Brevet FR2767776A1 — publié le 19990305

SYSTEME DE LIAISON FILAIRE A DEBOBINAGE SECURISE POUR VEHICULE SOUS-MARIN. La présente invention se rapporte aux systèmes de liaison par fil entre un véhicule sous-marin et un dispositif extérieur, comportant des moyens permettant de sécuriser le débobinage du fil au fur et à mesure de l'éloignement entre le véhicule et ledit dispositif. II est connu de larguer dans la mer depuis un bateau ou un aéronef un véhicule sous-marin, tel qu'une cible sous-marine d'entraînement, qui remorque derrière lui un ou plusieurs dispositifs destinés à fonctionner à distance du véhicule afin d'éviter une perturbation mutuelle entre le véhicule et ces dispositifs. Le cas le plus fréquent, correspondant en particulier à celui de la cible d'entraînement, est celui où l'ensemble doit à la fois écouter les signaux acoustiques se propageant dans le sein de la mer et en émettre d'autres, par exemple des signaux de simulation d'un bateau de grande taille, ou des signaux de leurrage. II est clair que pour éviter une perturbation entre les hydrophones récepteurs et les transducteurs émetteurs, que ce soit un effet de brouillage ou un effet de type Larsen, il est nécessaire de séparer ces organes d'une distance suffisante, de l'ordre de quelques dizaines de mètres. Pour cela on utilise généralement un câble électrotracteur qui est attaché d'un côté à l'engin sous-marin et de l'autre à un transducteur émetteur ou récepteur, généralement un hydrophone. Ce câble sert aussi bien à tracter le transducteur qu'à faire passer les signaux électriques. Le dispositif de largage généralement employé est représenté schématiquement sur la figure 1 . II comporte sur un support 101 un tube de largage 102 incliné vers le bas. La cible d'entraînement 103 comportant une tête émettrice 104 est logée dans la partie avant de ce tube. L'hydrophone récepteur 105 est placé au fond du tube et il est relié à la partie arrière de la cible par un câble 106 qui est bobiné sur un mandrin conique 107, solidaire du tube 102. Au largage de la cible 103 elle est éjectée vers le bas du tube et elle entraine le câble 106 qui se débobine du support 107. A la fin du débobinage, le câble vient extraire l'hydrophone 105 et l'ensemble arrive à la surface de la mer dans laquelle il s'immerge. On remarque tout de suite que le câble 106 est soumis à un choc brutal en deux occasions : lorsque l'hydrophone 105 est extrait de son support au fond du tube, et lorsque ce même hydrophone vient pénétrer dans l'eau. Ces chocs entraînent de manière beaucoup trop fréquente une rupture du câble, et donc un dysfonctionnement total de l'ensemble. Dans la pratique on a constaté que la rupture était pratiquement inévitable dès que l'état de la mer atteint la force 2. Pour des raisons d'encombrements, de poids et surtout de traînée induite supplémentaire, il n'est pas dans la pratique possible d'augmenter le diamètre du câble 106 jusqu'à une valeur permettant d'éviter une telle rupture. En effet la traînée induite supplémentaire qui en résulterait entraînerait de suralimenter le moteur de propulsion, ce qui entraînerait une cavitation au niveau de l'hélice de propulsion. En outre la surconsommation venant de cette suralimentation entraînerait une réduction de l'autonomie de la cible. Par ailleurs un tel dispositif ne permet manifestement pas, tout au moins sans complications excessives, d'utiliser plusieurs hydrophones et/ou émetteur attelés en chaîne derrière la cible. Pour pallier à ces inconvénients, I'invention propose un système de liaison filaire à débobinage sécurisé pour véhicule sousmarin, dans lequel un organe électronique est fixé à l'une des extrémités d'un câble électrotracteur lui-même fixé par son autre extrémité à un véhicule sous-marin, ce câble étant initialement bobiné pour rapprocher l'organe électronique du véhicule, caractérisé en ce que le système comprend deux demi-coquilles enfermant ledit organe électronique et maintenues ensemble par ledit câble qui est bobiné sur elles pour former une pièce à flottabilité positive qui est fixée sur ledit véhicule par emmanchement à frottement dur. Selon une autre caractéristique, ladite pièce à la forme d'un cylindre dont la surface latérale est rugueuse pour permettre l'entraînement en rotation par le câble lorsque celui-ci se débobine. Selon une autre caractéristique, ladite pièce est fabriquée par usinage d'un matériau en mousse à cellules fermées. Selon une autre caractéristique, en ce qu'il comprend un ensemble de pièces à flottabilité positive emmanchées à frottement dur les unes dans les autres et enfermant un ensemble d'organes électroniques; le câble électrotracté étant embobiné en série successivement sur chacune de ces pièces pour permettre le déploiement d'un chapelet formé de ce câble sur lequel sont réparties les dits organes électroniques. Selon une autre caractéristique, en ce que l'un des organes électroniques est un émetteur acoustique de signaux de transmission de données. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement dans la description suivante, faite à titre d'exemple non limitatif en regard des figures annexées qui représentent - la figure 1 : une vue schématique en coupe d'un dispositif de largage selon l'art connu; - la figure 2 . une vue en coupe d'un dispositif selon l'invention; - la figure 3 : une vue schématique du fonctionnement du dispositif de la figure 2; - la figure 4 : une vue en coupe d'une variante du système selon l'invention permettant de remorquer plusieurs capteurs; et - la figure 5 : une vue schématique d'une autre application de l'invention. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 2, le véhicule sous-marin, dont on n'a représenté que la partie arrière, à la forme d'une torpille comportant un corps 201 muni de gouvernes 202. Ce corps est muni à l'arrière d'une hélice 203 suivie d'un dispositif redresseur 205 destiné à contrer l'effet de couple de cette hélice. Ce redresseur comprend des aubes fixes fixées sur une partie centrale cylindrique qui fait une saillie 206 à l'extrémité arrière de l'engin. Selon l'invention, L'ensemble comporte en outre un cylindre 207 fabriqué dans un matériau présentant une flottabilité importante, par exemple une mousse de polyuréthane à bulles fermées. Ce cylindre comporte sur sa face avant une cavité cylindrique axiale ouverte qui permet de le fixer à frottement dur sur l'extrémité arrière 206 du redresseur 205. En outre ce cylindre est formé de deux parties formant deux demi-coquilles séparées par un plan de jonction axial 208. Les deux demi-coquilles sont évidées pour délimiter à leur intérieur une cavité 209 dans laquelle on vient enfermer un dispositif tel que par exemple un hydrophone 210, nécessaire au fonctionnement de l'ensemble. Cet hydrophone 210 est relié à l'engin 201 par l'intermédiaire d'un câble électrotracteur 211 qui passe par le plan de joint entre les deux demi-coquilles du cylindre 207 pour sortir par la face arrière de ce cylindre, remonter vers la face latérale de celui-ci et venir s'enrouler sur cette face latérale pour former un bobinage. Le câble est donc stocké sous la forme d'une bobine. A l'autre extrémité de ce bobinage, le câble 211 repasse par le plan de joint entre les deux demi-coquilles puis vient pénétrer dans une ouverture ménagée dans l'extrémité arrière 206 du redresseur 205, pour venir ensuite pénétrer dans le corps de l'engin où il est relié à un connecteur 212. De cette manière, la bobine formée par le câble 211 maintient entre elle les deux demi-coquilles formant le cylindre 207 ce qui permet sa fixation, à frottement dur comme décrit plus haut, sur l'arrière 206 du redresseur 205. La partie du câble 211 (celle reliée à l'engin 201) est maintenue fixée sur la face avant du cylindre par son pincement entre les deux demi-coquilles au moment où elle pénètre dans le plan du joint séparant celles-ci. Par contre la partie arrière (celle reliée à l'hydrophone 210) est relativement libre puisqu'elle parcourt la face arrière du cylindre. Pour éviter alors tout risque de débobinage, on immobilise cette partie arrière par des moyens appropriés, tels que par exemple un morceau de ruban adhésif ou une entaille pratiquée dans le cylindre de mousse afin d'y introduire cette partie arrière sur une longueur de quelques centimètres permettant de la pincer pour éviter tout risque de débobinage. La mise à l'eau de l'ensemble s'effectue selon une séquence représentée sur la figure 3. L'ensemble étant largué dans une phase 1 descend de manière relativement verticale dans une phase 2, avec le cylindre comportant le bobinage et l'hydrophone qui reste fixé à sa partie inférieure. Dans une phase 3, L'engin 201 pénètre dans l'eau et le cylindre 207, du fait de sa forte flottabilité, se dégage de son emmanchement sur la partie 206 et reste à flotter sur la surface de l'eau. Sous l'effet de la traction la partie avant du câble 211 placé entre les deux demi-coquilles se dégage de cet emplacement et commence à se débobiner. A titre de variante, on favorisera le débobinage en fabriquant le cylindre 207 par usinage d'un bloc de mousse. Cet usinage est très facile compte tenu des faibles caractéristiques mécaniques du matériau utilisé et l'état de surface obtenu est alors relativement rugueux, compte tenu de ce que la mousse utilisée à plus tendance à se déchirer sous l'outil qu'à être coupée. Cette rugosité entraîne un fort coefficient de friction entre les spires du câble à la surface du cylindre d'où une mise en rotation de ce cylindre sous l'effet de la traction du câble qui est entraîné par l'engin 201 qui plonge dans l'eau. Cette mise en rotation elle-même n'entraîne pas de résistance importante, en raison de la faible densité du matériau utilisé et donc de la faible inertie corrélative du cylindre. Pour toute ces raisons, le câble 211 se débobine de manière régulière en restant tendu mais sans excès pouvant entraîner des risques de ruptures. Lorsque la totalité du câble est débobinée, les deux demicoquilles formant le cylindre 207 sont libérées. Elles s'ouvrent alors en libérant l'hydrophone 210, qui est libre à son tour de s'enfoncer dans l'eau. Cette libération s'effectue elle-même sans à-coup et sans excès de tension sur le câble. On se retrouve alors dans une phase 4 où l'engin 201 avance sous la propulsion de son hélice 203 en entraînant derrière lui, par le câble électrotracteur 211, 'hydrophone 210. L'invention permet donc le débobinage en toute sécurité du fil électrotracteur reliant un engin sous-marin 201 à un dispositif remorqué tel qu'un hydrophone 210. En outre l'invention permet d'utiliser un système dans lequel l'engin sous-marin remorque plusieurs capteurs accrochés en chaîne le long d'un même câble électrotracteur, tout en gardant la même sécurité sur le déploiement de cet ensemble. Pour cela, on utilise, comme représenté par exemple sur la figure 4, un système de plusieurs cylindres, ici trois cylindres 217, 227, et 237, de même diamètre et emboîtés l'un à la suite de l'autre à l'aide d'une partie mâle faisant saillie sur l'une des faces terminales de l'un des cylindres et venant s'emboîter dans un creux femelle adapté à cette partie et ménagé sur la face terminale adjacente du cylindre lui-même adjacent. Ces faces terminales adjacentes sont elles-mêmes creusées de cavités se faisant face et permettant d'abriter des capteurs tels que les capteurs 210 et 220. Le dernier cylindre 237 de la chaîne comprend lui une cavité interne semblable à la cavité 209 de la figure 2. Comme dans l'exemple de réalisation décrit plus haut, ces cylindres sont formés de deux demi-coquilles séparées par un plan de joint axial. Le câble électrotracteur 211 en sortie de l'engin sera tout d'abord bobiné sur le premier cylindre 217 pour former une bobine 221 permettant à la fois de stocker la longueur de câble nécessaire entre l'engin et l'hydrophone 210 et de maintenir entre elles les deux demicoquilles formant le cylindre 217. Il en sera de même pour le cylindre 227 sur lequel sera bobiné la bobine 231 venant en prolongement de la bobine 221 par l'intermédiaire de l'hydrophone 210. L'ensemble se termine par une bobine 241 venant en prolongement de l'hydrophone 220 enfermé entre les deux cylindres 227 et 237. L'extrémité aval du câble sortant de la bobine 241 est relié à l'hydrophone 230 enfermé dans la cavité intérieure du cylindre 237. De cette manière, au moment du choc dans l'eau l'ensemble des trois cylindres portant chacun leur bobine respective se dégage du corps de l'engin. La bobine 221 se déroule la première jusqu'à ce que les deux demi-coquilles formant le cylindre 217 soient libérées en dégageant l'hydrophone 210. L'action se poursuit alors par le débobinage de la bobine 231 jusqu'à ce que les demi-coquilles formant le cylindre 227 soit libérées et dégagent l'hydrophone 220. Les opérations se terminent par le débobinage de la bobine 241 et la libération de l'hydrophone 230 suite à la séparation des demicoquilles formant le cylindre 237. On peut ainsi obtenir le déploiement d'un chapelet d'hydrophones, ou de sources acoustiques, ou de tout autres types d'appareils nécessaires, tels que des capteurs magnétiques, thermiques ou optiques. L'invention permet en outre de résoudre facilement le problème de la transmission des données entre un véhicule sous-marin autonome et le bâtiment lanceur en évitant d'utiliser un lien physique entre ces deux appareils. Pour cela on utilise, comme représenté sur la figure 5, un émetteur 510 remorqué par un engin sous-marin 201 à l'aide d'un câble électrotracteur 211. Ce câble transmet à l'émetteur les signaux destinés à être reçus par le bateau lanceur 501 et qui sont reçus dans un hydrophone 521, fixé par exemple sous la coque de ce bateau. Lors du largage de l'ensemble par le bateau 501, L'émetteur 510 est contenu dans un cylindre fixé à l'arrière de l'engin 201 et sur lequel est bobiné le câble 211. Ce système, qui est conforme à l'invention, permet de larguer l'ensemble et d'obtenir le déploiement du câble et de l'émetteur en toute sécurité. L'absence de lien physique entre l'engin et le bateau permet d'éviter tout problème d'ancrage et de traînée de câble. En outre on peut ainsi ne pas effectuer de traitement de signal à bord du véhicule, en reportant ce traitement à bord du bateau là où l'on dispose de toute la place pour loger le matériel nécessaire à un tel traitement. REVENDICATIONS 1 - Système de liaison filaire à débobinage sécurisé pour véhicule sous-marin, dans lequel un organe électronique (210) est fixé à l'une des extrémités d'un câble électrotracteur (211) lui-même fixé par son autre extrémité à un véhicule sous-marin (201), ce câble étant initialement bobiné pour rapprocher l'organe électronique du véhicule, caractérisé en ce que le système comprend deux demi-coquilles enfermant ledit organe électronique et maintenues ensemble par ledit câble qui est bobiné sur elles pour former une pièce (207) à flottabilité positive qui est fixée sur ledit véhicule par emmanchement à frottement dur (206). 2 - Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite pièce (207) à la forme d'un cylindre dont la surface latérale est rugueuse pour permettre l'entraînement en rotation par le câble 211 lorsque celui-ci se débobine. 3 - Système selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ladite pièce (207) est fabriquée par usinage d'un matériau en mousse à cellules fermées. 4 - Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble de pièces à flottabilité positive (217-237) emmanchées à frottement dur les unes dans les autres et enfermant un ensemble d'organes électroniques (210-230); le câble électrotracté (211) étant embobiné en série (221-241) successivement sur chacune de ces pièces pour permettre le déploiement d'un chapelet formé de ce câble sur lequel sont réparties les dits organes électroniques. 5 - Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'un des organes électroniques (25 et 10) est un émetteur acoustique de signaux de transmission de données.