Brevet FR2722757A1 — publié le 19960126

La présente inention concerne un X éhicule marin à géométrie variable conçu pour être à la fois un bon navire de surface et un bon submersible. On entend par "bon navre de surface" un bateau ayant une autonomie et une vitesse de croisière comparables aux bateaux classiques de même longueur. et étant d'une utilisation agréable. On entend par "bon submersible" un sous-marin ayant une autonomie sous l'eau et une capacité d'emport comparable aux submersibles de loisirs classiques. Actuellement. il n'existe aucun -éhicule répondant à ces deux exigences. En effet. un bateau n'est jamais conçu pour aller sous l'eau, sauf accident.. D'autre part les sous-marins naviguant en surface restent immergés aux trois quarts. de sorte que les passagers peuvent difficilement aller à l'extérieur prendre l'air ou le soleil.. De plus. leur tirant d'eau relativement élevé les empêche d'approcher du rivage et limite leur vitesse maximum. En ce qui concerne les bathyscaphes. ceux-ci ont généralement un très faible rayon d'action car ils n'ont pas de moteur de surface approprié, ce qui nécessite souvent un na ire support pour les acheminer sur le lieu de la plongée. Il existe des projets de submersibles équipés de moteurs de surface très puissants et d'ailes portantes leur permettant de se hisser hors de l'eau au-dessus d'une certaine v itesse à la manière des hydrofoils. Ces engins peuvent atteindre des vitesses relativement élevées, mais se comportent comme des sous-marins classiques à faible vitesse et possèdent de faibles capacités d'emport. Le v éhicule selon l'inn ention permet de résoudre ce dilemme en découplant la partie "coque" qui assure au bateau ses qualités de navigation de la structure qui supporte l'habitacle et les différents équipements. La "coque" est en fait composée de deux flotteurs qui sont reliés à la structure principale par l'intermédiaire de liaisons pivotantes permettant la rotation de chaque flotteur autour d'un axe parallèle à l'axe principal du bateau. En remplissant les flotteurs d'eau (ou d'air) et en changeant leur position. on transforme le bateau en sous-marin (ou vice-versa). Afin de faciliter le changement de configuration, les liaisons structure/flotteurs peuvent être équipées d'un dispositif actionné par un passager permettant de traire pi-oter les flotteurs autour de leur axe. A titre indicatif. ce dispositif peut être réalisé à partir d'un treuil manuel. de câbles et de poulies. ou alors être composé de moteurs électriques. de vérins pneumatiques... Quand les flotteurs sont remplis d'air. le travail à fournir dépend du couple de redressement qu'il faut vaincre. Si celui-ci est trop important pour le dispositif concerné, on peut réaliser cette opération sous l'eau. les flotteurs remplis de liquide. L'etfort ainsi demandé est beaucoup moins important. En "configuration bateau". les flotteurs sont entièrement remplis d'air et sont positionnés sous la structure. Ils sont étanches et représentent une flottabilité supérieure au poids total du véhicule. La structure. I'habitacle et l'ensemble des équipements sont donc entièrement hors de l'eau. assurant ainsi une bonne habitabilité du bateau et une visibilité panoramique depuis le cockpit. L'habitacle comporte plusieurs parois transparentes et une porte ouvrant vers le haut. Les flotteurs sont de préférence identiques et symétriques, de forme allongée avec une largeur relatiement élevée par rapport à leur profondeur. La géométrie présentée ci-dessus permet d'obtenir une grande stabilité globale du bateau. un faible tirant d'eau. et autorise le déjaugeage ainsi qu'une certaine surcharge. De plus. I'eau peut être évacué par-dessus et entre les flotteurs, ce qui diminue la résistance de X ague. Plus généralement. la conception des flotteurs a pour objet d'optimiser la tenue en mer du bateau et les qualités hydrodynamiques du submersible. D'autre part. on peut évaluer la stabilité propre d'un flotteur d'après sa géométrie. la position de son axe de rotation, et le poids global du N éhicule. Selon des modes particuliers de réalisation: - les flotteurs peuvent être libres de pivoter autour de leur axe afin de leur permettre. si leur stabilité propre est suffisante, de suivre l'inclinaison des vagues et de limiter au maximum les efforts transmis à la structure. - des butées et'ou des ressorts de rappel peuvent être mis en place afin d'éviter aux flotteurs de "basculer" sur les côtés du bateau au-delà d'un certain angle. - un système de blocage peut être intégré aux liaisons pivotantes structure/flotteurs de manière à pourvoir bloquer les flotteurs dans une ou plusieurs positions données. En ce qui concerne la propulsion du bateau elle est assurée par un ou plusieurs moteurs fixés à la structure principale, qui peuvent être indifféremment in-bord. hors-bord. diesel. essence ou électrique. Les principes décrits précédemment peuvent s'appliquer à la conception de catamarans na-iguant uniquement en surface. En "configuration sous-marin". les flotteurs sont remplis d'eau, totalement ou en partie, et sont positionnés de part et d'autre de la structure. On améliore ainsi l'hydrodynamisme grâce à un véhicule plus compact. De plus. on découvre la partie inférieure de la structure et de l'habitacle. ce qui augmente considérablement le champ d'observation ners l'avant et le bas. et facilite l'implantation d'un bras manipulateur ou d'une porte de sortie dans le fond de l'habitacle. D'autre part. cela a pour effet de remonter les masses d'eau comprises dans les flotteurs qui représentent une grande partie de l'inertie du sous-marin. ce qui améliore ses caractéristiques dynamiques. Pour permettre le changement de configuration. les flotteurs sont munis d'ouvertures à clapets et de conduites d'arrivée d'air sous pression commandées par un passager. Les flotteurs réalisent ainsi la fonction de ballasts principaux du véhicule. et permettent. en raison de leur volume, de ramener à la surface de lourdes charges. Des accumulateurs de gaz sous pression alimentent les flotteurs et les différents circuits d'air du véhicule. La structure principale est lestée de façon à avoir une flottabilité nulle en mode submersible. L'habitacle est réalisé de façon à résister à une pression extérieure éleée. La structure supporte un ou plusieurs compartiments permettant de garder au sec différents équipements quand le véhicule est sous l'eau, en particulier le moteur de surface et les batteries. Des moteurs électriques montés de chaque côté du véhicule assurent la propulsion et le changement de direction en mode submersible. Un compresseur et un groupe électrogène peuvent être embarqués pour recharger les batteries et les accumulateurs de gaz quand le bateau a terminé sa plongée. Une fois arrivé en surface. un gonfleur électrique peut être utilisé pour v ider l'eau des flotteurs dans le but d'économiser l'air comprimé. Les dessins annexés illustrent l'innention: La figure I représente l'architecture simplifiée du véhicule. La figure 2 représente en vue de face le véhicule selon l'invention. La figure 3 représente en -ue de profil. le véhicule selon l'invention. La figure 4 représente en -ue de dessus. le véhicule selon l'invention. En référence à ces dessins. le véhicule est composé d'une structure principale rigide (1) relié aux flotteurs (2) par l'intermédiaire de liaisons pivotantes (3) permettant la rotation de chaque flotteur (2) autour d'un axe (4) parallèle à l'axe principale (5) du véhicule. Dans la forme de réalisation simplifiée selon la figure 1, les liaisons (3) sont laissées libres afin de permettre aux flotteurs (2) de suivre le mouvement des vagues à la surface de l'eau (100). Dans ce cas. les flotteurs (2) ont une stabilité propre en charge suffisante pour ne pas basculer sur le côté du véhicule trop facilement. Selon des variantes non illustrées. les liaisons (3) peuvent être équipées de butées et'ou de ressorts de rappel afin de maintenir les flotteurs (2) dans la plage angulaire voulue. Le véhicule selon les figures 2. 3 et 4 comporte les principaux éléments caractérisant le bateau sous-marin selon l'invention. La structure principale (1) est lestée de façon à avoir une flottabilité nulle en mode submersible. Si un problème grave arrive au cours d'une plongée, une partie du lest peut être largué afin de remonter au plus vite. Les liaisons pivotantes (3) sont équipées d'un dispositif permettant de faire pivoter les flotteurs (2) sur commande d'un passager, puis de les bloquer dans les deux positions présentées dans les figures 2, 3 et 4. Les flotteurs (2) sont munis d'ounertures à clapets (6) et de conduites (7) d'arrivée d'air sous pression leur permettant de se transformer en ballasts lorsque le véhicule est sous l'eau. Ceus-ci contiennent donc des poches d'air pour ajuster en permanence la flottabilité du submersible. De plus. ils sont compartimentés afin d'éviter les risques de ballottement. et pour leur permettre de se vider un peu plus à l'avant ou à l'arrière. dans le but de régler l'assiette du véhicule. Les accumulateurs de gaz sous pression (8) alimentent les différents circuits d'air du véhicule. et en particulier les conduites (7) reliées aux flotteurs/ballasts (2). L'habitacle étanche (9) peut supporter une pression extérieure relativement élevée. Il comporte plusieurs parois transparentes (10), une porte principale (11) ouvrant vers le haut. ainsi qu'une porte secondaire (12) située dans le fond de l'habitacle (9) et qui permet de sortir du véhicule lorsque celui-ci est immeroé et que l'habitacle est à la pression ambiante. La structure supporte un compartiment (13) permettant de maintenir au sec différents équipements quand le véhicule est sous l'eau, en particulier le moteur de surface (14) et les batteries. Pour finir. deux moteurs électriques (15) montés de chaque côté du véhicule assurant la propulsion et le changement de direction en mode submersible. La figure 2 représente le véhicule en "configuration sous-marin" dans la moitié gauche. et en "configuration bateau" dans la moitié droite. On peut remarquer que la visibilité depuis l'habitacle (9) est bonne dans les deux cas. D'autre part, en mode bateau. les flotteurs (2) dépassent relativement peu de la surface de l'eau (100) et il existe un vide entre la structure (1) et les flotteurs (2), ce qui permet d'évacuer une partie de l'eau audessus des flotteurs (2) lorsque le bateau rentre dans une vague. De plus. le tirant d'eau est limité au maximum afin de pouvoir accéder aux plages. Dans la figure 3. le Véhicule est représenté en configuration bateau, la propulsion étant assurée par un moteur hors-bord (14) amovible monté sur une chaise moteur solidaire de la structure (1). La position des flotteurs (2) en mode submersible est représentée en pointillée. La figure 4 représente le Véhicule en "configuration sous-marin" dans la moitié supérieur. et en ''configuration bateau" dans la moitié inferieur. Le moteur ( 14) n'est pas représenté dans cette vue car il a été retiré de sa chaise et se trouve à l'intérieur du compartiment étanche (13). Selon des variantes non illustrées. le Véhicule peut être équipé: - d'un système permettant de désolidariser l'habitacle (9) du reste du v éhicule pour des raisons de sécurité. - d'un moteur in-bord situé à l'intérieur du compartiment (13), associé à une transmission escamotable. - de ballasts ex'ou de régleurs implantés sur la structure indépendamment des flotteurs afin d'ajuster plus facilement l'équilibrage et la flottabilité du submersible. - de gouvernes de direction et'ou de plongée destinées à aider aux différentes manoeux res lorsque le submersible est en mouvement, - de propulseurs auxiliaires pour aider aux différentes manoeuvres lorsque le submersible est à l'arrêt. - d'un compresseur et un groupe électrogène pour recharger les batteries et les accumulateurs de gaz. augmentant considérablement l'autonomie du véhicule. Le véhicule selon l'inx ention est un moyen de transport simple, autonome. pol+ alent et relativement peu onéreux. En effet. sa conception modulaire diminue les coûts de réalisation et le rend d'un entretien aisé. De plus. il assume le rôle d'un navire support pour réaliser des plongées dans des endroits peu accessible, loin d'un embarcadère ou nécessitant un faible tirant d'eau. Une fois sur place. il permet d'effectuer une plongée sans risque en permettant aux passagers soit de rester à l'intérieur de l'habitacle si la mer est froide ou dangereuse. soit de plonger avec des bouteilles de façon autonome sous la surxeillance du submersible, augmentant du même coup la sécurité et l'autonomie. Les domaines d'utilisation sont: - les loisirs marins. - le soutien logistique à une palanquée. - le transport de matériel en mer. - l'exploitation des ressources de la mer. - l'exploration et la sur-eillance des fonds marins, - océanographie. A titre d'exemple non limitatif. le véhicule aura 9 m de long pour 3 m de large. et pourra emmener 4 personnes pour réaliser une plongée à une cinquantaine de kilomètres de la plage d'embarquement. Le bateau pourra naviguer à plus de 10 noeuds en surface, et, une fois transformé en submersible. il pourra circuler sous l'eau à la vitesse de 3 noeuds pendant 4 heures environ. I'habitacle restant à la pression atmosphérique. Puis. après avoir augmenté la pression jusqu'à la pression ambiante, les passagers pourront sortir par le bas de l'habitacle pour réaliser une plongée avec bouteilles. Un peu plus tard. ils pourront réintégrer le véhicule pour remonter lentement en respectant les paliers de décompression, la pression s'équilibrant en permanence an ec l'extérieur. De nouveau à la surface. on pourra commencer le rechargement des accumulateurs de gaz et des batteries pendant le trajet retour, le chargement complet nécessitant moins de 6 heures. REVENDICATIONS 1) Véhicule marin à géométrie variable caractérisé par une structure rigide (I) reliée à deux flotteurs (2) par l'intermédiaire de liaisons pivotantes (3) permettant la rotation de chaque flotteur (2) autour d'un axe (4) parallèle à l'axe principal (5) du véhicule. 2) Véhicule selon la revendication I caractérisé en ce que les liaisons (3) sont laissées libres afin de permettre aux flotteurs (2) de suivre l'inclinaison des Nagues si leur stabilité propre est suffisante pour ne pas basculer sur le côté du X éhicule trop facilement. 3) Véhicule selon la revendication 2 caractérisé en ce que les liaisons (3) sont équipées de butées etiou de ressorts de rappel afin de maintenir les flotteurs (2) dans une plage angulaire déterminée. A) Véhicule selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les liaisons (3) permettent de bloquer les flotteurs (2) dans une ou plusieurs positions données. 5) Véhicule selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les liaisons (3) sont équipées d'un dispositif actionné par un passager permettant de faire pivoter les flotteurs (2) autour de leur axe (4). 6) Véhicule selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les flotteurs (2) sont munis d'ouvertures à clapets (6) et de conduites (7) d'arrivée d'air sous pression dans le but de les remplir et de les X vider d'eau sur commande d'un passager, comme les ballasts d'un submersible classique. 7) Véhicule selon la revendication 6 caractérisé par des accumulateurs de gaz sous pression (8) qui alimentent les différents circuits d'air du éhicule. en particulier les conduites (7) reliées aux flotteurs (2). 8) Véhicule selon l'une des revendications 6 et 7 caractérisé par un habitacle étanche (9) comportant plusieurs parois transparentes (10), une porte principale (11) ourant ers le haut, et une porte secondaire (12) située dans le fond de l'habitacle (9) qui permet de sortir du X éhicule lorsque celui-ci est immergé et que l'habitacle est à la pression ambiante. 9) Véhicule selon l'une des revendications 6 à 8 caractérisé par un ou plusieurs compartiments (13) permettant de maintenir au sec différents équipements. en particulier le moteur de surface (14), quand le véhicule est sous l'eau. 10) Véhicule selon l'une des revendications 6 à 9 caractérisé par deux moteurs électriques (1z) montés de chaque côté du véhicule assurant la propulsion et le changement de direction en mode submersible.