WO2018178062A1 - Engin sous-marin équipé d'un treuil de déploiement d'une antenne filaire - Google Patents

Engin sous-marin équipé d'un treuil de déploiement d'une antenne filaire Download PDF

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winch
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underwater vehicle
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Franck DURUISSEAU
Pascal Rivet
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Naval Group
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
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    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole

Definitions

  • the present invention relates to an underwater vehicle such as a submarine itself, equipped with a deployment winch of a broadband reception wire antenna.
  • the invention relates to such an underwater vehicle, including the deployment winch of the wired antenna is equipped with a rotary collector with radiofrequency technology, connecting the antenna to the rest of the equipment of the underwater craft.
  • wired antennas are currently based on radiofrequency technology.
  • These antennas then comprise a coaxial cable for connecting the antenna to the rest of the submarine through a rotating collector with radiofrequency technology, the winch.
  • wired antennas of this nature can be installed aboard submarines currently under construction or during very large remakes of the old submarines using radiofrequency technology antennas, these remaking operations are extremely burdensome and costly because they are long and require the replacement of a large number of parts.
  • the object of the invention is to solve these problems.
  • the subject of the invention is an underwater vehicle equipped with a deployment winch of a broadband reception wire antenna, the winch being equipped with a rotary collector with radiofrequency technology, connecting the antenna to the rest of the underwater vehicle, characterized in that the antenna is an optical fiber technology antenna whose end associated with the winch comprises interfacing means to the rotary connector radiofrequency technology of this winch, comprising means for converting the signal from the optical fiber into a radiofrequency signal, whose the output is connected through coaxial cable means to the rotary collector with radiofrequency technology of the winch.
  • the fiber optic antenna comprises:
  • the interfacing means comprise means for converting the light signal into a radio frequency signal
  • the antenna also comprises electrical supply conductors extending along the latter;
  • the antenna comprises at its free end, a termination nipple in which are arranged means for storing electrical energy supplying this end of the antenna, and whose operation is controlled by means forming a pressure sensor ;
  • the means for storing electrical energy are associated with a voltage / frequency converter indicating the state of these storage means;
  • the frequency signal delivered by the converter is integrated in the radiofrequency signal in order to be transmitted along the fiber towards the rest of the underwater vehicle;
  • the energy storage means comprise batteries.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a wire antenna radiofrequency technology of the prior art
  • FIG. 2 represents a schematic view of a wired antenna with optical fiber technology of the state of the art
  • FIG. 3 shows a schematic view of a wire antenna according to the invention optical fiber technology compatible with a radiofrequency technology connector of an underwater vehicle; and
  • FIG. 4 represents an alternative embodiment of such an antenna according to the invention.
  • FIG. 1 shows a wired antenna with radiofrequency technology.
  • This antenna is designated by the general reference 1 in this figure, and comprises at one end, a termination nipple, designated by the general reference 2, and at its other end, a conventional connector with radiofrequency technology, designated by the general reference 3 .
  • This connector makes it possible to connect the antenna to the rest of the equipment of the submarine, by a complementary connector of a deployment winch of this antenna, embarked aboard the submarine.
  • Such an antenna is in a conventional manner, several tens or even hundreds of meters long.
  • Such an antenna then comprises amplification means of the radiofrequency signal, received between a hot spot and a cold point of this antenna.
  • amplification means are designated by the general reference 4 in this figure 1 and are powered by an activation / power system designated by the general reference 5.
  • this wire antenna 1 not only allows the reception of VLF / LF / HF signals, but also the supply of the line amplifier through the activation / power system.
  • a braid serves as a mass.
  • FIG. 2 illustrates an exemplary embodiment of a wire antenna with fiber optic technology.
  • the antenna is designated by the general reference 10 and therefore always has a terminating nipple designated by the general reference 11, in which a hot point and a cold point are defined for the radio frequency signal in active mode and in passive mode respectively.
  • This termination nipple January 1 also comprises a broadband amplifier designated by the general reference 12, associated with a laser for converting radio frequency signals into light signals.
  • This laser is designated by the general reference 13.
  • This laser 13 is therefore associated at the output, with an optical fiber designated by the general reference 14, which extends along this antenna to the other end of this antenna to carry the signal.
  • This other end of the antenna is provided with a specific collector with fiber optic technology, designated by the general reference 15, for connecting this antenna to the rest of the underwater vehicle.
  • the invention therefore proposes to make the wired antenna compatible fiber optic technology of a radio frequency connection.
  • FIG. 3 An exemplary embodiment of such a wire antenna is illustrated in FIG. 3.
  • the antenna is designated by the general reference 20 and always includes a termination nipple designated by the general reference 21.
  • This wired antenna always has a cold spot and a hot spot for the signals, and comprises a broadband amplifier designated by the general reference 22 and a laser designated by the general reference 23 for converting radio frequency signals into light signals.
  • An optical fiber designated by the general reference 24 makes it possible to transport these light signals from one end to the other of the wire antenna.
  • interfacing means designated by the general reference 25, for converting the received light signal into a radiofrequency signal.
  • these means comprise means for detecting this light signal, designated by the general reference 26, from the optical fiber.
  • the supply of these members is provided by supply means 28.
  • the output of these interfacing means 25 is then connected through coaxial cable means, designated by the general reference 29, to a conventional radio frequency technology connector. designated by the general reference 30 and thus allowing to connect this wire antenna fiber optic technology to a winch equipped with a radio frequency connector.
  • the antenna also comprises electrical supply conductors extending along the antenna.
  • FIG. 4 An exemplary embodiment of such an antenna and corresponding means is illustrated in FIG. 4.
  • the wire antenna is designated by the general reference 40 and the termination nipple thereof by the reference 41.
  • This end portion of the antenna always comprises broadband amplification means designated by the general reference 42 and a laser designated by the general reference 43.
  • the output of this laser 43 is associated with an optical fiber 44, whose end associated with the underwater vehicle always comprises signal detection means 45, amplification means 46, and power supply means 47 of this part of the antenna.
  • Coaxial cable means 48 still make it possible to connect this end of the antenna through a standard radiofrequency connector 49, to the corresponding connector of the deployment winch of the submarine antenna.
  • the nipple is not under pressure and the pressure sensor 51 is at the maximum volume to close the contact with the batteries.
  • the antenna is thus powered.
  • the pacifier When the antenna is under the surface, the pacifier is under pressure and the pressure sensor is at minimum volume.
  • the pacifier When the antenna is stored in the submarine, the pacifier is no longer under pressure.
  • a battery deactivation system is then put in place.
  • Batteries or other means of storing electrical energy can easily be replaced by disassembling the pacifier or part of it on board.
  • the energy storage means such as, for example, the batteries, are also associated with means for monitoring and indicating their state and in particular their state of charge SOC.
  • these monitoring means comprise a voltage / frequency converter, indicating the state of these storage means.
  • This converter is designated by the general reference 52, and thus provides a status indication signal, whose frequency is a function, for example, of the voltage of the batteries.
  • a mixer designated by the general reference 53 makes it possible to integrate this frequency signal delivered by this converter with the radiofrequency signal, in order to be transmitted along the optical fiber 44 to the rest of the underwater vehicle.
  • the operators can then recover this signal to have a status information of the energy storage means.

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Abstract

Cet engin sous-marin équipé d'un treuil de déploiement d'une antenne filaire de réception large bande (20), le treuil étant équipé d'un collecteur tournant à technologie radiofréquence, de raccordement de l'antenne au reste de l'engin sous-marin, est caractérisé en ce que l'antenne est une antenne à technologie à fibre optique dont l'extrémité associée au treuil comporte des moyens (25) d'interfaçage au connecteur tournant à technologie radiofréquence de ce treuil, comprenant des moyens (26) formant convertisseur du signal issu de la fibre optique (24) en un signal radiofréquence, dont la sortie est raccordée à travers des moyens formant câble coaxial (29) au collecteur tournant à technologie radiofréquence du treuil.

Description

Engin sous-marin équipé d'un treuil de déploiement d'une antenne filaire
La présente invention concerne un engin sous-marin tel qu'un sous-marin proprement dit, équipé d'un treuil de déploiement d'une antenne filaire de réception large bande.
Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un tel engin sous-marin, dont le treuil de déploiement de l'antenne filaire est équipé d'un collecteur tournant à technologie radiofréquence, de raccordement de l'antenne au reste des équipements de l'engin sous- marin.
On sait que les engins sous-marins tels que les sous-marins proprement dits, sont aujourd'hui équipés d'antennes filaires de réception large bande leur permettant de recevoir des signaux radiofréquence.
Ces antennes filaires sont actuellement basées sur une technologie radiofréquence.
Ces antennes comportent alors un câble coaxial permettant de raccorder l'antenne au reste du sous-marin à travers un collecteur tournant à technologie radiofréquence, du treuil.
Mais on sait également qu'il existe dans l'état de la technique, des antennes filaires à technologie à fibre optique.
Si des antennes filaires de cette nature peuvent être implantées à bord des sous- marins actuellement en cours de construction ou lors de refontes très importantes des sous-marins anciens utilisant des antennes à technologie radiofréquence, ces opérations de refonte sont extrêmement lourdes et coûteuses, car elles sont longues et nécessitent le remplacement d'un nombre de pièces important.
En règle générale, les moyens nécessaires à ce type de refonte ne sont pas engagés et ces sous-marins anciens ne peuvent donc pas être équipés d'antenne filaire à technologie à fibre optique.
Le but de l'invention est de résoudre ces problèmes.
A cet effet, l'invention a pour objet un engin sous-marin équipé d'un treuil de déploiement d'une antenne filaire de réception large bande, le treuil étant équipé d'un collecteur tournant à technologie radiofréquence, de raccordement de l'antenne au reste de l'engin sous-marin, caractérisé en ce que l'antenne est une antenne à technologie à fibre optique dont l'extrémité associée au treuil comporte des moyens d'interfaçage au connecteur tournant à technologie radiofréquence de ce treuil, comprenant des moyens formant convertisseur du signal issu de la fibre optique en un signal radiofréquence, dont la sortie est raccordée à travers des moyens formant câble coaxial au collecteur tournant à technologie radiofréquence du treuil.
Suivant d'autres caractéristiques de l'engin selon l'invention, prises seules ou en combinaison :
- l'antenne à fibre optique comporte :
- des moyens de récupération d'un signal radiofréquence,
- des moyens d'amplification large bande de celui-ci,
- des moyens de conversion du signal radiofréquence en un signal lumineux,
- des moyens de transport de ce signal lumineux par fibre optique, et en ce que les moyens d'interfaçage comprennent des moyens de conversion du signal lumineux en un signal radiofréquence,
- des moyens d'amplification large bande de ce signal radiofréquence,
- les moyens formant câble coaxial, et
- un connecteur radiofréquence ;
- l'antenne comporte également des conducteurs électriques d'alimentation s'étendant le long de celle-ci ;
- l'antenne comporte à son extrémité libre, une tétine de terminaison dans laquelle sont disposés des moyens de stockage d'énergie électrique d'alimentation de cette extrémité de l'antenne, et dont le fonctionnement est contrôlé par des moyens formant capteur de pression ;
- les moyens de stockage d'énergie électrique sont associés à un convertisseur de tension/fréquence d'indication de l'état de ces moyens de stockage ;
- le signal de fréquence délivré par le convertisseur est intégré au signal radiofréquence afin d'être transmis le long de la fibre vers le reste de l'engin sous-marin ;
- les moyens de stockage d'énergie comprennent des piles.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 représente une vue schématique d'une antenne filaire à technologie radiofréquence de l'état de la technique ;
- la figure 2 représente une vue schématique d'une antenne filaire à technologie à fibre optique de l'état de la technique ;
- la figure 3 représente une vue schématique d'une antenne filaire selon l'invention à technologie à fibre optique compatible avec une connectique à technologie radiofréquence d'un engin sous-marin ; et - la figure 4 représente une variante de réalisation d'une telle antenne selon l'invention.
On a en effet illustré sur la figure 1 , une antenne filaire à technologie radiofréquence.
Cette antenne est désignée par la référence générale 1 sur cette figure, et comporte à une extrémité, une tétine de terminaison, désignée par la référence générale 2, et à son autre extrémité, un connecteur classique à technologie radiofréquence, désigné par la référence générale 3.
Ce connecteur permet de raccorder l'antenne au reste des équipements du sous- marin, par un connecteur complémentaire d'un treuil de déploiement de cette antenne, embarqué à bord du sous-marin.
Une telle antenne fait de façon classique, plusieurs dizaines voire centaines de mètres de long.
Une telle antenne comporte alors des moyens d'amplification du signal radiofréquence, reçu entre un point chaud et un point froid de cette antenne.
Ces moyens d'amplification sont désignés par la référence générale 4 sur cette figure 1 et sont alimentés par un système d'activation/alimentation désigné par la référence générale 5.
Ainsi l'âme de cette antenne filaire 1 permet non seulement la réception des signaux VLF/LF/HF, mais également l'alimentation de l'amplificateur de ligne à travers le système d'activation/alimentation.
Une tresse sert de masse.
C'est donc cette configuration d'antenne qui est compatible avec la majorité des collecteurs tournants à technologie radiofréquence dans les sous-marins disposant d'un treuil de déploiement d'une antenne filaire à technologie radiofréquence.
On a illustré sur la figure 2, un exemple de réalisation d'une antenne filaire à technologie à fibre optique.
Sur cette figure 2, l'antenne est désignée par la référence générale 10 et comporte donc toujours une tétine de terminaison désignée par la référence générale 1 1 , dans laquelle sont définis un point chaud et un point froid pour le signal radiofréquence en mode actif et en mode passif respectivement.
Cette tétine de terminaison 1 1 comporte également un amplificateur large bande désigné par la référence générale 12, associé à un laser permettant de convertir les signaux radiofréquence en signaux lumineux.
Ce laser est désigné par la référence générale 13. Ce laser 13 est donc associé en sortie, à une fibre optique désignée par la référence générale 14, qui s'étend le long de cette antenne jusqu'à l'autre extrémité de cette antenne pour transporter le signal.
Cette autre extrémité de l'antenne est pourvue d'un collecteur spécifique à technologie à fibre optique, désigné par la référence générale 15, permettant de raccorder cette antenne au reste de l'engin sous-marin.
On conçoit alors que cette technologie à fibre optique n'est pas compatible de la connectique à radiofréquence telle que déployée dans certains sous-marins et illustrée sur la figure 1 .
L'invention propose donc de rendre l'antenne filaire à technologie à fibre optique compatible d'une connectique à radiofréquence.
Un exemple de réalisation d'une telle antenne filaire est illustré sur la figure 3. Sur cette figure 3, l'antenne est désignée par la référence générale 20 et comporte toujours une tétine de terminaison désignée par la référence générale 21 .
Cette antenne filaire présente toujours un point froid et un point chaud pour les signaux, et comporte un amplificateur large bande désigné par la référence générale 22 et un laser désigné par la référence générale 23, de conversion des signaux radiofréquence en signaux lumineux.
Une fibre optique désignée par la référence générale 24, permet de transporter ces signaux lumineux d'une extrémité à l'autre de l'antenne filaire.
A l'autre extrémité de l'antenne filaire, c'est-à-dire celle associée au sous-marin, et plus particulièrement au treuil de déploiement de l'antenne de ce sous-marin, il est prévu des moyens d'interfaçage désignés par la référence générale 25, permettant de convertir le signal lumineux reçu en un signal radiofréquence.
Ainsi, ces moyens comprennent des moyens de détection de ce signal lumineux, désignés par la référence générale 26, issus de la fibre optique.
Ces moyens de détection sont associés à un amplificateur désigné par la référence générale 27.
L'alimentation de ces organes est assurée par des moyens d'alimentation 28. La sortie de ces moyens d'interfaçage 25 est alors reliée à travers des moyens formant câble coaxial, désignés par la référence générale 29, à un connecteur classique à technologie radiofréquence désigné par la référence générale 30 et permettant donc de raccorder cette antenne filaire à technologie à fibre optique à un treuil équipé d'une connectique à radiofréquence.
II est ainsi possible d'équiper les sous-marins dont le treuil de déploiement de l'antenne filaire est muni d'une connectique à radiofréquence avec une antenne filaire à technologie à fibre optique sans impliquer de travaux de refonte lourds de l'engin sous- marin et notamment le remplacement de la connectique.
Dans les exemples qui viennent d'être décrits, et en particulier dans la figure 3, l'antenne comporte également des conducteurs électriques d'alimentation s'étendant le long de celle-ci.
Ces conducteurs électriques permettent alors d'alimenter l'ensemble des composants de cette antenne et en particulier ceux disposés au niveau de sa tétine de terminaison, à partir du connecteur du treuil du sous-marin.
Des études actuelles montrent qu'un câble coaxial possède une densité équivalente à un câble muni d'une fibre optique et d'une paire de conducteurs en cuivre. Pour obtenir une densité plus faible afin par exemple d'améliorer le diagramme immersion/vitesse, il faut pouvoir s'affranchir de cette paire de conducteurs en cuivre et donc définir une autre façon d'alimenter les composants de la partie terminale de l'antenne filaire.
Un exemple de réalisation d'une telle antenne et de moyens correspondants est illustré sur la figure 4.
Sur cette figure 4, l'antenne filaire est désignée par la référence générale 40 et la tétine de terminaison de celle-ci par la référence 41 .
Cette partie terminale de l'antenne comporte toujours des moyens d'amplification large bande désignés par la référence générale 42 et un laser désigné par la référence générale 43.
La sortie de ce laser 43 est associée à une fibre optique 44, dont l'extrémité associée à l'engin sous-marin comporte toujours des moyens de détection des signaux 45, des moyens d'amplification 46, et des moyens 47 d'alimentation de cette partie de l'antenne.
Des moyens formant câble coaxial 48 permettent toujours de connecter cette extrémité de l'antenne à travers un connecteur standard à radiofréquence 49, au connecteur correspondant du treuil de déploiement de l'antenne du sous-marin.
Alors que sur la figure 3 l'alimentation des organes ou composants disposés à l'extrémité libre de l'antenne, est assurée par une paire de conducteurs en cuivre, dans l'exemple de réalisation illustré sur la figure 4, cette alimentation est assurée à partir de moyens de stockage d'énergie tels que par exemple des piles désignées par la référence générale 50, placées dans par exemple à l'extrémité de la tétine de terminaison de l'antenne.
Ces moyens de stockage d'énergie électrique 50 d'alimentation de cette extrémité de l'antenne permettent alors d'assurer l'alimentation en énergie électrique de celle-ci par exemple sous le contrôle de moyens formant capteur de pression, désignés par la référence générale 51 sur cette figure 4.
Ainsi par exemple lorsque l'antenne est en surface, la tétine n'est pas sous pression et le capteur de pression 51 est au volume maximal pour fermer le contact avec les piles.
L'antenne est ainsi alimentée.
Lorsque l'antenne est sous la surface, la tétine est sous pression et le capteur de pression est au volume minimal.
Ceci permet alors de couper le contact avec les piles et l'antenne n'est plus alimentée.
Lorsque l'antenne est rangée dans le sous-marin, la tétine n'est plus sous pression.
Un système de désactivation des piles est alors mis en place.
Les piles ou autres moyens de stockage d'énergie électrique peuvent facilement être remplacés en démontant la tétine ou une partie de celle-ci à bord.
Sur cette figure 4, les moyens de stockage d'énergie tels que par exemple les piles, sont également associés à des moyens de surveillance et d'indication de leur état et en particulier de leur état de charge SOC.
Dans l'exemple illustré sur cette figure 4, ces moyens de surveillance comprennent un convertisseur de tension/fréquence, d'indication de l'état de ces moyens de stockage.
Ce convertisseur est désigné par la référence générale 52, et permet donc de délivrer un signal d'indication d'état, dont la fréquence est fonction par exemple de la tension des piles.
Un mélangeur désigné par la référence générale 53, permet d'intégrer ce signal de fréquence délivré par ce convertisseur au signal radiofréquence, afin d'être transmis le long de la fibre optique 44, vers le reste de l'engin sous-marin.
Les opérateurs peuvent alors récupérer ce signal pour avoir une information d'état des moyens de stockage d'énergie.
Bien entendu d'autres modes de réalisation de ces différents moyens peuvent être envisagés.
On conçoit donc qu'une telle structure d'antenne présente un certain nombre d'avantages.
En effet, il est ainsi possible d'intégrer à bord d'un sous-marin, une antenne filaire à fibre optique de nouvelle technologie, sans nécessiter d'intervention lourde sur le sous- marin, et en particulier sur le treuil de déploiement de l'antenne filaire de celui-ci, tout en utilisant une connectique radiofréquence.
Par ailleurs des améliorations des caractéristiques opérationnelles de l'antenne sont également obtenues

Claims

REVENDICATIONS
1 . - Engin sous-marin équipé d'un treuil de déploiement d'une antenne filaire de réception large bande (20 ; 40), le treuil étant équipé d'un collecteur tournant à technologie radiofréquence, de raccordement de l'antenne au reste de l'engin sous-marin, caractérisé en ce que l'antenne est une antenne à technologie à fibre optique dont l'extrémité associée au treuil comporte des moyens (25) d'interfaçage au connecteur tournant à technologie radiofréquence de ce treuil, comprenant des moyens (26 ; 45) formant convertisseur du signal issu de la fibre optique (24 ; 44) en un signal radiofréquence, dont la sortie est raccordée à travers des moyens formant câble coaxial (29 ; 48) au collecteur tournant à technologie radiofréquence du treuil.
2. - Engin sous-marin selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'antenne à fibre optique comporte :
- des moyens de récupération d'un signal radiofréquence,
- des moyens (22 ; 42) d'amplification large bande de celui-ci,
- des moyens (23 ; 43) de conversion du signal radiofréquence en un signal lumineux,
- des moyens (24 ; 44) de transport de ce signal lumineux par fibre optique, et en ce que les moyens d'interfaçage (25) comprennent des moyens (26 ; 45) de conversion du signal lumineux en un signal radiofréquence,
- des moyens (27 ; 46) d'amplification large bande de ce signal radiofréquence,
- les moyens (29 ; 48) formant câble coaxial, et
- un connecteur radiofréquence (30 ; 49).
3. - Engin sous-marin selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'antenne comporte également des conducteurs électriques d'alimentation s'étendant le long de celle-ci.
4.- Engin sous-marin selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'antenne comporte à son extrémité libre, une tétine de terminaison (41 ) dans laquelle sont disposés des moyens (50) de stockage d'énergie électrique d'alimentation de cette extrémité de l'antenne, et dont le fonctionnement est contrôlé par des moyens formant capteur de pression (51 ).
5. - Engin sous-marin selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens (50) de stockage d'énergie électrique sont associés à un convertisseur de tension/fréquence (52) d'indication de l'état de ces moyens de stockage.
6. - Engin sous-marin selon la revendication 5, caractérisé en ce que le signal de fréquence délivré par le convertisseur (52) est intégré (en 53) au signal radiofréquence afin d'être transmis le long de la fibre vers le reste de l'engin sous-marin.
7. - Engin sous-marin selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les moyens (50) de stockage d'énergie comprennent des piles.
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