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Submersible à vitesse élevée.
La présente invention a pour objet un submersible à vitesse élevée qui, par sa conception nouvelle, permet @ une utilisation beaucoup plus rationnelle de l'énergie dépensée, c'est-à-dire qui permet un rendement de loin supérieur à celui de tout type de submersible existant, tout en étant doté d'un mode de propulsion permettant d'atteindre des vitesses beaucoup plus élevées que les vitesses atteintes actuellement.
Dans les submersibles conventionnels, la vitesse maximale, tout comme la pu:.ssance motrice, est fonction du volume des appareils propulseurs. D'autre part, les résistances opposées par l'eau sont fonction du carré de la vitesse.
Dès lors, augmenter la vitesse par accroissement; de la puissance des groupe:) propulseurs,et donc, comme c' est le cas pour les submersibles conventionnels, par accroissement du volume de ceux-ci, revient à augmenter les dimensions du sous-marin,, Par voie de-conséquence,
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l'on augmente également les pertes dues aux é5isrolce5 de frottement, de pression, de viscosité du liquide sur
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les parois, ce qui exige encore une de. 1 a puissance motrice. Leon rentre ainsi t'l.a.11S un csrcl(J '1":1,= cieux et, à partir d'une certaine vitesse, une grande augmentation de puissance n'entrarse qu'un fa.lb3.e accrois- sement de vitesse.
D'autre part, dans certaines applica9nsD notain- ment dans les applications militaires,, il est important que le submersible ne puisse être détecté. Or. un des facteurs qui trahissent le plus sûrement le passage d'un sous-marin est la trainée que celui-ci engendre lors de
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son avance dans l' eau. La traînée est créée par le dépla- cement de dizaines de'tonnes d'eau, provoqué par l'avance du submersible, qui se referment derrière lui sous forme d'une masse d'eau en déséquilibre.
Ce déséquilibre met plusieurs heures avant de se combler et la trainée s'élargit et monte à la surface avant de disparaître.
La présente invention a pour but d'obvier à ces inconvénients en prévoyant un submersible utilisant un mode de propulsion plus énergétique tout en étant de fai- ble volume, alors que le rendement de la puissance dépen- sée est augmenté par diminution des pertes dues aux frot- tements fluides et aux turbulences.
La présente invention prévoit également des disposi- tifs pour réduire la trainée, de telle manière que la turbu- lence soit calmée avant qu'elle natteigne la surface, et également des dispositifs pour'retarder la montée de la frai-. néee
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Le sous-marin suivant 1investi on se caractérise 9+ "nciPalement en ce outil comporte c'abord une coque for- mant le sous-marin progaiement dit, et ensuite un dispositif
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stabilisateur et sustentateur en forme de dôme placé sous la coque, l'espace entre le dessous de la coque et le des- SI),::;;
du dôme étant aménagé pour former dispositif de guidage de l'eau et comprenant une none de captation de l'eau, une zone de propulsion contenant des tuyères ainsi qu'une zone de ralentissement de l'eau à la. sortie du dit dispositif de guidage, des dispositifs étant, prévus pour réduire le fret- tement de l'eau le Ion,, des parois du Bous-marin ainsi que pour réduire les surpressions et dépressions évitant ainsi le décollement des filets fluides, des moyens de propulsion auxiliaires dans l'eau et sur fond marin étant également prévus.
L'invention sera mieux comprise en se reportant à la description en même temps qu'au dessin annexé qui repré- sente, uniquement à titre d'exemple, un mode de réalisation de l'invention et dans lequel : - la fig. 1 est uns coupe longitudinale dans un submersible schématiquement représenta; - la fig. 2 est une vue partielle et en coupe d'une partie de la coque munie d'un revêtement.
Suivant le mode de réalisation figurant au dessin, le sous-marin se compose essentiellement d'une coque 1 for- mant le sous-marin proprenent dit, surmontant un dôme sta- bilisateur 2.
Un dispositif de guidage 3 de l'eau est. menace. entre une surface inférieure 4 de la coque 1 et une surface supérieure 5 du dôme 2. Le dispositif de guidage 3 de l'eau comporte successivement une zone de cap@@tion 6 de l'eau, une zone de propulsion 7 et une zone d@ ralentissement 8.
La zone de captation @ de l'eau est formée d'un canal cloisonné 9 et d'un canal 10 à parois latérales ou- vertes, alors que la zone de propulsion 7 est la zone d'ac- tion de tuyères 11 et que la zone de ralentissement 8 com-
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porte des directrices 12 pour guider 1 f éV3.c1.\}i,on dG 1 >an La machinerie du submersible se compose essen ;i'...- lement d'un moteur à propergols 13 aliment à pei>;±1; datJJ1E' soute 14, d'un vaporisateur 15 et di;.\..8 turbine à gaz 16 entraînant une pompe 17 et une Bérlér'\:t':i-C0 élc{;;,d.-quEiI < Jil';)!l représentée).
La génératrice alimente une t>i:1;te# J <a d<,ccu.-nulat.2ura le chargée de fournir le courant à di-s se: p'i ces , s,u :.. 5 .. res ainsi qu'à un moteur électrique 19, dont 0,'a. /, 0S' f:!otJ.,P> darisé d'une hélice 0 seront comme Moyen d'3 P;{'OpÚ9:! on ;;j=, xiliaire.
Le moteur à propergols 13 fournit d'une part les gaz nécessaires à la propulsion du submersible qui sont évacués par une tuyauterie 21 et les tuyères 11, d'autre part, les gaz nécessaires à la vaporisation de l'eau dans le vaporisa- teur 15, le mélange de gaz et de vapeurs étant amené en même temps qu'une partie de l'eau refoulée par la pompe 17, par une tuyauterie 22 à une série de tuyères 23 dans le dôme 2, et enfin les gaz nécessaires à l'actionnement de la turbine à gaz 16.
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La pompe 17 capte de l'eau à l'avant du sUbmersible, par un conduit 24 débouchant sur un orifice 25 situé sur une face supérieure 26 de la coque et la refoule, pour une partie, par un conduit 27 vers le vaporisateur 15, et,pour l'autre
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partie, par des conduits t, 28e vers des orifices bzz, 29t à l'arrière du submersible,situés respectivement sur la face supérieur 26 et sur la face inférieure 4 de la coque.
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Lors de l'avance du 5ubH:crai ble i;yaa pênétrant à brande vitesse dans un. zone dleiv. calmep le choc frontal prùiui par 1'3rra,,re a tendance à en-n2ndrer une zone de sur- É'"?8i D zzvec e "moustache '\ zone turbulente p 4â ê ,?f,;,"1, n ,;. Wlets 1 -'C3rt(.'r:.f¯'%St brutal des l'ilet.s fluid0s.
Ces ;u , ences et cette surpression sont réduits du ìt que,
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sur la face inférieure 4 dit la coque, les filets fluides sont immédiatement repris par le canal 9 dans lequel ils sont laminés et amenés vers laone 7 des tuyères 11, alors qu'à la supérieure 26 la surpression est réduite par l'aspiration de l'eau à travers l'orifice 25, et le:; turbu- lences ne peuvent donc se développer.
Sous la coque, la dispositif de guidage 3 3 de l'eau est partiellement alimenté par l'eau, captée dans le canal
9. Une autre partie de l'eau passant dans le dispositif de guidage est fournie par le-canal 10,mais elle circule dans le dit canal 10 suivant un autre processus que dans le Canal
9. En effet, si l'on considère la zone propulsive 7, on ' remarque que les Gaz expulses par les tuyères 11 suivent le trajet indiqué par les flèches 30 et exercent donc principa- lement leur action sur l'eau amenée par le canal 10, accé- lérant brutalement celle-et.
Des lors il se produit une aspiration à la sortie du canal 10 et c'est cette aspiration,combinée avec le mouvement d'avance du sous-marin, qui provoque la circula- tion de l'eau dans le dit canal, l'eau statique formant paroi latérale.
L'eau provenant des- canaux 9 et 10 se mélange dans la zone de propulsion 7 où elle subit l'effet de la pous- sée des gaz s'échappant des tuyères 11. Dès cette zone dépassée,le dispositif de guidage s'élargit et l'eau est ralentie tout au long de la zone de ralentissement 8, jus- qu'à arriver dans la zone da formation de la traînée où elle est guidée par des directrices'12 qui diminuent encore .les turbulencessubsistant ,:le l'accélération subie dans la zone de propulsion 7, alors qu'une dételé s'opère encore à travers les directrices.
L'eau ainsi amenée il l'arrière du submersible comble la plus grande partie du déficit volumétrique @réé par le
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déplacement de celui-ci.
A la face supérieure 26 de la coque cependant, les filets fluides ont tendance à se décoller pour former une dépression dans la région de la poupe. Cette dépression est . comblée par expulsion d'eau à travers 1 orifice 29, cet ap- port d'eau empêchant le décollement de la souche limite. De même à la face inférieure 4 de la coque un apport d'eau est réalisé à travers l'orifice 29',
Outre le fait que l'eau ainsi amenée combatla dé- pression ayant tendance à se former à l'arrière du. subnier- sible, et de ce fait diminue dans une important mesure la formation de turbulences,
cette eau forme une couche liquide à vitesse intermédiaire séparant la traînée de la zone d'eau calme s'étendant jusqu'à la surface, et de ce fait retarde la montée de la traînée vers la surface.
Il est toutefois à remarquer que la masse d'eau for- mant la traînée n'est agitée que de manière relativement faible et dès lors que la traînée est peu importante, du fait des dispositifs existant pour le guidage et le rejet de l'eau à l'arrière du submersible. L'agitation de la traî- née sera dissipée avant que la traînée n'atteigne la surface.
Les pertes dues au choc frontal, à la traînée, aux surpressions et dépressions importantes et localisées sont supprimées, ou tout au moins réduites dans une très forte mesure par les dispositifs décrits ci-avant. Toutefois, au cours de l'avance du submersible, il se produit tout au long de la coque des frottements fluides qui entraînent la forma- tion de remous, et donc une succession de surpressions et dépressions sur toute l'étendue de la coque, ces surpressions et dépressions se déplaçant continuellement.
En vue de réduire ces pertes de frottement, on munit la coque 1 ainsi que la face supérie@re du dôme 2 (voir fig.2) d'un revêtement 31 constitué par un couche cellulaire 32 à
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çmte-z ouverts, soliJ'i5ée sur ses deux faces d'une couche iupeJ;....<.:.ble 3 3 , 3 3 ' , il 1>m i te résistance mécanique 1 ' en - semble formant un recouvrement déformable.
La couche cellulaire à pores ouverts contient un fluide, insi, lorsque par suite du frottement de l'eau sur le revêtement ainsi constitue, une dépression ou une surpression a tendance à se forcer, le revêtement réagit
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i.iziiiédiat-3îient en sens inverse en vue de contrarier la for- mation d'une turbulence Ceci revient à dire que le fluide
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contenu \1.....n5 leu couche cellulaire à pores ouverts a tendan- ce à niaintenir sa pression constante tout au long de la coque. Dès lors,
à l'endroit d'une dépression il y aura aspiration du fluide contenu dans le revêtement vers la région de la dite dépression et le revêtement 31 va se
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dilater, tandis qu'à l'eniroit, d'une surpression, le fluide du revêtement va migrer vers des récitons à pression moins dre et le revêtement v s'écraser. L'on obtient ainsi un écoulement pratiquement liminaire sur toute la surface de la coque, et les pertes par frottement sont réduites dans une mesure très importante. Il est toutefois bien évident que dans la région des tuyères on placera un revêtement, au
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besoin rigide, qui ne sera pas endonifiiagé par la chaleur de l'échappement.
Si l'on considère Maintenant le dôme 2,du fait de l'injection d'un mélange de gaz et de vapeur dans le dit
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d8me par les tuyauteries l12 et les tuyères 3, il y a four- mation d'un coussin 1,Lzp-u.,-. Ce coussin est maintenu dans le dôme d'abord par la concavité même du dit etif;e,, ensuite par une jupe d, alors qu.1 une ouvertu7, i' à l'arrière p'3r- met l' échappement des üz et de:;; vapeurs.
Le coussin gazeux est utilisa d'une part, lors da la propulsion entre deux "-.aux, pour for:.:,:}" une surface de contact eau-gaz sous le submersible, ce qui entraîne des
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frottements pratiquement nuls, alors que diantre part le coussin gazeux permet la propulsion sur fend marin.
Il est à remarquer qu'aussi bien l'échappement des gaz du dôme 2 que l'échappement des raz de propulsion des tuyères 11 ne constituent un danger de repérage pour les applications militaires. En effet, autant les gaz provenant de la combustion des properols que la vapour d'eau sont des matières condnsables et les bulles seront résorbées avant d'atteindre la surface.
Le moteur utilisé sera de préférence un moteur à propergols solides, les propergols fournissant une Matière hautement énergétique sous faible volume et les propergols solides étant d'un emploi plus facile et plus sûr que les propergols liquides. De plus, depuis l'apparition sur le marché de propergols composites, il est possible d'ajuster leur poussée ainsi que leur vitesse de combustion.
Une forme préférée de propergols utilisés est le bloc cylindrique avec perforation axiale, ce qui assure une combustion radiale.
L'invention a été décrite uniquement à titre d'exem- ple nullement limitatif et il va do soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à sa réalisation sans s'écarter de son esprit,