FR2774063A1 - Dispositif depresseur pour systeme immerge remorque - Google Patents

Abstract

Le secteur technique de l'invention est le domaine de la construction des engins et dispositifs sous-marins remorqués, sans capacité propre de propulsion mais capables d'immersion importante, même à vitesse élevée.Un dispositif dépresseur sous-marin comprend d'une manière connue un fuselage longitudinal (1) auquel est fixée l'extrémité (6) d'un câble de traction (7), une aile déportante (3) d'axe principal YY' perpendiculaire à l'axe XX' du fuselage (1) et fixée à celui-ci en arrière du câble (7), et une dérive (2) située dans un plan perpendiculaire à ladite aile (3) et située vers l'extrémité arrière dudit fuselage (1); selon l'invention, ledit dispositif dépresseur comporte vers l'extrémité avant du fuselage et en avant du point de fixation de l'extrémité (6) du câble de traction (7), un empennage (4) d'axe principal Y1 , Y'1 parallèle à celui de l'aile principale (3) et donnant à l'ensemble une configuration dite " en canard ".

Description

DISPOSITIF DEPRESSEUR POUR SYSTEME IMMERGE
REMORQUE
La présente invention a pour objet des dispositifs dépresseurs pour systèmes immergés remorqués.

Le secteur technique de 11 invention est le domaine de la construction des engins et dispositifs sous-marins remorqués, sans capacité propre de propulsion mais capables d'immersion importante, meme a' vitesse élevée.

L'une des applications principales de l'invention est de pouvoir remorquer assez rapidement derrière un navire à l'aide d'un câble, des systèmes de mesure, soit pour l'étude du milieu océanique en lui-même, soit pour celle des fonds sous-marins, soit pour le repérage d'objets ou d'autres engins immergés ; et cela en utilisant un support ne comprenant pas de système de propulsion, afin d'une part de ne pas perturber lesdites mesures et d'autre part de pouvoir effectuer une mise en oeuvre rapide depuis le navire comportant l'ensemble des instruments d'analyse des signaux transmis, soit par le câble de traction lui-même, soit par des transmissions acoustiques : de nombreux dispositifs de mesure sont ainsi utilisés en mer, en étant remorqués par un bâtiment de surface ou un sous-marin.

Cependant, l'immersion de l'extrémité du câble à laquelle est fixé le support diminue rapidement lorsque la vitesse du navire tracteur augmente, particulièrement dans le cas d'un câble qui ne serait pas caréné.

Pour augmenter alors ladite immersion, on peut utiliser un dispositif connu sous la dénomination de dépresseur qui, par son poids et/ou sa configuration hydrodynamique, transmet à l'ensemble une force déportante par opposition à la portance puisqu'il s'agit ici d'un effort devant être dirigé vers le bas et non vers le haut.

L'utilisation d'un dépresseur qui s'immergerait essentiellement par son poids étant pénalisante, tant au niveau des efforts de traction du câble que de sa manutention, il est nécessaire de toute façon de lui donner une configuration hydrodynamique satisfaisante, car sinon subissant un effort de portance qui augmente avec la vitesse, il ne pourrait que remonter.

La présente invention concerne donc essentiellement des dispositifs dépresseurs à configuration hydrodynamique déportante, que l'on qualifie par leur finesse qui est le rapport entre l'effort de déportance vertical dirigé vers le bas et la traînée hydrodynamique dans l'axe d'avancement du dispositif, ce qui correspond en fait à la tangente de l'angle formé par le câble de traction avec l'axe d'avancement dudit dispositif.

Pour avoir une finesse élevée, on connaît différents types de dépresseurs comportant pour cela des ailes de différentes formes, associées en général à des volets de gouverne orientables pour augmenter ladite déportance, mais créant alors en même temps des efforts de traînée importants : on peut citer par exemple la demande de brevet FR 2.655.940 sur un dispositif sous-marin remorqué à ailes portantes composé d'un pan profilé et d'un volet de gouverne orientable relié par une tringlerie à un embout d'accrochage d'un câble de remorquage ; on peut citer également la demande FR 2.637.561 sur un dispositif destiné à maintenir sous l'eau les engins sous-marins remorqués grâce à un dépresseur comprenant une aile en flèche plate réunie au câble tracteur à l'aide de trois suspentes, permettant de lui fixer un angle d'incidence optimal.

Pour améliorer ladite finesse en diminuant la résistance de traînée, différents profils particuliers ont été développés tels que celui décrit dans la demande de brevet EP 354 375 concernant une aile portante à basse résistance, comprenant au moins un gradin concave disposé vers l'arrière dans le sens du profil de l'aile portante, afin de former une couche de cavitation lamellaire ; on peut citer également les ailes delta de type ENDECO ainsi que les monoplans de faible allongement dit EDO ou les multiplans à très faible allongement.

Tous ces dispositifs ne donnent cependant qu'une finesse assez faible, en général de l'ordre de 4 : la traînée résultante induit alors une tension importante sur le câble ; par exemple, le fait d'avoir une finesse deux fois moins élevée pour une vitesse donnée augmente la tension d'environ 30 %, ce qui a des répercussions importantes sur le dimensionnement du système, du câble de traction et de l'appareillage de manutention. La valeur de la finesse est donc un paramètre déterminant de l'ensemble remorqué.

De plus, pour améliorer la finesse des systèmes à ailes déportantes actuels, on ne peut qu'en augmenter l'envergure, ce qui en complique la mise en oeuvre lors des manutentions et en augmente la fragilité.

Le problème posé est donc de pouvoir réaliser des dispositifs dépresseurs pour systèmes immergés remorqués, ayant une architecture et une configuration hydrodynamique permettant d'obtenir une finesse supérieure à celle d'ordre 4 que l'on rencontre avec les meilleurs dispositifs dans ce domaine connus à ce jour, et cela sans augmenter ni le poids, ni les dimensions hors tout du système dépresseur, par rapport à ceux connus.

Une solution au problème posé est un dispositif dépresseur sousmarin comprenant un fuselage longitudinal auquel est fixée l'extrémité d'un câble de traction, une aile déportante d'axe principal YY' perpendiculaire à l'axe XX' du fuselage et fixée à celui-ci en arrière du câble, et une dérive située dans un plan perpendiculaire à ladite aile et située vers l'extrémité arrière dudit fuselage ; suivant l'invention, ledit dispositif comporte vers l'extrémité avant du fuselage et en avant du point de fixation de l'extrémité du câble de traction, un empennage d'axe principal Y1, Y'1 parallèle à celui de l'aile principale et donnant à l'ensemble une configuration dite en canard .

Dans un mode préférentiel de réalisation, ledit dispositif dépresseur comporte des cloisons latérales reliant les extrémités de ladite aile déportante et celles de l'empennage avant.

Le résultat est de nouveaux dispositifs dépresseurs pour systèmes immergés remorqués et répondant au problème posé : en effet, en utilisant suivant l'invention des profils d'ailes et d'empennage de type de ceux des ailes d'avions inversés, de façon à ce que la force portante soit dirigée vers le bas et permette d'obtenir ladite déportance, tels que par exemple des profils de type NACA 44/12 ou 63/412, dont les caractéristiques sont connues tel que dans le document intitulé "Theory of wing sections" (including a summary of airfoil data) par
Ira H. ABBOTT et Albert E. VON DOENHOFF publié par les éditions
DOVER PUBLICATIONS de New York, on peut obtenir une finesse d'ensemble du dispositif de l'ordre de 10 à 12.

Pour des dispositifs dépresseurs de même dimension extérieure et d'encombrement réalisés avec des ailes de type EDO et ENDECO (ces types de profil d'ailes étant connus, il n'est pas nécessaire d'en préciser davantage les caractéristiques autres que par la représentation des figures 2 et 3 jointes) ; on obtient par rapport à un dispositif dépresseur réalisé suivant la présente invention
- type EDO tel que représenté sur les figures 2 (figure 2a en vue de dessus, figure 2b en vue de coté, et figure 2c en vue de face) : 60 % de déportance et une même traînée,
- type ENDECO tel que représenté sur les figures 3 (figure 3a en vue de dessus, figure 3b en vue de coté, et figure 3c en vue de face): même déportance mais avec une traînée double,
ce qui correspond respectivement à une finesse égale à 1,66 et 2 fois plus faible que celle du dispositif dépresseur suivant l'invention.

De plus, la présence des cloisons latérales reliant les extrémités de l'aile principale et de l'empennage évite d'accrocher tout câble qui risquerait de se prendre entre les appendices constitués par les extrémités de l'aile et de l'empennage ; par ailleurs, ces cloisons assurent une meilleure rigidité à l'ensemble, tout en donnant une stabilité en roulis que l'on peut augmenter en inclinant à moins de 900 le plan des cloisons par rapport au plan défini par les axes principaux de l'aile du fuselage et de l'empennage, qui est le plan quasi-horizontal en position de remorquage.

On peut également ajuster l'effort de déportance par le réglage de l'incidence de l'empennage pour une configuration donnée.

L'empennage avant, outre sa participation dans l'augmentation de la finesse d'ensemble évoquée ci-dessus, assure une stabilité de remorquage de l'aile principale en tangage, permettant à celle-ci de fonctionner d'autant plus à sa finesse propre, car sinon pour une aile seule, il est nécessaire de lui donner un profil auto-stable, dont le rendement de finesse est alors moins bon que dans son utilisation suivant l'invention.

On pourrait citer d'autres avantages de la présente invention, mais ceux cités ci-dessus en montrent déjà suffisamment pour en prouver la nouveauté et l'intérêt.

La description et la figure ci-après représentent un exemple de réalisation de l'invention, mais n'ont aucun caractère limitatif: d'autres réalisations sont possibles, dans le cadre de la portée et de l'étendue de cette invention, en particulier en changeant les profils des ailes et le rapport des dimensions des différents éléments constituant le dispositif.

Suivant la figure 1, le dispositif dépresseur sous-marin pouvant être tracté par un câble 7 depuis un navire non représenté sur la figure et transmettant l'effort R de remorquage, comprend un fuselage longitudinal 1 auquel est fixée l'extrémité 6 dudit câble de traction 7.

Suivant l'invention, ledit fuselage central 1, d'axe XX' suivant la direction d'avancement du dispositif dans le milieu aquatique 8 où il est immergé, supporte
- une aile déportante 3 d'axe principal YY' suivant son envergure
E et perpendiculaire à l'axe XX' dudit fuselage 1 ; l'allongement de ladite aile déportante 3 correspondant au rapport des dimensions de son envergure E par rapport à sa corde C, est au moins de 5 et de préférence 6, afin d'obtenir avec les profils NACA évoqués précédemment une finesse de l'ensemble du dispositif, au moins égale à 8, et même de l'ordre de 10 à 12,
- une dérive 2 située dans un plan vertical perpendiculaire à celui de l'aile portante 3 et située vers l'extrémité arrière du fuselage 1, ladite dérive donnant la stabilité en lacet de l'ensemble du dispositif dépresseur,
- un empennage 4 situé vers l'extrémité avant du fuselage 1 et en avant de la pièce d'attache de l'extrémité 6 du câble 7, qui donne la stabilité en tangage, améliore la finesse de l'ensemble, et donne au dispositif une configuration dite de type canard ; ledit empennage 4 a une corde de dimension environ du quart de celle de l'aile 3,
- deux cloisons latérales 5 relient les extrémités de ladite aile déportante 3 et celles de l'empennage 4 ; ces cloisons 5 peuvent être planes ou profilées ; lesdites cloisons latérales 5 peuvent être également inclinées à moins de 900 par rapport au plan constitué par les axes YY', YY'" afin d'augmenter la stabilité en roulis de l'ensemble du dispositif.

Ladite aile déportante 3 et l'empennage 4 sont ainsi réalisés en profils à forte portance, comme ceux cités à titre d'exemples ci-dessus.

La configuration retenue permet d'obtenir une bonne stabilité d'ensemble, avec un effort déportant F maximum pour une envergure E définie, et un effort de traînée T réduit : en effet, le rapport F/T qui est égal à tangente a, est suivant l'invention supérieur à 8, soit donc plus du double de celui obtenu dans les dispositifs connus à ce jour ; cette augmentation de la finesse F/T diminue alors d'une part, comme indiqué précédemment, la tension R d'au moins 30 % et augmentant simultanément d'autre part l'angle a, permet de raccourcir encore plus la longueur du câble 7 pour une immersion donnée.

Claims (6)

REVENDICATIONS

1. Dispositif dépresseur sous-marin, comprenant un fuselage longitudinal (1) auquel est fixée l'extrémité (6) d'un câble de traction (7), une aile déportante (3) d'axe principal YY' perpendiculaire à l'axe

XX' du fuselage (1) et fixée à celui-ci en arrière du câble (7), et une dérive (2) située dans un plan perpendiculaire à ladite aile (3) et située vers l'extrémité arrière dudit fuselage (1), caractérisé en ce qu'il comporte vers l'extrémité avant du fuselage et en avant du point de fixation de l'extrémité (6) du câble de traction (7), un empennage (4) d'axe principal Y1 Y'1 parallèle à celui de l'aile principale (3) et donnant à l'ensemble une configuration dite en canard .

2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des cloisons latérales (5) reliant les extrémités de ladite aile déportante (3) et celles de l'empennage avant (4).

3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites cloisons latérales (5) sont inclinées pour augmenter la stabilité en roulis du dispositif.

4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite aile (3) déportante et l'empennage (4) sont réalisés en profils à forte portance.

5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'allongement de l'aile principale (3) est au moins de 5.

6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que sa finesse est au moins égale à 8.