Brevet FR2518491A1 — publié le 19830624

Lorsqu'un sous-marin navigue à faible immersion, il peut, pour observer la surface de la mer ou communiquer avec un point éloigné, faire émerger des mâts hissables portant des périscopes ou des antennes; il acquiert ainsi la possibilité de faire des observations ou d'échanger des communications dans les diverses gammes des radiations électro-magnétiques qui se propagent dans l'espace aérien. Il n'en est plus de même lorsque le sous-marin est en immersion profonde, car ces radiations se propagent extrême- ment mal à travers l'eau de mer Il peut alors seulement recevoir des émissions radio à très basse fréquence en remorquant une antenne qui flotte près de la surface de l'eau. Dans le milieu sous-marin, les observations et communications se font uniquement, dès que la distance dépasse quelques mètres, par rayonnement acoustique Toute- fois, dans la tranche d'eau située près de la surface, la température varie assez rapidement avec la profondeur, les rayons sonores sont fortement courbés-dans un plan vertical et cette cause, parmi d'autres, rend la transmission acoustique près de la surface très aléatoire. Dans ces conditions, il se présente une situation critique pour un sousmarin qui, naviguant à une immersion supérieure à quelques dizaines de mètres pour éviter tout risque de collision avec des coques de navires à fort tirant d'eau tels que des pétroliers, veut remonter-à la surface Au cours de la phase ultime de montée précédant l'émersion, alors que sa détection acoustique n'est plus, efficace et qu'il ne peut pas encore mettre en oeuvre ses mâts hissables qui permettraient une observation aérienne, il a des difficultés pour détecter un obstacle imprévisible suffisamment tôt, compte tenu de sa vitesse d'avancement et éventuellement de celle de l'obstacle. Le but de l'invention est notamment de fournir à un sous-marin un moyen d'observation aérienne, alors qu'il navigue, par sécurité, à une immersion supérieure à quelques dizaines de mètres. Une solution pourrait consister à remorquer un flotteur à la surface ou près de la surface-de la mer; ce flotteur devrait pouvoir supporter un mât périscopique de 5 à 10 m de hauteur pour échapper au masquage des vagues et porter suffisamment loin; le mât devrait être stabilisé verticalement contre l'effet de la houle; le flotteur aurait ainsi des dimensions très importantes, incompatibles avec l'embarquement sur un sous-marin. L'invention propose une autre solution, nouvelle et inattendue. Elle est fondée sur le fait que pour observer toute la surface de la mer, par exemple avec une caméra de télé- vision balayant tout l'horizon, il suffit de deux ou trois secondes. L'objet de l'invention est ainsi un procédé d'observation et/ou de communication aériennes pour sous- marin en plongée à l'aide d 'un corps flottant équipé de moyens d'observation et/ou de communication et relié au sous-marin par un câble de retenue, ce câble assurant en outre la transmission des signaux d'observation -et/ou de communication entre le corps flottant et le sous-marin. Selon l'invention, ce procédé consiste à lâcher le corps flottant, initialement retenu à bord du sous-marin et constitué par un engin doué d'une forte flottabilité et d'une faible traînée, -de manière à le faire remonter rapidement vers la surface qu'il traverse en jaillissant hors de l'eau, à mettre en activité ses moyens d'observation et/ou de communication au moins dans la phase aérienne de sa trajectoire, puis à le ramener à bord du sous-marin par rappel du câble de liaison. L'invention met à profit la phase d'émersion d'un corps flottant lâché à une certaine profondeur, qui est due à l'énergie cinétique qu'il acquiert lors de sa remontée La durée de cette émersion, bien que courte (quelques secondes), permet néanmoins d'effectuer l'obser- vation ou la communication désirée, en particulier si l'on donne à l'engin une structure apte à lui imprimer, au cours de son déplacement ascensionnel, un mouvement de rotation autour d'un axe vertical qu'il conserve une fois hors de l'eau, et si l'on agence ses moyens d'observation et/ou de communication pour qu'ils visent dans une direction -3 perpendiculaire à cet axe Cette rotation spontanée de l'engin sur lui-même procure de manière élégante un mouvement de balayage panoramique de l'horizon aux moyens précités, sans qu'il soit nécessaire de prévoir aucun dispositif mécanique de balayage angulaire à bord de l'engin. L'invention a également pour objet un dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé défini ci-dessus. Ce dispositif comprend un engin fuselé, empenné et doué d'une forte flottabilité, contenant des moyens d'obser- vation tels qu'une caméra de télévision ou une antenne radar et/ou de communication tels qu'une antenne radio, et un câble de liaison mécanique et électrique attaché à l'engin et s'enroulant sur le tambour d'un treuil motorisé placé à bord du sous-marin. Dans une forme d'exécution préférée, l'empennage de l'engin est conformé de manière à imprimer à celui-ci, lors de sa montée vers la surface de l'eau, un mouvement de rotation sur lui-même autour de son axe, orienté alors verticalement, les moyens d'observation et/ou de communi- cation de l'engin visant dans une direction perpendiculaire à cet axe de manière à balayer l'horizon du fait de ce mouvement de rotation Il convient par ailleurs de doter l'engin d'un gyroscope de référence fournissant, via le câble de liaison au sous-marin, le gisement de visée de ses moyens d'observation et/ou de communication au moins durant la phase aérienne de sa trajectoire L'angle de gisement peut ainsi être connu de manière précise, quels que soient les mouvements de roulis effectués par l'engin lors de sa remontée Afin de permettre un repérage de l'orientation initiale de l'engin autour de son axe, celui-ci peut comporter des moyens de visée (éventuellement constitués par ses moyens d'observation) se trouvant, lorsque l'engin est en position de départ à bord du sous- marin, face à une graduation de gisement entourant l'engin et liée au sous-marin. L'engin est avantageusement embarqué à bord du sous-marin dans un tube lance-engin plein d'eau, qui est doté d'une porte étanche à son embouchure et, au fond duquel est placé le treuil actionnant le câble de liaison Cette porte permet de limiter la pression interne du tube en plongée profonde Ledit tube est orienté de préférence obliquement, par exemple à 45 , et présente une inclinaison vers l'arrière du sous-marin qui, compte ten de la vitesse d'avancement de celui-ci, facilite la sortie de l'engin et son retour dans le tube Une réinsertion-correcte de l'engin dans le tube peut par ailleurs être assurée en prévoyant une poulie de guidage du câble de liaison disposée de manière à astreindre ce dernier à parcourir le tube sensiblement suivant l'axe de celui-ci Dans une formé d'exécution avan- tageuse, cette poulie est portée par un bouchon flottant qui, placé sous l'empennage de l'engin en position de départ dans le tube, remonte avec l'engin lors de la libération de celui-ci et est arrêté par des moyens de butée à l'embou- chure du tube, après s'être déplacé dans celui-ci en un pur-mouvement de translation-grâce à des moyens de guidage constitués par exemple par des rails disposés longitudina- lement sur la paroi interne du tube - L'engin peut être doté d'un détecteur émettant un signal au moment o celui-ci sort de l'eau Ce signal est utilisable pour commander le réenroulement du Câble de liaison par le treuil de manière a ramener l'engin à bord du sous-marin. L'engin peut par ailleurs offrir une structure creuse, ce qui permet de le remplir d'un gaz sous pression en vue de renforcer sa résistance vis-àvis de la-pression de l'eau. La description qui va suivre en regard des dessins annexés à titre d'exemple non limitatif, permettra de bien comprendre comment la présente invention peut être mise en pratique. La figuré 1 représente schématiquement un dispositif selon l'invention, montrant l'engin ayant quitté le sous- marin pour accomplir une mission d'observation aérienne. La figure 2 représente en coupe longitudinale, à plus grande échelle, le tube lance-engin du dispositif de la figure 1. On voit sur les figures une-partie de la coque 1 d'un sous-marin, surmontée d'une t 8 le de superstructure 2 (pont passerelle) Entre la coque 1 et la tôle 2 est disposé un tube lance-engin 3 avec une orientation oblique à 450 vers l'arrière du sous-marin, lequel avance dans le sens indiqué par la flèche 4 L'embouchure du tube 3 dans la tôle 2 est munie d'une porte étanche 5 pivotante. Le tube 3 sert de logement à un engin 6 embarqué à bord du sous-marin Cet engin présente extérieurement la forme d'un corps fuselé de manière à avoir une traînée hydrodynamique réduite et comporte un empennage stabilisa- teur 7 A sa partie arrière est attaché un câble 8 qui s'enroule sur le tambour 9 d'un treuil motorisé placé en immersion au fond du tube 3 Ce câble assure la liaison mécanique entre l'engin 6 et le sous-marin, ainsi que la transmission de signaux électriques via un connecteur tournant 10 et un câble électrique il pénétrant à l'inté- rieur du sous-marin en passant par des traversées étanches 12, 13 disposées respectivement dans le fond 14 du tube 3 et dans la coque 1 du sous-marin Du côté de l'engin, le câble 8 est raccordé électriquement à une caméra de télé- vision 15 montée à bord de l'engin 6 et orientée de manière à viser à travers un hublot transparent 16 dans une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal 17 de l'engin - Les ailerons de l'empennage 7 de l'engin 6 présentent des plis 18 conférant à l'engin, lorsqu'il progresse dans l'eau, un mouvement de rotation autour de son axe 17. Le câble 8 passe, dans le tube 3, sur une poulie 19 qui le maintient sensiblement sur l'axe 20 du tube Cette poulie, qui tourne librement, est portée par un bouchon flottant 21 qui peut se déplacer en translation dans le tube 3 en glissant le long-de rails de guidage 22 disposés sur la paroi interne du tube 3 parallèlement à son axe 20. A cet effet, le bouchon 21 possède un bourrelet péri- phérique 23 comportant des rainures qui coopèrent avec les rails 22, de sorte que l'axe de rotation de la poulie 19 reste perpendiculaire au plan vertical contenant l'axe 20 du tube 3 La course du bouchon 21 dans le tube 3 est limitée en'bas par une nervure circulaire 24 faisant saillie sur la paroi interne du tube juste au-dessus du tambour 9 du treuil et, en haut, par une autre nervure circulaire 25 analogue, située à l'embouchure du tube 3; ces nervures coopèrent avec le bourrelet 23 du bouchon 21 pour arrêter ce dernier soit près du fond 14 du tube 3 lorsque l'engin se trouve dans le tube, soit (en 21 ') près de l'embouchure de celui-ci lorsque l'engin est sorti du tube Les déplacements du bouchon 21 au sein de l'eau qui remplit le tube 3 sont facilités par au moins un trou 26 percé d'une face à l'autre du bouchon pour permettre l'écou- lement de l'eau De même, l'engin 6 peut se déplacer dans 1 ô le tube 3 sans effet de piston grâce à l'intervalle annulaire ménagé entre sa surface extérieure et la paroi interne du tube 3-du fait de la présence des rails 22, l'eau pouvant s'écouler par cet intervalle. Lorsqu'on désire, à bord du sous-marin en plongée, observer la surface de la mer ou entrer en communication avec un point éloigné, on ouvre (figure 1) la porte 5 du tube lance-engin 3 -L'engin 6, doté d'une forte flottabilité, sort du tube 3 Le bouchon flottant 21 monte et le suit sous son empennage 7 jusqu'à être arrêté en 21 ' par la nervure 25 à l'embouchure du tube Le câble 8 se déroule à mesure que l'engin 6 monte vers la surface 27 de la mer; pour qu'il nlèntrave pas ce mouvement ascensionnel, le tambour 9 du treuil est mis alors en action pour filer le câble 8 L'engin prend de la vitesse tandis que son empennage 7, légèrement vrillé du fait des plis 18, lui imprime un mouvement de rotation autour de son axe 17,- lequel se redresse progressivement jusqu'à la verticale, à faible vitesse en raison -de la position de son centre de gravité très en dessous de son centre de carène et à grande vitesse par l'effet de son empennage 7 Puisl'engin atteint la surface 27 de la mer, la traverse et en jaillit à grande vitesse, grâce à l'énergie cinétique acquise, en tournoyant sur lui-même suivant la flèche 28 La caméra 15 explore alors tout l'horizon (plusieurs fois, car l'engin fait normalement plusieurs tours hors de l'eau) pendant les quelques secondes que dure la phase aérienne de la trajectoire de l'engin, les vues correspondantes étant transmises au sousmarin via les câbles 8 et 11 Lorsque l'engin commence à retomber, le sens de fonctionnement du 7, treuil est inversé et il réenroule le câble 8, lequel ramène l'engin jusqu'à le faire rentrer dans le tube 3 - Grâce à la poulie de guidage du câble qui, en 19 ', oblige ce dernier à pénétrer dans le tube centré sur l'axe 20 de celui-ci, l'engin se présente correctement pour pénétrer par l'arrière dans le tube (dont l'embouchure est au surplus légèrement évasée en 29), puis pour y recouvrer sa position de repos après avoir repoussé le bouchon porte- poulie de la position 21 ' à la position 21 La porte 5 peut alors être refermée jusqu'à la mission suivante de l'engin. L'engin 6 est pourvu d'un gyroscope de référence 30 dont les indications, transmises au sous-marin via les- câbles 8 et 11, permettent de connaître le gisement corres- pondant à chaque vue prise par la caméra 15 A cet effet, une graduation 31 de repérage initial est marquée circon- férentiellement sur la paroi interne du tube 3 Cette graduation, éclairée par une lampe à-travers le hublot 16 et située dans le champ de vision de la caméra lorsque l'engin est en position de départ à l'intérieur dudit tube, permet de connaître le gisement de l'axe de visée de la caméra à l'instant du lancement de l'engin Les indications du gyroscope 30 peuvent être transmises d'une manière purement électrique En variante, on peut associer au gyroscope une rose des vents dont l'image, grâce à un système optique adéquat, est formée par la caméra 15 et transmise sous forme vidéo au sous-marin, conjointement avec les vues du milieu aérien extérieur Le gyroscope 30, même s'il est de médiocre qualité et présente une dérive importante, donne avec précision à tout instant le gisement de l'axe de visée de la caméra 15, en raison du temps très court que durent les phases de remontée de l'engin et d'observation aérienne. Ainsi, à chaque mission de-l'engin, celui-ci effectuant plus d'un tour sur lui- même pendant sa phase d'émersion, l'équipage du sous-marin a une vision complète de la surface de la mer, de préférence enregistrée sur magnétoscope, avec indication du gisement associé à chaque vue Il peut décider de faire surface en toute sécurité, éventuellement en modifiant la route du sous-marin. La caméra de télévision 15 peut être installée non pas horizontalement, mais verticalement dans l'engin 6, en prévoyant un miroir ou un prisme pour ramener à l'horizon- tale son champ de vision lorsque l'engin émerge de l'eau. D'autre part, cette caméra peut être une caméra à bas niveau de lumière, fonctionnant la nuit, ou une caméra infrarouge, fonctionnant par temps de brouillard Elle peut encore être remplacée par une antenne radar jouant le même rôle d'observation, ou par une antenne UHF permettant au sous- marin d'émettre ou de recevoir un signal radio pendant quelques secondes. Il convient de donner à l'engin 6 une structure très légère de manière qu'il puisse atteindre une grande vitesse à la fin de sa phase de montée en immersion Il est de préférence complètement creux et constitué par une peau étanche et résistante en matériau plastique armé tel qu'un composite verre-résine -Sa résistance à la compression peut être accrue par un gonflage à un ou deux bars à l'air sec ou à l'azote, ce qui protège en outre ses équipements contre la corrosion et permet également de contrôler en permanence son étanchéité en lui adjoignant un capteur de pression. Le tube lance-engin 3,-qui prend place dans les superstructures du sousmarin, participe également à la résistance de l'engin 6 à la pression de l'eau due à l'immersion du sous-marin Il est constamment plein d'eau, mais est maintenu fermé par la porte étanche 5 quand le sous-marin est à une immersion supérieure à l'immersion de sécurité, soit quelques dizaines de mètres, de telle sorte que la pression régnant dans le tube 5 et s'exerçant sur l'engin 6 ne dépasse pas quelques bars quand le sous- marin est en plongée profonde. L'instant o l'engin 6 émerge peut être détecté par exemple par un détecteur d'humidité ou un capteur de pression porté par l'engin-dont le signal est transmis au sous-marin par le câble 8 Quelques secondes après cet instant, le treuil change de sens de rotation et enroule le câble 8 Pour être en mesure de ramener l'engin 6, le câble 8 comporte une armure, de préférence en polyamide aromatique "Kevlar", assez souple en torsion pour que l'engin au cours de sa montée puisse vriller le câble de quelques tours Le moteur du treuil est de préférence électrique plutôt qu'hydraulique de manière à éviter une traversée de coque en supplément de la traversée 13. REVENDICATIONS 1. Procédé d'observation et/ou de communication aériennes pour sous-marin en plongée à l'aide d'un corps flottant équipé de moyens d'observation et/ou de communi- cation et relié au sous-marin par un câble de retenue, ce câble assurant en outre la transmission des signaux d'obser- vation et/ou de communication entre le corps flottant et le sous-marin, caractérisé par le fait qu'il consiste à lâcher le corps flottant, initialement retenu à bord du sous-marin et constitué par un engin doué d'une forte flottabilité et d'une faible traînée, de manière à le faire remonter rapidement vers la surface qu'il traverse en jaillissant hors de l'eau, à mettre en activité ses moyens d'observation et/ou de communication au moins dans la phase aérienne de sa trajectoire, puis àle ramener à bord du sous-marin par rappel du câble de liaison. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'ondonne à l'engin une structure apte à lui imprimer, au cours de son déplacement ascensionnel, un mouvement de rotation autour d'un axe vertical qu'il conserve une fois hors de l'eau, et qu'on agence ses moyens d'observation et/ou de communication pour qu'ils visent dans une direction perpendiculaire à cet axe. 3. Dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé selon la revendication i ou 2, caractérisé par le fait qu'il comprend un engin ( 6) fuselé, empenné et doué d'une forte flottabilité, contenant des moyens d'observation tels qu'une caméra de télévision ( 15) ou une antenne radar et/ou de communication tels qu'une antenne radio, et un câble ( 8) de liaison mécanique-et électrique attaché à l'engin ( 6) s'enroulant sur le tambour ( 9) d'un treuil motorisé placé à bord du sous-marin. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'empennage ( 7) de l'engin ( 6) est conformé de manière à imprimer à celui-ci, lors de sa montée vers la surface ( 27) de l'eau, un mouvement de rotation sur lui-même autour de son axe ( 17), orienté alors verticalement, les moyens d'observation et/ou de communi- cation de l'engin visant dans une direction perpendiculaire ii à cet axe. 5. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé par le fait que l'engin comporte un gyroscope de référence ( 30) fournissant, via le câble ( 8) de liaison au sous-marin, le gisement de visée de ses moyens d'observation et/ou de communication au moins durant la phase aérienne de sa trajectoire. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'engin ( 6) comporte des moyens de visée se trouvant, lorsque celui-ci est en position de départ à bord du sous-marin, face à une graduation de. gisement ( 31) entourant l'engin et liée au sous-marin. 7. Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 3 à 6, caractérisé par le fait que l'engin ( 6) est -15 embarqué à bord du sous-marin dans un tube lance-engin ( 3) plein d'eau, qui est doté d'une porte ( 5) étanche à son embouchure et au fond duquel est placé le treuil actionnant le câble de liaison ( 8). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le tube ( 3) est orienté obliquement. 9. Dispositif selon la revendication 7 ou 8, caractérisé par le fait que le câble de liaison ( 8) est guidé par une poulie ( 19) qui l'astreint à parcourir le tube ( 3) sensiblement suivant l'axe ( 20) de celui-ci. 10. Dispositif selon la reyendication 9, caractérisé par le fait que la poulie ( 19) est portée par un bouchon flottant ( 21) qui, placé sous l'empennage ( 7) de l'engin ( 6) en position de départ dans le tube ( 3), remonte avec l'engin ( 6) lors de la libération de celui-ci et est arrêté par des moyens de butée ( 25) à l'embouchure du tube ( 3), après s'être déplacé dans celui-ci en un pur mouvement de translation grâce à des moyens de guidage ( 22). 11. Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 3 à 10, caractérisé par le fait que l'engin ( 6) est doté d'un détecteur signalant le moment o celui-ci sort de l'eau. 12. Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 3 à 11, caractérisé par le fait que l'engin ( 6) est creux et est rempli de gaz sous pression.