Brevet FR2606735A1 — publié le 19880520

SYSTEMES DE PERISCOPE POUR SOUS-MARINS La présente invention se rapporte à des systèmes de périscope pour sous-marins. Les tubes ou mâts de périscope, dont sont équi- pés les sous-marins, sont bien connus et ont principale- ment pour objectif de permettre diverses observations y compris le relevé de différentes mesures ou détections au-dessus du niveau de l'eau lorsque le sous-marin est immergé juste au-dessous du niveau de l'eau et qu'il est soumis à une pression d'eau située dans le domaine de O atmosphère à X atmosphère (X étant un coefficient nomi- nal ou base de calcul pour la construction du sous-ma- rin) tandis que seule la partie la plus haute ou tête du mât fait saillie au-dessus du niveau de l'eau. Dans les systèmes de périscope classiques, il est prévu un logement extérieur rendu totalement hermé- tique sur toute la longueur, logement renfermant sur son extrémité distale différents instruments d'observation et de détection et le cas échéant, également des équipe- ments de communication, montés sur l'extrémité distale d'un mât hermétique et pouvant être mis en rotation, dans lequel sont enfermés les composants sensibles, électriques et optiques des instruments et équipements. Un simple joint d'étanchéité du type à presse-étoupe est prévu entre la coque principale et le logement pour em- pêcher la pénétration de l'eau entre ces deux éléments tout en autorisant la sortie et la rentrée du tube ou mât. Si de l'eau traverse le joint à presse-étoupe, elle peut être facilement évacuée sans qu'il y ait de danger qu'elle pénètre à l'intérieur du mât. Etant donné que la totalité de la longueur du mât du périscope traverse deux ponts ou plus, en raison de la forme de construc- tion unitaire employée, et qu'il convient en outre de protéger l'intégrité de son environnement intérieur, il occupe un volume relativement important de l'espace in- térieur limité du sous-marin. On a maintenant trouvé que des perfectionnements importants dans l'efficacité opérationnelle et/ou dans l'utilisation de l'espace peuvent être obtenus en sup- primant la majeure partie du mât et en utilisant une na- celle de télédétection pour les mesures d'observation et de détection ou télémesure, laquelle nacelle est reliée par un câble souple à une sortie éloignée de signaux. La présente invention fournit un périscope pour un sous-marin, lequel comprend une tête de périscope comprenant un logement dans lequel sont montées une por- tion d'extrémité inférieure d'un appareil de détection ou télémesure, une portion d'extrémité supérieure de l'appareil de détection faisant saillie vers l'extérieur à partir d'une ouverture pratiquée dans le logement, ia- quelle ouverture est dotée de moyens d'étanchéité rota- tifs, et la portion d'extrémité supérieure comportant des moyens de nacelle de télédétection renfermant des moyens de détection, la portion d'extrémité inférieure de l'appareil de détection comportant un dispositif de transmission de signaux, le connecteur de transmission de signaux de détection rotatif étant monté dans le lo- gement pour recevoir des signaux de sortie en provenance du dispositif de transmission de signaux, un câble sou- ple s'étendant depuis le connecteur à travers la paroi du logement, via une ouverture munie d'une étanchéité fixe, pour la connexion, lors de l'utilisation du systè- me, au récepteur de signaux de sortie monté à l'inté- rieur de la coque principale du sous-marin, la tête de périscope étant munie d'un entraînement rotatif formé et agencé pour permettre la rotation de l'appareil de dé- tection par rapport au logement, et l'étanchéité rotati- ve étant formée et agencée pour assurer l'étanchéité basse pression empêchant l'entrée d'eau à une basse pression d'eau comprise à l'intérieur d'un domaine cor- respondant au domaine de profondeur de fonctionnement du périscope tout en permettant la rotation relative de l'appareil de détection, et pour assurer une étanchéité à la pression élevée empêchant l'introduction de l'eau à des pressions d'eau plus élevées à l'extérieur du domai- ne de fonctionnement du périscope. De préférence, le périscope comprend un moyen de levage pouvant être mis en service à l'extérieur du corps étanche principal d'une coque de sousmarin pour faire monter et descendre le logement conjointement avec l'appareil de détection par rapport à la coque. Avec un périscope de la présente invention, on évite un certain nombre de problèmes liés à l'utilisa- tion d'un grand mât unitaire pénétrant dans la coque principale d'un sousmarin. Par ailleurs, on supprime la plus grande partie du mât, ce qui élimine la nécessité de prévoir un logement pour celui-ci à l'intérieur de la coque, laissant ainsi de l'espace supplémentaire pour d'autres usages. Par ailleurs, la masse et l'inertie sont sensiblement réduites, ce qui se traduit par un dé- ploiement et un fonctionnement plus rapides. D'autres caractéristiques et avantages préférés de l'invention découleront de la lecture de la descrip- tion détaillée suivante donnée à titre d'exemple pour un mode de réalisation illustré en référence aux dessins ci-annexés dans lesquels: la figure 1 est une coupe générale verticale transversale schématique, portions en coupe, d'un péris- cope de l'invention illustrant son montage sur un sous- marin; - la figure 2 est une coupe verticale longitu- dinale du périscope de la figure 1; - la figure 3 est une vue en plan des principa- les parties seulement du périscope de la figure 1; - la figure 4 est une élévation latérale de l'appareil de détection du périscope de la figure 1; - la figure 5 est une vue détaillée montrant le joint rotatif qui est situé au niveau de l'interface en- tre l'appareil de détection et le logement du périscope de la figure 1; et - la figure 6 montre des ondes de pression per- mettant de mieux comprendre le fonctionnement du joint rotatif de la figure 1. La figure 1 montre un mât 1 de périscope monté sur la coque 2 d'un sous-marin 3 à l'intérieur d'un lo- gement 4 en ailette qui comporte une ouverture 5 dans son extrémité supérieure 6 à travers laquelle l'extrémi- té supérieure 7 du mât 1 du périscope peut être déployée pour des activités d'observation. De façon plus détaillée, la tête 7 du mât com- porte un appareil de détection 8 étanché, supporté de façon rotative 9 par un' logement tubulaire allongé 10, monté dans un corps tubulaire 11 supporté par le piston 12 déployable télescopiquement (voir la figure 2) d'un dispositif de levage 13 qui est monté sur la coque 2. Le bras 10 est monté sur un moteur d'entraînement 14, le- quel est avantageusement actionné électriquement, muni d'un câble 15 d'alimentation de puissance et destiné à mettre en rotation l'appareil de détection 8. L'appareil de détection 8 comporte une portion d'extrémité inférieure 16 munie d'un dispositif 17 de transmission de signaux de sortie, comprenant des moyens de connexion 18 appropriés comme par exemple des bagues collectrices pour la transmissicn des signaux électri- ques et des moyens de jonction Sivers (marque déposée) pour la transmission des signaux à micro-ondes, ainsi que des connexions de servicz telles que des moyens d'accouplement rotatifs à air haute pression pour la transmission d'un débit d'air pressurisé à destination de moyens de refroidissement du détecteur. Les moyens de connexion 18 sont à leur tour reliés via un câble flexi- ble 19, une boite de raccordement 20 montée à l'inté- rieur du logement en ailette 4, et un câble supplémen- taire 21 s'étendant à travers une ouverture 22 de coque munie d'un joint d'étanchéité fixe 23 à destination d'une unité de traitement de signaux 24 appropriée et d'une unité d'affichage 25. Une portion d'extrémité supérieure 26 de l'appa- reil de détection 8 fait saillie vers l'extérieur du lo- gement 10 via une ouverture 27 dans le dessus 28 du lo- gement 10, ouverture 27 munie d'un collier 29 destiné à réduire la pénétration de déchets et un joint d'étan- chéité rotatif 30 selon la présente invention (voir fi- gure 5). De façon plus détaillée, le joint d'étanchéité rotatif 30 comprend des joints 31, 32 à lèvre annulaire supérieur et inférieur, qui viennent en contact avec la portion d'extrémité inférieure 16 de l'appareil de dé- tection et recouvrent une cavité annulaire 33 formée dans le logement 10. Un moyen destiné à repousser élastiquement les joints d'étanchéité à lèvre 31, 32 en contact avec la portion 16 est prévu sous la forme d'une conduite d'air 34 à haute pression reliée à la cavité 33 qui amène de l'air pressurisé sur la cavité 33, et une conduite de retour 35 également raccordée à la cavité 33 via un ré- servoir 36 collecteur d'eau, de sorte que toute eau de fuite traversant le joint d'étanchéité à lèvre supérieur 31 et retenu par le joint d'étanchéité à lèvre 32 infé- rieur 32 est évacuée au moins périodiquement sans dé- pressurisation du système d'air du sous-marin auquel sont raccordées les conduites 34, 35. De cette manière, la chambre 38 au-dessous du joint rotatif 30 est mainte- nue à l'abri de la présence d'eau de sorte que les mo- yens 18 de connexion de transmission de signaux, etc. demeurent secs à tout moment et aucune forme d'humidité ne pénètre le long de l'intérieur creux de la portion 16 vers la portion d'extrémité inférieure ou à l'intérieur de l'appareil de détection 8 et des moyens de détection à l'intérieur de celui-ci. Des moyens de séchage supplé- mentaires utilisant par exemple la ventilation forcée et/ou des produits siccatifs ou déshydratants peuvent être prévus au niveau de ou au-dessous de la cavité 33 à titre supplémentaire pour protéger les systèmes sensi- bles optiques et/ou électroniques. La portion d'extrémité supérieure 26 de l'appa- reil de détection 8 aboutit dans une nacelle de détec- tion 39 contenant des instruments d'observation optiques et/ou électroniques, chaque instrument comportant son propre champ de vision d'élévation respectif. A titre d'exemple, le champ de vision 40 est destiné à l'obser- vation vidéo, le champ de vision 41 est destiné à la thermographie. Le dispositif de levage 12 est d'un type généra- lement connu et comporte un vérin télescopique actionné hydrauliquement et de plus, des colonnes de guidage 42 s'étendant verticalement sont prévues pour supporter et guider le mât 1 du périscope par mise en contact avec un élément d'embase 43 de celui-ci à mesure que le mât 1 est élevé ou abaissé au moyen du dispositif de levage 12. Le logement 10 et le dispositif de levage 12 sont sensiblement renfermés par un carénage 44 partiellement aérodynamique. La figure 6 montre la pression d'eau 45 qui rè- gne au niveau de l'interface de l'arbre/logement à mesu- re qu'augmente la pronfondeur d'évolution du sous-marin, cette pression étant en relation linéaire avec la pro- fondeur et la ligne 46 désigne la pression d'air préfé- rée appliquée sur la cavité 33. On notera que la pres- sion d'air est en excès par rapport à la pression d'eau régnant selon une valeur constante. Ceci peut être obte- nu en régulant l'alimentation d'air à haute pression du sous-marin à l'aide d'une vanne à soufflets de pression de profondeur d'eau. De plus, à un niveau de pression d'eau prédéterminé P, un transducteur actionné par la pression est apte à invalider le moteur de rotation de l'arbre pour empêcher la rotation de celui-ci. De cette manière, la rotation de l'appareil de détection 8 est autorisée à de faibles profondeurs o l'observation est possible et le couple de friction imposé sur la portion inférieure 16 par les joints d'étanchéité 31, 32 est faible, mais n'est pas autorisé dans les cas o l'obser- vation est impossible et o le couple de friction imposé sur la portion inférieure 16 par les joints d'étanchéité 31, 32 est élevé. Dans le fonctionnement du mât du périscope à des profondeurs opérationnelles, la nacelle de détection 8 est élevée au moyen du dispositif de levage 13 et peut être mise librement en rotation sans limitation dans une direction ou dans une autre. Comme on peut le noter à partir du dessin, aussi bien la masse des pièces dé- ployables télescopiquement que celle des pièces en rota- tion sont considérablement réduites par rapport aux mâts classiques, ce qui permet d'obtenir une réaction.ou ré- ponse plus rapide et également de réduire considérable- ment les besoins en puissance et en entraînement. A cet égard, on appréciera également que dans un système de périscope classique, la sortie et la rentrée de celui-ci impliquent la maîtrise de forces de friction importantes entre le mât du périscope et les joints d'étanchéité du type à presse-étoupe de la coque tandis que dans le cas de la présente invention, cette résistance de frottement est évitée. Un autre avantage encore de la présente inven- tion est que l'on évite que l'eau ne soit positivement aspirée dans l'intérieur de la coque comme cela se pro- duit dans les systèmes classiques lorsque le mât du pé- riscope est ramené dans l'intérieur de la coque après un 2606'735 séjour dans un environnement extérieur humide. Au con- traire, étant donné que seuls les câbles pénètrent dans la coque et que ceux-ci peuvent être munis de joints d'étanchéité fixes statiques, la pénétration d'humidité dans l'intérieur de la coque imputable au système du pé- riscope peut être sensiblement supprimée. Selon un autre aspect de la présente invention, il est prévu un mât de périscope de sous-marin compre- nant une tête de mât comportant un logement extérieur à partir duquel fait saillie un arbre portant sur son ex- trémité une enveloppe contenant des instruments d'obser- vation et un dispositif d'étanchéité destiné à un systè- me de périscope pour sous-marin au niveau de l'interface entre un logement et un appareil de détection faisant saillie à partir de celui-ci et pouvant être mis en ro- tation de façon relative à celui-ci, pour rendre l'in- terface étanche à l'entrée d'eau à toutes les pressions d'eau à l'intérieur de la limite nominale du sous-marin et imposant un couple de friction suffisamment bas aux pressions d'eau à l'intérieur d'une plage prédéterminée pour autoriser la rotation de l'arbre à l'intérieur du logement, ce dispositif d'étanchéité comprenant des joints à lèvre annulaire supérieur et inférieur venant en contact avec l'arbre et recouvrant une cavité annu- laire formée dans le logement, des moyens pour repousser élastiquement les joints d'étanchéité à lèvre en contact avec l'arbre à une pression supérieure à la pression d'eau régnant à l'intérieur de cette plage, et des moyens destinés à recueillir et à évacuer l'eau de fuite en provenance de la cavité annulaire. REVENDICATIONS 1. Mât (1) de périscope de sous-marin, caracté- risé par la combinaison d'une tête de mât (7) comportant un logement extérieur (10) à partir duquel fait saillie un arbre (16) portant sur son extrémité une enveloppe (8) contenant des instruments d'observation et un dispo- sitif d'étanchéité (30) destiné à l'utilisation dans un système de périscope pour sous-marin au niveau de l'in- terface entre un logement (10) et un appareil de détec- tion faisant saillie à partir de celui-ci et pouvant être mis en rotation de façon relative à celui-ci, pour rendre l'interface étanche à l'entrée d'eau à toutes les pressions d'eau à l'intérieur de la limite nominale du sous-marin et imposant un couple de friction suffisam- ment bas à des pressions d'eau à l'intérieur d'une plage prédéterminée pour autoriser la rotation de l'arbre (16) à l'intérieur du logement (10), le'dispositif d'étan- chéité (30) comprenant des joints d'étanchéité à lèvre annulaire supérieur (31) et inférieur (32) venant en contact avec l'arbre (16) et recouvrant une cavité annu- laire (33) formée dans le logement (10), des moyens (34) destinés à repousser élastiquement les joints d'étan- chéité à lèvre (31,32) en contact avec l'arbre (16) et ayant une pression supérieure à la pression d'eau rè- gnant à l'intérieur de ladite plage, et des moyens (36) destinés à recueillir et à évacuer l'eau de fuite en provenance de la cavité annulaire (33). 2. Périscope destiné à un sous-marin (3), lequel périscope est caractérisé par la combinaison d'une tête de périscope (7) comprenant un logement (10) dans lequel sont montées une portion d'extrémité inférieure d'un ap- pareil de détection (8), une portion d'extrémité supé- rieure (7) de l'appareil de détection (8) faisant sail- lie vers l'extérieur depuis une ouverture (27)-dans le logement (10), laquelle ouverture (27) est munie d'un joint d'étanchéité rotatif (30), et la portion d'extré- mité supérieure comportant un moyen de détection, la portion d'extrémité inférieure (7) de l'appareil de dé- tection (8) comportant un dispositif de transmission de signaux, le logement (10) contenant un connecteur (17) de transmission de signaux du détecteur rotatif destiné à recevoir les signaux de sortie en provenance du dispo- sitif de transmission de signaux, un câble souple (19) s'étendant depuis le connecteur (17) à travers la paroi du logement, via une ouverture munie d'un joint d'étan- chéité fixe, pour la connexion, dans l'utilisation du système, à des moyens de réception de signaux de sortie (24,25) montés à l'intérieur de la coque principale (2) d'un sous-marin (3), la tête de périscope (7) étant mu- nie de moyens d'entraînement rotatifs (14) formés et disposés de façon à permettre la mise en rotation de l'appareil de détection (8) par rapport au logement (10), et des moyens d'étanzhéité rotatifs (30) étant formés et agencés de façon à assurer un joint d'étan- chéité à basse pression, empêchant la pénétration d'eau à une pression d'eau plus faible à l'intérieur d'une plage correspondant au domaine de profondeur de fonc- tionnement du périscope tout en permettant la rotation relative de l'appareil de détection (8), et à assurer un joint à haute pression empêchant la pénétration d'eau à des pressions d'eau plus élevées-à l'extérieur du domai- ne de fonctionnement du périscope. 3. Périscope pour sous-marins selon la revendi- cation 2, caractérisé en ce que le périscope comprend des moyens de levage (12) pouvant être disposés en fonc- tionnement à l'extérieur du corps principal étanche à l'eau d'une coque de sous-marin (2) destinés à faire monter et descendre le logement (10) conjointement avec l'appareil de détection (8) de façon relative à la coque (2). 4. Périscope pour sous-marins selon la revendi- cation 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement rotatifs (14) sont invalidés par une vanne de pression de profondeur d'eau à l'exté- rieur du domaine de profondeur de fonctionnement du pé- riscope.