Brevet FR2491863A1 — publié le 19820416

DISPOSITIF DE PILOTAGE I'UN VEHICULE SOUS-MARIN RE2DRQUE La présente invention concerne un perfectionnement aux moyens de pilotage des véhicules sous-marins et notament d'un véhicule sous-marin remorqué, porteur d'un sonar de cartographie marine à haute définition. Dans le domaine des véhicules sous-marins on connait différentes sortes de véhicules dont le pilotage est effectué par un pilote se te- nant à l'intérieur du véhicule lui-mûme et dirigeant son véhicule "à vue". On connait également des véhicules remorqués par un navire trac- teur au moyen d'un cable électroporteur, notamnent dans le cas o le véhicule doit embarquer un système sonar de détection des objets situés sur les fonds marins. Il est alors fréquent de lester ces véhicules de façon à ce qu'ils se déplacent à une profondeur sensi- blement constante de la surface. Un problème différent se pose lorsque l'on souhaite faire de la cartographie des fonds sous-marin à haute définition. En effet dans ce cas, pour obtenir des résultats de la qualité désirée et reproduc- tibles, il est nécessaire d'asservir l'altitude du véhicule porteur du sonar par rapport au fond marin et non à la surface de l'eau, de façon que le système sonar soit utilisé à une altitude constante du fond. Il en est ainsi notatient dans le cas d'un système de cartogra- phie ccoportant deux poissons remorqués portant chacun un sonar latéral et transmettant leurs informations, après nultiplexage, au navire porteur, lequel coeporte des moyens de visualisation sur écran cathodique avec défilement continu de l'image. L'un des buts de l'invention est de permettre un pilotage pré- cis des poissons utilisés dans un tel dispositif de façon à ce que des erreurs de trajectoire ne viennent pas influer sur la qualité des résultats du système. Un autre but de l'invention est de permettre une remontée ra- pide du véhicule sous-marin dans le cas o un obstacle se pré- sente sur son chemin o dans le cas o le poisson est descendu à une altitude inférieure à une altitude minimale donnée., - 2 - 2491863 Un autre but de l'invention est de permettre un asservissement de l'altitude du poisson au fond marin et de tenir coepte, en les anti- cipant, des variations de pente de celui-ci. Pour ce faire, l'invention concerne un dispositif de pilotage d'un véhicule sous-marin notaitmment d'un véhicule porteur d'un sonar de cartographie marine remorqué par un bateau au moyen d'un càble électroporteur, véhicule caomportant un asservissement de sa posi- tion à la hauteur du fond, caractérisé en ce qu'il comporte à sa partie avant: - - un sondeur vertical déterminant son altitude instantanée par rapport au fond, et une électronique associée - un sondeur oblique permettant d'anticipear la variation de pente du fond, et une électronique associée un sondeur horizorital de détection des obstacles situés en avant du véhicule, et une électronique associée - et une chaXne électronique du traitement de signal et d 'asservis- semant. Selon l'invention, le dispositif coeporte un élément de calcul de l'altitude moyenne du véhicule, mesurée au moyen des sondeurs verti- cal et oblique, laquelle altitude moyenne peut être couparée à une altitude de référence. Selon d'autres caractéristiques, le dispositif de pilotage cornporte égalanent un dispositif de rnemontée rapide cam andé par une alarme dont les paramètres d'alarme sont séparément ou simultanénent - le franchissement de l'altitude minimale - la détection d'un obstacle par le sondeur horizontal, - - la détection d'une entrée d'eau à l'intérieur du véhicule. D'autres caractéristiques apparaîtront plus clairement à la lec- ture de la description plus complète qui va suivre et des figures annéxées lesquelles représentent de façon non limitative un mode de réalisation de l'invention. La figure 1 représente un système de cartographie marine uti- lisant des poissons remorqués auxquels s'applique l'invention. La figure 2 représente un poisson remorqué auquel s' applique l'invention muni de ses différents capteurs auxquels est associée leur logique de ccamminde. La figure 3 montre de façon plus détaillée un synoptique des moyens de commande et d'asservissement du poisson remorqué. 24 918 63 -3 - Airnsi qu'on le voit à la figure 1, un système de cartographie sous-marine utilisant des poissons auxquels peut s'appliquer l'in- vention comporte un bateau 1 qui remorque au moyen de câbles élec- troporteurs 2 des poissons 3 porteurs de sonars latéraux 4. Les poissons 3 peuvent être ramenés à bord par enroulement des c9bles 2 sur un touret 5, puis au moyen des grues 6. Des flot- teurs 7 permettent l'emploi de divergents 8 qui viennent compléter le système sonar. Un tel systêne sonar est destiné à opérer au fond à des profon- deurs allant jusqu'à 100 mètres, à une vitesse de défilement lente (environ 4 noeuds). Les données sonar sont alors visualisées sur un écran cathodique à cadence télévision, avec un défilement conti- nu de l'image et sont simultanément enregistrées d'une manière continue sur des bandes de papier sensible et sur enregistreurs magnétiques. Pour obtenir une mesure efficace, le poisson 3 est piloté à altitude constante du fond au moyen du dispositif selon l'invention. Pour ce faire, le poisson comporte des ailes d'immersion dont l'angle est asservi aux paramètres de pilotage. En outre, la queue du véhicule se termine par un ensemble méca- nique de stabilisation de gite comportant une couronne fixe 10 et quatre ailerons mobiles 11. Le dispositif de pilotage, objet de la présente invention, comprend plus précisement, ainsi qu'on le voit représenté à la fi- gure 2 un ensemble de capteurs ainsi que le moteur de commande des ailes d'immersion, ces éléments étant portés par le poisson lui-même, une chatne électroniquel2 de traitement de signal et d'asservissement qui, dans l'exemple proposé se trouve sur le navire tracteur 1, reliée au poisson par le câble électrcporteur 2 ainsi qu'un tableau de contr8le 13 des paramètres de pilotage. Ainsi, le poisson 3 porte en sa partie avant un sondeur vertical 14 déterminant son altitude instantanée par rapport au fond ainsi que son électronique associée.Un sondeur oblique à 45 et son élec- tronique associée permet d'anticiper la pente du fond marin et un sondeur horizontal 16 permet la détection des obstacles situés en avant du véhicule. - 4 - 22491863 Les informations fournies par ces sondeurs, dont la fréquence de fonctionnement est de 300 kilohlerz, sont Emises a partir du véhi- cule (3) au moyen d'un oscillateur à 300 kHmz, un multiplicateur logique possedant un compteur de commande, et par 3 émetteurs de puissance. La réception de ces informations est faite au moyen de trois étages de commutation émission/réception (un par sondeur), un multiplexeur analogique pour la mise en série des informations, un ampli de réception et de détection et d'un multiplexeur d'addition synchro. Les hauteurs verticale Hv et obliques Ho sont calculées par des étages de calcul 17 et 18 puis la moyenne de ces deux valeurs est calculée en 19. La tension de sortie du sondeur horizontal 16 est appliquée à un étage de commahde des alanrmes 20 qui reçoit également la tension de sortie du circuit 19 correspondant à la hauteur moyenne calculée. Les trois types d'alarme qui entraînent la remontée rapide sont: - hauteur calculée inférieure à la hauteur minimale - entrée d'eau dans le poisson ou le cable - présence d'écho dans le sondeur d'alarme. L'étage 20 de commande des alarmes est réalisé au moyen de cmpteurs- décompteurs qui détectent les présences d'écho. Après détection d'un ncobre donné d'absences d'écho, le circuit 20 se met en court-circuit et réalise au moyen du contacteur 21 la transmission de l'ordre de remontée rapide à la commande de remontée 22, en déconnectant le circuit normal d'asservissement. En effet, en absence d'alarmes, le contacteur 21 assure le con- tact entre le calculateur de pilotage 23 (élaborant la tension de commande de l'angle des ailes et permettant le pilotage à une altitude de référence dont l'affichage est la tension de référence Ho) et l'aimplificateur d'asservissement. Celui-ci reçoit en contre-réaction la recopie de l'angle des ailes au moyen d'un potentiomètre (31) et la valeur de l'angle d'assiette au moyen de l'ampli 26, la vitesse de rotation du moteur au moyen du démodulateur (25). L'information de valeur de l'angle d'assiette prise en compte par l'ampli d'asservissement permet de stabiliser la fonction de transfert du système tout en augmentant la sécurité du véhicule par la limitation de son angle de descente. Apres modulation en 27, la tension de sortie de l'ampli d'asser- vissement 24 est appliquée au moyen d'un transformateur 28 sur le moteur de camanude 29 de la position des ailes. Le poisson comporte de plus un capteur de roulis 30 dont l'in-- formation est utilisée pour stabiliser en roulis le véhicule et donc - 5 - 2491863 améliorer la fonction pilotage. En fonctionnement manuel, les sondeurs 14,15 et 16 sont décon- nectés. La référence est alors délivrée par le potentiomtre de cm-- mande des ailes et son ampli 26, la rotation de l'aile s'arrêtant dès que l'information ramenée par le potentianmètre de recopie et son ampli 31 est égale à l'information de commande. Ainsi qu'on l'a vu plus haut, le dispositif est ccmplété par un tableau de contrôle 13 affichant sur les différents cadrans les paramètres de pilotage: -- - profondeur d'immersion reçue du capteur de pression 32 sur le cadran 33 - altitude moyenne provenant de l'étage 19 de calcul sur le cadran 34 angle des ailes sur le cadran 35 et - assiette sur le cadran 36. Un tel dispositif, utilisable sur tous les véhicules sous-marins remorqués permet donc un asservissement précis de leur altitude au fond, en supprimant les erreurs statiques d'asservissement par la prise en compte de l'information d'assiette et en limitant les risques dûs aux obstacles par la présence de l'étage de sommations des sécu- rités penrmettant une remontée rapide. Le dispositif ne se limite pas à l'exemple cité ici mais peu accepter sans sortir du cadre de l'invention des variantes notamment, dans la nature des divers sondeurs ou dans la réalisation des diffé- rents étages de calcul et d'asservissement. 6- 24986 REVNIDICATIONS 2 4 9 18 5 3 1 - Dispositif de pilotage d'un véhicule sous-marin notamment d'un véhicule porteur d'un sonar de cartographie marine à grande définition remorqué par un bateau au moyen d'un cable électroporteur, véhicule camportant un asservissement de sa position à la hauteur du fond, carac- térisé en ce qu 'il comporte à sa partie avant: - un sondeur vertical déterminant son altitude instantanée par rapport au fond, et son électronique associée - un sondeur oblique permettant d'anticiper la variation de pente du front, et son électronique associée - un sondeur horizontal de détection des obstacles situés en avant du véhicule, et son électronique associée - et une ch!ane électronique de traitement de signal et d'asservisse- ment de postionr d'ailerons. 2 - Dispositif de pilotage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il coporte un élément de calcul de l'altitude moyenne du véhicule mesurée au moyen des sondeurs vertical et oblique. 3 - Dispositif de pilotage selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'il comporte un élément de comparaison de l'altitude moyenne calculée avec une altitude minimale de navigation. 4 - Dispositif de pilotage selon l'une quelconque des revendication l a 3 caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'alarme pour permettre une commande de remontée rapide du véhicule. - Dispositif de pilotage selon la revendication 4 caractérisé en ce que le dispositif d'alarme est situé en amont de l'amplificateur d'as- servissement. 6 - Dispositif de pilotage, selon l'une quelconque des revendications 1 à comportant à l'intérieur du véhicule sous-marin un capteur dit d'entrée d'eau et une électronique associée pour transmettre un signal en cas de détection d'une entrée d'eau dans le véhicule, caractérisé en ce que les signaux d'altitude moyenne en sortie des comparateurs de détection, d'en- trée d'eau et de détection d'un obstacle par le sondeur horizontal sont disposés aux entrées d'une porte "OU" dont la sortie est connectée à l'entrée du dispositif d'alanme. 7 - Dispositif de pilotage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le véhicule comporte un pendule de mesure d'as- siette et un capteur de position d'angle des ailes d'immersion, le si- gnal d'assiette et le signal d'angle des ailes étant disposés en contre-réaction sur 1' amplificateur d'asservissement. - 7 - 2 4918 63 8 - Dispositif de pilotage selon la revendication 7, caractérisé en ce que le signal de sortie de l'amplificateur d'asservissement commande le moteur d'entraînement des ailes d'immersion. 9 - Dispositif selon les revendications 1 à 8 caractérisé en ce que la chaîne électronique d'asservissement est disposée sur le navire tracteur, les informations en provenance du véhicule Sous-marin ou du navire étant transmises au moyen du cable électro-porteur après multiplexage.