EP1582455B1

EP1582455B1 - Dispositif d'observation d'objets sous-marins

Info

Publication number: EP1582455B1
Application number: EP20050290537
Authority: EP
Inventors: Guénael Joseph Marie Guillerme; Jean-Marcel Azzis; Richard Emmanuel Eteki
Original assignee: ECA SA
Current assignee: ECA SA
Priority date: 2004-03-29
Filing date: 2005-03-10
Publication date: 2007-05-30
Anticipated expiration: 2025-03-10
Also published as: EP1582455A1; DE602005001219T2; FR2868038A1; DE602005001219D1; FR2868038B1

Description

La présente invention concerne un procédé et un système d'observation d'objets sous-marins.
L'invention concerne plus particulièrement l'observation et la destruction d'une mine de fond ou d'une mine à orin.
Le document FR-A-2 750 946 décrit un tueur de mine sous la forme d'un petit engin porteur de charge destructrice. L'engin est consommable car détruit au moment de la destruction de la mine et est dépourvu de capteur capable de détecter un objet sous-marin.
On connaît également le document EP-A-0 691 264 qui décrit un véhicule sous-marin piloté depuis un vaisseau de surface ou un aéronef qui porte de manière amovible une unité de destruction constituée d'un équipement intermédiaire qui est mis en place sur le fond ou à une profondeur intermédiaire entre le fond et l'objet par le véhicule sous-marin piloté préalablement à l'explosion de la charge et qui est aussi constitué d'un engin porteur de la charge qui est mis en oeuvre à partir de l'équipement intermédiaire qui constitue un point d'ancrage pour les déplacements de l'engin porteur de charge qui sont contrôlés depuis le vaisseau de surface.
L'engin porteur de charge est relié à un poste de commande de ce déplacement et/ou de mise à feu de la charge située à bord du vaisseau de surface ou de l'aéronef par un câble de transmission d'ordre de télécommande qui relie le vaisseau de surface à l'unité de destruction. Le câble de télécommande est un câble de télécontrôle qui, outre les ordres de télécommande, transmet des informations fournies par des capteurs et qui peut être enroulé ou dévidé progressivement à partir d'une bobine portée par un touret, lui-même porté par le bâti de l'équipement intermédiaire de l'unité de destruction.
Le véhicule sous-marin qui porte l'unité de destruction est piloté à partir du vaisseau de surface par l'intermédiaire d'un deuxième câble de transmission, appelé câble de pilotage, qui peut être dévidé ou enroulé à partir d'un touret agencé sur le vaisseau de surface.
Par ailleurs, l'engin porteur de charge est relié à l'équipement intermédiaire de l'unité de destruction par un câble de liaison dont la longueur est commandée pour contrôler les déplacements de l'engin porteur de charge par rapport à l'équipement intermédiaire. Une telle conception est donc relativement complexe à mettre en oeuvre dans la mesure où elle nécessite deux câbles distincts à partir du vaisseau de surface.
Le document US 3 880 103 décrit un système de chasse aux mines à déploiement aérien qui comprend un module de levage pourvu de sonars et un véhicule sous-marin relié par câble au module de levage et pourvu d'une caméra fixée à l'avant du corps du véhicule et des propulseurs fixés sur les côtés. Le véhicule sous-marin comprend un bras de manipulation dont l'extrémité distante du véhicule est pourvue d'un outil. Il n'est pas prévu que le bras de manipulation puisse porter un capteur. Il n'est pas prévu que le véhicule sous-marin comprenne un capteur de détection d'objets sous-marins.
L'invention propose de remédier aux inconvénients des systèmes évoqués ci-dessus.
L'invention propose un dispositif qui assure à la fois une identification correcte, et une sécurité élevée. Or, l'identification correcte et fiable nécessite de s'approcher à faible distance de l'objet sous-marin qui peut être une mine. La destruction éventuelle implique la mise en oeuvre d'une charge explosive à proximité immédiate de l'objet sous-marin en tenant compte du fait que les mines modernes sont de mieux en mieux protégées contre les explosions par influence et nécessitent donc, en général, la pose de la charge explosive en contact direct avec la mine. Les mines modernes sont également équipées de capteurs susceptibles de détecter le véhicule sous-marin et de provoquer l'explosion de la mine et la destruction du véhicule sous-marin. La sécurité du véhicule sous-marin est d'autant mieux assurée que la distance avec l'objet sous-marin est élevée.
Les solutions proposées antérieurement sont en général onéreuses et de mise en oeuvre délicate en raison de la multiplicité des véhicules ou engins mis en oeuvre qui rend leur pilotage difficile, en particulier en eaux troubles ou agitées.
Le dispositif d'observation d'objets sous-marins, selon un aspect de l'invention, est du type comprenant un corps, des moyens de propulsion, au moins un moyen capteur apte à détecter un objet sous-marin, un moyen pour identifier ledit objet sous-marin, et un élément déployable supporté par ledit corps et pourvu d'une extrémité mobile par rapport au dit corps, au moins un moyen capteur étant disposé à l'extrémité mobile dudit élément déployable, de façon que ledit corps puisse rester distant de l'objet sous-marin alors que ledit moyen capteur s'approche de l'objet sous-marin. L'extrémité mobile peut ainsi s'éloigner du corps du dispositif qui reste à une distance de sécurité ce qui réduit le risque de choc du corps sur l'objet sous-marin. En particulier dans le cas où l'objet sous-marin est une mine, le risque de détection du dispositif par un capteur de la mine est réduit, d'où un accroissement sensible de la probabilité de survie du dispositif et de réutilisation.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le dispositif comprend un moyen d'attaque disposé à l'extrémité mobile dudit élément déployable. Le moyen d'attaque peut comprendre une charge de destruction largable. La charge de destruction peut être disposée auprès de l'objet sous-marin et séparée du dispositif qui peut alors s'éloigner et actionner la charge de destruction à distance, par exemple par un signal acoustique.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le dispositif comprend un ou plusieurs outils de travail, par exemple une pince coupante, un élément de découpe de pièces métalliques, un poste de soudure, etc.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le dispositif comprend un sonar disposé à l'extrémité mobile dudit élément déployable.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le dispositif comprend une caméra disposée à l'extrémité mobile dudit élément déployable. Le signal de sortie de la caméra peut être transmis au corps du dispositif de façon filaire. Une unité d'analyse et d'identification automatique peut être embarquée à bord du corps du dispositif pour effectuer une analyse d'images et une identification automatique de l'objet sous-marin. Le dispositif peut alors transmettre l'identification de l'objet sous-marin à un autre dispositif, par exemple un navire de surface ou un aéronef, de façon filaire, acoustique, hertzienne, etc. Un opérateur embarqué à bord dudit autre dispositif peut alors prendre une décision d'attaque ou non dudit objet sous-marin. Alternativement, la décision d'attaque ou non est prise de façon automatique à bord dudit autre dispositif équipé d'une unité de gestion tactique, ou à bord dudit dispositif de destruction équipé d'une unité de gestion tactique reliée à l'unité d'analyse. Alternativement, le signal de sortie de la caméra peut être transmis audit autre dispositif qui réalise l'analyse d'images et la prise de décision. La caméra peut être approchée de l'objet sous-marin pour une identification plus sûre tout en maintenant une faible probabilité d'explosion de la mine.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le dispositif comprend une unité de commande des moyens de propulsion et de l'élément déployable, ladite unité de commande étant reliée à la caméra pour réaliser un asservissement visuel. Le dispositif est ainsi apte à se maintenir dans une position voulue par rapport audit objet sous-marin.
Avantageusement, l'élément déployable est télescopique. À l'état replié, l'élément déployable peut être rangé le long du corps, notamment dans une concavité dudit corps, pour offrir une résistance réduite à l'avancement et faciliter la manoeuvre du dispositif.
Dans un mode de réalisation de l'invention, l'élément déployable est orientable verticalement et latéralement par rapport audit corps. La manoeuvre de l'élément déployable par rapport à l'objet sous-marin est aisée et souple. Le corps du dispositif peut être maintenu face à un courant marin, d'où une bonne stabilité, et l'élément déployable étendu latéralement vers l'objet sous-marin.
Dans un mode de réalisation de l'invention, l'élément déployable comprend des capteurs de position linéaire et/ou angulaire permettant de déterminer la position de l'extrémité mobile dudit élément déployable, en particulier la position par rapport au corps du dispositif ou à un référentiel dudit corps.
L'invention concerne également un procédé d'observation d'objets sous-marins, dans lequel un engin submersible autopropulsé s'approche d'un objet sous-marin à une distance de sécurité, puis un élément déployable supporté par le corps de l'engin est déployé de façon qu'une extrémité de l'élément déployable mobile par rapport au dit corps s'approche de l'objet sous-marin à une distance inférieure à ladite distance de sécurité, une étape de relocalisation étant mise en oeuvre par un moyen capteur disposé à l'extrémité mobile dudit élément déployable, une étape d'identification dudit objet sous-marin étant ensuite mise en oeuvre.
Dans un mode de réalisation de l'invention, un moyen de prise d'images est approché de l'objet sous-marin.
Dans un mode de réalisation de l'invention, on détecte la position de ladite extrémité de l'élément déployable par rapport au corps de l'engin.
Dans un mode de réalisation de l'invention, la commande de la position du corps et de la position de ladite extrémité de l'élément déployable est élaborée à bord dudit engin.
Dans un mode de réalisation de l'invention, la commande de la position du corps et de la position de ladite extrémité de l'élément déployable est élaborée à bord d'un autre dispositif distant dudit engin.
Dans un mode de réalisation de l'invention, ladite extrémité de l'élément déployable porte une charge de destruction, puis largue ladite charge de destruction en contact avec l'objet sous-marin, ou à proximité immédiate de l'objet sous-marin, l'engin s'éloigne ensuite de l'objet sous-marin, puis commande à distance l'explosion de ladite charge de destruction.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels:

la figure 1 est une vue schématique qui illustre un agencement d'observation d'objets sous-marins, selon un aspect de l'invention;
la figure 2 est une vue schématique d'une étape ultérieure de mise en oeuvre de l'agencement illustré à la figure 1;
la figure 3 est une variante de la figure 1;
la figure 4 est une variante de la figure 2;
la figure 5 est une vue de côté d'un véhicule sous-marin;
la figure 6 est une vue de dessus du véhicule sous-marin de la figure 5;
la figure 7 est une vue de dessus du véhicule sous-marin de la figure 5 en position d'observation;
la figure 8 est une vue de côté du véhicule sous-marin de la figure 7; et
la figure 9 est une vue de détail de l'extrémité de l'élément déployable.

Comme on peut le voir sur les figures 1 et 2, un navire de surface 1 met en oeuvre un véhicule sous-marin 2 par l'intermédiaire d'un câble de liaison 3 assurant la transmission d'informations entre le navire 1 et le véhicule sous-marin 2, en particulier d'informations de détection, telles que des images visuelles ou sonar, des informations de position et des informations de commande.
Le véhicule sous-marin 2 comprend un corps 4 allongé à l'intérieur duquel se trouvent disposés des batteries de stockage d'énergie électrique 5, une unité de commande de propulsion 6 pourvue de moyens de détermination de la position du véhicule sous-marin 2 et de moyens de commande de moteur de propulsion, un sonar 7 disposé à l'avant du corps 4 et une unité d'identification 8 d'objets sous-marins.
Le véhicule sous-marin 2 comprend en outre un élément déployable 9 disposé dans un logement 10 fixé sous le corps 4. L'élément déployable 9 peut se présenter sous la forme d'une perche télescopique déplaçable au moyen d'actionneurs, tels que des vérins électriques, hydrauliques ou pneumatiques. L'élément déployable 9 est également commandé par l'unité de commande 8.
Sur la figure 1, l'élément déployable 9 est en position rangée, en étant entièrement disposé dans le logement 10 pour offrir une traînée minimale.
Sur la figure 2, l'élément déployable 9 est représenté en position déployée où il présente une longueur considérablement plus importante que dans la position rangée. L'élément déployable 9 peut être pourvu à cet effet d'une pluralité de sections 9a s'emboîtant les unes dans les autres. On comprend, en outre, que l'élément déployable 9 est pourvu d'une pluralité d'actionneurs dont au moins un actionneur de commande de longueur, au moins un actionneur de commande de gisement et un actionneur de commande de site.
L'élément déployable 9 comprend une extrémité 11 située à l'opposé du logement 10 dans la position déployée illustrée sur la figure 2 et dans le logement 10 dans la position rangée illustrée sur la figure 1.
Des nacelles de propulsion 12 sont fixées de part et d'autre du corps 4 et comprennent chacune un moteur 13 entraînant une hélice carénée 14. Quatre ailerons de stabilisation 15 sont également fixés à l'arrière du corps 4. Bien entendu, d'autres dispositions de propulseurs et de stabilisateurs peuvent être utilisées.
Le véhicule sous-marin 2 relié au navire 1 par le câble 3 peut ainsi se déplacer en submersion, repérer une mine 16 au moyen du sonar 7, puis se maintenant à une distance minimale dite de sécurité de la mine 16, mettre en oeuvre l'élément déployable 9 dont les sections télescopiques 9a permettent l'allongement de façon que l'extrémité libre 11 dudit élément déployable 9 vienne à proximité immédiate de la mine 16. La longueur maximale de l'élément déployable 9 peut être de l'ordre de 15 mètres. Sur la figure 2, les ondes émises par le sonar 7 portent la référence 17.
Plus particulièrement, comme illustré sur la figure 9, l'extrémité 11 de l'élément déployable 9 comprend un bâti sphérique 18 pourvu d'une extrémité avant 18a transparente, d'une caméra 19 disposée dans le bâti sphérique 18 et d'une charge de destruction 20 largable disposée sur un côté du bâti sphérique 18. L'élément déployable 9 est ainsi équipé de moyens d'observation de l'objet sous-marin ainsi que de moyens de destruction. La caméra 19 peut être orientable selon un ou deux axes afin de faciliter la visualisation d'objets sous-marins, tels que la mine 16, et la commande du positionnement de l'élément déployable 9, notamment lorsque l'extrémité 11 est approchée de la mine 16, lors de la prise d'images de la mine 16 par la caméra 19, puis lors de la pose de la charge de destruction 20 au contact de la mine 16. La caméra 19 est reliée à l'unité d'identification 8 par un câble de transmission de données, non représenté. L'unité d'identification 8 effectue une analyse des images reçues en provenance de la caméra 19 et effectue une identification de la mine 16, par exemple par comparaison à une base de données d'images de mine.
Optionnellement, l'extrémité 11 de l'élément déployable 9 peut être pourvue d'un sonar, non représenté, en particulier d'un sonar d'identification d'objets sous-marins susceptible de prendre une image acoustique, par exemple un sonar haute fréquence, également appelé caméra acoustique. En outre, l'unité d'identification 8 est reliée à l'unité de commande 6 pour pouvoir réaliser un asservissement visuel sur l'objet sous-marin, permettant de maintenir ledit objet sous-marin dans le champ de la caméra 19 par une action appropriée des moyens de propulsion 12 du véhicule sous-marin 2, des actionneurs de l'élément déployable 9 et des actionneurs d'orientation de la caméra 19. L'unité d'identification 8 comprend une unité de calcul, des moyens mémoires, un bus de communication, des ports d'entrée/sortie, et un logiciel d'asservissement visuel élaborant des consignes envoyées à l'unité de commande 6 pour maintenir l'objet sous-marin dans le champ de la caméra 19.
Après une détection d'un objet sous-marin par d'autres moyens, par exemple un sonar de navire de surface, un sonar traîné par un navire de surface, ou par un hélicoptère, le dispositif d'observation d'objets sous-marins est mis à l'eau et amené à une distance de sécurité de l'objet sous-marin, notamment par télécommande, manuelle ou automatique, à partir d'un système distant, en général le navire ayant procédé à la mise à l'eau du dispositif d'observation. Le dispositif d'observation peut être guidé à l'aide d'un sonar du système distant. Le cas échéant, le dispositif d'observation est orienté face au courant marin afin de conserver une stabilité et une manoeuvrabilité satisfaisantes. L'élément déployable est alors déployé partiellement, puis on effectue un balayage par rotation de la caméra autour de ses axes de rotation afin de repérer l'objet sous-marin dans le champ de la caméra. En cas d'échec, on peut augmenter le déploiement de l'élément déployable ou déplacer l'élément déployable en site et/ou en gisement afin de relocaliser l'objet sous-marin, c'est-à-dire retrouver son emplacement. Une fois l'objet sous-marin repéré dans le champ de la caméra, on effectue un réglage fin de l'orientation et d'un zoom de la caméra. On peut alors passer en mode d'asservissement visuel pour assurer le maintien automatique de l'objet sous-marin dans le champ de la caméra. En variante, l'asservissement est réalisé à l'aide d'un sonar monté sur le corps 4 ou à l'extrémité 11 de l'élément déployable, ou encore d'un capteur à ultrasons ou tactile.
En variante, le dispositif d'observation et de destruction d'objets sous-marins se présente sous la forme d'un navire de surface équipé des mêmes moyens, à savoir une perche déployable permettant une prise d'images et une pose de charge de destruction à proximité immédiate d'un objet sous-marin, tandis que le navire reste à distance dudit objet sous-marin.
Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 3 et 4, le navire 1 est équipé d'un émetteur/récepteur 21 de signaux acoustiques. Le véhicule sous-marin 2 est équipé d'un émetteur/récepteur de signaux acoustiques 22 disposé dans le corps 4 et apte à communiquer par ondes acoustiques avec l'émetteur/récepteur 21. On peut ainsi se passer du câble 3 disposé entre le navire 1 et le véhicule sous-marin 2 et permettre une communication de données à distance entre le navire 1 et le véhicule sous-marin 2, notamment de données d'identification ou d'images.
Grâce à l'invention, on réalise un dispositif d'observation d'objets sous-marins parfaitement apte à différents travaux sous-marins, tels que l'identification et la destruction de mines, l'inspection de conduites ou de câbles, des travaux de soudure, etc., et ce dans des conditions de sécurité accrues grâce à la distance de sécurité maintenue entre le corps du dispositif d'observation et l'objet sous-marin soumis à l'observation.

Claims

Dispositif d'observation (2) d'objets sous-marins du type comprenant un corps (4), des moyens de propulsion (12), au moins un moyen capteur apte à détecter un objet sous-marin, un moyen pour identifier (8) ledit objet sous-marin et un élément déployable (9) supporté par ledit corps (4) et pourvu d'une extrémité (11) mobile par rapport au dit corps (4), caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un moyen capteur disposé à l'extrémité mobile (11) dudit élément déployable (9), de façon que ledit corps (4) reste distant de l'objet sous-marin (16) alors que ledit moyen capteur s'approche de l'obj et sous-marin (16) et moyen d'attaque disposé à l'extrémité mobile dudit élément déployable.
Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le moyen d'attaque comprend une charge de destruction largable (20).
Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend un sonar disposé à l'extrémité mobile dudit élément déployable.
Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend une caméra (19) disposée à l'extrémité mobile dudit élément déployable.
Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'il comprend une unité de commande (6) des moyens de propulsion et de l'élément déployable, ladite unité de commande (6) étant reliée à la caméra (19) pour réaliser un asservissement visuel.
Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'élément déployable (9) est télescopique.
Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'élément déployable (9) est orientable verticalement et latéralement par rapport audit corps (4).
Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'élément déployable (9) comprend des capteurs de position linéaire et/ou angulaire permettant de déterminer la position de l'extrémité mobile dudit élément déployable (9).
Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend une unité d'identification automatique d'objets sous-marins.
Procédé d'observation d'objets sous-marins, dans lequel un engin submersible autopropulsé s'approche d'un objet sous-marin à une distance de sécurité, puis un élément déployable supporté par le corps de l'engin est déployé de façon qu'une extrémité de l'élément déployable munie d'un moyen d'attaque et mobile par rapport au dit corps s'approche de l'objet sous-marin à une distance inférieure à ladite distance de sécurité, une étape de relocalisation étant mise en oeuvre par moyen capteur disposé à l'extrémité mobile dudit élément déployable, une étape d'identification dudit objet sous-marin étant ensuite mise en oeuvre.
Procédé selon la revendication 10, dans lequel un moyen de prise d'images est approché de l'objet sous-marin.
Procédé selon la revendication 10 ou 11, dans lequel on détecte la position de ladite extrémité de l'élément déployable par rapport au corps de l'engin.
Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, dans lequel la commande de la position du corps et de la position de ladite extrémité de l'élément déployable est élaborée à bord dudit engin.
Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, dans lequel la commande de la position du corps et de la position de ladite extrémité de l'élément déployable est élaborée à bord d'un autre dispositif distant dudit engin.