents des sciences et techniques. Employée pour un simple rôle d’observation au début, elle est utilisée par la suite, pour la récupération d’objets engloutis. Mais c’est la réalisation de constructions immergées qui transformera la cloche à plongeur primitive en véritable outil de travail. Cette dernière deviendra indispensable.

Les cloches à plonger furent parfois encore utilisées bien après l’avènement du scaphandrier "Pieds-lourds" dans la construction d'ouvrages importants ou bien particuliers. Le film ci-dessous montrant l'usage d'une cloche à plonger est exceptionnel. Il est en effet très rare de trouver autre chose que des dessins, des peintures ou des gravures...

A diving bell is lowered into the docks at St Katherine's Dock, London.

Les barriques

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Pour travailler sur des sites d’accès difficiles, un moyen d’une grande simplicité fût imaginé au début du XVIII siècle. Le tonneau lesté muni de deux ouvertures pour laisser passer les bras de l’homme qui était enfermé hermétiquement. Aucun moyen pour renouveler l’air en plongée n’était prévu. A chaque retour à la surface, les assistants dévissaient les ouvertures prévues à cet effet, ventilaient de l’air grâce à un soufflet. Une autre ouverture était pratiquée au niveau des pieds de l’occupant pour évacuer l’eau qui aurait pu s’introduire à l’intérieur de l’appareil. Les plus célèbres furent les anglais John Lethbridge et Jacob Rowe (1715). Ils travaillaient parfois six heures d’affilée à une profondeur de 18 à 20 m, restant parfois enfermés une demi-heure. 

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Les  pionniers de la respiration sous-marine autonome

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En 1771, un bourgeois de Paris, nommé Fréminet avait imaginé une curieuse machine à plonger. Baptisée "Hydrostatergatique" par l’inventeur, elle était en cuir et la tête en cuivre. Un réservoir séparé contenait "9 pouces cubes d’air" communiquant par deux tubes élastiques à la bouche et au sommet du casque. Pour assurer l’alimentation et la circulation de l’air, un soufflet contenu dans le réservoir et actionné par un ressort à spirale assurant ce rôle. Fréminet escomptait que la fraîcheur de l’eau réduisant les émanations de fluide humide contribuerait à vivifier l’air. 

Les  premiers scaphandres à casque

L’allemand Karl-Henrich Klingert (1797) va partager avec Freminet le mérite d’affranchir le plongeur de la surface,  du moins en ce qui concerne l’alimentation en air. Génie inventif, un premier projet conserve le lien avec la surface pour l’alimentation en air par tuyaux. Un second projet montre un plongeur debout sur la plateforme d’un monstrueux réservoir en bois contenant 58 "pieds cubes" d’air comprimé pour atteindre de plus grandes profondeurs et assurer des plongées de deux heures.

Le scaphandrier actionnait une manivelle pouvant faire monter ou descendre un réservoir lourdement lesté. Un système d’engrenages mettant en mouvement un piston, diminuait ou augmentait le volume du réservoir. Lorsque le piston remontait, il diminuait le volume et la machine s’immergeait.
 

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Début des plongées avec les scaphandres à casque, les "Pieds-lourds"

Augustus Siebe

L’ingénieur Augustus Siebe (1819), un ingénieur allemand naturalisé britannique, proposa la première version du célèbre scaphandre qui va porter son nom. C’est le début de la plongée avec les scaphandriers les "pieds-lourds". Le principe de ce casque ne changera pas pendant 150 ans et seule l’invention du détendeur, permettant la mise au point du scaphandre autonome, viendra le détrôner. 

En 1837, il met au point le premier scaphandre totalement étanche combinant un casque rigide avec un vêtement intégral imperméable et relié à une pompe d'air en surface. Il avait ainsi transformé son invention d'une pompe à eau et dont il avait déposé le brevet en 1828.

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S'associant en 1868 avec William Augustus O'Gorman, il fonda ainsi l'une des principales entreprises de matériels de plongée au monde.

Joseph-Martin Cabirol

Joseph-Martin Cabirol (1799-1874), chapelier à l'origine puis fabricant de caoutchouc, réalise entre autres des costumes pour les plongeurs à partir de 1841.

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En 1855, il présente à l'Exposition Universelle, un équipement complet de scaphandrier. Cet équipement amélioré sera adopté en 1860 par la Marine Impériale française après de nombreux essais satisfaisants et sera considéré comme l'un des meilleurs scaphandres.

Il aura une situation de quasi-monopole jusqu'en 1865. Cette situation ne pouvait durer, la concurrence nationale est réelle dès 1865 avec l'apparition de l'appareil Rouquayrol à air comprimé inventé par Benoît Rouquayrol (1826-1875). 

Son nom reste pour l'Histoire le premier industriel français de matériel pour scaphandriers Pieds-Lourds.

Pour ceux qui veulent en savoir plus, le livre de Philippe Damon "Etude sur l'évolution technique du scaphandre Cabirol et du régulateur Rouquayrol" donne des informations détaillées (voir références bibliographiques).

Premiers concepts des détendeurs à la demande

A l’aube du 19 siècle, vers les années 1820, une grande industrie va prendre son essor, le gaz et l’éclairage nécessitent de puissants moyens de production et de distribution. Celle-ci est apparemment à l’origine de tous les détendeurs de plongée. Les anglais Samuel Clegg, Samuel Crosley et le français Kean Jérémie Poulliot sont les précurseurs de l’idée des détendeurs. 

Les premiers scaphandres autonomes

Dans les années 1820, un dentiste parisien va concrétiser immédiatement ses recherches et jouira d’une certaine notoriété de son vivant. Paul Lemaire d’Augerville met au point un appareil de lutte contre l’incendie, que l’on appellerait ARI (appareil respiratoire isolant) de nos jours. Il comprenait une espèce de cuirasse à double surface dans laquelle on introduirait de l’air comprimé injecté dans un masque au moyen d’un robinet. L’expérience n’étant pas concluante, l’appareil fût abandonné. Loin de se décourager, l’inventeur qui avait de grandes ambitions et beaucoup de persévérance, résolut de réaliser une version aquatique de son appareil qui peut être considéré comme l’un des premiers scaphandres autonomes ayant fonctionné. Le plus remarquable de tout son équipement était peut-être cette petite ceinture natatoire qui permettait au plongeur de descendre ou monter. La description de son appareil serait trop longue à expliquer mais mérite d’être mentionnée. 

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Les premiers détendeurs à la demande

En 1838, le Dr. Manuel Théodore Guillaumet a eu l’idée qui consiste à envoyer au plongeur un air qui avant d’arriver à sa bouche passe par un petit réservoir où par le moyen d’une soupape régulatrice, la pression se maintient parfaitement égale à celle que le réservoir reçoit extérieurement du liquide. Une pompe foulante manœuvrée assez facilement par un homme placé au bord de l’eau ou sur un bateau comprime l’air dans un réservoir à une pression égale ou supérieure à celle qui répond à la profondeur où doit descendre le plongeur. L’air de ce premier réservoir passe dans un tuyau fermé de toile, rendu imperméable par une couche de gomme élastique et va se rendre dans un plus petit régulateur. Là au moyen d’un mécanisme, cet air se maintient à une pression égale à celle qu’éprouve la poitrine du plongeur. Du second réservoir, l’air ayant ainsi la pression convenable à la respiration du plongeur se rend à la bouche en traversant une soupape à clapet qui s’ouvre par l’aspiration. Pendant l’expiration, cette soupape est fermée et une autre s'ouvre à l’entrée du tuyau destiné à l’expulsion de l’air qui a été respiré. 

Les premiers scaphandres autonomes avec détenteur à la demande et réservoir d’air comprimé

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L'appareil Rouquayrol à air comprimé, du nom de son inventeur Benoît Rouquayrol (1826-1875) représente, dans son principe, la conception des scaphandres actuels.

Cet appareil, dont la mise au point a débuté en 1860, est devenu opérationnel en 1862 et a été perfectionné jusqu’en 1864. Il sera proposé la même année à la Marine Impériale française par le lieutenant de vaisseau Auguste Denayrouze (1837-1883).

Une étroite collaboration entre les deux hommes s'ensuivra. Il est à noter que ces derniers ont bénéficié de l'expérience de Joseph-Martin Cabirol (1799-1874).

Pour ceux qui veulent en savoir plus, le livre de Philippe Damon "Etude sur l'évolution technique du scaphandre Cabirol et du régulateur Rouquayrol" donne des informations détaillées (voir références bibliographiques).

Consacré sur le dos du Capitaine Nemo par Jules Verne dans Vingt mille lieues sous les mers, le scaphandre de Rouquayrol-Denayrouze symbolise l’épopée technologique du XIXe siècle. Il n’est peut être pas le plus abouti mais son régulateur d’air à la demande, son réservoir de plus de 1400 litres d’air détendu et sa facilité de mise en route le feront adopter par les marines de guerre française, anglaise, espagnole, italienne, suédoise, norvégienne, russe et autrichienne.

En complément pour comprendre l'évolution de ce dernier:

Afin de protéger le plongeur du froid des profondeurs marines Rouquayrol et Denayrouze créent un habit étanche en toile caoutchoutée, comme celle déjà utilisée par les scaphandriers de cette époque. Des semelles de plombs de huit kilogrammes chacune viennent compléter l'équipement. Le plongeur porte un pince-nez mais aucun équipement n'est prévu pour protéger ses yeux, car les premiers essais sont faits par des plongeurs en apnée qui pratiquent la pêche et qui plongent les yeux grands ouverts sous l'eau sans aucun type de protection.

Par la suite, le système inclus une petite cloche à hublot unique, pour la tête du plongeur. La cloche se remplit d'air au fur et à mesure des expirations du plongeur.

En 1865, Rouquayrol et Denayrouze constatent que le système de la cloche au remplissage d'air progressif est insuffisant pour la protection des yeux du plongeur et que leur première conception avec pince-nez et sans protection pour les yeux doit être complètement abandonnée au profit d'un système de protection permanente des yeux du scaphandrier. Ils conçoivent un masque facial en cuivre adaptable à l'habit de plongée et qu'ils surnomment "groin" en raison de sa forme. L'air en provenance du régulateur arrive dans le masque par un embout buccal et les gaz d'expiration sont évacués moyennant un robinet manuel à soupape de non-retour.

Le masque "groin" passe de un à trois puis finalement quatre hublots, mais des difficultés relevées par les plongeurs l'ayant utilisé amènent Auguste Denayrouze, en 1866, à remplacer le masque "groin" par un casque scaphandre traditionnel équipé du même embout buccal et du même robinet d'évacuation d'air vicié.

Un embout buccal moins confortable qu'une respiration naturelle dans le casque, une mauvaise isolation thermique dans la "peau- de-bouc" du fait que le vêtement est plaqué contre le corps (n'est pas en équipression avec le milieu ambiant), une faible autonomie; finalement le régulateur dorsal est abandonné.

Ce qu'il en restera, c'est un réservoir intermédiaire positionné à la sortie de la pompe en surface pour éviter les à-coups de pression de la pompe.

Finalement, le casque est modifié, pour être comparable, sur le principe, aux autres casques de l'époque. C'est l'une des raisons pour laquelle, l'appareil Rouquayrol a été oublié durant près d'une cinquantaine d'années et que son principe soit repris beaucoup plus tard.

A noter qu'en 1895, la société crée par Rouquayrol et Denayrouze devient la "Société Charles Petit" et en 1930 "Etablissements René Piel".

Catalogue du matériel Denayrouze de l'époque

Les premiers recycleurs

A l’origine, les recycleurs étaient destinés à sauver les mineurs dans les décombres des mines soufflées par des coups de grisou ou des éboulements.

En 1808, Pierre-MarieTouboulic invente l'"Ichtioandre", un appareil d'une nouvelle conception, qui offre au plongeur sa liberté d'action en supprimant le tuyau d'air. Préférant renouveler l'air d'une manière chimique, plutôt que d'essayer d’emmagasiner  de l'air sous pression dans un récipient. Il est le créateur de la plongée à l'oxygène.

En 1849, Pierre-Amable-Hector De Saint-Simon-Sicard invente et fabrique l’appareil "photo-chimico-sauveur" car il considère que les appareils de sauvetage de l’époque ne remplissent par leurs buts. Le but recherché par De Saint-Simon-Sicard est identique à Touboulic : dispenser le plongeur de ses câbles et tuyaux. L’appareil "photo-chimico-sauveur" est un équipement autonome à oxygène, fonctionnant sur le même principe que l'"Ichtioandre" de Touboulic : Le plongeur prélève d’un récipient, au moyen d’un robinet, de l’oxygène pour sa respiration et le gaz carbonique rejeté est épuré pour ne pas l’intoxiquer. L’appareil ne possède ni pompe, ni tuyau. Mécaniquement, il est très simple.

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Le premier recycleur opérationnel, inventé à des fins subaquatiques date de 1878 et on le doit à Henry Fleuss. Son invention lui permit de faire une immersion de plus d’une heure à 6 mètres de profondeur. Il s’associera alors avec Augustus Siebe pour développer son invention.

Principe de fonctionnement du recycleur

L’air est composé approximativement de 20,9 % d’oxygène (O2) et de 79 % d’azote (N2) et de quelques autres gaz dont l’un nous intéresse particulièrement en plongée, le gaz carbonique (CO2). A chaque cycle respiratoire, nous inspirons 21 % d’oxygène et nous en expirons 16 %. Il n’y a donc que 5% d’oxygène qui a été utilisé par l’organisme ; on en expire donc 16 % dans la nature. Alors que cela importe peu sur terre, cette perte de gaz devient importante dans des environnements irrespirables (eau, atmosphère viciée…). Il est rapidement venu à l’idée des l’ingénieurs de concevoir des appareils qui permettraient d’utiliser la totalité de l’oxygène rejeté et d’augmenter ainsi l’autonomie. Le seul impératif est de maintenir le taux d’oxygène stable dans le mélange inspiré et de ne pas être intoxiqué par le CO2, qui ne manquerai pas de s’accumuler si on se contentait de respirer simplement dans un environnement hermétique.

Confrontation des technologies

La confrontation des technologies

L'ère de la plongée ne pouvait débuter qu'au début de la deuxième Révolution Industrielle. L'avènement de la propulsion à hélice pour les navires et principalement pour ceux appartenant à la Marine a fortement contribué au lancement du scaphandre. De plus la modernisation  des moyens de locomotions terrestres, maritimes et fluviaux a également joué un rôle prépondérant.

A partir de 1865 on assiste à la naissance de la concurrence entre deux technologies totalement différentes : Le scaphandre et le régulateur Rouquayrol-Denayrouze.

Ces dix années de confrontation entre ces deux technologies seront décisives car elles influenceront sur l'avenir. En effet, ces deux types d'appareils seront employés jusqu'au 20 ème siècle : Le scaphandre sera pratiquement identique  à celui conçu par Augustus Siebe et le régulateur deviendra le détenteur de plongée vulgarisé par le commandant Cousteau. 

La révolution douce, aller sous l'eau sans y travailler

L’utilisation du casque des scaphandriers pieds-lourds puis du masque des plongeurs autonomes concrétise le passage d’un univers hostile où on ne va que travailler, à un espace merveilleux où il fait bon se promener. On assiste à une "révolution douce" où progressivement l’idée d’aller sous l’eau sans y travailler fait son chemin. On retrouve cette idée exprimée dans le roman de Jules Verne, "Vingt mille lieues sous les mers", où l’auteur équipe ses promeneurs sous-marins d’un scaphandre, vraisemblablement Cabirol, et d’un régulateur Rouquayrol-Denayrouze. La longue partie de chasse qu’il met en scène, comme les promenades dans l’Atlantide, atteste d’un univers qui reste très fantasmatique.

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La France pionnière des technologies de plongée au 20ème siècle

Dans la continuité des appareils Rouquerol et Donayrouze, les chercheurs français vont ensuite être à l’origine de la plupart des inventions du 20 ème siècle. La France restera toujours au premier rang mondial des innovations avec tous ses pionniers du monde sous-marin : Fernez, Le Prieur, De Corlieu, Commeinhes, Cousteau, Gagnan, Taillez, Beuchat, Delauze…

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Sources bibliographiques : "Les précurseurs de la plongée autonome 1771-1853", "Les plongeurs de l'histoire" avec l'accord de leurs auteurs. Un extrait de texte est tiré de la thèse de doctorat de M. Mascret Vianney.
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