EP2858892A1 - Structure d'engin sous-marin tel qu'un sous-marin - Google Patents

Structure d'engin sous-marin tel qu'un sous-marin

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EP2858892A1
EP2858892A1 EP13726566.6A EP13726566A EP2858892A1 EP 2858892 A1 EP2858892 A1 EP 2858892A1 EP 13726566 A EP13726566 A EP 13726566A EP 2858892 A1 EP2858892 A1 EP 2858892A1
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Christian Audoly
Xavier DAUPLAIS
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    • 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
    • B63G8/34—Camouflage
    • 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
    • B63G8/39—Arrangements of sonic watch equipment, e.g. low-frequency, sonar
    • 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
    • B63G8/04—Superstructure

Definitions

  • Underwater gear structure such as a submarine
  • the present invention relates to an underwater vehicle structure such as a submarine proper.
  • the invention relates to an underwater vehicle structure which comprises a thick shell at least over part of its length in the general shape of a cylinder.
  • This structure may also include other parts such as for example a part called a solid or a part called steering gear the submarine.
  • the improvement of the particular acoustic stealth of a submarine can be obtained mainly in two ways. In fact it is to eliminate or cancel the sonar echo returned by the target as for example the submarine, to the threat that is to say the active sonar opponent.
  • the improvement of the stealth of a submarine can be obtained by tilting the different flat walls of its structure relative to the vertical, the sound wave emitted by the adverse sonar is then reflected to strongly positive sites or strongly negative.
  • the threat is indeed in most cases, at sites between plus or minus 10 °, that is to say at a level close to that of the submarine.
  • the sonar wave is weakly transmitted, which makes it possible to hide the possible echoes returned by the structure and various equipment placed for example under the hull. thin of it.
  • the improvement of the stealth can also be obtained by using on the structure, absorbent acoustic coatings which can greatly reduce the amplitude of the wave reflected by the thick hull of the submarine.
  • absorbent acoustic coatings are also called anechoic coatings.
  • the target index of a submarine is generally maximum on the skew, that is to say for deposits to plus or minus 90 °, because of the echo returned by the cylindrical part of the hull and to a lesser extent, by the massive and steering gear of the hull.
  • the boom and steering gear can be treated by either of the methods described and the cylindrical shell can be treated with an anechoic coating to enhance the discretion of the underwater body as much as possible. marine.
  • the anechoic coating even in thick layer, has poor performance at very low frequency.
  • the significant compressibility of this coating as a function of the hydrostatic pressure is penalizing for naval architecture assessments.
  • the object of the invention is therefore to solve these problems.
  • the subject of the invention is an underwater vehicle structure, of the type comprising a thick hull at least over part of its length, in the general form of a cylinder, characterized in that the lateral flanks of this structure comprise on at least a part of the length of the cylinder, means forming an acoustic baffle comprising on each side of the thick shell, dressing members V section, recumbent against the hull and associated with the hull through damping means of shock and noise.
  • the dressing members are at least partly metallic
  • the dressing members are made from plates of metallic material; the plates comprise inclined faces;
  • the plates have a thickness of between 8 and 10 mm;
  • the inclined faces of the plates are inclined at least 15 ° with respect to the vertical;
  • the lower pan of the V-section dressing members has, on its outer face, means forming a sonar flank antenna
  • the lower pan of the V-section cladding members has, on its internal face, means forming an additional acoustic baffle.
  • FIG. 1 shows a partial view of a thick hull section of generally cylindrical shape of an underwater vehicle according to the invention and on whose side is installed an acoustic baffle;
  • FIG. 2 and 3 show partial views illustrating embodiments of this deflector.
  • the invention relates to an underwater vehicle structure such as in particular a submarine proper.
  • a submarine generally comprises a thick hull at least a portion of its length, in the general shape of a cylinder, this thick hull portion being designated by the general reference 1 in these figures.
  • the side flanks of this cylindrical portion of thick shell are provided over at least a part of their length, means forming an acoustic deflector, one of which is designated by the general reference 2 in these figures.
  • these means forming an acoustic baffle comprise, as is illustrated in particular in FIGS. 2 and 3, on each side of the thick shell 1, V-section cladding members, lying against the thick hull of the submarine and associated with this hull through means of damping shocks and noises, of which one end is connected to the trim member and the other end is connected to the hull of the submarine, for example.
  • one of the V-section dressing members coated against the thick shell is designated by the general reference 3 and comprises for example a metal plate inclined sides on either side of the central ridge of this, designated by general references 4 and 5.
  • This metal plate has for example a thickness of between 8 and
  • the sides of the coated V-plate can be inclined at an angle of at least 15 ° with respect to vertical.
  • damping means are provided between these trim members and the rest of the hull.
  • These means are designated by the general reference 6 in these figures and comprise for example any conventional shock absorber structure for example bar, telescopic tubes or other.
  • dampers are then distributed for example along the plate between it and the rest of the hull.
  • dampers 6 thus make it possible to damp the possible shocks on the sides of the thick hull, and to prevent the transmission of vibrations from the hull to the baffles, which is favorable to the reduction of the noise radiated by the submarine and therefore at the acoustic discretion of it.
  • Each part of the covering member may then be formed by a flat metal material plate portion such as that designated by the general reference 7 in FIG.
  • An acoustic coating of soft material type that is to say low acoustic impedance with a typical thickness of 20 to 30 mm, is provided for example on the inner face thereof.
  • This coating is designated by the general reference 8 in FIG.
  • This configuration then makes it possible to significantly reduce the target index of the submarine on the skew, even at very low frequency.
  • a reduction of, for example, 10 to 15 dB is attainable at 1.5 kHz.
  • This flanking sonar antenna then points to the negative sites as is apparent from this figure. It is known that pointing to negative sites is more favorable in terms of signal-to-noise ratio.
  • the acoustic response of the antenna at low frequencies can also be improved by using additional speakers as is known elsewhere.
  • the flanking sonar antenna module is designated by the general reference numeral 10 and is thus installed on the outer face of the corresponding lower flange 5 of the plate forming the deflector member, whereas the internal face of this flap It comprises an additional plate for example of steel typically of thickness 10 to 20 mm and a layer of soft material typically 20 to 40 mm thick.
  • This plate and layer assembly then forms an additional cabinet designated by the general reference January 1 in this figure 3, on the inner face of the corresponding pan 5 of the plate.
  • the plane portions that is to say the sections of this deflector structure, may also be made of composite material in order to allow a gain in mass, with the exception of the sonar antenna reception zones, in which these sections are necessarily of high acoustic impedance material that is to say for example steel.
  • the shape of the acoustic baffle structure can also come dock the thick hull in different configurations by connecting to the deck of the underwater vehicle or not.
  • the areas between the dressing members and the thick shell allow to integrate some small equipment outside of this shell.

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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
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Abstract

Cette structure d'engin sous-marin, du type comportant une coque épaisse (1) se présentant au moins sur une partie de sa longueur, sous la forme générale d'un cylindre, est caractérisée en ce que les flancs latéraux de cette structure (1) comportent sur au moins une partie de la longueur du cylindre, des moyens formant déflecteur acoustique (2) comportant de chaque côté de la coque épaisse, des organes d'habillage (2) de section en V, couchés contre la coque (1) et associés à cette coque à travers des moyens (6) d'amortissement de chocs et de bruits.

Description

Structure d'engin sous-marin tel qu'un sous-marin
La présente invention concerne une structure d'engin sous-marin tel qu'un sous- marin proprement dit.
Plus particulièrement l'invention se rapporte à une structure d'engin sous-marin qui comporte une coque épaisse se présentant au moins sur une partie de sa longueur sous la forme générale d'un cylindre.
Cette structure peut également comporter d'autres parties telles que par exemple une partie appelée un massif ou encore une partie appelée appareil à gouverner le sous- marin.
Différentes études ont mis en évidence l'importance que représentait pour ces structures et en particulier pour les sous-marins, la menace liée aux évolutions et à la prolifération de sonars tels que par exemple des sonars dits actifs.
Afin de tenir compte de cette menace, des études ont été menées pour réduire l'index de cible c'est-à-dire en fait augmenter la furtivité acoustique d'un sous-marin y compris en très basse fréquence.
L'amélioration de la furtivité en particulier acoustique d'un sous-marin peut être obtenue principalement de deux manières. En fait il s'agit d'éliminer ou d'annuler l'écho sonar renvoyé par la cible comme par exemple le sous-marin, vers la menace c'est-à-dire le sonar actif adverse.
Ainsi l'amélioration de la furtivité d'un sous-marin peut être obtenue en inclinant les différentes parois planes de sa structure par rapport à la verticale, l'onde sonore émise par le sonar adverse est alors réfléchie vers des sites fortement positifs ou fortement négatifs.
La menace est en effet dans la plupart des cas, à des sites compris entre plus ou moins 10 °, c'est-à-dire à un niveau proche de celui du sous-marin.
De plus si le sous-marin comporte une coque mince semi transparente placée autour d'une coque épaisse, l'onde sonar est faiblement transmise, ce qui permet de masquer les échos éventuels renvoyés par la structure et divers équipements placés par exemple sous la coque mince de celle-ci.
L'amélioration de la furtivité peut également être obtenue en utilisant sur la structure, des revêtements acoustiques absorbants qui permettent de diminuer fortement l'amplitude de l'onde réfléchie par la coque épaisse du sous-marin.
Ces revêtements acoustiques absorbants sont également appelés revêtements anéchoïques.
L'index de cible d'un sous-marin est en général maximal sur le travers, c'est-à-dire pour des gisements à plus ou moins 90°, du fait de l'écho renvoyé par la partie cylindrique de la coque et dans une moindre mesure, par le massif et l'appareil à gouverner de celui- ci.
Comme cela a été indiqué précédemment, le massif et l'appareil à gouverner peuvent être traités par l'une ou l'autre des méthodes décrites et la coque cylindrique peut être traitée par un revêtement anéchoïque pour améliorer le plus possible la discrétion du sous-marin.
Cependant des difficultés importantes apparaissent à basse et très basse fréquence.
En effet soit le revêtement anéchoïque est très épais soit il est peu efficace.
En pratique il est difficile d'obtenir mieux que 6 dB en dessous de 3 kHz et l'anéchoisme en dessous de 1 ,5 kHz est quasiment impossible.
Par ailleurs l'utilisation de ce type de revêtement pose également un problème lié à l'implantation de grandes antennes de flanc pour la détection sonar passive.
En effet il y a un conflit entre cette utilisation de grandes antennes et l'implantation de revêtement anéchoïque sur certaines portions de la coque cylindrique.
On sait par exemple que des constructeurs de sous-marins ont proposé d'implanter des antennes de flanc sur des revêtements anéchoïques.
Cependant ceci présente plusieurs inconvénients :
- Le revêtement anéchoïque, même en couche épaisse, présente des performances médiocres en très basse fréquence. De plus la compressibilité importante de ce revêtement en fonction de la pression hydrostatique est pénalisante pour les bilans d'architecture navale.
- La présence de revêtement de ce type sous une antenne de flanc dégrade les performances de celle-ci à basse fréquence. En effet on ne dispose pas de réflecteur dur derrière les capteurs de cette antenne et des interférences acoustiques apparaissent en raison des réflexions sur la coque située derrière le revêtement anéchoïque.
D'autres constructeurs de sous-marins ont proposé d'utiliser des appendices acoustiques ajoutés en particulier sur la partie cylindrique de la coque épaisse du sous- marin.
Cependant toutes ces solutions n'ont pas donné pleinement satisfaction car il est difficile d'assurer à la fois une bonne furtivité acoustique du sous-marin par le travers, de permettre une bonne intégration de grandes antennes sonar de flanc et d'assurer une protection contre les chocs latéraux de la coque épaisse.
Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes.
A cet effet l'invention a pour objet une structure d'engin sous-marin, du type comportant une coque épaisse se présentant au moins sur une partie de sa longueur, sous la forme générale d'un cylindre, caractérisée en ce que les flancs latéraux de cette structure comportent sur au moins une partie de la longueur du cylindre, des moyens formant déflecteur acoustique comportant de chaque côté de la coque épaisse, des organes d'habillage de section en V, couchés contre la coque et associés à cette coque à travers des moyens d'amortissement de chocs et de bruits.
Selon d'autres caractéristiques de la structure suivant l'invention, prises seules ou en combinaison :
- les organes d'habillage sont au moins en partie métalliques ;
- les organes d'habillage sont réalisés à partir de plaques de matériau métallique ; - les plaques comportent des pans inclinés ;
- les plaques présentent une épaisseur comprise entre 8 et 10 mm ;
- les pans inclinés des plaques sont inclinés d'au moins 15° par rapport à la verticale ;
- le pan inférieur des organes d'habillage de section en V, comporte sur sa face externe, des moyens formant antenne sonar de flanc ; et
- le pan inférieur des organes d'habillage de section en V, comporte sur sa face interne, des moyens formant baffle acoustique additionnel.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 représente une vue partielle d'un tronçon de coque épaisse de forme générale cylindrique d'un engin sous-marin selon l'invention et sur un flanc duquel est installé un déflecteur acoustique ; et
- les figures 2 et 3 représentent des vues partielles illustrant des variantes de réalisation de ce déflecteur.
Ainsi que cela est illustré sur ces figures, l'invention se rapporte à une structure d'engin sous-marin tel que notamment un sous-marin proprement dit.
Un sous-marin comporte de façon générale, une coque épaisse se présentant au moins sur une partie de sa longueur, sous la forme générale d'un cylindre, cette partie de coque épaisse étant désignée par la référence générale 1 sur ces figures.
Selon l'invention les flancs latéraux de cette partie cylindrique de coque épaisse sont munis sur au moins une partie de leur longueur, de moyens formant déflecteur acoustique, dont l'un est désigné par la référence générale 2 sur ces figures.
En fait ces moyens formant déflecteur acoustique comportent comme cela est illustré en particulier sur les figures 2 et 3, de chaque côté de la coque épaisse 1 , des organes d'habillage de section en V, couchés contre la coque épaisse du sous-marin et associés à cette coque à travers des moyens d'amortissement de chocs et de bruits, dont une extrémité est reliée à l'organe d'habillage et dont l'autre extrémité est reliée à la coque du sous-marin par exemple.
Sur ces figures, l'un des organes d'habillage de section en V couchés contre la coque épaisse, est désigné par la référence générale 3 et comporte par exemple une plaque métallique à pans inclinés de part et d'autre de l'arête centrale de celui-ci, désignés par les références générales 4 et 5.
Cette plaque métallique présente par exemple une épaisseur comprise entre 8 et
10 mm.
Les pans de la plaque en V couché peuvent être inclinés d'un angle au moins égal à 15° par rapport à a verticale.
Comme cela a été indiqué précédemment, des moyens d'amortissement sont prévus entre ces organes d'habillage et le reste de la coque.
Ces moyens sont désignés par la référence générale 6 sur ces figures et comportent par exemple n'importe quelle structure d'amortisseur classique par exemple à barre, à tubes télescopiques ou autre.
Plusieurs amortisseurs sont alors répartis par exemple le long de la plaque entre celle-ci et le reste de la coque.
Ces amortisseurs 6 permettent ainsi d'amortir les chocs éventuels sur les flancs de la coque épaisse, et d'éviter la transmission de vibrations de la coque vers les déflecteurs, ce qui est favorable à la réduction du bruit rayonné par le sous-marin et donc à la discrétion acoustique de celui-ci.
Chaque pan de l'organe d'habillage peut alors être formé par une portion de plaque de matériau métallique plane telle que celle désignée par la référence générale 7 sur la figure 2.
Un revêtement acoustique de type matériau mou, c'est-à-dire de faible impédance acoustique avec une épaisseur typique de 20 à 30 mm, est prévu par exemple sur la face interne de celle-ci. Ce revêtement est désigné par la référence générale 8 sur la figure 2.
Cette configuration permet alors de réduire significativement l'index de cible du sous-marin sur le travers et ce même à très basse fréquence.
Une réduction par exemple de 10 à 15 dB est atteignable à 1 ,5 kHz.
De plus et comme cela est illustré sur la figure 3, il est également possible d'utiliser ces organes d'habillage et en particulier le pan inférieur 5 de la plaque de ceux- ci, pour installer une antenne sonar de flanc désignée par la référence générale 10 sur cette figure 3.
Cette antenne sonar de flanc pointe alors vers les sites négatifs comme cela ressort de cette figure. On sait en effet que le pointage vers les sites négatifs est plus favorable en terme de rapport signal/bruit.
La réponse acoustique de l'antenne dans les basses fréquences peut également être améliorée en utilisant des baffles additionnels comme cela est connu par ailleurs.
Sur la figure 3, le module d'antenne sonar de flanc est désigné par la référence générale 10 et est donc installé sur la face externe du pan inférieur correspondant 5 de la plaque formant l'organe déflecteur, tandis que la face interne de celui-ci comporte une plaque additionnelle par exemple en acier d'épaisseur typiquement de 10 à 20 mm et une couche de matériau mou d'épaisseur typiquement de 20 à 40 mm.
Cet ensemble plaque et couche forme alors un baffle additionnel désigné par la référence générale 1 1 sur cette figure 3, sur la face interne du pan 5 correspondant de la plaque.
Bien entendu différents modes de réalisation de ces organes d'habillage et en particulier des pans ou des plaques planes entrant dans la constitution de ceux-ci, de même que des moyens formant amortisseur, peuvent être envisagés.
Ainsi par exemple les parties planes c'est-à-dire les pans de cette structure de déflecteur, peuvent également être réalisés en matériau composite afin de permettre un gain de masse, à l'exception des zones de réception des antennes sonar, dans lesquelles ces pans sont nécessairement en matériau à forte impédance acoustique c'est-à-dire par exemple en acier.
La forme de la structure du déflecteur acoustique peut également venir accoster la coque épaisse selon différentes configurations en se raccordant au pont de l'engin sous- marin ou non.
De plus, les zones situées entre les organes d'habillage et la coque épaisse permettent d'intégrer certains équipements de petites dimensions à l'extérieur de cette coque.
De même on peut notamment y faire circuler des câbles électriques par exemple pour l'alimentation et la récupération des signaux des antennes sonar de flanc.
Bien entendu d'autres modes de réalisation encore peuvent être envisagés.

Claims

REVENDICATIONS
1 .- Structure d'engin sous-marin, du type comportant une coque épaisse (1 ) se présentant au moins sur une partie de sa longueur, sous la forme générale d'un cylindre, caractérisée en ce que les flancs latéraux de cette structure (1 ) comportent sur au moins une partie de la longueur du cylindre, des moyens formant déflecteur acoustique (2) comportant de chaque côté de la coque épaisse, des organes d'habillage (2) de section en V, couchés contre la coque (1 ) et associés à cette coque à travers des moyens (6) d'amortissement de chocs et de bruits.
2.- Structure d'engin sous-marin selon la revendication 1 , caractérisée en ce que les organes d'habillage (2) sont au moins en partie métalliques.
3. - Structure d'engin sous-marin selon la revendication 2, caractérisée en ce que les organes d'habillage (2) sont réalisés à partir de plaques (3) de matériau métallique.
4. - Structure d'engin sous-marin selon la revendication 3, caractérisée en ce que les plaques (3) comportent des pans inclinés (4, 5).
5. - Structure d'engin sous-marin selon la revendication 4, caractérisée en ce que les plaques (3) présentent une épaisseur comprise entre 8 et 10 mm.
6. - Structure d'engin sous-marin selon la revendication 4, caractérisée en ce que les pans inclinés (4,5) des plaques (3) sont inclinés d'au moins 15° par rapport à la verticale.
7. - Structure d'engin sous-marin selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le pan inférieur (5) des organes d'habillage (2) de section en V, comporte sur sa face externe, des moyens formant antenne sonar de flanc (10).
8.- Structure d'engin sous-marin selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le pan inférieur (5) des organes d'habillage (2) de section en V, comporte sur sa face interne, des moyens formant baffle acoustique additionnel (1 1 ).
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