Brevet FR2652680A1 — publié le 19910405

La présente invention est relative à une installation d'antennes immergées pour l'étude des signaux émis par un navire et, plus particulièrement, à une telle installation conçue pour l'étude des émissions acoustiques ou électromagnétiques issues de ce navire.La présente invention concerne aussi un procédé d'exploitation de cette installation. Les navires, bâtiments de surface ou sous-marins, se signalent par diverses émissions acoustiques et électromagnétiques qui se propagent notamment dans lreau et qui permettent de les identifier. Celles-ci trouvent leur origine dans les divers moteurs utilisés notamment pour la propulsion et l'alimentation électrique du navire, ainsi que dans d'autres appareils embarqués. Ces émissions, notamment acoustiques, sont ainsi "personnalisées" et constituent une "signature" qu'il convient de rendre aussi peu perceptible que possible, notamment lorsque le navire concerné est un bâtiment militaire dont l'identité et la position doivent éventuellement rester secrètes.La conception et la fabrication de ce bâtiment doivevnt alors tenir compte de la nécessité de minimiser cette signature de manière à la rendre, idéalement, imperceptible. I1 faut alors disposer de moyens d'étude de cette signature. Pour ce faire on peut--penser à fixer sur un fond marin des antennes munies de moyens de réception adéquats des émissions à observer, puis à enregistrer les signaux captés par ces moyens lorsque le navire étudié se déplace à proximité des antennes. Une solution de ce type présente divers inconvénients : entretien d'antennes immergées est délicat, de même que le démontage de l'installation apres une campagne de mesure, ces opérations exigeant de faire appel à des plongeurs expérimentés. D'autre part, les câbles d'alimentation électrique et de mesure nécessaires à l'installation comprennent, du fait de la fixation des antennes sur un fond marin, de nombreuses parties immergées ou flottantes, qui sont fragiles et qui constituent autant d'obstacles à la navigation. En outre, l'exploitation de l'installation décrite ci-dessus implique que le navire soit déplacé par rapport aux antennes. La manoeuvre à réaliser est délicate du fait de la masse et du volume du navire. La présente invention a donc pour but de réaliser une installation d'antennes immergées qui ne présente pas ces inconvénients et qui, en particulier, soit de mise en place, d'entretien et de démontage faciles et peu coûteux. La présente invention a aussi pour but de réaliser une telle installation qui n'exige pas, en exploitation, un déplacement du navire par rapport aux antennes. La présente invention a encore pour but de réaliser une telle installation équipée de réseaux de câbles d'alimentation électrique et de mesure qui soient aussi courts que possible et qui ne comportent qu'un minimum de parties immergées. On atteint ces buts de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront dans la suite de la présente description, avec une installation d'antennes immergées pour l'étude des signaux émis par un navire, comprenant des moyens pour immobiliser le navire dans une position fixe, des moyens pour déplacer les antennes entre plusieurs positions relatives prédéterminees-par rapport au navire fixe et des moyens montés sur les antennes pour assurer la réception des émissions du navire dans chacune des positions relatives prédéterminées. Ainsi, suivant une caractéristique essentielle de la présente invention, les mesures à réaliser dans ces diverses positions prédéterminées n' exigent plus un déplacement du navire, lourd, mais seulement un déplacement des antennes, qui sont beaucoup plus légères. Suivant une autre caractéristique importante de l'installation selon la présente invention, les moyens pour déplacer les antennes sont constitués par des supports navals sur lesquels sont montées les antennes. Celles-ci sont montées mobiles sur les supports navals entre une position immergée et une position où elles sont relevées au-dessus de la surface de l'eau. Cette disposition facilite beaucoup la mise en place, l'entretien et le démontage de l'installation. La présente invention fournit aussi un procédé d'exploitation de l'installation selon l'invention, suivant lequel on positionne le navire à étudier sur un site d'étude, on immobilise le navire sur ce site, on installe les antennes sur le site dans une position prédéterminée par rapport au navire et on capte l'émission reçue de ce navire à l'aide de moyens de réception montés sur les antennes. Suivant ce procédé encore, on déplace les antennes dans une suite de positions successives et on capte l'émission du navire dans chacune de ses positions. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel la figure 1 est une vue en élévation de l'installation suivant l'invention, la figure 2 est une vue en coupe prise suivant le trait de coupe II-II de la figure 1 et, la figure 3 est un schéma du réseau de câbles d'alimentation électrique qui équipe l'installation suivant l'invention. On se réfère aux figures 1 et 2 du dessin annexé où l'on a représenté l'installation suivant l'invention, préparée pour l'étude des émissions acoustiques ou électromagnétiques d'un navire 1 constitué, à titre d'exemple, par un sous-marin. Cependant, comme on le verra dans la suite, l'invention n'est pas limitée à cette application et s'adapte tout aussi bien à l'étude des émissions d'un navire de surface. Sur la figure 1 il apparaît, selon le mode de réalisation représenté, que le sous-marin 1 est maintenu dans une position prédéterminée par des moyens d'immobilisation constitués par quatre jeux de câbles 2 et de chaînes 4 agencés sensiblement symétriquement par rapport à l'axe longitudinal du sous-marin. Deux câbles sont fixés à la proue du sous-marin par une extrémité et, par leur autre extrémité, à des pontons 3. Des chaînes 4 ancrées dans le fond marin sont connectées à ces pontons. A la poupe du sous-marin deux autres câbles 2 sont raccordés à des pontons tensionneurs 5 flottant à la surface de l'eau. Une chaîne 4 ancrée dans le fond marin est connectée à chaque ponton tensionneur. Deux supports navals 6 sont disposés symétriquement de part et d'autre de l'axe longitudinal du sous-marin, ces supports 6 pouvant être de préférence constitués par des barges. Des antennes 7 et 8 sont montées aux deux extrémités opposées de chaque barge. En fonctionnement, comme il apparaît sur la figure 2, ces antennes sont enfoncées dans l'eau, sensiblement verticalement.Suivant une caractéristique avantageuse de l'installation selon l'invention, chaque antenne est montée mobile sur la barge qui la supporte de manière à pouvoir être relevée, par des moyens (non représentés) de manoeuvre hydrauliques par exemple, de la position immergée représentée en trait plein à la figure 2 à la position relevée représentée en trait interrompu cette figure, position dans laquelle les antennes sont hors d'eau. On expliquera dans la suite l'intérêt de cette disposition. Des moyens de réception 9 des émissions en provenance du sous-marin 1 sont montés sur les antennes. A titre d'exemple ces moyens de réception peuvent être constitués par des microphones sensibles aux émissions acoustiques provenant du sous-marin et se propageant dans l'eau jusqu a ces microphones. Bien entendu les moyens de réception pourraient être sensibles à d'autres types d'émissions, électromagnétiques, thermiques etc... en provenance du navire. Selon le mode de réalisation représenté les antennes 8 sont écartées du sous-marin d'une distance supérieure à celle qui sépare les antennes 7 de ce sous-marin. On remarquera que les antennes 8 sont plus courtes que les antennes 7. Il s'agit là de dispositions qui relèvent de la technique d'enregistrement des émissions, qui pourraient être modifiées en fonction de l'application réalisée. Suivant la présente invention, les barges 6 sont déplacées par rapport au navire 1 qui reste immobile. Les moyens servant à déplacer chaque barge par rapport au navire sont constitués par quatre treuils 10 montés deux à deux aux extrémités de la barge et par des câbles 11 et 12 enroulés sur ces treuils et ancrés sur le fond marin. On a représenté sur la figure 1, pour chacune des deux barges, deux positions extrêmes de cette barge en trait interrompu, situées sensiblement au niveau de la poupe et de la proue du sous-marin 1. On comprend qu'en enroulant convenablement les câbles 11 et 12 à l'aide des treuils 10 montés sur la barge, il est possible d'amener progressivement cette barge à l'une quelconque des positions intermédiaires entre les deux positions extrêmes représentées. En amenant successivement la barge d'une positions extrême à l'autre, en passant par des positions intermédiaires dûment échelonnées, on réalise un mouvement relatif de cette barge par rapport au -sous-marin fixe qui correspond parfaitement à celui que l'on obtiendrait en faisant avancer le sous-marin 1 sur une trajectoire passant entre deux barges fixes en regard. La solution adoptée est avantageuse en ce sens qu'il est beaucoup plus facile de déplacer des barges que le navire du fait que ce dernier est beaucoup plus lourd que les barges. On remarquera que les positions de mesure adoptées sont telles que dans chacune des positions de mesure ajustées au moyen des câbles 11 et 12, les deux barges restent symétriques l'une de l'autre par rapport à l'axe longitudinal du sous-marin 1. Un câble aérien 13 (voir figure 2), assure la position relative des deux barges, sur un axe perpendiculaire à l'axe longitudinal du sousmarin. Dans le cas où le navire étudié n'est pas un sousmarin mais un navire de surface, le câble 13 peut être remplacé par deux câbles reliant directement chaque barge au navire de surface suivant des axes sensiblement perpendiculaires à l'axe du navire. Bien entendu d'autres dispositions relatives des barges par rapport au navire pourraient être adoptées au choix de l'homme du métier, en fonction de la technique particulière de réception des émissions utilisée. On se réfère maintenant à la figure 3 du dessin annexé qui fait apparaître le câblage de l'alimentation électrique de l'installation selon l'invention, à partir d'une source d'énergie électrique (non représentée) située sur le rivage 14. Des câbles d'alimentation électrique, sous-marin 15, et aérien 16 alimentent les deux barges. On remarque une dérivation 17 qui permet d'alimenter le navire en électricité. Il s'agit en effet d'étudier les émissions du navire aussi bien quand son moteur de propulsion et ses moyens de génération d'énergie électrique fonctionnent que lorsqu'ils sont à l'arrêt. Un câble électrique 18 peut être ajouté pour alimenter une des barges 6, de manière à assurer la redondance du circuit d'alimentation électrique de ces barges. Les signaux électriques émis par les capteurs 9 fixés sur les antennes 7 et 8 sont eux-mêmes transmis à un centre d'acquisition et de traitement de signaux (non représenté) situé sur l'une des deux barges 6, par des lignes de transmission qui courent sur les barges et qui passent de l'une à l'autre par une ligne aérienne. Avantageusement le réseau de ces lignes est redondant. On va maintenant décrire les diverses phases du procédé d'exploitation suivant l'invention de l'installation décrite ci-dessus. Dans une première phase de ce procédé, visant à mettre en place l'installation, on réunit sur le site les divers éléments de l'installation avant l'arrivée du navire, afin de limiter la durée d'immobilisation de celui-ci qui est nécessaire aux mesures. Les barges 6 supports des antennes sont remorquées puis mouillées sur le site l'une après l'autre à l'aide de remorqueurs. Les câbles 11 et 12 sont mis en tension en manoeuvrant les treuils d'amarrage 10 installés sur chaque barge 6. En attendant l'arrivée du navire pour les mesures, les barges sont maintenues écartées de leurs positions finales pour ménager un bon espace de manoeuvre pour ce navire. Avant l'arrivée du navire, les remorqueurs posent sur le fond marin la partie en chaîne 4 des lignes de mouillage du navire. L'extrémité de chaque chaîne 4 comporte une partie textile avec une bouée de repérage en surface. Les coffres de jonction 3 et les pontons tensionneurs 5 sont ensuite connectés aux extrémités des chaînes qui sont remontées pour être stoppées sur les coffres et pontons en se servant des bouts en textile manoeuvrés par les treuils d'amarrage des remorqueurs. Une deuxième ligne de mouillage (non représentée) est mise en place par les remorqueurs pour chaque ponton et coffre de manière à limiter leur déplacement dans l'attente de la mise en place du navire. Les câbles 2 des lignes de mouillage du navire sont ferlés sur chaque ponton ou coffre pour être prêts à l'emploi. Le navire arrive ensuite sur le site et se positionne au milieu du polygone défini par les coffres et pontons. Un remorqueur le raccorde ensuite aux câbles ferlés en attente sur les coffres et pontons tandis qu'un deuxième remorqueur l'assiste dans ses manoeuvres pour se maintenir dans le polygone. Le mouillage est mis sous tension en tendant les lignes équipées de pontons tensionneurs 5. Cette manoeuvre s'effectue grâce aux remorqueurs qui, l'arrière contre les pontons 5, poussent ceux-ci vers le navire. Le mou dans les câbles 5 est repris par les treuils d'amarrage des remorqueurs. Une fois ces câbles suffisamment tendus, ceux-ci sont stoppés sur les pontons ce qui termine les opérations de mouillage du navire. On pourrait en variante utiliser une ligne sous-marine supplémentaire pour tendre ces lignes. Si le navire est un sous-marin, on met en place une ligne aérienne 13 amarrant les deux barges entre elles. Si le navire est un navire de surface, la liaison entre ces barges s'effectue par l'intermédiaire du navire. Après l'installation du navire, les barges sont amenées dans la position de mesure représentée à la figure 1 où, selon le mode de réalisation représenté, les câbles il sont tendus dans un plan vertical sensiblement parallèle à celui passant par l'axe longitudinal du navire tandis que les câbles 12 sont tendus dans des plans verticaux inclinés angulairement sur le plan passant par les câbles 11. On ajuste avec précision la position des barges par rapport au navire et on réalise les connexions des barges et du navire aux câbles électriques 15 à 18 ainsi que les connexions par lignes de transmission entre les capteurs 9 portés par les antennes et le centre d'acquisition et de traitement des mesures réalisées par ces capteurs, centre installé sur l'une des deux barges. L'installation étant ainsi mise en place, les opérations de mesure proprement dites peuvent commencer. Pour ce faire on déplace progressivement les barges par rapport au navire des positions représentées en trait interrompu à gauche sur la figure 1 jusqu'aux positions représentées en trait interrompu à droite sur cette même figure. Les barges peuvent occuper ainsi un certain nombre de positions intermédiaires prédéterminées. Une fois les barges installées dans chacune de ces positions intermédiaires, des mesures sont effectuées et traitées dans le centre d'acquisition et de traitement. L'ensemble de ces mesures constitue une image de l'émission, acoustique par exemple, du navire telle qu'elle est perçue lorsque celui-ci passe devant une installation équipée de moyens de mesure de cette émission ou lorsqu'une telle installation passe à proximité du navire immobile, dans les conditions d'observations réelles du navire.Les mesures peuvent être opérées alors que le moteur de propulsion du navire fonctionne ou non, de manière à identifier ainsi divers types de "signature acoustique" de ce navire. Une telle signature permet d'identifier le navire, résultat qui est susceptible d'applications militaires évidentes. L'installation et son procédé d'exploitation suivant la présente invention présentent divers avantages. Un premier avantage découle du fait que le procédé d'exploitation fait appel à un déplacement des barges et non du navire, pour reproduire l'effet d'un mouvement relatif du navire par rapport aux antennes. Les barges, beaucoup plus légères que le navire, sont plus faciles à manoeuvrer. La mise en place et l'évacuation de l'installation sont très simples. Cet avantage est important car, en dehors des campagnes de mesure, le site peut être complètement évacué en ne laissant aucun obstacle à la navigation. Ce résultat est obtenu par l'évacuation des barges porte-antennes, opération qui est très aisée à réaliser par comparaison avec celle qui consisterait à démonter des antennes fixées sur le fond marin. Dans l'installation suivant l'invention les antennes étant relevables hors de l'eau, cette évacuation en est encore facilitée. Cette disposition rend également beaucoup plus aisées les opérations d'entretien des antennes et des capteurs. On remarquera en outre que l'installation suivant l'invention permet de limiter considérablement la longueur des câbles électriques d'alimentation et/ou des lignes de transmission des mesures, aussi bien dans leurs parties aériennes que dans leurs parties sous-marines, par rapport à une installation plus classique à antennes fixées sur un fond marin qui implique notamment de grandes longueurs de lignes sous-marines. Les antennes étant solidaires de leurs supports flottants, l'influence des marées sur la position relative des antennes par rapport à un navire de surface à étudier est nulle, contrairement à ce qu'on observerait si les antennes étaient fixées sur un fond marin. Bien entendu l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, l'invention n'est pas limitée à la détection de la signature acoustique d'un bâtiment de surface ou d'un sous-marin, et s'étend naturellement à la détection de tout rayonnement ou émission en provenance d'un tel bâtiment ou sous-marin, à l'aide de capteurs adaptés à la détection d'une telle émission ou d'un tel rayonnement. L'invention n'est pas limitée non plus à un procédé d'exploitation de l'installation dans lequel les mesures sont opérées à un certain nombre de positions relatives du navire et des antennes, dans lesquelles ceux-ci sont fixes. Des mesures pourraient en effet aussi être relevées et exploitées en déplaçant continûment les barges par rapport au navire fixe, d'une position extrême à l'autre. REVENDICATIONS 1. Installation d'antennes immergées pour l'étude des signaux émis par un navire, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (2, 3, 4, 5) pour immobiliser le navire dans une position fixe, des moyens (6, 10, 11, 12) pour déplacer les antennes (7, 8) entre plusieurs positions relatives prédéterminées par rapport au navire fixe et des moyens (9) montés sur les antennes pour assurer la réception des émissions du navire dans chacune des positions relatives prédéterminées. 2. Installation conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens pour déplacer les antennes (7, 8) comprennent des supports navals (6) sur lesquels sont montées les antennes. 3. Installation conforme à la revendication 2, caractérisée en ce que les antennes (7, 8) sont montées mobiles sur les supports navals, entre une position immergée et une position où elles sont relevées audessus de la surface de l'eau. 4. Installation conforme à l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que les supports navals sont constitués par deux barges (6), chaque barge étant munie d'une antenne (7, 8) à chacune de ses deux extrémités. 5. Installation conforme à la revendication--4, caractérisé en ce que les moyens pour déplacer les antennes comprennent des treuils (10) montés sur les barges (6), ces treuils agissant sur des câbles (11, 12) ancrés à leur autre extrémité sur le fond marin pour amener les barges dans chacune de leurs positions prédéterminées par rapport au navire et installer alors les quatre antennes (7, 8) sur une ligne sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal du navire, de part et d'autre et sensiblement symétriquement par rapport à cet axe. 6. Installation conforme à la revendication 5, caractérisée en ce que les deux barges sont reliées l'une à l'autre, éventuellement par l'intermédiaire du navire. 7. Installation conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les moyens pour immobiliser le navire comprennent plusieurs lignes de mouillage à câbles (2) et chaînes (4), le câble (2) et la chaîne (4) d'au moins deux lignes étant connectés par un ponton tensionneur (5). 8. Installation conforme à l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisée en ce qu'elle comprend (a) un réseau (15, 16, 17, 18) de câbles d'alimentation électrique des barges et du navire à partir du rivage et (b) un réseau de lignes de transmission pour assurer la collection des signaux détectés par les moyens de réception. 9. Procédé d'exploitation de l'installation conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'on positionne le navire (1) à étudier sur un site d'étude, on immobilise le navire sur ce site, on installe les antennes (7, 8) sur le site dans une position prédéterminée par rapport au navire et on capte l'émission reçue de ce navire à l'aide de moyens de réception (9) montés sur les antennes (7, 8). 10. Procédé conforme à la revendication 9, caractérisé en ce qu'on déplace les antennes (7, 8) suivant une suite de positions successives et on capte l'émission du navire (1) dans chacune de ces positions. 11. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 9 et 10, caractérisé en ce qu'on relève les antennes hors de liteau pour l'entretien et le transport de l'installation.