Brevet FR2734443A1 — publié le 19961122

L'invention concerne une antenne sous-marine remorquée comportant une ligne remorquée constituée de plusieurs sections qui comportent respectivement une gaine élastique en forme de tuyau et une multiplicité d'hydrophones disposés au centre de la gaine en étant séparés par une distance longitudinale fixe. De telles antennes sous-marines remorquées sont utilisées comme récepteur de signaux acoustiques sous-marins. La ligne remorquée, qui constitue la partie acoustique et qui est subdivisée en des sections agencées de la même manière et accouplées entre elles, peut posséder une longueur considérable et est habituellement tirée d'un navire, par l'eau, au moyen d'une corde de remorquage et, dans le cas o elle n'est pas utilisée, enroulée sur un touret situé à bord. De telles antennes remorquées ont un poids important et requièrent, à l'état déployé, côté navire une force intense de remorquage et, dans le cas o elles sont montées à bord, des tourets à câbles volumineux et très lourds. Le volume et le poids de la ligne remorquée augmentent proportionnellement au carré de son diamètre. L'efficacité d'une telle antenne sous-marine remorquée est fréquemment affectée par des bruits parasites, qui recouvrent partiellement les signaux utiles. De tels signaux parasites peuvent apparaître à l'intérieur des transducteurs électro- acoustiques (hydrophones) et d'éléments de circuits électriques et électroniques qui sont associés. D'autres sources de parasitage sont dues à la vibration des compo- sants à l'intérieur de la ligne remorquée, par la transmission mécanique de déplacement de la ligne remorquée ou de la corde remorquée, et en outre par la transmission directe d'ondes de pression dans le remplis- sage liquide, qui sont provoquées par des turbulences de l'eau entourant la ligne remorquée, lorsque la ligne remorquée est remplie d'un liquide, tel que de l'huile, comme cela est usuel, pour garantir une force ascen- sionnelle suffisante, et pendant la production de vitesses de liquide de remplissage dans les composants intérieurs de la ligne remorquée. Sur la base des causes mentionnées en dernier lieu, le niveau de bruit dépend directement de l'agencement de la ligne remorquée et de la vitesse de tirage et augmente avec la vitesse de tirage. Dans le cas d'une antenne sous-marine remorquée connue du type indiqué plus haut (demande de brevet allemand DE 29 41 028 Al), pour garantir une sensibilité élevée de l'antenne remorquée aux signaux et une faible possibilité d'influence de la part de pertur- bations à l'intérieur de la gaine, il est prévu au moins un tube flexible, qui est monté concentriquement à l'aide de plusieurs entretoises flexibles, situées à distance les unes des autres et qui prennent appui contre la gaine. A l'intérieur du tube sont prévus des supports flexibles qui sont décalés axialement par rapport aux entretoises et qui logent chacun un hydrophone. Cet agencement du point de vue construction de la ligne remorquée conduit à un découplage mécanique en deux étapes entre les hydrophones d'une part et la gaine de la ligne remorquée d'autre part de sorte que les turbu- lences dans l'eau et les vitesses du liquide de remplis- sage dans la ligne remorquée se manifestent d'une manière moins gênante au niveau des hydrophones. Cependant, une telle ligne remorquée possède un diamètre relativement conséquent, qui limite la longueur de l'antenne remorquée, si l'on veut, lorsqu'on remonte l'antenne remorquée, enrouler cette dernière sur un touret, avec un volume de stockage encore admissible. En outre, les bruits parasites produits par la ligne remorquée augmentent lorsque le diamètre augmente de sorte qu'une partie des efforts visant à atténuer les perturbations est à nouveau annihilée par l'épaisseur de la ligne remorquée. Dans le cas d'une antenne sous-marine remorquée également connue (WO 93/17356 Ai), plusieurs hydrophones situés à une certaine distance longitudinale les uns des autres sont disposés en position centrée dans un boîtier de forme cylindrique fermé à ses extrémités et qui est complètement rempli par un gel enserrant directement les hydrophones. Le gel possède des proprié- tés d'amortissement et réalise une atténuation des bruits au niveau de l'hydrophone. Le boîtier disposé en position centrale à l'intérieur d'une gaine extérieure en forme de tuyau, est entouré par une substance de remplissage formée par du polypropylène et est positionné au moyen d'une tresse. La tresse est entourée par une couche de gel qui est entourée pour sa part par une enveloppe en papier. Des lignes de traction Kevlar sont disposées entre l'enveloppe en papier et une enveloppe intérieure, qui est réalisée en un caoutchouc thermoplastique et est entourée par la gaine extérieure, qui est réalisée en polyuréthane. De même cet agencement de l'antenne remorquée conduit à une ligne remorquée possédant un diamètre, un volume et un poids élevés. L'invention a pour but de créer une antenne sous-marine remorquée du type indiqué plus haut, qui possède un très faible diamètre pour de bonnes propriétés acoustiques et par conséquent un volume et un poids seulement faibles. Ce problème est résolu conformément à l'invention dans une antenne sousmarine remorquée du type indiqué, grâce au fait que la gaine est réalisée en polyéthylène possédant une densité spécifique inférieure à 1 g/cm3 et est égale de préférence à 0,96 g/cm3, et est remplie complètement par un gel mou, qui entoure directe- ment les hydrophones et dont la densité spécifique est inférieure 1 g/cm3 et de préférence est égale à 0,97 g/cm3. L'antenne sous-marine remorquée selon l'invention présente l'avantage consistant en ce que la valeur du diamètre de la ligne remorquée est déterminée exclusivement par le diamètre des hydrophones utilisés et que l'on peut faire l'économie d'un espace radial supplémentaire de montage pour des entretoises, un tube en matériau mousse et d'autres éléments d'amortissement. Les forces de traction lors du remorquage sont absorbées par la gaine en polyéthylène (PE) de sorte que les lignes usuelles de traction sont supprimées à l'intérieur de la ligne remorquée. La fixation des hydrophones, auxquels est éventuellement associé respectivement un préamplifi- cateur, aussi bien dans la direction axiale que dans la direction radiale s'effectue au moyen du gel qui durcit après son introduction dans la gaine. C'est seulement pour le procédé de fabrication qu'il faut prendre les dispositions pour garantir un centrage et une fixation des distances entre hydrophones à l'intérieur de la gaine de la section de la ligne remorquée jusqu'à ce que le gel soit introduit et ait durci. Le diamètre de la ligne remorquée peut être de ce fait fortement réduit par rapport à des antennes remorquées usuelles et est égal par exemple à seulement 2,5 cm. Ce faible diamètre de la ligne remorquée permet d'une part d'avoir pour l'antenne remorquée une très grande longueur, ce qui a un effet avantageux sur sa sensibilité directionnelle, et d'autre part un enroulement commode et rapide de l'antenne remorquée à partir du véhicule de remorquage, un espace relativement réduit de stockage étant nécessaire à bord pour loger l'antenne remorquée. L'antenne remorquée pourvue de la ligne remorquée de faible diamètre est légère et peut être bien manipulée, ce qui accroît la disponibilité du personnel de service pour une fréquence accrue d'enroulement et de déroulement de l'antenne sous- marine remorquée et permet son utilisation sur des navires plus petits, tels que des corvettes et des sous- marins. La densité spécifique, fixée conformément à l'invention, de la gaine en polyéthylène et du gel permet de se passer d'un remplissage d'huile pour garantir une force ascensionnelle compensant le poids de la ligne remorquée, ce qui rend l'antenne remorquée compatible avec l'environnement étant donné qu'aucune huile ne peut sortir dans le cas d'endommagements de la ligne remor- quée. La gaine en polyéthylène et le gel peuvent être éliminés d'une manière compatible avec l'environne- ment et ces éléments ne constituent pas des déchets spéciaux. Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, la gaine possède un module d'élasticité égal approximativement à 100 N/mm2 et le gel possède un module d'élasticité compris entre 3 et 5 N/mm2. Le gel est hydrophobe et est fluide dans sa forme de traitement et durcit après son introduction dans la gaine, pour former un vulcanisat en forme de gel. De préférence, on utilise comme gel le caoutchouc silicone à 2 constituants vendu par la société dite Wacker sous le nom commercial SilGel 612, qui possède une grande fluidité, une dureté extrême- ment faible à l'état vulcanisé et une viscosité propre remarquable. Grâce à un dosage correspondant des deux constituants on règle le mélange de manière que le vulcanisat durci possède la mollesse désirée. Pour des questions de technique de fabrica- tion, la ligne remorquée peut être fabriquée uniquement en sections partielles ayant une longueur déterminée, qui est nettement inférieure à la longueur désirée de l'ensemble à ligne remorquée. C'est pourquoi cette dernière est formée par raccordement d'une multiplicité de ce qu'on appelle des sections de la ligne remorquée. Conformément à une forme de réalisation avantageuse de l'invention, les extrémités des gaines en polyéthylène de sections successives de la ligne remorquée sont enfichées les unes dans les autres et réunies entre elles par soudage. Les lignes de transmission du courant et les lignes de transmission de signaux en cuivre ou formées de fibres conductrices de lumière sont reliées entre elles au niveau des points de jonction, par exemple par épissure. Pour aligner les hydrophones en position centrée à l'intérieur de la gaine et répartis d'une manière très uniforme lors du procédé de fabrication des sections de la ligne remorquée, on fixe ces hydrophones à l'aide d'un filet grossier en Nylon comportant un petit nombre de fils élastiques longitudinaux et on repousse le squelette élémentaire ainsi formé, pourvu du gel encore liquide, dans la gaine. La gaine peut tourner pendant le durcissement du gel, pour assurer la fixation du squelette élémentaire au centre du tuyau. Le caractère centré du squelette élémentaire peut éventuellement être également garanti par de minces poils mous situés sur le squelette et à l'aide desquels le squelette prend appui sur la paroi intérieure de la gaine. Conformément à une forme de réalisation préférée de l'invention, la gaine de la dernière section de la série de sections de la ligne remorquée possède une section d'extrémité ayant une rugosité superficielle extrêmement élevée. Cette rugosité de surface est obtenue de préférence au moyen de plis longitudinaux disposés sur la périphérie de la gaine, en étant répartis de préfé- rence uniformément et qui ressortent extérieurement sur l'extrémité de la gaine et sont obtenus par exemple par le fait qu'on réunit par pincement deux sections de la gaine, qui sont voisines dans la direction circonféren- tielle, de telle sorte que leurs surfaces intérieures s'appliquent l'une contre l'autre en s'étendant dans la direction radiale. Grâce à cet agencement de la dernière section de la ligne remorquée, l'antenne sousmarine remorquée est tirée à l'état tendu lors de l'opération de remorquage et une oscillation pendulaire ou une disposition sinueuse de l'antenne remorquée autour de son axe longitudinal est réduite au minimum. De ce fait, les bruits d'écoulement produits par l'antenne sont fortement réduits et également la force de remorquage, devant être appliquée par le véhicule de remorquage est réduite. Grâce aux dispositions selon l'invention, on obtient globalement une antenne sous-marine remorquée, qui pour une vitesse de remorquage de 20 noeuds, un état f'agitation de la mer du niveau 3 selonune échelle allemande et une fréquence de réception d'environ 10 Hz, fournit des résultats de réception encore suffisamment bons. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels les figures représentent schématiquement ce qui suit: - la figure 1 représente une vue en élévation latérale d'une antenne sous-marine qui est remorquée en mer par un navire de surface et comporte un câble de remorquage et une ligne remorquée; - la figure 2 représente une coupe longitudi- nale d'une partie de la ligne remorquée de l'antenne remorquée de la figure 1; - la figure 3 représente, en coupe longitudi- nale, une partie de la ligne remorquée dans la zone de deux sections de cette ligne, qui sont raccordées l'une à l'autre; - la figure 4 représente une vue en élévation latérale d'une partie de la dernière section de la ligne remorquée; et - la figure 5 représente une coupe à plus grande échelle prise suivant la ligne V-V sur la figure 4. L'antenne sous-marine remorquée, qui est représentée schématiquement selon une vue en élévation latérale sur la figure 1, est constituée par une ligne remorquée 10 et par une corde ou un câble de remorquage 11 ainsi que par un module dit VIM (de l'anglais "Vibra- tion Isolation Modul", c'est-à-dire module d'isolation des vibrations) 12, qui est disposé entre le câble de remorquage 11 et la ligne remorquée 10. Le module VIM 12 relie la ligne remorquée 10 au câble de remorquage 11 et le câble de remorquage 11 est fixé à un véhicule de remorquage 13, qui est représenté ici comme étant un navire de surface, mais peut être également un sous- marin. Le câble de remorquage 11 est fixé à bord au niveau d'un touret d'enroulement 14, sur lequel on enroule le câble de remorquage 11 et la ligne remorquée pour rétracter l'antenne remorquée. La ligne remorquée , qui se compose d'une multilpicité d'éléments ou de sections de ligne 101, forme la partie acoustique de l'antenne remorquée et contient - comme cela sera encore indiqué de façon détaillée - des hydrophones 15. Toutes les sections 101 de la ligne remorquée 10 ont une même constitution, à l'exception de la dernière section 101' de la série, qui est modifiée au niveau de son extrémité. Sur la figure 2, on a représenté, sous la forme d'une coupe longitudinale, une section 101 de la ligne remorquée 10. Une multiplicité d'hydrophones 15 sont logés dans une gaine élastique en forme de tuyau 16 en polyéthylène (PE). Les hydrophones 15 sont disposés en position centrée à l'intérieur de la gaine et sont séparés les uns des autres par une même distance longitu- dinale. Les hydrophones 15, auxquels peuvent en outre être associés directement des préamplificateurs et des convertisseurs analogique/numérique, sont reliés entre eux par des lignes électriques 17 en cuivre ou par des fibres conductrices de lumière pour réaliser l'alimenta- tion en courant et la transmission de signaux. Les hydrophones 15 sont positionnés de façon fixe au moyen d'un gel 18 qui enserre directement les hydrophobes 15 et remplit complètement l'intérieur de la gaine 16. Le gel de remplissage est indiqué sur la figure 2 par des pointillés. Comme gel 18, on utilise un caoutchouc silicone fluide à 2 constituants, qui vulcanise à la température ambiante et qui est proposé sous la désigna- tion commercial SilGel 612 par la société dite Wacker. Les deux constituants de ce caoutchouc silicone sont fluides et présentent une grande fluidité et vulcanisent à la température ambiante pour former un vulcaniseur en forme de gel, dont la mollesse ou la dureté peut être réglée par le rapport de mélange des deux constituants. Le gel 18 est réglé à un niveau relativement mou, ce qui peut être obtenu par exemple avec un rapport de mélange des deux constituants égal à 1:1 ou 0,8:1. Le gel durci 18 conserve sa consistance finale, possède une densité spécifique de 0,97 g/cm3 et amortit fortement les vibrations. La douille 16 en polyéthylène possède une densité spécifique semblable inférieure à 1 g/cm3 et est choisie de préférence égale à 0,96 g/cm3, pour permettre, conjointement avec le gel 18, l'obtention d'une force ascensionnelle qui compense le poids des hydrophones 15 et des lignes 17. Pour fabriquer une section 101 de la ligne remorquée 10, on fixe les uns par rapport aux autres les hydrophones 15 associés à la section 101, dans un filet en nylon très grossier, non représenté ici, possédant un petit nombre de fils longitudinaux relativement élasti- ques, à une distance longitudinale réciproque précise. On repousse ce squelette dit squelette élémentaire, qui apparaît de ce fait, conjointement avec le gel 18 encore liquide, dans la gaine 16, en prenant des dispositions pour que les hydrophones 15 soient fixés en position centrée dans la gaine 16 pendant le durcissement du gel 18. De telles dispositions peuvent consister par exemple en ce que la gaine 16 tourne pendant le durcissement du gel 18 de sorte que le squelette s'oriente en position centrée, ou bien que sur le squelette sont disposés de minces poils mous, qui prennent appui contre la paroi intérieure de la gaine et garantissent de ce fait le centrage des hydrophones 15. Comme cela est représenté sur la coupe longitudinale de la figure 3, l'assemblage de la ligne remorquée 10 à partir des différentes sections 101 s'effectue au moyen de l'enfichage des extrémités des gaines 16 de sections voisines 101 les unes dans les autres et de leur soudage réciproque. Auparavant, on relie entre elles les lignes électriques 17 des hydropho- nes 15 dans les deux sections 101 au niveau des zones de liaison, ce qui s'effectue par exemple par épissure. Les zones de liaison des lignes électriques 17 sont désignées par 19 sur la figure 3. Pour aligner avec un large étirage la ligne remorquée 10 et pour supprimer des déplacements de la configuration sinueuse de la ligne remorquée 10 pendant le remorquage, la gaine 16 possède, dans la dernière section 101' de la série de section de la ligne remorquée , une section d'extrémité possédant une rugosité de surface extrêmement élevée, qui garantit un tourbillonne- ment de l'eau circulant sur la section d'extrémité. A cet effet, sur cette section d'extrémité sont formés des plis longitudinaux 20 qui sont disposés en étant répartis uniformément sur la périphérie et qui sont obtenus au moyen de la réunion par pincement de deux sections de gaine voisines dans la direction circonférentielle de telle sorte que les surfaces intérieures de ces sections de gaine 161, 162 ou 162, 163 ou 163, 164 ou 164, 161 s'appliquent l'une contre l'autre en cet endroit dans une direction radiale. De ce fait la section d'extrémité de la dernière section 101' de la ligne remorquée 10 se rétrécit en direction de l'extrémité libre, o ces plis ressortent au maximum et, à partir de là, se prolon- gent progressivement par la section de gaine possédant une surface lisse. REVENDICATIONS 1. Antenne sous-marine remorquée comportant une ligne remorquée (10) constituée de plusieurs sec- tions (101) qui comportent respectivement une gaine élastique en forme de tuyau (16) et une multiplicité d'hydrophones (15) disposés au centre de la gaine en étant séparés par une distance longitudinale fixe, caractérisée en ce que la gaine (16) est réalisée en polyéthylène possédant une densité spécifique infé- rieure à 1 g/cm3 et est égale de préférence à 0,96 g/cm3, et est remplie complètement par un gel mou (18), qui entoure directement les hydrophones (15) et dont la densité spécifique est inférieure 1 g/cm3 et de préférence est égale à 0,97 g/cm3. 2. Antenne remorquée selon la revendication 1, caractérisée en ce que la gaine (16) possède un module d'élasticité égal approximativement à 100 N/mm2 et le gel (18) possède un module d'élasticité compris entre 3 et 5 N/mm2. 3. Antenne remorquée selon l'une des reven- dications 1 ou 2, caractérisé en ce que le gel (18) est hydrophobe. 4. Antenne remorquée selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le gel (18) est fluide dans sa forme de traitement et, après son introduction dans la gaine (16), durcit pour prendre la consistance finale désirée. 5. Antenne remorquée selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que des lignes (17) pour la transmission de signaux et l'ali- mentation en courant s'étendent dans l'espace inté- rieur de la gaine (16), qui est rempli par le gel (18). 6. Antenne remorquée selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les extrémités de gaine de sections successives (101) dans la ligne remorquée (10) sont enfichées les unes dans les autres et réunies entre elles par soudage. 7. Antenne remorquée selon la revendication ou 6, caractérisée en ce que les lignes (17) dans les sections successives (101) de la ligne remorquée (10) sont reliées entre elles par épissure. 8. Antenne remorquée selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que pour la fabrication de la section (101) de la ligne remor- quée, les hydrophones (15) sont fixés au moyen d'un filet grossier en Nylon comportant un petit nombre de fils élastiques longitudinaux et forment, avec ces derniers, un squelette et qu'on enfonce le squelette pourvu du gel encore fluide dans la gaine (16). 9. Antenne remorquée selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la gaine (16) de la dernière section (101') de la série de sections de la ligne remorquée (10) possède une section d'extrémité ayant une rugosité superficielle extrêmement élevée. 10. Antenne remorquée selon la revendica- tion 9, caractérisée en ce que la rugosité de surface est obtenue au moyen de plis longitudinaux (20) dispo- sés en étant répartis de préférence uniformément sur la circonférence, dans la gaine (16), les plis ressor- tant radialement à l'extérieur. 11. Antenne remorquée selon la revendica- tion 10, caractérisée en ce que les plis longitudinaux (20) sont formés de telle sorte qu'à l'extrémité de la gaine, respectivement deux sections (161 à 164) de la gaine, qui sont voisines dans la direction circonfé rentielle, sont réunies par pincement de telle sorte que leurs surfaces intérieures s'appliquent les unes contre les autres en s'étendant dans une direction radiale.