FR3073816A1 - SUBMARINE VEHICLE COMPRISING A PROPULSION CHAIN AND METHOD THEREOF - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un véhicule sous-marin (10) comprenant une coque extérieure (20) et une coque étanche (22) entourée par la coque extérieure (20), la coque étanche (22) délimitant un espace étanche (29), la coque étanche (22) comportant une structure porteuse (32) délimitant une ouverture (36), le véhicule sous-marin (10) comprenant en outre une chaîne de propulsion (26) comprenant : - un moteur d'entraînement (54), - un arbre d'entraînement (52) entraîné par le moteur d'entraînement (54), l'arbre d'entraînement (52) s'étendant selon une direction longitudinale (L) et passant par l'ouverture (36), - au moins un palier avant (59) en contact de roulement avec l'arbre d'entraînement (52), le palier avant (59) étant rigidement fixé à la structure porteuse (32), le palier avant (59) étant configuré pour transmettre des efforts longitudinaux entre l'arbre d'entraînement (52) et la structure porteuse (32).The invention relates to an underwater vehicle (10) comprising an outer shell (20) and a watertight shell (22) surrounded by the outer shell (20), the watertight shell (22) delimiting a watertight space (29), the watertight shell (22) having a carrier structure (32) defining an opening (36), the underwater vehicle (10) further comprising a propulsion chain (26) comprising: - a drive motor (54), - a drive shaft (52) driven by the drive motor (54), the drive shaft (52) extending in a longitudinal direction (L) and passing through the opening (36), - at at least one front bearing (59) in rolling contact with the drive shaft (52), the front bearing (59) being rigidly fixed to the supporting structure (32), the front bearing (59) being configured to transmit longitudinal forces between the drive shaft (52) and the carrier structure (32).
Description
Véhicule sous-marin comprenant une chaîne de propulsion et procédé associéUnderwater vehicle comprising a propulsion chain and associated method
La présente invention concerne une chaîne cinématique d’un véhicule sous-marin. L’invention concerne également un véhicule sous-marin et un procédé de démontage d’une telle chaîne cinématique.The present invention relates to a kinematic chain of an underwater vehicle. The invention also relates to an underwater vehicle and a method of dismantling such a kinematic chain.
L’invention concerne le domaine des véhicules sous-marins et plus particulièrement le domaine de la propulsion sous-marine.The invention relates to the field of underwater vehicles and more particularly to the field of underwater propulsion.
Il est connu des véhicules sous-marins comprenant une coque extérieure et une coque étanche entourée par la coque extérieure. La coque étanche comprend une cloison arrière formant une barrière entre un milieu immergé, accessible pour un fluide provenant d’un extérieur du véhicule sous-marin, et un milieu intérieur de la coque étanche, non accessible au fluide.It is known to underwater vehicles comprising an outer shell and a waterproof shell surrounded by the outer shell. The watertight hull comprises a rear partition forming a barrier between a submerged environment, accessible for a fluid coming from outside of the underwater vehicle, and an interior environment of the waterproof hull, not accessible to the fluid.
De tels sous-marins comprennent des chaînes cinématiques de propulsion comprenant une hélice connectée à un arbre d’entraînement tournant qui est entraîné par un moteur disposé à l’intérieur de la coque étanche. L’arbre d’entraînement est en contact rotatif avec un palier immergé supporté par la coque extérieure, avec un autre palier immergé supporté par la cloison arrière et un palier porteur disposé à l’intérieur de la coque étanche. Les forces de propulsion entre l’arbre d’entraînement et la coque étanche proviennent de l’hélice et sont transférées par le palier porteur qui comprend une butée principale. Le palier porteur, la butée principale et le moteur sont fixés sur des carlingages de la coque étanche, qui sont soudés dans une partie basse d’un compartiment de propulsion dans la coque étanche.Such submarines include kinematic propulsion chains comprising a propeller connected to a rotating drive shaft which is driven by a motor disposed inside the sealed hull. The drive shaft is in rotary contact with a submerged bearing supported by the outer shell, with another submerged bearing supported by the rear bulkhead and a bearing bearing disposed inside the sealed shell. The propulsion forces between the drive shaft and the sealed shell come from the propeller and are transferred by the bearing which includes a main stop. The bearing, the main stop and the motor are fixed to the hull waterproof casings, which are welded in a lower part of a propulsion compartment in the waterproof hull.
Cependant, lors de l’immersion du véhicule sous-marin, la coque étanche se déforme. Les éléments de la chaîne de propulsion se déplacent alors relativement l’un par rapport à l’autre. Par exemple, le palier porteur, la butée principale et le moteur se déplacent verticalement lors d’une compression de la coque étanche. En conséquence, la chaîne de propulsion se décentre par rapport à un axe de rotation de l’hélice à cause de ces déformations. Certains éléments, notamment ceux de la chaîne de propulsion, reçoivent des surcharges. Les surcharges entraînent un vieillissement rapide de ces éléments. En outre, le décentrement de la chaîne de propulsion entraîne une émission sonore élevée de la chaîne et entraîne une fuite d’eau de mer vers l’intérieur de la coque étanche.However, when the underwater vehicle is submerged, the waterproof shell deforms. The elements of the propulsion chain then move relatively relative to each other. For example, the bearing, the main stop and the motor move vertically when the sealed shell is compressed. As a result, the propulsion chain offsets relative to an axis of rotation of the propeller due to these deformations. Certain elements, notably those of the propulsion chain, receive overloads. Overloads cause these elements to age quickly. In addition, the shifting of the propulsion chain results in a high noise emission from the chain and leads to a seawater leak towards the interior of the watertight hull.
Il existe donc un besoin pour un véhicule sous-marin présentant un comportement amélioré lors de l’immersion et présentant une meilleure discrétion acoustique.There is therefore a need for an underwater vehicle having improved behavior during immersion and having better acoustic discretion.
Pour cela, la présente description porte sur un véhicule sous-marin comprenant une coque extérieure et une coque étanche entourée par la coque extérieure, la coque étanche délimitant un espace étanche du véhicule sous-marin, la coque étanche comportant une structure porteuse délimitant une ouverture, le véhicule sous-marin comprenant en outre une chaîne de propulsion comprenant :For this, the present description relates to an underwater vehicle comprising an outer shell and a waterproof shell surrounded by the outer shell, the waterproof shell delimiting a sealed space of the underwater vehicle, the waterproof shell comprising a supporting structure delimiting an opening. , the underwater vehicle further comprising a propulsion chain comprising:
- un moteur d’entraînement,- a drive motor,
- un arbre d’entraînement entraîné par le moteur d’entraînement, l’arbre d’entraînement s’étendant selon une direction longitudinale et passant par l’ouverture,- a drive shaft driven by the drive motor, the drive shaft extending in a longitudinal direction and passing through the opening,
- une hélice fixée rigidement à l’arbre d’entraînement, et- a propeller rigidly fixed to the drive shaft, and
- au moins un palier avant en contact de roulement avec l’arbre d’entraînement, le palier avant étant rigidement fixé à la structure porteuse, le palier avant étant configuré pour transmettre des efforts longitudinaux entre l’arbre d’entraînement et la structure porteuse.- At least one front bearing in rolling contact with the drive shaft, the front bearing being rigidly fixed to the support structure, the front bearing being configured to transmit longitudinal forces between the drive shaft and the support structure .
Suivant des modes de réalisation particuliers, le véhicule sous-marin comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :According to particular embodiments, the underwater vehicle comprises one or more of the following characteristics, taken alone or in any technically possible combination:
- le palier avant comprend un dispositif d’étanchéité configuré pour empêcher une circulation d’un fluide entre l’espace étanche et un espace immergé à l’extérieur de la coque étanche ;- the front bearing comprises a sealing device configured to prevent a circulation of a fluid between the sealed space and a submerged space outside the sealed shell;
- le moteur est fixé rigidement à la structure porteuse ;- the motor is rigidly fixed to the supporting structure;
- un arbre moteur est relié à l’arbre d’entraînement par l’intermédiaire d’une jonction, la jonction étant déformable élastiquement au moins selon la direction longitudinale ;- a motor shaft is connected to the drive shaft via a junction, the junction being elastically deformable at least in the longitudinal direction;
- le palier avant comprend une pluralité de roulements, chaque roulement comprenant des rouleaux, chaque rouleau étant configuré pour tourner autour d'un axe de rotation, l’axe de rotation d’un rouleau du roulement étant incliné par rapport à l’axe de rotation d’un autre rouleau du roulement ;the front bearing comprises a plurality of bearings, each bearing comprising rollers, each roller being configured to rotate about an axis of rotation, the axis of rotation of a roller of the bearing being inclined relative to the axis of rotation of another roller of the bearing;
- le palier avant comprend un dispositif d’étanchéité configuré pour empêcher une circulation d’un fluide entre l’espace étanche et un espace immergé à l’extérieur de la coque étanche, et le dispositif d’étanchéité et la pluralité de roulements sont espacés entre eux d’une distance inférieure à 200 millimètres selon la direction longitudinale, de préférence inférieure à 100 millimètres ;the front bearing comprises a sealing device configured to prevent a circulation of a fluid between the sealed space and a submerged space outside the sealed shell, and the sealing device and the plurality of bearings are spaced between them by a distance of less than 200 millimeters in the longitudinal direction, preferably less than 100 millimeters;
- le palier avant est, en outre, configuré pour transmettre des efforts transversaux, les efforts transversaux étant perpendiculaire aux efforts longitudinaux ;- The front bearing is further configured to transmit transverse forces, the transverse forces being perpendicular to the longitudinal forces;
- le véhicule sous-marin comprend un palier arrière fixé à la coque extérieure, le palier arrière étant en contact de roulement avec l’arbre d’entraînement ; et- the underwater vehicle comprises a rear bearing fixed to the outer shell, the rear bearing being in rolling contact with the drive shaft; and
- la structure porteuse comprend un surbau faisant saillie d’une surface arrière de la structure porteuse.- The supporting structure includes a coaming projecting from a rear surface of the supporting structure.
La présente description se rapporte également à un procédé de démontage de la chaîne de propulsion d’un véhicule sous-marin comprenant une coque extérieure et une coque étanche entourée par la coque extérieure, la coque étanche délimitant un espace étanche du véhicule sous-marin, la coque étanche comportant une structure porteuse délimitant une ouverture, le véhicule sous-marin comprenant en outre une chaîne de propulsion comprenant :This description also relates to a method for dismantling the propulsion chain of an underwater vehicle comprising an outer shell and a waterproof shell surrounded by the outer shell, the waterproof shell delimiting a sealed space of the underwater vehicle, the watertight hull comprising a carrying structure delimiting an opening, the underwater vehicle further comprising a propulsion chain comprising:
- un moteur d’entraînement,- a drive motor,
- un arbre d’entraînement entraîné par le moteur d’entraînement, l’arbre d’entraînement s’étendant selon une direction longitudinale et passant par l’ouverture,- a drive shaft driven by the drive motor, the drive shaft extending in a longitudinal direction and passing through the opening,
- une hélice fixée rigidement à l’arbre d’entraînement, et- a propeller rigidly fixed to the drive shaft, and
- au moins un palier avant en contact de roulement avec l’arbre d’entraînement, le palier avant étant rigidement fixé à la structure porteuse, le palier avant étant configuré pour transmettre des efforts longitudinaux entre l’arbre d’entraînement et la structure porteuse, le procédé comprenant :- At least one front bearing in rolling contact with the drive shaft, the front bearing being rigidly fixed to the support structure, the front bearing being configured to transmit longitudinal forces between the drive shaft and the support structure , the process comprising:
- le glissement de l’hélice selon la direction longitudinale vers l’extérieur du véhicule sous-marin,- the sliding of the propeller in the longitudinal direction towards the outside of the underwater vehicle,
- le glissement du palier arrière vers l’extérieur du véhicule sous-marin, et- the sliding of the rear landing towards the outside of the underwater vehicle, and
- le glissement au moins de l’arbre d’entraînement et du palier avant vers l’extérieur.- at least the sliding of the drive shaft and the front bearing outwards.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation de l’invention, donnés à titre d’exemple uniquement et en référence aux dessins qui sont :Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the following description of embodiments of the invention, given by way of example only and with reference to the drawings which are:
- figure 1, une vue schématique d’une partie d’un sous-marin comprenant une chaîne de propulsion, et- Figure 1, a schematic view of a part of a submarine comprising a propulsion chain, and
- figure 2, une vue schématique d’une partie du sous-marin montrant des efforts présents lors d’une propulsion du véhicule sous-marin.- Figure 2, a schematic view of a part of the submarine showing the forces present during propulsion of the underwater vehicle.
Une partie d’un véhicule sous-marin 10 est représentée sur la figure 1. Le véhicule sous-marin 10 est destiné à être dans un environnement sous-marin, par exemple de l’eau de mer. Dans la suite, le véhicule sous-marin 10 et simplement dénommé sousmarin 10.Part of an underwater vehicle 10 is shown in FIG. 1. The underwater vehicle 10 is intended to be in an underwater environment, for example sea water. In the following, the vehicle under -Marine 10 and simply referred to as submarine 10.
Le sous-marin 10 comprend une coque extérieure 20, une coque étanche 22 et une chaîne de propulsion 26.The submarine 10 includes an outer hull 20, a waterproof hull 22 and a propulsion chain 26.
Il est défini une direction longitudinale L pour le sous-marin 10. La direction longitudinale L est la direction selon laquelle une force de propulsion de la chaîne de propulsion 26 est destinée à être produite.A longitudinal direction L is defined for the submarine 10. The longitudinal direction L is the direction in which a propulsion force of the propulsion chain 26 is intended to be produced.
Dans la suite de la description, les expressions « transversalement » et « transversal » désignent toute direction perpendiculaire à la direction longitudinale L.In the following description, the expressions “transversely” and “transversely” designate any direction perpendicular to the longitudinal direction L.
La coque extérieure 20 forme une structure extérieure du sous-marin 10 délimitant un espace intérieur 27. La coque extérieure 20 est destinée à être en contact direct avec l’environnement sous-marin.The outer hull 20 forms an outer structure of the submarine 10 delimiting an interior space 27. The outer hull 20 is intended to be in direct contact with the underwater environment.
L’espace intérieur 27 comprend un espace immergé 28 et un espace étanche 29. L’espace immergé 28 est délimité par une surface intérieure de la coque extérieure 20 et une surface extérieure de la coque étanche 22. L’eau de mer circule dans l’espace immergé 28.The interior space 27 comprises an immersed space 28 and a sealed space 29. The immersed space 28 is delimited by an interior surface of the outer shell 20 and an exterior surface of the waterproof shell 22. The sea water circulates in the submerged space 28.
La coque extérieure 20 comprend une charpente arrière 30, correspondant à l’extrémité arrière de la coque extérieure 20. La charpente arrière 30 comprend des structures axisymétriques.The outer shell 20 comprises a rear frame 30, corresponding to the rear end of the outer shell 20. The rear frame 30 comprises axisymmetric structures.
La coque étanche 22 est située dans l’espace intérieur 27. La coque étanche 22 est une structure axisymétrique délimitant un espace étanche 29 du sous-marin 10. Par exemple, l’équipage et des instruments de navigation du sous-marin 10 sont situés dans l’espace étanche 29. L’espace étanche 29 est imperméable par rapport à l’extérieur du sous-marin 10.The watertight hull 22 is located in the interior space 27. The watertight hull 22 is an axisymmetric structure delimiting a watertight space 29 of the submarine 10. For example, the crew and navigation instruments of the submarine 10 are located in the sealed space 29. The sealed space 29 is waterproof relative to the exterior of the submarine 10.
La coque étanche 22 comprend une cloison arrière 31 et une structure porteuse 32.The waterproof shell 22 comprises a rear partition 31 and a support structure 32.
La cloison arrière 31 est un mur à l’arrière de la coque étanche 22 délimitant un trou 33.The rear partition 31 is a wall at the rear of the waterproof shell 22 delimiting a hole 33.
La structure porteuse 32 est une structure comprenant une surface arrière 42. La structure porteuse 32 est rigidement fixée à la cloison arrière 31. Par exemple, la structure porteuse 32 est boulonnée sur la cloison arrière 31.The support structure 32 is a structure comprising a rear surface 42. The support structure 32 is rigidly fixed to the rear partition 31. For example, the support structure 32 is bolted to the rear partition 31.
La structure porteuse 32 est l’extrémité arrière de la coque étanche 22.The supporting structure 32 is the rear end of the waterproof shell 22.
La structure porteuse 32 définit une ouverture 36. L’ouverture 36 est configurée pour recevoir une partie de la chaîne de propulsion 26.The supporting structure 32 defines an opening 36. The opening 36 is configured to receive part of the propulsion chain 26.
La structure porteuse 32 comprend un surbau 40. Le surbau 40 est une structure faisant saillie de la surface arrière 42 de la structure porteuse 32 selon la direction longitudinale L.The supporting structure 32 comprises a coaming 40. The coaming 40 is a structure projecting from the rear surface 42 of the supporting structure 32 in the longitudinal direction L.
La structure porteuse 32 est rigidement fixée à la coque étanche 22. Par exemple, la structure porteuse 32 est fixée par des vis 38 à la coque étanche 22 comme visible sur la figure 1. Un écartement éventuel entre la coque étanche 22 et la structure porteuse 32 est, par exemple, étoupé par une masse d’étanchéité, non représentée.The support structure 32 is rigidly fixed to the waterproof shell 22. For example, the support structure 32 is fixed by screws 38 to the waterproof shell 22 as visible in FIG. 1. Any separation between the waterproof shell 22 and the support structure 32 is, for example, sealed by a sealing mass, not shown.
La structure porteuse 32 est apte à transmettre des forces entre la coque étanche 22 et la chaîne de propulsion 26.The supporting structure 32 is capable of transmitting forces between the watertight shell 22 and the propulsion chain 26.
La chaîne de propulsion 26 est configurée pour générer une force de propulsion du sous-marin 10.The propulsion chain 26 is configured to generate a propelling force for the submarine 10.
La chaîne de propulsion 26 comprend une hélice 50, un arbre d’entraînement 52, un moteur d’entraînement 54, une jonction 56, un palier arrière 58 et un palier avant 59.The propulsion chain 26 comprises a propeller 50, a drive shaft 52, a drive motor 54, a junction 56, a rear bearing 58 and a front bearing 59.
L’hélice 50 comprend une couronne circulaire 60 et une pluralité de pales 61 fixées sur la couronne 60. L’hélice 50 est configurée pour tourner autour d’un axe de rotation R et de générer une force de propulsion selon la direction longitudinale L.The propeller 50 comprises a circular crown 60 and a plurality of blades 61 fixed on the crown 60. The propeller 50 is configured to rotate around an axis of rotation R and to generate a propelling force in the longitudinal direction L.
L’axe de rotation R est parallèle à la direction longitudinale L. L’axe de rotation R est défini comme l’axe autour duquel l’arbre d’entraînement 52 est destiné à tourner par rapport à la coque étanche 22 du sous-marin 10.The axis of rotation R is parallel to the longitudinal direction L. The axis of rotation R is defined as the axis around which the drive shaft 52 is intended to rotate relative to the watertight hull 22 of the submarine 10.
L’arbre d’entraînement 52 est un arbre porte-hélice connecté à l’hélice 50. L’arbre d’entraînement 52 est, par exemple, un arbre cylindrique à base circulaire s’étendant selon la direction du cylindre. La base circulaire présente, par exemple, un rayon compris entre 30 millimètres (mm) et 200 mm, de préférence compris entre 80 mm et 120 mm. L’arbre d’entraînement 52 s’étend entre une extrémité arrière 62 et une extrémité avant 63 selon la direction longitudinale L. L’extrémité arrière 62 de l’arbre d’entraînement 52 est rigidement fixée à l’hélice 50. L’extrémité avant 63 de l’arbre d’entraînement 52 est fixée à la jonction 56.The drive shaft 52 is a propeller shaft connected to the propeller 50. The drive shaft 52 is, for example, a cylindrical shaft with a circular base extending in the direction of the cylinder. The circular base has, for example, a radius between 30 millimeters (mm) and 200 mm, preferably between 80 mm and 120 mm. The drive shaft 52 extends between a rear end 62 and a front end 63 in the longitudinal direction L. The rear end 62 of the drive shaft 52 is rigidly fixed to the propeller 50. L ' front end 63 of the drive shaft 52 is fixed to the junction 56.
L’arbre d’entraînement 52 traverse la structure porteuse 32, par l’ouverture 36.The drive shaft 52 passes through the support structure 32, through the opening 36.
Le moteur 54 est, par exemple, un moteur électrique. Le moteur 54 comprend un stator et un rotor configuré pour tourner autour de l’axe de rotation R. Le rotor est fixé à un arbre moteur 64.The motor 54 is, for example, an electric motor. The motor 54 comprises a stator and a rotor configured to rotate around the axis of rotation R. The rotor is fixed to a motor shaft 64.
Le moteur 54 est rigidement fixé à la structure porteuse 32. Le stator du moteur 54 est rigidement fixé à une fixation 65. La fixation 65 est fixée à la structure porteuse 32. Le moteur 54 est centré sur l’axe de rotation R.The motor 54 is rigidly fixed to the supporting structure 32. The stator of the motor 54 is rigidly fixed to a fixing 65. The fixing 65 is fixed to the supporting structure 32. The motor 54 is centered on the axis of rotation R.
La jonction 56 est un accouplement élastique entre l’arbre d’entraînement 52 et l’arbre moteur 64.The junction 56 is an elastic coupling between the drive shaft 52 and the motor shaft 64.
La jonction 56 comprend, par exemple, une rotule reçue par deux blocs mécaniques respectivement fixés à l’arbre d’entraînement 52 et à l’arbre moteur 64. La rotule est lubrifiée. La jonction 56 est configurée pour tolérer des rotations de l’arbre d’entraînement 52 et de l’arbre moteur 64 autour de la rotule. En outre, la jonction 56 est configurée pour tolérer un déplacement de l’arbre d’entraînement 52 par rapport à l’arbre moteur 64.The junction 56 comprises, for example, a ball joint received by two mechanical blocks respectively fixed to the drive shaft 52 and to the motor shaft 64. The ball joint is lubricated. Junction 56 is configured to tolerate rotations of the drive shaft 52 and the motor shaft 64 around the ball joint. In addition, the junction 56 is configured to tolerate a movement of the drive shaft 52 relative to the motor shaft 64.
La distance entre la rotule et chaque bloc mécanique est variable. La jonction 56 est, par exemple, déformable élastiquement selon la direction longitudinale L et/ou transversalement.The distance between the ball joint and each mechanical block is variable. The junction 56 is, for example, elastically deformable in the longitudinal direction L and / or transversely.
En variante, la jonction 56 comprend une double rotule. Une telle double rotule comprend deux rotules formant une suspension cardan.Alternatively, the junction 56 includes a double ball joint. Such a double ball joint comprises two ball joints forming a cardan suspension.
Le palier arrière 58 est un palier immergé dans l’eau de mer. Le palier arrière 58 est configuré pour être refroidi par l’eau de mer.The rear bearing 58 is a bearing immersed in sea water. The rear bearing 58 is configured to be cooled by sea water.
Le palier arrière 58 est fixé à une structure métallique 66. La structure métallique 66 est une chaise de palier fixée par des vis à la coque extérieure 20. La structure métallique 66 est fixée à la charpente arrière 30 de la coque extérieure 20. Par exemple, la structure métallique 66 est boulonnée sur la charpente arrière 30. La structure métallique 66 est amovible.The rear bearing 58 is fixed to a metal structure 66. The metal structure 66 is a bearing chair fixed by screws to the outer shell 20. The metal structure 66 is fixed to the rear frame 30 of the outer shell 20. For example , the metal structure 66 is bolted to the rear frame 30. The metal structure 66 is removable.
Le palier arrière 58 est destiné à être en contact de roulement avec l’arbre d’entraînement 52.The rear bearing 58 is intended to be in rolling contact with the drive shaft 52.
Par l’expression « contact de roulement », il est entendu une connexion lubrifiée entre deux éléments configurés pour tourner l’un par rapport à l’autre.By the expression "rolling contact" is meant a lubricated connection between two elements configured to rotate relative to one another.
Le palier arrière 58 est configuré pour transmettre des forces entre l’arbre d’entraînement 52 et la coque extérieure 20. Par exemple, le palier arrière 58 est configuré pour transmettre des forces de propulsion.The rear bearing 58 is configured to transmit forces between the drive shaft 52 and the outer shell 20. For example, the rear bearing 58 is configured to transmit propelling forces.
Le palier avant 59 est un palier étanche. Le palier avant 59 est fixé à la structure porteuse 32. Le palier avant 59 est destiné à être en contact de roulement avec l’arbre d’entraînement 52. Le palier avant 59 est centré sur la structure porteuse 32, par rapport à l’axe de rotation R.The front bearing 59 is a sealed bearing. The front bearing 59 is fixed to the support structure 32. The front bearing 59 is intended to be in rolling contact with the drive shaft 52. The front bearing 59 is centered on the support structure 32, with respect to the axis of rotation R.
Le palier avant 59 est destiné à transmettre des forces entre la structure porteuse 32 et l’arbre d’entraînement 52.The front bearing 59 is intended to transmit forces between the support structure 32 and the drive shaft 52.
Le palier avant 59 est configuré pour transmettre des efforts longitudinaux et des efforts transversaux.The front bearing 59 is configured to transmit longitudinal forces and transverse forces.
Par exemple, le palier avant 59 est configuré pour transmettre des efforts de poussée selon la direction longitudinale L. Le palier avant 59 est, en outre, un palier porteur destiné à supporter le poids de l’arbre d’entraînement 52.For example, the front bearing 59 is configured to transmit thrust forces in the longitudinal direction L. The front bearing 59 is, moreover, a bearing bearing intended to support the weight of the drive shaft 52.
De préférence, le palier avant 59 forme une butée principale configurée pour transmettre la majorité des efforts longitudinaux.Preferably, the front bearing 59 forms a main stop configured to transmit the majority of the longitudinal forces.
Par l’expression « majorité des efforts », il est entendu plus de 50 % des forces correspondantes, et de préférence au moins 75 % des forces correspondantes.By the expression "majority of efforts" is meant more than 50% of the corresponding forces, and preferably at least 75% of the corresponding forces.
Avantageusement, le palier avant 59 est configuré pour transmettre l’ensemble des efforts longitudinaux.Advantageously, the front bearing 59 is configured to transmit all of the longitudinal forces.
Le palier avant 59 comprend un carter 70, un dispositif d’étanchéité et une pluralité de roulements.The front bearing 59 comprises a housing 70, a sealing device and a plurality of bearings.
Le carter 70 est un boîtier métallique logeant le dispositif d’étanchéité et la pluralité de roulements. Le carter 70 est centré et boulonné sur la structure porteuse 32.The housing 70 is a metal housing housing the sealing device and the plurality of bearings. The housing 70 is centered and bolted to the support structure 32.
Le dispositif d’étanchéité est un joint à lèvres. Le dispositif d’étanchéité comprend une première garniture mécanique fixée à l’arbre d’entraînement 52 et une deuxième garniture est fixée au carter du palier avant 59.The sealing device is a lip seal. The sealing device comprises a first mechanical seal fixed to the drive shaft 52 and a second seal is fixed to the front bearing housing 59.
La première garniture est appuyée sur la deuxième garniture par des ressorts fixés sur l’arbre d’entraînement 52 et disposés à dans l’espace immergé 28.The first gasket is supported on the second gasket by springs fixed to the drive shaft 52 and arranged in the submerged space 28.
Le dispositif d’étanchéité comprend, en outre, une caisse à égoutture, configurée pour récupérer une fuite éventuelle de l’eau de mer passant entre la première garniture et deuxième garniture. La caisse à égoutture est située dans l’espace étanche 29, à l’intérieur de la coque étanche 22.The sealing device further comprises a drip case, configured to recover a possible leak of seawater passing between the first lining and second lining. The drip tray is located in the sealed space 29, inside the sealed shell 22.
La première garniture et deuxième garniture sont en contact glissant l’une avec l’autre.The first lining and second lining are in sliding contact with each other.
Par l’expression « contact glissant », il est entendu que les garnitures sont en contact physique entre elles et que la première garniture est apte à tourner par rapport à la deuxième garniture.By the expression "sliding contact", it is understood that the linings are in physical contact with one another and that the first lining is able to rotate relative to the second lining.
Le dispositif d’étanchéité forme une barrière fluidique entre l’espace intérieur 27 et l’espace étanche 29. En d’autres termes, le dispositif d’étanchéité est configuré pour empêcher une circulation d’un fluide entre l’espace intérieur 27 et l’extérieur de la coque étanche 22.The sealing device forms a fluid barrier between the interior space 27 and the sealing space 29. In other words, the sealing device is configured to prevent a circulation of a fluid between the interior space 27 and the exterior of the waterproof shell 22.
Le dispositif d’étanchéité est configuré pour être refroidi par échange thermique direct avec l’eau de mer circulant dans l’espace immergé 28 entre la coque étanche 22 et la coque extérieure 20.The sealing device is configured to be cooled by direct heat exchange with the sea water circulating in the submerged space 28 between the waterproof shell 22 and the outer shell 20.
Chaque roulement de la pluralité des roulements est graissé et configuré pour travailler dans un milieu étanche. Chaque roulement est centré par rapport à l’axe de rotation R.Each bearing of the plurality of bearings is greased and configured to work in a sealed environment. Each bearing is centered with respect to the axis of rotation R.
Chaque roulement comprend des bagues et des rouleaux. Chaque rouleau est configuré pour tourner autour d’un axe de rotation. L’axe de rotation d’un rouleau du roulement est incliné par rapport à l’axe de rotation d’un autre rouleau du roulement. Deux rouleaux sont respectivement agencés de manière conique.Each bearing includes rings and rollers. Each roller is configured to rotate around an axis of rotation. The axis of rotation of one roller in the bearing is inclined relative to the axis of rotation of another roller in the bearing. Two rollers are respectively arranged conically.
De préférence, le dispositif d’étanchéité est disposé très proche des roulements selon la direction longitudinale L. Par exemple, le dispositif d’étanchéité et la pluralité de roulements sont espacés entre eux d’une distance inférieure à 200 millimètres selon la direction longitudinale L, de préférence inférieure à 100 millimètres.Preferably, the sealing device is arranged very close to the bearings in the longitudinal direction L. For example, the sealing device and the plurality of bearings are spaced apart by a distance of less than 200 millimeters in the longitudinal direction L , preferably less than 100 millimeters.
Le fonctionnement du sous-marin 10 est maintenant décrit Notamment, la propulsion du sous-marin 10 par la chaîne de propulsion 26 est décrite.The operation of the submarine 10 is now described In particular, the propulsion of the submarine 10 by the propulsion chain 26 is described.
Le moteur 54 tourne le rotor et l’arbre moteur 64 autour de l’axe de rotation R. Par la jonction 56, l’arbre d’entraînement 52 et l’hélice 50 sont actionnés.The motor 54 turns the rotor and the motor shaft 64 about the axis of rotation R. By the junction 56, the drive shaft 52 and the propeller 50 are actuated.
Sur la figure 2, des efforts présents sur la chaîne de propulsion 26 lors de la propulsion sont schématiquement représentés.In FIG. 2, forces present on the propulsion chain 26 during propulsion are schematically represented.
Sur le palier arrière 58, des efforts transversaux A1 sont appliqués lors de la propulsion. Le palier arrière 58 transmet uniquement des forces transversales entre la chaîne de propulsion 26 et la coque extérieure 20. Le palier arrière 58 ne transmet pas des forces longitudinales.On the rear bearing 58, transverse forces A1 are applied during propulsion. The rear bearing 58 transmits only transverse forces between the propulsion chain 26 and the outer shell 20. The rear bearing 58 does not transmit longitudinal forces.
Sur le palier avant 59, des efforts transversaux A2 et des efforts longitudinaux B sont appliqués.On the front bearing 59, transverse forces A2 and longitudinal forces B are applied.
Les efforts transversaux A1, A2 sont perpendiculaires aux efforts longitudinaux B.The transverse forces A1, A2 are perpendicular to the longitudinal forces B.
La rotation de l’hélice 50 génère une poussée selon la direction longitudinale L qui entraîne un déplacement du sous-marin 10. Les efforts longitudinaux B sont notamment des efforts de poussée.The rotation of the propeller 50 generates a thrust in the longitudinal direction L which causes a displacement of the submarine 10. The longitudinal forces B are in particular thrust forces.
Le palier avant 59 transmet des forces transversales et des forces longitudinales entre la chaîne de propulsion 26 et la coque étanche 22. Dans l’exemple représenté sur la figure 2, l’ensemble des forces longitudinales entre la coque étanche 22 et l’arbre d’entraînement 52 est transmis par le palier avant 59.The front bearing 59 transmits transverse forces and longitudinal forces between the propulsion chain 26 and the sealed shell 22. In the example shown in FIG. 2, all of the longitudinal forces between the sealed shell 22 and the shaft d drive 52 is transmitted by the front bearing 59.
Le palier arrière 58 forme un appui arrière et le palier avant 59 forme un appui avant de la chaîne de propulsion 26. Dans l’exemple représenté, l’appui avant et l’appui arrière sont les uniques appuis entre la chaîne de propulsion 26 d’une part et la coque extérieure 20 et la coque étanche 22 d’autre part.The rear bearing 58 forms a rear support and the front bearing 59 forms a front support of the propulsion chain 26. In the example shown, the front support and the rear support are the only supports between the propulsion chain 26 d on the one hand and the outer shell 20 and the waterproof shell 22 on the other.
La chaîne de propulsion 26 forme ainsi un système isostatique.The propulsion chain 26 thus forms an isostatic system.
Du fait de ce caractère isostatique le sous-marin 10 tel que décrit présente une pluralité d’avantages.Because of this isostatic character the submarine 10 as described has a plurality of advantages.
Comme le dispositif d’étanchéité et les roulements sont disposés dans le carter 70, la chaîne de propulsion 26 est particulièrement compacte. En outre, la longueur de la chaîne de propulsion 26 selon la direction longitudinale L est réduite. En conséquence, plus d’espace est disponible dans la coque étanche 22.As the sealing device and the bearings are arranged in the housing 70, the propulsion chain 26 is particularly compact. In addition, the length of the propulsion chain 26 in the longitudinal direction L is reduced. As a result, more space is available in the waterproof shell 22.
Contrairement à l’état de la technique, dans lequel le moteur est porté par des carlingages dans la coque étanche, le moteur 54 de la figure 1 est porté par la structure porteuse 32. Lors de l’immersion du sous-marin 10, la coque étanche 22 et la coque extérieure 20 se déforment transversalement. Le moteur 54 reste, lors d’une déformation de la coque étanche 22 en immersion, centré sur l’axe de rotation R et centré par rapport au palier avant 59.Unlike the state of the art, in which the engine is carried by cabins in the watertight hull, the engine 54 of FIG. 1 is carried by the carrying structure 32. When the submarine 10 is immersed, the watertight shell 22 and the outer shell 20 deform transversely. The motor 54 remains, during a deformation of the waterproof shell 22 in immersion, centered on the axis of rotation R and centered relative to the front bearing 59.
Dans le sous-marin 10, la chaîne de propulsion 26 reste centrée par rapport à un axe central la coque étanche 22 à toute profondeur.In the submarine 10, the propulsion chain 26 remains centered relative to a central axis the hull sealed 22 at any depth.
Comme le palier avant 59 reste centré par rapport à l’axe de rotation R, la charge mécanique sur le palier avant 59 est diminuée. En conséquence, le sous-marin 10 présente une discrétion acoustique améliorée. En outre, le palier avant 59 présente une durée de vie augmentée.As the front bearing 59 remains centered relative to the axis of rotation R, the mechanical load on the front bearing 59 is reduced. Consequently, the submarine 10 has improved acoustic discretion. In addition, the front bearing 59 has an increased service life.
Le fait que les efforts longitudinaux et transversaux sont principalement transférés par le palier avant 59 permet ainsi d’éviter un décentrement de l’arbre d’entraînement 52 lors d’une déformation de la coque étanche 22 ou de la coque extérieure 20 en immersion du sous-marin 10.The fact that the longitudinal and transverse forces are mainly transferred by the front bearing 59 thus makes it possible to avoid an offset of the drive shaft 52 during a deformation of the sealed shell 22 or of the outer shell 20 in immersion of the submarine 10.
Un déplacement transversal d’un appui n’entraîne pas un décentrement du palier avant 59 ou du palier arrière 58.A transverse movement of a support does not cause an offset of the front bearing 59 or the rear bearing 58.
Comme le moteur 54 est fixé à la structure porteuse 32, le déplacement relatif entre moteur 54 et palier avant 59, également fixé à la structure porteuse 32, est réduit. En conséquence, la chaîne de propulsion 26 est moins sensible aux contractions de la coque étanche 22.As the motor 54 is fixed to the support structure 32, the relative displacement between motor 54 and front bearing 59, also fixed to the support structure 32, is reduced. Consequently, the propulsion chain 26 is less sensitive to contractions of the sealed shell 22.
En outre, comme le dispositif d’étanchéité est disposé très proche des roulements, lors d’une déformation de la coque étanche 22 en immersion, la première garniture se déplace très peu par rapport à la deuxième garniture du dispositif d’étanchéité. En conséquence, le dispositif d’étanchéité est moins fatigué et présente une durée de vie plus importante.In addition, as the sealing device is arranged very close to the bearings, when the waterproof shell 22 is deformed in immersion, the first packing moves very little with respect to the second packing of the sealing device. As a result, the sealing device is less tired and has a longer service life.
Par exemple, le dispositif d’étanchéité et la pluralité de roulements sont espacés entre eux d’une distance inférieure à 200 millimètres selon la direction longitudinale L, de préférence inférieure à 100 millimètres.For example, the sealing device and the plurality of bearings are spaced apart by a distance of less than 200 millimeters in the longitudinal direction L, preferably less than 100 millimeters.
Comme le dispositif de d’étanchéité est refroidi par échange thermique direct avec l’eau de mer, aucune pompe d’eau n’est nécessaire pour refroidir le dispositif de d’étanchéité.As the seal is cooled by direct heat exchange with seawater, no water pump is required to cool the seal.
En outre, la chaîne de propulsion 26 est simplifiée, en particulier parce que le palier avant 59 comprend le dispositif de d’étanchéité et des roulements formant une butée et un palier. De plus, les carlingages encombrants supportant le moteur dans l’état de la technique sont supprimés, ce qui permet de gagner de l’espace dans la coque étanche 22. En outre, le carlingage supportant la butée principale est supprimé, ce carlingage étant en pratique difficile à rigidifier.In addition, the propulsion chain 26 is simplified, in particular because the front bearing 59 includes the sealing device and bearings forming a stop and a bearing. In addition, the bulky cabins supporting the engine in the state of the art are eliminated, which saves space in the waterproof shell 22. In addition, the cabins supporting the main stop are eliminated, this cabin being difficult to stiffen.
Le montage et démontage de la chaîne de propulsion 26 est rendu plus simple. En particulier, le sous-marin 10 permet un montage ou démontage de la chaîne de propulsion 26 par l’arrière du sous-marin 10. En conséquence, notamment la maintenance est simplifiée.The assembly and disassembly of the propulsion chain 26 is made simpler. In particular, the submarine 10 allows mounting or dismounting of the propulsion chain 26 from the rear of the submarine 10. Consequently, in particular, maintenance is simplified.
Pour illustrer une telle simplicité, un procédé de démontage de la chaîne de propulsion 26 est maintenant décrit.To illustrate such simplicity, a method of disassembling the propulsion chain 26 is now described.
Lors du procédé de démontage, la chaîne de propulsion 26 est démontée d’une poupe, l’extrémité arrière du sous-marin 10, vers l’arrière.During the disassembly process, the propulsion chain 26 is disassembled from a stern, the rear end of the submarine 10, towards the rear.
Lors d’une première étape, l’hélice 50 est dévissée et glissée vers l’arrière. L’hélice est glissée selon la direction longitudinale L vers l’extérieur du véhicule sousmarin 10. Lors d’une deuxième étape, le palier arrière 58 est glissé vers l’arrière, vers l’extérieur du véhicule sous-marin 10. Lors d’une troisième étape, l’arbre d’entraînement 52, le palier avant 59 et la jonction 56 sont glissés vers l’arrière, vers l’extérieur du véhicule sous-marin 10.In a first step, the propeller 50 is unscrewed and slid backwards. The propeller is slid in the longitudinal direction L towards the outside of the underwater vehicle 10. During a second step, the rear bearing 58 is slid backwards, towards the outside of the underwater vehicle 10. During a third step, the drive shaft 52, the front bearing 59 and the junction 56 are slid backwards, towards the outside of the underwater vehicle 10.
Puis, la structure porteuse 32 est dévissée de la coque étanche 22 et la structure porteuse 32, la fixation 65 et le moteur 54 sont démontés vers l’arrière.Then, the support structure 32 is unscrewed from the waterproof shell 22 and the support structure 32, the fastener 65 and the motor 54 are removed towards the rear.
A la fin du procédé de démontage, l’ensemble de la chaîne de propulsion 26 est démonté vers l’arrière du sous-marin 10.At the end of the disassembly process, the entire propulsion chain 26 is disassembled towards the rear of the submarine 10.
Un procédé de montage de la chaîne de propulsion 26 est maintenant décrit.A method of mounting the propulsion chain 26 is now described.
D’abord, le moteur 54 et la fixation 65 sont introduits dans l’espace étanche 29 par la poupe. La structure porteuse 32 est fixée à la fixation 65 et la structure porteuse 32 est vissée à la coque étanche 22.First, the motor 54 and the binding 65 are introduced into the sealed space 29 by the stern. The support structure 32 is fixed to the fastener 65 and the support structure 32 is screwed to the waterproof shell 22.
Puis, la jonction 56, l’arbre d’entraînement 52 et le palier avant 59 sont introduits par la poupe. Le palier avant 59 est fixé à la structure porteuse 32 et la jonction 56 est connecté à l’arbre moteur 64. Lors de l’étape suivante de montage, le palier arrière 58 est monté sur l’arbre d’entraînement 52. Lors de l’étape suivante de montage, l’hélice 50 est vissée à l’arbre d’entraînement 52.Then, the junction 56, the drive shaft 52 and the front bearing 59 are introduced by the stern. The front bearing 59 is fixed to the support structure 32 and the junction 56 is connected to the motor shaft 64. During the next mounting step, the rear bearing 58 is mounted on the drive shaft 52. During the next mounting step, the propeller 50 is screwed to the drive shaft 52.
Comme la chaîne de propulsion 26 est assemblable à l’extérieur du sousmarin 10, cela permet de pré-monter ou tester la chaîne de propulsion 26 en atelier, indépendamment d’un montage du sous-marin 10.As the propulsion chain 26 can be assembled outside the submarine 10, this makes it possible to pre-assemble or test the propulsion chain 26 in the workshop, independently of an assembly of the submarine 10.
En outre, le procédé de montage et de démontage permet de remplacer facilement la chaîne de propulsion 26 afin d’adapter par exemple des besoins opérationnels du sous-marin 10 ou de substituer une chaîne de chaîne de propulsion 26 défaillante. En outre, l'accessibilité pour une maintenance de la chaîne de propulsion 26 est améliorée.In addition, the assembly and disassembly process makes it possible to easily replace the propulsion chain 26 in order to adapt, for example, the operational needs of the submarine 10 or to replace a faulty propulsion chain chain 26. In addition, accessibility for maintenance of the drive chain 26 is improved.
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