Brevet FR2973331A1 — publié le 20121005

Engin sous-marin du type comportant des moyens formant groupe électrogène à base de motorisation Diesel La présente invention concerne un engin sous-marin du type comportant des moyens formant groupe électrogène à base de motorisation Diesel. De tels moyens sont alors associés en entrée à des moyens d'alimentation en air frais et en sortie à des moyens d'échappement des gaz. On sait en effet que la génération d'énergie électrique à bord des sous-marins notamment classiques, se fait par l'intermédiaire de groupes Diesel alternateurs redresseurs, auxquels on applique des exigences de fonctionnement très contraignantes en raison de leur intégration dans un tel environnement, par rapport à un fonctionnement par exemple sur un bâtiment de surface. Ces exigences concernent par exemple la dépression à l'admission d'air frais en raison du tube d'air frais de section réduite qui est utilisé pour alimenter le moteur, une contrepression très importante à l'échappement liée à la méthode utilisée pour les moyens d'échappement, le risque de noyage du moteur, les contraintes thermiques, etc. Toutes ces exigences font qu'aujourd'hui seul un nombre extrêmement limité de constructeurs propose encore des modèles de moteurs adaptés à ce type d'applications embarquées à bord des sous-marins. Par ailleurs le marché pour ce type de matériels est extrêmement limité en raison du nombre limité de sous-marins classiques à construire. Tout ceci fait que ces matériels sont très spécifiques, coûteux, fragiles, d'un entretien difficile et présentent des performances parfois en limite des exigences à satisfaire. Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes. A cet effet, l'invention a pour objet un engin sous-marin du type comportant des moyens formant groupe électrogène à base de motorisation Diesel, associés en entrée à des moyens d'alimentation en air frais et en sortie à des moyens d'échappement de gaz, caractérisé en ce que les moyens d'admission et/ou d'échappement comportent des moyens motorisés de compression et/ou d'extraction d'air ou de gaz. Selon d'autres caractéristiques prises seules ou en combinaison : - les moyens motorisés de compression et/ou d'extraction d'air ou de gaz comprennent des moyens à motorisation électrique ; - les moyens d'alimentation en air frais comportent un électro-compresseur ; - les moyens d'échappement comportent un électro-ventilateur ; - les moyens d'échappement sont associés à des moyens d'injection d'air sous pression d'entraînement des gaz dans ceux-ci, à partir d'une source d'air sous pression à travers une électrovanne pilotée ; - les moyens d'échappement sont associés à des moyens d'injection d'air sous pression permettant d'extraire l'eau accumulée dans ceux ci, à partir d'une source d'air sous pression à travers une électrovanne pilotée ; - les moyens d'échappement comportent une portion de tube verticale, dont la partie supérieure débouche à l'extérieur de l'engin et dont la partie inférieure comporte un réservoir tampon de récupération des eaux de ruissellement associé à des moyens de vidange ; - les moyens formant groupe électrogène comportent un redresseur électrique piloté pour réguler les paramètres de tension et de courant délivrés au reste du réseau électrique de bord de l'engin ; -le groupe électrogène est associé à des moyens de régulation thermique comportant des moyens de soufflage d'air sous pression sur celui-ci, raccordés à une source d'air sous pression à travers une électrovanne pilotée ; - les moyens formant le groupe électrogène comportent plusieurs moteurs Diesel associés ; et - l'engin sous-marin est un sous-marin proprement dit. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins sur lesquels : - la figure 1 illustre une vue schématique d'un sous-marin incorporant un tel groupe électrogène, et - les figures 2 à 7 illustrent des détails de moyens d'interfaçage permettant d'intégrer des moyens de motorisation Diesel standard dans un engin sous-marin selon l'invention. On a en effet illustré sur la figure 1, un engin sous-marin désigné par la référence générale 1 et équipé de moyens formant groupe électrogène à base de motorisation Diesel désignés par la référence générale 2, dont la sortie est par exemple raccordée à des moyens de stockage d'énergie 3 tels que des batteries, embarqués à bord de l'engin sous-marin. Des moyens d'alimentation en air frais et des moyens d'échappement de gaz d'échappement, désignés par la référence générale 4 sur cette figure 1, sont également prévus entre le groupe électrogène 2 et par exemple la partie supérieure du massif du sous-marin 1. Ces moyens sont par exemple formés par des conduits correspondants et leurs accessoires, intégrés dans la structure du sous-marin et qui seront décrits plus en détails par la suite. Dans l'engin sous-marin selon l'invention, on propose d'intégrer un ou plusieurs moteurs Diesel de type standard, c'est-à-dire n'ayant pas été conçus de façon spécifique pour ce type d'applications mais au contraire en reprenant des moteurs classiques déjà utilisés dans d'autres applications, en utilisant des moyens d'interfaçage permettant d'adapter ceux-ci à l'environnement très spécifique lié à un fonctionnement à bord d'un sous-marin. Ainsi par exemple et pour répondre aux exigences de dépression à l'admission et de contrepression à l'échappement, évoquées précédemment, les moyens d'admission en air frais et/ou les moyens d'échappement de gaz du ou des moteurs utilisés, comportent des moyens à motorisation par exemple électrique de compression et/ou d'extraction d'air ou de gaz, alimentés à partir du réseau électrique de bord du sous- marin. Ceci est illustré sur les figures 2 et 3, où l'on peut voir que les moyens d'admission d'air frais dans le moteur, désignés par la référence générale 10 sur ces figures, comportent un électro-compresseur désigné par la référence générale 11, celui-ci comportant donc un moteur électrique associé à une portion de compresseur intégrée dans la ligne d'alimentation en air frais du ou des moteurs. Ceci permet alors de résoudre les problèmes liés à la dépression à l'admission d'air frais dans le ou les moteurs pour optimiser leur fonctionnement. De même et comme cela est illustré sur la figure 3 qui représente les moyens d'échappement de gaz du moteur, désignés par la référence générale 12, ceux-ci peuvent être équipés d'un électro-ventilateur désigné par la référence générale 13, comportant donc un moteur électrique, raccordé également au réseau électrique de bord du sous-marin et associé à un ventilateur intégré dans la ligne d'échappement du ou des moteurs embarqués. Comme cela est illustré sur la figure 4, cet électro-ventilateur dans la ligne d'échappement des gaz 12 peut être associé à des moyens d'injection d'air sous pression dans la ligne d'échappement, ces moyens étant désignés par la référence générale 14 sur cette figure et comportant par exemple un ou des injecteurs d'air reliés à une source d'air sous pression 15 à travers une électrovanne pilotée 16. Ceci permet alors de résoudre les problèmes liés à la contrepression à l'échappement pour faciliter le démarrage du moteur en entrainant les gaz. En particulier ceci permet de provoquer l'ouverture par exemple de moyens formant clapet d'étanchéité de cette ligne d'échappement. Ceci permet également d'extraire l'eau accumulée dans ceux-ci. Comme il est également visible sur ces figures et en particulier sur la figure 5, les moyens d'échappement peuvent comporter une portion de tube s'étendant verticalement dans le massif du sous-marin et dont l'extrémité supérieure débouche par exemple à l'extérieur du sous-marin comme par exemple à l'air libre au dessus de ce massif et dont l'extrémité inférieure est associée à un réservoir tampon désigné par la référence générale 17 sur la figure 5, de récupération des eaux de ruissellement. Ceci permet d'éviter les phénomènes de noyage du ou des moteurs. Ce réservoir tampon 17 est alors par exemple équipé d'un détecteur de niveau désigné par la référence générale 18 et de moyens de vidange désignés par la référence générale 19. Dès qu'un niveau prédéterminé est atteint dans le réservoir celui-ci est alors vidangé. Sur la figure 6 on a illustré l'utilisation d'un redresseur électrique piloté en sortie du Diesel alternateur, ce redresseur électrique piloté permettant de résoudre tous les problèmes liés aux fluctuations de courant/tension de sortie du Diesel alternateur, résultant du fonctionnement de celui-ci. Sur cette figure 6, le redresseur est désigné par la référence générale 20 et est donc interposé entre la sortie de l'alternateur du groupe électrogène 2 et le reste du réseau électrique de bord de l'engin sous-marin. Sur la figure 7 on a illustré un système permettant de résoudre les problèmes liés à la maîtrise de la température du groupe électrogène 2 et notamment liés à la maîtrise des bouffées de chaleur à l'arrêt de celui-ci. Ce système utilise à cet effet des moyens de régulation thermique comportant par exemple un réseau de tuyaux d'air désigné par la référence générale 21 placé autour de ce groupe électrogène et comportant des moyens de soufflage tels que des injecteurs 22 d'air frais sous pression raccordés à une source d'air sous pression 23 à travers une électrovanne pilotée 24. Les sources d'air frais mentionnées précédemment peuvent par exemple être formées par le système des ballasts du sous-marin ou encore par des moyens de stockage spécifiques tels que par exemple des bouteilles ou d'autres moyens de stockage de gaz sous pression, logés par exemple entre la coque épaisse et la coque mince de celui-ci, etc... On conçoit alors que ces différents éléments d'interfaçage permettent d'utiliser à bord des engins sous-marins et en particulier des sous-marins proprement dits, des moteurs Diesel standards simplement navalisés, en lieu et place des moteurs Diesel développés de façon spécifique pour ce type d'applications avec les inconvénients mentionnés précédemment à propos de leur prix, de leur fiabilité, de leur maintenance, de leur performance, etc... Ceci se fait en utilisant simplement des moyens d'interfaçage spécifiques tels qu'ils ont été décrits précédemment pour permettre l'intégration de moteurs Diesel standards. Comme cela a été mentionné précédemment plusieurs moteurs Diesel peuvent être associés les uns aux autres dans le groupe électrogène et être pilotés en fonction de la puissance électrique requise de façon à fonctionner toujours dans une plage de rendement optimum. En effet au lieu de faire fonctionner un seul moteur Diesel dans toute sa plage de fonctionnement possible avec les inconvénients correspondants, il peut être plus judicieux d'associer plusieurs moteurs Diesel et de les activer en fonction de la puissance demandée et en les faisant fonctionner dans des plages optimales. L'ensemble de ces dispositions présente un certain nombre d'avantages notamment au niveau de la fiabilité de ces moteurs standards, de leur coût, de leur consommation, de leur maintenance et des nuisances sonores et vibratoires occasionnées par leur fonctionnement. Bien entendu d'autres dispositions encore peuvent être envisagées. REVENDICATIONS1.- Engin sous-marin du type comportant des moyens formant groupe électrogène (2) à base de motorisation Diesel, associés en entrée à des moyens d'alimentation en air frais et en sortie à des moyens d'échappement de gaz, caractérisé en ce que les moyens d'admission et/ou d'échappement (10, 12) comportent des moyens (11, 13) motorisés de compression et/ou d'extraction d'air ou de gaz. 2.- Engin sous-marin selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens motorisés de compression et/ou d'extraction d'air ou de gaz comprennent des moyens à motorisation électrique (11, 13). 3.- Engin sous-marin selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation en air frais (10) comportent un électro-compresseur (11). 4.- Engin sous-marin selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les moyens d'échappement (12) comportent un électro-ventilateur (13). 5.- Engin sous-marin selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'échappement (12) sont associés à des moyens (14) d'injection d'air sous pression d'entraînement des gaz dans ceux-ci, à partir d'une source d'air sous pression (15) à travers une électrovanne pilotée (16). 6.- Engin sous-marin selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'échappement (12) sont associés à des moyens (14) d'injection d'air sous pression permettant d'extraire l'eau accumulée dans ceux ci, à partir d'une source d'air sous pression (15) à travers une électrovanne pilotée (16). 7.- Engin sous-marin selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'échappement (12) comportent une portion de tube verticale, dont la partie supérieure débouche à l'extérieur de l'engin et dont la partie inférieure comporte un réservoir tampon (17) de récupération des eaux de ruissellement associé à des moyens de vidange (18, 19). 8.- Engin sous-marin selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens formant groupe électrogène (2) comportent un redresseur électrique piloté (20) pour réguler les paramètres de tension et de courant délivrés au reste du réseau électrique de bord de l'engin. 9.- Engin sous-marin selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le groupe électrogène (2) est associé à des moyens (21) de régulation thermique comportant des moyens (22) de soufflage d'air sous pression sur celui-ci, raccordés à une source d'air sous pression (23) à travers une électrovanne pilotée (24).7 10.- Engin sous-marin selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens formant le groupe électrogène (2) comportent plusieurs moteurs Diesel associés. 11.- Engin sous-marin selon l'une quelconque des revendications précédentes, 5 caractérisé en ce que l'engin sous-marin est un sous-marin proprement dit.