WO1991013800A1

WO1991013800A1 - Systeme d'exploration de l'espace sous-marin avec des vehicules autonomes

Info

Publication number: WO1991013800A1
Application number: PCT/FR1991/000106
Authority: WO
Inventors: Jean Bertheas
Original assignee: Thomson-Csf
Priority date: 1990-03-06
Filing date: 1991-02-12
Publication date: 1991-09-19
Also published as: FR2659290A1; FR2659290B1

Abstract

L'invention concerne les systèmes permettant d'explorer l'espace sous-marin avec des véhicules autonomes. Elle consiste à utiliser un bateau de base (1) et un premier (3) et un deuxième (4) véhicules sous-marins identiques munis d'un moteur thermique, d'un moteur/génératrice électrique, et d'une batterie. L'un des véhicules sous-marins navigue en sub-surface sur son moteur thermique alimenté par un schnorchel et en rechargeant sa batterie. Il est relié au bateau de base par une liaison radio. L'autre véhicule sous-marin navigue en immersion sur son moteur électrique. Il est relié au premier par une liaison acoustique et/ou optique. Quand sa batterie est vide, les deux véhicules changent de rôle. Elle permet de faciliter l'exploration sous-marine.

Description

SYSTEME D'EXPLORATION DE L'ESPACE SOUS -MARIN AVEC DES VEHICULES AUTONOMES

La présente invention se rapporte aux systèmes qui permettent d'explorer l'espace sous-marin en utilisant des véhicules autonomes c'est-à-dire qui ne sont pas reliés physiquement à un bateau de surface . Pour explorer l'espace sous-marin, que ce soit dans des buts scientifiques, industriels ou militaires, on a de plus en plus besoin de véhicules sous-marins autonomes qui ne sont pas reliés physiquement à un véhicule de surface, de manière à ne pas entraver leur mobilité par des câbles de liaison . On connaît de tels systèmes dans lesquels le véhicule sous-marin est muni d'un moteur de propulsion électrique alimenté par des batteries et est relié au bateau de surface par une liaison acoustique . Cette liaison acoustique permet de transmettre daus un sens les mesures effectuées par le véhicule, éventuellement des images, et dans l'autre sens des ordres de télécommande qui permettent de faire évoluer le véhicule sous -marin en fonction de ces mesures, par exemple pour explorer une épave .

Le débit de la liaison acoustique doit généralement être important, ce qui impose une liaison avec des fréquences acoustiques élevées qui sont facilement absorbées par l'eau. Comme de surcroît la puissance de transmission est nécessairement limitée, surtout du véhicule sous-marin vers le bateau où en plus la bande passante est généralement plus large pour permettre de transmettre les images, on a intérêt à diminuer au maximum la longueur de la transmission .

Une solution connue à ce problème consiste à utiliser un véhicule -relais radiocommandé à la surface de l'eau, ou juste en-dessous de cette surface (navigation sub-surface) , au-dessus du véhicule sous-marin . La liaison acoustique entre le véhicule -relais et le véhicule sous-marin est relayée par une liaison radio-électrique entre le véhicule -relais et le bateau de base où sont concentrés tous les moyens d'exploitation du système .

Le véhicule relais fonctionne avec un moteur thermique alimenté le cas échéant en oxygène par un schnorchel lorsque ce véhicule navigue en sub-surface pour échapper aux effets de la houle . Il peut donc avoir une autonomie tout à fait satisfaisante .

Le véhicule sous-marin par contre est à propulsion électrique et fonctionne à partir de batteries dont la capacité est limitée, ce qui limite beaucoup l'autonomie du véhicule et donc la durée d'exploitation du sytème .

Pour remédier à cet inconvénient, l'invention propose un système selon d'exploration de l'espace sous-marin avec des véhicules autonomes, comportant un bateau de base, au moins un premier véhicule naviguant en sub-surface propulsé par un moteur thermique alimenté par un schnorchel et relié au bateau de base par une liaison radio-électrique, au moins un deuxième véhicule naviguant en immersion propulsé par un moteur électrique alimenté par une batterie et relié au premier véhicule par une liaison acoustique et/ou optique, caractérisé en ce que le premier et le deuxième véhicules sont identiques et interchangeables et comprennent un moteur thermique, une batterie, et un moteur électrique pouvant être entraîné par le moteur thermique pour recharger cette batterie .

D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement dans la description suivante faite en regard de la figure unique annexée qui représente une vue schématique d'un ensemble de vaisseaux marins mettant en oeuvre le système selon l'invention.

Sur la figure on a représenté le bateau de base 1, naviguant à la surface de la mer et relié à l'aide d'une liaison radio-électrique bidirectionnelle 2 à un premier véhicule sous-marin 3 naviguant en sub-surface . Ce premier véhicule est relié à un deuxième véhicule strictement identique 4, naviguant près du fond de la mer juste en-dessous du véhicule 3 et relié à celui-ci par une liaison acoustique 5. Cette liaison acoustique pourrait, dans certains cas particuliers, être remplacée par une liaison optique utilisant par exemple des lasers fonctionnant

5 dans le bleu-vert pour avoir une absorption minimum dans l'eau de mer .

Les dispositifs de liaison et de navigation, qui permettent par exemple aux véhicules 3 et 4 de rester constamment l'un au-dessus de l'autre, sont connus dans l'art et

10 ne présentent aucune difficulté de réalisation particulière .

Le véhicule 3 comporte un ensemble 6 formé d'un schnorchel et d'une antenne radio qui émergent de la surface de l'eau et qui permettent respectivement d'alimenter en air le moteur thermique de ce véhicule et d'assurer la liaison

15 radio-électrique avec le bâtiment de base 1. Le véhicule 4 est lui muni aussi d'un ensemble 7 composé d'un schnorchel et d'une antenne radio, qui sont ici repliés pour faciliter les évolutions du véhicule puisqu'ils ne servent à rien lorsque celui-ci évolue en plongée près du fond. La propulsion de ce

20 véhicule est alors assurée par un moteur électrique alimenté par des batteries .

Comme ces deux véhicules sont identiques, le véhicule 3 est lui aussi muni d'un moteur électrique et d'une batterie . Ce moteur électrique entraîné par le moteur thermique pendant la

25 navigation en sub-surface sert alors de génératrice pour recharger la batterie . Le moteur thermique du véhicule 4 est bien entendu arrêté pendant la plongée de celui-ci.

Au bout d'un certain temps, lorsque la batterie du véhicule 4 est déchargée, celui-ci remonte à la surface où son

30 ensemble 7 se déploie, ce qui permet de mettre en route le moteur thermique et de recharger la batterie . Pour assurer cette remontée et le démarrage, on peut soit utiliser une batterie auxiliaire réservée à cet usage, soit surveiller la décharge de la batterie principale et amorcer la manoeuvre de remontée

35 lorsque le niveau est trop bas pour continuer la navigation en plongée mais encore suffisant pour permettre cette remontée et le démarrage.

Quand le véhicule 4 est arrivé en navigation sub-surface et que son moteur thermique a démarré, le véhicule 3 arrête son moteur thermique, replie son ensemble 6 et passe en fonctionnement sur son moteur - électrique pour plonger et prendre la place quittée par le véhicule 4. Ces opérations se passent de préférence successivement pour ne pas avoir les deux véhicules simultanément en plongée autonome sans liaison radio avec le bateau de base 1, mais dans certaines circonstances opérationnelles on peut admettre de se trouver dans cette configuration. Il est également possible de conserver une liaison acoustique directe à faible débit entre les véhicules 3 et 4 et le bateau de base 1. Ceci est d'autant plus facile à obtenir qu'il est préférable de prévoir des organes fonctionnant de manière autonome dans les véhicules 3 et 4 et leur permettant de remonter et de plonger de manière autonome sans guidage externe, puisque bien entendu on s'arrange pour que le véhicule 4 ne viennent pas percuter le véhicule 3 à la remontée, ce qui s'obtient à l'aide d'un décalage pouvant amener une rupture de la liaison acoustique 5.

Les organes d'exploration et de mesure du véhicule 4 sont figurés sur la figure par un sonar d'imagerie 8 qui est pointé vers le bas de façon à explorer le fond de la mer. Ces organes pourraient porter de nombreux autres systèmes, tels qu'une caméra électronique . Comme le véhicule 3 est strictement identique au véhicule 4 il comporte ces mêmes organes, symbolisés par le faisceau de surveillance 9 sur la figure, et on peut, à titre de variante, munir ces organes de moyens de pointage permettant de faire varier leur direction d'observation, par exemple pour surveiller l'espace marin sous la surface en dépointant à l'horizontale le faisceau 9 qui est pointé vers le fond de la mer lorsque le véhicule 3 a pris la place du véhicule 4. Si dans ce système on utilise plus de matériels que dans les systèmes connus, le coût de cette complexité accru est largement compensé par le temps gagné dans l'exploration, qui est toujours compté en mer, et par les économies dues à la

5 rationalisation sur le matériel qui est identique pour les deux véhicules . Cette standardisation facilite la maintenance, réduit le coût de la logistique et simplifie le système de récupération des véhicules qui intervient moins souvent et n'est étudié que pour un seul type de de véhicule .

10 L'autonomie d'un tel système n'est limité que par les réserves de combustible portées par les deux véhicules . Ces réserves leur permettent de fonctionner beaucoup plus longtemps qu'une simple batterie qu'il faut recharger sur le bateau de base .

15 L'invention n'est pas limitée à l'usage de deux véhicules identiques . Elle s'étend à l'usage de plusieurs véhicules naviguant en subsurface et de plusieurs véhicules naviguant près du fond, ces deux, variantes pouvant être utilisées séparément ou simultanément.

20 En effet, en utilisant par exemple deux véhicules naviguant en sub-surface, on peut faire plonger l'un des deux dès que sa batterie est rechargée, alors que celui fonctionnant en immersion profonde continue son travail. Lorsque le véhicule en train de plonger a rejoint le fond, celui qui y était déjà

25 remonte vers la surface pour recharger ses batteries, et ainsi de suite . On constate qu'on n'a ainsi aucun arrêt dans le travail d'exploration.

A l'inverse, on peut utiliser deux véhicules sous -marins naviguant près du fond, reliés tous deux à un

30 véhicule naviguant en subsurface, ce qui permet d'élargir la zone explorée par les deux véhicules naviguant près du fond .

On peut ainsi combiner ces deux variantes et aussi utiliser plus de deux véhicules en sub-surface et plus de deux véhicules en plongée .

Claims

REVENDICATIONS

1. Système d'exploration de l'espace sous-marin avec des véhicules autonomes, comportant un bateau de base (1) , au moins un premier véhicule (3) naviguant en sub-surface propulsé par un moteur thermique alimenté par un schnorchel et relié au bateau de base par une liaison radio- électrique, au moins un deuxième véhicule (4) naviguant en immersion propulsé par un moteur électrique alimenté par une batterie et relié au premier véhicule par une liaison acoustique et/ou optique, caractérisé en ce que le premier et le deuxième véhicules (3, 4) sont identiques et interchangeables et comprennent un moteur thermique, une batterie, et un moteur électrique pouvant être entraîné par le moteur thermique pour recharger cette batterie.

2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premiers et deuxièmes véhicules (3, 4) comprennent des moyens d'observation et/ou de mesure (8, 9) pouvant être pointés vers le fond de la mer lorsque le véhicule est en immersion et à l'horizontale lorsque le véhicule est en sub-surface .

3. Système selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs premiers véhicules (3) naviguant en sub-surface.

4. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs véhicules (4) naviguant en immersion.

5. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le premier véhicule (3) navigue sensiblement à l'aplomb du deuxième véhicule (4) .