Brevet FR2512773A1 — publié le 19830318

La présente invention concerne tous types de submersiblesous-marins d'attaque, lanceur d'engins, de surveillance, base sous-marine fixe ou mobile, dont la particularité première est son indétectabilité par les moyens aujourd'hui connus. Dans les engins submersibles connus, qu'ils soient de construction métallique ou réalisés à partir d'un complexe verre ou kevlar ou carbone et résine, ils ne peuvent, dans l1état actuel de la technologie de fabrication, échapper aux systèmes de détection. n existe principalement trois types de détection sous-marine - Détection par magnétomètre permettant de mesurer la variation des lignes du champ magnétique terrestre lors de la présence de masses métalliques importantes. - Détection à l'aide d'hydrophoeie permettant de mesurer le bruit sous marin ou la variation du milieu sonore sous-marin lors de la présence d'un engin submersible. - Détection par sonar, une onde acoustique du type ultra-sons envoyas par un transmetteur immergé se propage dans le milieu marin. Cette onde se réfléchissant sur le fond marin, bancs de poissons ou sur la coque d'un submersible, permet à son retour au capteur d'apprécier la nature de l'écho et-la détection des submersibles. Du fait qu'il y a détection, les submersibles sous-marins sont obligés, particulièrement en présence d'un ennemi supposé, de naviguer à des profondeurs importantes, plusieurs centaines de mètres, ce qui impose lors de la construction de tenir compte des hautes pressions auxquelles il sera soumis. De plus, cela lui pose des problèmes d'approche d'une flotte ennemie, ainsi que pour utiliser son armement qui ne peut pas, dans tous les cas, fonctionner par des profondeurs importantes (exemple 500 m sous la surface de la mer). Le submersible suivant l'invention permet d'éviter ces inconvénients. Dans celui-ci en effet il n'est pas nécessaire de naviguer à une profondeur importante, du fait que son revoetement extérieur ne réfléchit pas les ondes acoustiques, ce qui le rend pratiquement insensible aux détections sonar. Sa coque étantamagnEtique, son influence sur le champ magnétique est négligeable et de ce fait, ne créant pas de perturbation magnétique, il n'est pas détectable au magnétomètre. Sa conception, tant intérieure qu'extérieure, ainsi qu'au niveau de sa propulsion, lui permet de ne pas perturber le milieu sonore environnant et de ne pas être détecté par un dispositif d'écoute du type hydrophone. Du fait de ces paramètres, un tel type de submersible ne peut Etre détecté par une surveillance ennemie. Cela lui permet une conception technioue différente du fait qu'il n'a pas à "se cacher" à une grande profondeur. Cela lui donne 1 'avantage de pleuvoir approcher l'ennemi de très près ; sa précision de tir en sera d'autant améliorée et l'effet de surprise également. De plus son armerrerit ne nécessitera pas d'engins à longue portée d'où une substentielle économie. Le submersible indétectable, objet de l'invention, comporte une structure de coque réalisée en complexe verre-résine pour les parties auto-porteuses, avec béton de résine. Les surfaces interieures comme extérieures sont réalisées sous une forme géométrique étudiée afin d'éviter la réflection des ondes acoustiques, bruits intérieurs : machines, hommes d'équipage, etc... et les ultra-sons à l'extérieur de la coque qui pourraient venir frapper celle-ci, émis par des dispositifs de détection (sonars). Des matieres absorbantes des sons, tant à l'intérieur qu'à l'extérieur sont disposées sur la coque. Ces mines dispositifs stappliquent aux dispositifs de propulsion afin de les rendre absolument silencieux. Les formes hydro-dynamiques sont particulièrement étudiées afin de limiter au maximum les bruits des écoulements hydrodynamiques. Les vitesses d'écoulement au niveau du système de propulsion sont limitées à une faible valeur, toujours dans le but de limiter le bruit. Les équipements mécaniques, propulsion et autre, font appel au maximum à l'usage de produits synthétiques stratifiés (verre-résine), (kevlar-résine) (fibre de carbone-résine) etc... Cela dans le but de réduire les masses métalliques aux'valeurs les plus faibles. La présente invention sera mieux comprise à l'aide dhun mode de réalisation d'un submersible indétectable, représenté schématiquement, à titré d'exemple non limitatif, sur les dessins annexés dans lesquels : Planche 1-6 Dessin représentant la structure de la coque d'un submersible avec, par ordre de numérotation : (1) paroie intérieure du submersible (plancher, plafond ou cloison), réalisée en S.V.R. (stratifié, verre, résine) et dont la surface est constituée de volumes trapézoOdaux (2) permettant la diffraction des sons produits à l'intérieur du submersible. (3) plot élastique tel que caoutchouc, polyuréthane, PVC, etc... permettant de relier la paroie (1) à la structure auto-portante (5 et 6). (4) ratière absorbant les sons, telle que mousse de polynréthane, clégecel, polystyrène expansé, etc... venant combler le vide entre les plots (3). (5) Structure monolithique en SUR (stratifié-verrerésine). (6) Bandes longitudinales ou anneaux circulaires réalisés à partir de mousses syntactiques à basse densité (résine epoxy ou polyester) et charges sphériques creuses inorganiques, de section rectangu)aire servant de remplissage entre des bandes longitudinales ou des anneaux circulaires (7) réalisés eux en SVR (stratifi4-verre-résine). (e) Zone dans la partie (5) de la structure propice à )a mise en place d'une antenne pour ondes VLF (tres basse fréquence) dont le conducteur est constN- tué de fil de carbone HR, enroulé à spires jointives mais isolées les unes des autres, autour et sur toute la longueur du submersible, cela en une ou plusieurs couches. Cela permet de réaliser une antenne cadre parfaitement amagnétique, tout en augmentant les qualités mécaniques de la structure. (9) paroie extérieure du submersible, réalisée en "dur", soit en SUR (stretifié-verre-résine) et dont la surface est constituée de volumes tra pézodaux. L'axe des volumes se trouvant alterné de 900 les uns par rapport aux autres. Ces volumes ayant pour effet de diffracter les ondes acoustiquee ultra-sonores émanant de sonars ennemis. (70) Matière permettant d'absorber les ultra-sons qui auront été diffractés par la paroie extérieure du submersible (9). Cette matière perméable à l'eau, Si elle est composée d'une mousse polyuré- thene, par exemple, sera à cellules ouvertes. Elle se comportera telle une éponge dans l'eau. Cette matière absorbante peut également être constituée de boue sous-marine. Cette boue, elle-mtme constituée de micor-particules organiques en suspension dans l'eau. Chaque particule ayant un diamètre inf i niment petit comparé à la longueur d'onde des sonars. (77) Revêtement souple constitué de tissus polyester, nylon, etc..o enduits PVC (polychlorure de vinyl). Ce revêtement n'est pas étanche à l'eau, de tanière à pouvoir subir sans contrainte la haute pression due à la profondeur. Les pressions intérieure et extérieure sont équipotentielles. Dans le cas d'utilisation de boues comme absorbant acoustique, le revêtement sera étanche à la boue, mais non à l'eau. Planche 2-6 Dessin représentant l'insonorisation du tunnel de propulsion dans lequel (12) est 13 structure de la coque, telle que décrite planche 1. (11) est le revetement souple intérieur ou extérieur au tunnel. (10) matière (mousse, boue, etc...) permettant d'absorber les ultra-sons. (9) paroie intérieure ou extérieure au tunnel en SVR (stratifié-verrerésine) dont la surface est constituée de volumes trapézoidaux, ayant pour effet de diffracter les ondes acoustiques et vibrations à l'écoulement de l'eau. (5) structure wonolithioue en stratfié-verre-résine. (P) est le propulseur. Planche 3-6 Figure 1 : Hélice placée dans un tunnel avec renvoi mecanique pour la transmission.(13) tunnel (14) hélice conventionnelle (15) transmission mécanique passant dans le gousset support de l'arbre porte-hélice. Figure 2 Hélice à entratnement hydrostatique ; l'hélice constituant le rotor du moteur hydraulique avec (13) tunnel (16) Rotor du moteur hydraulique avec helice concentrique. (17) Corps statorique du moteur hydraulique. Figure 3 : Moteur à déplacement linéaire ; le corps du tun net (13) constitue l'inducteur du fait qu'il comporte les bobinages inducteurs, réalisés en fils de carbone (18). A l'intérieur de l'inducteur (13-18), l'induit (19) constitué par un anneau conducteur en fibre de carbone. A l'intérieur de cet anneau conducteur se trouve un volet mobile (20). Ce volet lors du glissement de l'anneau dans le tunnel basale venant obstruer le tunnel. L'anneau en se déplaçant dans le tunnel entraîne le volet basculé, qui chasse l'eau vers la sortie (S). L'anneau, arrivé à I'extrémité du tunnel côté sortie, change de sens. Le changement de sens étant effectué par un changement du champ glissant ; de ce fait le volet bascule venant se placer à plat et permettant son retour vers entrée du tunnel sans effort important. Figure 4 : Moteur à volet à commande hydraulique. Dans le tunnel : deux verins hydrauliques (21 et 22) (21) pour la marche AVANT (22) pour la marche ARRIèRE, actionnent un volet mobile (23). Ce volet lors de sa montée ou de sa descente, déplace un volume d'eau constant proportionnel à la vitesse. Planche 4-6 Dessin représentant la disposition de 2 antennes de type cadre sur la coque du submersible. Sur la coque (25) du submersible, noyée dans la structure en stratifié-verre-résine (8) - Planche 1-6 - on enroule un fil -de carbone ; cet enroulement s'effectue à spires jointives isolées entre elles en une ou plusieurs couches. La longueur de l'antenne ainsi constituée peut représenter plusieurs fois la longueur d'onde à recevoir. Sa sensibilité peut etre très grande. Elle ne nuit nullement aux caractéristiques mécaniqes de la coque, bien au contraire, elle contribue à augmenter celles-ci. Une seconde antenne placée perpendiculairement à la premiere dans la structure du kiosque (24) peut également etre prévue. Planche 5-6 Dessin représentant en coupe un submersible à volume variable A poids constant, si un submersible en immersion, par un arti fice quelconque, fait croître son volume, le volume déplacé augmentera d'autant. De ce fait, la poussée d'Archimède augmentant, le submersible remonte vers la surface. Le principe est ici- appliqué. Des ballasts souples permettent le transfert d'un volume de liquide, ou de gaz, de l'intérieur du submersible vers l'extérieur. Le volume des réservoirs int-' rieurs (27) étant transféré dans les ballasts souples (29) par l'intermédiaire d'une pompe ou de tout autre moyen, il s'ensuit une augmentation du volume déplacé pour un poids déplacé égal.Le volume déplacé peut être constitué par du gas-oil, par exemple, qui sera transféré des réservoirs intérieurs (27) dans les ballasts extérieurs (29) constitués par une membrane souple (28). Le transfert du liquide des réservoirs intérieurs aux ballasts (29) peut etre effectué en silence. De plus, il nty a aucune perturbation extérieure du milieu marin, ni production de bulles ou de remous à la surface de la mer, cause de détection sur les submersibles classiques Planche 6 Dessin représentant, en coupe, un submersible à volume variable et kiosque télescopique. L'avantage du kiosque rentrant est évident sur le plan de l'écoulement hydrodynamique. Combiné avec un dispositif à ballast souple permettant un volume variable, il assure une remontée plus rapide. De plus, en cas de détérioration des ballasts souples, il permet une remontée en surface. Enfin, lors d'explosion de grenades sous-marines, le submersible est moins vulnérable. Le kiosque (32) coulisse dans la coque (30-31), tel un piston dans un cylindre. Deux sas (34) permettent de communiquer du submersible dans le kiosque, Des joints d'étanchéité (33) limitent l'entrée d'eau entre le kiosque (32) et la coque (30-31). Des portes d'étanchéité (36) évitent à l'eau de pénetrer dans le submersible ou le kiosque. Une pompe (38) permet la vidange du cylindre où le kiosque coulisse permettant sa rentrée. A l'inverse, cette pompe permet, par l'orifice (37) de venir injecter de l'eau sous le kiosque. Lorsque les pressions sont équilibrées, la pompe, sous une faible pression, permet la sortie du kiosque à l'extérieur de la coque. L'ensemble kiosque-cylindre de coulissement du kiosque est réalisé en stratifié-verre-résine. REVENDICATIONS 10) Submersible de tous types, sous-main d'attaque, lanceur d'engins, de surveillance, base sous-marine fixe ou mo bile dont la particularite première est son indétectabi lité par les moyens aujourd'hui connus. Caractérisé par le fait qu'il comporte - Une coque en stratifié-verre-résine amagnétique, dont 1 conception permet d'absorber les bruits produits à l'in térieur du submersible, ainsi qu'un revêtement extérieu destiné à absorber les ondes acoustiques, du type ultr sons, produites par les sonars. - Une coque comportant au minimum deux tunnels de propul sion insonorisés, destinés à absorber les bruits de transmissions et de propulsion ainsi que ceux dus à l'écoulement hydraudynamique. - Une coque amagnétique se comportant comme une immense antenne cadre, permettant une très grande sensibilité de réception, - Une coque à volume variable, constituée de deux ou plusieurs ballasts souples, permettant au submersible de faire surface sans produire de perturbation accous tique, ni remous, ni bulles d'air. - Un kiosque télescopique rentrant dans la coque en plon gée, permettant une vitesse de déplacement supérieure en limitant les perturbations hydrauliques, ainsi qul une remontée en surface plus rapide, par augmentation du volume déplacé sans augmentation de poids. - Soit un moteur de propulsion linéaire permettant une propulsion silencieuse, le tout placé dans un tunnel de propulsion insonorisé. - Soit une propulsion par moteur hydraulique à transmis sion hydrostatique dont l'hélice de propulsion est con centrique au rotor. Le tout placé dans un tunnel de propulsion insonorisé. - Soit une propulsion par moteur volumétrique permettent un grand silence de propulsion et un volume d'eau 66- placé directement proportionnel à la vitesse de dépla cement du volet. Le tout placé dans un tunnel de pro pulsion insonorisé. - Soit une propulsion par hélice conventionnelle à commande de transmission mécanique. Le tout placé dans un tunnel de transmission insonorisé. 20) Submersible avec coque en stratfié-verre-résine ama gnétique, conforme à la revendication 1, caractérisé par le fait qu'à l'intérieur se trouvent des paroies (plancher, plafond, cloisons) dont la surface est constituée de volumes trapézoldaux, permettant la diffraction des sons. Ces paroies en polyester repo sent sur des plots élastiques (3) ; les volumes entre les plots élastiques (3) étant remplis d'une matière absorbant les sons (4), telle que mousse de polyuré thane, polystyrène, etc...A ltextérieur de la coque, un revêtement absorbant les ondes acoustiques, du type ultra-sons émis par les sonars, constitué par une en veloppe souple (71), non étanche à liteau, faite de tis sus polyester, nylon, enduits PVC et renfermant entre ltenveloppe (11) et la coque (9) une matière absorbant les ondes acoustiques (10), soit de la mousse à cellule ouverte, voire même de la boue sous-marine, boue consti tuée de micro-particules organiques, telles que sable en suspension dans lteau. l'insonorisatio Cette matière absorbante (10) vient compléter/par absorp tion les ondes diffractées sur la surface de diffraction de la coque, réalisée en polyester et dont la surface est constituée de volumes trapézoldaux (9) dont les axes forment un angle de 900 entre eux. 30) Submersible avec coque en stratifié-verre-résine, ama gnétique et iflsonorisée intérieur-extérieur, conforme à la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il com porte au moins deux tunnels de propulsion insonorisés dans lesquels le groupe de propulsion (P) de quel que type qu'il soit, est placé concentriquement à l'axe du tunnel. Ce tunnel comportant le même type dtinsonorisa- tion que celui de la coque, conforme à la revendication 1. 4 ) Submersible avec coque en stratifié-verre-résine, amagné tique, conforme aux revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'une antenne (23-24) constituée par un fil de carbone (8) roulé à spires jointives isolées en une ou plusieurs couches superposées, est noyée dans le stra tifié polyester-verre-résine (5) sur l'extérieur do la coque (25) et sert à la réception voire à l'émission. 50) Submersible conforme aux revendications 1-2-3, carac térisé par le fait que la coque comporte deux volumes variables (29) constitués par une membrane souple (28) ces volumes pouvant etre remplis à l'aide de liquides (gas-oil, eau ou air) qui sont transportés par le sub- mersibie. L,rs9ue les volumes 29) sont vides, ils trouvent plaques à la coque par la pression de l'eau ; une pompe placée à l'intérieur du submersible, permet le transfert du liquide des réservoirs (27) aux ballasts souples (29). Le poids déplacé étant le même, le submersible, du fait d'un volume déplacé plus grand, se retrouve poussé vers la surface suivant le principe d'krchimède. L'avantage de ce principe est évident au niveau du silence ainsi que des perturbations de l'environnement marin : pas de remous, pas de bulles. 60) Submersible avec coque conforme aux revendications 1-2-3 4, caractérisé par le fait que le kiosque (32) peut être télescopique, c'est-à-dire, rentrer dans la coque (30-31). Une pompe (P-38) sert à équilibrer les pressions puis à injecter par un orifice (37) un liquide : gas-oil, eau, etc... sous le kiosque (32) pour le sortir de la coque. A l'inverse, elle servira à redescendre le kiosque (32) dans la coque (30-31) en transvasant le liquide dans les réservoirs du submersible. Cela permet, kiosque rentré, un meilleur écoulement hydraudynamique autour du submer sible, une meilleure tenue mécanique aux explosions, une vitesse d'avancement plus grande en plongée, traînée inférieure, une remontée plus rapide vers la surface et un volume déplacé plus grand pour un poids égal (kiosque sor 70) Submersible conforme aux revendications 1 et 2, caracté risé par le fait que la propulsion peut être assurée grâce à un moteur linéaire place dans un tunnel insonori- sé dans lequel, l'inducteur (18) est constitué par des bobinages de carbone faisant partie intégrante de la coque.A l'intérieur, l'induit (19) constitué dtun anneau conducteur en fibre de carbone, se deplace dans le tunnel suivant le flux glissant créé par 'inducteur (18). Concentriquement à l'anneau (19) glissantlun vo let (20). Ce volet (20) bascule, venant obstruer le tunnel (13). Lorsque l'anneau concentrique sous l'im pulsion du flux glissant se déplace de l'avant du tun nel (entrée E) vers la sortie (S), chassant l'eau, lors du retour vers l'avant du tunnel (entrée E), le volet (20) se place dans le plan de l'axe du tunnel, ce qui permet son retour. 80) Submersible conforme aux revendications 1 et 2, carac térisé par le fait que la propulsion peut être assurée à l'aide d'une hélice placée concentriquement au rotor (16) d'un moteur hydraulique dont le corps statorique fait partie intégrante du tunnel insonorisé (13). Une pompe placée à l'intérieur du submersible assurant l'alimentation de ltensemble de la transmission hydro statique. 9 ) Submersible conforme aux revendications 1 et 2, carac térisé par le fait que la propulsion peut être assurée par un moteur volumétrique. Dans le tunnel insonorisé (13), deux volets mobiles (23) sont actionnés par deux vérins hydrauliques (21 et 22) ; le vérin (21) et le volet (23) correspondant , servant à la propulsion en marche avant ; le vérin (22).et le volet (23), à la marche arrière. 10.) Submersible conforme aux revendications 1 et 2, carac térisé par le fait que la propulsion peut être assurée par une hélice conventionnelle (14), placée concentri quement à un tunnel insonorisé (13). L'entratnement mécanique de l'hélice (13) passant à l'intérieur des goussets (15) supportant l'arbre de l'hélice au centre du tunnel insonorisé. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres variantes sans pour cela sortir du cadre de l'invention.