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APPAREIL NETTOYEUR DE SURFACE IMMERGÉE MUNI D'UN
DISPOSITIF ACCÉLÉROMÉTRIQUE DÉTECTANT L'ACCÉLÉRATION
GRAVITATIONNELLE
L'invention concerne un appareil nettoyeur de surface
immergée.
Un appareil nettoyeur de surface immergée est utilisé pour
nettoyer des bassins tels que des piscines. Une piscine doit être
régulièrement
nettoyée pour disposer d'une eau compatible avec des activités de baignade. La
fréquence de nettoyage d'une piscine dépend de sa taille, de sa forme, de sa
localisation, par exemple de sa proximité avec des arbres susceptibles de
perdre des
feuilles, de son utilisation, du climat, de l'exigence de son propriétaire,
etc.
La plupart des appareils connus comprennent en général :
- un corps creux,
- des organes roulants présentant des zones de contact
avec la surface immergée définissant un plan de roulage du corps creux sur la
surface immergée,
- au moins un moteur d'entraînement d'au moins un
organe roulant, dit organe roulant moteur, de façon à former un dispositif
d'entraînement apte à entraîner, par l'intermédiaire de ce(s) organe(s)
roulant(s)
moteur(s), le corps creux en déplacement sur la surface immergée au moins dans
un
sens d'avancement et selon une direction principale d'avancement, dite
direction
longitudinale,
- une chambre de filtration ménagée dans le corps creux
et présentant :
. au moins une entrée de liquide dans le corps
creux située à la base dudit corps creux,
. au moins une sortie de liquide hors du corps
creux située à distance de la base dudit corps creux,
. au moins un circuit hydraulique de circulation de
liquide entre au moins une entrée de liquide et au moins une sortie de liquide
à
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travers au moins un dispositif de filtrage.
La plupart de ces appareils connus comprennent en outre des
programmes prédéterminés adaptés pour commander les moteurs d'entraînement
des organes roulants de manière à définir les trajectoires de déplacement de
l'appareil. Ainsi, lorsqu'un tel programme est activé, l'appareil est entraîné
en
déplacement sur la surface immergée selon des trajectoires prédéterminées. Ces
programmes peuvent par exemple accéder à des moyens de mémorisation dans
lesquels sont enregistrés des données représentatives des dimensions et des
formes
de la piscine. Dès lors, une fois que ce programme est activé, l'appareil se
déplace
selon des déplacements prédéterminés compte tenu des contraintes de formes et
de
dimensions enregistrées dans les moyens de mémorisation.
Il existe en outre des programmes qui cherchent à optimiser
les déplacements de l'appareil sur la surface immergée pour limiter le temps
de
nettoyage.
Avec de tels appareils, il est cependant nécessaire de pouvoir
détecter avec une certaine précision la position et/ou l'orientation de
l'appareil sur la
surface immergée. Les solutions utilisées jusqu'à maintenant pour ce faire
sont peu
satisfaisantes dans la mesure où elles sont soit simples dans leur principe
mais peu
fiables et peu précises dans leur fonctionnement (capteurs d'inclinaison à
billes), soit
au contraire relativement complexes et coûteuses, et en réalité peu précises
(système
inertiel avec double intégration dans le temps).
En conséquence, le besoin se fait sentir de pouvoir disposer
d'un dispositif de détection embarqué à bord de l'appareil qui simultanément
soit
simple, peu coûteux, d'une grande précision et d'une totale fiabilité.
L'invention vise à résoudre ce problème.
L'invention vise également à proposer un appareil nettoyeur
doté d'un dispositif de détection permettant de procurer de nouvelles
fonctionnalités,
notamment en ce qui concerne les différentes catégories d'événements de
déplacement et/ou d'orientation de l'appareil, et plus généralement son
comportement en déplacement sur la surface immergée, et ce y compris dans le
cas
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d'un appareil entraîné sur la surface immergée sans programme de déplacement
spécifique.
L'invention vise ainsi en particulier à proposer un appareil
nettoyeur qui puisse être automoteur, autonome dans ses déplacements et
susceptible de s'adapter automatiquement aux événements qu'il rencontre, et ce
grâce à une détection de sa position et/ou de son orientation suffisamment
précise
pour permettre la détection d'un tel événement avec fiabilité et la mise en
oeuvre
d'une modification de sa commande d'entraînement en fonction de cette
détection.
Pour ce faire, l'invention concerne donc un appareil nettoyeur
de surface immergée comprenant :
- un corps creux,
- des organes de guidage et d'entraînement du corps
creux sur la surface immergée,
- une chambre de filtration ménagée dans le corps creux
et présentant :
au moins une entrée de liquide dans le corps
creux située à la base dudit corps creux,
. au moins une sortie de liquide hors du corps
creux située à distance de la base dudit corps creux,
. au moins un circuit hydraulique de circulation de
liquide entre au moins une entrée de liquide et au moins une sortie de liquide
à
travers au moins un dispositif de filtrage,
caractérisé en ce qu'il comprend :
- un dispositif accéléromètrique solidaire du corps
creux adapté pour fournir des mesures instantanées d'au moins une composante
de
l'accélération de la gravité terrestre selon au moins une direction fixe par
rapport au
corps creux,
- une unité de traitement des mesures d'accélération
délivrées par le dispositif accéléromètrique, adaptée pour fournir des données
représentatives de l'orientation angulaire de chaque direction fixe de
l'appareil par
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rapport à la verticale.
Les inventeurs ont en effet constaté qu'un tel appareil
nettoyeur de surface immergée présente en fait des mouvements de déplacement
suffisamment lents, avec des accélérations suffisamment faibles, le plus
souvent
sans choc ni vibrations, pour que, contre toute attente, une simple détection
de
l'orientation d'au moins une direction fixe de l'appareil par rapport à
l'accélération
gravitationnelle, c'est-à-dire par rapport à la verticale locale, suffise en
pratique à
déterminer avec une très grande fiabilité le comportement de déplacement de
l'appareil sur la surface immergée, en particulier l'apparition d'un événement
de
déplacement spécifique nécessitant une adaptation ou une modification de
commande de l'entraînement (par exemple un blocage, un retournement, un risque
d'emmêlage du câble, un contact avec une paroi de fond, un contact avec une
paroi
verticale, un déplacement sur une paroi inclinée, une arrivée de l'appareil en
ligne
d'eau, une prise d'air en ligne d'eau, ... ou toute autre anomalie de
fonctionnement).
En outre, une telle détection permet également de conférer de nouvelles
fonctionnalités à l'appareil, par exemple la détection de la qualité du
revêtement de
la surface immergée à partir du taux de glissement en rotation de l'appareil.
Une
telle détection permet aussi de commander les déplacements de l'appareil selon
des
trajectoires prédéterminées (par exemple exploration en ligne droite ou en
spirale)
de façon simple et fiable, en s'adaptant aux évènements rencontrés si le
besoin s'en
fait sentir.
Avantageusement et selon l'invention, l'unité de traitement est
adaptée pour enregistrer au cours du temps lesdites données représentatives de
l'orientation angulaire de chaque direction fixe par rapport à la verticale.
Ainsi,
l'unité de traitement peut déterminer non seulement la position angulaire de
chaque
direction fixe de l'appareil par rapport à la gravité, mais également les
variations au
cours du temps de l'orientation de chaque direction fixe de l'appareil et/ou
des
durées correspondant à ces variations. Les inventeurs ont déterminé que ces
informations peuvent être utilement exploitées pour détecter l'apparition de
divers
événements, et s'avèrent en pratique être suffisantes pour pouvoir commander
avec
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fiabilité un appareil selon l'invention de façon totalement autonome.
Ainsi, avantageusement et selon l'invention, l'unité de
traitement comprend un module de détection d'évènements adapté pour, à partir
desdites données représentatives de l'orientation angulaire de chaque
direction fixe
5 par rapport à la verticale, détecter l'apparition d'au moins un événement
prédéterminé relatif au déplacement de l'appareil. Un tel événement est choisi
par
exemple parmi les événements suivants : ascension d'une paroi inclinée ;
ascension
d'une paroi inclinée selon une pente ne correspondant pas à la plus grande
pente ;
risque d'emmêlage du câble ; détection de la qualité du revêtement de la
surface
immergée par mesure d'un taux de glissement en rotation ; arrivée de
l'appareil sur
la paroi de fond et mesure de la profondeur du bassin ; retournement de
l'appareil ;
position anormale de l'appareil (par exemple sur le dos) ; arrivée en ligne
d'eau de
l'appareil ; arrivée de l'appareil au contact d'une paroi non horizontale
(paroi
verticale latérale ou paroi inclinée)...
Dans un appareil selon l'invention, ladite unité de traitement
peut être embarquée, c'est-à-dire portée par le corps creux et solidaire du
corps
creux en déplacement sur la surface immergée. En variante, ladite unité de
traitement peut au contraire ne pas être embarquée, c'est-à-dire être déportée
à
l'extérieur du corps creux, indépendante du corps creux, par exemple à
l'extérieur du
bassin, notamment intégrée à un boîtier extérieur de commande. Dans cette
dernière
variante, ladite unité de traitement est adaptée pour communiquer à distance
avec le
dispositif accéléromètrique, par exemple via un câble d'alimentation
électrique d'un
moteur électrique embarqué solidaire du corps creux, ou par liaison sans fil.
De préférence, avantageusement selon l'invention, le
dispositif accéléromètrique est adapté pour fournir des mesures instantanées
de trois
composantes de l'accélération de la gravité terrestre selon trois directions
orthogonales deux à deux. Dans un mode de réalisation, le dispositif
accéléromètrique peut être constitué d'un simple accéléromètre trois axes
monté fixe
par rapport au corps creux de l'appareil.
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Un appareil selon l'invention peut comporter toutes sortes
d'organes de guidage et d'entraînement. Avantageusement un appareil selon
l'invention comporte des organes de guidage d'entraînement qui présentent des
zones de contact avec la surface immergée définissant un plan de contact, et
en
particulier avantageusement des organes de roulage définissant un plan de
roulage.
L'invention s'applique à différentes sortes d'appareils,
notamment de type à entraînement électrique et/ou hydraulique et/ou par
aspiration
et/ou par pression ; et/ou à pompage électrique et/ou par aspiration et/ou par
pression... Néanmoins, l'invention s'applique avantageusement à un appareil de
type
roulant, automoteur électrique. Ainsi, avantageusement un appareil selon
l'invention
est aussi caractérisé en ce qu'il s'agit d'un appareil roulant comprenant au
moins un
moteur électrique d'entraînement d'au moins un organe roulant, dit organe
roulant
moteur, de façon à former un dispositif d'entraînement apte à entraîner, par
l'intermédiaire de ce(s) organe(s) roulant(s) moteur(s), le corps creux en
déplacement sur la surface immergée au moins dans un sens d'avancement et
selon
une direction principale d'avancement, dite direction longitudinale.
Avantageusement et selon l'invention, l'unité de traitement comprend un module
de
commande adapté pour fournir des signaux de commande de chaque moteur selon
un mode de fonctionnement prédéterminé en fonction de données de détection
d'au
moins un événement prédéterminé délivrées par le module de détection
d'évènements.
Avantageusement, dans un appareil selon l'invention ladite
unité de traitement fait donc aussi office d'automate de pilotage apte à
commander
au moins un moteur électrique d'entraînement en fonction desdites données
représentatives de l'orientation angulaire de chaque direction fixe l'appareil
par
rapport à la verticale.
Une telle unité peut être de tous types connus. Elle peut par
exemple comprendre un microprocesseur pouvant accéder à une mémoire dans
laquelle sont mémorisées des règles prédéterminées qui définissent des
commandes
moteur en fonction des données accéléromètriques délivrées par le dispositif
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accéléromètrique et, le cas échéant, en fonction d'au moins un paramètre de
fonctionnement d'au moins un moteur de l'appareil (par exemple la vitesse de
rotation de chaque moteur d'entraînement). Ces règles consistent par exemple à
entraîner les moteurs électriques d'entraînement de sorte que l'appareil fasse
un
demi-tour lorsqu'une paroi verticale est détectée. Ces règles peuvent
également
consister à augmenter la puissance des moteurs électriques lorsqu'une paroi
inclinée, non verticale, est détectée de manière que l'appareil conserve la
même
vitesse de déplacement malgré l'inclinaison de la paroi. Ces règles peuvent
également consister à couper les moteurs électriques si les données
accéléromètriques révèlent que l'appareil s'est renversé. Ces règles peuvent
également consister à faire pivoter l'appareil plusieurs fois sur lui-même si
les
données accéléromètriques révèlent que l'appareil a effectué plusieurs tours
en
giration dans le même sens de sorte que l'intégrité du câble électrique
d'alimentation des moteurs semble compromise ou que l'effet d'ancrage devient
trop important. De manière générale, ces règles peuvent être de tous types. En
outre,
de préférence, des règles supplémentaires peuvent être programmées par
l'utilisateur
de manière que son appareil nettoyeur présente des fonctionnalités propres
spécifiques à son bassin.
L'invention s'applique aussi avantageusement à un appareil
comprenant au moins un dispositif motorisé de pompage, au moins partiellement
interposé dans un circuit hydraulique, et adapté pour générer un débit de
liquide
entre chaque entrée de liquide et chaque sortie de liquide reliées par ce
circuit
hydraulique. Avantageusement un tel appareil selon l'invention comprend au
moins
un moteur électrique de pompage embarqué à bord du corps creux.
Ce dispositif de pompage comprend de préférence un moteur
électrique de pompage comprenant un arbre rotatif moteur couplé à une hélice
de
pompage axial interposée dans un circuit hydraulique dont l'axe de rotation
est
incliné par rapport à la direction longitudinale.
De préférence, l'unité de traitement est adaptée pour
commander ledit dispositif motorisé de pompage en fonction desdites données
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accéléromètriques. Cette commande permet de moduler le débit de liquide qui
circule entre l'entrée et la sortie de liquide. Or, les inventeurs ont
déterminé que
dans de nombreuses situations, une modulation du débit de liquide circulant
entre
chaque entrée et chaque sortie de liquide ne porte pas atteinte aux
performances de
nettoyage de l'appareil, alors que cela permet de diminuer la consommation
électrique générale de l'appareil. Ainsi, dans de nombreuses situations, un
appareil
selon l'invention consomme moins d'énergie tout en présentant des performances
de
nettoyage optimales.
Une unité de traitement d'un appareil selon l'invention peut
aussi être adaptée pour commander une modulation du débit de liquide en
fonction
des données accéléromètriques délivrées par le dispositif accéléromètrique.
Un appareil selon l'invention peut donc être commandé de
manière que la pompe génère un débit de liquide variable en fonction de l'état
de
l'appareil. Cet état est déterminé par les mesures fournies par le dispositif
accéléromètrique.
Le dispositif accéléromètrique d'un appareil selon l'invention
permet de détecter le passage de l'appareil en ligne d'eau, le blocage de
l'appareil
contre une bonde de fond d'un bassin, le blocage de l'appareil contre une
paroi
verticale, etc.
Dès lors, la commande du dispositif de pompage par l'unité de
traitement, à partir des données accéléromètriques dérivées des mesures
d'accélération fournies par un accéléromètre, permet de réduire, voire de
couper, la
puissance de la pompe lorsque l'appareil rencontre des zones particulières,
comme
une bonde de fond, de manière à faciliter le franchissement de ces zones.
Avantageusement et selon l'invention, au moins une sortie de
liquide, dite sortie arrière, est orientée vers l'arrière, de sorte que le
courant de
liquide qui s'échappe par cette sortie arrière puisse créer par réaction des
efforts
dont la résultante, dite effort de réaction hydraulique, présente une
composante
longitudinale d'entraînement de l'appareil vers l'avant non nulle.
En variante ou en combinaison, avantageusement et selon
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l'invention, au moins une sortie arrière est orientée de sorte que le courant
de liquide
qui s'échappe par cette sortie arrière puisse en outre créer un effort de
réaction
hydraulique qui présente une composante verticale de l'appareil vers le bas
non
nulle.
Un appareil équipé d'une telle sortie de liquide peut présenter
de nombreux programmes spécifiques à de nombreuses situations couramment
rencontrées au cours de l'évolution normale d'un appareil nettoyeur dans un
bassin,
tel qu'une piscine. En particulier, lorsqu'un tel appareil rencontre une paroi
verticale
à la fin d'une trajectoire sur une paroi horizontale ou sensiblement
horizontale, les
organes moteurs avant de l'appareil sont plaqués contre cette paroi verticale
en
raison de la composante longitudinale de l'effort de réaction hydraulique, de
sorte
que l'avant de l'appareil s'élève le long de la paroi verticale. Dès lors, les
organes
moteurs, associés au flux hydraulique, permettent l'ascension de l'appareil le
long
de la paroi verticale. Il convient dans une telle situation de s'assurer que
l'appareil
n'émerge pas trop de la ligne d'eau du bassin pour éviter qu'il n'aspire de
l'air.
Selon l'invention, la puissance du dispositif de pompage peut être modulée, et
notamment réduite, ce qui permet de limiter la vitesse ascensionnelle au
voisinage
de la ligne d'eau notamment. Pour ce faire, les mesures fournies par
l'accéléromètre
permettent de déterminer que l'appareil se déplace le long d'une paroi
verticale, puis
arrive en ligne d'eau. De plus, un appareil selon l'invention, une fois qu'il
a atteint
la ligne d'eau, peut être ramené vers le fond du bassin tout en restant plaqué
contre
une paroi du bassin en réduisant la puissance de la pompe, ce qui réduit le
jet
hydraulique à l'arrière de l'appareil et permet ainsi un retour de l'appareil
vers le
fond du bassin sous l'effet de son propre poids. La réduction de la puissance
de la
pompe réduit la consommation énergétique. De plus, les organes roulants
moteurs
peuvent être totalement arrêtés dans cette configuration, ce qui réduit encore
davantage les consommations énergétiques.
Un appareil selon l'invention permet également de gérer de
manière particulièrement efficace les passages de nez de marche, c'est-à-dire
des
arêtes connexes de jonction entre une paroi verticale et une paroi
horizontale. De la
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même manière que pour la rencontre d'une paroi verticale, la composante
longitudinale du jet hydraulique assure le placage des organes roulants moteur
contre les parois de telle sorte que l'appareil s'élève contre la paroi
verticale.
Lorsque les organes roulants moteur sont décollés de la paroi verticale et ne
5 permettent donc plus d'entraîner l'appareil, l'entraînement hydraulique
fournit la
puissance nécessaire pour permettre le pivotement de l'appareil vers le sens
du
retour du contact de ses organes roulants avec la paroi horizontale formant le
nez de
marche. La puissance du jet hydraulique, déterminée par la puissance modulée
de la
pompe, permet de maîtriser totalement l'angle de pivotement et d'adapter la
réaction
10 de l'appareil à tous types de configuration. Ainsi, un appareil selon
l'invention peut
franchir les nez de marches sans difficulté, en limitant les dépenses
énergétiques et
en garantissant des retours de contact précis, en douceur, qui ne sont pas
susceptibles d'endommager l'appareil.
L'invention concerne également un appareil roulant nettoyeur
de surface immergée caractérisé en combinaison par tout ou partie des
caractéristiques mentionnées ci-dessus ou ci-après.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention
apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation
et
d'exemples données à titre uniquement non limitatif et qui se réfère aux
figures
annexées, dans lesquelles :
- la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un
appareil nettoyeur de surface immergée selon un mode de réalisation de
l'invention,
- la figure 2 est une vue schématique de profil de l'appareil
de la figure 1,
- la figure 3 est une vue schématique en coupe
longitudinale d'un appareil selon un mode de réalisation de l'invention,
- la figure 4 est une vue schématique en perspective du
dispositif d'entraînement d'un appareil selon un mode de réalisation de
l'invention,
- la figure 5 est un schéma synoptique de la commande des
moteurs électriques d'entraînement à partir des mesures des composantes de
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l'accélération gravitationnelle fournies par un accéléromètre solidaire de
l'appareil
selon l'invention,
- la figure 6 est une vue schématique représentant un
repère à trois axes orthogonaux correspondant aux trois axes de mesures des
composantes de l'accélération gravitationnelle délivrée par un accéléromètre
solidaire d'un appareil selon l'invention représenté en une orientation
quelconque à
des fins d'illustration,
- la figure 7 est un premier exemple de signaux délivrés
par l'accéléromètre d'un appareil selon l'invention correspondant à trois
événements
différents successifs,
- la figure 8 est un deuxième exemple de signaux délivrés
par l'accéléromètre d'un appareil selon l'invention correspondant à un autre
événement,
- la figure 9 est un troisième exemple de signaux délivrés
par l'accéléromètre d'un appareil selon l'invention correspondant à un autre
événement,
- la figure 10 est un quatrième exemple de signaux
délivrés par l'accéléromètre d'un appareil selon l'invention correspondant à
un autre
événement,
- la figure 11 est un cinquième exemple de signaux
délivrés par l'accéléromètre d'un appareil selon l'invention correspondant à
un autre
événement,
- la figure 12 est un sixième exemple de signaux délivrés
par l'accéléromètre d'un appareil selon l'invention correspondant à un autre
événement,
- la figure 13 est un septième exemple de signaux délivrés
par l'accéléromètre d'un appareil selon l'invention correspondant à un autre
événement.
Sur les figures, les échelles et les proportions ne sont pas
strictement respectées et ce, à des fins d'illustration et de clarté.
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Dans toute la description détaillée qui suit en référence aux
figures, et sauf indication contraire, chaque organe de l'appareil nettoyeur
est décrit
tel qu'il est agencé lorsque l'appareil est en déplacement normal sur une
surface
immergée horizontale selon un sens privilégié d'avancement.
Un appareil selon l'invention comprend un corps 1 creux et
des organes 2, 3, 4 roulants de guidage du corps 1 creux sur une surface
immergée
dans au moins un sens privilégié d'avancement et selon une direction
principale
d'avancement, dite direction longitudinale, parallèle à la surface immergée.
Ce corps 1 creux est formé principalement d'un carter concave
délimitant une enceinte principale. Ce carter concave est par exemple réalisé
par
moulage ou rotomoulage. Ce carter est de préférence réalisé en un matériau
thermoplastique, tel que le polyéthylène, le polypropylène, l'ABS, le PMMA ou
tout matériau équivalent.
Ce corps 1 creux présente une enceinte centrale adaptée pour
recevoir une chambre de filtration. Cette enceinte centrale est délimitée par
une
paroi inférieure s'étendant dans un plan sensiblement horizontal ; par des
parois
latérales s'étendant globalement dans des plans verticaux ; par une paroi
avant
s'étendant globalement dans un plan vertical orthogonal aux plans des parois
latérales verticales ; et par une paroi arrière s'étendant globalement dans un
plan
vertical orthogonal aux plans des parois latérales verticales.
La paroi inférieure présente une ouverture s'étendant
transversalement au voisinage de la paroi avant de telle sorte que du liquide
peut
rentrer dans l'enceinte centrale par cette ouverture inférieure transversale.
La paroi arrière comprend une ouverture cylindrique. Ainsi,
l'ouverture cylindrique ménagée dans la paroi arrière du carter est
longitudinalement décalée de l'ouverture inférieure transversale ménagée dans
la
paroi inférieure. De plus, cette ouverture cylindrique est agencée dans la
partie haute
du carter de telle sorte qu'elle est également verticalement décalée de
l'ouverture
inférieure transversale.
Comme représenté notamment sur la figure 3, ce corps 1 creux
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comprend une chambre 8 de filtration présentant une entrée 9 de liquide située
à la
base du corps 1 creux, c'est-à-dire dans la partie basse de l'appareil, une
sortie 10 de
liquide disposée à l'opposé de la base du corps 1, c'est-à-dire dans la partie
haute de
l'appareil, et un circuit hydraulique adapté pour assurer une circulation de
liquide
entre l'entrée 9 de liquide et la sortie 10 de liquide à travers un dispositif
11 de
filtrage.
L'ouverture transversale ménagée dans la paroi inférieure du
carter forme l'entrée 9 de liquide de l'appareil et l'ouverture cylindrique
ménagée
dans la paroi arrière de l'appareil forme la sortie 10 de liquide de
l'appareil.
L'enceinte centrale du corps 1 creux est adaptée pour recevoir
le dispositif 11 de filtrage. Le dispositif 11 de filtrage est agencé entre
l'entrée 9 de
liquide et la sortie 10 de liquide. Ce dispositif 11 de filtrage peut être de
tous types
connus. Par exemple, le dispositif 11 de filtrage comprend une armature rigide
et un
tissu filtrant porté par cette armature rigide. Un tel dispositif 11 de
filtrage est donc
autoporteur et peut être aisément manipulé par un utilisateur.
L'appareil comprend également une trappe 6 d'accès à ce
dispositif 11 de filtrage. Cette trappe 6 d'accès forme une paroi supérieure
du corps
1 creux et recouvre ce dernier. Dans le mode de réalisation représenté, cette
trappe 6
est ménagée sur le dessus de l'appareil de telle sorte qu'un utilisateur de
l'appareil
peut aisément procéder à l'ouverture de la trappe 6 et extraire le dispositif
11 de
filtrage. La trappe 6 d'accès est articulée au corps 1 de l'appareil par des
charnières
23 agencées à l'arrière de l'appareil.
Dans le mode de réalisation préférentiel représenté sur les
figures, les organes roulants 2, 3, 4 de guidage et d'entraînement de
l'appareil
comprennent un essieu avant comprenant des roues 2 avant motrices, une de
chaque
côté, et un essieu arrière comprenant des roues 3 arrière non motrices, une de
chaque côté.
En outre, de préférence et tel que représenté sur les figures,
l'appareil comprend des brosses 4 agencées à l'avant de l'appareil. Ces
brosses 4
sont destinées à assurer un brossage de la surface immergée et à déplacer les
débris
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brossés vers l'arrière de l'appareil en direction de l'entrée 9 de liquide
agencée sous
l'appareil.
Ces brosses 4 peuvent être de tous types. Selon un mode de
réalisation de l'invention, l'appareil comprend deux brosses 4 avant
coaxiales.
Chaque brosse 4 est adaptée pour être mise en rotation autour d'un axe
s'étendant
selon une direction, dite direction transversale, perpendiculaire à la
direction
longitudinale. Chaque brosse 4 comprend une pluralité d'ailettes 41 s'étendant
radialement d'un arbre de brosse formant l'axe de rotation de la brosse 4. Les
ailettes 41 sont par exemple en caoutchouc ou en un matériau plastique
résistant.
L'appareil comprend en outre au moins un moteur 20
électrique d'entraînement des roues avant 2 motrices. De préférence,
l'appareil
comprend deux moteurs 20a, 20b d'entraînement, un de chaque côté,
respectivement
pour l'entraînement indépendant de chacune des roues 2 avant. Pour ce faire,
chaque
roue avant 2 présente une denture 5 interne coopérant avec un pignon 45
entraîné
par le moteur 20a, 20b d'entraînement correspondant.
Les brosses 4 sont de préférence également entraînées en
rotation à partir d'au moins un moteur 20a, 20b électrique d'entraînement des
roues
avant 2 par l'intermédiaire d'un système à engrenages. Selon ce mode de
réalisation,
la denture 5 interne de chaque roue 2 avant motrice coopère avec un pignon 42
fixé
à une extrémité de l'arbre d'une brosse 4 de telle sorte qu'une rotation de la
roue 2
entraîne par l'intermédiaire de la denture 5 et du pignon 42, la rotation de
l'arbre de
la brosse 4, et donc la rotation de la brosse 4.
Ainsi, dans le mode de réalisation représenté, les organes
roulants sont constitués des roues avant 2 motrices, des roues arrière 3 non
motrices
et des brosses 4 qui participent à l'entraînement et au guidage de l'appareil
sur la
surface immergée. Quoi qu'il en soit, les organes roulants 2, 3, 4 présentent
des
zones destinées à venir au contact avec la surface immergée qui sont
coplanaires et
définissent un plan 50 théorique de roulage. La direction longitudinale
d'avancement
de l'appareil est parallèle à ce plan 50 théorique de roulage.
Les roues avant 2 présentent de préférence un diamètre
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compris entre 100 mm et 500 mm, notamment compris entre 150 mm et 250 mm.
Selon le mode de réalisation des figures, les roues avant 2 présentent un
diamètre de
l'ordre de 200 mm. De la sorte, ces roues avant 2 facilitent le franchissement
d'obstacles et présentent une motricité améliorée. Avantageusement, leur bande
de
5 roulement périphérique est formée ou revêtue d'un matériau antidérapant.
Les roues avant 2 et les brosses 4 constituent des organes
roulants avant moteur 2, 4 qui s'étendent en saillie vers l'avant par rapport
aux
autres éléments constitutifs de l'appareil, notamment le corps creux, de façon
à
former la partie extrême avant de l'appareil et à venir en premier en contact
avec un
10 obstacle rencontré au cours du déplacement vers l'avant, par exemple une
paroi
verticale.
Selon un mode préférentiel de réalisation, l'appareil comprend
un dispositif motorisé de pompage de liquide comprenant un moteur 12
électrique
de pompage présentant un arbre rotatif moteur accouplé à une hélice 14 de
pompage
15 axial entraînée en rotation par le moteur 12 autour d'un axe. L'hélice 14
est
interposée dans le circuit hydraulique de façon à y générer un débit de
liquide entre
l'entrée 9 de liquide et la sortie 10 de liquide. La sortie 10 de liquide est
directement
en regard de l'hélice de pompage de sorte que le liquide s'écoule hors de la
sortie 10
de liquide selon une direction correspondant au débit de liquide généré par
l'hélice
de pompage, ce débit ayant une vitesse orientée selon l'axe de rotation de
l'hélice 14.
Du liquide entre dans le corps 1 creux par l'entrée 9 de liquide agencée sous
l'appareil. Ce liquide passe dans une colonne 15 d'admission de liquide pour
atteindre le dispositif 11 de filtrage. Ce dispositif 11 de filtrage laisse
passer le
liquide par le tissu filtrant et retient les débris 60 solides. Le liquide
filtré atteint
alors la sortie de liquide 10 et est éjecté à l'arrière de l'appareil, dans le
bassin d'où
il provient.
Un appareil selon l'invention comprend au moins un
accéléromètre 80 solidaire du corps creux de l'appareil. Cet accéléromètre 80
est un
accéléromètre trois axes adapté pour fournir des mesures des composantes Gx,
Gy,
Gz de la l'accélération de la gravité G selon trois axes orthogonaux X
longitudinal,
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Y latéral et Z en hauteur, fixes par rapport à l'accéléromètre 80, et donc par
rapport à
l'appareil (figure 6). Un accéléromètre 80 selon l'invention peut être de tous
types
connus, notamment un circuit intégré de type à sortie analogique ou de type à
sortie
numérique. La fixation de l'accéléromètre 80 sur le corps creux de l'appareil
peut
être obtenue par des moyens adhésifs, des moyens du type vis/écrou, rivet ou
autres
moyens équivalents. Cet accéléromètre 80 est relié à une unité 81 de
traitement des
mesures fournies par cet accéléromètre.
Cette unité 81 de traitement comprend un module 82 de
détection d'événements et un module 83 de commande des moteurs de l'appareil.
Le
module 82 de détection d'événements reçoit les trois signaux émis par
l'accéléromètre 80 correspondant aux mesures instantanées de l'amplitude des
trois
composantes Gx, Gy, Gz de la l'accélération de la gravité G selon les trois
axes
orthogonaux X, Y et Z. le module 82 de détection d'événements enregistre ces
trois
composantes Gx, Gy, Gz de la l'accélération de la gravité G au cours du temps
et
analyse ces variations. Il exécute des tests pour déterminer si ces variations
correspondent ou non à des événements prédéterminés.
Après détection d'un événement prédéterminé par le module
82 de détection d'événements, ce dernier adresse au module 83 de commande un
signal identifiant cet événement détecté. Le module 83 de commande élabore
alors
des signaux de commandes pour les différents moteurs de l'appareil, notamment
au
moins les moteurs électriques 20a, 20b d'entraînement et, de préférence,
également
le moteur électrique 12 de pompage.
L'unité 81 de traitement peut être de tous types connus. Cette
unité 81 de traitement peut être embarquée à bord du corps creux comme
représenté,
ou au contraire être intégrée à un boîtier extérieur de commande l'appareil,
au même
être totalement indépendante, à l'extérieur du bassin. Lorsque l'unité de
traitement
n'est pas embarquée à bord du corps creux, elle est dotée de moyens de
communication à distance avec l'accéléromètre 80, ce dernier étant également
associé à des moyens de communication conjugués, embarqués à bord du corps
creux avec l'accéléromètre 80, permettant la transmission des signaux de
mesures
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entre l'accéléromètre 80 et l'unité de traitement. Ces moyens de communication
peuvent être constitués d'un câble d'alimentation d'un moteur électrique
embarqué
(moteur 20 d'entraînement et/ou moteur 12 de pompage), ou d'un câble
spécifique
déployé le long d'un tel câble d'alimentation. En variante, ces moyens de
communication peuvent aussi être constitués de moyens de liaison sans fil,
notamment radiofréquence.
Selon un mode de réalisation, cette unité 81 de traitement est
une unité de traitement numérique. Selon un autre mode de réalisation, l'unité
81 de
traitement est une unité de traitement analogique ou comprend une combinaison
de
moyens numériques et analogiques. Selon un mode préférentiel de réalisation,
l'unité 81 de traitement comprend au moins un microprocesseur, au moins une
mémoire vive associée au microprocesseur, au moins une mémoire de masse,
notamment pour l'enregistrement des signaux accéléromètriques délivrés par
l'accéléromètre 80 et une horloge. Avantageusement, dans ce mode de
réalisation,
l'accéléromètre 80 est de préférence directement soudé sur le circuit imprimé
portant le microprocesseur. Cela élimine les problèmes d'étanchéité en
supprimant
toute traversée filaire de parois entre l'accéléromètre 80 et le
microprocesseur.
En variante non représentée, l'unité 81 de traitement comprend
un module d'apprentissage adapté pour effectuer un apprentissage, sous
contrôle
d'un opérateur, pour définir des événements qui correspondent à des variations
temporelles et/ou spectrales des mesures accéléromètriques délivrées par
l'accéléromètre 80.
Selon une autre variante non représentée de l'invention,
l'appareil comprend en outre des moyens, dits moyens odométriques, adaptés
pour
estimer la position de l'appareil par odométrie. Ces moyens odométriques sont
adaptés pour fournir des mesures, dites mesures odométriques, à partir
desquelles
les déplacements de l'appareil peuvent être estimés. Ces mesures odométriques
sont
avantageusement des mesures des vitesses de rotation des roues de l'appareil
au
cours de ces déplacements sur la surface immergée. Ces mesures de rotation des
roues sont par exemple effectuées par un codeur optique disposé sur l'axe des
roues.
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Ces mesures odométriques sont avantageusement transmises à
l'unité 81 de traitement pour faciliter ou accélérer la détection d'événements
par le
module 82 de détection d'événements.
Également, avantageusement, l'unité 81 de traitement reçoit
des signaux issus de capteurs associés aux différents moteurs électriques 20a,
20b
d'entraînement et, le cas échéant, au moteur électrique 12 de pompage. De la
sorte,
le module 82 de détection d'événements peut également prendre en compte ces
signaux dans le cadre de la détection d'événements prédéterminés. Ces signaux
issus
des moteurs électriques peuvent être par exemple, pour chaque moteur, des
signaux
représentatifs de la vitesse de rotation du moteur, et/ou des signaux
représentatifs du
sens de rotation du moteur, et/ou des signaux du couple produit par un moteur
et/ou
des signaux de l'intensité électrique consommée par le moteur...
Les figures 7 à 13 illustrent à titre non limitatif, différents
exemples possibles d'événements prédéterminés pouvant être détectés par le
module
82 de détection. Les valeurs en ordonnées sur ces figures sont les rapports de
la
valeur de chaque composante sur le module G de l'accélération de la gravité.
Sur la figure 7, on distingue trois phases successives
correspondant à trois événements successifs.
Dans la première phase P1, on constate que la composante
latérale Gy de l'accélération gravitationnelle reste sensiblement constante et
nulle, la
composante Gz de l'accélération gravitationnelle selon la hauteur de
l'appareil reste
sensiblement constante et négative, et la composante Gx longitudinale de
l'accélération gravitationnelle reste sensiblement constante et positive. De
tels
signaux correspondent à un déplacement de l'appareil sur une surface inclinée
par
rapport à l'horizontale. Par ailleurs, selon le sens de déplacement de
l'appareil par
rapport à l'axe X longitudinal, le module 82 de détection d'événements peut
déterminer s'il s'agit d'un déplacement vers le bas sur la surface inclinée ou
vers le
haut sur la surface inclinée.
Dans le cas de la détection d'un événement correspondant à un
déplacement sur une surface inclinée vers le haut, le module 83 de commande
des
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moteurs peut commander une accélération des moteurs électriques 20a, 20b
d'entraînement pour permettre à appareil de grimper la pente correspondante.
Dans le cas de la détection d'un événement correspondant à un
déplacement sur une surface inclinée vers le bas, le module 83 de commande des
moteurs peut commander un ralentissement des moteurs électriques 20a, 20b
d'entraînement pour éviter l'emballement des moteurs lors de la descente de la
pente
correspondante.
Dans la deuxième phase P2, on constate que les composantes
longitudinale Gx et latérale Gy de l'accélération gravitationnelle restent
sensiblement constantes et nulles, et la composante Gz de l'accélération
gravitationnelle selon la hauteur de l'appareil reste sensiblement constante
et
négative (Gz/G étant de l'ordre de -1). De tels signaux correspondent à un
déplacement de l'appareil sur une surface horizontale de fond du bassin. Il
s'agit du
déplacement normal de l'appareil, les moteurs électriques d'entraînement et de
pompage étant entraînés normalement.
Dans la troisième phase P3, on constate que la composante
latérale Gy de l'accélération gravitationnelle reste sensiblement constante et
nulle,
de même que la composante Gz de l'accélération gravitationnelle selon la
hauteur de
l'appareil, et la composante Gx longitudinale de l'accélération
gravitationnelle reste
sensiblement constante et positive. De tels signaux correspondent à un
déplacement
de l'appareil le long d'une paroi verticale. Par ailleurs, là encore, selon le
sens de
déplacement de l'appareil par rapport à l'axe X longitudinal, le module 82 de
détection d'événements peut déterminer s'il s'agit d'un déplacement vers le
bas sur la
paroi verticale ou vers le haut sur la paroi sensiblement verticale.
Dans le cas de la détection d'un événement correspondant à un
déplacement sur une paroi verticale vers le haut, le module 83 de commande des
moteurs peut commander une accélération des moteurs électriques 20a, 20b
d'entraînement pour permettre à appareil de grimper la paroi, et une
modification de
la commande du moteur 12 de pompage, notamment pour éviter une sortie
excessive hors de l'eau à son arrivée en ligne d'eau. Le module 82 de
détection
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d'événements surveille l'apparition d'un événement correspondant à l'arrivée
de
l'appareil en ligne d'eau.
Dans le cas de la détection d'un événement correspondant à un
déplacement sur une paroi verticale vers le bas, le module 83 de commande des
5 moteurs peut commander un ralentissement des moteurs électriques 20a, 20b
d'entraînement pour éviter l'emballement des moteurs lors de la descente de la
paroi
verticale, et une diminution du signal de commande du moteur 12 de pompage,
par
exemple d'une valeur prédéterminée et enregistrée. Le module 82 de détection
d'événements surveille l'apparition d'un événement correspondant à l'arrivée
de
10 l'appareil en pied de paroi, c'est-à-dire un retour de l'appareil à une
orientation au
moins sensiblement horizontale.
Dans l'exemple représenté figure 8, les signaux correspondent
initialement à la troisième phase P3 de la figure 7 correspondant à une montée
de
l'appareil le long d'une paroi verticale. Mais à partir d'un certain moment,
on
15 constate que la composante latérale Gy de l'accélération gravitationnelle
augmente
sensiblement, que la composante Gx longitudinale de l'accélération
gravitationnelle
diminue légèrement et que la composante Gz de l'accélération gravitationnelle
selon
la hauteur de l'appareil reste sensiblement constante et nulle. De tels
signaux
correspondent à un déplacement de l'appareil en montée sur la paroi verticale
mais
20 selon une trajectoire inclinée par rapport à la verticale. Lorsqu'un tel
événement a
détecté par le module 82 de détection d'événements, le module 83 de commande
des
moteurs électriques 20a, 20b d'entraînement commande un ralentissement du
moteur d'entraînement opposé à la dérive de façon à ramener l'appareil selon
une
trajectoire verticale ascendante.
Dans l'exemple représenté figure 9, le module 82 de détection
d'événements détecte une variation des composantes longitudinale Gx et en
hauteur
Gz en un temps relativement bref, par exemple de l'ordre de seconde, la
composante
longitudinale Gx atteignant sa valeur maximale (Gx/G étant de l'ordre de 1),
puis la
composante en hauteur Gz atteignant sa valeur maximale (Gz/G étant de l'ordre
de
1). De tels signaux correspondent au fait que l'appareil exécute un salto en
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renversement arrière longitudinal.
Lorsqu'un tel événement est détecté, le module 83 de
commande des moteurs interrompt le moteur 12 de pompage puis incrémente un
compteur d'une unité. Si le compteur atteint une valeur seuil prédéterminée,
par
exemple égale à 5, en un intervalle de temps prédéterminé, par exemple de
l'ordre de
minutes, cela signifie que cet événement anormal (qui correspond à une vitesse
excessive d'entrainement de l'appareil) s'est réitéré. Le module 83 de
commande
diminue alors les valeurs de vitesse de rotation des moteurs électriques 20a,
20b
d'entraînement et du moteur électrique 12 de pompage, par exemple de 10 %.
10 Dans l'exemple représenté figure 10, les deux premières
phases Pli et P12 correspondent respectivement à la deuxième phase P2 de la
figure 7 dans laquelle l'appareil se déplace sur une surface horizontale de
fond, et à
la troisième phase P3 de la figure 7 dans laquelle l'appareil se déplace en
montant
sur une paroi verticale. Dans la troisième phase P13, on constate que la
composante
15 Gz de l'accélération gravitationnelle selon la hauteur de l'appareil
augmente pour
être positive jusqu'à atteindre sa valeur maximum (Gz/G étant de l'ordre de 1)
pendant une durée supérieure à un seuil prédéterminé, par exemple de plusieurs
secondes consécutives, tandis que les composantes Gx longitudinale et Gy
latérale
de l'accélération gravitationnelle sont sensiblement constantes et nulles. De
tels
signaux correspondent à un retournement de l'appareil sur le dos flottant en
surface.
Lorsqu'un tel événement est détecté, le module 83 de
commande impose une vitesse minimum ou une coupure à tous les moteurs
électriques d'entraînement et de pompage pour permettre à l'appareil de couler
à
nouveau et de se remettre, au cours de sa descente du fait de son équilibrage,
en
orientation normale, ce qui se produit lors de la quatrième phase P14
représentée
figure 10. A la fin de cette quatrième phase P14, l'appareil reprend sa course
normale de déplacement sur le fond (phase P15), le module 83 de commande
imposant à nouveau une vitesse normale des différents moteurs. Après détection
d'un tel événement, avantageusement, le module 83 de commande des moteurs
incrémente là encore un compteur d'une unité. Si le compteur atteint une
valeur seuil
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prédéterminée, par exemple égale à 5, en un intervalle de temps prédéterminé,
par
exemple de l'ordre de 15 minutes, cela signifie que cet événement anormal
s'est
réitéré. Le module 83 de commande diminue alors les valeurs de vitesse de
rotation
des moteurs électriques 20a, 20b d'entraînement et du moteur électrique 12 de
pompage, par exemple de 10 %.
Les figures 11 à 13 sont des exemples de signaux permettant
de détecter la descente d'un appareil selon l'invention après sa mise à l'eau,
en
fonction de la profondeur du bassin, et d'obtenir une estimation de cette
profondeur.
Sur la figure 11, la première phase P21 correspond à une mise
à l'eau de l'appareil en position initiale horizontale stable en surface. On
constate
que la composante latérale Gy et la composante Gx longitudinale de
l'accélération
gravitationnelle restent sensiblement constantes et nulles, et La composante
Gz de
l'accélération gravitationnelle selon la hauteur de l'appareil reste
sensiblement
constante et négative de valeur correspondant à son amplitude maximum (de
l'ordre
de -1). Lors de la deuxième phase P22, on constate une variation de la
composante
Gx longitudinale de l'accélération gravitationnelle qui augmente sensiblement
jusqu'à sa valeur maximum (Gx/G étant de l'ordre de 1), et une variation de la
composante en hauteur Gz qui augmente également jusqu'à une valeur médiane
(Gz/G de l'ordre de 0,5). Lorsque ces deux conditions sont détectées, le
module 82
de détection d'événements déclenche une horloge, et arrête cette horloge
lorsque que
toutes les composantes de l'accélération gravitationnelle redeviennent stables
pendant une durée prédéterminée, par exemple de l'ordre de deux secondes
consécutives, correspondant à la troisième phase P23 pendant laquelle
l'appareil se
déplace normalement au fond du bassin sur une surface horizontale. La durée de
la
deuxième phase P22 qui s'est écoulée entre le déclenchement de l'horloge et
son
arrêt est une estimation de la profondeur du bassin.
Il est à noter que si les deux conditions susmentionnées ne
sont pas détectées, cela signifie que l'appareil est déjà au fond du bassin,
de sorte
que le module 83 de commande des moteurs peut déclencher le fonctionnement
normal de nettoyage de l'appareil.
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La figure 12 est similaire à la figure 11, et représente un
exemple dans lequel la durée de la deuxième phase P22 est plus importante,
correspondant à une plus grande profondeur du bassin.
La figure 13 représente l'exemple dans lequel l'appareil est jeté
sans précaution dans le bassin, ce qui correspond à l'apparition dans la
première
phase P31 d'un fort choc 91 (variation des trois composantes rapides et
simultanées), à partir duquel le module 82 de détection d'événements déclenche
l'horloge. La deuxième phase P32 correspond encore à la descente de l'appareil
dans
le bassin, et la troisième phase P33 au déplacement de l'appareil sur le fond
horizontal du bassin, comme dans l'exemple de la figure 11. La durée qui
s'écoule
entre le choc 91 et la détection de la fin de descente, effectuée comme
précédemment, donne aussi une estimation de la profondeur du bassin dans ce
cas
de figure.
L'estimation de la profondeur du bassin permet aussi d'adapter
le comportement de l'appareil en fonction de cette profondeur, notamment de
choisir
et d'ajuster des durées de nettoyage selon les programmes prédéterminés
adaptés à
chaque profondeur.
Il va de soi que l'invention peut faire l'objet de très
nombreuses variantes de réalisation. En particulier, d'autres types
d'événements
peuvent être détectés et de très nombreux scénarios divers peuvent être
envisagés
pour la commande des moteurs par le module 83 de commande en fonction de
chaque événement détecté. L'invention s'applique également à d'autres
appareils que
celui représenté sur les figures et décrit ci-dessus. Rien n'empêche également
de
remplacer l'accéléromètre trois axes par une pluralité d'accéléromètres, par
exemple
chacun dédié à un seul axe. En outre, un appareil doté d'un seul accéléromètre
mesurant la composante gravitationnelle selon un seul axe peut également
présenter
des applications avantageuses dans les cas les plus simples.
