Brevet FR2416808A1 — publié le 19790907

La présente invention a pour objet des véhicules sous-marins automoteurs pour circuler le long des parois immergées en vue de les explorer ou de transporter du matériel et un procédé d'utilisation de ces véhicules. Le secteur technique de l'invention est celui des travaux sousmarins de surveillance et d'entretien de parois immergées telles que des coques de navires ou des ouvrages immergés, par exemple des barrages. On connaît déjà des véhicules sousmarins automoteurs destinés à se déplacer sous l'eau, soit pour transporter des plongeurs ou pour faciliter le déplacement de ceux-ci, soit pour transporter des appareils de mesure ou de surveillance, par exemple des caméras de télévision. Ces appareils connus ne permettent pas d'explorer des surfaces immergées en glissant le long de celles-ci à faible vitesse. Les véhicules sous-marins connus comportent des propulseurs a axe horizontal qui provoquent les déplacements horizontaux du véhicule. Dans ce cas, il est difficile d'obtenir des vitesses de déplacement horizontal très faibles. Les véhicules sous-marins connus comportent des ballasts qui permettent de faire varier la flottabilité de l'engin. Lorsqu'on désire que le véhicule se déplace en pleine eau, à une profondeur déterminée, on remplit les ballasts de façon à annuler sensiblement le poids apparent du véhicule. Dans ce cas, les véhicules comportent des propulseurs à axe vertical fixe qui permettent de faire varier la profondeur d'immersion. L'objectif de la présente invention est de procurer des véhicules sous-marins automoteurs, qui peuvent être téléguidés et qui peuvent circuler le long d'une paroi immergée, quelle que soit l'inclinaison de celle-ci, en se déplaçant à très faible vitesse en vue d'explorer celle-ci ou de transporter du matériel. Cet objectif est atteint au moyen d'un véhicule sous-marin automoteur qui comporte un châssis ayant une flottabilité légèrement positive, deux propulseurs à hélice orientables, dont les axes sont parallèles et inclinables et dont les moteurs d'entraînement sont a double sens, des moyens pour faire varier simultanémant l'inclinaison desdits axes par rapport audit châssis; deux organes de locomotion qui définissent un plan de symétrie longitudinal et un troisième organe de locomotion qui est situé dans ledit plan de symétrie, lequel troisième organe est porté par une chape articulée autour d'un axe situé dans ledit plan de symétrie,des moyens pour faire pivoter ladite chape autour dudit axe afin de diriger le véhicule et des moyens pour. commander individuellement les moteurs des deux propulseurs. Dans un mode de réalisation préférentiel, un véhicule selon l'invention comporte deux propulseurs orientables qui sont entraînés chacun par un moteur électrique à double sens et sont montés sur un même arbre perpendiculaire audit plan de symétrie, symétriquement par rapport audit plan et il comporte des moyens pour faire pivoter ledit arbre. L'invention a également pour objet un procédé pour faire circuler un véhicule sousmarin selon l'invention, le long d'une paroi immergée. Ce procédé comporte les étapes suivantes - on place ledit véhicule, qui flotte à la surface de l'eau, à proximité de la paroi à explorer; - on fait descendre verticalement ledit véhicule en pleine eau en faisant tourner les deux propulseurs orientables dans le sens où ils exercent sur le véhicule une poussée vers le bas; - on inverse le sens de rotation du premier propulseur qui est le plus voisin de ladite paroi, de sorte que les deux propulseurs exercent sur le châssis du véhicule un couple qui fait basculer celui-ci; - lorsque le châssis est devenu sensiblement parallèle à la paroi, on inverse à nouveau le sens de rotation du premier propulseur de sorte que lesdits organes de locomotion viennent en butée contre la paroi;; - et on incline légèrement les axes desdits propulseurs de sorte que ceux-ci exercent sur le châssis une poussée qui déplace ledit véhicule à faible vitesse le long de ladite paroi L'invention a pour résultat l'inspection des parois immergées au moyen d'appareils de surveillance montés sur un véhicule sousmarin qui se déplace à faible vitesse en suivant la paroi et le transport de matériel le long de ces parois. Dans un mode de réalisation préférentiel, un appareil selon l'invention est télécommandé depuis la surface et il porte des appareils d'éclairage et une caméra de télévision qui transmet des images à un écran de télévision devant lequel se trouve un opérateur qui téléguide le véhicule. Les images transmises permettent de contrôler visuellement l'état de surface d'une paroi immergée sans recourir à des plongeurs. L'opérateur peut guider le véhicule en agissant sur le vérin de commande de la roue directrice. I1 peut faire varier la vitesse de progression du véhicule le long de la paroi en agissant sur le vérin qui commande l'inclinaison des deux propulseurs orientables. Etant donné que la vitesse de progression est fonction de l'inclinaison des propulseurs, il est possible de communiquer au véhicule une vitesse très faible qui permet un examen très détaillé de la paroi immergée. Une telle possibilité n'existe pas dans le cas de véhicule sousmarin dont les déplacements horizontaux sont dus à des propulseurs à axe horizontal fixe. Les deux propulseurs orientables entraînés par des moteurs à double sens de marche ont des fonctions multiples puisqu'ils permettent de faire descendre verticalement le véhicule, puis de le faire basculer, de le plaquer contre la paroi et de le faire avancer le long de celle-ci à une vitesse contrôlable. La combinaison entre un châssis ayant une flottabilité légèrement positive et les deux propulseurs orientables dont l'axe est vertical lorsque le véhicule flotte à la surface, facilite l'utilisation du véhicule pour explorer une paroi immergée. I1 suffit de déposer d'abord le véhicule à la surface de l'eau à proximité de la paroi au moyen d'un engin de manutention. Le véhicule flotte. En utilisant les deux propulseurs orientables, on peut télé commander l'immersion du véhicule puis le retournement, l'application contre la paroi et le déplacement le long de la paroi. Lorsque l'inspection de la paroi est terminée, on télécommande le retournement inverse du véhicule en inversant les sens de rotation des deux propulseurs orientables puis il suffit d'arrêter les deux propulseurs pour que le véhicule remonte seul en surface grâce à sa flottabilité légèrement positive. Un avantage intéressant d'un véhicule selon l'invention réside dans le fait qu'il peut suivre des parois immergées ayant n'importe quelle inclinaison, y compris des parois horizontales en plafond comme le dessous de la coque d'un navire. Dans ce cas, il suffit de retourner le véhicule à 1800 en utilisant le couple créé par les deux propulseurs orientables. La résultante verticale de la poussée des deux propulseurs s'additionne alors à la poussée hydrostatique pour maintenir le véhicule plaqué sous la surface horizontale. Des applications particulièrement intéressantes d'un véhicule selon l'invention sont l'inspection des coques de navire ou la surveillance des barrages. Un véhicule selon l'invention peut également servir à explorer n'importe quelle paroi immergée à faible profondeur le long de laquelle le véhicule peut se déplacer, par exemple des ouvrages de génie-civil immergés tels que digues, quais, fondations, plate-formes, canalisations, etc,... Un véhicule selon l'invention peut servir à transporter non seulement des appareils de surveillance, mais également des appareils d'entretien tels que des outillages nécessaires à un plongeur. I1 peut également servir à tirer un ou plusieurs plongeurs le long d'une paroi en vue de faciliter les déplacements de ceux-ci. Un véhicule selon l'invention comporte, en outre, des propulseurs fixes à axe horizontal qui lui permettent de se déplacer en pleine eau à plus grande vitesse pour aller d'une paroi à une autre. La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent, sans aucun caractère limitatif, un exemple de réalisation préférentiel d'un véhicule selon l'invention. La figure 1 est une vue en perspective de face d'un véhicule selon l'invention. La figure 2 est une vue de dessus d'un véhicule selon l'invention. La figure 3 est une vue latérale d'un véhicule selon l'invention. La figure 4 est un schéma montrant les phases successives du procédé d'utilisation d'un véhicule selon l'invention. Les figures 1, 2 et 3 représentent un véhicule sousmarin, désigné dans son ensemble par le repère 1. Ce véhicule comporte un châssis 2 qui est composé, par exemple, d'un premier anneau torique 3, d'un deuxième anneau torique 4, de plus petit diamètre que l'anneau 3, et d'une structure tubulaire 5. L'anneau 4 et la structure 5 sont situés de part et d'autre de l'anneau 3, dans des plans parallèles au plan de l'anneau 3 et sont reliés à l'anneau 3 par des entretoises 6. Le châssis 2 porte des flotteurs 7a, 7b, 7c, par exemple trois flotteurs sphériques. L'un de ces flotteurs, par exemple le flotteur 7a contient des circuits et appareillages électriques et une boîte de raccordement de ces circuits sur un câble 8, qui relie le véhicule à la surface. Le câble 8 sert à alimenter le véhicule 1 en énergie électrique et à té lé- commandeur le véhicule 1. Le châssis 2 comporte trois roues, une roue arrière 9 et deux roues avant 10a et 10b qui lui permettent de se déplacer en roulant sur une surface. Les roues 10 peuvent etre remplacées par d'autres organes de locomotion équivalents, par exemple par des patins. Les deux roues avant sont disposées symétriquement par rapport à un plan diamétral des anneaux 3 et 4 qui constitue un plan de symétrie longitudinal P P' du véhicule, La roue arrière 10 est située dans le plan PP'. La roue 10 est portée par une chape Il qui est articulée autour d'un axe 12 situé dans le plan PP'. Un vérin électrique 13, agissant sur un bras de levier 14, permet de télécommander l'orientation de la chape 11 et de téléguider le véhicule 1. Le véhicule 1 est équipé de deux propulseurs 15a, 15b, à hélice carénée, qui sont orientables. Chacun des deux propulseurs 15a, 15b est entraîné en rotation par un moteur électrique à double sens de rotation. Les deux propulseurs sont montés sur un arbre pivotant 16 qui est disposé suivant le diamètre de l'anneau 3 perpendiculaire au plan de symétrie PP'. Les propulseurs 15a et 15b sont disposés symétriquement par rapport au plan PP' et les axes yy1 et zzl des deux propulseurs sont perpendiculaires à l'axe xxl de l'arbre 16, de sorte qu'en faisant pivoter l'arbre 16 autour de son axe xxl, les axes des deux propulseurs peuvent être inclinés dans des plans parallèles au plan PP'. Le véhicule 1 comporte un deuxième vérin électrique 17 qui permet de télécommander les rotations de l'arbre 16 et l'orientation des deux propulseurs 15a et 15b. La figure 3 représente l'axe du propulseur 15b en position zz1 perpendiculaire au plan de l'anneau 3 et en position z' z'1 inclinée. Le véhicule 1 est équipé, en outre, de deux propulseurs à hélice 18a et 18b, entraînés par des moteurs électriques. Ces deux propulseurs sont fixes, ils sont disposés symétriquement par rapport au plan de symétrie PP' et les axes des deux propulseurs sont parallèles au plan PP' et au plan des anneaux toriques 3 et 4. Dans une application préférentielle, le véhicule 1 est destiné à explorer des parois immergées en circulant à très faible vitesse le long de la surface de ces parois, quelle que soit l'inclinaison de celles-ci. Il sert, par exemple, à surveiller visuellement une coque de navire. Dans cette application particulière, le véhicule 1 est équipé de projecteurs tels que les projecteurs 19a, 19b et les projecteurs 20a, 20b qui sont portés par un bras 21 dirigé vers l'avant. Il est équipé, en outre, de caméras de télévision 22a, 22b. Une des caméras est orientable. Elle est articulée autour d'un axe 23 et un vérin électrique 24 permet de télécommander l'orientation de la caméra. Bien entendu, l'équipement du véhicule 1 dépend de l'utilisation auquel le véhicule est destiné et le véhicule 1 peut transporter divers appareils de surveillance ou bien des outils de travail qui peuvent être des outils mobiles destinés à des plongeurs ou des outils fixés au châssis, Ces outils mobiles ou fixes peuvent être des outils motorisés qui sont alimentés en énergie par l'intermédiaire du câble 8 reliant le véhicule à la surface. La figure 4 représente des phases successives d'utilisation d'un véhicule selon l'invention pour explorer une paroi immergée 25, par exemple une coque de navire. Le repère 26 représente la surface de l'eau. On a représente trois positions successives la, lb, îc du véhicule 1 qui est relié par le câble 8 à un poste de contrôle dans lequel se trouve un opérateur qui télécommande le véhicule et qui observe sur des écrans de télévision, les images transmises par les caméras portées par le véhicule. Le véhicule 1 est d'abord posé en surface au moyen d'un engin de manutention. Le poids du véhicule est, par exemple de l'ordre de 120 Kgs, tandis que le volume déplacé est de l'ordre de 130 litres de telle sorte que le véhicule tout équipé a une flottabilité légèrement positive. Le poids total peut varier avec les équipements, mais dans ce cas, on peut régler la flottabilité en introduisant de l'eau dans les flotteurs qui font office de ballasts. Dans la position la, le véhicule flotte. Les axes yyl et zzl des deux propulseurs orientables 15a et 15b sont verticaux et les hélices des deux propulseurs 15a et 15b qui sont situées à la partie supérieure des propulseurs sont immergées. Ces deux propulseurs sont à l'arrêt. On oriente le véhicule de telle sorte que le plan de symétrie PP' soit sensiblement parallèle à la paroi 25. On télécommande la mise en route des deux propulseurs 15a et 15b, tous les deux dans le même sens,qui est celui où ils exercent sur le véhicule des poussées F1, F2 dirigéesvers le bas. La résultante verticale des deux poussées Fl et F2 est supérieure à la flottabilité du véhicule de sorte que celui-ci descend verticalement en pleine eau. Lorsque le véhicule est arrivé à la position lb qui est située sensiblement à la profondeur d'une tranche horizontale de la paroi 25 que l'on désire explorer, on télécommande l'inversion du sens de rotation du propulseur 15a qui est le plus voisin de la paroi 25 et que l'on désigne par le premier propulseur orientable. La poussée exercée par le premier propulseur est alors une poussée ascendante F'1 d'intensité égale et de sens opposé à la poussée F2, de sorte que le véhicule est soumis à un couple qui le fait basculer progressivement sur lui-même. Lorsque le châssis du véhicule est devenu sensiblement parallèle à la paroi 25, on télécommande à nouveau l'inversion du sens de marche du premier propulseur 15a, de sorte que les deux poussées F1 et F2 sont dirigées vers la paroi et que le véhicule est poussé vers la paroi jusqu'à ce que les roues 10, 10a, lOb viennent buter contre la paroi dans la position îc. On télécommande ensuite le vérin 17 de façon à incliner légèrement l'extrémité supérieure des propulseurs 15a et 15b vers la roue arrière 10. Les poussées Fi et F2 ont alors une résultante perpendiculaire à la paroi 25 qui maintient le véhicule contre la paroi et une résultante parallèle à la paroi qui provoque le déplacement du véhicule vers l'avant. Il est possible de faire déplacer le véhicule à très faible vitesse en inclinant très légèrement les axes des deux propulseurs orientables 15a et 15b et il est possible de contrôler la vitesse d'avancement à distance en agissant sur l'inclinaison des deux propulseurs 15a et 15b. L'opérateur qui commande le véhicule et qui est placé devant l'écran de télévision peut faire avancer ou reculer le véhicule en agissant sur le vérin 17 dans un sens ou dans l'autre et il peut le téléguider en agissant sur le vérin 13 qui commande la roue directrice 10. Lorsque l'exploration de la surface 25 est terminée, il suffit d'arrêter les deux propulseurs 15a et 15b pour que le véhicule reprenne la position lb et remonte en surface sous l'effet de la poussée hydrostatique, Les propulseurs fixes 18a et 18b servent à déplacer le véhicule à grande vitesse, en pleine eau ou en surface. On a décrit un véhicule télécommandé, qui est un mode de réalisation préférentiel. Il est prévu qu'un véhicule selon l'invention peut égale- ment être commandé localement par un plongeur. Bien entendu, sans sortir du cadre de l'invention, les divers é1é- menti constitutifs du véhicule qui vient autre décrit à titre d'exemple préférentiel, pourront être remplacés par des éléments équivalents remplissant les mêmes fonctions. REVENDICATIONS 1 - Véhicule sousmarin automoteur pour circuler le long des parois immergées, caractérisé en ce qu'il comporte un châssis ayant une flottabilité légè- rement positive, deux propulseurs à hélice orientables dont les axes sont parallèles et inclinables et dont les moteurs d'entraînement sont à double sens, des moyens pour faire varier simultanément l'inclinaison desdits axes par rapport audit châssis, deux organes de locomotion qui définissent un plan de symétrie longitudinal et un troisième organe de locomotion qui est situé dans ledit plan de symétrie, lequel troisième organe est porté par une chape articulée autour d'un axe situé dans ledit plan de symétrie,des moyens pour faire pivoter ladite chape autour dudit axe afin de diriger le véhicule et des moyens pour commander individuel lement les moteurs des deux propulseurs. 2 - Véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits organes de locomotion sont des roues qui roulent sur la surface de ladite paroi immergée. 3 - Véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les deux propulseurs orientables sont entraînés chacun par un moteur électrique à double sens et sont montés sur un même arbre perpen diculaire audit plan de symétrie, symétriquement par rapport audit plan et qu'il comporte des moyens pour faire pivoter ledit arbre. 4 - Véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, deux propulseurs motorisés à axe fixe,'qui sont disposés symétriquement par rapport audit plan de symétrie et qui sont parallèles à celui-ci. 5 - Véhicule télécommandé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte un premier vérin pour faire pivoter ledit arbre, un second vérin pour faire pivoter ladite chape articulée et un câble ou une canalisation flexible reliant à la surface lesdits moteurs des propulseurs et lesdits vérins, de sorte que ceux-ci peuvent être télécommandés. 6 - Véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit châssis porte des projecteurs et une ou plusieurs caméras de télévision qui sont reliées par des câbles à un écran de télévision situé en surface. 7 - Véhicule selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que ledit châssis présente la forme d'un anneau torique et ledit arbre portant les deux propulseurs orientables est disposé suivant un diamètre dudit anneau. 8 - Procédé pour faire circuler un véhicule sous-marin selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, le long d'une paroi immergée, caractérisé en ce que - on place ledit véhicule qui flotte à la surface de l'eau, à proximité de ladite paroi, les axes desdits propulseurs orientables étant verti caux et le plan de symétrie longitudinal étant sensiblement parallèle à la paroi; - on fait descendre verticalement ledit véhicule en pleine eau en faisant tourner les deux propulseurs orientables dans le sens où ils exercent sur le véhicule une poussée vers le bas; - on inverse le sens de rotation du premier propulseur qui est le plus voisin de ladite paroi, de sorte que les deux propulseurs exercent sur le châssis du véhicule un couple qui fait basculer celui-ci; ; - lorsque le châssis est devenu sensiblement parallèle à la paroi, on in verse à nouveau le sens de rotation du premier propulseur, de sorte que lesdits organes de locomotion viennent en butée contre la paroi; - et on incline légèrement les axes desdits propulseurs de sorte que ceux ci exercent sur le châssis une poussée qui déplace ledit véhicule à faible vitesse le long de ladite paroi.