EP0881455B1 - Dispositif de refoulement d'eau destiné à une installation de lancement notamment de torpilles d'un sous-Marin - Google Patents
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- EP0881455B1 EP0881455B1 EP98401155A EP98401155A EP0881455B1 EP 0881455 B1 EP0881455 B1 EP 0881455B1 EP 98401155 A EP98401155 A EP 98401155A EP 98401155 A EP98401155 A EP 98401155A EP 0881455 B1 EP0881455 B1 EP 0881455B1
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
- B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
- B63G8/28—Arrangement of offensive or defensive equipment
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F41—WEAPONS
- F41F—APPARATUS FOR LAUNCHING PROJECTILES OR MISSILES FROM BARRELS, e.g. CANNONS; LAUNCHERS FOR ROCKETS OR TORPEDOES; HARPOON GUNS
- F41F3/00—Rocket or torpedo launchers
- F41F3/08—Rocket or torpedo launchers for marine torpedoes
- F41F3/10—Rocket or torpedo launchers for marine torpedoes from below the surface of the water
Definitions
- the present invention relates to a device for water discharge intended to equip a launching of objects from installed submerged tubes aboard a submarine or any other type of launcher or mobile or fixed submerged structure.
- FIGS 1, 2 and 3 are essentially composed of several tubes (a) torpedo launchers (b) (only one tube is shown on the figures) provided with shutters (c) at their ends and a side shutter (d).
- These torpedo tubes are connected to a delivery device of water by a launch box (e) which is located the outside of the thick hull (f) of the submarine ( Figures 1 and 3) or inside when the size of the latter allows it ( Figure 2).
- the box of launch (e) achieves a closed and sealed volume in which the water discharge device will discharge.
- the device water discharge called “water-ram” is constituted, see for example document US-A-2837971, by a pneumatic cylinder (g), placed inside the thick hull of the submarine, resulting in a connection mechanical passing through the thick shell (f), the piston (h) of the hydraulic cylinder (i) placed outside.
- a high pressure compressed air tank fitted with a launch valve is placed near the cylinder pneumatic (g) and is used to supply the latter with energy required for launch.
- a conduit (j) extends the hydraulic cylinder to the hull exterior of the submarine and is used to channel water from sea taken from the marine environment during displacement hydraulic piston.
- Some devices water discharge are equipped with a pipe resistant to immersion pressure and have a shutter.
- a silencer is installed on the exhaust and the bleeding the pneumatic cylinder.
- European patent application 0.151.980 describes and claims a variant of the "water-ram" which consists of replace the pneumatic cylinder, supplied with air compressed, by a hydraulic cylinder, supplied by a hydraulic fluid, which comes from an accumulator oleo.
- the delivery device water is a turbopump consisting of a turbine air (k) placed inside the thick shell of the submarine driving through a reducer (l), a pump (m) placed outside.
- a pipe (n) extends the pump (m) to the hull exterior of the submarine and is used to channel water from sea taken from the marine environment during pump operation.
- a compressed air circuit composed of an air tank (o) and a valve launch (p) powers the turbine (k) during the start-up of the device.
- a silencer is installed on the turbine exhaust.
- valve opening launch supplies compressed air to the turbine which drives the pump through the reduction gear speed.
- the pump delivers the water taken from the medium sailor towards the back of the weapon via the casing launch and side openings of the torpedo tube. The hydraulic pressure thus established pushes the weapon out of the torpedo tube.
- the object of the present invention is to remedy to the disadvantages of these devices known in modifying the architecture of the delivery device, so as to get better use of the pneumatic energy which makes it possible to ensure a operation with reduced noise level and without the drawbacks inherent in air relaxation compressed in a reduced space.
- Another object of the invention is to eliminate the through the thick hull by a movable element in translation or rotation likely to compromise the integrity of the thick shell.
- Another object of the invention is also to remove the periodic cleaning operations from the pneumatic cylinder rod.
- Another object of the invention is also to propose a water delivery device whose maintenance does not require prolonged immobilization of the submarine.
- the present invention achieves these goals and for this purpose relates to a delivery device of water intended to equip a launch facility objects, including a torpedo, mine or missile, from at least one tube integrated into an immersed structure, mobile or fixed, in particular a submarine, which tube is provided with at least one end shutter and one lateral shutter connecting it hydraulically to delivery device by a launch box filled with water, secured to the hull of the submarine, and constituting a closed and sealed volume in which the water is pumped back to the tube, under the action of a leading pneumatic cylinder acting on a hydraulic cylinder driven via water contained in the box and previously removed from the marine environment by a supply conduit, characterized by what the subwoofer is fixedly located outside of the shell and in that the pneumatic cylinder and the cylinder hydraulic constituting the delivery device are removable and independent to take place in or be dissociated from said box, without intervention on the hull, only means of fluid or electrical connection and the launch proper through the hull.
- the device has a pressurized gas tank in direct connection with the piston of the pneumatic cylinder leading to train him on the move, without conduit intermediate, which piston is connected to a piston of annular discharge forming a concentric crown around the pneumatic cylinder and able to move linearly, simultaneously with the piston thereof, in a corresponding concentric chamber of the cylinder hydraulic.
- the pneumatic piston connection leading to the piston hydraulic driven consists of a stirrup connected by its center at a perpendicular protruding end of said driving piston and connected by its free ends to tie rods parallel to this one and in connection with the concentric driven discharge piston, for constitute a movable hitch with respect to pneumatic and hydraulic cylinder chambers.
- Figures 4, 5, 6 and 7 show an example for implementing the invention on board a submarine equipped with torpedo tubes.
- torpedo tubes 1 with the throwing weapon 5 are shown equipped with their rear 2 and front 3 shutters which can be opened or closed, as well as their lateral shutter 4.
- the latter which can be opened or closed, plugs water inlet ports 7.
- These ports connect internal volume 8 of the torpedo tube having its lateral shutter 4 opened with the internal capacity 10 of a box of launch 9.
- the launch box 9 is connected to the thick hull 11 of the submarine and thus achieves a closed and sealed volume, but the same function can be ensured by any other provision of the launch.
- the capacity 10 of the launch box 9 communicates with the volume 12 of a hydraulic cylinder 13 thanks to its open lower part, as well as lights 14 arranged on the side wall of the jack 13.
- the latter is connected to the launch box 9 by a flange 35 fixed by elastic connections 36.
- a sealing device 37 isolates capacities 10 and 12 from the outside environment.
- a compressed gas circuit composed of pipes 51a, 51b connects the internal volume of the reservoir 28 with a source of production and distribution of compressed gas from the submarine.
- a valve 52 allows this circuit to be isolated.
- the temperature of the expanded gas must not cool the wall on which the hydraulic piston 15 of cylinder 13, in order to avoid ice formation likely to prevent the return in position of the latter.
- the movement of the pneumatic piston 20 of the cylinder 26 is transmitted to the concentric hydraulic piston 15 of circular shape, or any other shape adapted to that of cylinder 13, and annular via a stirrup 21 and tie rods 17 (at least two).
- the tie rods 17 are guided in translation by bearings 18, integral with supports 19 fixed to the jack 13. Each level is associated with a braking 16 of the tie rods 17 when they reach the end launch race.
- Dynamic sealing between volume 12 concentric and the external environment is provided by seals 22 and 23, the seal located on the volume side 12 being of preferably scraper type.
- the piston 15 is equipped with float drain valves 24 interposed between the connections to tie rods 17. In the position shown, these valves, in addition to purging the air trapped in the volume 12, allow, when the piston 15 returns in "armed" position after a launch, to supply the 12 volume of water from the outside environment.
- the capacity 31 of the pneumatic cylinder 26 contains a hydraulic fluid and can be ported with a discharge box 6 via a circuit comprising the flange 30 on which is connected the piping 32 a, b, c, d and through the device combining a valve 33 which can be opened or closed, and a means for regulating the flow rate 34 of the hydraulic fluid discharged to the discharge box 6 during the displacement of the piston 20.
- the movement of the latter is braked at the end of the launch stroke by a device 55 integrated in the flange 30.
- a hydraulic fluid circuit composed of pipes 29 a, b, c allows, thanks to a pump 56, to discharge the hydraulic fluid contained in the body discharge 6 to capacity 31, so as to cause displacement of the piston 20 from its end position launch towards the "armed" position, which also as a consequence of compressing the volume of expanded gas of the reservoir 28.
- a valve 53 makes it possible to isolate this circuit outside of its use phase and a non-return valve 38 prevents pressurization of the circuit upstream of the valve.
- This support ensures the resumption of the efforts developed by the pneumatic cylinder and it has for this purpose a link 50 immobilizing the body of the jack 26.
- a water supply channel 42 fitted with a grid 43 connects the outer shell 49 to the support 39.
- a seal flexible 44 ensures the continuity of the hull profile exterior.
- the device for water discharge is installed in the part upper part of the submarine, but any other provision performing the same functions may be considered.
- the electrical circuits for monitoring the device are not shown.
- removable connectors 47 and 48 inserted between the elements of the pipes 32 and 51, are placed in such a way that they allow, after have been dismantled, the passage of the assembly 13, 26 to through openings in the upper part of the box 9, structure 41 and the outer shell 49.
- the pneumatic piston 20 connected to the piston concentric hydraulic 15 is maintained in the position I by capacity 31 filled with fluid hydraulic, the latter being unable to flow towards the discharge box 6 when the valve 33 is held closed.
- the capacity 36 of the tank 28 is filled with gas at the pressure corresponding to the conditions of launch.
- FIG. 10b another embodiment is shown and can be considered to ensure this last function: lights 14 are deleted and the passage of water from the outside environment to capacities 12 and 10, when the piston 15 slows down, is ensured by the opening of float valves 24 of which their characteristics (passage section, difference pressure causing their opening) are adapted to this use (see Figure 6).
- valve 53 and the start-up of the pump 56 supplies hydraulic fluid under pressure, taken from the discharge tank 6 and by through the pipes 29 a, b c, 32a, b, c, la air cylinder capacity 31 26.
- the pressure generated by the pump is such that given the driving section of the pneumatic piston 20 on the fluid side hydraulic lower than the section of this same piston gas side under pressure, the thrust caused by the pressurization of the capacity 31 is greater than the thrust due to partially expanded pressurized gas in tank 28. Moving to position I of the piston 20 driving the piston 15 is then produced, as well as the compression of the gas contained in the tank 28.
- the float valves 24 act as check valves non-return and allow the passage of the water withdrawn in the external environment towards capacity 12 of the jack hydraulics 13.
- valve 53 is closed and the device is ready for a new launch after the gas pressure compressed in reservoir 28 has been adjusted to nominal pressure.
- the device which has just been described finds also its application in the ejection of lures or any other type of countermeasures, as well as in ejection of recoverable submarine powered bodies or the ejection of inert bodies for load shedding operations.
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Description
- l'installation de ces dispositifs de refoulement d'eau est réalisée au cours de la construction du sous-marin et avant la mise en place de la partie avant. Ces dispositifs restent installés pendant toute la durée de vie du bâtiment. L'ensemble vérin pneumatique-vérin hydraulique occupe un espace important de part et d'autre de la coque épaisse et nécessite la réalisation d'une ouverture de coque dans laquelle coulisse la tige du vérin pneumatique. Hors utilisation, le maintien en position "armé" du dispositif expose la liaison mécanique entre le vérin pneumatique et le piston hydraulique aux agressions du milieu marin (salissures et dépôt de concrétions),
- l'intégrité de la coque épaisse est assurée par des joints d'étanchéité dynamiques situés sur la tige du vérin pneumatique et l'état de surface de cette liaison est primordial, car il ne doit pas détériorer au cours de sa translation, les joints d'étanchéité assurant l'intégrité de la coque épaisse. Ceci impose une maintenance fréquente (manoeuvres périodiques à vide du dispositif en patrouille) pour conserver un état de surface suffisant pour ne pas agresser les joints,
- en cas de défaillance de cette étanchéité, rien ne s'oppose à l'envahissement par le milieu marin de l'intérieur du bâtiment dans le cas d'une disposition du conduit d'amenée d'eau non résistant et non équipé d'un obturateur de coque,
- le fonctionnement du dispositif provoque, pendant la chasse de l'arme, le déplacement à grande vitesse du vérin pneumatique et du piston hydraulique qui sont fortement imbriqués dans les structures internes et dans la coque épaisse du sous-marin. Ce mouvement induit des vibrations importantes source de bruit pouvant rendre le bâtiment détectable par l'ennemi. Pendant cette même phase, l'admission d'air comprimé dans la capacité motrice du vérin pneumatique provoque un bruit important,
- au cours de la mise au repos ou lors de la préparation du dispositif pour une nouvelle chasse succédant à un lancement, la purge de l'air comprimé contenu dans la capacité motrice du vérin pneumatique réalisée dans l'espace réduit que représente l'intérieur d'un sous-marin, provoque une augmentation de la pression de cette enceinte, ainsi qu'un refroidissement sensible de l'atmosphère du sous-marin, surtout lorsque plusieurs chasses sont effectuées dans un laps de temps relativement court. Cette purge provoque un bruit aérien à l'intérieur du sous-marin qui se propage en mer et crée ainsi une autre source d'indiscrétion du bâtiment.
- l'installation d'une turbopompe impose la réalisation d'une ouverture de grande dimension dans la cloison avant du sous-marin. Le démontage pour entretien de la turbopompe ne peut se faire qu'à l'aide de dispositifs de manutention appropriés et nécessite un clair de passage à l'intérieur du bâtiment, ainsi qu'une ouverture de coque, capables du diamètre extérieur de la bride d'assemblage de la turbopompe à la cloison avant du sous-marin,
- l'intégrité de la coque épaisse est assurée par des éléments mécaniques de la pompe résistant à la pression d'immersion, mais également par des joints d'étanchéité dynamiques situés sur l'arbre d'entraínement de la pompe qui traverse la coque épaisse du sous-marin,
- en cas de défaillance de cette étanchéité, rien ne s'oppose à l'envahissement par le milieu marin de l'intérieur du bâtiment dans le cas d'une disposition du conduit d'amenée d'eau non résistant et non équipé d'un obturateur de coque,
- le fonctionnement de la turbine, outre la surpression et le refroidissement de l'atmosphère à l'intérieur du sous-marin dus à l'échappement de l'air détendu, crée des risques physiologiques graves vis-à-vis du personnel au cours de la détente pendant une durée très brève d'une masse d'air à haute pression. Cette détente brutale produit un bruit aérien très important qui, pour en atténuer les effets, nécessite la mise en place d'un silencieux de grande dimension.
- Le diamètre du piston hydraulique est augmenté pour que sa vitesse de déplacement pendant la chasse soit réduite par rapport à celle d'un piston hydraulique d'un système connu.
- Le vérin pneumatique est directement alimenté par le réservoir de gaz sous pression, ce qui élimine les tuyautages et appareils de distribution créant des pertes de charges et des singularités sources de bruit. De plus, la vitesse du gaz sous pression au cours de sa détente sera celle du déplacement du piston hydraulique.
- Le vérin pneumatique fonctionne suivant le principe d'un accumulateur oléo-pneumatique sans qu'il soit nécessaire, dans un enchaínement de plusieurs chasses successives, de purger le gaz comprimé puisque le retour en position "armé" du dispositif est réalisé par le rechargement en fluide hydraulique de la capacité retour du vérin pneumatique à l'aide d'une pompe haute pression. Le déplacement du piston pneumatique comprime ainsi à nouveau le volume de gaz.
- L'ensemble constitué par le vérin pneumatique et le vérin hydraulique, imbriqués l'un dans l'autre, est placé à l'extérieur de la coque épaisse du sous-marin sans qu'il y ait d'autres liaisons avec celle-ci que celles de type mécanique de fixation, de type fluide et électrique pour les servitudes et la surveillance de cet ensemble.
- L'ensemble ainsi réalisé est fixé à la structure extérieure du sous-marin par des liaisons mécaniques de type élastique, de façon à réduire la transmission des vibrations à la coque du sous-marin.
- Hormis la phase d'utilisation du dispositif de refoulement d'eau, de durée très brève, qui place la tige du piston pneumatique en position sortie, celle-ci est maintenue en position rentrée par le remplissage en fluide hydraulique de la capacité retour du vérin pneumatique, donc soustraite aux agressions du milieu marin.
- Le dispositif de refoulement d'eau peut être désolidarisé du sous-marin par les seuls démontages des liaisons mécaniques de fixation et des liaisons des circuits de fluides et électriques avec un minimum de travaux permettant ainsi une maintenance plus facile en atelier ou le remplacement d'un ensemble complet dans un minimum de temps.
- Les matériels installés à l'intérieur de la coque épaisse occupent un espace limité et ne réclament pas de dispositifs particuliers pour leur manutention.
- les figures 1, 2 et 3 représentent des exemples de réalisation illustrant l'art antérieur ;
- la figure 4 est une vue d'ensemble en coupe selon la ligne A-A de la figure 7 ;
- la figure 5 est une vue partielle de la figure 4 à échelle agrandie ;
- la figure 6 est une vue de détail de la figure 4 montrant un clapet de purge à flotteur équipant le piston hydraulique ;
- la figure 7 est une vue en coupe selon la ligne B-B de la figure 4 ;
- la figure 8 est une vue du dispositif selon l'invention dans une phase de maintenance ;
- les figures 9, 10a, 10b et 11 sont des schémas de principe du fonctionnement du dispositif selon l'invention au cours de différentes phases.
Claims (13)
- Dispositif de refoulement d'eau destiné à équiper une installation de lancement d'objets, notamment torpille, mine ou missile (5), à partir d'au moins un tube (1) intégré à une structure immergée, mobile ou fixe, notamment un sous-marin, lequel tube (1) est muni d'au moins un obturateur d'extrémité (3) et d'un obturateur latéral (7) le reliant hydrauliquement au dispositif de refoulement par un caisson de lancement (9) rempli d'eau, solidaire de la coque (11) du sous-marin, et constituant un volume fermé et étanche dans lequel s'effectue le refoulement d'eau vers le tube (1), sous l'action d'un vérin pneumatique menant (20) agissant sur un vérin hydraulique mené (13) par l'intermédiaire de l'eau contenue dans le caisson (9) et prélevée préalablement dans le milieu marin par un conduit d'amenée, caractérisé en ce que le caisson (9) est situé fixement à l'extérieur de la coque (11) et en ce que le vérin pneumatique (26) et le vérin hydraulique (13) constituant le dispositif de refoulement sont amovibles et indépendants pour pouvoir prendre place dans ledit caisson ou en être dissociés, sans intervention sur la coque (11), seuls des moyens de raccordement fluidiques ou électriques et les tubes de lancement (1) proprement dits traversant la coque (11).
- Dispositif de refoulement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un réservoir de gaz sous pression (28) en liaison directe avec le piston (20) du vérin pneumatique menant (26) pour l'entraíner en déplacement, sans conduit intermédiaire, lequel piston (20) est relié à un piston de refoulement annulaire (15) formant une couronne concentrique autour dudit vérin pneumatique (26) et apte à se déplacer linéairement, simultanément au piston (20) de celui-ci, dans une chambre concentrique correspondante du vérin hydraulique (13).
- Dispositif de refoulement selon la revendication 2, caractérisé en ce que la liaison du piston pneumatique menant (20) au piston hydraulique mené (13) est constituée par un étrier (21) relié par son centre à une extrémité sortante perpendiculaire dudit piston menant (20) et relié par ses extrémités libres à des tirants (17) parallèles à celui-ci et en liaison avec le piston de refoulement mené concentrique (15), pour constituer un attelage solidaire mobile par rapport aux chambres des vérins pneumatique (26) et hydraulique (13).
- Dispositif de refoulement selon la revendication 2, caractérisé en ce que le vérin pneumatique (26) reçoit directement le réservoir de gaz comprimé (28) par l'intermédiaire d'une bride (27) et de joints (29) assurant l'étanchéité entre les volumes internes du vérin (26) et du réservoir (28) et le milieu extérieur.
- Dispositif de refoulement selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un circuit de gaz comprimé composé de tuyaux (51a, 51b) met en communication le volume interne (36) du réservoir (28) avec une source de production et de distribution de gaz comprimé du sous-marin.
- Dispositif de refoulement selon la revendication 3, caractérisé en ce que le piston (15) est équipé de clapets de purge à flotteur (24) intercalés entre les liaisons des tirants (17) permettant, non seulement la purge de l'air emprisonné dans le volume (12) du vérin hydraulique (13), mais également l'alimentation en eau dudit volume lors du retour du piston (15) en position "armé" après un lancement.
- Dispositif de refoulement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la capacité (31) du vérin pneumatique (26) contient un fluide hydraulique et peut être mise en communication avec une caisse de décharge (6) par l'intermédiaire d'un circuit comprenant une bride (30) sur laquelle sont raccordés des tuyaux (32a, 32b, 32c), et au travers du dispositif combinant une vanne (33) qui peut être ouverte ou fermée et un moyen de régulation du débit (34) du fluide hydraulique refoulé vers la caisse de décharge (6) au cours du déplacement du piston (20).
- Dispositif de refoulement selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'un circuit de fluide hydraulique composé de tuyaux (29a, 29b, 29c) permet grâce à une pompe (56) de refouler le liquide hydraulique contenu dans la caisse de décharge (6) vers la capacité (31), de façon à provoquer le déplacement du piston (20) de sa position fin de lancement vers la position "armé", ce qui a également pour conséquence de comprimer le volume de gaz détendu dans le réservoir (28) du piston (20).
- Dispositif de refoulement selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'une vanne (53) permet d'isoler le circuit (29a, 29b, 29c), en dehors de sa phase d'utilisation, et un clapet de non-retour (38) empêche la mise en pression du circuit en amont dudit clapet.
- Dispositif de refoulement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, au-dessus du vérin hydraulique (13), est disposé un support (39), fixé par des liaisons élastiques (40) à une structure (41), solidaire du caisson de lancement (9).
- Dispositif de refoulement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un canal d'amenée d'eau (42) équipé d'une grille (43) relie la coque extérieure (49) au support (39), un joint souple (44) assurant la continuité du profil de la coque extérieure (49).
- Dispositif de refoulement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un circuit composé de tuyaux (45a, 45b) et d'une vanne (46), qui peut être ouverte ou fermée, permet de mettre en équipression les volumes (12 et 10), respectivement du vérin hydraulique (13) et du caisson de lancement (9), avec le milieu extérieur ou de les isoler de ce milieu.
- Dispositif de refoulement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est installé dans la partie supérieure du sous-marin, des raccords démontables (47 et 48) étant intercalés entre les tuyaux (32 et 51) permettent, après avoir été démontés, le passage de l'ensemble (13, 26) au travers des ouvertures de la partie supérieure du caisson (9), de la structure (41) et de la coque extérieure (49).
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