Brevet FR2341482A1 — publié le 19770916

La présente invention concerne les techniques sous-marines, notamment les appareils sous-marins. L'invention peut Autre appliquée avec le maximum du succès aux appareils sous-marins qui sont destinés principalement à 11exd cution de travaux de précision sous lteau, avec l'emploi de manipulateurs dans une situation hydrologique compliquée, par exemple en présence de courants alternés, dans un espace de manoeuvre limité, etc. Dans de telles conditions, l'appareil sous-marin proposé est apte à la sustentation au-dessus d'un site ou objet de travail et à la compensation automatique des réactions du manipulateur et les actions pertubatrices des courants alternes. En outre, l'invention peut autre appliquée aux plates-formes stabilisées automatiquement, utilisées pour le forage de puits sous-marins, etc. On connatt des appareils sous-marins sur la coque ou le corps desquels est monté un système de propulsion et de gouverne. Dans la majorité des appareils sous-marins modernes, on utilise, en tant que propulseurs, des hélices, des hélices sur colonnes orientables, des hélices en tuyères orientables, des propulseurs à hydro-jets, etc., tandis qu'en tant que moyens assurant la stabilité dynamique lors des mouvements, on monte sur les appareSs sous-marins connus des stabilisateurs arrière. La coque a alors une forme allongée déterminée. Tels sont, par exemple, les appareils sous-marins "Elvin",les appareils de la série fStart, "Din Quest" et autres. Une bonne stabilité de route et de profondeur et une haute manoeuvrabilité sont les exigences les plus importantes auxquelles doivent satisfaire les appareils sous-marins. ta réalisation de ces exigences a une inPlaence décisive sur les possibilités et la qualité des expériences scientifiques exécutées entre deux eaux et près du fond Vu que la stabilité et la manoeuvrabilité sont des exigences contradictoires, les moyens classiques employés pour élever la stabilité, ctest-à-dire les stabilisateurs et la coque allongée, affectent sensiblement les qualités de manoeiwrabilite' de l'appareil sous-marin et imposent lSinstallation de moyens de gouverne supplémentaires, dont le nombre, lacomplexité de leur mon tage et de leur commande s'accroissent avec l'accroissement du nombre de degrés de liberté de manoeuvre. La stabilité des appareils sous-marins modernes pendant leur mouvement est obtenue grâce aux forces et aux couples hydrodynamiques et d'amortissement qui sont engendrés sur la coque, les gouvernails et les stabilisateurs pendant le mouvement. Etant donné que le régime de petite allure est le régime principal de fonctionnement des appareils sous-marins, il est bien difficile d'obtenir une bonne stabilité dynamique par suite de la faible valeur des forces hydrodynamiques engendrées. L'accomplissement d'une manoeuvre en suspension au-dessus d'un site ou objet de travail lors de l'action réelle d'un ensemble de facteurs pertubateurs sur l'appareil (réaction des organes opératoires, cnurant modifiant le vecteur de vitesse dans le temps, variation de la stabilité statique et de l'assiette del'appareil sous-marin à la suite des déplacements du personnel et des organes opératoires, erreurs de commande de l'appareil, etc.) est pratiquement impossible pour les appareils construits à l'heure actuelle. 'les constructions connues utilisant des dispositifs de gouverne actifs basés sur l'emploi d'hélices ou de propulseurs à hydro-jets améliorent quelque peu la manoeuvrabilité de l'appareil sous-marin, sans toutefois résoudre l'ensemble des problèmes, car ces dispositifs exigent, lors de I raccomplissement de la manoeuvre, une régulation poussée des vitesses des moteurs d'entratnement, ce qui compromet les carattéristiques dynamiques du dispositif de gouverne supplémentaire et de l'ensemble de ltappareil sous-marin. 'le but de l'invention est de supprimer les inconvénients mentionnés. On s'est donc proposé de mettre au point un appareil sous-marin dont le système de propulsion et de gouverne serait réalisé et monté de façon à assurer simultanément la stabilité de route et la stabilité de profondeur, la manoeuvrabilité dans l'espace suivant six degrés de liberté et la sustentution de l'appareil dans une position donnée au-dessus d'un site ou objet de travail en présence de forces pertubatrices extérieures. Ce problème est résolu grace à un appareil sous-marin sur la coque ou le corps duquel est monté un système de propulsion et de gouverne, et dans lequel, suivant l'invention, le système de propulsion et de gouverne comprend au moins trois propulseurs à ailes montés sur la coque de l'appareil et dont la disposition est choisie de façnn à assurer à l'appareil un mouvement de translation et des mouvements de rotation par rapport à troix axes de coordonnées, c' est-à-dire suivant six degrés de liberté. Cette réalisation du système de propulsion et de gouverne confère à l'appareil une stabilité de route meme à de petites allures et en position de "sustentation" sans faire appel à des plans hydrodynamiques supplémentaires, grâce aux propulseurs à ailes qui exécutent les opérations consistant à gouverner et à parer aux forces hydrodynamiques engendrées sur la coque pendant le mouvement.La manoeuvrabilité dans l'espace suivant six degrés de liberté est assurée par les trois propulseurs à ailes montés sur la coque de 1' ap- pareil, conformément à l'invention, et qui sont capables de créer les forces et les couples nécessaires par rapport au centre de gravité de l'appareil pour assurer son déplacement suivant une trajectoire donnée et avec des positions angulaires détermnées. En outre, il devient possible d'obtenir la sustentation de l'appareil dans une position donnée au-dessus d'un site ou d'un objet de travail en présence de facteurs pertubateurs extérieurs, ceus-ci étant compensés par les propulseurs à ailes qui grace au fait qu'ils sont disposés sur la coque de la manière décrite ci-dessus, assurent ure vitesse suffisante de variation, en valeur et en direction, de la poussée développée. En vue d'élever la manoeuvrabilité de l'appareil, de réduire les forces hydrodynamiques de résistance au mouvement et de supprimer les couples hydrodynamiques nuisibles résultant de l' écoulement du courant suivant la coque non symétrique, il est avantageux que la coque ou le corps de l'appareil soit proche, par sa forme, d'un éllipsoide de révolution aplati. Afin de simplifier le système de commande de l'appareil, de le diviser d'une façon fonctionnelle en voies de commande distinctes de route, de profondeur, de bande, d'assiette et de loch, le système de propulsion et de gouverne peut comprendre quatre propulseurs à ailes, dont les axes sont disposés dans un plan horizontal des grands axes de l'éllipse, les axes de propulseurs à ailes avant et arrière étant situés dans le plan longitudinal de l'appareil, et les axes deropulseurs latéraux, dans le plan de couple. Un tel nombre et une telle disposition des propulseurs à ailes suppriment les liaisons croisées dansé système de commande et sont commodes du point de vue de l'opérateur commandant l'appareil, car le sens du mouvement et la vitesse de ce mouvement correspondent à la direction de déplacement et au temps de déplacement du levier de commande de l'appareil. Ci-après, la présence invention est expliquée en détail par la description d'un exemple de réalisation Concret mais non limitatif, illustré par les dessins annexés sur lesçels - la figure t est une vue d'ensemble de l'appareil sous-marin conforme à l'invention - la figure 2 est une vue de dessus de l'appareil de la figure 1. Sur les figures 1 et 2 est illustré un mode de réalisation de l'appareil sous-marint Sur la coque ou le corps 1 de l'appareil, qui est proche, par sa forme, d'un ellipsoïde de révolution aplati, sont montés quatre propulseurs à ailes 2, 3 et 4, les axes de ces propulseurs à ailes étant situés dans le plan horizontal A-A (figure 2) colncidant avec le plan des grands axes de l'ellipse. 'les axes des propulseurs avant 2 et arrière 3 se trouvent dans le plan lon gitudinal -E (figure 1) de l'appareil, tandis que les axes des propulseurs latéraux 4 se trouvent dans le plan des couples. 'la dési nation des propulseurs 2, 3 et 4 par "propulseur avant" (à l'avant} "propulseur arrière" (à l'arrière) et "propulseurs latéraux" (de bâbord et de tribord) est conventionnelle pour la forme adoptée de la coque de l'appareil t la direction "avant" correspond au sens "avant" pour l'opérateur se trouvant au poste de commande dans la coque de l'appareil. Dans le plan perpendiculaire à son axe, chacun des propulseurs à ailes 2, 3 et 4 peut développer une poussée variable en valeur et en sens ou un couple par rapport au centre de gravité de la coque de l'appareil, les valeurs et les sens de cette poussée et de ce couple étant réglés par l'opérateur au moyen du système de commande de l'appareil et étant déterminés par la position de l'appareil dans l'espace au moment considéré. Be mouvement en avant (ou en arrière) dans le plan horizontal A-A est assuré par le travail simultané des deux propulseurs à ailes latéraux (de bâbord et de tord) 4, et le mouvement en loch à gauche et à droite, par le travail simultané des propulseurs à ailes "avan'et "arrière" 2 et 3 respectivement. Be changement de route, c'est-à-dire la rotation de l'appareil par rapport à son axe vertical, est assuré par la création dans le plan horizontal, par les qutre propulseurs ou bien par n' importe quelle paire de propulseurs à ailes mutuellement opposés, d'une poussée égale en valeur et de sens contraire, La rotation autour des axes horizontaux, c'e6-à-dire ltobten- tion des bandes et des assiettes, est assurée par la création par les propulseurs latéraux, avant et arrière 4, 2 et 3, respectivement, d'une poussée verticale, égale en valeur et de signe contrai re. Le changement de position de l'appareil en profondeur est assuré par la création, soit par les quatre propulseurs à ailes 2, 7, 4 , soit par deux propulseurs mutuellement opposés, d'une poussée verticale identique. La réalisation d'une manoeuvre compliquée dans l'espace, le mouvement stable de l'appareil et saustentation au-dessus d'un site ou objet de travail en présence de facteurs pertubateurs alternés sont assurés par l'addition des forces et des couples développés par les propulseurs à ailes par rapport au centre des masses de l'appareil par chaque voie de commande distincte, c'est-àdire pour le mouvement en avant , le loch, la profondeur, la bande, l'assiette et la route. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre dtesem- ple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont exécutées suivant esprit et mises en oeuvre dans le cadre deys revendications qui suivent. REVEND ICAT IONS 1. Appareil sous-marin d; type comportant une coque (ou un corps) sur laquelle est monté un système de propulsion et de gouverne, caractérisé en ce que le système de propulsion et de gouverne comprend au moins trois propulseurs à ailes montés sur la coque de l'appareil et dont la disposition est choisie de manière à assurer à l'appareil des mouvements suivant six degrés de liberté. 2. Appareil sous-marin conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la forme de la coque est proche d'un ellipsoide de révolution aplati 3. Appareil sous-marin conforme à l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le système de propulsion et de gouverne comprend quatre propulseurs à ailes montés sur le pourtour de la coque, dont deux sont disposés sur les cotés de la coque de l'appareil, le troisième à l'avant et le quatrième à l'arrière, et en ce que les axes desdits propulseurs sont disposés dans le plan horizontal des grands axes de ltellipse, les axes des propulseurs avant et arrière sse trouvant dans le plan longitudinal de 1' appareil, et les axes des propulseurs latéraux , dans le plan de couple