Brevet FR2643609A1 — publié le 19900831

La présente invention est relative à un dispositif de propulsion pour véhicules sous-marins. Comme les avions, les véhicules sous-marins sont m s par des réacteurs ou des propulseurs à hélice dont l'axe de poussée est sensiblement parallèle à l'axe longitudinal du véhicule et qui assurent une vitesse d'avancement suivant cet axe. Les forces et les moments s'exerçant transversalement a cet axe qui sont nécessaires pour assurer les évolutions du véhicule sont obtenus par des surfaces-.de commande qui sont actives lorsque la vitesse de déplacement est suffisamment élevée. La sustentation des véhicules sous-marins étant habituellement assurée par la poussée d'Archimède qui équilibre leur masse, ces véhicules doivent pouvoir évoluer lorsque lesdites surfaces de commande n'ont pas d'action en raison d'une vitesse d'avancement faible ou nulle. Dans ce but certains véhicules sous-marins peuvent être équipés de deux propulseurs montés à l'extérieur de la coque, par exemple deux propulseurs carénés montés symétriquement par rapport à l'axe longitudinal du véhicule. La somme des poussées de ces deux propulseurs produit une vitesse d'avancement, tandis que la différence des poussées, lorsque le véhicule est à l'arrêt ou en mouvement, engendre un moment de rotation entraînant un changement d'orientation du véhicule. Il est également connu d'équiper un véhicule sous-marin avec des propulseurs verticaux montés dans des tunnels ménagés dans la coque, par exemple à l'avant et à l'arrière afin de commander la montée, la descente ou un changement d'assiette. Ainsi, avec un nombre approprié de propulseurs convenablement disposés, on peut obtenir un nombre correspondant de degrés de liberté, c'est-à- dire de composantes de la force et du moment appliqués au véhicule, égal au nombre de propulseurs. On connait ainsi l'engin "Sea Owl" construit par la Société Scandinavian Underwater Technology, qui est équipé de trois propulseurs- verticaux, deux propulseurs horizontaux et un propulseur transversal comportant chacun une hélice sous tuyère et un moteur électrique, procurant trois composantes de forces et trois composantes de moment lui assurant six degrés de liberté et lui permettant de se mouvoir suivant toute valeur désirée de chacune de ces composantes. Un propulseur avec son hélice à pas variable, ou à vitesse variable, et les éventuels carenages de l'hélice et de son moteur constitue un équipement coûteux; il est donc avantageux de réduire le nombre de propulseurs nécessaires pour donner au véhicule la mobilité voulue. Le but de l'invention est de réaliser un dispositif de propulsion pour véhicule sous-marin assurant à celui-ci une grande mobilité avec un nombre réduit de propulseurs, et donc plus économique. Elle a pour objet à cet effet un dispositif de propulsion pour véhicule sous-marin du type comportant des propulseurs montés latéralement et symétriquement à l'extérieur de la coque, caractérisé en ce que lesdits propulseurs sont montés chacun sur une extrémité d'un arbre s'étendant à travers la coque et rotatif autour d'un axe perpendiculaire à l'axe longitudinal de celle-ci, lesdits propulseurs étant ainsi orientables autour dudit arbre. Suivant un mode de réalisation de l'invention, le dispositif comporte deux propulseurs montés respectivement aux deux extrémités d'un arbre monté 2643609- rotatif à travers la coque. Suivant un autre mode de réalisation, le dispositif comporte quatre propulseurs montés respectivement aux extrémités de deux arbres montés rotatifs à travers la coque. Si on le désire, lesdits arbres sont en deux parties. D'une façon avantageuse, il est prévu trois propulseurs aux extrémités de trois arbres. Suivant une autre caractéristique de l'invention, lesdits propulseurs sont orientables indépendamment les uns des autres. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure 1 est une vue en plan de dessus d'un véhicule sous-marin équipé d'un dispositif de propulsion suivant l'invention comportant deux propulseurs latéraux montés orientables sur un arbre transversal; la figure 2 en est une vue en élévation avec les propulseurs inclinés à 45 ; la figure 3 est une vue en bout d'arrière d'un autre véhicule, équipé de quatre propulseurs orientables suivant l'invention montés deux à deux sur deux arbres transversaux, l'un vertical et l'autre horizontal; la figure 4 est une vue analogue à celle de la figure 3 montrant une variante dans laquelle lesdits arbres sont inclinés à 45 ; la figure 5 est une vue en bout d'arrière d'un véhicule comportant un dispositif à trois propulseurs montés sur trois arbres inclinés de 120 les uns par raport aux autres. En se référant àla figure 1, on a représenté un véhicule sous-marin désigné dans son ensemble par la référence 1, qui comporte un corps, ou coque,2 ayant une partie avant hémisphérique 3 et une partie arrière fuselae 4 pourvue d'un "empennage" en croix 5 lui assurant une stabilité de route en lacet et en tangage. Suivant un premier mode de réalisation de l'invention, le véhicule 1 est pourvu de deux propulseurs carénés 6A, 6B respectivement babord et tribord, montés orientables autour d'un axe 1C perpendiculaire à l'axe longitudinal du véhicule, sur les extrémités d'un arbre transversal rotatif 7 s'étendant complètement à travers la coque 2. L'arbre 7 est entraîné en rotation au moyen d'un dispositif 8 à l'intérieur de la coque et adapté pour être commandé de manière à régler avec précision la position angulaire des propulseurs par rapport à l'horizontale, au moyen d'un capteur d'angles 9. De préférence l'arbre 7 passe par le centre de volume O du véhicule, et un certain espace est prévu entre la coque 2 du véhicule et les corps des propulseurs 6A,6B afin de faciliter les écoulements hydrodynamiques lorsque les propulseurs sont orientés autour de l'axe de l'arbre 7. La figure 2 montre le même véhicule 1 en élévation latérale, les propulseurs étant inclinés d'un angleompar rapport à l'axe longitudinal x-x. Le vecteur OV d'avancement se trouve légèrement au-dessous des vecteurs de poussée OT des deux propulseurs en raison de la traînée du véhicule. On obtient également des forces horizontale et verticale comme dans le cas d'un véhicule équipé de deux propulseurs horizontaux fixes et d'un ou deux propulseurs verticaux montés en tunnels dans le corps du véhicule, avec l'avantage que grace à l'invention le nombre de propulseurs est réduit à deux au lieu de trois ou quatre. Le véhicule représenté à la figure 3 comporte un dispositif double par rapport à celui de la figure 1, c'est-à-dire deux ensembles à deux propulseurs 6A,6B et 1OA,1OB orientables aux extrémités de deux arbres 7 et 11, perpendiculaires à l'axe longitudinal x-x du véhicule. Dans ce mode de réalisation on obtient trois composantes de forces et trois composantes de moments, c'est-à-dire six degrés de liberté. L'obtention d'une force de propulsion latérale est particulièrement avantageuse quand, avec une vitesse d'avancement faible ou nulle et en présence d'un courant sous-marin transversal, on veut conserver au véhicule une orientation constante, par exemple pour l'axe de visée d'une caméra ou d'un sonar. La force latérale est également utile dans le cas de panne de l'un des propulseurs latéraux: le véhicule se met alors "en dérapage" et il apparaît une force de portance hydrodynamique latérale qui peut être équilibrée par la force de propulsion latérale. Réciproquement, les propulseurs latéraux peuvent pallier une panne de l'un des propulseurs supérieur ou inférieur. L'obtention d'un moment de tangage est avantageuse en permettant d'orienter l'engin pour une visée sous-marine, ou lorsque la vitesse d'avancement est importante, pour faciliter des variations d'immersion rapides. Pour posséder ces six degrés de liberté, un véhicule à propulseurs fixes devrait être équipé de six propulseurs disposés de façon appropriée, comme l'engin "Sea Owl" précité;. grâce à l'agencement suivant l'invention, il suffit de quatre propulseurs entraînés par deux moteurs et munis'de deux capteurs d'angles. Le mode de réalisation représenté à la figure 4 est analogue à celui de la figure 3, à la seule différence que les arbres 7', 11' sont inclinés de 45 par rapport-.au mode de réalisation précédent. Les résultats obtenus sont identiques, mais le dessus et le dessous du véhicule sont dégagés, ce qui permet le montage d'appareils et de charges diverses, par exemple de charges largables. Suivant le mode-de réalisation représenté à la figure 5, le véhicule comporte seulement trois-propulseurs 12, 13 et 14 également espacés angulairement de 120 . Le véhicule comporte à l'arrière trois ailerons ' également espacés de 120 , dans les plans bissecteurs des trois arbres des propulseurs. Chaque propulseur est entraîné par un moteur individuel 15, avec un capteur d'angles 16, logé dans une cavité appropriée étanche de la coque. Comme le précédent, ce mode de réalisation procure six degrés de liberté avec l'avantage supplémentaire de l'économie d'un propulseur en moins. L'invention trouve une application particulière sur tous les véhicules sous-marins, notamment sur ceux destinés aux observations et interventions sur des objets localisés en pleine eau ou au fond de la mer. On remarquera que le dispositif de propulsion suivant l'invention permet d'orienter tous les propulseurs parallèlement à l'axe longitudinal du véhicule lorsqu'on souhaite obtenir une vitesse d'avancement élevée, ce qui n'est pas possible lorsque des propulseurs sont montés fixes dans la coque du véhicule. Un autre avantage de l'invention est que les propulseurs sont à peu près orientés dans le sens de la vitesse obtenue, de sorte que leurs hélices agissent dans les meilleures conditions de rendement. REVENDICATIONS 1. Dispositif de propulsion pour véhicule sous- marin, du type comportant des propulseurs montés latérale- ment et symétriquement à l'extérieur de la coque, caractéri- sé en ce que lesdits propulseurs (6A, 6B, 10A, 10B, 12, 13, 14) sont montés chacun sur une extrémité d'un arbre (7, 7', 11, 11') pénétrant dans la coque et rotatif autour d'un axe perpendiculaire à l'axe longitudinal x-x de celle-ci, lesdits propulseurs étant ainsi orientables autour dudit arbre. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il comporte deux propulseurs (6A, 6B) montés latéralement aux deux extrémités d'un arbre (7) monté rotatif à travers la coque (2). 3. Dispositif suivant la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il comporte quatre propulseurs (6A, 6B, 10A, lOB) montés orientables aux extrémités de deux arbres (7, 11, ou 7', 11') montés rotatifs à travers la coque (2) perpendiculairement l'un par rapport à l'autre. 4. Dispositif suivant la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il comporte trois propulseurs orientables (12, 13, 14) disposés à 120 les uns des autres. 5. Dispositif suivant l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un capteur d'angles (9, 16) associé à chaque propulseur.