WO2012020177A1

WO2012020177A1 - Procede et dispositif de propulsion sous-marine basee sur la trainee et la portance d'un element deformable destines a des missions discretes

Info

Publication number: WO2012020177A1
Application number: PCT/FR2010/051679
Authority: WO
Inventors: Andre Schaer
Original assignee: Andre Schaer
Priority date: 2010-08-09
Filing date: 2010-08-09
Publication date: 2012-02-16

Abstract

Procédé de propulsion sous-marine d'une plate-forme immergée comportant une structure rigide de forme allongée selon un axe principal et au moins un élément déformable allongé (PM), porté par ladite structure rigide, lequel procédé consiste à engendrer une déformation dudit élément déformable (PM) grâce à une pluralité d'actionneurs solidaires de ladite structure rigide, sous forme d'onde progressive dans le sens inverse de la propulsion durant la phase d'accélération ou dans le sens direct durant la phase de décélération, et en une déformation sous forme d'onde entretenue durant la phase de croisière, la déformation dudit élément déformable (PM) étant dirigée essentiellement selon l'axe principal de déplacement (Do), les élongations des susdites ondes progressive et entretenue étant orientées perpendiculairement audit axe principal de la structure rigide.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF DE PROPULSION SOUS-MARINE BASEE SUR LA TRAINEE ET LA PORTANCE D'UN ELEMENT DEFORMABLE DESTINES A DES MISSIONS DISCRETES.

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de propulsion sous- marine basée sur la traînée et la portance d'un élément déformable destinés à des missions discrètes.

Elle convient tout particulièrement à la propulsion de petits sous-marins sans équipage et entièrement autonomes (UUV : "Unmanned Underwater Vehicles") devant effectuer des missions en milieu hostile et qui nécessitent par conséquent manœuvrabilité et discrétion.

D'une façon générale, on sait qu'il est d'une importance primordiale que les sous-marins militaires soient capables de vitesses aussi élevées que possible en plongée, et que cette marche en vitesse soit aussi silencieuse que possible sous peine d'être facilement et rapidement détectée.

Ces deux exigences se conjuguent pour faire donner aux sous-marins des formes profilées évitant toute formation de remous constituant des pertes d'énergie et des sources de bruit. La coque répond par conséquent aux exigences de l'hydrodynamique laminaire ; les formes sont arrondies et les raccordements entre appendices sont soignés.

Néanmoins l'élément propulsif, en l'occurrence l'hélice, est le principal générateur de bruit acoustique ; il faut notamment réduire l'intensité des vibrations engendrées par la rotation des pales et les éventuels phénomènes de cavitation caractérisés par la formation de bulles de vapeur sur le dos des pales dans la région de l'arête de sortie.

Des soins particuliers ont été apportés concernant la réalisation des hélices de sous-marins ; néanmoins, la transposition des caractéristiques obtenues aux hélices de très petites dimensions destinées aux UUV n'est pas aisée.

Dans le milieu subaquatique, il existe bien évidemment d'autres techniques de propulsion et notamment celles utilisées par les poissons ; elles allient pour la plupart efficacité, manoeuvrabilité et discrétion.

D'une manière générale, on sait que les poissons nagent selon des modes comparables aux deux principales techniques de rame qui tirent parti soit de la traînée, soit de la portance.

En effet, certains poissons qui se propulsent grâce à la traînée s'appuient sur l'eau comme le font les rameurs ; quand un rameur tire sur son aviron, tournant le dos à la proue, il déplace sa pelle (partie immergée de la rame) de l'avant vers l'arrière du bateau ; la force de traînée qui s'exerce sur la pelle s'oppose à son mouvement ; dirigée vers l'avant, elle constitue la force propulsive du bateau. Ainsi, pour l'accroître, le rameur s'efforce de présenter une surface maximale à l'eau pendant qu'il tire sur sa pelle immergée ; puis la ramène de l'arrière vers l'avant du bateau, en la sortant de l'eau afin d'éviter de produire une force de traînée de sens contraire.

La rascasse se propulse ainsi en utilisant la force de traînée : elle avance en poussant sur ses nageoires latérales déployées, puis elle les couche pour les ramener vers l'avant en minimisant la traînée.

Cette "nage par traînée" a l'inconvénient ne n'être efficace que si la vitesse de déplacement de la nageoire est supérieure à la vitesse relative de l'eau par rapport au corps du poisson : plus le poisson nage rapidement, moins ses nageoires le propulsent. Inversement, elle est d'autant plus efficace que la vitesse est faible et par conséquent elle permet un démarrage avec une forte accélération. D'autres poissons se propulsent grâce à la "portance", c'est-à-dire selon une technique proche de la godille. La portance est dirigée perpendiculairement au mouvement de la nageoire par rapport à l'eau. Afin que cette force soit dirigée vers l'avant, le poisson fait aller et venir sa nageoire caudale perpendiculairement à la direction de progression, d'une manière identique à celle de la godille, technique de propulsion des bateaux à une seule rame.

En effet, la technique de la godille immergée à l'arrière du bateau consiste à effectuer un va-et-vient de la gauche vers la droite en changeant l'inclinaison à chaque passage.

La godille a de multiples avantages par rapport à l'aviron :

- la continuité de son mouvement lui confère une grande souplesse,

- son efficacité augmente avec la vitesse.

Les meilleurs nageurs des mers exploitent la technique de la godille ; les poissons et les cétacés possèdent un corps massif suivi d'une queue mince, laquelle est terminée par une large nageoire ; verticale chez les requins et les thons, la nageoire caudale est horizontale chez les dauphins et les baleines.

L'invention a donc plus particulièrement pour but de supprimer les inconvénients liés à l'utilisation d'hélices dans le cadre de missions discrètes et de bénéficier des techniques dites de "traînée" et de "portance".

Elle propose un procédé de propulsion sous-marine d'une plate-forme immergée comportant une structure rigide de forme allongée selon un axe principal et au moins un élément déformable allongé, porté par ladite structure rigide, sachant qu'il consiste à engendrer une déformation dudit élément déformable grâce à une pluralité d'actionneurs solidaires de ladite structure rigide, sous forme d'onde progressive dans le sens inverse de la propulsion durant la phase d'accélération ou dans le sens direct durant la phase de décélération, et en une déformation sous forme d'onde entretenue durant la phase de croisière, la déformation dudit élément déformable étant dirigée essentiellement selon l'axe principal de déplacement, les élongations des susdites ondes progressives et entretenues étant orientées perpendiculairement audit axe principal de la structure rigide. Ainsi, la déformation sous forme d'onde progressive inverse dans le sens de la propulsion permettra de mettre en mouvement la plate-forme immergée, l'accélération étant générée par la force de traînée ; la déformation sous forme d'onde entretenue permettra le déplacement de ladite plate-forme, la propulsion utilisant la force de portance ; la déformation sous forme d'onde progressive directe permettra de ralentir ladite plate-forme immergée, la décélération étant générée par la force de traînée.

Bien entendu, l'accélération, la décélération et la vitesse de croisière de la plate-forme immergée seront déterminées par la période du train d'ondes : plus la période est faible ou plus la fréquence est élevée, plus la vitesse de déplacement sera élevée. La fréquence du train d'ondes peut être comparée, par analogie, à la vitesse de rotation d'une hélice conventionnelle.

Par ailleurs, plus l'amplitude des élongations des déformations est grande, plus la force propulsive est importante. L'amplitude du train d'ondes peut être comparée, par analogie, au pas d'une hélice conventionnelle à pas variable.

Avantageusement, une dissymétrie des élongations des déformations par rapport à l'axe principal de déplacement permettra de créer une composante de la force de propulsion, normale au déplacement de la plate-forme.

Ainsi, une dissymétrie telle que les élongations côté tribord soient plus importantes que celles côté bâbord, provoquera un virage bâbord de la plateforme immergée ; inversement, une dissymétrie telle que les élongations côté tribord soient plus faibles que celles côté bâbord, provoquera un virage tribord de la plate- forme immergée. De même, une dissymétrie telle que les élongations inférieures soient plus importantes que les élongations supérieures, provoquera l'ascension de la plate-forme immergée ; inversement, une dissymétrie telle que les élongations inférieures soient plus faibles que les élongations supérieures, provoquera la plongée de la plate- forme immergée.

Par conséquent, ce mode de propulsion permettra d'effectuer les manœuvres de virage tribord/bâbord, ascension/plongée sans aucune gouverne. Un mode d'exécution de l'invention sera décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels :

- les figures la, lb, le, ld, le, lf, et lg représentent schématiquement un élément déformable sous forme d'onde sinusoïdale progressive,

- les figures 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, et 2g représentent schématiquement un élément déformable sous forme d'onde sinusoïdale entretenue,

- les figures 3a et 3b représentent schématiquement la structure d'un actionneur en position fermée,

- les figures 4a et 4b représentent schématiquement la structure d'un actionneur en position ouverte,

- la figure 5 représente schématiquement un module comprenant deux actionneurs en position fermée,

- la figure 6 représente schématiquement un module comprenant deux actionneurs en position ouverte,

- la figure 7 représente schématiquement une première version d'une structure immergée selon l'invention,

- la figure 8 représente schématiquement une seconde version d'une structure immergée selon l'invention, et

- la figure 9 représente schématiquement une troisième version d'une structure immergée selon l'invention. Dans l'exemple représenté sur les figures la, lb, le, ld, le, lf, et lg, un élément déformable sous forme d'onde sinusoïdale progressive est schématiquement indiqué par deux courbes Cl, C2, situées de part et d'autre d'une droite D ; la figure la représente l'élément déformable à l'instant t = 0, la figure lb à l'instant t = T/12, la figure le à l'instant t = 2T/12, la figure ld à l'instant t = 3T/12, la figure le à l'instant t = 4T/12, la figure lf à l'instant t = 5T/12, et la figure lg à l'instant t = 6T/12, T étant la période au bout de laquelle l'élément déformable se retrouve à l'état initial. Si le mouvement donné à l'origine est un mouvement sinusoïdal yo = a sin rot, le mouvement qui se propage suivant l'axe des abscisses a pour équation :

a étant l'amplitude du mouvement sinusoïdal, ω étant la pulsation du mouvement sinusoïdal, v étant la vitesse de propagation selon l'axe des abscisses.

Les différents points de la corde représentant l'élément déformable sont animés de mouvements vibratoires de même période et de même amplitude ; le mouvement d'un point M de la corde, situé à une distance x de l'origine, présente sur le mouvement du point A de la corde sur l'axe des ordonnées, un retard τ = x / v, et une différence de phase φ = 2π τ / T, T étant la période du mouvement sinusoïdal.

En posant λ = v T, λ étant la longueur d'onde du mouvement vibratoire, l'équation du mouvement d'un point de la corde, à l'instant t et situé à l'abscisse x, peut être mise sous la forme :

Les élongations définissant la déformation des courbes Cl, C2 sont définies par douze segments équidistants et orthogonaux à la droite D, référencés ainsi :

- concernant la courbe Cl : les segments 11, 21, 31, 41, 51, 61, 71, 81, 91, 101, 111, 121, concernant la courbe C2 : les segments 12, 22, 32, 42, 52, 62, 72, 82, 92, 102, 112, 122.

Les valeurs de ces élongations sont données par le tableau suivant, A étant l'amplitude maximum de la déformation :

A l'instant t = 0 11 = 0 12 = 0

21 = A sin π/6 22 = A sinπ/6 31 = A sin π/3 32 = A sinπ/3

41 = A 42 = A

51 = A sin π/3 52 = A sinπ/3

61 = A sin π/6 62 = A sinπ/6

71 = 0 72 = 0

81 = A sin π/6 82 = A sinπ/6

91 = A sin π/3 92 = A sinπ/3

101 = A 102 = A

111 = A sin π/3 112 = A sinπ/3

121 = A sin π/6 122 = A sinπ/6

A l'instant t = T/12 11 = A sin π/6 12 = A sinπ/6

21 = 0 22 = 0

31 = A sin π/6 32 = A sinπ/6

41 = A sin π/3 42 = A sinπ/3

51 = A 52 = A

61 = A sin π/3 62 = A sinπ/3

71 = A sin π/6 72 = A sinπ/6

81 = 0 82 = 0

91 = A sin π/6 92 = A sinπ/6

101 = A sin π/3 102 = A sinπ/3

111 = A 112 = A

121 = A sin π/3 122 = A sinπ/3, et ainsi de suite pour t = 2T/12, t = 3T/12, t = 4T/12, t = 5T/12, et t = 6T/12.

On peut constater qu'à l'instant t = T/2, une demie arche de sinusoïde s'est déplacée vers la droite d'une distance égale à la moitié de la longueur de la droite D. Ainsi, la modulation d'amplitude dans le temps des différents segments équidistants et orthogonaux à la droite D permet de déformer une structure sous forme d'une onde sinusoïdale progressive, le sens du déplacement de cette onde progressive étant défini par la valeur positive ou négative du paramètre t.

Dans le cas présent, la déformation symétrique sous forme sinusoïdale progressive de la structure définie par les courbes Cl, C2 s'effectue de la gauche vers la droite ; ainsi, la structure se déplacera de la droite vers la gauche en exploitant le principe de propulsion dit de la « nage par traînée ».

A amplitude constante de la déformation, la vitesse de déplacement de la structure, en régime établi, est inférieure, voire proche de la vitesse de déplacement de l'onde progressive, compte tenu des forces de frottement dues à l'écoulement du fluide autour de la structure.

En phase d'accélération, la variation de la vitesse de déplacement de la structure est fonction de la variation de l'amplitude de l'onde progressive et de la variation de la vitesse de déplacement de celle-ci.

En phase de décélération, la variation de la vitesse de déplacement de la structure est fonction de la variation de l'amplitude de l'onde progressive et de la variation de la vitesse de déplacement de l'onde progressive, le sens de déplacement de celle-ci étant le même que celui de la structure. Dans l'exemple représenté sur les figures 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, et 2g, un élément déformable sous forme d'onde sinusoïdale entretenue est schématiquement indiqué par deux courbes Cl, C2, situées de part et d'autre d'une droite D ; la figure 2a représente l'élément déformable à l'instant t = 0, la figure 2b à l'instant t = T/12, la figure 2c à l'instant t = 2T/12, la figure 2d à l'instant t = 3T/12, la figure 2e à l'instant t = 4T/12, la figure 2f à l'instant t = 5T/12, et la figure 2g à l'instant t = 6T/12, T étant la période au bout de laquelle l'élément déformable se retrouve à l'état initial. Les élongations définissant la déformation des courbes Cl, C2 sont définies par douze segments équidistants et orthogonaux à la droite D, référencés ainsi :

- concernant la courbe Cl : les segments 11, 21, 31, 41, 51, 61, 71, 81,

91, 101, 111, 121,

- concernant la courbe C2 : les segments 12, 22, 32, 42, 52, 62, 72, 82,

92, 102, 112, 122.

A l'instant t = 0 11 = 0 12 = A

21 = 0.5 A (l-sin π/3) 22 = 0.5 A (1+sin π/3)

31 = 0.5 A (l-sin π/6) 31 = 0.5 A (1+sin π/6)

41 = 0.5 A 42 = 0.5 A

51 = 0.5 A (1+sin π/6) 52 = 0.5 A (l-sin π/6)

61 = 0.5 A (l+sin π/3) 62 = 0.5 A (l-sin π/3)

71 = A 72 = 0

81 = 0.5 A (1+sin π/3) 82 = 0.5 A (l-sin π/3)

91 = 0.5 A (1+sin π/6) 92 = 0.5 A (l-sin π/6)

101 - 0.5 A 102 = 0.5 A

111 = 0.5 A (l-sin π/6) 112 = 0.5 A (1+sin π/6)

121 = 0.5 A (l-sin π/3) 122 = 0.5 A (1+sin π/3) A l'instant t = T/12 11 = 0.5 A (1-sin π/3) 12 = 0.5 A (1+sin π/3)

21 = 0 22 = A

31 = 0.5 A (1-sin π/3) 32 = 0.5 A (1+sin π/3)

41 - 0.5 A (1-sin π/6) 41 = 0.5 A (1+sin π/6)

51 - 0.5 A 52 = 0.5 A

61 - 0.5 A (1+sin π/6) 62 = 0.5 A (1-sin π/6)

71 = 0.5 A (1+sin π/3) 72 = 0.5 A (1-sin π/3)

81 = A 82 = 0

91 = 0.5 A (1+sin π/3) 92 = 0.5 A (1-sin π/3)

101 = 0.5 A (1+sin π/6) 102 = 0.5 A (1-sin π/6)

111 = 0.5 A 112 = 0.5 A

121 = 0.5 A (1-sin π/6) 122 = 0.5 A (1+sin π/6) et ainsi de suite pour t = 2T/12, t = 3T/12, t = 4T/12, t = 5T/12, et t = 6T/12.

On peut constater, qu'à l'instant t = T/2, une demie arche de sinusoïde s'est déplacée vers la droite d'une distance égale à la moitié de la longueur de la droite D. Ainsi, la modulation d'amplitude dans le temps des différents segments équidistants et orthogonaux à la droite D permet de déformer une structure sous forme d'une onde sinusoïdale entretenue.

Dans le cas présent, la déformation sous forme sinusoïdale entretenue de la structure définie par les courbes Cl, C2 s'effectue symétriquement par rapport à la droite D ; ainsi, la structure se déplacera en exploitant le principe de propulsion dit de la « nage par portance ».

A amplitude constante de la déformation, la vitesse de déplacement de la structure, en régime établi, est fonction de la durée de la période ; en effet, plus la durée de la période est courte, ou plus la fréquence de déformation est élevée, plus la vitesse de déplacement est élevée. A noter que le sens de déplacement de la structure sera défini par la vitesse initiale de déplacement de la structure ; la variation de vitesse sera fonction de la variation de la fréquence de déformation et de l'amplitude de celle-ci.

Avantageusement, la combinaison des deux modes de propulsion, à savoir le mode dit de la « nage par traînée », suivi du mode dit de la « nage par portance », permet un démarrage avec une forte accélération, suivi d'une efficacité de propulsion augmentant avec la vitesse.

Cette combinaison des deux modes de propulsion allie efficacité et discrétion, notamment à destination des structures immergées telles que les UUV.

L'élément déformable constitué d'une paroi mince immergée devra par conséquent comporter une série d'actionneurs dont les élongations seront conformes à celles-ci décrites ci-dessus selon le mode de propulsion ; en d'autres termes, les élongations devront être compatibles des deux modes de propulsion en amplitude et en synchronisation temporelle ; par ailleurs, la fréquence et l'amplitude des oscillations générées par les élongations devront être variables afin de répondre aux exigences d'accélération et de décélération.

Dans l'exemple représenté sur les figures 3a et 3b, un actionneur en position fermée est indiqué selon une coupe transversale (figure 3 a) et selon une coupe longitudinale (figure 3b).

Selon les figures 3a et 3b, une enveloppe E, de section carrée, constitue la structure supportant les actionneurs, Dz étant son axe longitudinal, passant par un point O, point d'intersection, dans un plan perpendiculaire à l'axe Dz, d'un axe Dy selon les ordonnées et d'un axe Dx selon les abscisses. Un couronne à denture interne Co de diamètre primitif D, de centre O, solidaire de l'enveloppe E, est représentée schématiquement par le cercle C sur la figure 3 a.

Une roue à denture externe Col de diamètre primitif D/2, de centre 01, constituant un satellite à l'intérieur de la susdite couronne à denture interne Co, est représentée schématiquement par le cercle Cl sur la figure 3a, son centre 01 étant distant de D/4 par rapport au centre O sur l'axe Dx.

Lesdites couronnes à denture interne Co et roue à denture externe Col ont un module de denture identique.

Ladite roue à denture externe Col est entraînée dans un mouvement circulaire selon un cercle de diamètre D/2, centré en O, par l'intermédiaire d'un plateau Po, lequel est solidaire d'un arbre Ao, centré autour de l'axe Dz, ledit arbre Ao est solidaire du rotor d'un moteur M ; ledit entraînement est réalisé grâce à un arbre Al, centré autour d'un axe Dl, ledit arbre Al est solidaire dudit plateau Po, ladite roue à denture externe Col étant libre en rotation autour dudit arbre Al.

Un plateau circulaire PI, solidaire de la roue à denture externe Col, centré selon l'axe Dl, comporte un arbre A2, centré autour d'un axe D2 ; ledit axe D2 est distant de D/2 par rapport au centre O sur l'axe Dx.

Une cloison transversale Cl permet de solidariser à l'enveloppe E, d'une part le stator du moteur M et d'autre part, la susdite couronne à denture interne Co.

Ainsi, comme représenté sur la figure 3a, l'entraînement en rotation de la roue à denture externe, représentée par le cercle Cl, autour du point O, provoque sa rotation sur elle-même autour de son centre 01, lequel centre 01 décrit par conséquent un cercle de diamètre D/2 autour du point O ; le point O2, situé sur le cercle primitif Cl de la roue à denture externe, se déplace selon l'axe Dx d'une amplitude totale égale à D, diamètre primitif de la couronne à denture interne Co, de part et d'autre du centre O. Il s'agit en l'occurrence d'un mouvement de type bielle/manivelle, transformant le mouvement de rotation effectué par l'arbre Ao du moteur M, en un mouvement de va et vient de l'arbre A2. Ainsi, comme représenté sur la figure 3b, une bielle B, entraînée par l'arbre A2, actionne un poussoir Po, lequel poussoir Po comprend un volume hémisphérique Pol et deux ailes de guidage Po2, Po3, coulissant de part et d'autre de l'enveloppe E. Ainsi, dans l'exemple représenté sur les figures 3a et 3b, l'actionneur est en position fermée, les centres Ol et O2, situés sur l'axe Dx, sont à droite de l'axe Dy, distants respectivement de D/4 et D/2 par rapport au centre O.

Dans l'exemple représenté sur les figures 4a et 4b, un actionneur en position ouverte est indiqué selon une coupe transversale (figure 4a) et selon une coupe longitudinale (figure 4b).

Ainsi, comme représenté sur la figure 4a, l'entraînement en rotation de la roue à denture externe, représentée par le cercle Cl, autour du point O, provoque sa rotation sur elle-même autour de son centre Ol, lequel centre Ol décrit par conséquent un cercle de diamètre D/2 autour du point O ; le point O2, situé sur le cercle primitif Cl de la roue à denture externe, se déplace selon l'axe Dx d'une amplitude totale égale à D, diamètre primitif de la couronne à denture interne Co, de part et d'autre du centre O.

Ainsi, comme représenté sur la figure 4b, la bielle B, entraînée par l'arbre A2, actionne le poussoir Po, lequel poussoir Po comprend le volume hémisphérique Pol et les deux ailes de guidage Po2, Po3, coulissant de part et d'autre de l'enveloppe E. Ainsi, dans l'exemple représenté sur les figures 4a et 4b, l'actionneur est en position ouverte, les centres 01 et O2, situés sur l'axe Dx, sont à gauche de l'axe Dy, distants respectivement de D/4 et D/2 par rapport au centre O. Avantageusement, la susdite couronne à denture interne Co pourra comporter 100 dents de module 0,4 ; la susdite roue à denture externe Col pourra comporter 50 dents de module 0,4 ; le susdit moteur M pourra être de type moteur pas à pas pouvant comporter 200 pas par tour. Cette structure mérite d'être compacte et permet d'effectuer des mouvements de translation du poussoir à partir d'un mouvement de rotation défini par pas de 1,8 degré.

Dans l'exemple représenté sur la figure 5, un module comprend deux actionneurs, tels que présentés précédemment, en position fermée, selon une coupe longitudinale.

Ainsi, un plan P, orthogonal à l'axe longitudinal Dz, coupe cet axe Dz en un point O, lequel point O est le centre de symétrie du module ; en effet, deux moteurs Ml et M2 sont situés de part et d'autre du plan P, montés tête-bêche par rapport au point O.

Chacun desdits moteurs entraîne par leur arbre, respectivement Aol, Ao2, leur plateau, respectivement Pol, Po2, lesquels entraînent en rotation leur arbre, respectivement Al 1, A 12.

Autour desdits arbres Ai l, A 12, tournent librement leur roue à denture externe, respectivement Col 1, Col 2 ; lesquelles roues à denture externe Col 1, Col 2 constituent le satellite de leur couronne à denture interne, respectivement Col, Co2.

Par ailleurs, lesdites roues à denture externe, respectivement Col 1, Col 2, sont solidaires de leur plateau, respectivement Pl i, P12 ; lesquels plateaux Pl i, P12 entraînent en rotation leur arbre, respectivement A21, A22. Les bielles Bl, B2 sont entraînées à leur tour par leur arbre, respectivement A21, A22 ; lesquelles bielles Bl, B2 actionnent leur poussoir respectif, représentés par leur partie hémisphérique, respectivement Pol 1, Pol2.

Ledit moteur Ml et ladite couronne à denture interne Col sont solidaires de la cloison Cil ; laquelle cloison Cil est solidaire de l'enveloppe E.

Ledit moteur M2 et ladite couronne à denture interne Co2 sont solidaires de la cloison C12 ; laquelle cloison C12 est solidaire de l'enveloppe E.

Ainsi, dans l'exemple représenté sur la figure 5, le module comprend deux actionneurs en position fermée ; lesdits éléments Ai l, Col l, A21, Pl i sont situés à droite de l'axe longitudinal Dz ; réciproquement, lesdits éléments A 12, Col 2, A22, P12 sont situés à gauche de l'axe longitudinal Dz.

Dans l'exemple représenté sur la figure 6, un module comprend deux actionneurs, tels que présentés précédemment, en position ouverte, selon une coupe longitudinale.

Ainsi, un plan P, orthogonal à l'axe longitudinal Dz, coupe cet axe Dz en un point O, lequel point O est le centre de symétrie du module ; en effet, les deux moteurs Ml et M2 sont situés de part et d'autre du plan P, montés tête-bêche par rapport au point O.

Autour desdits arbres Ai l, A12, tournent librement leur roue à denture externe, respectivement Col 1, Col 2 ; lesquelles roues à denture externe Col 1, Col 2 constituent le satellite de leur couronne à denture interne, respectivement Col, Co2.

Ainsi, dans l'exemple représenté sur la figure 6, le module comprend deux actionneurs en position ouverte ; lesdits éléments Ai l, Col l, A21, Pl i sont situés à gauche de l'axe longitudinal Dz ; réciproquement, lesdits éléments A12, Col2, A22, P12 sont situés à droite de l'axe longitudinal Dz.

Dans les exemples représentés sur les figures 5 et 6, les actionneurs sont indiqués respectivement en position fermée et en position ouverte ; la programmation des moteurs Ml, M2 autorise que les élongations, de part et d'autre de l'axe longitudinale Dz, peuvent être dissymétriques et modulées dans le temps selon le mode de propulsion comme décrit précédemment. En effet, la modulation symétrique desdites élongations permet de mettre en œuvre le mode propulsion dit de la « nage par traînée » ; la modulation dissymétrique desdites élongations permet de mettre en œuvre le mode de propulsion dit de la « nage par portance ».

Ainsi, à chaque module correspond deux élongations modulables de part et d'autre de l'axe longitudinal Dz.

Avantageusement, la mise en série de plusieurs modules pourra constituer un ensemble de propulsion ; la multiplicité de modules, tels que décrits précédemment, permettra une meilleure définition de la propulsion ; en effet, une douzaine de tels modules pourra constituer un ensemble dont l'élément déformable pourra répondre aux exigences des missions discrètes. Dans l'exemple représenté sur la figure 7, une structure schématisée d'un véhicule sous-marin de type (UUV : "Unmanned Underwater Vehicles"), selon un premier mode de réalisation, comprend un corps allongé E, de section carrée par exemple, telle que représentée sur les précédentes figures 3 a, 4a, et d'axe longitudinal DO ; par ailleurs, ce corps allongé E est fermé à ses deux extrémités par deux parois hémisphériques.

Le centre du corps allongé E est le point O, point d'intersection d'un axe Dl avec l'axe DO, l'axe Dl étant orthogonal à l'axe DO.

De part et d'autre de l'axe Dl, une zone centrale ZO est réservée à différents organes nécessaires à la propulsion du véhicule et aux missions qui lui sont attribuées ; à titre d'exemple, la zone ZO pourra comprendre les batteries d'alimentation électrique, les systèmes électroniques de commande des moteurs des actionneurs, décrits précédemment, les gouvernes de profondeur, les ballasts, le système de navigation et la centrale gyroscopique.

De part et d'autre de la zone ZO, deux zones, respectivement ZI, Z2, sont réservées aux modules comprenant chacun deux actionneurs, tels que décrits précédemment.

Ainsi, la zone ZI comprend :

- les actionneurs Alt et Alb constituant le premier module,

- les actionneurs A2t et A2b constituant le deuxième module,

- les actionneurs A3t et A3b constituant le troisième module,

- les actionneurs A4t et A4b constituant le quatrième module,

Ainsi la zone Z2 comprend :

- les actionneurs A5t et A5b constituant le cinquième module,

- les actionneurs A6t et A6b constituant le sixième module,

- les actionneurs A7t et A7b constituant le septième module, - les actionneurs A8t et Alb constituant le huitième module,

soit huit actionneurs bâbord : Alb, A2b, A3b, A4b, A5b, A6b, A7b, A8b, et huit actionneurs tribord : Alt, A2t, A3t, A4t, A5t, A6t, A7t, A8t. Pour des raisons de simplicité de représentation, seules les bielles et les poussoirs associés desdits actionneurs sont représentés.

Une paroi mince PM entoure le corps allongé E, en étant solidaire dudit corps E à proximité de chacune de ses deux extrémités, ainsi qu'à proximité de la zone centrale Z0. Cette paroi mince PM assure l'étanchéité de l'ensemble, les orifices de passage des bielles au travers du corps allongé E n'étant pas étanches.

Dans l'exemple de la figure 7, les seize poussoirs qui déforment la paroi mince PM sont représentés selon différentes élongations perpendiculaires à l 'axe DO, les élongations étant symétriques de part et d'autre de l'axe DO.

Ainsi, en fonction du temps, les amplitudes des élongations étant variables selon le principe représenté sur les précédentes figures la à lg, la propagation de l'onde progressive s'effectuant de la zone ZI vers la zone Z2, la structure schématisée du véhicule sous-marin se déplacera en sens inverse ; le mode de propulsion du véhicule est celui dit de la « nage par traînée ».

De même, en fonction du temps, si les amplitudes des élongations étant variables selon le principe représenté sur les précédentes figures 2a à 2g, l'onde entretenue permettra à la structure schématisée du véhicule sous-marin de se déplacer dans le même sens ; le mode de propulsion du véhicule est celui dit de la « nage par portance ». Avantageusement, la combinaison de ces deux modes de propulsion, à savoir le mode dit de la « nage par traînée », suivi du mode dit de la « nage par portance », permet un démarrage avec une forte accélération, suivi d'une efficacité de propulsion augmentant avec la vitesse.

Avantageusement, une dissymétrie des amplitudes des élongations bâbord / tribord, pour chacun desdits modes de propulsion, permettra d'effectuer un changement de cap, selon les écarts entre les élongations ; en effet, à amplitudes des élongations inchangées côté tribord, les élongations correspondantes côté bâbord sont plus faibles proportionnellement, le véhicule changera de cap par bâbord ; réciproquement, à amplitudes des élongations inchangées côté bâbord, les élongations correspondantes côté tribord sont plus faibles proportionnellement, le véhicule changera de cap par tribord.

La vitesse de changement de cap sera fonction de l'écart entre les amplitudes des élongations tribord par rapport aux amplitudes correspondantes des élongations bâbord.

Dans l'exemple représenté sur la figure 7, l'étanchéité de l'ensemble est assurée essentiellement par la paroi mince PM ; ce premier mode de réalisation présente l'avantage d'une certaine simplicité de réalisation ; néanmoins, les différents actionneurs seront soumis à la pression environnante de l'eau, et une partie de l'énergie électrique stockée à bord du véhicule sera dissipée à cet effet.

Dans l'exemple représenté sur la figure 8, une structure schématisée d'un véhicule sous-marin de type (UUV : "Unmanned Underwater Vehicles"), selon un deuxième mode de réalisation, comprend un corps allongé E, de section carrée par exemple, telle que représentée sur les précédentes figures 3a, 4a, et d'axe longitudinal D0 ; par ailleurs, ce corps allongé E est fermé à ses deux extrémités par deux parois hémisphériques.

Le centre du corps allongé E est le point O, point d'intersection d'un axe Dl avec l'axe D0, l'axe Dl étant orthogonal à l'axe D0. De part et d'autre de l'axe Dl, une zone centrale ZO est réservée à différents organes nécessaires à la propulsion du véhicule et aux missions qui lui sont attribuées ; à titre d'exemple, la zone ZO pourra comprendre les batteries d'alimentation électrique, les systèmes électroniques de commande des moteurs des actionneurs, décrits précédemment, les gouvernes de profondeur, les ballasts, le système de navigation et la centrale gyroscopique.

Ainsi, la zone ZI comprend :

- les actionneurs Alt et Al b constituant le premier module,

- les actionneurs A2t et A2b constituant le deuxième module,

- les actionneurs A3t et A3b constituant le troisième module,

- les actionneurs A4t et A4b constituant le quatrième module,

Ainsi, la zone Z2 comprend :

- les actionneurs A5t et A5b constituant le cinquième module,

- les actionneurs A6t et A6b constituant le sixième module,

- les actionneurs A7t et A7b constituant le septième module,

- les actionneurs A8t et Alb constituant le huitième module,

soit huit actionneurs bâbord : Alb, A2b, A3b, A4b, A5b, A6b, A7b, A8b, et huit actionneurs tribord : Alt, A2t, A3t, A4t, A5t, A6t, A7t, A8t.

Pour des raisons de simplicité de représentation, seules les bielles et les poussoirs associés desdits actionneurs sont représentés. Trois corps cylindriques, respectivement CC0, CCI, CC2, sont situés autour de l'enveloppe E, respectivement à proximité de la zone centrale Z0, de l'extrémité de l'enveloppe E située dans la zone ZI, et de l'extrémité de l'enveloppe E située dans la zone Z2.

Chacun des trois corps cylindriques comprend des orifices traversant lesdits corps cylindriques, dont les axes sont sensiblement parallèles à l'axe DO.

Une paroi mince PM entoure le corps allongé E, en étant solidaire dudit corps E à proximité de chacune de ses deux extrémités, entourant lesdits corps cylindriques CCI, CC2, ainsi qu'à proximité de la zone centrale ZO, entourant le corps cylindrique CCO. Cette paroi mince PM n'assure pas l'étanchéité de l'ensemble, les orifices de passage des bielles au travers du corps allongé E étant étanches.

Lors du mouvement des poussoirs, l'eau, située entre l'enveloppe E et la paroi mince PM, pourra circuler librement grâce aux orifices desdits corps cylindriques CCO, CCI, CC2 ; ainsi, les différents actionneurs ne seront pas soumis à la pression environnante de l'eau, et aucune énergie électrique stockée à bord du véhicule ne sera dissipée à cet effet.

Dans l'exemple représenté sur la figure 9, une structure schématisée d'un véhicule sous-marin de type (UUV : "Unmanned Underwater Vehicles"), selon un troisième mode de réalisation, comprend un corps allongé E, de section carrée par exemple, telle que représentée sur les précédentes figures 3a, 4a, et d'axe longitudinal D0 ; par ailleurs, ce corps allongé E est fermé à ses deux extrémités par deux parois hémisphériques.

Le centre du corps allongé E est le point O, point d'intersection d'un axe Dl avec l'axe D0, l'axe Dl étant orthogonal à l'axe D0.

De part et d'autre de l'axe Dl, une zone centrale Z0 est réservée à différents organes nécessaires à la propulsion du véhicule et aux missions qui lui sont attribuées ; à titre d'exemple, la zone Z0 pourra comprendre les batteries d'alimentation électrique, les systèmes électroniques de commande des moteurs des actionneurs, décrits précédemment, les gouvernes de profondeur, les ballasts, le système de navigation et la centrale gyroscopique.

Ainsi, la zone ZI comprend :

- les actionneurs Alt et Alb constituant le premier module,

- les actionneurs A2t et A2b constituant le deuxième module,

- les actionneurs A3t et A3b constituant le troisième module,

- les actionneurs A4t et A4b constituant le quatrième module,

Ainsi, la zone Z2 comprend :

- les actionneurs A5t et A5b constituant le cinquième module,

- les actionneurs A6t et A6b constituant le sixième module,

- les actionneurs A7t et A7b constituant le septième module,

- les actionneurs A8t et Alb constituant le huitième module,

Pour des raisons de simplicité de représentation, seules les bielles et les poussoirs associés desdits actionneurs sont représentés. Trois corps cylindriques, respectivement CCO, CCI, CC2, sont situés autour de l'enveloppe E, respectivement à proximité de la zone centrale Z0, de l'extrémité de l'enveloppe E située dans la zone ZI, et de l'extrémité de l'enveloppe E située dans la zone Z2.

Seul le corps cylindrique CCO comprend des orifices traversant ledit corps cylindrique, dont les axes sont sensiblement parallèles à l'axe D0. Une paroi mince PM entoure le corps allongé E, en étant solidaire dudit corps E à proximité de chacune de ses deux extrémités, entourant lesdits corps cylindriques CCI, CC2, ainsi qu'à proximité de la zone centrale Z0, entourant le corps cylindrique CCO. Cette paroi mince PM n'assure pas l'étanchéité de l'ensemble, les orifices de passage des bielles au travers du corps allongé E étant étanches.

Lors du mouvement des poussoirs, l'eau, située entre l'enveloppe E et la paroi mince PM, pourra circuler librement grâce aux orifices dudit corps cylindrique CCO, sachant que les élongations seront définies selon critère supplémentaire, à savoir que le volume d'eau, situé entre la paroi mince PM et l'enveloppe E, doit resté constant à chaque instant. Les différents actionneurs ne seront pas soumis à la pression environnante de l'eau, et aucune énergie électrique stockée à bord du véhicule ne sera dissipée à cet effet.

Ainsi, la programmation des commandes moteurs pas à pas des différents modules constituant les actionneurs prendra en compte :

- le mode de propulsion dit de la « nage par portance »,

- le mode de propulsion dit de la « nage par traînée »,

- le passage du mode dit de la « nage par portance » au mode dit de la « nage par traînée » en phase d'accélération,

- le passage du mode dit de la « nage par tramée » au mode dit de la « nage par portance » en phase de décélération,

- le changement de cap par bâbord ou par tribord,

l'ensemble de ces déformations de la paroi mince PM, provoquées par les actionneurs, devant répondre au critère de volume constant de l'eau située entre l'enveloppe E et la paroi mince PM.

Ainsi, en répondant à ce critère, aucun flux d'aspiration d'eau ou de refoulement d'eau ne sera provoqué par la déformation de la paroi mince PM. Avantageusement, la paroi mince PM pourra constituer une adaptation d'impédance acoustique entre le milieu aquatique environnant et l'enveloppe E ; en effet, l'impédance acoustique de l'enveloppe E est nettement supérieure à celle de l'eau ; par contre, l'impédance acoustique du milieu constitué de la paroi mince PM et de l'eau située entre l'enveloppe E et ladite paroi mince PM sera de valeur intermédiaire entre celle de l'eau et celle de l'enveloppe E ; cet ensemble pourra constitué une adaptation d'impédance acoustique, atténuant le coefficient de réflexion des ondes sonar et ainsi réduire la signature sonar du véhicule.

Ainsi, ce mode de propulsion pourra répondre aux exigences de manœuvrabilité et de discrétion imposées aux véhicules sous-marins de faibles dimensions pour des missions discrètes.

Claims

Revendications

1. Procédé de propulsion sous-marine d'une plate-forme immergée comportant une structure rigide de forme allongée selon un axe principal et au moins un élément déformable allongé (PM), porté par ladite structure rigide, caractérisé en ce qu'il consiste à engendrer une déformation dudit élément déformable (PM) grâce à une pluralité d'actionneurs solidaires de ladite structure rigide, sous forme d'onde progressive dans le sens inverse de la propulsion durant la phase d'accélération ou dans le sens direct durant la phase de décélération, et en une déformation sous forme d'onde entretenue durant la phase de croisière, la déformation dudit élément déformable (PM) étant dirigée essentiellement selon l'axe principal de déplacement (Do), les élongations des susdites ondes progressive et entretenue étant orientées perpendiculairement audit axe principal de la structure rigide.

2. Procédé selon la revendication 1,

caractérisé en ce que l'amplitude et la fréquence de l'onde progressive dans le sens inverse de propulsion sont variables.

3. Procédé selon la revendication 1,

caractérisé en ce que l'amplitude et la fréquence de l'onde progressive dans le sens direct de propulsion sont variables.

4. Procédé selon la revendication 1,

caractérisé en ce que l'amplitude et la fréquence de l'onde entretenue sont variables.

5. Procédé selon la revendication 1,

caractérisé en ce que les élongations des susdites ondes progressive et entretenue, orientées perpendiculairement audit élément déformable (PM), sont dissymétriques par rapport au susdit axe principal de déplacement (Do).

6. Procédé selon les revendications 1 à 5,

caractérisé en ce que les susdites ondes progressive et entretenue sont sinusoïdales.

7. Dispositif pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1 destiné à la propulsion sous-marine d'une plate-forme immergée comportant une structure rigide de forme allongée selon un axe principal et au moins un élément déformable allongé (PM), porté par ladite structure rigide,

caractérisé en ce qu'une déformation dudit élément déformable (PM) est engendrée grâce à une pluralité d'actionneurs solidaires de ladite structure rigide, sous forme d'onde progressive dans le sens inverse de la propulsion durant la phase d'accélération ou dans le sens direct durant la phase de décélération, et en une déformation sous forme d'onde entretenue durant la phase de croisière, la déformation dudit élément déformable (PM) étant dirigée essentiellement selon l'axe principal de déplacement (Do), les élongations des susdites ondes progressive et entretenue étant orientées perpendiculairement audit axe principal de la structure rigide.

8. Dispositif selon la revendication 7,

caractérisé en ce que le susdit actionneur agissant sur le susdit élément déformable (PM) comprend :

- une roue à denture externe (Col) de diamètre primitif D/2, constituant un satellite à l'intérieur d'une couronne à denture interne (Co) de diamètre primitif D, ladite couronne à denture interne (Co) étant solidaire d'une enveloppe (E), de section carrée et d'axe longitudinal (Dz),

- un plateau (Po), solidaire d'un arbre (Ao), centré autour de l'axe (Dz), lequel arbre (Ao) est solidaire du rotor d'un moteur (M),

- un arbre (Al), solidaire dudit plateau (Po), entraînant ladite roue à denture externe (Col) selon un cercle de diamètre D/2, - un plateau (PI), solidaire de la susdite roue à denture externe (Col), lequel plateau (PI) comprend un arbre (A2) dont l'axe est situé sur le cercle de diamètre primitif de ladite roue à denture externe (Co),

- une bielle (B), entraînée par le susdit arbre (A2), et actionnant un poussoir (Po), lequel poussoir (Po) comprend un volume hémisphérique

(Pol) et deux ailes de guidage (Po2, Po3), coulissant de part et d'autre de la susdite enveloppe (E).

9. Dispositif selon la revendication 8,

caractérisé en ce que la susdite couronne à denture interne (Co) et la susdite roue à denture externe (Col) ont le même module de denture.

10. Dispositif selon la revendication 8,

caractérisé en ce que le susdit moteur (M) est un moteur électrique pas à pas.

11. Dispositif selon la revendication 7,

caractérisé en ce que les susdits actionneurs agissant sur le susdit élément déformable (PM) sont disposés par paire et montés tête-bêche, chaque paire d' actionneurs constituant un module.

12. Dispositif selon la revendication 7,

caractérisé en ce que la susdite plate-forme immergée comprend :

- une pluralité de modules solidaires de la susdite enveloppe (E), lesquels modules sont disposés de part et d'autre d'une zone centrale (Zo), - le susdit élément déformable (PM) entourant l'enveloppe (E), lequel élément déformable (PM) assure l'étanchéité de ladite plate-forme immergée,

- des organes nécessaires à la propulsion sous-marine tels que des batteries d'alimentation électrique, des systèmes électroniques de commande des moteurs des actionneurs, des gouvernes de profondeur, des ballasts, un système de navigation et une centrale gyroscopique, situés dans la susdite zone centrale (Zo).

13. Dispositif selon la revendication 7,

caractérisé en ce que la susdite plate-forme immergée comprend :

- une pluralité de modules solidaires de la susdite enveloppe (E), lesquels modules sont disposés de part et d'autre d'une zone centrale (Zo),

- le susdit élément déformable (PM) entourant l'enveloppe (E), laquelle enveloppe (E) assure l'étanchéité de ladite plate-forme immergée, l'eau circulant entre ledit élément déformable (PM) et ladite enveloppe (E).

14. Dispositif selon la revendication 7,

caractérisé en ce que la susdite plate-forme immergée comprend :

- le susdit élément déformable (PM) entourant l'enveloppe (E), laquelle enveloppe (E) assure l'étanchéité de ladite plate-forme immergée, le volume d'eau situé entre ledit élément déformable (PM) et ladite enveloppe (E) étant constant.

15. Dispositif selon la revendication 14,

caractérisé en ce que l'ensemble comprenant le susdit élément déformable (PM) et le susdit volume d'eau constant situé entre le susdit élément déformable (PM) et l'enveloppe (E) constitue une adaptation d'impédance acoustique entre le milieu aquatique environnant et l'enveloppe (E).

16. Dispositif selon la revendication 15,

caractérisé en ce que le susdit élément déformable (PM) est une paroi mince.