Brevet FR2934561A1 — publié le 20100205

Navire à usage militaire comprenant un moyen de propulsion principal et un moyen de propulsion secondaire. La présente invention est relative a un navire à usage militaire comprenant un dispositif de propulsion adapté pour le faire évoluer au moins dans une gamme de vitesse basse correspondant à des contraintes d'utilisation militaires et dans une gamme de vitesse élevée correspondant à des conditions de transit. Les navires militaires tels que les frégates doivent pouvoir fonctionner dans plusieurs gammes de vitesse correspondant à des contraintes différentes. On distingue en particulier une gamme de vitesse qui, pour une frégate, va jusqu'à environ 15 noeuds, qui correspond à des utilisations en conditions militaires et pour lesquelles on demande à la propulsion à la fois d'être peu bruyante et d'autre part d'être résistante à des chocs violents. On distingue également une gamme de vitesse plus élevée qui peut aller jusqu'à 25 noeuds qui correspond aux phases de navigations destinées au transit et dans laquelle le navire n'est pas soumis à des contraintes militaires particulières. En outre ces navires doivent pouvoir fonctionner à très basse vitesse par exemple pour faire des manoeuvres dans les ports. Enfin, il peut être souhaitable de pouvoir les faire naviguer à des vitesses très élevées qui peuvent aller jusqu'à 30 noeuds pour des conditions particulières. Afin de satisfaire aux contraintes d'utilisation dans les conditions militaires, les dispositifs de propulsion de ces navires qui sont constitués d'une ou de plusieurs lignes d'arbres portant des hélices et entraînées par des moteurs, doivent être montés sur des berceaux suspendus de façon d'une part à assurer une bonne isolation phonique et d'autre part à assurer une bonne résistance aux chocs. En outre, les moyens de propulsion, en particulier les moteurs, doivent être implantés dans des compartiments étanches pour être protégés d'éventuelles voies d'eau. Pour parfaire cette capacité militaire, il importe de disposer d'au moins deux lignes d'arbres indépendantes, disposées dans au moins 2 compartiments étanches séparés, ce qui assure une survie de la fonction lors de l'envahissement d'au moins un compartiment. Cette survie est encore mieux assurée lorsqu'au moins un compartiment intermédiaire est prévu afin de mieux séparer les compartiments abritant les moyens d'entraînement des deux lignes d'arbres. Cette nécessité d'adapter les lignes d'arbres aux conditions d'utilisation à des fins militaires est particulièrement contraignante puisqu'elle nécessite de disposer les deux moteurs qui sont en général des moteurs diesel rapides (plus de 1000 t/min), sur des moyens de suspension pour assurer l'insonorisation et la résistance aux chocs dus aux explosions sous-marine auxquels ces navires sont susceptibles d'être soumis. En outre elle nécessite de concevoir pour chaque navire des lignes d'arbre spécifiques. Par ailleurs, on connaît des navires à usage militaire du type frégate qui comportent des systèmes de propulsion constitués de deux lignes d'arbres principales entraînées par des moteurs diesel et conçus de façon à répondre aux exigences militaires, complété par un moyen de propulsion complémentaire constitué d'un hydrojet entraîné par une turbine qui est disposée entre les deux lignes d'arbres principales et qui peut être utilisé pour permettre au navire de faire des pointes de vitesse au-delà de sa vitesse maximale d'utilisation normale. Ce dispositif présente les mêmes inconvénients que le précédent en particulier conduit à des coûts très important d'adaptation des moyens de propulsion en conditions militaires. Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en proposant une architecture de moyen de propulsion d'un navire militaire et notamment d'un navire du type frégate qui puisse s'adapter à la fois aux conditions d'exploitation militaires et aux conditions de navigation de transit et qui soit facilement adaptable d'un navire à l'autre ou en fonction de la taille du navire. A cet effet l'invention a pour objet un navire à usage militaire du type comprenant une coque et un dispositif de propulsion adapté pour faire évoluer le navire au moins dans une gamme de vitesses basse correspondant à des contraintes d'utilisation militaires et dans une gamme de vitesses élevée correspondant à des conditions de transit, le dispositif de propulsion comprenant un moyen de propulsion principal constitué d'au moins une ligne d'arbre portant une hélice et d'un moyen d'entraînement d'au moins une ligne d'arbre, et un moyen de propulsion secondaire, caractérisé en ce que le moyen d'entraînement du moyen de propulsion principal est adapté pour propulser le navire dans les conditions de transit et comprend au moins un réducteur et au moins un moteur diesel, et en ce que, le moyen de propulsion secondaire comprend au moins un hydrojet et un moyen d'entraînement de l'hydrojet adapté pour faire évoluer le navire dans les conditions d'utilisation militaires. De préférence, le moyen d'entraînement de l'hydrojet comprend un réducteur et un moteur diesel ou un moteur électrique. De préférence, le moyen d'entraînement du moyen de propulsion secondaire est monté sur un berceau reposant sur la coque par l'intermédiaire de moyens de suspension élastiques. De préférence, le moyen d'entraînement du moyen de propulsion principal est monté directement sur la coque. De préférence, le moyen d'entraînement du moyen de propulsion principal est disposé dans un premier compartiment étanche de la coque et le moyen d'entraînement de l'hydrojet est disposé dans un deuxième compartiment étanche de la coque séparé du premier compartiment étanche. De préférence, le deuxième compartiment étanche de la coque est séparé du premier compartiment étanche par au moins un compartiment étanche intermédiaire. De préférence, la puissance du moyen d'entraînement de l'hydrojet est inférieure à la puissance du moyen d'entraînement du moyen de propulsion principal. Au moins une hélice du moyen de propulsion principal peut être à pas variable. De préférence, le moyen de propulsion secondaire est disposé dans la partie axiale du navire et le moyen de propulsion principal comprend au moins deux lignes d'arbres disposées de part et d'autre du moyen de propulsion secondaire. Le navire est par exemple du type frégate ayant un déplacement en charge complète compris entre 2000 et 7000 tonnes. De préférence, le moyen de propulsion secondaire seul permet de propulser le navire à une vitesse pouvant atteindre 15 noeuds, le moyen de propulsion principal seul permet de propulser le navire à une vitesse supérieure à 12 noeuds et, lorsque les hélices du moyen de propulsion principal sont à pas variable, la combinaison du moyen de propulsion principal et du moyen de propulsion secondaire permet de propulser le navire jusqu'à une vitesse supérieure ou égale à 24 noeuds. De préférence, le moyen d'entraînement du moyen de propulsion secondaire est disposé à proximité du centre du navire. L'invention va maintenant être décrite de façon plus précise mais non limitative en regard des figures annexées, dans lesquelles : -la figure 1 représente schématiquement vu de dessus un navire équipé d'un moyen de propulsion adapté d'une part, à une utilisation aux conditions militaires et d'autre part, à des conditions de navigation de transit, - la figure 2 représente schématiquement, vu de côté, le montage d'un groupe moteur sur un berceau. Le navire représenté à la Fig. 1 comprend une coque 1 dans laquelle est monté un moyen de propulsion repéré généralement par 3 et qui comprend d'une part un moyen de propulsion principal repéré généralement par 2 et constitué de deux lignes d'arbres latérales 4a et 4b portant chacune une hélice 5a et 5b respectivement entraînées par des moyens d'entraînement 6a et 6b respectivement constitués chacun d'un moteur diesel 7a et 7b, entraînant chacun une ligne d'arbres 4a et 4b respectivement par l'intermédiaire d'un réducteur 8a et 8b respectivement. Ces deux lignes d'arbres et leurs moyens d'entraînement sont des lignes d'arbres de type classique ayant des conceptions de dispositif de propulsion de navire civil c'est à dire de dispositif monté directement sur la coque du navire, éventuellement par l'intermédiaire d'amortisseurs. Mais ces montages ne sont pas destinés particulièrement à assurer une discrétion acoustique importante du navire. Les deux moteurs diesel 6a et 6b sont par exemple des moteurs diesel qui tournent à la vitesse nominale de 750 tours/minute avec des puissances qui sont de l'ordre de 4 à 8 MW typiquement pour des navires de 3000 à 5000 tonnes. Cette puissance pourrait être plus importante pour des navires plus gros. Ces lignes d'arbres du moyen de propulsion principal permettent de déplacer le navire à des vitesses qui peuvent atteindre 20 à 25 noeuds pendant des périodes longues c'est à dire pendant des périodes de transit. Bien évidemment, ce moyen de propulsion principal permet également de déplacer le navire à très basse vitesse en particulier pour les manoeuvres portuaires. Afin d'assurer une bonne survivabilité du moyen de propulsion en cas d'agression ce qui peut intervenir pour un navire à usage militaire, les moyens d'entraînement 6a, 6b du moyen de propulsion principal sont disposés dans un compartiment étanche 9 de la coque du navire. Le navire comporte en outre un moyen de propulsion secondaire repéré généralement par 10 disposé dans l'axe du navire entre les deux lignes d'arbres latérales du système de propulsion principal. Ce dispositif de propulsion secondaire est adapté pour faire naviguer le navire dans les conditions d'utilisation militaires à des vitesses inférieures à 15 noeuds en assurant une bonne discrétion acoustique. Ce moyen de propulsion secondaire 10 est constitué d'un hydrojet 11 entraîné par un moyen d'entraînement 12 constitué d'un moteur diesel 13 qui entraîne un arbre 14 par l'intermédiaire d'un réducteur 15. Le moteur peut également être un moteur électrique. Afin d'assurer le bon comportement en conditions militaires, et en particulier la discrétion acoustique, le moyen de propulsion secondaire 12 constitué par le moteur diesel 13 et le réducteur 15, sont montés sur un berceau monté suspendu par l'intermédiaire de suspensions élastiques 17 sur la coque du navire. Bien évidemment, et de façon classique, le moteur diesel et, éventuellement, le réducteur sont montés sur des amortisseurs. Dans un mode de réalisation dégradé, le groupe moteur peut être monté directement sur la coque par l'intermédiaire d'amortisseurs. Mais, cela implique que le dispositif soit adapté pour admettre des désalignements entre réducteur et moteur plus importants que dans le cas précédent. Afin d'assurer une bonne survivabilité du moyen de propulsion secondaire en cas de voie d'eau, le moyen de propulsion secondaire 12 est disposé dans un compartiment étanche 18 de la coque qui est distinct du compartiment étanche 9 dans lequel est disposé le moyen d'entraînement du moyen de propulsion principal 3. En outre, les deux compartiments étanches 18, 9 dans lesquels sont implantés les moyens de propulsion sont séparés par au moins un compartiment étanche ou une maille vide intermédiaire 19 qui permet d'assurer l'indépendance des deux compartiments étanches qui reçoivent les deux moyens d'entraînement des moyens de propulsion. Cette séparation des compartiments étanches améliore sensiblement la sûreté des navires. Le moyen de propulsion secondaire 10 est entraîné par un moteur diesel 13 qui est également un moteur diesel du type de ceux qui peuvent être utilisés pour la propulsion de navires civiles et qui tourne, par exemple, à une vitesse de l'ordre de 750 tours/minute. La puissance de ce moteur est adaptée bien évidemment à la taille du navire et peut être de 4 à 8 MW typiquement. Cette puissance pourrait être plus élevée pour des navires plus gros ou pour atteindre des vitesses plus importantes, ou moins élevée pour des navires plus petits). Les moteurs diesel ont l'avantage d'avoir un bon rendement à des vitesses de rotation qu'on peut faire varier sur une plage de vitesses de rotation étendue correspondant à la plage de vitesse d'utilisation du navire dans des conditions militaires. En particulier ces moteurs ont un rendement satisfaisant à des vitesses de rotation faible, contrairement aux turbines qui n'ont un rendement satisfaisant qu'à haute vitesse. Afin d'assurer un bon comportement du navire, la puissance du moteur d'entraînement du moyen de propulsion secondaire est en général inférieure à la moitié de la puissance de propulsion totale installée sur le navire et de préférence la puissance du moyen de propulsion secondaire est inférieure à 30% de la puissance totale de propulsion installée sur le navire. Cependant, lorsqu'on souhaite atteindre des vitesses plus élevées, le moyen de propulsion peut comprendre, en outre, des turbines à gaz. Dans un tel cas, il est utile de compléter l'installation d'entraînement de la propulsion secondaire 10 par un second moteur de type diesel ou électrique, dont la puissance est, de préférence, inférieure à 30% de la puissance de propulsion totale du navire. Ce second moteur entraîne alors la propulsion secondaire 10 dans les régimes de vitesse correspondant aux utilisations militaires du navire, alors que la turbine à gaz permet d'atteindre des vitesses beaucoup plus élevées, approchant ou dépassant les 30 noeuds en mode d'utilisation combiné avec la propulsion principale également en fonction. Lorsque l'hydrojet est utilisé comme un moyen de propulsion complémentaire à des vitesses élevées, le navire peut faire des pointes de vitesse au delà de la vitesse maximale de transit habituelle. Pour cela le navire doit pouvoir fonctionner d'une part avec le moyen de propulsion principal et d'autre part, avec le moyen de propulsion secondaire. Cependant pour permettre au navire d'aller plus vite, le moyen de propulsion principal doit pouvoir entraîner le navire à des vitesses supérieures à la vitesse maximale à laquelle le navire navigue lorsqu'il est entraîné uniquement par le moyen de propulsion principal. Pour cela, on peut prévoir d'implanter sur les lignes d'arbres du moyen de propulsion principal des hélices à pas variable. Avec de telles hélices, en fonctionnement normal, les hélices ont un pas qui est adapté à la propulsion du navire dans la gamme de vitesse qui correspond à la navigation de transit. Lorsqu'on souhaite faire effectuer au navire une pointe de vitesse, on adapte le pas de l'hélice à une vitesse de déplacement supérieure à la vitesse maximale de transit. Au lieu d'hélices à pas variable, on peut utiliser des réducteurs à plusieurs rapports qui permettent d'augmenter la vitesse de rotation des hélices lorsqu'on veut effectuer une pointe de vitesse. De plus si la vitesse maximale souhaitée est bien plus élevée que la vitesse de transit, le système de propulsion peut être doté d'une source de puissance complémentaire éventuellement débrayable. La présente invention permet de satisfaire des besoins assez différents de marines militaires nécessitant plus ou moins de capacité de vitesse en ne modifiant que la propulsion secondaire du navire. On peut en effet adapter la puissance du (ou des) moteur(s) d'entraînement 12 de la propulsion secondaire 10 afin d'obtenir une vitesse maximale désirée pour le navire en mode de propulsion combiné utilisant à la fois la propulsion principale et la propulsion secondaire. Afin de bénéficier au mieux des capacités d'adaptation de la propulsion secondaire 10 aux performances requises du navire, il est également préférable d'implanter les moyens d'entraînement de cette propulsion, les moteurs 13 et réducteurs 15 dans un compartiment du navire situé proche du centre de gravité général du navire. Par � situé proche du centre de gravité �, on entend que la distance du centre de gravité du moyen de propulsion au centre de gravité du navire reste inférieure à 15% de la longueur de navire. Dans ces conditions, le moyen d'entraînement du moyen de propulsion secondaire est disposé en avant du groupe de propulsion principal, comme représenté sur la figure. Ainsi, les variations de masses résultant du changement de type de moteur n'auront pas d'impact sur l'équilibrage longitudinal du navire. Avec une telle architecture de système de propulsion d'un navire peut être implanté sur un navire de type frégate qui, par exemple, a un tonnage compris entre 2000tonnes et 7000 tonnes et qui a une longueur qui est comprise entre 100 m et 150 m. Une telle frégate peut naviguer dans des conditions d'utilisation militaires dans une plage de vitesse basse qui correspond à une vitesse inférieure à 15 noeuds, et dans une gamme de vitesse haute correspondant à des conditions de transit à des vitesses inférieures à 25 noeuds environ. En outre, elle peut avoir des pointes de vitesse jusqu'à 30 noeuds lorsque le moyen de propulsion est adapté pour pouvoir dépasser la vitesse maximale du système de propulsion principal, c'est à dire lorsque, par exemple, les hélices sont des hélices à pas variable ou alors lorsque les moteurs sont adaptés pour pouvoir tourner en survitesse. L'homme du métier comprendra que ce système de propulsion qui sépare le système de propulsion principal correspondant à des conditions d'utilisation du type navire civil et d'autre part le système de propulsion secondaire qui correspond à des utilisations de type militaire peut être adapté en fonction de la taille du navire. En particulier le système de propulsion principal peut comporter une pluralité d'arbres disposés de part et d'autre de la coque du navire et le système de propulsion secondaire peut éventuellement comporter plus d'un hydrojet. En outre, les plages de vitesse correspondant aux différents types d'utilisation peuvent être adaptées en fonction, notamment, de la taille du navire. Par ailleurs, les moteurs qui entraînent les différentes lignes d'arbres et l'hydrojet peuvent être également des moteurs électriques. En outre, les hélices qui sont disposées sur les lignes d'arbre peuvent être des hélices carénées. Enfin, l'homme du métier comprendra que le moyen d'entraînement des arbres du moyen de propulsion principal peut comporter des moyens du couplage entre les deux arbres et, d'une façon générale, présenter toute architecture de moyen de propulsion de navire connue de l'homme du métier. REVENDICATIONS1.- Navire à usage militaire du type comprenant une coque (1) et un dispositif de propulsion (2) adapté pour faire évoluer le navire au moins dans une gamme de vitesses basse correspondant à des contraintes d'utilisation militaires et dans une gamme de vitesses élevée correspondant à des conditions de transit, le dispositif de propulsion (2) comprenant un moyen de propulsion principal (3) constitué d'au moins une ligne d'arbre (4a, 4b) portant une hélice (5a, 5b) et d'un moyen d'entraînement (6a, 6b) d'au moins une ligne d'arbre, et un moyen de propulsion secondaire (10), caractérisé en ce que le moyen d'entraînement (6a, 6b) du moyen de propulsion principal (3) est adapté pour propulser le navire dans les conditions de transit et comprend au moins un réducteur (8a, 8b) et au moins un moteur diesel (7a, 7b), et en ce que, le moyen de propulsion secondaire (10) comprend au moins un hydrojet (11) et un moyen (12) d'entraînement de l'hydrojet adapté pour faire évoluer le navire dans les conditions d'utilisation militaires. 2. ù Navire selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen (12) d'entraînement de l'hydrojet comprend un réducteur (15) et un moteur diesel (13) ou un moteur électrique. 3. ù Navire selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen d'entraînement (12) du moyen de propulsion secondaire (10) est monté sur un berceau (16) reposant sur la coque (2) par l'intermédiaire de moyens de suspension élastiques (17). 4. ù Navire selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le moyen d'entraînement (6a, 6b) du moyen de propulsion principal (3) est monté directement sur la coque. 5. ù Navire selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le moyen d'entraînement (6a, 6b) du moyen de propulsion principal (3) est disposé dans un premier compartiment étanche (9) de la coque et en ce que le moyen d'entraînement (12) de l'hydrojet (11) est disposé dans un deuxième compartiment étanche (18) de la coque séparé du premier compartiment étanche (9) 6. ù Navire selon la revendication 5, caractérisé en ce que le deuxième compartiment étanche (18) de la coque est séparé du premier compartiment étanche (9) par au moins un compartiment étanche intermédiaire (19)7 ù Navire selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la puissance du moyen d'entraînement de l'hydrojet est inférieure à la puissance du moyen d'entraînement du moyen de propulsion principal. 8. ù Navire selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que au moins une hélice (5a, 5b) du moyen de propulsion principal est à pas variable. 9. ù Navire selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le moyen de propulsion secondaire (10) est disposé dans la partie axiale du navire et en ce que le moyen de propulsion principal (3) comprend au moins deux lignes d'arbres (4a, 4b) disposées de part et d'autre du moyen de propulsion secondaire. 10. ù Navire selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il est du type frégate ayant un déplacement en charge complète compris entre 2000 et 7000 tonnes. 11. ù Navire selon la revendication 9, caractérisé en ce que le moyen de propulsion secondaire (10) seul permet de propulser le navire à une vitesse pouvant atteindre 15 noeuds, en ce que le moyen de propulsion principal (3) seul permet de propulser le navire à une vitesse supérieure à 12 noeuds et en ce que, lorsque les hélices du moyen de propulsion principal sont à pas variable, la combinaison du moyen de propulsion principal et du moyen de propulsion secondaire permet de propulser le navire jusqu'à une vitesse supérieure ou égale à 24 noeuds. 12. Navire selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 caractérisé en ce que le moyen (12) d'entraînement de la propulsion secondaire (10) est disposé proximité du centre de gravité du navire.