Brevet FR3092938A1 — publié le 20200821

Description Titre de l'invention : Câble de radiocommunication pour véhicule sous-marin et procédé de radiocommunication correspondant [0001] La présente invention concerne le domaine de la radiocommunication avec un véhicule sous-marin en plongée, par exemple un sous-marin à proprement parlé. [0002] Lorsqu'un véhicule sous-marin est en plongée, i.e. lorsqu'il navigue sous la surface de l'eau, par exemple à plusieurs dizaines de mètres sous la surface de l'eau, il est difficile d'établir une radiocommunication avec le sous-marin car les ondes radioélectriques se propagent difficilement dans l'eau. [0003] Pour la radiocommunication avec un véhicule sous-marin en plongée, il est possible d'équiper le sous-marin d'un câble de radiocommunication, aussi nommé « antenne filaire », prévu pour être traîné par le véhicule sous-marin, le câble radiocommunication possédant une flottabilité positive et ayant un tronçon proximal attaché au véhicule sous-marin et un tronçon distal libre intégrant une antenne radioélectrique propre à recevoir et/ou émettre des ondes radioélectriques. [0004] En fonctionnement, le câble de radiocommunication est traîné par le véhicule sous- marin en plongée, une extrémité proximale du câble de radiocommunication étant attachée au véhicule sous-marin et une extrémité distalc du câble de radiocommunication étant libre. [0005] Du fait de la flottabilité positive du câble de radiocommunication, le câble de radio- communication traîné par le véhicule sous-marin remonte progressivement vers la surface de l'eau lorsque l'on se déplace de son extrémité proximale vers son extrémité distale. [0006] Lc véhicule sous-marin est piloté de manière que le tronçon distal intégrant l'antenne radioélectrique flotte à la surface de l'eau, afin de pouvoir recevoir et/ou émettre des ondes radioélectriques se propageant dans l'air. [0007] Un tel câble de radiocommunication est divulgué par exemple dans l'antériorité FR2904892A1. [0008] Un tel câble de radiocommunication possède par exemple une longueur de plusieurs centaines de mètres, typiquement une longueur comprise entre 500 m et 1.500 m, le tronçon distal intégrant l'antenne radioélectrique présentant par exemple une longueur de plusieurs dizaines de mètres, typiquement une longueur comprise entre 10 m et 60 m. [0009] Cependant, le tronçon distal flottant à la surface de l'eau laisse derrière lui un sillage pouvant révéler la présence du véhicule sous-marin. [0010] Un des buts de l'invention est de proposer un dispositif de radiocommunication pour 2 véhicule sous-marin permettant d'effectuer des radiocommunications pendant que le véhicule sous-marin est en plongée, tout en limitant le risque de détection du véhicule sous-marin. [0011] A cet effet, l'invention propose un câble de radiocommunication pour véhicule sous- marin configuré pour être traîné derrière le véhicule sous-marin, le câble de radiocommunication comprenant un tronçon proximal configuré pour être lié au véhicule sous-marin et un tronçon distal comprenant une antenne radioélectrique, le tronçon proximal étant configuré pour la transmission de signaux entre l'antenne radioélectrique et le véhicule sous-marin, le tronçon distal présentant une flottabilité strictement inférieure à celle du tronçon proximal. [0012] Le tronçon proximal possédant une flottabilité positive permet à l'antenne filaire de remonter progressivement vers la surface de l'eau lorsque l'antenne filaire est tractée par le véhicule sous-marin en plongée. [0013] Le tronçon distal possédant une flottabilité inférieure à celle du tronçon proximal permet de maintenir le tronçon distal immergé à distance de la surface de l'eau, par exemple à quelques mètres sous la surface de l'eau. [0014] A une telle profondeur, l'antenne radioélectrique intégrée au tronçon distal peut recevoir et/ou émettre des ondes radioélectriques, et le tronçon distal ne génère pas de sillage facilement détectable à la surface de l'eau. [0015] Selon des exemples de réalisation particuliers, le câble de radiocommunication comprend une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : [0016] - le tronçon distal est muni d'au moins un capteur de pression configuré pour mesurer une pression environnante autour du tronçon distal ; [0017] - le tronçon distal est muni d'au moins deux capteurs de pression situés à distance l'un de l'autre le long du tronçon distal [0018] - le câble de radiocommunication est configuré pour transmettre le signal de mesure fourni par chaque capteur de pression via le tronçon proximal ; [0019] - le câble de radiocommunication est configuré pour coupler les signaux radio- électriques avec le signal de mesure de chaque capteur de pression pour la transmission des signaux radioélectriques et de chaque signal de mesure via un même câble de transmission intégré dans le tronçon proximal ; [0020] - le tronçon proximal comprend au moins un câble de transmission s'étendant le long du tronçon proximal pour la transmission de signaux entre le tronçon distal et le véhicule sous-marin ; [0021] - la densité du tronçon proximal est comprise entre 0,5 et 0,8 ; [0022] - la densité du tronçon distal est comprise entre 0,9 et 1,1. [0023] L'invention concerne aussi un procédé de radiocommunication à partir d'un véhicule 3 sous-marin à l'aide d'un câble de radiocommunication tel que défini ci-dessus, le procédé de radiocommunication comprenant la traction du câble de radiocommunication à l'aide du véhicule sous-marin, le tronçon proximal étant lié au véhicule sous-marin et le tronçon distal étant libre, et la commande de la profondeur d'immersion et/ou de la vitesse d'avancée du véhicule sous-marin de manière à maintenir le tronçon distal du câble de radiocommunication immergé sous la surface de l'eau. [0024] Selon des exemples de mise en oeuvre particuliers, le procédé de radiocommunication comprend une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : [0025] - le tronçon distal est maintenu à une profondeur d'au moins 1 m, de préférence à une profondeur d'au moins 5 ni. [0026] - la commande de la profondeur d'immersion et/ou de la vitesse d'immersion est réalisée en fonction d'un signal de mesure fourni par au moins un capteur de pression disposé sur le tronçon distal pour mesurer la pression environnante autour du tronçon distal, et transmis au véhicule sous-marin via le tronçon proximal. [0027] L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : [0028] - [fig.1] la Figure 1 est une vue schématique d'un véhicule sous-marin en plongée tractant un câble de radiocommunication ; [0029] - [fig.2] la Figure 2 est une vue schématique partielle du câble de radiocommu- nication, illustrant en particulier un tronçon (listai du câble de radiocommunication, ce tronçon distal intégrant une antenne radioélectrique ; [0030] - [fig.3] la Figure 3 est une vue schématique illustrant un ensemble électronique du câble de radiocommunication. [0031] Tel qu'illustré sur la Figure 1, un véhicule sous-marin 2 est en plongée dans une étendue d'eau 4 présentant une surface 4A au-dessus de laquelle se situe l'atmosphère 6. [0032] Le véhicule sous-marin 2 traîne un câble de radiocommunication 8, aussi appelé antenne filaire ». [0033] Le câble de radiocommunication 8 possède, successivement le long du câble de ra- diocommunication 8, un tronçon proximal 10 et un tronçon distal 12. Le tronçon proximal 10 et le tronçon (listai 12 s'étendent chacun sur une portion de longueur respective du câble de radiocommunication 8. [0034] Le tronçon proximal 10 s'étend sur plus de 50% la longueur totale du câble de radio- communication, en particulier sur plus de 70% de la longueur totale du câble de radiocommunication 8, encore plus en particulier sur plus de 80% de la longueur totale du câble de radiocommunication 8. [0035] Le tronçon proximal 10 est prévu pour être attaché au véhicule sous-marin 2, par exemple à un touret d'un treuil équipant le véhicule sous-marin 2, le tronçon distal 12 restant libre pendant que le véhicule sous-marin 2 traîne le câble de radiocommunication 8. [0036] Le câble de radiocommunication 8 possède une extrémité proximale 8A configurée pour être attachée au véhicule sous-marin 2 et une extrémité distale 8B destinée à rester libre lorsque le câble de radiocommunication 8 est traîné par le véhicule sous-marin 2. [0037] Le tronçon proximal 10 s'étend entre l'extrémité proximale RA et le tronçon distal 12, et le tronçon distal 12 s'étend entre le tronçon proximal 10 et l'extrémité distale 8B. [0038] Le tronçon distal 12 est configuré pour la réception d'ondes radioélectriques. [0039] Comme illustré sur la Figure 2, le tronçon distal 12 intègre une antenne radio- électrique 14 configurée pour la réception d'ondes radioélectriques. [0040] L'antenne radioélectrique 14 est configurée pour recevoir des ondes radioélectriques et générer en réponse des signaux radioélectriques correspondants. [0041] L'antenne radioélectrique 14 comprend par exemple un fil électrique 16 s'étendant le long du tronçon distal 12 en étant muni à chacune de ses extrémités d'une électrode 18, les deux électrodes 18 formant les deux bornes de l'antenne radioélectrique 14. [0042] Chaque électrode 18 se situe ici à proximité d'une extrémité respective du tronçon distal 12. Une des électrodes se situe donc à proximité de l'extrémité distale 8B de l'antenne 8, l'autre électrode de situant à proximité de la jonction entre le tronçon proximal 10 et le tronçon distal 12. [0043] Lorsqu'une onde radioélectrique atteint l'antenne radioélectrique 14, plus particu- lièrement ici le fil électrique 16, cette onde radioélectrique génère un signal radioélectrique dans l'antenne radioélectrique 14, ce signal radioélectrique pouvant être collecté aux bornes de l'antenne radioélectrique 14. [0044] Le tronçon proximal 10 est configuré pour la transmission des signaux radio- électriques générés par l'antenne radioélectrique 14 vers le véhicule sous-marin 2. [0045] Le tronçon proximal 10 comprend par exemple au moins un câble de transmission de signaux 20 s'étendant le long du tronçon proximal 10 pour relier l'antenne radioélectrique 14 au véhicule sous-marin 2 tractant le câble de radiocommunication 8. [0046] Le tronçon proximal 10 comprend par exemple au moins un câble de transmission de signaux 20 sous la forme d'un câble coaxial, permettant la transmission de signaux sous la forme de signaux électriques. Un câble coaxial comprend de manière connue en soi un conducteur interne s'étendant à l'intérieur d'un conducteur externe tubulaire entourant le conducteur interne. [0047] En option ou en variante, le tronçon proximal 10 comprend par exemple au moins un câble de transmission de signaux sous la forme d'un câble optique, permettant la transmission de signaux sous la forme de signaux optiques. Dans un tel cas, il est nécessaire de prévoir un convertisseur optoélectronique pour convertir les signaux électriques en signaux optique pouvant être transmis par le câble optique. [0048] Le tronçon proximal 10 possède une flottabilité positive sensiblement sur toute sa longueur. Ainsi, le tronçon proximal 10 laissé libre dans l'eau tend à remonter à la surface de l'eau. [0049] Lorsque l'extrémité proximale RA du câble de radiocommunication 8 est attachée au véhicule sous-marin 2 en plongée, le tronçon proximal 10 remonte vers la surface de l'eau en direction du tronçon distal 12. [0050] Lorsque le véhicule sous-marin 2 avance, une force de traînée s'exerce sur le câble de radiocommunication, dont le tronçon proximal 10 remonte donc obliquement vers la surface de l'eau à partir du véhicule sous-marin 2 en plongée, comme illustré sur la Figure 1, sur laquelle le véhicule sous-marin 2 avance vers la gauche. [0051] Le tronçon distal 12 est configuré pour présenter une flottabilité différente de celle du tronçon proximal 10. Plus spécifiquement, le tronçon distal 12 est configuré pour présenter une flottabilité strictement inférieure à celle du tronçon proximal 10. [0052] Ainsi, il en résulte que le tronçon distal 12 ne remonte pas vers la surface de l'eau ou pas aussi fortement que le tronçon proximal 10, le tronçon distal 12 pouvant être maintenu à quelques mètres sous la surface de l'eau de manière contrôlée, sans qu'il atteigne la surface de l'eau. [0053] De préférence, le tronçon distal 12 est configuré pour présenter une flottabilité sen- siblement nulle. Ainsi, le tronçon distal 12 reste sensiblement à la profondeur atteinte par l'extrémité du tronçon proximal 10 adjacente au tronçon distal 12. [0054] En outre, du fait du déplacement du véhicule sous-marin et de la traînée subie par le tronçon distal 12, le tronçon distal tend à s'étendre sensiblement horizontalement, ce qui est favorable à l'émission/réception d'ondes radioélectriques pénétrant dans l'étendue d'eau 4 partir de provenant de la surface de l'eau 4A. [0055] La flottabilité d'un corps est fonction de sa densité relativement à celle de l'eau. La densité de l'eau peut varier, notamment en fonction de la salinité de l'eau et/ou de la température de l'eau. [0056] Dans un exemple de réalisation, la densité du tronçon proximal 10 est comprise entre 0,5 et 0,8 et/ou la densité du tronçon distal 12 est comprise entre 0,9 et 1,1. [0057] Le tronçon proximal 10 possède une gaine externe 22. Chaque câble de transmission 20 est inséré dans la gaine externe 22. Le tronçon distal 12 possède également une gaine externe 24, l'antenne radioélectrique 14 étant reçue dans la gaine externe 24. [0058] La flottabilité du tronçon proximal 10 peut être ajustée par le choix du matériau de la 6 gaine externe 22 et la flottabilité du tronçon distal 12 peut être ajustée par le choix du matériau de la gaine externe 24. [0059] Ainsi, dans un mode de réalisation particulier, la gaine externe 22 du tronçon proximal 10 et la gaine externe 24 du tronçon distal 12 sont réalisée dans deux matériaux différents, de manière à obtenir une flottabilité du tronçon distal 12 strictement inférieure à celle du tronçon proximal 10. [0060] Dans un exemple de réalisation, le câble de radiocommunication 8 comprend au moins un capteur de pression 26 agencé pour capter la pression environnant le tronçon distal 12. [0061] Avantageusement, le câble de radiocommunication 8 comprend deux capteurs de pression 26 disposés à distance l'un de l'autre le long du tronçon distal 12. [0062] Le câble de radiocommunication 8 comprend par exemple un capteur pression 26 disposé à l'extrémité du tronçon distal 12 adjacente au tronçon de liaison 10 et/ou un capteur de pression 26 disposé à proximité de l'extrémité du tronçon distal 12 opposée au tronçon proximal 10, i.c. à proximité de l'extrémité distalc 8B. [0063] La connaissance de la pression environnante autour du tronçon distal 12 permet de déterminer la profondeur à laquelle se situe le tronçon distal 12. Plus la pression environnante est élevée, plus le tronçon distal 12 est situé en profondeur. [0064] En fonctionnement, la profondeur du tronçon distal 12 est fonction de la profondeur de plongée du véhicule sous-marin 2 et de la vitesse d'avancée du véhicule sous-marin 2. [0065] Plus le véhicule sous-marin descend 12, plus le tronçon distal 12 descend également. Plus le véhicule sous-marin 12 avance vite, plus le tronçon distal 12 tend à descendre du fait de l'augmentation de la force de traînée subie par le câble de communication 8. [0066] Le pilote du véhicule sous-marin 2 peut disposer d'abaques indiquant la profondeur du tronçon distal 12 en fonction de la profondeur et de la vitesse du véhicule sous-marin 2. [0067] La présence d'au moins un capteur de pression 26 permet de déterminer une profondeur du tronçon distal 12. [0068] La prévision de deux capteurs de pression 26 distants l'un de l'autre le long du tronçon de radiocommunication 12 permet détecter une inclinaison du tronçon distal 12 par rapport à l'horizontal. [0069] En effet, une différence de pression mesurée par deux capteurs de pression 26 distant l'un de l'autre le long du tronçon distal 12 indique que le tronçon distal 12 n'est pas horizontal. [0070] En particulier, le point du tronçon distal 12 auquel se situe le capteur de pression 26 indiquant la pression plus faible se situe à une profondeur plus faible que le point du tronçon distal 12 auquel se situe le capteur de pression 26 indiquant la pression plus 7 élevée. [0071] Le câhle de radiocommunication 8 est configuré pour la transmission de signaux de mesure fournis par chaque capteur de pression 26 via le tronçon proximal 10. [0072] Chaque capteur de pression 26 est par exemple relié au câble de transmission 20 s'étendant dans le tronçon proximal 10. [0073] En option, le câhle de radiocommunication 8 comprend un conditionneur de signal 28 configuré pour convertir le signal de mesure fourni par chaque capteur de pression 26 en un signal de mesure propre à être transmis au véhicule sous-marin 2 via le tronçon proximal 10. [0074] Avantageusement, le câble de radiocommunication 8 est configuré pour le couplage des signaux radioélectriques fournis par l'antenne radioélectrique 14 et des signaux de mesures fournis par chaque capteur de pression 26 pour leur transmission simultanément via le même câble de transmission 20. [0075] Le câhle de radiocommunication 8 comprend par exemple un coupleur de signaux 30 agencé pour coupler les signaux radioélectriques fournis par l'antenne radioélectrique 14 et les signaux de mesures fournis par chaque capteur de pression 26. [0076] Le coupleur de signaux 30 reçoit en entrée les signaux radioélectriques fournis par l'antenne radioélectrique 14 et les signaux de mesures fournis par chaque capteur de pression 26 et fourni en sortie un signal couplé. [0077] Le coupleur de signaux 30 est par exemple configuré pour multiplexer les signaux ra- dioélectriques fournis par l'antenne radioélectrique 14 et les signaux de mesures fournis par chaque capteur de pression 26. [0078] En option, le câble de radiocommunication 8 comprend un amplificateur électronique 32 pour l'amplification de signaux radioélectriques générés par l'antenne radioélectrique 14 avant leur transmission via le tronçon proximal 10. [0079] L'amplification des signaux radioélectriques permet d'assurer leur transmission sur toute la longueur du tronçon proximal 10 (qui peut être de plusieurs centaines de mètres). [0080] Elle peut aussi permettre d'augmenter la plage de fréquence des signaux radio- électriques pouvant être reçus par le tronçon de radiocommunication 12. [0081] L'amplificateur électronique 32 possède deux entrées, chacune étant reliée à une électrode 18 respective de l'antenne radioélectrique 14, et une sortie fournissant le signal radioélectrique amplifié. [0082] Typiquement, le câble de radiocommunication 8 est configuré pour la réception de signaux radioélectriques à très basse fréquence (ou VLF pour « Very Low Frequeney » en anglais) et/ou à basse fréquence (ou LF pour « Low Frequency » en anglais). [0083] La prévision d'un amplificateur électronique 32 peut par exemple permettre d'étendre la plage d'utilisation pour recevoir des signaux radioélectriques haute 8 fréquence (ou HF pour « High Frequency » en anglais). [0084] Dans l'exemple illustré, le coupleur de signaux 30 est configuré pour coupler les signaux de mesure fournis par chaque capteur de pression 26 avec les signaux radioélectrique amplifiés par l'amplificateur électronique 32. [0085] De préférence, le câble de radiocommunication 8 est configuré pour l'alimentation en énergie électrique du tronçon distal 12 via le tronçon de liaison 10. [0086] Le tronçon distal 12 possède un circuit d'alimentation 34 configuré pour alimenter des composants électroniques du tronçon distal 12, et notamment, dans l'exemple illustré l'amplificateur de signal 32 et chaque capteur de pression 26. Le circuit d'alimentation 34 est alimenté via le tronçon proximal 10. [0087] Avantageusement, le tronçon distal 12 est configuré pour la réception de l'alimentation et l'envoi de signaux via le même câble de transmission 20 du tronçon proximal 10. [0088] Dans un exemple de réalisation, le tronçon distal 12 possède un coupleur ali- mentation/signal 38 configuré pour séparer l'alimentation électrique reçue via le câble de transmission 20 et les signaux à transmettre via le câble de transmission 20. [0089] Dans l'exemple illustré, le coupleur alimentation/signal 38 est relié à la sortie du coupleur de signaux 30 pour transmettre le signal multiplexé via le câble de transmission 20 et au circuit d'alimentation 34 pour la réception de l'alimentation transmise via le câble de transmission 20. [0090] Dans l'exemple illustré, le tronçon distal 12 comprend un ensemble électronique 40 regroupant des composants électronique du tronçon (listai 12, l'ensemble électronique 40 étant situé à la jonction entre le tronçon proximal 10 et le tronçon distal 12. [0091] L'ensemble électronique 40 comprend dans l'exemple illustré le coupleur ali- mentation/signal 38, le coupleur de signaux 30 et l'amplificateur électronique 32, ainsi qu'un capteur de pression 26 et un conditionneur de signal 28 associé. [0092] En fonctionnement, lorsque l'équipage du véhicule sous-marin 2 souhaite recevoir les ondes radioélectriques tout en restant en plongée, l'équipage du véhicule sous-marin 2 déploie le câble de radiocommunication 8 de manière à le traîner derrière le véhicule sous-marin 2. [0093] Du fait de la flottabilité positive du tronçon de liaison 10, le câble de radiocommu- nication 8 remonte progressivement vers la surface de l'eau depuis son extrémité proximale 8A vers le tronçon distal 12. Le câble de radiocommunication 8 ne remonte plus ou remonte moins fortement à partir du tronçon distal 12 du fait de sa flottabilité strictement inférieure à celle du tronçon proximal 10. [0094] Ceci permet de maintenir le tronçon de radiocommunication 12 sous la surface de l'eau, de préférence sensiblement horizontalement, sans que le tronçon de communication 12 n'atteigne la surface de l'eau. Ainsi, le câble de radiocommunication 8 ne 9 génère pas de sillage à la surface de l'eau. [0095] Le tronçon distal 12 maintenu à une profondeur P de quelques mètres sous la surface de l'eau peut néanmoins recevoir des ondes radioélectriques, qui ont une profondeur de pénétration dans l'eau de quelques mètres. [0096] Le tronçon distal 12 est par exemple maintenu à une profondeur P d'au moins 1 ni, de préférence à une profondeur P d'au moins 5 in. 10