WO2016046376A1 - Dispositif d'antenne integre - Google Patents

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WO2016046376A1
WO2016046376A1 PCT/EP2015/072130 EP2015072130W WO2016046376A1 WO 2016046376 A1 WO2016046376 A1 WO 2016046376A1 EP 2015072130 W EP2015072130 W EP 2015072130W WO 2016046376 A1 WO2016046376 A1 WO 2016046376A1
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WO
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antenna device
chimney
antenna
bottom wall
cables
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/072130
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Inventor
Daniel Andreis
Jean-Philippe Goudeau
Hervé Thomas
Original Assignee
Thales
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Publication date
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Priority to BR112017006069A priority patent/BR112017006069A2/pt
Priority to EP15775413.6A priority patent/EP3198587A1/fr
Priority to SG11201702418XA priority patent/SG11201702418XA/en
Priority to CA2962703A priority patent/CA2962703C/fr
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    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/521—Constructional features
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B49/00—Arrangements of nautical instruments or navigational aids
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/004—Mounting transducers, e.g. provided with mechanical moving or orienting device
    • G10K11/006—Transducer mounting in underwater equipment, e.g. sonobuoys
    • G—PHYSICS
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    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G10K11/18—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
    • G10K11/26—Sound-focusing or directing, e.g. scanning
    • G10K11/32—Sound-focusing or directing, e.g. scanning characterised by the shape of the source

Definitions

  • the invention relates generally to antennas, and in particular to an integrated antenna device.
  • a sonar antenna comprises an acoustic base consisting of a set of stacked transducers providing reception and / or emission of acoustic signals and mounted on a support.
  • Such sonar antennas are generally placed in a sealed dome to mechanically protect the antennas in particular against shocks, the forces due to the flow of water, the effects of cavitation, corrosion, etc.
  • the dome is usually filled with an acoustically adapted liquid.
  • the sonar antennas are optionally suspended from the hull at the level of the transducer support to dampen the rapid movements of the surface building, while the protective dome is also fixed to the surface building in a rigid manner, for example bolting.
  • Such an assembly must be made in dry dock to ensure the tightness of the naval building and the dome. It also requires mounting the sonar antenna before the dome, to suspend the antenna and rigidly fix the dome to the hull.
  • FIG. 1 schematically represents a surface building 1 on which a sonar antenna 2 and its protective dome 20 are mounted.
  • the surface building constructors must provide in the building phase of the surface building a passage 21 in order to be able to reassemble the cables.
  • the set of cables 22 ensuring the power supply of the antenna and the reception of the signals is reassembled to the platform of the surface building which is above the water line, through the passage 21.
  • the sonar antenna 2 and the protective dome 20 are initially brought separately in the vicinity of the lower opening 210 of the passage 21 to be successively mounted on the hull of the surface building.
  • the mounting of the antenna and the dome requires several sealing elements which are also used to seal the assembly (surface building, antenna, dome) on at least two levels, among which:
  • a first sealing plate 23 mounted at the lower opening 210 of the passage 21 on which is mounted the antenna 2 by means of fastening elements and / or suspension of the antenna 3;
  • a second sealing plate 24 mounted at the upper opening 212 of the passage 21 which opens on the platform 25 of the surface building; this second sealing plate 24 thus provides a double sealing barrier with respect to the platform 25;
  • a plurality of cable glands or plug-and-socket pairs 26 arranged at each sealing plate 23 and 24 for sealing the passage of each cable 22;
  • the protective dome thus provides a dual function. On the one hand, it comes to ensure the protection of the sonar antenna 2. On the other hand, it indirectly ensures the sealing of the surface building 1 itself. Thus, in the absence of the dome and the sealing plate 23, the passage 21 provided in the surface building lets the water pass. The surface building can not be launched until the dome 20 is mounted. Therefore, the assembly comprising the sonar antenna 2, the dome 20, the cables 22 and the sealing elements 23, 24, 26, 27, 28 must necessarily be mounted in a dry environment.
  • the sealing elements may by construction be defective, which is a complex and long operation, further delaying the launching of the surface building.
  • the antenna 2 and its cables are mounted first by suspension of the antenna and positioning of the cables in the passage 21, then the dome is fixed rigidly to the shell for example by bolting.
  • the cables can then be connected to a power source at the platform 25.
  • the clearance available under the surface building is generally less than 2 meters, it is also necessary to provide a pit in the bottom of the down.
  • the dome Before mounting the antenna, the dome is pre-positioned in the pit to be fixed on the shell after the suspension of the antenna. The acoustically adapted liquid can then be injected into the dome. The leak tests are carried out as and when mounting.
  • Such an assembly is complex and restrictive, in particular because it can be achieved only in dry-zone installations with specific and expensive equipment (dry-dock). In particular, it does not allow to change the antenna in full water.
  • the surface building in the event of a malfunction, the surface building must be brought back to the dry zone to access the antenna, repeating all the steps of the assembly process. This results in a long immobilization of the surface building (displacement of the surface building, intervention in dry dock with disassembly and assembly of the new antenna in several stages, numerous electrical tests and verification of tightness as and when mounting) .
  • such a sonar antenna protection assembly requires the provision of a complex configuration passage (21) in the surface building to receive all the sealing elements 23, 24, 26, 27 and 28, which constitutes a significant constraint in the construction phase of the surface building.
  • the sealing elements between the interfaces between the antenna, the dome and the surface building (26, 27, 28) require regular monitoring and maintenance. related to criticality in terms of the risk of entry of water for the surface building.
  • the invention improves the situation.
  • an integrated antenna device comprising a hydrodynamic shaped protective envelope delimiting an inner cavity and an upper fixing interface capable of being fixed mechanically to a supporting structure.
  • the device further comprises an antenna housed inside the tank and fixed to the inner wall of the casing at at least one attachment point, a set of cables comprising power supply and reception cables. signals connected to the sonar antenna.
  • the protective envelope is hermetically sealed and sealed through the cables.
  • the envelope may comprise a lower dome and a closure plate sealingly connected to one another by means of connecting elements.
  • the dome may have a circular drum shape or streamlined hydrodynamic shape.
  • the cavity may comprise a protective liquid in which the sonar antenna bathes, the protective liquid being chosen to ensure the acoustic adaptation of the antenna.
  • the fluid may be a nonionic fluid.
  • the nonionic fluid may in particular be an oil.
  • the protective liquid can be pressurized by applying a chosen set pressure.
  • the protective envelope may comprise a pressurizing nozzle, while the protective liquid is pressurized by means of a pressurization pump connected to the pressurization nozzle by a pressurization pipe.
  • the antenna may be a sonar antenna.
  • the invention further provides a carrier structure for receiving the antenna device, the carrier structure being intended to be at least partially immersed, the carrier structure comprising a platform configured to be emerged above a water level and a bottom wall.
  • the supporting structure comprises a chimney crossing the bottom wall of the structure and opening onto the platform, the chimney having a lower opening at the bottom wall of the structure and an upper opening above the water level, the chimney having a cross-section of selected dimensions, while the attachment interface of the antenna device is adapted to be attached to the bottom wall of the surface building structure at the lower opening of the chimney, the chimney being configured to allow the passage of the cables emerging from the antenna device to the platform of the supporting structure.
  • the supporting structure may comprise an adaptation piece provided at the level of the lower opening of the chimney conforming to the shape of the bottom wall of the structure at the level of the lower opening of the chimney, the fixing interface of the device antenna being adapted to be fixed on the adaptation piece.
  • the invention further proposes a method of mounting an integrated antenna device on a supporting structure comprising a platform emerging above a water level, a bottom wall and a chimney crossing the bottom wall and opening on the platform, the chimney having a lower opening at the bottom wall and an upper opening above the water level.
  • the method advantageously comprises the following steps: providing an antenna device comprising a hydrodynamic shaped protective envelope delimiting an internal cavity, the device further comprising an antenna housed inside the tank, a set of cables comprising power supply and reception cables, signals connected to the antenna, the protective envelope being hermetically closed and sealed through the cables,
  • the method may further include the steps of:
  • the positioning step of the antenna device comprising the step of positioning the antenna device in the vicinity of the fixing interface of the bottom wall of the structure while the fixing step comprises fixing the device antenna to the bottom wall of the structure by mechanically connecting the attachment interface of the antenna device to the fixing interface provided on the bottom wall of the carrier structure.
  • the invention thus provides an antenna device integrated in a closed and hermetic protective envelope, which can be filled with a liquid and pressurized.
  • This antenna device can be mounted in a single block on any structure intended to be immersed such as a marine platform (surface building, submarine, etc.) and in any environment (dry, full water, docked) , etc.) without the need for special tooling or for sealing verification after assembly. Fixing the device to a naval structure only requires a fixing interface. Moreover, such a device can be easily disassembled regardless of the environment where the carrier structure is for example to replace the antenna in case of failure (for example in open water). Disassembly of the device does not require bringing the structure in dry zone and can be performed in short time, which limits the immobilization of the structure.
  • the mounting on the shell of the surface building does not require validation of the tightness of the interface between the antenna device and the shell, which reduces the resources required for the mounting phase and optimizes the time of mounting.
  • FIG. 1 is a diagram showing a surface building equipped with a conventional dome
  • FIG. 2 is a diagram showing a sonar antenna protection device mounted on a carrier structure, according to an exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 3 is a schematic view of the sonar antenna device according to some embodiments.
  • FIG. 4 an exploded view of the sonar antenna device according to some embodiments
  • FIG. 5 is a flow chart showing the method of mounting the sonar antenna device, according to some embodiments of the invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the disassembly of the sonar antenna device in open water, according to some embodiments.
  • Fig. 2 is a diagram showing an example of a structure 10 on which an integrated antenna device 3 can be mounted, according to some embodiments.
  • the integrated antenna device 3 can be mounted on any fixed or mobile structure 10, intended to be immersed at least partially in water (for example in open water), such as for example a floating or anchored marine platform or a building of area.
  • the structure 10 may in particular comprise a platform emerging above the water level 5 (also called “water line” hereinafter).
  • the integrated antenna device 3 comprises a protective envelope 300 of hydrodynamic shape delimiting an interior cavity and an antenna 31 arranged inside the interior cavity delimited by the envelope 300.
  • the antenna may consist of a set of transducers, for example stacked, configured to receive and / or transmit signals.
  • the base of the antenna may in particular be attached to the casing 300 on its upper wall. It should be noted that such a fixing has no sealing function with respect to the structure 10. By fixing the antenna 31 directly to the casing 300, the mechanical interface between the antenna 31 and the carrier building 10 is removed.
  • the antenna 31 may be a sonar antenna.
  • the remainder of the description will be made with reference to a sonar antenna type antenna as a non-limiting example (the integrated antenna device 3 will also be designated hereinafter "integrated sonar antenna).
  • the shape of the envelope 300 may be chosen to optimize the navigation of the support structure and may in particular be profiled.
  • the integrated antenna device 3 can be fixed on the bottom 100 of the structure 10 at the upper wall 33 of the casing 300.
  • the following description will be made with reference to a structure 10 of surface building type to as an illustration.
  • the envelope 300 may comprise, on its upper part, a fixing interface intended to be fixed on the shell 100 of the surface building 10.
  • the envelope 300 may comprise a dome 30 of hydrodynamic shape, made in one or more parts and a closure plate 33 connected to the dome in a sealed manner.
  • the envelope may have an open shell shape whose wall is made in one piece.
  • the closing plate 33 thus forms the upper wall of the casing 300 while the dome 30 delimits the periphery of the internal cavity which houses the sonar antenna 31.
  • the dome 30 can be made from a very strong material mechanically and acoustically transparent, in the frequency band used, such as a fiberglass composite.
  • the integrated sonar antenna device 3 is mounted in a single block on the hull 100 of a surface building 10.
  • the integrated sonar antenna device 3 can thus be mounted on the hull 100 at by means of a single fixing interface provided on the top of the casing 300, which avoids having to fix the antenna separately on the surface building.
  • the mounting of the antenna 31 directly in the casing 300 thus makes it possible to eliminate an interface with the carrier structure with respect to conventional embodiments.
  • the sonar antenna 31 may be a passive or active antenna mounted on a support.
  • the sonar antenna 31 may for example be a cylindrical antenna formed of columns of transducers mounted on the support.
  • the transducers can provide transmission and / or reception of acoustic signals.
  • the integrated sonar antenna device 3 may comprise in particular a set of cables 35 including power cables 350 connected to the antenna 31.
  • the power cables are configured to be connected to one or more power sources provided on the platform of the surface building 10 above its water line to feed the antenna 30.
  • the integrated sonar antenna device 3 is arranged to allow the sealed passage of the cables 35 outside the device.
  • the closure plate 33 can thus be penetrated in a sealed manner by the cables 350 by means of a cable gland or of plug-socket pairs provided in the closure plate for the passage of each cable.
  • the carrier structure 10 may comprise a chimney 37 passing through the shell 100 to the platform of the structure above the water line to allow the passage of the cables 35 from the antenna device integrated sonar 3 to the water line.
  • the chimney 37 passes through the bottom wall of the structure 10 and opens onto the emerged platform.
  • the chimney 37 may thus comprise a lower opening 370 at the bottom wall and an upper opening 371 above the water level 5.
  • the chimney 37 may have a section of very small dimensions relative to the dimensions of the wall. the cross section of the envelope 300 on its upper part.
  • the section of the chimney 37 may have dimensions of the order of a few centimeters only.
  • the length of the chimney 37 depends on the position of the water line of the surface building.
  • the cables 35 may be connected to a connector located outside the chimney 37 below the water line.
  • Such connectors are then configured for an underwater connection and the chimney 37 includes a cable outlet to such a connector.
  • the following description will be made with reference to a chimney delimiting a cable outlet above the water line by way of non-limiting example.
  • the chimney 37 may in particular be configured to rise sufficiently above the waterline of the support structure 10 and allow the use of a single chimney closure device.
  • the chimney 37 may be directly integrated with the carrier structure 10 by construction or form a separate element integrated at any time to the supporting structure.
  • the structure of the chimney 37 is thus compact and easy to construct.
  • the integrated sonar antenna device 3 thus reduces the constraints necessary for the interface with the surface building.
  • an adaptation piece 39 can be fixed between the antenna device 3 and the shell 100 of the surface building 30 at the lower end of the chimney 37 to adapt the antenna device 3 to the shape of the hull 100.
  • the adaptation piece 39 can be fixed beforehand on the hull 100 of the surface building 10 before mounting the integrated sonar antenna device 3 on the surface building or be fixed on the end of the fireplace 37 by construction.
  • the integrated sonar antenna device 3 can thus be connected to the hull of the surface building at the level of the adaptation piece 39 by using a mechanical fastening system adapted between the adapter piece and the closure plate 33. such as a mechanical attachment system that does not require bolting elements. As shown in FIG.
  • the adapter piece 39 comprises an upper face conforming to the outer shape of the shell 100 of the surface building and a lower face matching the shape of the upper part of the envelope 300 of the device. integrated sonar antenna 3.
  • the shape of the underside of the adapter plate 39 may be substantially flat.
  • the adapter piece 39 has an opening to allow the passage of the cables 35 in the opening 370.
  • the adapter piece 39 has a generally elliptical section.
  • FIG. 4 is an exploded view of the integrated sonar antenna device 3 and the interface elements between the device 3 and the surface building 10.
  • the shell 100 of the surface building 10 is not illustrated. to simplify the representation.
  • FIG. 4 illustrates the small dimensions of the section of the chimney 37 with respect to the antenna device 3.
  • the antenna 31 is represented in transparency in the hollow of the dome 30.
  • adaptation piece 39 base
  • the closure plate 33 can be connected to the adaptation piece 39, previously fixed to the shell, by means of elements
  • the fastening elements 34 between the antenna device 3 and the adapter part 39 may be of any type, such as, for example, conjugated locking elements or a fastening device adapted to ensure rapid attachment. and effective between the hull 100 and the integrated sonar antenna device 3 (for example by snapping).
  • the fastening elements 34 may be made in the form of a connector provided on the lower end of the chimney and configured to connect to a conjugate connector provided on the fastening interface of the liner. 300, the connection being able to be mechanical and / or electrical with the cables 35.
  • a connector system can thus ensure the mechanical and electrical connection of the envelope.
  • such a connector can be adapted for the implementation of an underwater connection.
  • Such a connector also makes it possible to prevent upwellings in the chimney 37 (sealing function); It also makes it possible to connect the cables, without it being necessary to reassemble the cables 35 in the chimney.
  • the integrated sonar antenna device thus forms an all-in-one hermetic block including the sonar antenna and its protection dome 30. Such a block can be mounted and dismounted on the hull 100 of the surface building quickly, without it is necessary to provide a significant preparation time, with very simple tools.
  • the integrated sonar antenna device 3 can be quickly operational by coming to fix it on the shell of the surface building 10 at the single attachment interface.
  • the integrated sonar antenna device 3 may be pre-filled with a protective liquid 32 in which the antenna 31 bathes to limit the effects of cavitation.
  • the antenna device 3 can be filled with the protective liquid after mounting.
  • a second pipe drain pipe
  • Such a liquid makes it possible to ensure the acoustic adaptation of the antenna by having a low absorption.
  • the liquid may be water or a non-ionic liquid, for example oil.
  • the closed and hermetic envelope 300 makes it possible to choose the fluid to optimize the operation and the lifetime of the network of transmit and receive sensors (transducers) of the sonar antenna 31, which is not possible with the classic solutions.
  • the protective liquid 32 may be a nonionic filling fluid, such as an oil.
  • the integrated mounting of the dome 30 and the antenna 31 into a sealed all-in-one assembly makes it possible to pre-fill the envelope with oil, without it being necessary to carry out the operation of filling the envelope in dry dock and once the dome installed.
  • the use of oil as a dome filling liquid has several other advantages. It eliminates corrosion problems, strongly limits the cavitation phenomena, and makes it possible to immerse the electro-acoustic or magnetoacoustic or optico-acoustic transduction elements of the antenna 31 (piezoelectric sensors for example), the electronic cards and the points of internal connections to the acoustic base of the antenna without it being necessary to provide additional electrical insulation protection. Its density can be chosen so as to obtain a chosen level of buoyancy of the whole the antenna device 3, such as a substantially neutral level of buoyancy.
  • a set pressure can be applied to the acoustic base of the sonar antenna 31 to pressurize the fluid. Pressurisation allows:
  • the dome 30 and the closure plate 33 may have a thickness chosen accordingly.
  • the closed and hermetic envelope 300 makes it possible to apply such a setpoint pressure by inflation.
  • the casing may have a pressurizing tip 330.
  • the cable assembly 35 may further include a pressurizing pipe 351 connected to the pressurizing tip 330 provided on top of the envelope, out of the attachment interface.
  • the pressurizing nozzle can thus be used to pressurize, and in particular over-pressurization, the protective liquid 32 which bathes the integrated sonar antenna device 3 and prevent possible water ingress.
  • the pressurization can be carried out after the mounting of the antenna device 3 by means of a pressurization pump provided on the platform of the surface building 10, above the water line.
  • An operator can connect the pressurizing pump to the pressurizing tip 330 via the pressurizing pipe 351, after mounting the integrated sonar antenna device 3, and the passage of the cables through the chimney 37.
  • the pipe pressurization 351 is connected to the antenna device 3 before presenting it on the carrier structure 10, and to be threaded into the chimney 37 as for the other cables 35. This then remains compatible with a small diameter chimney).
  • the casing 300 can then be inflated under pressure by actuating the pressurization pump connected to the pressurizing nozzle via the cable 351.
  • the closed and hermetic envelope 300 of the integrated sonar device thus makes it possible to apply a set pressure to the acoustic base of the sonar antenna 31 by inflation.
  • the set pressure can be chosen in particular to put the envelope over-pressurization.
  • the envelope 300 may comprise other pressurizing elements such as a device for compensating the thermal expansion of the filling fluid.
  • the pressurizing pipe 351 may also be used to fill the fluid shell 300 (eg oil).
  • An exhaust pipe, similar to the pressurizing pipe 351, can then be provided.
  • Such integrated sonar antenna device 3 offers the advantage of being able to be mounted on the surface building, in any environment whether in open water, factory, or dry dock.
  • the tightness of the integrated sonar antenna device 3 can be tested well before it is mounted on the carrier structure 10 and independently of it. In addition, it does not require regular verification thereafter, which simplifies the maintenance of the integrated sonar antenna device 3 after mounting on the carrier structure.
  • the necessary sealing points associated with the mounting of the integrated sonar antenna device 3 are also greatly reduced. It is no longer necessary to provide a second level of tightness on the upper part of the surface building by means of an additional sealing plate, or glands or set of couples plugs-bases in the chimney to seal the passage of the cables.
  • such an integrated sonar antenna device 3 waterproof incorporating the sonar antenna and the protective envelope 300 in one single block simplifies the construction of the surface building.
  • the chimney 37 can be obtained by a simple pipe of small diameter ensuring the passage of the cables without further impacting the construction of the complex structure.
  • the chimney 37 can be easily protected against rising water in the absence of the antenna device 3 by mounting a "plug" plate in the lower opening 370 of the chimney 37.
  • a plate- plug is configured to prevent the sudden rise of water in the chimney and provide protection against sea packets, which allows the establishment of the surface building in open water before mounting the device 3.
  • the integrated sonar antenna device 3 can be mounted in any environment (dry zone or full water) without specific development or complex installation.
  • dry dock it is not necessary to provide a pit in addition to the clearance present under the hull of the building surface.
  • the antenna device 3 being mounted in one block, a small clearance of 1 or 2 meters is sufficient to perform the mounting operation.
  • Figure 5 shows the method of mounting the device, for example at the dock or dry.
  • step 500 the sonar antenna device 3 is brought together in a single pre-assembled block near the hull of the surface building 10, facing the chimney 37, for example by means of a rolling support such as a pallet truck in the embodiments where the mounting is performed on a dry support structure 10.
  • the antenna device 3 can be pre-filled with the liquid 32 adapted acoustically (oil or water for example).
  • the cables 35 of the device 3 can be previously wound on a strand and then positioned and reassembled in the chimney 37 through the opening 370 using a "cable puller" type device to thread the cable strand 35 into the chimney.
  • step 501 the integrated sonar antenna device 3 is fixed to the adaptation piece 39, previously mounted on the shell at the lower opening 370 of the chimney 37, for example by hooking, using the connection means 34.
  • the pressurizing pipe 351 is connected to the pressurizing pump.
  • the envelope 300 is pressurized by inflation.
  • the cables 35 may be connected by the operator to the power source.
  • the integrated sonar antenna device 3 thus forms an all-in-one system, requiring a very short mounting time compared to the solutions of the prior art. Furthermore, it requires a minimal interface with the hull 100 of the surface building 10.
  • the inflation pressurization greatly simplifies the pressurization process without the need for a complex pressurization system on the surface building platform (at the above the water line).
  • Such a mounting method does not include a sealing verification step to verify the tightness of the platform and / or the integrated sonar antenna device 3.
  • the mounting method can be implemented without the need to provide a significant preparation time.
  • the integrated sonar antenna device 3 can be changed at any time and in any suitable environment, such as at the dock, in dry dock or in open water, for example in case of failure of the antenna.
  • the length of the cables 35 may be chosen to allow disassembly of the antenna device 3 without the need to remove the cables from the chimney 37.
  • Figure 6 illustrates an example of disassembly of the antenna device 3 in open water.
  • the integrated sonar antenna device 3 can be disassembled in a single block by a plunger 60 equipped with floating supports 61 (for example cradle with adjustable flotation or foam supports).
  • the over-length of the cables makes it possible to release the integrated sonar antenna device 3 and move it to a nearby platform to replace the sonar antenna 3, repair it or replace the entire device 3.
  • the sonar antenna device integrated 3 can then be replaced at the dock for example in a port or shelter, while the surface building 10 remains in the water.
  • the disassembly of the integrated sonar antenna device 3 for the replacement of the antenna 31 can be implemented quickly and efficiently with small tooling elements (floating supports).
  • the immobilization of the antenna device 3 at the dock can be greatly reduced.
  • the continuity of operational capacity of the device 3 can thus be ensured.
  • the invention is not limited to the embodiments described above by way of non-limiting example. It encompasses all the embodiments that may be envisaged by those skilled in the art.
  • the invention is not limited to a particular type of sonar antenna or to a dome having a shell shape. Moreover, the invention is not limited either to a particular fixing interface between the integrated sonar antenna device 3 and the shell 100 of the surface building. In addition, the invention is not limited to a supporting structure provided with a chimney 37. Indeed, the integrated antenna device 3 can be mounted on a supporting structure provided with another type of sealing system.

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  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

L'invention porte sur un dispositif d'antenne intégré (3) comprenant une enveloppe de protection (300) de forme hydrodynamique délimitant une cavité intérieure et une interface de fixation supérieure propre à être fixée mécaniquement sur une structure porteuse, le dispositif comprenant en outre une antenne (31) logée à l'intérieur de la cuve et fixée à la paroi interne de l'enveloppe au niveau d'au moins un point de fixation, un ensemble de câbles comprenant des câbles d'alimentation et de réception des signaux (350) reliés à l'antenne (31). L'enveloppe de protection est fermée de manière hermétique et traversée de manière étanche par lesdits câbles (35).

Description

DISPOSITIF D'ANTENNE INTEGRE
Domaine de l'invention
L'invention concerne de manière générale les antennes, et en particulier un dispositif d'antenne intégré.
Art antérieur
Les bâtiments navals (par exemple les bateaux de surface) sont généralement équipés d'antennes sonar fixées sous leurs coques, pour détecter et/ou situer des objets sous l'eau. Une antenne sonar comprend une base acoustique constituée d'un ensemble de transducteurs empilés assurant la réception et/ou l'émission des signaux acoustiques et montés sur un support.
De telles antennes sonars sont généralement placées dans un dôme étanche pour protéger mécaniquement les antennes notamment contre les chocs, les efforts dus à T'écoulement de l'eau, les effets de cavitation, la corrosion, etc. Le dôme est généralement rempli d'un liquide acoustiquement adapté.
Les antennes sonars sont éventuellement suspendues à la coque au niveau du support des transducteurs pour amortir les déplacements rapides du bâtiment de surface, tandis que le dôme de protection est également fixé au bâtiment de surface de manière rigide, par exemple boulonnage. Un tel montage doit être réalisé en cale sèche pour garantir l'étanchéité du bâtiment naval et du dôme. Il nécessite par ailleurs de monter l'antenne sonar avant le dôme, pour pouvoir suspendre l'antenne puis fixer rigidement le dôme à la coque.
La figure 1 représente schématiquement un bâtiment de surface 1 sur lequel sont montées une antenne sonar 2 et son dôme de protection 20. Les constructeurs de bâtiments de surface doivent prévoir dans la phase de construction du bâtiment de surface un passage 21 pour pouvoir remonter les câbles d'alimentation et de réception des signaux 22 de l'antenne sonar et assurer l'étanchéité du bâtiment de surface et du dôme après le montage de l'antenne sonar et du dôme sur la coque du bâtiment de surface 1 . L'ensemble des câbles 22 assurant l'alimentation de l'antenne et la réception des signaux est remonté vers la plateforme du bâtiment de surface qui est au-dessus de la ligne d'eau, à travers le passage 21 .
L'antenne sonar 2 et le dôme de protection 20 sont initialement amenés séparé- ment au voisinage de l'ouverture inférieure 210 du passage 21 pour être montés successivement sur la coque du bâtiment de surface. Le montage de l'antenne et du dôme nécessite plusieurs éléments d'étanchéité qui sont également utilisés pour assurer l'étanchéité de l'ensemble (bâtiment de surface, antenne, dôme) sur au moins deux niveaux parmi lesquels :
- Une première plaque d'étanchéité 23 montée au niveau de l'ouverture inférieure 210 du passage 21 sur laquelle est montée l'antenne 2 au moyen d'éléments de fixation et/ou de suspension de l'antenne 3;
- Une deuxième plaque d'étanchéité 24 montée au niveau de l'ouverture supérieure 212 du passage 21 qui débouche sur la plateforme 25 du bâti- ment de surface ; cette deuxième plaque d'étanchéité 24 assure ainsi une double barrière d'étanchéité vis à vis de la plateforme 25;
- Une pluralité de presse-étoupes ou de couples fiches-embases 26 agencés au niveau de chaque plaque d'étanchéité 23 et 24 pour étanchéifier le passage de chaque câble 22 ;
- un ensemble de joints d'étanchéité 27 et 28 pour assurer l'étanchéité au niveau des raccords entre la première plaque d'étanchéité et le bâtiment de surface 1 d'une part, ainsi qu'entre le dôme 20 et le bâtiment de surface 1 d'autre part. Le dôme de protection assure ainsi une double fonction. D'une part, il vient assurer la protection de l'antenne sonar 2. D'autre part, il assure indirectement l'étanchéité du bâtiment de surface 1 lui-même. Ainsi, en l'absence du dôme et de la plaque d'étanchéité 23, le passage 21 prévu dans le bâtiment de surface laisse passer l'eau. Le bâtiment de surface ne peut donc pas être mis à l'eau tant que le dôme 20 n'est pas monté. Par conséquent, l'ensemble comprenant l'antenne sonar 2, le dôme 20, les câbles 22 et les éléments d'étanchéité 23, 24, 26, 27, 28 doivent être nécessairement montés dans un environnement sec. Par ailleurs, pendant le montage de l'ensemble il est nécessaire de vérifier les différents points d'étanchéité en mettant en œuvre des tests d'étanchéité spécifique, les éléments d'étanchéité pouvant par construction être défaillants, ce qui est une opération complexe et longue, retardant encore la mise à l'eau du bâtiment de surface. Pour monter un tel ensemble d'antenne sonar, les éléments de l'ensemble sont montés successivement après les avoir amenés au voisinage du bâtiment de surface positionné sur sa ligne de tins. L'antenne 2 et ses câbles sont montés en premier par suspension de l'antenne et positionnement des câbles dans le passage 21 , puis le dôme est fixé rigidement à la coque par exemple par boulon- nage. Les câbles peuvent alors être raccordés à une source d'alimentation au niveau de la plate-forme 25. Le dégagement disponible sous le bâtiment de surface étant généralement inférieur à 2 mètres, il est en outre nécessaire de prévoir une fosse dans le fond de la cale. Avant le montage de l'antenne, le dôme est ainsi pré-positionné dans la fosse pour pouvoir être fixé sur la coque après la suspension de l'antenne. Le liquide acoustiquement adapté peut être ensuite injecté dans le dôme. Les tests d'étanchéité sont réalisés au fur et à mesure du montage.
Un tel montage est complexe et contraignant, notamment parce qu'il ne peut être réalisé que dans des installations en zone sèche ayant des équipements spécifiques et coûteux (cale-sèche). En particulier, il ne permet pas de changer l'antenne en pleine eau. Ainsi en cas de dysfonctionnement, le bâtiment de surface doit être ramené en zone sèche pour accéder à l'antenne, en répétant toutes les étapes du procédé de montage. Il en résulte une immobilisation longue du bâtiment de surface (déplacement du bâtiment de surface, intervention en cale sèche avec démontage et montage de la nouvelle antenne en plusieurs étapes, nombreux tests électriques et vérification de l'étanchéité au fur et à mesure du montage). Par ailleurs, un tel ensemble de protection d'antenne sonar nécessite de prévoir un passage (21 ) de configuration complexe dans le bâtiment de surface pour recevoir tous les éléments d'étanchéité 23, 24, 26, 27 et 28, ce qui constitue une contrainte importante dans la phase de construction du bâtiment de surface. Par ailleurs, les éléments d'étanchéité entre les interfaces entre l'antenne, le dôme et le bâtiment de surface (26, 27, 28) exigent un suivi et une maintenance régu- lière liés à la criticité en terme de risque d'entrée d'eau pour le bâtiment de surface.
Définition générale de l'invention
L'invention vient améliorer la situation. A cet effet, elle propose un dispositif d'antenne intégré comprenant une enveloppe de protection de forme hydrodynamique délimitant une cavité intérieure et une interface de fixation supérieure propre à être fixée mécaniquement sur une structure porteuse. Le dispositif comprend en outre une antenne logée à l'intérieur de la cuve et fixée à la paroi interne de l'enveloppe au niveau d'au moins un point de fixation, un ensemble de câbles comprenant des câbles d'alimentation et de réception des signaux reliés à l'antenne sonar. L'enveloppe de protection est fermée de manière hermétique et traversée de manière étanche par les câbles.
Selon une caractéristique, l'enveloppe peut comprendre un dôme inférieur et une plaque de fermeture raccordés entre eux de manière étanche au moyen d'éléments de raccord. Le dôme peut avoir une forme de tambour circulaire ou une forme hydrodynamique profilée.
La cavité peut comprendre un liquide de protection dans lequel baigne l'antenne sonar, le liquide de protection étant choisi pour assurer l'adaptation acoustique de l'antenne.
En particulier, le fluide peut être un fluide non-ionique. Le fluide non-ionique peut notamment être une huile. Le liquide de protection peut être pressurisé en appliquant une pression de consigne choisie. Selon une autre caractéristique, l'enveloppe de protection peut comprendre un embout de mise sous pression, tandis que le liquide de protection est pressurisé au moyen d'une pompe de pressurisation reliée à l'embout de mise sous pression par un tuyau de pressurisation.
Selon un mode de réalisation particulier, l'antenne peut être une antenne sonar.
L'invention propose en outre une structure porteuse destinée à recevoir le dispositif d'antenne, la structure porteuse étant destinée à être au moins partiellement immergée, la structure porteuse comprenant une plateforme configurée pour être émergée au dessus d'un niveau d'eau et une paroi de fond. La structure porteuse comprend une cheminée traversant la paroi de fond de la structure et débouchant sur la plateforme, la cheminée ayant une ouverture inférieure au niveau de la paroi de fond de la structure et une ouverture supérieure au dessus du niveau d'eau, la cheminée ayant une section transversale de dimensions choisies, tandis que l'interface de fixation du dispositif d'antenne est adaptée pour venir se fixer sur la paroi de fond de la structure du bâtiment de surface au niveau de l'ouverture inférieure de la cheminée, la cheminée étant configurée pour permettre le passage des câbles débouchant du dispositif d'antenne jusqu'à la plateforme de la structure porteuse.
La structure porteuse peut comprendre une pièce d'adaptation prévue au niveau de l'ouverture inférieure de la cheminée épousant la forme de la paroi de fond de la structure au niveau de l'ouverture inférieure de la cheminée, l'interface de fixation du dispositif d'antenne étant apte à venir se fixer sur la pièce d'adaptation.
L'invention propose en outre un procédé de montage d'une dispositif d'antenne intégré sur une structure porteuse comprenant une plateforme émergée au dessus d'un niveau d'eau, une paroi de fond et une cheminée traversant la paroi de fond et débouchant sur la plateforme, la cheminée ayant une ouverture inférieure au niveau de la paroi de fond et une ouverture supérieure au dessus du niveau d'eau.
Le procédé comprend avantageusement les étapes suivantes : - prévoir un dispositif d'antenne comprenant une enveloppe de protection de forme hydrodynamique délimitant une cavité intérieure, le dispositif comprenant en outre une antenne logée à l'intérieur de la cuve, un ensemble de câbles comprenant des câbles d'alimentation et de réception des signaux reliés à l'antenne, l'enveloppe de protection étant fermée de manière hermétique et traversée de manière étanche par les câbles,
- positionner le dispositif d'antenne au voisinage de l'ouverture inférieure de la cheminée ;
- acheminer les câbles du dispositif d'antenne dans la cheminée jusqu'à la plateforme, et
- fixer le dispositif d'antenne à la paroi de fond de la structure.
Le procédé peut en outre comprendre les étapes consistant à:
- prévoir une interface de fixation supérieure sur le dispositif d'antenne intégrée; - prévoir une interface de fixation conjuguée à l'interface de fixation du dispositif d'antenne intégrée sur la paroi de fond de la structure porteuse, au niveau de l'ouverture inférieure de la cheminée,
l'étape de positionnement du dispositif d'antenne comprenant l'étape consistant à positionner le dispositif d'antenne au voisinage de l'interface de fixation de la paroi de fond de la structure tandis que l'étape de fixation comprend la fixation du dispositif d'antenne à la paroi de fond de la structure en raccordant mécaniquement l'interface de fixation du dispositif d'antenne à l'interface de fixation prévue sur la paroi de fond de la structure porteuse.
L'invention fournit ainsi un dispositif d'antenne intégré dans une enveloppe de protection fermée et hermétique, qui peut être remplie d'un liquide et mise en pression. Ce dispositif d'antenne peut être monté en un seul bloc sur toute structure destinée à être immergée telle qu'une plateforme marine (bâtiment de surface, sous-marin, etc.) et dans tout environnement (à sec, pleine eau, à quai, etc.) sans nécessiter d'outillage spécifique ou d'étape de vérification d'étanchéité après montage. La fixation du dispositif à une structure navale ne requiert qu'une interface de fixation. Par ailleurs, un tel dispositif peut être démonté facilement quelque soit l'environnement où se trouve la structure porteuse par exemple pour remplacer l'antenne en cas de panne (par exemple en pleine eau). Le démontage du dispositif ne nécessite pas de ramener la structure en zone sèche et peut être effectué en temps court, ce qui limite l'immobilisation de la structure.
En particulier, le montage sur la coque du bâtiment de surface ne requiert pas de valider l'étanchéité de l'interface entre le dispositif d'antenne et la coque, ce qui réduit les ressources requises pour la phase de montage et optimise le temps de montage.
Description des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit et des figures des dessins annexés dans lesquels:
- La figure 1 est un schéma représentant un bâtiment de surface équipé d'un dôme classique;
- La figure 2 est un schéma représentant un dispositif de protection d'antenne sonar monté sur une structure porteuse, selon un exemple de réalisation de l'invention ;
- La figure 3 est une vue schématique du dispositif d'antenne sonar selon certains modes de réalisation ;
- La figure 4 une vue éclatée du dispositif d'antenne sonar selon certains modes de réalisation ;
- La figure 5 est un organigramme représentant le procédé de montage du dispositif d'antenne sonar, selon certains modes de réalisation de l'invention, et
- La figure 6 est un schéma illustrant le démontage du dispositif d'antenne sonar en pleine eau, selon certains modes de réalisation.
Les dessins et les annexes à la description pourront non seulement servir à mieux faire comprendre la description, mais aussi contribuer à la définition de l'invention, le cas échéant. Description détaillée
La figure 2 est un schéma représentant un exemple de structure 10 sur laquelle peut être monté un dispositif d'antenne intégré 3, selon certains modes de réalisation.
Le dispositif d'antenne intégré 3 peut être monté sur toute structure 10 fixe ou mobile, destinée à être immergée au moins partiellement dans l'eau (par exemple en pleine eau), comme par exemple une plateforme marine flottante ou ancrée ou un bâtiment de surface. La structure 10 peut notamment comprendre une plateforme émergée au dessus du niveau d'eau 5 (encore appelé « ligne d'eau » ci- après). Le dispositif d'antenne intégré 3 comprend une enveloppe de protection 300 de forme hydrodynamique délimitant une cavité intérieure et une antenne 31 agencée à l'intérieur de la cavité intérieure délimitée par l'enveloppe 300.
L'antenne peut être constituée d'un ensemble de transducteurs, par exemple empilés, configurés pour assurer la réception et/ou l'émission des signaux. La base de l'antenne peut notamment être fixée à l'enveloppe 300, sur sa paroi supérieure. Il est à noter qu'une telle fixation n'a pas de fonction d'étanchéité vis à vis de la structure 10. En fixant l'antenne 31 directement à l'enveloppe 300, l'interface mécanique entre l'antenne 31 et le bâtiment porteur 10 est supprimée.
En particulier, l'antenne 31 peut être une antenne sonar. La suite de la description sera faite en référence à une antenne de type antenne sonar à titre d'exemple non limitatif (le dispositif d'antenne intégré 3 sera également désigné ci après « antenne sonar intégrée).
La forme de l'enveloppe 300 peut être choisie pour optimiser la navigation de la structure porteuse et peut être notamment profilée. Le dispositif d'antenne intégré 3 peut être fixé sur le fond 100 de la structure 10 au niveau de la paroi supérieure 33 de l'enveloppe 300. La suite de la description sera faite en référence à une structure 10 de type bâtiment de surface à titre d'illustration. L'enveloppe 300 peut comprendre, sur sa partie supérieure, une interface de fixation destinée à venir se fixer sur la coque 100 du bâtiment de surface 10.
L'enveloppe 300 peut comprendre un dôme 30 de forme hydrodynamique, réalisé en une ou plusieurs pièces et une plaque de fermeture 33 raccordée au dôme de manière étanche. Par exemple, l'enveloppe peut avoir une forme de coque ouverte dont la paroi est réalisée en une seule pièce. La plaque de fermeture 33 forme ainsi la paroi supérieure de l'enveloppe 300 tandis que le dôme 30 délimite le pourtour de la cavité intérieure qui loge l'antenne sonar 31 . Le dôme 30 peut être réalisé à partir d'un matériau très résistant mécaniquement et transparent acoustiquement, dans la bande des fréquences utilisées, comme par exemple un composite en fibres de verre.
Comme montré sur la figure 2, le dispositif d'antenne sonar intégré 3 est monté en un seul bloc sur la coque 100 d'un bâtiment de surface 10. Le dispositif d'antenne sonar intégré 3 peut être ainsi monté sur la coque 100 au moyen d'une unique interface de fixation prévue sur le dessus de l'enveloppe 300, ce qui évite d'avoir à fixer l'antenne séparément sur le bâtiment de surface.
Le montage de l'antenne 31 directement dans l'enveloppe 300 permet ainsi de supprimer une interface avec la structure porteuse par rapport aux réalisations classiques.
L'antenne sonar 31 peut être une antenne passive ou active montée sur un support. L'antenne sonar 31 peut être par exemple une antenne cylindrique formée de colonnes de transducteurs montée sur le support. Les transducteurs peuvent assurer l'émission et/ou la réception des signaux acoustiques. Le dispositif d'antenne sonar intégré 3 peut comprendre notamment un ensemble de câbles 35 incluant des câbles d'alimentation 350 reliés à l'antenne 31 . Les câbles d'alimentation sont configurés pour être raccordés à une ou plusieurs sources d'alimentation prévues sur la plateforme du bâtiment de surface 10 au dessus de sa ligne d'eau pour alimenter l'antenne 30.
Le dispositif d'antenne sonar intégré 3 est agencé pour permettre le passage étanche des câbles 35 à l'extérieur du dispositif. La plaque de fermeture 33 peut être ainsi traversée de manière étanche par les câbles 350 au moyen d'un presse- étoupes ou de couples fiches-embases prévus dans la plaque de fermeture pour le passage de chaque câble.
Comme représenté sur la figure 3, la structure porteuse 10 peut comprendre une cheminée 37 traversant la coque 100 jusqu'à la plateforme de la structure au- dessus de la ligne d'eau pour permettre le passage des câbles 35 depuis le dispositif d'antenne sonar intégré 3 jusqu'à la ligne d'eau. La cheminée 37 traverse la paroi de fond de la structure 10 et débouche sur la plateforme émergée. La cheminée 37 peut ainsi comprendre une ouverture inférieure 370 au niveau de la paroi de fond et une ouverture supérieure 371 au dessus du niveau d'eau 5. En particulier, la cheminée 37 peut avoir une section de dimensions très faibles par rapport aux dimensions de la section transversale de l'enveloppe 300 sur sa partie supérieure. Par exemple, la section de la cheminée 37 peut avoir des dimensions de l'ordre de quelques centimètres seulement. La longueur de la cheminée 37 dépend de la position de la ligne d'eau du bâtiment de surface. Elle peut être choisie notamment de manière à faire déboucher les câbles 35 au dessus de la ligne d'eau. Il convient de noter que des modes de réalisation alternatifs, les câbles 35 peuvent être connectés à un connecteur situé à l'extérieur de la cheminée 37 sous la ligne d'eau. De tels connecteurs sont alors configurés pour un raccord sous l'eau et la cheminée 37 comprend une sortie de câble vers un tel connecteur. La suite de la description sera faite en référence à une cheminée délimitant une sortie de câbles au dessus de la ligne d'eau à titre d'exemple non limitatif. La cheminée 37 peut être en particulier configurée pour remonter suffisamment au-dessus de la ligne de flottaison de la structure porteuse 10 et permettre l'utilisation d'un dispositif de fermeture de cheminée simple. La cheminée 37 peut être directement intégrée à la structure porteuse 10 par construction ou former un élément séparé intégré à tout moment à la structure porteuse.
La structure de la cheminée 37 est ainsi peu encombrante et simple de construc- tion. Le dispositif d'antenne sonar intégré 3 réduit ainsi les contraintes nécessaires à l'interface avec le bâtiment de surface.
En complément, une pièce d'adaptation 39 peut être fixée entre le dispositif d'antenne 3 et la coque 100 du bâtiment de surface 30 au niveau de l'extrémité inférieure de la cheminée 37 pour adapter le dispositif d'antenne 3 à la forme de la coque 100. La pièce d'adaptation 39 peut être fixée au préalable sur la coque 100 du bâtiment de surface 10 avant le montage du dispositif d'antenne sonar intégré 3 sur le bâtiment de surface ou être fixée sur l'extrémité de la cheminée 37 par construction. Le dispositif d'antenne sonar intégré 3 peut ainsi être raccordé à la coque du bâtiment de surface au niveau de la pièce d'adaptation 39 en utilisant un système mécanique d'accrochage adapté entre la pièce d'adaptation et la plaque de fermeture 33, comme par exemple un système mécanique d'accrochage ne nécessitant pas d'éléments de boulonnage. Comme montré sur la figure 3, la pièce d'adaptation 39 comprend une face supérieure épousant la forme extérieure de la coque 100 du bâtiment de surface et une face inférieure adaptée à la forme de la partie supérieure de l'enveloppe 300 du dispositif d'antenne sonar intégré 3. En particulier, la forme de la face inférieure de la plaque d'adaptation 39 peut être sensiblement plane. Par ailleurs, la pièce d'adaptation 39 présente une ouverture pour permettre le passage des câbles 35 dans l'ouverture 370. Dans l'exemple de la figure 3, la pièce d'adaptation 39 présente une section généralement elliptique. La figure 4 est une vue éclatée du dispositif d'antenne sonar intégré 3 et des éléments d'interface entre le dispositif 3 et le bâtiment de surface 10. Sur la figure 4, la coque 100 du bâtiment de surface 10 n'est pas illustrée pour simplifier la représentation.
En particulier, la figure 4 illustre les faibles dimensions de la section de la cheminée 37 par rapport au dispositif d'antenne 3. L'antenne 31 est représentée en transparence au creux du dôme 30. Dans l'exemple de la figure 4, la pièce d'adaptation 39 (embase) a une section de forme similaire à la section de l'enveloppe 300. La plaque de fermeture 33 peut être raccordée à la pièce d'adaptation 39, préalablement fixée sur la coque, au moyen d'éléments de fixation mécaniques 34. Les éléments de fixations 34 entre le dispositif d'antenne 3 et la pièce d'adaptation 39 peuvent être de tout type, comme par exemple des éléments de verrouillage conjugués ou un dispositif d'accrochage propre à assurer un accrochage rapide et efficace entre la coque 100 et le dispositif d'antenne sonar intégré 3 (par exemple par encliquetage).
Dans un mode de réalisation particulier, les éléments de fixation 34 peuvent être réalisés sous la forme d'un connecteur prévu sur l'extrémité inférieure de la cheminée et configuré pour venir se connecter à un connecteur conjugué prévu sur l'interface de fixation de l'enveloppe 300, la connexion pouvant être mécanique et/ou électrique avec les câbles 35. Un tel système de connecteurs peut assurer ainsi le raccord mécanique et électrique de l'enveloppe. En particulier, un tel connecteur peut être adapté pour la mise en œuvre d'un raccordement sous l'eau. Un tel connecteur permet également d'empêcher les remontées d'eau dans la cheminée 37 (fonction d'étanchéité) ; Il permet également de raccorder les câbles, sans qu'il soit nécessaire de remonter les câbles 35 dans la cheminée. Le dispositif d'antenne sonar intégré forme ainsi un bloc hermétique tout-en-un incluant l'antenne sonar et son dôme de protection 30. Un tel bloc peut être monté et démonté sur la coque 100 du bâtiment de surface rapidement, sans qu'il soit nécessaire de prévoir un temps de préparation important, avec un outillage très simple.
Le dispositif d'antenne sonar intégré 3 peut être opérationnel rapidement en venant le fixer sur la coque du bâtiment de surface 10 au niveau de l'interface unique de fixation.
Le dispositif d'antenne sonar intégré 3 peut être pré-rempli avec un liquide protecteur 32 dans lequel baigne l'antenne 31 pour limiter les effets de cavitation. En variante, le dispositif d'antenne 3 peut être rempli avec le liquide de protection après le montage. Dans une telle variante, un deuxième tuyau (tuyau d'évacuation) peut être utilisé pour évacuer l'air. Un tel liquide permet d'assurer l'adaptation acoustique de l'antenne en présentant une faible absorption. Le liquide peut être de l'eau ou un liquide non-ionique, de l'huile par exemple. L'enveloppe fermée et hermétique 300 permet de choisir le fluide pour optimiser le fonctionnement et la durée de vie du réseau de capteurs d'émission et de réception (transducteurs) de l'antenne sonar 31 , ce qui n'est pas possible avec les solutions classiques.
Dans un exemple de réalisation, le liquide protecteur 32 peut être un fluide de remplissage non-ionique, tel qu'une huile. En effet, le montage intégré du dôme 30 et de l'antenne 31 en un ensemble tout-en-un étanche permet de pré-remplir l'enveloppe avec de l'huile, sans qu'il soit nécessaire de réaliser l'opération de remplissage de l'enveloppe en cale sèche et une fois le dôme installé.
L'utilisation de l'huile comme liquide de remplissage du dôme présente plusieurs autres avantages. Elle élimine les problèmes de corrosion, limite fortement les phénomènes de cavitation, et permet d'immerger les éléments de transduction électro-acoustiques ou magnéto-acoustiques ou optico-acoustiques de l'antenne 31 (capteurs piézoélectriques par exemple), les cartes électroniques et les points de connectiques internes à la base acoustique de l'antenne sans qu'il soit néces- saire de prévoir une protection d'isolement électrique supplémentaire. Sa densité peut être choisie de manière à obtenir un niveau de flottabilité choisi de l'ensemble du dispositif d'antenne 3, comme par exemple un niveau de flottabilité sensiblement neutre.
Selon une autre caractéristique, une pression de consigne peut être appliquée à la base acoustique de l'antenne sonar 31 pour pressuriser le fluide. La pressurisa- tion permet notamment :
- d'optimiser le fonctionnement du réseau de capteurs émission et réception, par exemple vis à vis des effets de la cavitation acoustique, et/ou
- d'optimiser la tenue de la base acoustique aux contraintes mécaniques s'exerçant sur l'enveloppe 300 vis à vis de certaines sollicitations mécaniques liées au fonctionnement de la structure porteuse 10, comme par exemple les effets de surpression externe due au pillonnement (« slamming » en langue anglo- saxonne) lorsque le dispositif est utilisé sur une structure de type bâtiment de surface, ou à l'immersion, lorsque le dispositif est utilisé sur une structure de type poisson ou véhicule à immersion variable ; le dôme 30 et la plaque de fermeture 33 peuvent avoir une épaisseur choisie en conséquence.
En particulier, l'enveloppe fermée et hermétique 300 permet d'appliquer une telle pression de consigne par gonflage.
Pour cela l'enveloppe peut présenter un embout de mise sous pression 330. Par ailleurs, l'ensemble de câble 35 peut en outre inclure un tuyau de pressurisation 351 relié à l'embout de mise sous pression 330 prévu sur le dessus de l'enveloppe, hors de l'interface de fixation.
L'embout de mise sous pression peut ainsi être utilisé pour mettre en pressurisation, et notamment en sur-pressurisation, le liquide protecteur 32 dans lequel baigne le dispositif d'antenne sonar intégré 3 et empêcher les rentrées d'eau éventuelles. Avantageusement, la pressurisation peut être réalisée après le montage du dispositif d'antenne 3 au moyen d'une pompe de pressurisation prévue sur la plateforme du bâtiment de surface 10, au dessus de la ligne d'eau. Un opérateur peut relier la pompe de pressurisation à l'embout de mise sous pression 330 via le tuyau de pressurisation 351 , après le montage du dispositif d'antenne sonar intégré 3, et le passage des câbles par la cheminée 37. Le tuyau de pressurisation 351 est connecté au dispositif d'antenne 3 avant de le présenter sur la structure porteuse 10, et d'être enfilé dans la cheminée 37 comme pour les autres câbles 35. Cela reste alors compatible d'une cheminée de petit diamètre). L'enveloppe 300 peut alors être gonflée sous pression en actionnant la pompe de pressurisation connectée à l'embout de mise sous pression via le câble 351 . L'enveloppe fermée et hermétique 300 du dispositif de sonar intégré permet ainsi d'appliquer une pression de consigne à la base acoustique de l'antenne sonar 31 par gonflage. La pression de consigne peut être choisie notamment pour mettre l'enveloppe en sur-pressurisation. En complément, l'enveloppe 300 peut comprendre d'autres éléments de pressurisation tels qu'un dispositif de compensation de la dilatation thermique du fluide de remplissage.
Dans certains modes de réalisation, le tuyau de pressurisation 351 peut également être utilisé pour remplir l'enveloppe 300 de fluide (huile par exemple). Un tuyau d'évacuation d'air, similaire au tuyau de pressurisation 351 , peut alors être prévu.
Un tel dispositif d'antenne sonar intégré 3 offre l'avantage de pourvoir être monté sur le bâtiment de surface, dans n'importe quel environnement que ce soit en pleine eau, en usine, ou en cale sèche. L'étanchéité du dispositif d'antenne sonar intégré 3 peut être testée bien avant son montage sur la structure porteuse 10 et indépendamment de celle-ci. De plus, elle ne nécessite pas de vérification régulière par la suite, ce qui simplifie la maintenance du dispositif d'antenne sonar intégré 3 après son montage sur la structure porteuse. Les points d'étanchéité nécessaires liés au montage du dispositif d'antenne sonar intégré 3 sont également fortement réduits. Il n'est plus nécessaire de prévoir un second niveau d'étanchéité sur la partie supérieure du bâtiment de surface au moyen d'une plaque d'étanchéité additionnelle, ni de presse- étoupes ou d'ensemble de couples fiches - embases dans la cheminée pour étanchéifier le passage des câbles. Par ailleurs, un tel dispositif d'antenne sonar intégré 3 étanche intégrant l'antenne sonar et l'enveloppe protectrice 300 en un seul bloc simplifie la construction du bâtiment de surface. En effet, la cheminée 37 peut être obtenue par un simple tuyau de faible diamètre assurant le passage des câbles sans impacter davantage la construction de la structure complexe. En particulier, la cheminée 37 peut être facilement protégée contre la remontée de l'eau en l'absence du dispositif d'antenne 3 en montant une plaque-« bouchon » dans l'ouverture inférieure 370 de la cheminée 37. Une telle plaque-bouchon est configurée pour empêcher la remontée d'eau brutale dans la cheminée et assurer une protection contre les paquets de mer, ce qui permet la mise en place du bâtiment de surface en pleine eau avant le montage du dispositif 3.
En particulier, le dispositif d'antenne sonar intégré 3 peut être monté dans tout environnement (zone sèche ou pleine eau) sans aménagement spécifique ou installation complexe. Lorsque le montage du dispositif d'antenne 3 est effectué en cale-sèche, il n'est pas nécessaire de prévoir une fosse en complément du dégagement présent sous par la coque du bâtiment de surface. En effet, le dispositif d'antenne 3 étant monté en un seul bloc, un faible dégagement de 1 ou 2 mètres est suffisant pour réaliser l'opération de montage.
La figure 5 représente le procédé de montage du dispositif par exemple à quai ou à sec.
A l'étape 500, le dispositif d'antenne sonar 3 est amené en un seul bloc préassemblé à proximité de la coque du bâtiment de surface 10, en regard de la cheminée 37, par exemple au moyen d'un support roulant tel qu'un transpalette dans les formes de réalisation où le montage est réalisé sur un structure porteuse 10 à sec.
En particulier, dans la forme de réalisation où le montage est réalisé sur un bâtiment de surface 10 à quai, la coque étant alors immergée, il est possible d'utiliser un transpalette pour rapprocher le dôme du bateau, puis une grue pour placer le dispositif d'antenne sonar dans l'eau après l'avoir équipé de flotteurs. Des plongeurs peuvent alors l'amener en regard de la cheminée 37.
Le dispositif d'antenne 3 peut être pré-rempli avec le liquide 32 adapté acousti- quement (huile ou eau par exemple). Les câbles 35 du dispositif 3 peuvent être préalablement enroulés sur un toron puis positionnés et remontés dans la cheminée 37 à travers l'ouverture 370 en utilisant un dispositif de type « tire-câbles » pour enfiler le toron de câble 35 dans la cheminée.
A l'étape 501 , le dispositif d'antenne sonar intégré 3 est fixé à la pièce d'adaptation 39, préalablement montée sur la coque au niveau de l'ouverture inférieure 370 de la cheminée 37, par exemple par accrochage, en utilisant les moyens de raccord 34.
A l'étape 502, le tuyau de pressurisation 351 est connecté à la pompe de pressurisation. A l'étape 503, l'enveloppe 300 est pressurisée par gonflage.
A l'étape 504, les câbles 35 peuvent être raccordés par l'opérateur à la source d'alimentation.
Le dispositif d'antenne sonar intégré 3 forme ainsi un système tout en un, nécessitant une durée de montage très réduite par rapport aux solutions de l'art antérieur. Par ailleurs, il requiert une interface minimale avec la coque 100 du bâtiment de surface 10. La pressurisation par gonflage simplifie fortement le procédé de pressurisation sans qu'il soit nécessaire de prévoir un système de pressurisation complexe sur la plateforme du bâtiment de surface (au dessus de la ligne d'eau). Un tel procédé de montage ne comprend pas d'étape de vérification d'étanchéité pour vérifier l'étanchéité de la plateforme et/ou du dispositif d'antenne sonar intégré 3.
Par ailleurs, le procédé de montage peut être mis en œuvre sans qu'il soit nécessaire de prévoir un temps de préparation important.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif d'antenne sonar intégré 3 peut être changé à tout moment et dans tout environnement adapté, comme à quai, en cale sèche ou en pleine eau, par exemple en cas de panne de l'antenne. La longueur des câbles 35 peut être choisie pour permettre le démontage du dispositif d'antenne 3 sans qu'il soit nécessaire de retirer les câbles de la cheminée 37. La figure 6 illustre un exemple de démontage du dispositif d'antenne 3 en pleine eau. Le dispositif d'antenne sonar intégré 3 peut être démonté en un seul bloc par un plongeur 60 équipé de supports flottants 61 (par exemple berceau à flottaison réglable ou supports en mousse). La sur-longueur des câbles permet de dégager le dispositif d'antenne sonar intégré 3 et le déplacer vers une plateforme à proximité pour remplacer l'antenne sonar 3, la réparer ou remplacer l'ensemble du dispositif 3. Le dispositif d'antenne sonar intégré 3 peut alors être remplacé à quai par exemple dans un port ou un abri, tandis que le bâtiment de surface 10 reste à l'eau. Ainsi le démontage du dispositif d'antenne sonar intégré 3 pour le remplacement de l'antenne 31 peut être mis en œuvre rapidement et efficacement avec de faibles éléments d'outillage (supports flottant). L'immobilisation du dispositif d'antenne 3 à quai peut être fortement réduite. La continuité de capacité opérationnelle du dispositif 3 peut être ainsi être assurée. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-avant à titre d'exemple non limitatif. Elle englobe toutes les variantes de réalisation qui pourront être envisagées par l'homme du métier. En particulier, l'invention n'est pas limitée à un type particulier d'antenne sonar ou à un dôme ayant une forme de coque. Par ailleurs, l'invention n'est pas limitée non plus à une interface de fixation particulière entre le dispositif d'antenne sonar intégré 3 et la coque 100 du bâtiment de surface. En outre l'invention n'est pas limitée à une structure porteuse munie d'une cheminée 37. En effet, le dispositif d'antenne intégré 3 peut être monté sur une structure porteuse pourvue d'un autre type de système d'étanchéité.

Claims

Revendications
1 . Dispositif d'antenne intégré (3), caractérisé en ce qu'il comprend une enveloppe de protection (300) de forme hydrodynamique délimitant une cavité intérieure et une interface de fixation supérieure propre à être fixée mécaniquement sur une structure porteuse (10), le dispositif comprenant en outre une antenne (31 ) logée à l'intérieur de la cuve et fixée à la paroi interne de l'enveloppe au niveau d'au moins un point de fixation, un ensemble de câbles comprenant des câbles d'alimentation et de réception des signaux (350) reliés à l'antenne (31 ), et en ce que l'enveloppe de protection est fermée de manière hermétique et traversée de manière étanche par lesdits câbles (35).
2. Dispositif d'antenne intégré (3) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'enveloppe (300) comprend un dôme inférieur (30) et une plaque de fermeture (33) raccordés entre eux de manière étanche.
3. Dispositif d'antenne intégré (3) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dôme a une forme de tambour circulaire ou une forme hydrodynamique profilée.
4. Dispositif d'antenne intégré (3) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cavité comprend un liquide de protection (32) dans lequel baigne l'antenne (31 ), ledit liquide de protection étant choisi pour assurer l'adaptation acoustique de l'antenne.
5. Dispositif d'antenne intégré (3) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le liquide de protection (32) est un fluide non-ionique.
6. Dispositif d'antenne intégré (3) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le fluide non-ionique est une huile.
7. Dispositif d'antenne intégré (3) selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le liquide de protection est pressurisé en appliquant une pression de consigne choisie.
8. Dispositif d'antenne intégré (3) selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'enveloppe de protection (300) comprend un embout de mise sous pression (330), et en ce que le liquide protecteur est pressurisé au moyen d'une pompe de pressurisation reliée à l'embout de mise sous pression par un tuyau de pressurisa- tion (351 ).
9. Dispositif d'antenne intégré (3) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'antenne (31 ) est une antenne sonar.
10. Structure porteuse (10) destinée à recevoir ledit dispositif d'antenne selon l'une des revendications 1 à 9, la structure porteuse étant destinée à être au moins partiellement immergée, la structure porteuse comprenant une plateforme configurée pour être émergée au dessus d'un niveau d'eau et une paroi de fond (100), caractérisé en ce qu'elle comprend une cheminée (37) traversant la paroi de fond de la structure et débouchant sur la plateforme, la cheminée (37) ayant une ouverture inférieure au niveau de la paroi de fond de la structure et une ouverture supérieure au dessus du niveau d'eau, la cheminée (37) ayant une section transversale de dimensions choisies, et en ce que l'interface de fixation dudit dispositif d'antenne est adaptée pour venir se fixer sur la paroi de fond de la structure du bâtiment de surface au niveau de l'ouverture inférieure de la cheminée, la cheminée (37) étant configurée pour permettre le passage des câbles (35) débouchant du dispositif d'antenne (3) jusqu'à la plateforme de la structure porteuse.
1 1 . Structure porteuse selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'elle comprend une pièce d'adaptation (39) prévue au niveau de l'ouverture inférieure (370) de la cheminée (37) et épousant la forme de la paroi de fond de la structure au niveau de l'ouverture inférieure de la cheminée (37), l'interface de fixation du dispositif d'antenne (3) étant apte à venir se fixer sur la pièce d'adaptation.
12. Procédé de montage d'une dispositif d'antenne intégré (3) sur une structure porteuse (10) comprenant une plateforme émergée au dessus d'un niveau d'eau, une paroi de fond (100) et une cheminée (37) traversant la paroi de fond et débouchant sur la plateforme, la cheminée (37) ayant une ouverture inférieure (370) au niveau de la paroi de fond et une ouverture supérieure au dessus du niveau d'eau, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
- prévoir un dispositif d'antenne comprenant une enveloppe de protection (300) de forme hydrodynamique délimitant une cavité intérieure, le dispositif comprenant en outre une antenne (31 ) logée à l'intérieur de la cuve, un ensemble de câbles comprenant des câbles d'alimentation et de réception des signaux (350) reliés à l'antenne (31 ), l'enveloppe de protection étant fermée de manière hermétique et traversée de manière étanche par lesdits câbles (35),
- positionner le dispositif d'antenne (3) au voisinage de l'ouverture inférieure de la cheminée ;
- acheminer les câbles du dispositif d'antenne (3) dans la cheminée (37) jusqu'à la plateforme, et
- fixer le dispositif d'antenne (3) à la paroi de fond de la structure.
13. Procédé de montage selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il com- prend en outre les étapes consistant à:
- prévoir une interface de fixation supérieure sur le dispositif d'antenne intégrée (3) ;
- prévoir une interface de fixation conjuguée à l'interface de fixation du dispositif d'antenne intégrée (3) sur la paroi de fond de la structure porteuse, au niveau de l'ouverture inférieure de la cheminée, et en ce que l'étape de positionnement du dispositif d'antenne (3) comprend l'étape consistant à positionner le dispositif d'antenne (3) au voisinage de l'interface de fixation de la paroi de fond de la structure tandis que l'étape de fixation comprend la fixation du dispositif d'antenne (3) à la paroi de fond de la structure en raccordant mécaniquement l'interface de fixation du dispositif d'antenne (3) à l'interface de fixation prévue sur la paroi de fond de la structure porteuse (39).
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