EP3393902A1 - Procede de pilotage d'un propulseur d'un vehicule marin - Google Patents

Procede de pilotage d'un propulseur d'un vehicule marin

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Publication number
EP3393902A1
EP3393902A1 EP16816313.7A EP16816313A EP3393902A1 EP 3393902 A1 EP3393902 A1 EP 3393902A1 EP 16816313 A EP16816313 A EP 16816313A EP 3393902 A1 EP3393902 A1 EP 3393902A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
axis
propeller
vehicle
upstream
thruster
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP16816313.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Christophe Borel
Jean-Philippe Brunet
Benoît THECKES
Cyril BOUYER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thales SA
Original Assignee
Thales SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thales SA filed Critical Thales SA
Publication of EP3393902A1 publication Critical patent/EP3393902A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • B63G8/14—Control of attitude or depth
    • B63G8/16—Control of attitude or depth by direct use of propellers or jets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H3/00—Propeller-blade pitch changing
    • B63H3/002—Propeller-blade pitch changing with individually adjustable blades
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H5/00—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water
    • B63H5/07—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers
    • B63H5/08—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers of more than one propeller
    • B63H5/10—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers of more than one propeller of coaxial type, e.g. of counter-rotative type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H25/00—Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
    • B63H25/42—Steering or dynamic anchoring by propulsive elements; Steering or dynamic anchoring by propellers used therefor only; Steering or dynamic anchoring by rudders carrying propellers
    • B63H2025/425—Propulsive elements, other than jets, substantially used for steering or dynamic anchoring only, with means for retracting, or otherwise moving to a rest position outside the water flow around the hull

Definitions

  • the present invention relates to the propulsion and maneuvering of marine vehicles comprising a thruster comprising two propellers.
  • the invention is particularly applicable to underwater vehicles comprising a vector propeller with two propellers.
  • a propellant is called vector when it can be controlled so as to produce a thrust or rotational propulsion force on 4 ⁇ steradian.
  • the so-called vector propulsion of an underwater vehicle is opposed to the conventional propulsion in which the orientation of control surfaces causes a change in the lift generated by the flow of fluid surrounding the control surfaces.
  • the force generated by the fluid on the control surfaces makes it possible to orient the vehicle in the desired direction.
  • a well-known limitation of this form of propulsion is the need to generate a significant flow of fluid around the vehicle to cause a change in lift control surfaces allowing a change of attitude of the vehicle, that is to say to allow maneuvering the underwater vehicle.
  • control surfaces decreases in inverse ratio of the square of the speed of the flow until becoming zero for a flow rate of zero.
  • the control surfaces generate a drag proportional to the square of the speed which opposes the displacement and which therefore consumes energy and all the more so that the control surfaces are solicited.
  • the control method of a vector propulsion presented in this patent allows the vehicle to dispense with conventional rudders, and thus significantly reduce the hydrodynamic drag of the vehicle.
  • Vector propulsion of the two-helix type has many theoretical advantages, including increased mobility, simplification of the architecture (eg by eliminating the control surfaces), increased vehicle endurance (by reducing the hydrodynamic drag).
  • This lack of steering other than the propeller blades facilitates the realization of a hydrodynamic vehicle called "flush", that is to say, no appendix exceeds, which allows him for example to easily hold in a tube and avoids to damage the control surfaces during a docking.
  • the piloting of this type of thruster encounters however many difficulties including cornering.
  • An object of the invention is to provide a method of driving a marine vehicle comprising a propeller with two propellers to control the trajectory of the vehicle including cornering.
  • the invention relates to a control method, that is to say control, a propellant of a marine vehicle comprising a body and a thruster mounted on the body of the vehicle, the vehicle being at less partially immersed in a liquid and moving relative to the liquid along an axis of displacement in a direction of movement and rotating about at least one axis of rotation perpendicular to the axis of displacement with a rotational speed, the thruster comprising an upstream propeller and a downstream propeller along the axis of displacement in the direction of displacement.
  • the method comprises a stabilization step during which the propeller is piloted, that is to say, controlled, so that the main axis of the upstream flow generated by the upstream propeller at a given instant is an estimated main axis.
  • the estimated main axis depends on the speed of rotation of the vehicle.
  • the estimated main axis depends on a speed of movement of the vehicle relative to the liquid along the axis of displacement.
  • the estimated main axis is determined from the speed of rotation of the vehicle and from a speed of the liquid carried by the flow generated by the upstream propeller relative to the body of the vehicle; determined from the distance between the centers of the two propellers.
  • the estimated main axis is determined from the acceleration of the vehicle along the axis of displacement
  • the method comprises the following step pair implemented at predetermined time interval:
  • a determination step comprising a step of determining the current speed of rotation of the vehicle
  • the determination step comprises a step of determining the current speed of the liquid carried by the upstream flow generated by the upstream propeller with respect to the body of the vehicle,
  • the thruster is piloted so that each of the two propellers generates a flow directed downstream
  • the thruster comprises two counter-rotating propellers with variable cyclic and collective pitch
  • the thruster exerts a radial thrust so as to rotate the vehicle about an axis perpendicular to the axis of displacement
  • the thruster is piloted so that the downstream propeller generates a flow not being symmetrical of revolution around the axis of displacement
  • the thruster for the thruster to generate a thrust having a radial component acting in a direction dr, forming, around the axis of rotation of the downstream helix, a first angle a with a reference direction, the thruster of whereby the downstream helix has a cyclic pitch comprising a cyclic angle ⁇ given by the following formula:
  • the cyclic phase ⁇ is the angle formed, around the axis of rotation of the downstream propeller, between the thrust generated by the downstream propeller and the cyclic angle of the downstream propeller, the cyclic angle of a helix being the angle formed around the axis of rotation of the downstream propeller x between the direction in which the cyclic pitch angle of the helix is maximum and the reference direction;
  • the cyclic phase is determined during a calibration step.
  • the invention also relates to a vehicle comprising a body and a thruster mounted on the body, the vehicle being intended to be at least partially immersed in a liquid and moving relative to the liquid along an axis of displacement in a direction of movement and to rotate about at least one axis of rotation perpendicular to the axis of displacement with a speed of rotation, the thruster comprising an upstream propeller and a downstream propeller along the axis displacement in the direction of movement, the control device being adapted to implement the stabilization step according to the invention so that the main axis of the upstream flow generated by the upstream propeller at a time is the axis main estimator, the control device comprising a control member configured to determine the estimated main axis and an actuation device configured to configure the upstream propeller so that the main axis of the upstream flow generated by the upstream propeller to an instant is an estimated main axis.
  • control member is configured to determine the main axis estimated from the speed of rotation of the vehicle and the speed of the liquid carried by the flow generated by the upstream propeller relative to the body of the vehicle.
  • the invention also relates to a control device adapted to implement the method according to the invention, the control device comprising a control member configured to determine the main axis estimated during the stabilization step, and a an actuator configured to configure the upstream propeller such that the main axis of the upstream stream generated by the upstream propeller at a time is the estimated main axis (xe).
  • the invention also relates to a propulsion system comprising the control device and the thruster.
  • FIG. 1 shows schematically in plan view of a submarine vehicle advancing along an axis x
  • FIG. 2 is a diagrammatic plan view of a submarine vehicle moving back along an axis x
  • FIG. 3 is a diagrammatic plan view of a submarine vehicle at a time t, moving along the x axis and comprising a thruster configured to exert a radial thrust on the vehicle of FIG. to turn it to the left, the upstream propeller generating a flow directed to the position of the center of the downstream propeller at time t,
  • FIG. 4 schematically represents more precisely the flows and propellers of FIG. 3 at time t as well as the estimated position of the downstream propeller at a time t + dt,
  • FIG. 5 schematically represents more precisely the helices of FIG. 3 as well as the estimated position of the downstream propeller at a time t + dt and the flows generated by the two helices at time t, the upstream helix generating, at time t, a flow directed towards an estimated position of the center of the downstream propeller at a time t + dt,
  • FIG. 6 schematically represents, at a time t + dt, a vehicle whose flows generated by the helices at time t are those of FIG. 5.
  • the lines of the flux generated by the upstream helix at time t are represented in FIG. 6, in a reference frame linked to the vehicle, until this flow reaches the downstream propeller.
  • the lines of the flow generated by the downstream propeller at time t are also represented.
  • FIG. 7 illustrates an example of calculation of the estimated main axis
  • FIG. 8 schematically represents, in a radial plane, the direction of the radial thrust exerted by the thruster as a function of the cyclic angle
  • FIG. 9 schematically shows a propulsion system of a vehicle according to the invention.
  • the invention provides a control method, that is to say control, a propellant of a marine vehicle.
  • the method is particularly applicable to submarine vehicles intended to move completely immersed in a liquid, including water.
  • the invention also applies to surface vehicles intended to move on the surface of a liquid being partially immersed in the liquid.
  • Marine vehicles may be autonomous vehicles with pilots (humans) on board, or unmanned drones on board such as remotely piloted vehicles or ROVs in reference to the English expression "remotely operated vehicle” or marine vehicles autonomous autonomous underwater vehicles or AUV with reference to the English expression "Autonomous Underwater Vehicle”. Therefore, the control method according to the invention can be implemented by an operator (pilot) on board or remotely or by an autonomous steering device.
  • a propeller with variable cyclic and collective pitch is a propeller whose blade pitch angle is controllable collectively to adjust the thrust along the axis of rotation of the propeller.
  • the collective pitch is defined by a collective pitch angle of the blades. In other words, all blades have the same collective pitch angle over the entire revolution of the blades around the axis of rotation of the propeller.
  • the pitch angle of the blades of a helix is the angle formed between the rope of the blade and the plane of rotation of the helix according to the chosen reference.
  • the plane of rotation of the helix is a plane of the helix perpendicular to the axis of rotation of the helix.
  • the angle of adjustment is also cyclically adjustable to direct the thrust perpendicular to the axis of rotation of the propeller.
  • the cyclic pitch angle of the blades varies cyclically, ie during a revolution around the axis of rotation of the helix, as a function of the angular positions of the blades around the axis of rotation. rotation of the propeller.
  • the cyclic pitch is defined by a differential cyclic stall angle during a revolution of the blades as well as by a cyclic angle.
  • the differential cyclic stall angle is defined as the difference between the maximum cyclic stall angle and the minimum stall angle of a blade during a revolution.
  • the collective pitch is the average cyclic stall angle.
  • the cyclic angle is the angle formed around the axis of rotation of the helix between the direction in which the blade pitch angle is maximum and a reference direction connected to the body of the vehicle.
  • the pitch angle of the blades for which the propeller rotates about its axis of rotation exerts a zero thrust, according to its axis of rotation, is called a collective neutral pitch.
  • the neutral cyclic pitch is that for which the blades exert a thrust whose component perpendicular to the axis of rotation of the helix is zero.
  • Vector propellers are especially known formed of two coaxial counter-rotating propellers, that is to say whose axes of rotation are substantially merged.
  • coaxial helices are known whose axes of rotation are substantially parallel to the main axis of movement of the vehicle.
  • the main axis of movement of the vehicle is the axis, linked to the body of the vehicle, according to which the vehicle is mainly intended to move.
  • axis connected to the body of the vehicle is meant that the orientation and the position of the body of the vehicle in a plane perpendicular to the axis are fixed.
  • This type of thruster has the advantage of being able to be driven so as to have a good energy efficiency at high speed.
  • the two propellers generate a thrust naturally oriented along the main axis of movement of the vehicle.
  • the main axis of movement of the vehicle is the roll axis of the vehicle.
  • the yaw and pitch axes are radial axes, that is, perpendicular to the main axis, passing through the main axis.
  • the method is also applicable to thrusters of the type comprising two contrarotating propellers or not variable cyclic and collective propellers whose axes of rotation of the helices are distinct and substantially parallel and those having propellers whose axes of rotation are not parallel.
  • the axes of rotation of the helices form any respective angles different from 90 ° with this axis which is for example the main axis of movement of the vehicle.
  • the axes of rotation of the propellers are substantially parallel to the main axis of movement of the vehicle, which makes it possible to improve the propulsion efficiency during the progression in a straight line along this axis.
  • the rotational speed of the blades of the propeller around its axis of rotation (called rotational speed of the propeller) is independently or collectively adjustable for both propellers.
  • the propellers may each include a fixed orientation relative to the body of the vehicle. In other words, their respective axes of rotation are fixed relative to the axis of the vehicle.
  • the method according to the invention also applies to thrusters comprising two orientable propellants with finger-jointed connection also called "gimbal propellers" in English terminology.
  • These thrusters each have a propeller comprising blades whose pitch is not adjustable. Alternatively, the cyclic pitch and / or the collective pitch may be variable.
  • Each of the propellers is connected by a finger ball joint connection to the body of the marine vehicle, for example made by means of a Cardan mounting so that the plane of rotation (or the axis of rotation) of each of the propellers can pivot, relative to the body of the vehicle, around two axes perpendicular to each other. In other words, the orientation of the propellers with respect to the body of the vehicle is modifiable.
  • the speed of rotation of each of the helices around its axis of rotation is also adjustable, preferably independently of one another.
  • a single propellant of the "gimbal propeller" type has a more limited yield than propellers with contra-rotating propellers with variable cyclic and collective pitch and have an action limited to a given angular sector of opening less than 360 °.
  • the propellers may have the same diameter or a different diameter, the same number of blades or a different number of blades.
  • Figures 1 to 3 show schematically in plan view a submarine vehicle 1 having a body 2 and a vector thruster 3 mounted on the body of the underwater vehicle 1.
  • This vehicle moves along an axis of displacement x in the direction of the x-axis.
  • the thruster 3 is of the vector propellant type comprising two AV propellers, counter-rotating ARs with variable cyclic and collective pitch.
  • the propellers are coaxial. In other words, they are intended to rotate about axes of rotation substantially merged.
  • the x-axis of the propellers is the axis of movement of the vehicle.
  • the axis x is the preferred axis of movement of the vehicle which is here the roll axis of the vehicle.
  • the axis of movement of the vehicle x is oriented in the preferred direction of movement of the vehicle when the vehicle has a preferred direction of movement.
  • the propellers include a front propeller AV and a rear propeller AR.
  • the front and the back as well as the left and the right are defined with respect to the axis of displacement x of the vehicle 1 in the direction of the axis x.
  • the forward propeller AV is the upstream propeller when the vehicle is moving forward on the x-axis, the rear propeller is then the downstream propeller.
  • the forward propeller AV is the downstream propeller when the vehicle moves in reverse on the x axis, the rear propeller is then the upstream propeller.
  • each propeller AV, AR are mounted on the body 2 of the vehicle 1 to rotate about the axis of rotation of the corresponding propeller AV, AR.
  • the blades of a helix are secured in rotation around the axis of rotation of the helix.
  • each blade is connected by an axis to a hub rotatably mounted on the body 2 of the underwater vehicle 1 about the axis of rotation of the propeller generally defined by a shaft.
  • the water flow lines between the two propellers are represented by arrows.
  • a flow generated by a helix represents the speed of the water through the helix.
  • the module or flux intensity, expressed in kg. m. s "1 is a flow rate of water flow through the surface of the propeller.
  • the thrust force generated by the propellant is represented by a double arrow in each figure.In these figures, for clarity, the thrust is represented in the central part of the vehicle but it is advantageously applied to a point of the vehicle body located between the two propellers and preferably on the roll axis of the vehicle.
  • the two propellers AV, AR are installed at the rear of the vehicle, that is to say on the rear half of the body of the vehicle along the reference axis x.
  • these two propellers are installed at the front of the body of the vehicle or one at the front and one at the rear of the body of the vehicle.
  • the planes of rotation of the propellers are not arranged in planes symmetrical to each other with respect to a plane containing the center of mass of the body 2 of the underwater vehicle 1.
  • the method according to the invention comprises a so-called navigation step.
  • the thruster is controlled so that each helix generates a flow.
  • the thruster 3 is controlled so that the propellers AV, AR generate backward flow along the x axis.
  • the flow generated by the thruster 3 is the combination of the flows generated by the two propellers AV, AR.
  • each of these flows is oriented rearwardly along the axis of movement of the vehicle x. Therefore, the thrust force F generated by reaction by the thruster 3 comprises a positive axial component (along the x axis).
  • the vehicle moves along the x-axis in the direction defined by the x-axis.
  • the front propeller AV is the upstream propeller and the rear propeller AR is the downstream propeller.
  • the thruster is controlled so that the propellers generate forward flows along the x axis.
  • the flow generated by the thruster is the combination of flows generated by the two propellers. This flow is oriented forward.
  • the thrust force F generated by reaction by the thruster is directed towards the rear and the vehicle moves back in the direction of the x axis.
  • the front propeller AV is the downstream propeller and the rear propeller AR is the upstream propeller.
  • the thruster is piloted so that the propellers continuously generate downstream directed flows along said direction.
  • the downstream is located to the rear when the vehicle advances in a predetermined direction in a predetermined direction and the upstream is located in front of the downstream when the vehicle is moving in this direction in this direction.
  • the vehicle could move along another axis of movement related to the vehicle that would not be the axis of the propellers.
  • the thruster would be controlled so that the flows generated by the propellers along the x axis are oriented in the same direction along the axis of movement of the vehicle, this direction would be opposite to the direction of movement of the vehicle along this axis .
  • each helix advantageously generates a non-zero flow and directed in the same direction along the axis of rotation of the helix, over the entire revolution of the blades of the propeller in the liquid around the helix.
  • the axis of rotation of the propeller the axis of rotation of the propeller.
  • the axial component of the flow has the same sign on the entire revolution of blades of the helix in the liquid around the axis of rotation of the helix.
  • Each flux has a non-zero component with the same sign along the axis of rotation of the helix, over most of the revolution of the blades of the helix in the liquid around the axis of rotation of the helix. and preferably over the entire revolution of the blades of the helix around the axis of rotation of the helix.
  • the thruster is driven, for example by limiting the differential cyclic angle as a function of the collective pitch applied so that each helix generates a thrust in the same direction on most of the revolution of the blades of the propeller. around the axis of rotation, and preferably over the entire revolution of the blades of the propeller around the axis of rotation of the propeller.
  • each flow has essentially the same direction over the entire revolution of the blades of the propeller in the liquid around the axis of rotation avoids the creation of vortices between the propellers which would have the effect of destabilizing the vehicle.
  • the direction of flow along the axis of rotation of at least one helix does not have the same sign on the entire revolution of the blades of the helix in the liquid around the axis of rotation of the helix. propeller.
  • the flows generated by the two propellers AV, AR are symmetrical about the displacement axis x. Consequently, the flux generated by the thruster 3, which is the combination of the fluxes generated by the two propellers, is symmetrical about the x-axis. Therefore, the thruster generates an axial thrust but no radial thrust.
  • the axial thrust is the component of the thrust generated by the thruster along the axis of displacement x.
  • the radial thrust is the component of the thrust generated by the thruster along an axis perpendicular to the axis of displacement x. The vehicle is not rotated about an axis perpendicular to the axis of rotation of the propeller.
  • the thruster is configured (that is, the properties of each helix and the arrangement between the propellers are selected) so that the flow generated by each helix can reach the other helix or at least the stream generated by the upstream helix. can reach the downstream propeller.
  • This configuration is valid over a predetermined range of speeds being advantageously the range of speeds over which the vehicle is intended to navigate with respect to the liquid.
  • the thruster 3 is driven so as to rotate the vehicle about an axis perpendicular to the axis of displacement x.
  • the vehicle advances along the x axis and rotates around the x axis.
  • the orientation of the flows generated by the two propellers along the axis of displacement x are the same as in FIG.
  • the thruster 3 is piloted so that the downstream propeller (here the rear propeller AR) generates a flow that is not symmetrical of revolution around the axis of displacement x.
  • the thruster is piloted so that the downstream propeller (here the rear propeller) generates a downstream flow whose main axis f, shown in fine lines with respect to the arrows representing the flow lines, forms a non-zero angle with the x-axis.
  • the flow generated by the upstream helix (here the forward helix) at a time t is always symmetrical about the x axis.
  • the total flux generated by the thruster 3 is no longer symmetrical about the x axis.
  • the thrust F generated by the thruster has a non-zero radial component in the plane of the sheet of Figure 3, the vehicle will then be driven, under the effect of the thrust, a gyration movement about an axis perpendicular to the plane of the sheet in the direction of the curved arrow representing the rotation of the vehicle.
  • a gyration movement about an axis perpendicular to the plane of the sheet in the direction of the curved arrow representing the rotation of the vehicle.
  • the junction point between the axis of rotation of the vehicle perpendicular to the sheet and the plane of the sheet were to be represented, it would be represented at the top right of FIG. outside the vehicle.
  • downstream propeller (here the rear propeller AR) at time t, that is to say if the main axis of the upstream flow generated by the upstream propeller (here the forward propeller AV) comprises the center position of the downstream propeller (here the rear propeller AR) at time t, this flow arrives on the downstream propeller off-center with respect to the axis of rotation of the downstream propeller (here the rear propeller AR ).
  • main axis of the flow generated by a helix is meant the axis passing through the center of the helix and whose direction is the direction of the flow generated by the helix.
  • the direction of the main axis is defined relative to the body of the vehicle.
  • center of a helix is meant a predetermined point of the helix located on or substantially on the axis of rotation of the helix and inside the volume that can sweep the propeller during a revolution of the blades of the helix around the axis of rotation of the helix.
  • This volume includes the axis of rotation of the helix.
  • This point is called the center of the propeller.
  • This is for example a center of mass of the propeller.
  • the center of mass of a helix can advantageously be defined as the center of mass of the blades.
  • FIG. 4 shows in continuous lines the positions of the upstream propeller AM which is the front propeller AV of FIG. 3 and the downstream propeller AVA, which is the rear propeller AR in FIG. at a time t at which the helices generate the flows represented in FIGS. 4.
  • Flow lines generated by the two propellers are represented by continuous arrows in FIG. 4.
  • the flow generated by the downstream propeller AVA rotates the vehicle 1 in the direction of the curved arrow representing the rotation around a axis perpendicular to the plane of the sheet.
  • the flow generated by the upstream propeller AM at time t is directed to the position P occupied by the center of the downstream propeller at time t.
  • the position of the downstream propeller AVA when the flow of the upstream propeller reaches it is represented in dashed lines.
  • the two positions of the downstream propeller are connected by arrows in dashed lines. It can be seen that the flux generated by the upstream propeller AM is not symmetrical with respect to revolution around the position of the axis of rotation of the downstream propeller x 'at the instant t + dt. This has the effect of disturbing the angle of incidence of the blades of the downstream propeller for a given wedging angle. The angle of incidence defines the orientation of the propellers with respect to the liquid.
  • the thruster When the pitch angle of the blades is disturbed, the thruster then produces a thrust different from the desired thrust up to the opposite of the desired thrust.
  • the trajectory of the vehicle is then deflected and the vehicle can start to oscillate.
  • the navigation step comprises a step of stabilizing the vehicle according to the invention.
  • the thruster 3 is controlled so that the main axis of the upstream flow generated by the so-called upstream propeller AM at a given instant t is an axis main estimated xe (or estimated main axis xe) on which is supposed, that is to say estimated, to be located a position P 'of the center of the downstream propeller AVA at a later time t + dt at which the flow generated by the upstream propeller AM reaches the downstream propeller AVA.
  • the upstream propeller is controlled so that the upstream flow generated by the upstream propeller at time t is substantially centered on the center of the downstream propeller at the moment at which the flow generated by the upstream propeller reaches the downstream propeller.
  • the main axis of the flow generated by the upstream propeller AM relative to the body of the vehicle is defined so that the upstream flow generated by the upstream propeller AM continues to reach the downstream propeller substantially centered on the center.
  • downstream propeller AVA even when the vehicle is cornering.
  • the main axis of the upstream flow generated by the upstream helix AM at a given instant t is defined to pass substantially through the center of the downstream helix at time t + dt.
  • this step is a step of estimating an axis on which is positioned the position P 'of the center of the downstream propeller AVA at time t + dt.
  • the method then comprises a step of controlling the upstream propeller so that the main axis of the upstream flow generated by the so-called upstream propeller AM at a given instant t is the estimated axis.
  • the estimated main axis may be dependent on one or more quantities listed below. In other words, the estimated main axis can be determined from one or more of these quantities. In other words, the axis which is the center of the downstream propeller at time t + dt can be estimated from one or more of these quantities. This is done during a step of determining the estimated axis.
  • the main axis estimated and more particularly the direction of the estimated axis relative to the upstream propeller advantageously depends on the speed of rotation of the vehicle.
  • the estimated main axis passes through the center of the upstream propeller.
  • the axis according to which is estimated to be the position of the downstream propeller at time t + dt passes through the upstream helix.
  • the speed of rotation of the vehicle is a rotational speed with respect to a fixed reference system, for example the liquid (apart from the flow generated by the thruster) or the terrestrial reference system.
  • the estimated main axis depends on a speed of movement of the vehicle relative to a fixed reference along the axis of displacement.
  • the reference system fixes, for example, the liquid in the vicinity of the vehicle outside the flow generated by the thruster or the terrestrial reference system.
  • the estimated main axis depends on the flow generated by the upstream helix.
  • the estimated main axis is determined from the speed of rotation of the vehicle.
  • the estimated main axis is determined from a speed of the liquid carried by the flow generated by the upstream propeller relative to the body of the vehicle.
  • the speed of the liquid carried by the flow relative to the body 2 depends on the flow generated by the upstream propeller and the speed of the moving the vehicle relative to the liquid.
  • the main axis estimated is advantageously determined from the distance between the centers of the two propellers.
  • the estimated main axis xe is determined from the speed of rotation of the vehicle and the flow generated by the upstream propeller, relative to the body of the vehicle.
  • the direction of the flow generated by the upstream propeller AM, relative to the body of the vehicle is advantageously obtained from the speed of rotation of the vehicle 1 possibly composed with its linear speed of advance (phenomenon related to a reference in integral rotation of the vehicle called "force" of Coriolis) and possibly the value of the flow generated by the upstream propeller so that the upstream flow generated by the upstream propeller AM continues to reach the downstream propeller substantially centered on the center downstream propeller AVA even when the vehicle is turning.
  • the speed of rotation of the vehicle 1 possibly composed with its linear speed of advance (phenomenon related to a reference in integral rotation of the vehicle called "force" of Coriolis) and possibly the value of the flow generated by the upstream propeller so that the upstream flow generated by the upstream propeller AM continues to reach the downstream propeller substantially centered on the center downstream propeller AVA even when the vehicle is turning.
  • FIG. 5 differs from FIG. 4 in that the upstream flow generated by the upstream propeller AM is directed towards an estimated position P 'of the center at a time t + dt where the stream generated by the upstream propeller AM has propagated to the downstream AVA propeller.
  • the main axis of the flow generated by the upstream propeller is an estimated main axis comprising the estimated position P '.
  • the blades of the downstream propeller AVA receiving the flow generated by the upstream propeller AM, sweep a homogeneous flow over their entire revolution around the axis of rotation of the downstream propeller which allows to control the trajectory of the vehicle, especially when cornering, with an optimal performance at medium and high speed and especially without the appearance of thrust oscillations related to the modulation of the angle of attack of the blades of the downstream propeller by the vorticity of the flow of the upstream propeller not centered on the center of the downstream propeller.
  • this control method allows to maneuver the device only from the thruster.
  • water jets or control surfaces in addition to the thruster is not required which is advantageous in terms of energy (low hydrodynamic drag), in terms of mass, in terms of simplicity, in terms of maneuverability of the vehicle which that is the speed of the vehicle even in reverse and in terms of efficiency of the maneuver even at high speed.
  • the propellers are driven as described previously with reference to FIGS. 1 to 3 to obtain a desired translation movement along the axis of displacement x and a desired rotational movement along an axis perpendicular to the axis of rotation.
  • the stabilization step is implemented while the thruster is controlled so that the upstream and downstream propellers generate downstream oriented flows along the axis of movement of the vehicle x.
  • the combination of the flows generated by the two propellers makes it possible to obtain an axial thrust force upstream in all the radial directions (defined with respect to the x-axis) and this whatever the axial speed of the vehicle as long as a flow to distinguish upstream and downstream exists.
  • the thruster can be controlled so that the flow generated by the downstream propeller is not symmetrical of revolution about the axis of movement of the vehicle x so as to generate the axial thrust allowing the vehicle to turn around a radial axis.
  • FIG. 6 differs from FIG. 3 in the direction of the flow generated by the upstream propeller (here propeller before AV) at time t relative to the body of the vehicle.
  • This flow is directed along the main axis estimated xe described above.
  • the main axis of this flow is the estimated main axis.
  • the lines of the upstream flow generated by the upstream propeller (here the forward propeller AV) at time t and propagating up to the instant t + dt are represented in FIG.
  • upstream flow along the estimated main axis xe that is to say by not directing the upstream flow generated by the upstream propeller (here the forward propeller AV) at time t to the position occupied by the center from the downstream propeller at time t, this flow arrives homogeneously over the entire revolution of the blades of the downstream propeller around the axis of rotation of the downstream propeller at time t + dt.
  • the estimated main axis xe and in particular the direction of the main axis estimated with respect to the upstream propeller, is optionally defined (e) from the speed of rotation of the vehicle around at least one perpendicular axis and possibly from a liquid velocity in the upstream flow generated by the upstream propeller relative to the body 2 of the vehicle 3.
  • the rotational speed of the vehicle is advantageously measured by means of at least one sensor.
  • the speed of rotation can be obtained at from at least one gyrometer on board the vehicle for example in an inertial unit.
  • the speed of the liquid carried by the upstream flow relative to the body 2 of the vehicle 1 may be a three-dimensional speed or more simply a speed of the liquid relative to the vehicle along the reference axis.
  • This speed can be measured by means of at least one sensor.
  • this speed is measured by means of a sensor, for example a flow sensor, making it possible to measure the modulus of this speed and possibly an orientation of the speed of the liquid.
  • the speed of the liquid is an estimate of the speed of the liquid carried by the flow generated by the upstream propeller relative to the vehicle.
  • the estimated speed is, for example determined from the rotational speed and cyclic and collective setting angles of the upstream propeller and possibly the downstream propeller.
  • It can also be determined from the electrical or mechanical measurement of the engine torque applied by the upstream propeller and / or the downstream propeller and / or the thruster on the vehicle. As a variant, it can be determined from a measurement of the speed of the vehicle relative to the liquid along the axis of displacement. The estimation of the speed by estimation is less precise but simpler to realize and less expensive than the direct measurement.
  • FIG. 7 shows the positions P and Q of the centers of the respective downstream and upstream propellers at time t as well as the position O of the point of intersection between the axis of rotation of the vehicle (perpendicular to the sheet). , around which the vehicle rotates at the speed of rotation ⁇ , and the plane of the sheet. In this figure, the points P, Q and O are aligned.
  • An estimated position P 'of the position of the center of the downstream propeller at time t + dt at which the flow generated by the upstream helix at time t reaches the downstream helix is also represented.
  • the speed of the liquid carried by the flow generated by the upstream propeller, relative to the vehicle is noted Vf.
  • d is the distance separating the centers from the two propellers.
  • the thruster is thus piloted so that the flow generated by the upstream propeller is directed in the estimated direction forming an angle substantially equal to the estimated angle a 'with the axis x instead of direct this flow along the x axis.
  • the thruster is piloted so as to correct, at time t, the direction of the main axis of the flow generated by the upstream propeller with respect to the direction connecting the centers of the two propellers so that the axis principal is directed in the estimated direction.
  • the thruster When the rotation speed of the vehicle around the axes perpendicular to the axis of the propellers is zero, the thruster is piloted so that the flow generated by the upstream propeller at time t is directed towards the center position of the propeller. downstream propeller at time t.
  • the estimated main axis is determined from a distance separating the downstream propeller from the axis of rotation of the vehicle around which the vehicle rotates.
  • the distance separating the downstream propeller from the axis of rotation is for example the distance between the center of the downstream propeller and the axis of rotation of the vehicle along an axis perpendicular to the axis of rotation of the vehicle.
  • the estimated main axis (in particular the direction of this axis) axis) also depends on or is determined from, an acceleration of the vehicle relative to the water. This improves the control of the trajectory of the vehicle.
  • This acceleration can be obtained from one or more accelerometers aboard the vehicle.
  • the estimated principal axis can be determined from the linear acceleration of the vehicle (along the x-axis of the vehicle) and / or from the radial (perpendicular to the axis) acceleration of the vehicle. These measurements respectively modify the value of the speed Vf and the speed of rotation ⁇ .
  • the stabilization step is implemented when the modulus of the vehicle speed in the axial direction is greater than a predetermined non-zero threshold.
  • Another driving method can then be used to control the vehicle when the module of the vehicle speed in the axial direction is below the threshold to allow better maneuverability of the vehicle at low speed.
  • control method comprises the following pair of steps:
  • a determination step comprising a step of determining the current speed of rotation of the vehicle and possibly a step of determining the current speed of the liquid carried by the upstream flow generated by the upstream propeller relative to the body of the vehicle,
  • the stabilization step is also advantageously performed from the distance separating the centers of the two propellers.
  • the determination step advantageously uses this distance.
  • the estimated axis is determined from the determined values and possibly from the distance separating the centers of the two propellers.
  • This pair of steps is advantageously implemented at regular time intervals.
  • the time interval is for example between 1 s and 5 s. It can depend on the linear speed of the vehicle. It can be determined from a desired stability for the vehicle.
  • the stabilization step comprises the pair of steps implemented at least once.
  • This embodiment makes it possible to correct the direction of the flow generated by the upstream propeller in a regular manner at predetermined time intervals so as to prevent the vehicle from deviating from the trajectory that it is desired to impose on it. Only rapid maneuvers performed over a period of time less than the selected time interval will not benefit from this correction.
  • the stabilization step and / or the pair of steps is implemented when the linear speed of the vehicle along the axis of displacement is greater than the predetermined threshold.
  • the stabilization step or the pair of steps is not implemented when the rotational speed of the vehicle exceeds a predetermined speed threshold.
  • This threshold is at least equal to the rotational speed threshold at which the flow of the upstream propeller can not reach the downstream propeller, ie the travel time of the flow generated between the upstream propeller and the propeller. downstream propeller is greater than the travel time of the downstream propeller.
  • the stabilization step is implemented as long as the speed of rotation is less than or equal to the threshold.
  • the stabilization step is implemented or the pair of steps is implemented at predetermined time intervals.
  • the step of determining the rotational speed of the vehicle comprises a step of measuring the speed of rotation of the vehicle.
  • the step of determining the speed of the liquid carried by the upstream flow generated by the upstream propeller, relative to the body of the vehicle comprises for example a step of measuring the speed of the liquid in the upstream flow relative to the vehicle or a step of measuring at least one magnitude and / or a step of determining this speed from the magnitude (or magnitudes) and / or from the value of at least one current parameter.
  • the velocity of the liquid is determined from the cyclic and collective pitches of the upstream propeller blades and the current rotation speed of the upstream propeller and possibly the cyclic and collective pitches of the downstream propeller blades and the current rotation speed of the downstream propeller. These data are parameters.
  • the determination step is carried out from a measuring device comprising the required sensor (s) and / or from the control member.
  • the stabilization step comprises a step of determining the estimated main axis of the flow generated by the upstream helix from the determined value (s) during the determination step. This step is performed from the control member.
  • the stabilization step at time t is advantageously performed from the main axis of the flow generated by the upstream helix during the implementation of the preceding configuration step.
  • the stabilization step further comprises a step of determining the configuration of the thruster so that the upstream propeller generates an upstream flow whose main axis is the estimated main axis and a thruster adjustment step according to this configuration. This adjustment step is performed by means of an actuating device or actuator.
  • the thruster control step is advantageously a steering step of the propellers or the upstream propeller.
  • the vehicle comprises a control device comprising an actuating device comprising at least one actuator making it possible to control the collective pitch and the cyclic pitch of each propellers.
  • actuating device comprising at least one actuator making it possible to control the collective pitch and the cyclic pitch of each propellers.
  • This is for example a magnetic device or a motorized device for adjusting the cyclic and collective steps.
  • this device comprises cyclic and collective trays.
  • the configuration obtained comprises a collective pitch, a cyclic pitch and optionally a speed of rotation of the upstream propeller or the variation of one or more of these parameters to be applied to the helix between time t and time t + dt.
  • the configuration comprises the orientation of the axis of the upstream propeller.
  • the orientation of the upstream propeller is adjusted so as to obtain the desired configuration.
  • a particular method for adjusting the thruster and more specifically the configuration of the downstream propeller, to obtain a radial thrust in a desired radial direction dr forming, in a frame linked to the body. of the vehicle, around the axis of rotation of the downstream propeller, a so-called thrust angle has predetermined with a reference direction dref.
  • the thrust generated by the thruster may also include a non-zero axial thrust.
  • the thrust angle a is different from the cyclic angle of the downstream propeller.
  • the radial thrust generated by the downstream propeller is directed in a radial direction dr forming, around the reference axis, an angle called cyclic phase ⁇ with the direction in which the cyclic stall angle of the downstream propeller.
  • This cyclic phase ⁇ is symmetrical, independent of the direction of the radial thrust generated by the thruster.
  • the cyclic pitch of the downstream propeller is adjusted by means of the following formula:
  • the corrected radial direction in which the cyclic pitch angle of the blades is maximum forms, around the axis of rotation of the downstream propeller, an angle ⁇ with the reference direction dref.
  • the cyclic pitch of the downstream propeller is non-neutral.
  • the cyclic phase ⁇ is advantageously determined during a preliminary calibration step.
  • This calibration step comprises a measuring step comprising a first step of measuring forces and torques exerted by the vehicle on a test stand integral with the vehicle for several cyclic steps of one or more propellers and / or a second measurement step of the direction of movement of the vehicle immersed in the liquid in an unobstructed area for several cyclic pitch of one or more propellers by means of gyrometers and accelerometers of the direction of movement of the underwater vehicle as a function of the cyclic pitch of the propellers.
  • the calibration step further comprises a step of calculating the cyclic phase from measurements made during the measuring step.
  • the invention also relates to a marine vehicle 2 as described above comprising a propulsion system 63.
  • the propulsion system 63 comprises a control device 62 able to control the thruster 3 and configured to be able to implement the method according to the invention as well as the thruster 3.
  • the invention also relates to the propulsion system and the propulsion device. piloting.
  • the control device 62 comprises a control member 60 which, receiving an implementation instruction of the stabilization step, is configured to calculate a stabilization configuration in which the thruster must be placed so that the main axis of the upstream flow is directed along the estimated main axis, possibly from at least one previously cited variable such as, for example, the required speeds, and an actuating device or actuator 61 configured to control the thruster to configure the thruster according to said configuration.
  • the controller 60 may be implemented using software and / or hardware technology.
  • the controller 60 comprises for example a programmable logic component or a processor and an associated memory containing a program configured to determine the configuration.
  • the processor and the memory can be grouped together in the same component often called a microcontroller.
  • the actuator may comprise cylinders, for example electric or hydraulic or a motor actuating cables or chains and to move the point on which they apply their force or even in principle rack.
  • the actuator is configured to tilt and / or move the cyclic and collective trays.
  • control or control device 62 is configured, when it receives a navigation instruction comprising a thrust or a thrust direction to be applied by the thruster to the marine vehicle to implement the navigation step according to the invention, so that the downstream propeller generates the thrust in the desired direction and so that the two helices generate flows in the downstream direction.
  • the control step includes a step of adjusting the two propellers.
  • the instructions can be generated in the vehicle (autonomous vehicle) or outside the vehicle (remotely controlled vehicle).

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Abstract

Procédé de pilotage d'un propulseur d'un véhicule marin (1) comprenant un corps (2) et un propulseur (3) monté sur le corps (2) du véhicule (1), le véhicule (1) étant au moins partiellement immergé dans un liquide et se déplaçant par rapport au liquide selon un axe de déplacement (x) dans un sens de déplacement et tournant autour d'au moins un axe de rotation perpendiculaire à l'axe de déplacement (x) avec une vitesse de rotation, le propulseur (3) comprenant une hélice amont et une hélice aval selon l'axe de déplacement dans le sens de déplacement. Le procédé comprend une étape de stabilisation lors de laquelle on pilote le propulseur de façon que l'axe principal du flux amont généré par l'hélice amont à un instant donné t est un axe principal estimé sur lequel est estimé être située une position (P) d'un centre de l'hélice aval, situé sensiblement sur l'axe de rotation de l'hélice aval, à un instant ultérieur t+dt auquel le flux généré par l'hélice amont à l'instant donné t atteint l'hélice aval, l'axe principal estimé (xe) dépendant de la vitesse de rotation du véhicule.

Description

PROCEDE DE PILOTAGE D'UN PROPULSEUR D'UN VEHICULE MARIN
La présente invention se rapporte à la propulsion et à la manœuvre des véhicules marins comprenant un propulseur comprenant deux hélices.
L'invention s'applique tout particulièrement aux véhicules sous-marins comprenant un propulseur vectoriel à deux hélices. Un propulseur est dit vectoriel lorsqu'il peut être piloté de manière à produire une poussée ou force de propulsion orientable sur 4π stéradian. La propulsion dite vectorielle d'un véhicule sous-marin s'oppose à la propulsion conventionnelle dans laquelle l'orientation de gouvernes entraine une modification de la portance générée par le flux de fluide entourant les gouvernes. La force générée par le fluide sur les gouvernes permet d'orienter le véhicule dans la direction recherchée. Une limite bien connue de cette forme de propulsion est la nécessité de générer un flux de fluide significatif autour du véhicule pour entraîner une évolution de portance des gouvernes permettant un changement d'attitude du véhicule, c'est-à-dire pour permettre de manœuvrer le véhicule sous- marin. Si ce flux est trop faible alors l'efficacité des gouvernes diminue en raison inverse du carré de la vitesse du flux jusqu'à devenir nulle pour une vitesse de flux nulle. Autrement dit, il n'est pas possible par la propulsion conventionnelle d'orienter le véhicule dans une direction recherchée sans un déplacement significatif du véhicule, lorsque le flux de fluide est nul. De plus les gouvernes génèrent une traînée proportionnelle au carré de la vitesse qui s'oppose au déplacement et qui consomme donc de l'énergie et cela d'autant plus que les gouvernes sont sollicitées. Le procédé de pilotage d'une propulsion vectorielle présentée dans le présent brevet permet au véhicule de se dispenser des gouvernes de direction conventionnelles, et donc de réduire de manière significative la traînée hydrodynamique du véhicule. La propulsion vectorielle du type à deux hélices présente de nombreux avantages théoriques, notamment une mobilité accrue, une simplification de l'architecture (e.g. par suppression des gouvernes), une augmentation de l'endurance du véhicule (par réduction de la traînée hydrodynamique). Cette absence de gouverne autre que les pales des hélices facilite la réalisation d'un véhicule hydrodynamique dit « flush », c'est-à-dire dont aucun appendice ne dépasse, ce qui lui permet par exemple de tenir aisément dans un tube et évite d'abimer les gouvernes lors d'un accostage. Le pilotage de ce type de propulseur se heurte toutefois à de nombreuses difficultés notamment en virage.
Un but de l'invention est de proposer un procédé de pilotage d'un véhicule marin comprenant un propulseur à deux hélices permettant de maîtriser la trajectoire du véhicule notamment en virage.
A cet effet l'invention a pour objet un procédé de pilotage, c'est-à-dire de commande, d'un propulseur d'un véhicule marin comprenant un corps et un propulseur monté sur le corps du véhicule, le véhicule étant au moins partiellement immergé dans un liquide et se déplaçant par rapport au liquide selon un axe de déplacement dans un sens de déplacement et tournant autour d'au moins un axe de rotation perpendiculaire à l'axe de déplacement avec une vitesse de rotation, le propulseur comprenant une hélice amont et une hélice aval selon l'axe de déplacement dans le sens de déplacement. Le procédé comprend une étape de stabilisation lors de laquelle on pilote, c'est- à-dire on commande, le propulseur de façon que l'axe principal du flux amont généré par l'hélice amont à un instant donné est un axe principal estimé sur lequel est estimé être située une position d'un centre de l'hélice aval, situé sensiblement sur l'axe de rotation de l'hélice aval, à un instant ultérieur à l'instant donné auquel le flux généré par l'hélice amont à l'instant donné atteint l'hélice aval.
Avantageusement, l'axe principal estimé dépend de la vitesse de rotation du véhicule.
Le procédé comprend avantageusement au moins une des caractéristiques suivantes prises seules ou en combinaison :
- l'axe principal estimé dépend d'une vitesse de déplacement du véhicule par rapport au liquide selon l'axe de déplacement.
- l'axe principal estimé est déterminé à partir de la vitesse de rotation du véhicule et à partir d'une vitesse du liquide emporté par le flux généré par l'hélice amont, relativement au corps du véhicule ;- l'axe principal estimé est déterminé à partir de la distance séparant les centres des deux hélices.
- l'axe principal estimé est déterminé à partir de l'accélération du véhicule selon l'axe de déplacement,
- le procédé comprend le couple d'étape suivant mis en œuvre à intervalle de temps prédéterminé :
- une étape de détermination comprenant une étape de détermination de la vitesse courante de rotation du véhicule,
- l'étape de stabilisation à partir de la vitesse de rotation courante,
- l'étape de détermination comprend une étape de détermination de la vitesse courante du liquide emporté par le flux amont généré par l'hélice amont par rapport au corps du véhicule,
- lors de l'étape de stabilisation, on pilote le propulseur de façon que chacune des deux hélices génère un flux dirigé vers l'aval,
- le propulseur comprend deux hélices contrarotatives à pas cycliques et collectifs variables,
- les axes de rotation des deux hélices sont sensiblement confondus,
- lors de l'étape de stabilisation, pour que le propulseur exerce une poussée radiale de façon à faire tourner le véhicule autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de déplacement, on pilote le propulseur de façon que l'hélice aval génère un flux n'étant pas à symétrie de révolution autour de l'axe de déplacement,
- pour que le propulseur génère une poussée présentant une composante radiale s'exerçant selon une direction dr, formant, autour de l'axe de rotation de l'hélice aval, un premier angle a avec une direction de référence, on pilote le propulseur de façon que l'hélice aval présente un pas cyclique comprenant un angle cyclique θ donné par la formule suivante :
Θ = a— φ
où la phase cyclique φ est l'angle formé, autour de l'axe de rotation de l'hélice aval, entre la poussée générée par l'hélice aval et l'angle cyclique de l'hélice aval, l'angle cyclique d'une hélice étant l'angle formé autour de l'axe de rotation de l'hélice aval x entre la direction selon laquelle l'angle de calage cyclique de l'hélice est maximal et la direction de référence ;
- la phase cyclique est déterminée lors d'une étape de calibration.
L'invention se rapporte également à un véhicule comprenant un corps et un propulseur monté sur le corps, le véhicule étant destiné à être au moins partiellement immergé dans un liquide et à se déplaçant par rapport au liquide selon un axe de déplacement dans un sens de déplacement et à tourner autour d'au moins un axe de rotation perpendiculaire à l'axe de déplacement avec une vitesse de rotation, le propulseur comprenant une hélice amont et une hélice aval selon l'axe de déplacement dans le sens de déplacement, le dispositif de pilotage étant apte à mettre en œuvre l'étape de stabilisation selon l'invention de façon que l'axe principal du flux amont généré par l'hélice amont à un instant soit l'axe principal estimé, le dispositif de pilotage comprenant un organe de commande configuré pour déterminer l'axe principal estimé et un dispositif d'actionnement configuré pour configurer l'hélice amont de façon que l'axe principal du flux amont généré par l'hélice amont à un instant est un axe principal estimé.
Avantageusement, l'organe de commande est configuré pour déterminer l'axe principal estimé à partir de la vitesse de rotation du véhicule et de la vitesse du liquide emporté par le flux généré par l'hélice amont par rapport au corps du véhicule.
L'invention se rapporte également à un dispositif de pilotage apte à mettre en œuvre le procédé selon l'invention, le dispositif de pilotage comprenant un organe de commande configuré pour déterminer l'axe principal estimé lors de l'étape de stabilisation, et un dispositif d'actionnement configuré pour configurer l'hélice amont de façon que l'axe principal du flux amont généré par l'hélice amont à un instant est l'axe principal estimé (xe).
L'invention se rapporte également à un système de propulsion comprenant le dispositif de pilotage et le propulseur.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit, faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 représente schématiquement en vue de dessus un véhicule sous marin avançant selon un axe x,
- la figure 2 représente schématiquement en vue de dessus un véhicule sous marin reculant selon un axe x,
- la figure 3 représente schématiquement en vue de dessus un véhicule sous marin à un instant t, avançant selon l'axe x et comprenant un propulseur configuré pour exercer une poussée radiale sur le véhicule de sorte à le faire tourner vers la gauche, l'hélice amont générant un flux dirigé vers la position du centre de l'hélice aval à l'instant t,
- la figure 4 représente schématiquement plus précisément les flux et hélices de la figure 3 à l'instant t ainsi que la position estimée de l'hélice aval à un instant t+dt,
- la figure 5 représente schématiquement plus précisément les hélices de la figure 3 ainsi que la position estimée de l'hélice aval à un instant t+dt et les flux générés par les deux hélices à l'instant t, l'hélice amont générant, à l'instant t, un flux dirigé vers une position estimée du centre de l'hélice aval à un instant t+dt,
- la figure 6 représente schématiquement à un instant t+dt, un véhicule dont les flux générés par les hélices à l'instant t sont ceux de la figure 5. Les lignes du flux généré par l'hélice amont à l'instant t sont représentés sur la figure 6, dans un repère lié au véhicule, jusqu' à ce que ce flux atteigne l'hélice aval. Les lignes du flux généré par l'hélice aval à l'instant t sont également représentées.
- la figure 7 illustre un exemple de calcul de l'axe principal estimé,
- la figure 8 représente schématiquement, dans un plan radial, la direction de la poussée radiale exercée par le propulseur en fonction de l'angle cyclique,
- la figure 9 représente schématiquement un système de propulsion d'un véhicule selon l'invention.
D'une figure à l'autre, les mêmes éléments sont repérés par les mêmes références.
L'invention propose un procédé de pilotage, c'est-à-dire de commande, d'un propulseur d'un véhicule marin. Le procédé s'applique tout particulièrement aux véhicules sous-marins destinés à se déplacer totalement immergés dans un liquide, notamment de l'eau. L'invention s'applique également aux véhicules de surface destinés à se déplacer à la surface d'un liquide en étant partiellement immergé dans le liquide. Les véhicules marins peuvent être des véhicules autonomes avec pilotes (humains) à bord, ou des drones sans pilote à bord tels que les véhicules pilotés à distance ou ROV en référence à l'expression anglo-saxonne « remotely operated véhicule » ou des véhicules marins autonomes tels que les véhicules sous-marins autonomes ou AUV en référence à l'expression anglo-saxonne « Autonomous Underwater Vehicle ». Par conséquent, le procédé de pilotage selon l'invention peut être mis en œuvre par un opérateur (pilote) à bord ou à distance ou par un dispositif de pilotage autonome.
Ce procédé s'applique aux véhicules comprenant un propulseur vectoriel comprenant deux hélices contrarotatives dites à pas cycliques et collectifs variables. Une hélice à pas cyclique et collectif variables est une hélice dont l'angle de calage des pales est contrôlable de façon collective permettant de régler la poussée selon l'axe de rotation de l'hélice. Le pas collectif est défini par un angle de calage collectif des pales. Autrement dit, toutes les pales présentent le même angle de calage collectif sur toute la révolution des pales autour de l'axe de rotation de l'hélice. Pour rappel, l'angle de calage des pales d'une hélice est l'angle formé entre la corde de la pale et le plan de rotation de l'hélice selon la référence choisie. Le plan de rotation de l'hélice est un plan de l'hélice perpendiculaire à l'axe de rotation de l'hélice. L'angle de calage est également réglable de façon cyclique permettant d'orienter la poussée perpendiculairement à l'axe de rotation de l'hélice. L'angle de calage cyclique des pales varie de façon cyclique c'est-à- dire au cours d'une révolution autour de l'axe de rotation de l'hélice, en fonction des positions angulaires des pales autour de l'axe de rotation de l'hélice. Le pas cyclique est défini par un angle de calage cyclique différentiel lors d'une révolution des pales ainsi que par un angle cyclique. L'angle de calage cyclique différentiel est défini comme la différence entre l'angle de calage cyclique maximum et l'angle de calage cyclique minimum d'une pale au cours d'une révolution. Le pas collectif est l'angle de calage cyclique moyen. L'angle cyclique est l'angle formé, autour de l'axe de rotation de l'hélice, entre la direction selon laquelle l'angle de calage des pales est maximal et une direction de référence liée au corps du véhicule. On appelle pas collectif neutre l'angle de calage des pales pour lequel l'hélice en rotation autour de son axe de rotation exerce une poussée nulle, selon son axe de rotation. Le pas cyclique neutre est celui pour lequel les pales exercent une poussée dont la composante perpendiculaire à l'axe de rotation de l'hélice est nulle. Un pilotage coordonné des deux hélices permet de maîtriser l'orientation de la poussée sur 4π stéradian. On connaît en particulier des propulseurs vectoriels formés de deux hélices contrarotatives coaxiales, c'est à dire dont les axes de rotation sont sensiblement confondus. On connaît par exemple des hélices coaxiales dont les axes de rotation sont sensiblement parallèles à l'axe de principal de déplacement du véhicule. L'axe principal de déplacement du véhicule est l'axe, lié au corps du véhicule, selon lequel le véhicule est principalement destiné à se déplacer. Par axe lié au corps du véhicule, on entend que l'orientation et la position du corps du véhicule dans un plan perpendiculaire à l'axe sont fixes. Ce type de propulseur présente l'avantage de pouvoir être piloté de façon à présenter un bon rendement énergétique à vitesse élevée. Ainsi les deux hélices génèrent une poussée naturellement orientée selon l'axe principal de déplacement du véhicule. De façon classique mais non limitative, l'axe principal de déplacement du véhicule est l'axe de roulis du véhicule. Les axes de lacet et de tangage sont des axes radiaux, c'est-à-dire perpendiculaires à l'axe principal, passant par l'axe principal.
Le procédé est aussi applicable à des propulseurs du type comprenant deux hélices contrarotatives ou non à pas cycliques et collectifs variables dont les axes de rotation des hélices sont distincts et sensiblement parallèles et à ceux présentant des hélices dont les axes de rotation ne sont pas parallèles. Avantageusement, pour un véhicule destiné à se déplacer principalement selon un axe principal, les axes de rotation des hélices forment des angles respectifs quelconques différents de 90° avec cet axe qui est par exemple l'axe principal de déplacement du véhicule. De manière plus avantageuse, les axes de rotation des hélices sont sensiblement parallèles à l'axe principal de déplacement du véhicule ce qui permet d'améliorer le rendement de propulsion lors de la progression en ligne droite selon cet axe. La vitesse de rotation des pales de l'hélice autour de son axe de rotation (appelée vitesse de rotation de l'hélice) est réglable de façon indépendante ou de façon collective pour les deux hélices. Les hélices peuvent chacune comprendre une orientation fixe par rapport au corps du véhicule. Autrement dit, leurs axes de rotation respectifs sont fixes par rapport à l'axe du véhicule.
Le procédé selon l'invention s'applique aussi à des propulseurs comprenant deux propulseurs orientables à liaison rotule à doigt aussi appelés « gimbal propellers » en terminologie anglo-saxonne. Ces propulseurs présentent chacun une hélice comprenant des pales dont le pas n'est pas réglable. En variante, le pas cyclique et/ou le pas collectif peut être variable. Chacune des hélices est reliée par une liaison rotule à doigt au corps du véhicule marin, réalisée par exemple au moyen d'un montage à Cardan de façon que le plan de rotation (ou l'axe de rotation) de chacune des hélices puisse pivoter, par rapport au corps du véhicule, autour de deux axes perpendiculaires entre eux. Autrement dit, l'orientation des hélices par rapport au corps du véhicule est modifiable. La vitesse de rotation de chacune des hélices autour de son axe de rotation est aussi réglable, de préférence, indépendamment l'une de l'autre. Un unique propulseur du type « gimbal propeller » présente un rendement plus limité que les propulseurs à hélices contrarotatives à pas cyclique et collectif variables et présentent une action limitée à un secteur angulaire donné d'ouverture inférieure à 360°.
Les hélices peuvent présenter le même diamètre ou un diamètre différent, le même nombre de pales ou un nombre de pales différent.
Les figures 1 à 3 représentent schématiquement en vue de dessus un véhicule sous-marin 1 présentant un corps 2 et un propulseur vectoriel 3 monté sur le corps du véhicule sous-marin 1 . Ce véhicule se déplace selon un axe de déplacement x dans le sens de l'axe x. Le propulseur 3 est du type propulseur vectoriel comprenant deux hélices AV, AR contrarotatives à pas cycliques et collectifs variables. Les hélices sont coaxiales. Autrement dit, elles sont destinées à tourner autour d'axes de rotation sensiblement confondus. L'axe des hélices x est l'axe de déplacement du véhicule. Dans l'exemple non limitatif des figures, l'axe x est l'axe de déplacement privilégié du véhicule qui est ici l'axe de roulis du véhicule. L'axe de déplacement du véhicule x est orienté dans le sens de déplacement privilégié du véhicule lorsque le véhicule présente un sens de déplacement privilégié. Les hélices comprennent une hélice avant AV et une hélice arrière AR. L'avant et l'arrière ainsi que la gauche et la droite sont définis par rapport à l'axe de déplacement x du véhicule 1 dans le sens de l'axe x. L'hélice avant AV est l'hélice amont lorsque le véhicule se meut en marche avant selon l'axe x, l'hélice arrière est alors l'hélice aval. L'hélice avant AV est l'hélice aval lorsque le véhicule se meut en marche arrière selon l'axe x, l'hélice arrière est alors l'hélice amont.
Les pales de chaque hélice AV, AR sont montées sur le corps 2 du véhicule 1 à rotation autour de l'axe de rotation de l'hélice correspondante AV, AR. Les pales d'une hélice sont solidaires en rotation autour de l'axe de rotation de l'hélice. Par exemple, chaque pale est reliée par un axe à un moyeu monté à rotation sur le corps 2 du véhicule sous-marin 1 autour de l'axe de rotation de l'hélice généralement défini par un arbre.
Les lignes de flux d'eau entre les deux hélices sont représentées par des flèches. Pour rappel, un flux généré par une hélice représente la vitesse de l'eau au travers de l'hélice. Le module ou intensité du flux, exprimé en kg. m. s"1 est un débit de quantité de mouvement de l'eau à travers la surface de l'hélice. La force de poussée générée par le propulseur est représentée par une double flèche sur chaque figure. Sur ces figures, pour plus de clarté, la poussée est représentée dans la partie centrale du véhicule mais elle s'applique avantageusement sur un point du corps du véhicule situé entre les deux hélices et de préférence sur l'axe de roulis du véhicule.
Sur la réalisation des figures, les deux hélices AV, AR sont installées à l'arrière du véhicule, c'est-à-dire sur la moitié arrière du corps du véhicule selon l'axe de référence x. En variante, ces deux hélices sont installées à l'avant du corps du véhicule ou une à l'avant et une à l'arrière du corps du véhicule. Pour pouvoir faire tourner le véhicule, c'est-à-dire déplacer le véhicule en générant une poussée radiale, les plans de rotation des hélices ne sont pas disposés dans des plans symétriques l'un de l'autre par rapport à un plan contenant le centre de masse du corps 2 de l'engin sous-marin 1 .
Le procédé selon l'invention comprend une étape dite de navigation. Lors de cette étape, le propulseur est piloté de façon que chaque hélice génère un flux. Lors de cette étape, comme visible sur les figures 1 et 3, le propulseur 3 est piloté de façon que les hélices AV, AR génèrent des flux vers l'arrière selon l'axe x. Le flux généré par le propulseur 3 est la combinaison des flux générés par les deux hélices AV, AR. Sur les figures 1 et 3, chacun de ces flux est orienté vers l'arrière selon l'axe de déplacement du véhicule x. Par conséquent, la force de poussée F générée par réaction par le propulseur 3 comprend une composante axiale (selon l'axe x) positive. Autrement dit, le véhicule se déplace selon l'axe x dans le sens défini par l'axe x. Dans ce cas, l'hélice avant AV est l'hélice amont et l'hélice arrière AR est l'hélice aval .
Sur la figure 2, le propulseur est piloté de façon que les hélices génèrent des flux vers l'avant selon l'axe x. Le flux généré par le propulseur est la combinaison des flux générés par les deux hélices. Ce flux est orienté vers l'avant. La force de poussée F générée par réaction par le propulseur est dirigée vers l'arrière et le véhicule recule dans le sens de l'axe x. Dans ce cas, l'hélice avant AV est l'hélice aval et l'hélice arrière AR est l'hélice amont.
Par conséquent, lors de l'étape de navigation, pour que le véhicule se déplace selon l'axe x dans un sens prédéterminé, on pilote le propulseur de façon que les hélices génèrent en permanence des flux dirigés vers l'aval selon ledit sens. L'aval est situé vers l'arrière lorsque le véhicule avance selon une direction prédéterminée dans un sens prédéterminé et l'amont étant situé en avant de l'aval lorsque le véhicule avance selon cette direction dans ce sens.
En variante, le véhicule pourrait se déplacer selon un autre axe de déplacement lié au véhicule qui ne serait pas l'axe des hélices. Dans ce cas, le propulseur serait piloté de façon que les flux générés par les hélices selon l'axe x soient orientés dans un même sens selon l'axe de déplacement du véhicule, ce sens serait opposé au sens de déplacement du véhicule selon cet axe.
Lors de l'étape de navigation, chaque hélice génère avantageusement un flux non nul et dirigé dans le même sens selon l'axe de rotation de l'hélice, sur la totalité de la révolution des pales de l'hélice dans le liquide autour de l'axe de rotation de l'hélice. Autrement dit, la composante axiale du flux présente le même signe sur la totalité de la révolution de pales de l'hélice dans le liquide autour de l'axe de rotation de l'hélice. Cela signifie que les lignes de flux générées par l'hélice dans chaque secteur angulaire radial, fixe par rapport au corps du véhicule et balayé par l'hélice, sont orientées essentiellement dans le même sens selon l'axe de rotation de l'hélice. Chaque flux présente une composante non nulle et de même signe selon l'axe de rotation de l'hélice, sur l'essentiel de la révolution des pales de l'hélice dans le liquide autour de l'axe de rotation de l'hélice x et de préférence sur toute la révolution des pales de l'hélice autour de l'axe de rotation de l'hélice. Autrement dit, le propulseur est piloté, par exemple en limitant l'angle cyclique différentiel en fonction du pas collectif appliqué de telle sorte que, chaque hélice génère une poussée dans le même sens sur l'essentiel de la révolution des pales de l'hélice autour de l'axe de rotation, et de préférence sur toute la révolution des pales de l'hélice autour de l'axe de rotation de l'hélice. Le fait que chaque flux présente essentiellement le même sens sur toute la révolution des pales de l'hélice dans le liquide autour de l'axe de rotation permet d'éviter la création de tourbillons entre les hélices qui auraient pour effet de déstabiliser le véhicule. En variante, le sens du flux selon l'axe de rotation d'au moins une hélice ne présente pas le même signe sur la totalité de la révolution des pales de l'hélice dans le liquide autour de l'axe de rotation de l'hélice.
Sur les figures 1 et 2, les flux générés par les deux hélices AV, AR sont à symétrie de révolution autour de l'axe de déplacement x. Par conséquent, le flux généré par le propulseur 3, qui est la combinaison des flux générés par les deux hélices est à symétrie de révolution autour de l'axe x. Par conséquent, le propulseur génère une poussée axiale mais pas de poussée radiale. La poussée axiale est la composante de la poussée générée par le propulseur selon l'axe de déplacement x. La poussée radiale est la composante de la poussée générée par le propulseur selon un axe perpendiculaire à l'axe de déplacement x. Le véhicule ne subit pas de rotation autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de rotation de l'hélice.
Le propulseur est configuré (autrement dit, les propriétés de chaque hélice et l'agencement entre les hélices sont choisis) de façon que le flux généré par chaque hélice puisse atteindre l'autre hélice ou au moins que le flux généré par l'hélice amont puisse atteindre l'hélice aval. Cette configuration est valable sur une plage de vitesses prédéterminée étant avantageusement la plage de vitesses sur laquelle le véhicule est destiné à naviguer par rapport au liquide.
Sur la figure 3, représentant un véhicule à un instant t, le propulseur 3 est piloté de façon à faire tourner le véhicule autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de déplacement x. Sur cette figure, le véhicule avance selon l'axe x et tourne autour de l'axe x. Pour que le véhicule avance selon l'axe x, l'orientation des flux générés par les deux hélices selon l'axe de déplacement x sont les mêmes que sur la figure 1 . Pour faire pivoter le véhicule autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de déplacement x lors de l'étape de navigation, on pilote le propulseur 3 de façon que l'hélice aval (ici l'hélice arrière AR) génère un flux qui n'est pas à symétrie de révolution autour de l'axe de déplacement x. Autrement dit, on pilote le propulseur de façon que l'hélice aval (ici l'hélice arrière) génère un flux aval dont l'axe principal f, représenté en traits fins par rapport aux flèches représentant les lignes de flux, forme un angle non nul avec l'axe x. Sur la figure 3, le flux généré par l'hélice amont (ici l'hélice avant) à un instant t est toujours à symétrie de révolution autour de l'axe x. Le flux total généré par le propulseur 3 n'est plus à symétrie de révolution autour de l'axe x. La poussée F générée par le propulseur présente une composante radiale non nulle dans le plan de la feuille de la figure 3, le véhicule va alors être animé, sous l'effet de la poussée, d'un mouvement de giration autour d'un axe perpendiculaire au plan de la feuille dans le sens de la flèche courbe représentant la rotation du véhicule. Sur l'exemple de la figure 3, si on devait représenter le point de jonction entre l'axe de rotation du véhicule perpendiculaire à la feuille et le plan de la feuille, il serait représenté en haut à droite de la figure 3 à l'extérieur du véhicule. Si le véhicule tourne dans le sens de la flèche courbe représentant la rotation du véhicule, alors si le flux généré par l'hélice amont (ici l'hélice avant AV) à l'instant t est dirigé vers la position du centre de l'hélice aval (ici l'hélice arrière AR) à l'instant t, c'est-à-dire si l'axe principal du flux amont généré par l'hélice amont (ici l'hélice avant AV) comprend la position du centre de l'hélice aval (ici l'hélice arrière AR) à l'instant t, ce flux arrive sur l'hélice aval de façon décentrée par rapport à l'axe de rotation de l'hélice aval (ici l'hélice arrière AR). Par axe principal du flux généré par une hélice, on entend l'axe passant par le centre de l'hélice et dont la direction est la direction du flux généré par l'hélice. La direction de l'axe principal est définie par rapport au corps du véhicule. Par centre d'une hélice, on entend un point prédéterminé de l'hélice situé sur ou sensiblement sur l'axe de rotation de l'hélice et à l'intérieur du volume que peut balayer l'hélice lors d'une révolution des pales de l'hélice autour de l'axe de rotation de l'hélice. Ce volume comprend l'axe de rotation de l'hélice. Ce point est appelé centre de l'hélice. Il s'agit par exemple d'un centre de masse de l'hélice. Le centre de masse d'une hélice peut avantageusement être défini comme le centre de masse des pales.
Sur la figure 4, on a illustré plus précisément les positions des hélices et des flux de la figure 3 à l'instant t. Sur la figure 4, on a représenté en traits continus, les positions de l'hélice amont AM qui est l'hélice avant AV de la figure 3 et de l'hélice aval AVA, qui est l'hélice arrière AR sur la figure 3, à un instant t auquel les hélices génèrent les flux représentés sur les figures 3 et 4. Des lignes de flux générés par les deux hélices sont représentées par des flèches continues sur la figure 4. Le flux généré par l'hélice aval AVA fait tourner le véhicule 1 dans le sens de la flèche courbe représentant la rotation autour d'un axe perpendiculaire au plan de la feuille. Le flux généré par l'hélice amont AM à l'instant t est dirigé vers la position P occupée par le centre de l'hélice aval à l'instant t. La position de l'hélice aval AVA lorsque le flux de l'hélice amont l'atteint est représentée en traits pointillés. Les deux positions de l'hélice aval sont reliées par des flèches en traits pointillés. On constate que le flux généré par l'hélice amont AM n'est pas à symétrie de révolution autour de la position de l'axe de rotation de l'hélice aval x' à l'instant t+dt. Cela a pour effet de perturber l'angle d'incidence des pales de l'hélice aval pour un angle de calage donné. L'angle d'incidence définit l'orientation des hélices par rapport au liquide. Lorsque l'angle de calage des pales est perturbé, le propulseur produit alors une poussée différente de la poussée recherchée pouvant aller jusqu'à l'opposée de la poussée recherchée. La trajectoire du véhicule est alors déviée et le véhicule peut se mettre à osciller.
Comme représenté sur la figure 5, l'étape de navigation comprend une étape de stabilisation du véhicule selon l'invention. Lors de cette étape, lorsque le véhicule 1 se déplace selon un axe de déplacement x prédéterminé, par exemple lié au corps 2 du véhicule 1 , dans un sens prédéterminé (ici le sens de l'axe x) et tourne autour d'au moins un axe perpendiculaire à l'axe x avec une vitesse de rotation (pouvant être nulle), le propulseur 3 est piloté de façon que l'axe principal du flux amont généré par l'hélice dit amont AM à un instant donné t est un axe principal estimé xe (ou axe principal estimé xe) sur lequel est supposée, c'est-à-dire estimée, être située une position P' du centre de l'hélice aval AVA à un instant ultérieur t+dt auquel le flux généré par l'hélice amont AM atteint l'hélice aval AVA.
Autrement dit, l'hélice amont est commandée de façon que le flux amont généré par l'hélice amont à l'instant t soit sensiblement centré sur le centre de l'hélice aval à l'instant auquel le flux généré par l'hélice amont atteint l'hélice aval. L'axe principal du flux généré par l'hélice amont AM, relativement au corps du véhicule, est défini de façon que le flux amont généré par l'hélice amont AM continue d'atteindre l'hélice aval de façon sensiblement centrée sur le centre de l'hélice aval AVA même lorsque le véhicule est en virage. En d'autres termes, l'axe principal du flux amont généré par l'hélice amont AM à un instant donné t est défini pour passer sensiblement par le centre de l'hélice aval à l'instant t+dt.Ainsi, le procédé selon l'invention peut comprendre une étape de détermination de l'axe principal estimé. En d'autres termes cette étape est une étape d'estimation d'un axe sur lequel est positionnée la position P' du centre de l'hélice aval AVA à l'instant t+dt. Le procédé comprend ensuite une étape de commande de l'hélice amont de façon que l'axe principal du flux amont généré par l'hélice dit amont AM à un instant donné t est l'axe estimé.
L'axe principal estimé peut être dépendre d'une ou plusieurs grandeurs listées ci-dessous. Autrement dit, l'axe principal estimé peut être déterminé à partir d'une ou plusieurs de ces grandeurs. En d'autres termes, l'axe selon lequel se trouve le centre de l'hélice aval à l'instant t+dt peut être estimé à partir d'une ou plusieurs de ces grandeurs. Ceci est réalisé lors d'une étape de détermination de l'axe estimé.
L'axe principal estimé et plus particulièrement la direction de l'axe estimé par rapport à l'hélice amont dépend avantageusement de la vitesse de rotation du véhicule. L'axe principal estimé passe par le centre de l'hélice amont. Autrement dit, l'axe selon lequel est estimée à être la position de l'hélice aval à l'instant t+dt passe par l'hélice amont. La vitesse de rotation du véhicule est une vitesse de rotation par rapport à un référentiel fixe par exemple le liquide (en dehors du flux généré par le propulseur) ou le référentiel terrestre.
Avantageusement, l'axe principal estimé dépend d'une vitesse de déplacement du véhicule par rapport à un référentiel fixe selon l'axe de déplacement. Le référentiel fixe par exemple le liquide au voisinage du véhicule en dehors du flux généré par le propulseur ou le référentiel terrestre.
Avantageusement, l'axe principal estimé dépend, du flux généré par l'hélice amont.
Avantageusement, l'axe principal estimé est déterminé à partir de la vitesse de rotation du véhicule.
Avantageusement, l'axe principal estimé est déterminé à partir d'une vitesse du liquide emporté par le flux généré par l'hélice amont, relativement au corps du véhicule. La vitesse du liquide emporté par le flux relativement au corps 2 dépend du flux généré par l'hélice amont et de la vitesse de déplacement du véhicule par rapport au liquide.
L'axe principal estimé est avantageusement déterminé à partir de la distance entre les centres des deux hélices.
L'axe principal estimé xe est déterminé à partir de la vitesse de rotation du véhicule et du flux généré par l'hélice amont, par rapport au corps du véhicule.
Autrement dit, la direction du flux généré par l'hélice amont AM, relativement au corps du véhicule, est avantageusement obtenue à partir de la vitesse de rotation du véhicule 1 éventuellement composée avec sa vitesse linéaire d'avance (phénomène lié à un repère en rotation solidaire du véhicule appelé « force » de Coriolis) et éventuellement la valeur du flux généré par l'hélice amont afin que le flux amont généré par l'hélice amont AM continue d'atteindre l'hélice aval de façon sensiblement centrée sur le centre de l'hélice aval AVA même lorsque le véhicule est en virage.
La figure 5 diffère de la figure 4 en ce que le flux amont généré par l'hélice amont AM est dirigé vers une position estimée P' du centre à un instant t+dt où le flux généré par l'hélice amont AM s'est propagé jusqu'à l'hélice aval AVA. Autrement dit, l'axe principal du flux généré par l'hélice amont est un axe principal estimé comprenant la position estimée P'. De cette façon, les pales de l'hélice aval AVA, recevant le flux généré par l'hélice amont AM, balayent un flux homogène sur toute leur révolution autour de l'axe de rotation de l'hélice aval ce qui permet de maîtriser la trajectoire du véhicule, notamment en virage, avec un rendement optimal à moyenne et grande vitesse et surtout sans apparition d'oscillations de poussée liées à la modulation de l'angle d'attaque des pales de l'hélice aval par la vorticité du flux de l'hélice amont non centré sur le centre de l'hélice aval. Par ailleurs, ce procédé de pilotage permet de manœuvrer le dispositif uniquement à partir du propulseur. L'utilisation de jets d'eau ou de gouvernes en plus du propulseur n'est pas requise ce qui est avantageux en termes énergétique (faible traînée hydrodynamique), en termes de masse, en termes de simplicité, en termes de manœuvrabilité du véhicule quelle que soit la vitesse du véhicule même en marche arrière et en termes d'efficacité de la manœuvre même à vitesse importante.
Lors de l'étape de stabilisation du véhicule, les hélices sont pilotées comme décrit précédemment en référence aux figures 1 à 3 pour obtenir un mouvement de translation souhaité selon l'axe de déplacement x et un mouvement de rotation souhaité selon un axe perpendiculaire à l'axe de rotation. Autrement dit, comme le véhicule se déplace selon l'axe de déplacement, l'étape de stabilisation est mise en œuvre alors que le propulseur est piloté de façon que les hélices amont et aval génèrent des flux orientés vers l'aval selon l'axe de déplacement du véhicule x. La combinaison des flux générés par les deux hélices permet d'obtenir une force de poussée axiale vers l'amont dans toutes les directions radiales (définies par rapport à l'axe x) et cela quelque soit la vitesse axiale du véhicule dés lors qu'un écoulement permettant de distinguer l'amont et l'aval existe.
Le propulseur peut être piloté de façon que le flux généré par l'hélice aval n'est pas à symétrie de révolution autour de l'axe de déplacement du véhicule x de façon à générer la poussée axiale permettant au véhicule de tourner autour d'un axe radial.
La figure 6 diffère de la figure 3 par la direction du flux généré par l'hélice amont (ici hélice avant AV) à l'instant t relativement au corps du véhicule. Ce flux est dirigé selon l'axe principal estimé xe décrit précédemment. Autrement dit, l'axe principal de ce flux est l'axe principal estimé. Les lignes du flux amont généré par l'hélice amont (ici l'hélice avant AV) à l'instant t et se propageant jusqu'à l'instant t+dt sont représentées sur la figure 6. On constate qu'en dirigeant le flux amont selon l'axe principal estimé xe, c'est-à-dire en ne dirigeant pas le flux amont généré par l'hélice amont (ici l'hélice avant AV) à l'instant t vers la position occupée par le centre de l'hélice aval à l'instant t, ce flux arrive de façon homogène sur toute la révolution des pales de l'hélice aval autour de l'axe de rotation de l'hélice aval à l'instant t+dt.
L'axe principal estimé xe, et notamment la direction de l'axe principal estimé par rapport à l'hélice amont, est éventuellement défini(e) à partir de la vitesse de rotation du véhicule autour d'au moins un axe perpendiculaire et éventuellement à partir d'une vitesse de liquide dans le flux amont généré par l'hélice amont relativement au corps 2 du véhicule 3.
La vitesse de rotation du véhicule est avantageusement mesurée au moyen d'au moins un capteur. La vitesse de rotation peut être obtenue à partir d'au moins un gyromètre embarqué à bord du véhicule par exemple dans une centrale inertielle.
La vitesse du liquide emporté par le flux amont relativement au corps 2 du véhicule 1 peut être une vitesse tridimensionnelle ou de façon plus simple une vitesse du liquide par rapport au véhicule selon l'axe de référence. Cette vitesse peut être mesurée au moyen d'au moins un capteur. Par exemple, cette vitesse est mesurée au moyen d'un capteur, par exemple un capteur de débit, permettant de mesurer le module de cette vitesse et éventuellement une orientation de la vitesse du liquide. En variante, la vitesse du liquide est une estimation de la vitesse du liquide emporté par le flux généré par l'hélice amont relativement au véhicule. La vitesse estimée est, par exemple déterminée à partir de la vitesse de rotation et angles de calage cyclique et collectif de l'hélice amont et éventuellement de l'hélice aval. Elle peut également être déterminée à partir de la mesure électrique ou mécanique du couple moteur appliqué par l'hélice amont et/ou par l'hélice aval et/ou par le propulseur sur le véhicule. En variante, elle peut être déterminée à partir d'une mesure de vitesse du véhicule par rapport au liquide selon l'axe de déplacement. La détermination de la vitesse par estimation est moins précise mais plus simple à réaliser et moins coûteuse que la mesure directe.
Nous allons, en référence à la figure 7, décrire un exemple de calcul de la direction de l'axe principal estimé xe. Cet axe principal estimé passe par un centre de l'hélice amont. Sur la figure 7, on a représenté les positions P et Q des centres des hélices respectives aval et amont à l'instant t ainsi que la position O du point d'intersection entre l'axe de rotation du véhicule (perpendiculaire à la feuille), autour duquel le véhicule tourne à la vitesse de rotation ω, et le plan de la feuille. Sur cette figure, les points P, Q et O sont alignés. On a également représenté une position estimée P' de la position du centre de l'hélice aval à l'instant t+dt auquel le flux généré par l'hélice amont à l'instant t atteint l'hélice aval. La vitesse du liquide emporté par le flux généré par l'hélice amont, par rapport au véhicule est notée Vf.
Avec une bonne approximation, l'angle estimé a' formé entre l'axe principal estimé et l'axe x reliant les centres des deux hélices à l'instant t+dt est donné par la formule suivante : a = ω *
Vf
Où d est la distance séparant les centres des deux hélices.
Lors de l'étape de stabilisation, on pilote donc le propulseur de façon que le flux généré par l'hélice amont soit dirigé selon la direction estimée formant un angle sensiblement égal à l'angle estimé a' avec l'axe x au lieu de diriger ce flux selon l'axe x. Autrement dit, on pilote le propulseur de façon à corriger, à l'instant t, la direction de l'axe principal du flux généré par l'hélice amont par rapport à la direction reliant les centres des deux hélices de façon que l'axe principal soit dirigé selon la direction estimée.
Lorsque la vitesse de rotation du véhicule autour des axes perpendiculaires à l'axe des hélices est nulle, on pilote le propulseur de façon que le flux généré par l'hélice amont à l'instant t soit dirigé vers la position du centre de l'hélice aval à l'instant t.
Avantageusement, l'axe principal estimé est déterminé à partir d'une distance séparant l'hélice aval de l'axe de rotation du véhicule autour duquel le véhicule tourne. La distance séparant l'hélice aval de l'axe de rotation est par exemple la distance entre le centre de l'hélice aval et l'axe de rotation du véhicule selon un axe perpendiculaire à l'axe de rotation du véhicule.
Afin d'obtenir un axe principal estimé plus proche de la position réelle du centre de l'hélice aval que l'axe principal estimé dirigé selon la direction calculée à partir des données listées précédemment, l'axe principal estimé (notamment la direction de cet axe) dépend en outre de ou est déterminé à partir, d'une accélération du véhicule par rapport à l'eau. Cela permet d'améliorer la maîtrise de la trajectoire du véhicule. Cette accélération peut être obtenue à partir d'un ou plusieurs accéléromètres embarqués à bord du véhicule. On peut déterminer l'axe principal estimé à partir de l'accélération linéaire du véhicule (selon l'axe x lié au véhicule) et/ou à partir de l'accélération radiale (perpendiculaire à l'axe) du véhicule. Ces mesures modifient respectivement la valeur de la vitesse Vf et la vitesse de rotation ω.
Dans un mode de réalisation de l'invention, l'étape de stabilisation est mise en œuvre lorsque le module de la vitesse du véhicule selon la direction axiale est supérieure à un seuil prédéterminé non nul. Un autre procédé de pilotage peut alors être utilisé pour piloter le véhicule lorsque le module de la vitesse du véhicule selon la direction axiale est inférieure au seuil afin de permettre une meilleure manœuvrabilité du véhicule à faible vitesse.
Avantageusement, le procédé de pilotage comprend le couple d'étape suivant:
une étape de détermination comprenant une étape de détermination de la vitesse courante de rotation du véhicule et éventuellement une étape de détermination de la vitesse courante du liquide emporté par le flux amont généré par l'hélice amont, relativement au corps du véhicule,
l'étape de stabilisation à partir de la ou des valeur(s) déterminée(s).
L'étape de stabilisation est en outre avantageusement réalisée à partir de la distance séparant les centres des deux hélices. Autrement dit, l'étape de détermination utilise avantageusement cette distance.
Plus précisément, l'axe estimé est déterminé à partir des valeurs déterminées et éventuellement à partir de la distance séparant les centres des deux hélices.
Ce couple d'étapes est avantageusement mis en œuvre à intervalles de temps réguliers.
L'intervalle de temps est par exemple compris entre 1 s et 5s. Il peut dépendre de la vitesse linéaire du véhicule. Il peut être déterminé à partir d'une stabilité souhaitée pour le véhicule. En variante, l'étape de stabilisation comprend le couple d'étapes mis en œuvre au moins une fois.
Ce mode de réalisation permet de corriger la direction du flux généré par l'hélice amont de manière régulière à intervalles de temps prédéterminés de façon à éviter que le véhicule ne dévie de la trajectoire que l'on souhaite lui imposer. Seules des manœuvres rapides réalisées sur une durée inférieure à l'intervalle de temps retenu ne pourront pas bénéficier de cette correction.
Avantageusement, l'étape de stabilisation et/ou le couple d'étapes est mis en œuvre lorsque la vitesse linéaire du véhicule selon l'axe de déplacement est supérieure au seuil prédéterminé. Avantageusement, l'étape de stabilisation ou le couple d'étapes n'est pas mise en œuvre lorsque la vitesse de rotation du véhicule dépasse un seuil de vitesse de rotation prédéterminé. Ce seuil est au moins égal au seuil de vitesse de rotation auquel le flux de l'hélice amont ne peut atteindre l'hélice aval, c'est-à-dire que le temps de trajet du flux généré entre l'hélice amont et l'hélice aval est supérieur au temps de déplacement de l'hélice aval. Autrement dit, l'étape de stabilisation est mise en œuvre tant que la vitesse de rotation est inférieure ou égale au seuil.
Avantageusement, dés que la vitesse de rotation du véhicule revient à une valeur inférieure ou égale à ce seuil, on met en œuvre l'étape de stabilisation ou on remet en œuvre le couple d'étapes à intervalles de temps prédéterminés.
L'étape de détermination de la vitesse de rotation du véhicule comprend une étape de mesure de la vitesse de rotation du véhicule. L'étape de détermination de la vitesse du liquide emporté par le flux amont généré par l'hélice amont, par rapport au corps du véhicule, comprend par exemple une étape de mesure de la vitesse du liquide dans le flux amont relativement au véhicule ou une étape de mesure d'au moins une grandeur et/ou une étape de détermination de cette vitesse à partir de la grandeur (ou des grandeurs) et/ou à partir de la valeur d'au moins un paramètre courants. Par exemple, la vitesse du liquide est déterminée à partir des pas cycliques et collectifs des pales de l'hélice amont et la vitesse de rotation courants de l'hélice amont et éventuellement les pas cycliques et collectifs des pales de l'hélice aval et la vitesse de rotation courants de l'hélice aval. Ces données sont des paramètres. L'étape de détermination est réalisée à partir d'un dispositif de mesure comprenant le(s) capteur(s) requis et/ou à partir de l'organe de commande.
L'étape de stabilisation comprend une étape de détermination de l'axe principal estimé du flux généré par l'hélice amont à partir de la ou des valeurs déterminée(s) lors de l'étape de détermination. Cette étape est réalisée à partir de l'organe de commande.
L'étape de stabilisation à l'instant t est avantageusement réalisée à partir de l'axe principal du flux généré par l'hélice amont lors de la mise en œuvre de l'étape de configuration précédente. L'étape de stabilisation comprend en outre une étape de détermination de la configuration du propulseur pour que l'hélice amont génère un flux amont dont l'axe principal est l'axe principal estimé et une étape de réglage du propulseur selon cette configuration. Cette étape de réglage est réalisée au moyen d'un dispositif d'actionnement ou actionneur.
L'étape de pilotage du propulseur est avantageusement une étape de pilotage des hélices ou de l'hélice amont.
Dans le cas où le propulseur est du type à deux hélices contrarotatives à pas cycliques et collectifs variables, le véhicule comprend un dispositif de pilotage comprenant un dispositif d'actionnement comprenant au moins un actionneur permettant de contrôler le pas collectif et le pas cyclique de chacune des hélices. Il s'agit par exemple d'un dispositif magnétique ou d'un dispositif motorisé permettant de régler les pas cycliques et collectifs. De façon non limitative, ce dispositif comprend des plateaux cycliques et collectifs. La configuration obtenue comprend un pas collectif, un pas cyclique et éventuellement une vitesse de rotation de l'hélice amont ou la variation d'un ou plusieurs de ces paramètres à appliquer à l'hélice entre l'instant t et l'instant t+dt.
Pour un véhicule se déplaçant en translation selon un axe de déplacement qui est l'axe des hélices de deux hélices coaxiales et tournant autour d'un axe radial perpendiculaire à l'axe des hélices, il suffit de modifier l'axe principal du flux généré par l'hélice amont par rapport à l'axe des hélices pour que le flux atteigne toujours l'hélice aval. Pour cela il suffit de régler le pas cyclique de l'hélice amont.
Dans le cas d'un propulseur comprenant deux propulseurs à cardan, la configuration comprend l'orientation de l'axe de l'hélice amont. Autrement dit, on règle l'orientation de l'hélice amont de façon à obtenir la configuration souhaitée.
Nous allons maintenant décrire, en référence à la figure 8, un procédé particulier pour régler le propulseur, et plus précisément la configuration de l'hélice aval, pour obtenir une poussée radiale selon une direction radiale souhaitée dr formant, dans un repère lié au corps du véhicule, autour de l'axe de rotation de l'hélice aval, un angle dit de poussée a prédéterminé avec une direction de référence dref. La poussée générée par le propulseur peut aussi comprendre une poussée axiale non nulle. L'angle de poussée a est différent de l'angle cyclique de l'hélice aval. La poussée radiale générée par l'hélice aval est dirigée selon une direction radiale dr formant, autour de l'axe de référence, un angle appelé phase cyclique φ avec la direction de selon laquelle l'angle de calage cyclique de l'hélice aval. Cette phase cyclique φ est par symétrie, indépendante de la direction de la poussée radiale générée par le propulseur.
Pour que l'hélice aval génère une poussée radiale souhaitée s'exerçant selon la direction dr perpendiculaire à l'axe de rotation de l'hélice aval, on règle le pas cyclique de l'hélice aval au moyen de la formule suivante :
Θ = a— φ
La direction radiale corrigée de selon laquelle l'angle de calage cyclique des pales est maximal forme, autour de l'axe de rotation de l'hélice aval, un angle Θ avec la direction de référence dref. Le pas cyclique de l'hélice aval est non neutre.
La phase cyclique φ est avantageusement déterminée lors d'une étape de calibration préalable. Cette étape de calibration comprend une étape de mesure comprenant une première étape de mesure de forces et couples exercés par le véhicule sur un banc de test solidaire du véhicule pour plusieurs pas cycliques d'une ou des hélices et/ou une deuxième étape de mesure de la direction du mouvement du véhicule immergé dans le liquide dans une zone dégagée pour plusieurs pas cyclique d'une ou des hélices au moyen de gyromètres et d'accéléromètres de la direction du mouvement du véhicule sous-marin en fonction du pas cyclique des hélices. L'étape de calibration comprend en outre une étape de calcul de la phase cyclique à partir de mesures réalisées lors de l'étape de mesure.
L'invention se rapporte également à un véhicule marin 2 tel que décrit précédemment comprenant un système de propulsion 63 . Le système de propulsion 63 comprend un dispositif de pilotage 62 apte à commander le propulseur 3 et configuré pour pouvoir mettre en œuvre le procédé selon l'invention ainsi que le propulseur 3. L'invention se rapporte également au système de propulsion et au dispositif de pilotage.
Le dispositif de pilotage 62 comprend un organe de commande 60 qui, recevant une consigne de mise en œuvre de l'étape de stabilisation, est configuré pour calculer une configuration de stabilisation dans laquelle doit être mis le propulseur pour que l'axe principal du flux amont soit dirigé selon l'axe principal estimé, éventuellement à partir d'au moins une grandeur citée précédemment comme par exemple des vitesses requises, et un dispositif d'actionnement ou actionneur 61 configuré pour contrôler le propulseur de façon à configurer le propulseur selon ladite configuration. L'organe de commande 60 peut être mis en œuvre au moyen de technologie logicielle et/ou matérielle. L'organe de commande 60 comprend par exemple un composant logique programmable ou un processeur et une mémoire associée contenant un programme configuré pour déterminer la configuration. Le processeur et la mémoire peuvent être regroupés au sein d'un même composant souvent appelé microcontrôleur.
L'actionneur peut comprendre des vérins, par exemple électriques ou hydrauliques ou un moteur actionnant des câbles ou chaînes et permettant de déplacer le point sur lequel ils appliquent leur force ou bien encore en principe de crémaillère. L'actionneur est configuré pour incliner et/ou déplacer les plateaux cycliques et collectifs.
Avantageusement, le dispositif de pilotage ou de commande 62 est configuré, lorsqu'il reçoit une consigne de navigation comprenant une poussée ou une direction de poussée devant être appliquée par le propulseur au véhicule marin pour mettre en œuvre l'étape de navigation selon l'invention, de façon que l'hélice aval génère la poussée selon la direction souhaitée et de façon que les deux hélices génèrent des flux selon la direction aval. L'étape de pilotage comprend une étape de réglage des deux hélices.
Les consignes peuvent être générées à bord du véhicule (véhicule autonome) ou à l'extérieur du véhicule (véhicule piloté à distance).

Claims

REVENDICATIONS
Procédé de pilotage d'un propulseur d'un véhicule marin (1 ) comprenant un corps (2) et un propulseur (3) monté sur le corps (2) du véhicule (1 ), le véhicule (1 ) étant au moins partiellement immergé dans un liquide et se déplaçant par rapport au liquide selon un axe de déplacement (x) dans un sens de déplacement et tournant autour d'au moins un axe de rotation perpendiculaire à l'axe de déplacement (x) avec une vitesse de rotation, le propulseur (3) comprenant une hélice amont (AM) et une hélice aval (AVA) selon l'axe de déplacement dans le sens de déplacement, caractérisé en ce que le procédé comprend une étape de stabilisation lors de laquelle on pilote le propulseur de façon que l'axe principal du flux amont généré par l'hélice amont (AM) à un instant donné t est un axe principal estimé (xe) sur lequel est estimé être située une position (P) d'un centre de l'hélice aval (AVA), situé sensiblement sur l'axe de rotation de l'hélice aval (AVA), à un instant ultérieur t+dt auquel le flux généré par l'hélice amont (AM) à l'instant donné t atteint l'hélice aval (AVA).
Procédé de pilotage selon la revendication 1 , dans lequel l'axe principal estimé (xe) dépendant de la vitesse de rotation du véhicule.
Procédé de pilotage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'axe estimé dépend d'une vitesse de déplacement du véhicule par rapport au liquide selon l'axe de déplacement.
Procédé de pilotage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'axe principal estimé est déterminé à partir de la vitesse de rotation du véhicule et à partir d'une vitesse du liquide emporté par le flux généré par l'hélice amont, relativement au corps du véhicule.
Procédé de pilotage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'axe principal estimé (xe) est déterminé à partir de la distance séparant les centres des deux hélices. Procédé de pilotage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'axe principal estimé (xe) est déterminé à partir de l'accélération du véhicule (1 ) selon l'axe de déplacement (x).
Procédé de pilotage selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant le couple d'étape suivant mis en œuvre à intervalles de temps prédéterminés :
- une étape de détermination comprenant une étape de détermination de la vitesse de rotation du véhicule (1 ),
- l'étape de stabilisation à partir de la valeur déterminée lors de l'étape de détermination.
Procédé de pilotage selon la revendication précédente dans lequel l'étape de détermination comprend une étape de détermination de la vitesse courante du liquide emporté par le flux amont généré par l'hélice amont par rapport au corps du véhicule.
Procédé de pilotage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lors de l'étape de stabilisation, on pilote le propulseur de façon que chacune des deux hélices génère un flux dirigé vers l'aval.
10. Procédé de pilotage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le propulseur comprend deux hélices contrarotatives à pas cycliques et collectifs variables.
1 1 . Procédé de pilotage selon la revendication précédente, dans lequel les axes de rotation des deux hélices sont sensiblement confondus.
12. Procédé de pilotage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, lors de l'étape de stabilisation, pour que le propulseur exerce une poussée radiale de façon à faire tourner le véhicule autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de déplacement (x), on pilote le propulseur (3) de façon que l'hélice aval (AVA) génère un flux n'étant pas à symétrie de révolution autour de l'axe de déplacement (x).
13. Procédé de pilotage selon la revendication précédente, dans lequel pour que le propulseur génère une poussée présentant une composante radiale s'exerçant selon une direction dr, formant, autour de l'axe de rotation de l'hélice aval, un premier angle a avec une direction de référence, on pilote le propulseur de façon l'hélice aval (AVA) présente un pas cyclique comprenant un angle cyclique θ donné par la formule suivante :
Θ = a— φ
où la phase cyclique φ est l'angle formé, autour de l'axe de rotation de l'hélice aval (x), entre la poussée générée par l'hélice aval et l'angle cyclique de l'hélice aval, l'angle cyclique d'une hélice étant l'angle formé autour de l'axe de rotation de l'hélice aval (x) entre la direction selon laquelle l'angle de calage cyclique de l'hélice est maximal et la direction de référence.
14. Procédé de pilotage selon la revendication précédente, dans lequel la phase cyclique est déterminée lors d'une phase de calibration.
15. Dispositif de pilotage permettant de piloter un propulseur (3) comprenant une hélice amont (AM) et une hélice aval (AVA) selon un de déplacement dans un sens de déplacement, le dispositif de pilotage étant apte à mettre en œuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, le dispositif de pilotage comprenant un organe de commande configuré pour déterminer l'axe principal estimé lors de l'étape de stabilisation, et un dispositif d'actionnement configuré pour configurer l'hélice amont de façon que l'axe principal du flux amont généré par l'hélice amont (AM) à un instant (t) est l'axe principal estimé (xe).
16. Système de propulsion comprenant le dispositif de pilotage selon la revendication précédente, et un propulseur (3) comprenant une hélice amont (AM) et une hélice aval (AVA) selon un de déplacement dans un sens de déplacement.
17. Véhicule marin comprenant un dispositif de pilotage configuré pour mettre en œuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, le véhicule (1 ) comprenant un corps (2) et un propulseur (3) monté sur le corps (2), le véhicule (1 ) étant destiné à être au moins partiellement immergé dans un liquide et à se déplaçant par rapport au liquide selon un axe de déplacement (x) lié au véhicule dans un sens de déplacement et à tourner autour d'au moins un axe de rotation perpendiculaire à l'axe de déplacement (x) avec une vitesse de rotation, le propulseur (3) comprenant une hélice amont (AM) et une hélice aval (AVA) selon l'axe de déplacement dans le sens de déplacement, le dispositif de pilotage étant apte à mettre en œuvre l'étape de stabilisation de façon que l'axe principal du flux amont généré par l'hélice amont (AM) à un instant (t) soit l'axe principal estimé, le dispositif de pilotage comprenant un organe de commande configuré pour déterminer l'axe principal estimé et un dispositif d'actionnement configuré pour configurer l'hélice amont de façon que l'axe principal du flux amont généré par l'hélice amont (AM) à un instant (t) est l'axe principal estimé (xe).
18. Véhicule marin selon la revendication précédente, dans lequel l'axe principal estimé est déterminé à partir de la vitesse de rotation du véhicule et de la vitesse du liquide emporté par le flux généré par l'hélice amont, par rapport au corps (2) du véhicule (1 )
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