Brevet FR2709469A1 — publié le 19950310

La présente invention concerne un ensemble de propulsion sous- marine, et elle concerne plus précisément un ensemble de propulsion sous- marine destiné à un véhicule sous-marin sans équipage et non récupérable. Habituellement, lorsqu'on essaie de placer des mines sous-marines, on dispose une charge explosive près de la mine et on fait détoner la charge explosive en espérant qu'elle provoquera une détonation correspondante de la charge de la mine en détruisant la mine ou au moins en rendant inopérants les mécanismes capteurs et de déclen- chement de la mine, si bien que la mine devient inoffen- sive. La disposition de ces charges a été réalisée par des plongeurs humains ou par un véhicule submersible commandé à distance. Ces deux types de procédés présentent des inconvé- nients. L'inconvénient principal est le risque élevé auquel est soumis le plongeur ou le submersible et en fait, c'est parce que ce risque est trop élevé pour le plongeur qu'on utilise des véhicules submersibles. Cependant, le coût très élevé d'un tel véhicule submersible, capable de transporter une charge explosive à l'emplacement d'une mine, de déployer la charge près de la mine et de revenir au navire- mère, rend inacceptable la perte du véhicule submersible, en plus du fait que le poids et le volume du véhicule submersible sont tels qu'on ne peut garder à bord d'un navire de guerre qu'un nombre très limité de ces véhicules submersibles et, en conséquence, les possibilités de déminage des navires diminuent rapidement à la suite de la destruction des véhicules submersibles. Un autre inconvé- nient est que le temps nécessaire à la suppression d'une mine par ces procédés classiques est très long étant donné qu'il faut que le plongeur ou le véhicule submersible soit placé à une distance de sécurité avant la détonation de la charge, et que le plongeur ou le véhicule submersible revienne au navire-mère, qui doit toujours se trouver à une distance de sécurité de la mine pendant le fonctionnement, pour se munir d'autres charges explosives. Comme l'effet combiné de l'explosion de la charge de la mine et de la charge destinée à la supprimer peut être très grand, la distance de sécurité est relativement grande. On a déjà proposé de remédier à ces inconvénients par utilisation d'un véhicule submersible non récupérable qui est commandé à distance et qui contient une charge explosive, et par simple déplacement du véhicule submer- sible à proximité d'une mine, puis par détonation de la charge avec destruction du véhicule submersible et éven- tuellement détonation de la charge de la mine ou inhibition simultanée du capteur et des mécanismes de détonation de la mine. Le volume et le coût d'un tel véhicule submersible non récupérable peuvent être bien inférieurs à ceux d'un véhicule submersible réutilisable classique, car il n'est pas nécessaire d'incorporer un mécanisme quelconque de déploiement d'une charge explosive, et la portée et la durée de fonctionnement doivent seulement suffire à un seul transport jusqu'à la mine cible, l'ensemble du système de commande et d'alimentation pouvant être d'un type à fonc- tionnement unique. Lors de la réalisation d'un tel véhicule submersible non récupérable, il a été difficile de commander facilement et avec précision le véhicule submersible afin qu'il puisse venir près de la mine cible avant détonation, lorsque le véhicule submersible a un faible coût et un faible poids afin qu'un grand nombre de tels véhicules puisse être transporté à bord d'un navire-mère et qu'un grand nombre de véhicules puissent être achetés; la disposition du moteur et des hélices assurant la poussée vers l'avant et des gouvernes nécessaires aux déplacements horizontal et vertical réglés du véhicule submersible s'est révélée particulièrement délicate. L'invention est destinée à la réalisation d'un ensemble de propulsion sous-marine ne posant pas ces problèmes, au moins en partie. L'invention concerne un ensemble de propulsion sous- marine destiné à être utilisé dans un véhicule submersible, comprenant deux moteurs montés sur des bras de support et disposés, lorsqu'ils ne sont pas utilisés, sous forme rangée dans une cavité respective du véhicule submersible, les bras de support étant réalisés afin qu'ils tournent autour de deux axes par rapport au véhicule submersible, d'une manière telle que la rotation autour du premier axe déplace le moteur en dehors de la cavité et en position de fonctionnement, et que la rotation du bras de support autour de l'autre axe déplace le moteur entre deux posi- tions de fonctionnement dans lesquelles il crée une poussée dans deux directions perpendiculaires, la rotation du support autour du second axe étant réglée d'après l'ampli- tude de la poussée créée par les moteurs. Cette disposition permet la mise en oeuvre d'un procédé simple et peu coûteux de commande du déplacement du véhicule submersible et permet la réalisation du véhicule avec un faible encombrement et dont le rangement est facile. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de véhicules submersibles selon l'invention, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1A est une vue en élévation latérale d'un véhicule sous-marin non récupérable de déminage, la figure lB représente en plan le véhicule de la figure 1A, la figure 2A est une coupe du véhicule des figures 1A et lB, représentant les moteurs en positions rangée et de poussée horizontale, la figure 2B est une coupe du véhicule des figures lA et lB, le moteur étant en position de poussée verticale, la figure 2C représente la configuration de la cavité formée dans la coque du véhicule des figures 1A et lB, dans laquelle est rangé un moteur, la figure 2D est une autre coupe du véhicule des figures 1A et lB, représentant les moteurs en positions rangée et de poussée horizontale, ainsi que les organes de manoeuvre déplaçant les moteurs, la figure 3A est une vue en élévation latérale d'un second type de véhicule sous-marin non récupérable de déminage selon l'invention, la figure 3B est une vue en plan de la figure 3A dans laquelle les moteurs sont en position de poussée vers l'avant, la figure 3C est une vue en plan du véhicule de la figure 3A dans laquelle les moteurs sont dans la position de poussée verticale, et la figure 4 est une coupe du véhicule de la figure 3 lorsqu'un moteur est en position rangée et l'autre moteur est déployé en position de poussée vers l'avant, les parties analogues ayant les mêmes références numériques. On se réfère aux figures 1A et lB qui représentent la disposition générale d'un véhicule submersible non récupérable 1 de déminage, comprenant une partie 2 de corps principal ayant un nez arrondi 2A. Le véhicule submersible reçoit une poussée donnée par deux moteurs 3A et 3B (appe- lés "moteur 3" dans la suite) qui entraînent des hélices 4A et 4B (appelées "hélice 4" dans la suite) et qui sont montés aux extrémités de bras de support 5A et 5B (appelés "bras 5" dans la suite) respectivement. Quatre ailettes fixes 6 placées autour de la queue du véhicule submersible 1 en forme de croix stabilisent le véhicule submersible. Le véhicule submersible tourne par commande diffé- rentielle des moteurs 3A et 3B alors que le réglage de tangage est assuré par un organe de manoeuvre qui déplace un groupe de batteries d'accumulateurs (non représenté) vers l'arrière et vers l'avant à l'intérieur du corps 2 de manière que le centre de gravité du véhicule submersible se déplace par rapport à son centre de flottaison. Aucun mécanisme de réglage de lacet n'est incorporé puisqu'un déplacement réglé autour de l'axe de lacet n'est pas nécessaire et les ailettes fixes stabilisent le véhicule submersible et éliminent pratiquement tout déplacement indésirable de lacet. Cette forme de commande est beaucoup plus simple et moins coûteuse que le système classique de commande immergé comprenant des ailettes ou palettes mobiles agissant comme gouvernails. Pour que le véhicule submersible puisse atteindre une mine immergée, il doit prendre une flottabilité néga- tive. Lorsque le véhicule submersible se déplace vers l'avant, le groupe de batteries, et en conséquence le centre de gravité, sont déplacés vers l'arrière afin que le véhicule submersible ait le nez relevé et puisse se dépla- cer horizontalement sans s'enfoncer, si bien qu'une poussée minimale et une vitesse minimale d'avance sont conservées. L'amplitude de la poussée vers l'avant dépend de l'angle du nez et de la flottabilité négative. Cependant, il est manifestement souhaitable que le véhicule submersible puisse modifier sa profondeur sans se déplacer vers l'avant et sans utilisation des mécanismes sous-marins classiques tels que les mécanismes à ballast ou de remplissage et de vidange de réservoir d'eau. Pour qu'un déplacement vertical sans déplacement vers l'avant soit possible, les moteurs 3 et les bras 5 de support sont disposés afin que les bras 5 puissent pivoter de 90 et fassent tourner les moteurs 3 et les hélices 4 d'une position sensiblement horizontale de poussée vers l'avant à une position de poussée verticale pratiquement. Lorsque les moteurs 3 et les hélices 4 sont en position de poussée verticale ou de soulèvement, le véhicule submersible peut être déplacé verticalement dans l'eau par modification de la puissance des moteurs afin qu'ils appliquent une poussée verticale plus ou moins grande par rapport à la flottabilité négative du véhicule vertical, ou par équilibrage précis de la poussée que doit appliquer le véhicule submersible lorsqu'un maintien en profondeur est souhaitable. C'est pour cette raison que le véhicule submersible est réalisé avec une flottabilité négative puisque, s'il avait une flottabilité neutre, des ensembles destinés à appliquer une poussée vers le bas aussi bien que vers le haut seraient nécessaires et, bien qu'il existe de nombreux procédés connus à cet effet, par exemple des hélices à pas variable, des moteurs réversibles ou la rotation des moteurs de 180 et non de 90 , le coût et la complexité du véhicule submersible augmenteraient. On se réfère aux figures 2A à 2D qui représentent plus en détail la disposition des moteurs et des bras de support. Pour que l'encombrement du véhicule submersible soit réduit au minimum lors du rangement, les ailettes 6 sont pliées et les bras 5 sont destinés à pivoter autour d'un point 7A, 7B (appelés "points 7" dans la suite) de pivotement auquel ils sont fixés à un arbre 11A, 11B (appelés "arbres 11" dans la suite) pénétrant dans le corps 2 de manière que le moteur 3 et les hélices 4 puissent être pliés dans des cavités correspondantes 8A et 8B (appelées "cavités 8" dans la suite) formées dans les côtés du corps 2, les moteurs étant en position de poussée verticale, cette position de rangement étant représentée à gauche des ensembles des figures 2A et 2B et à la moitié droite de la figure 2D. Deux hélices 4 ayant des pales sont utilisées afin que, lorsque les moteurs 3 sont rangés, les pales des hélices soient disposées dans la direction avant-arrière le long du corps 2 si bien que l'ensemble du véhicule submer- sible peut être placé dans un tube cylindrique dont le diamètre interne est égal au diamètre externe du corps 2 qui doit être rangé. Le cas échéant, des hélices ayant un plus grand nombre de pales et un mécanisme de pliage des pales peuvent être utilisés à la place, mais le coût et la complexité du véhicule submersible sont alors accrus. La figure 2C représente la configuration de la cavité 8B. Lorsque le véhicule submersible est déployé de son tube de rangement dans l'eau, les ailettes pliées et rappelées par les ressorts sortent automatiquement de façon élastique lorsqu'elles sont libérées, et des mécanismes de déploiement d'ailettes de ce type sont couramment utilisés dans les engins si bien qu'on considère qu'il n'est pas nécessaire de décrire dans le présent mémoire les mécanismes qui sont mis en oeuvre. Simultanément, un mécanisme (non représenté) d'application d'une charge à un ressort, logé dans chacun des bras 5, fait tourner chaque bras autour de son point respectif de pivotement 5, tirant5 ainsi les moteurs 3 et les hélices 4 en dehors des cavités 8 et en position de poussée verticale. Lorsque chaque bras est rectiligne, un simple mécanisme de blocage (non représenté) du type à accrochage le bloque en position et empêche une rotation supplémentaire dans un sens ou dans l'autre autour de l'axe 7. Les moteurs 3 et les hélices 4 peuvent alors tourner entre les positions de poussée horizontale et verticale sous la commande d'organes 9 de manoeuvre qui font tourner les arbres 1 et font ainsi tourner les bras 5 comme représenté schématiquement sur la figure 2D. Bien que l'ensemble permette une maîtrise complète du véhicule submersible et soit relativement peu coûteux et simple à construire, il possède en fait un inconvénient important car l'arbre 11 doit passer à travers une paroi 10 du corps 2 jusqu'à son organe 9 de manoeuvre, et la traver- sée de la paroi 10 doit être fermée de manière étanche par un joint rotatif d'étanchéité. Ce joint rotatif est inévi- tablement un point faible de l'intégrité du véhicule submersible en présence d'eau. La variante comprenant la disposition des organes de manoeuvre à l'extérieur de la partie étanche du corps 2 poserait des problèmes considé- rables de fiabilité des organes de manoeuvre 9 puisque non seulement ils doivent travailler dans l'eau, mais ils sont aussi exposés aux effets externes des conditions de stockage du véhicule submersible, pouvant atteindre quelques années, alors qu'ils sont largement protégés contre les effets de l'environnement lors du rangement lorsqu'ils sont enfermés de manière étanche à l'intérieur de la coque du véhicule submersible 2. Bien que l'ensemble représenté possède deux arbres 11 et deux organes de manoeuvre 9, ils peuvent être combinés en un seul arbre 11 entraîné en rotation par un seul organe de manoeuvre 9. Un second mode de réalisation représenté sur les figures 3 et 4 peut être utilisé pour la suppression de cet inconvénient et la réduction du coût et de la complexité du véhicule submersible. Les figures 3 et 4 représentent un véhicule submer- sible 1 placé pratiquement comme indiqué précédemment et dans lequel les bras 5 de support sont placés en diagonale par rapport aux côtés de la coque 2 et non horizontalement le long de celle-ci dans la position de rangement. Lorsque le véhicule submersible 1 est libéré de son récipient de rangement, un mécanisme à ressort (non représenté) placé dans chaque bras 5 le fait tourner autour d'un point respectif 7 de pivotement et déplace le moteur 3 et l'hélice 4 en dehors de leur cavité 8, en position de maintien en profondeur. Contrairement à l'exemple des figures 2A à 2D, cependant, le bras 5 ne peut pas dans ce cas tourner autour du pivot 7 jusqu'à ce que le bras 5 et l'arbre 11 soient alignés, mais il est arrêté par les surfaces de contact du bras 5 et de l'arbre 11, si bien que le bras 5 et l'arbre 11 forment ensemble une structure articulée ayant une discontinuité au point de pivotement 7. Comme décrit précédemment, un mécanisme du type à enclique- tage (non représenté) empêche un pivotement supplémentaire autour du point 7 de pivotement lorsque cette position finale est atteinte. Etant donné ce montage particulier, l'arbre commun 11 traversant la partie inférieure du corps 2 du véhicule submersible sans traverser la paroi 10 peut être utilisé, l'arbre 11 étant fixé au corps 2 par une paire d'équerres 12. Etant donné la forme articulée du bras 5 et de l'arbre 11, la poussée de chaque moteur 3 et de son hélice 4 est décalée par rapport à l'arbre 11. L'arbre 11 est destiné à tourner par rapport à l'équerre 12 afin que la poussée du moteur ait tendance à provoquer une rotation de l'arbre 11, et le sens de l'articulation est tel que la poussée du moteur a tendance à faire tourner l'arbre 11 d'une manière qui provoque un déplacement des moteurs et des hélices sous l'action de la rotation due à la poussée de la position de maintien en direction verticale à la position horizontale de poussée vers l'avant. Un simple ressort hélicoïdal 13 est enroulé autour de l'arbre 11 afin que la tension du ressort 13 repousse l'arbre 11 qui tourne dans un sens qui pourrait provoquer le déplacement du moteur de la position de poussée vers l'avant vers la position de maintien en direction verticale. En conséquence, lorsque le véhicule submersible est déployé, les bras 5 se déplient et mettent les moteurs en position de maintien en hauteur, si les moteurs commencent alors à créer une poussée à l'aide des hélices 4, le véhicule submersible subit un déplacement vertical qui peut être réglé par variation de la poussée, et, lorsque la poussée devient suffisante pour dépasser la force due à la tension du ressort 13, les moteurs provoquent la rotation de l'arbre 11 qui tire les moteurs en position de poussée vers l'avant dans laquelle ils peuvent être utilisés pour l'obtention du mouvement vers l'avant et de la direction du véhicule submersible. La sélection de la flottabilité négative du véhicule submersible et de la tension du ressort hélicoïdal 13 permet de s'assurer que le niveau de poussée des moteurs 3 à laquelle se produit la transition du mode poussée verticale au mode de poussée horizontale est suffisamment élevé pour que le niveau maximal dispo- nible de poussée en mode de poussée verticale soit suffi- sant pour que le véhicule submersible puisse être manoeuvré verticalement à volonté pendant le fonctionnement. Il est manifeste qu'il existe une plage de poussée dans laquelle la poussée des moteurs est équilibrée par le ressort 12, si bien que les moteurs ne sont ni en position de poussée vers l'avant ni en position de poussée verti- cale, mais dans une position intermédiaire. Il peut être avantageux d'empêcher le fonctionnement du véhicule submer- sible dans ses positions intermédiaires et, dans ce cas, pendant le fonctionnement, cette plage de poussée peut être interdite à l'opérateur par passage direct de la commande des moteurs de la poussée maximale disponible en mode de poussée verticale à la poussée minimale disponible en mode de poussée vers l'avant, lorsque la poussée augmente ou inversement lorsqu'elle diminue. Cependant, de façon générale, il est utile de pouvoir commander le véhicule submersible avec les moteurs en position comprise entre les modes de poussée vers l'avant et de poussée verticale afin que la manoeuvre du véhicule submersible soit plus souple. Plus précisément, la poussée peut avoir à la fois des composantes horizontale et verticale afin que des mouvements lents vers l'avant puissent être réalisés à des vitesses qui seraient par ailleurs trop faibles pour empêcher la plongée du véhicule submersible. Les organes d'arrêt (non représentés) limitent la rotation de l'arbre 11 à celle qui est nécessaire pour le passage entre les modes de poussée avec arrêt de la rota- tion au-delà des limites dans les deux sens. En pratique, on peut considérer qu'il est nécessaire que le véhicule puisse manoeuvrer verticalement afin qu'il remonte en mode de poussée verticale, bien que l'aptitude à descendre à vitesse réglée en direction verticale en mode de poussée verticale soit encore souhaitable et, dans ce cas, la tension de ressort et la flottabilité négative du véhicule submersible sont telles que la vitesse minimale voulue de plongée est obtenue. Le degré de flottabilité négative du véhicule submersible et ainsi sa vitesse de plongée varient en pratique avec les variations de salinité de l'eau, la température et la pression, et il peut donc être souhai- table d'utiliser un organe d'ajustement du ressort 13 afin que sa tension puisse être modifiée avant le lancement du véhicule submersible, l'opération pouvant être réalisée avec un organe d'ajustement manuel ou à servomécanisme, monté sur le véhicule submersible ou dans une boîte de ll rangement, permettant un préréglage de la tension à celle qui correspond à la salinité de l'eau, à la température et à la pression prévues au voisinage de la mine cible, et, dans une variante, la compensation de température peut être rendue automatique par utilisation d'un ressort ou d'un organe d'ajustement de ressort comprenant des éléments bimétalliques. Cette réalisation d'ensemble de propulsion est avantageuse car elle élimine tout joint rotatif traversant la paroi 10 et l'utilisation d'organes de manoeuvre pour la transition entre les modes, si bien que le coût et la complexité du véhicule submersible non récupérable sont réduits et la complexité de l'appareillage associé de commande est aussi réduite, car le nombre d'organes de manoeuvre à commander est aussi réduit. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et revendiquée qu'à titre d'exemple préférentiel d'ensemble de propulsion et qu'on pourra apporter toute équivalence dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Ensemble de propulsion sous-marine destiné à être utilisé dans un véhicule sous-marin, caractérisé en ce qu'il comprend deux moteurs (3) montés sur des bras (5) de support et qui, lorsqu'ils ne sont pas utilisés, sont stockés chacun dans une cavité respective (8) du véhicule submersible, les bras (5) de support étant disposés afin qu'ils tournent autour de deux axes par rapport au véhicule submersible, si bien que leur rotation autour du premier axe déplace le moteur vers l'extérieur de la cavité et vers une position de travail, et la rotation du bras de support autour de l'autre axe déplace le moteur entre deux posi- tions de travail dans lesquelles il crée une poussée dans deux directions perpendiculaires, la rotation du bras de support autour du second axe étant réglée par l'amplitude de la poussée créée par les moteurs. 2. Ensemble selon la revendication 1, dans lequel les deux directions perpendiculaires sont horizontale et verticale. 3. Ensemble selon les revendications 1 et 2, carac- térisé en ce que le véhicule est un organe non récupérable de déminage.