STRUCTURE FOR AN UNDERWATER VEHICLE SUCH AS A SUBMARINE

STRUCTURE D'ENGIN SOUS-MARIN TEL QU'UN SOUS-MARIN

Abrégé français

Cette structure d'engin sous-marin, du type comportant une coque épaisse (1) se présentant au moins sur une partie de sa longueur, sous la forme générale d'un cylindre, est caractérisée en ce que les flancs latéraux de cette structure (1) comportent sur au moins une partie de la longueur du cylindre, des moyens formant déflecteur acoustique (2) comportant de chaque côté de la coque épaisse, des organes d'habillage (2) de section en V, couchés contre la coque (1) et associés à cette coque à travers des moyens (6) d'amortissement de chocs et de bruits.

Abrégé anglais

The invention relates to a structure for an underwater vehicle, which comprises a thick hull (1) that is, over at least a portion of the length thereof, generally cylindrical, and which is characterized in that the sidewalls of said structure (1) comprise, over at least a portion of the length of the cylinder, an acoustic deflection means (2) comprising, on each side of the thick hull, cladding members (2) having a V-shaped cross-section, which lie flat against the hull (1) and which are combined with said hull via a shock-absorbing and noise-damping means (6).

Revendications

6
REVENDICATIONS
1.- Structure d'engin sous-marin, du type comportant une coque épaisse (1) se
présentant au moins sur une partie de sa longueur, sous la forme générale d'un
cylindre,
caractérisée en ce que les flancs latéraux de cette structure (1) comportent
sur au moins une
partie de la longueur du cylindre, des moyens formant déflecteur acoustique
(2) comportant
de chaque côté de la coque épaisse, des organes d'habillage (2) de section en
V, couchés
contre la coque (1) et associés à cette coque à travers des moyens (6)
d'amortissement de
chocs et de bruits.
2.- Structure d'engin sous-marin selon la revendication 1, caractérisée en ce
que les
organes d'habillage (2) sont au moins en partie métalliques.
3.- Structure d'engin sous-marin selon la revendication 2, caractérisée en ce
que les
organes d'habillage (2) sont réalisés à partir de plaques (3) de matériau
métallique.
4.- Structure d'engin sous-marin selon la revendication 3, caractérisée en ce
que les
plaques (3) comportent des pans inclinés (4,5).
5.- Structure d'engin sous-marin selon la revendication 4, caractérisée en ce
que les
plaques (3) présentent une épaisseur comprise entre 8 et 10 mm.
6.- Structure d'engin sous-marin selon la revendication 4, caractérisée en ce
que les
pans inclinés (4,5) des plaques (3) sont inclinés d'au moins 15° par
rapport à la verticale.
7.- Structure d'engin sous-marin selon l'une quelconque des revendications 1 à
6,
caractérisée en ce que le pan inférieur (5) des organes d'habillage (2) de
section en V,
comporte sur sa face externe, des moyens formant antenne sonar de flanc (10).
8.- Structure d'engin sous-marin selon l'une quelconque des revendications 1 à
7,
caractérisée en ce que le pan inférieur (5) des organes d'habillage (2) de
section en V,
comporte sur sa face interne, des moyens formant baffle acoustique additionnel
(11).

Description

CA 02875441 2014-12-02
WO 2013/186095
PCT/EP2013/061559
1
Structure d'engin sous-marin tel qu'un sous-marin
La présente invention concerne une structure d'engin sous-marin tel qu'un sous-
marin proprement dit.
Plus particulièrement l'invention se rapporte à une structure d'engin sous-
marin qui
comporte une coque épaisse se présentant au moins sur une partie de sa
longueur sous
la forme générale d'un cylindre.
Cette structure peut également comporter d'autres parties telles que par
exemple
une partie appelée un massif ou encore une partie appelée appareil à gouverner
le sous-
marin.
Différentes études ont mis en évidence l'importance que représentait pour ces
structures et en particulier pour les sous-marins, la menace liée aux
évolutions et à la
prolifération de sonars tels que par exemple des sonars dits actifs.
Afin de tenir compte de cette menace, des études ont été menées pour réduire
l'index de cible c'est-à-dire en fait augmenter la furtivité acoustique d'un
sous-marin y
compris en très basse fréquence.
L'amélioration de la furtivité en particulier acoustique d'un sous-marin peut
être
obtenue principalement de deux manières. En fait il s'agit d'éliminer ou
d'annuler l'écho
sonar renvoyé par la cible comme par exemple le sous-marin, vers la menace
c'est-à-dire
le sonar actif adverse.
Ainsi l'amélioration de la furtivité d'un sous-marin peut être obtenue en
inclinant les
différentes parois planes de sa structure par rapport à la verticale, l'onde
sonore émise
par le sonar adverse est alors réfléchie vers des sites fortement positifs ou
fortement
négatifs.
La menace est en effet dans la plupart des cas, à des sites compris entre plus
ou
moins 100, c'est-à-dire à un niveau proche de celui du sous-marin.
De plus si le sous-marin comporte une coque mince semi transparente placée
autour d'une coque épaisse, l'onde sonar est faiblement transmise, ce qui
permet de
masquer les échos éventuels renvoyés par la structure et divers équipements
placés par
exemple sous la coque mince de celle-ci.
L'amélioration de la furtivité peut également être obtenue en utilisant sur la
structure, des revêtements acoustiques absorbants qui permettent de diminuer
fortement
l'amplitude de l'onde réfléchie par la coque épaisse du sous-marin.
Ces revêtements acoustiques absorbants sont également appelés revêtements
anéchoïques.
L'index de cible d'un sous-marin est en général maximal sur le travers, c'est-
à-dire
pour des gisements à plus ou moins 90 , du fait de l'écho renvoyé par la
partie cylindrique

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de la coque et dans une moindre mesure, par le massif et l'appareil à
gouverner de celui-
ci.
Comme cela a été indiqué précédemment, le massif et l'appareil à gouverner
peuvent être traités par l'une ou l'autre des méthodes décrites et la coque
cylindrique peut
être traitée par un revêtement anéchoïque pour améliorer le plus possible la
discrétion du
sous-marin.
Cependant des difficultés importantes apparaissent à basse et très basse
fréquence.
En effet soit le revêtement anéchoïque est très épais soit il est peu
efficace.
En pratique il est difficile d'obtenir mieux que 6 dB en dessous de 3 kHz et
l'anéchoisme en dessous de 1,5 kHz est quasiment impossible.
Par ailleurs l'utilisation de ce type de revêtement pose également un problème
lié
à l'implantation de grandes antennes de flanc pour la détection sonar passive.
En effet il y a un conflit entre cette utilisation de grandes antennes et
l'implantation
de revêtement anéchoïque sur certaines portions de la coque cylindrique.
On sait par exemple que des constructeurs de sous-marins ont proposé
d'implanter des antennes de flanc sur des revêtements anéchoïques.
Cependant ceci présente plusieurs inconvénients :
- Le revêtement anéchoïque, même en couche épaisse, présente des
performances médiocres en très basse fréquence. De plus la compressibilité
importante
de ce revêtement en fonction de la pression hydrostatique est pénalisante pour
les bilans
d'architecture navale.
- La présence de revêtement de ce type sous une antenne de flanc dégrade les
performances de celle-ci à basse fréquence. En effet on ne dispose pas de
réflecteur dur
derrière les capteurs de cette antenne et des interférences acoustiques
apparaissent en
raison des réflexions sur la coque située derrière le revêtement anéchoïque.
D'autres constructeurs de sous-marins ont proposé d'utiliser des appendices
acoustiques ajoutés en particulier sur la partie cylindrique de la coque
épaisse du sous-
marin.
Cependant toutes ces solutions n'ont pas donné pleinement satisfaction car il
est
difficile d'assurer à la fois une bonne furtivité acoustique du sous-marin par
le travers, de
permettre une bonne intégration de grandes antennes sonar de flanc et
d'assurer une
protection contre les chocs latéraux de la coque épaisse.
Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes.
A cet effet l'invention a pour objet une structure d'engin sous-marin, du type
comportant une coque épaisse se présentant au moins sur une partie de sa
longueur,

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sous la forme générale d'un cylindre, caractérisée en ce que les flancs
latéraux de cette
structure comportent sur au moins une partie de la longueur du cylindre, des
moyens
formant déflecteur acoustique comportant de chaque côté de la coque épaisse,
des
organes d'habillage de section en V, couchés contre la coque et associés à
cette coque à
travers des moyens d'amortissement de chocs et de bruits.
Selon d'autres caractéristiques de la structure suivant l'invention, prises
seules ou
en combinaison :
- les organes d'habillage sont au moins en partie métalliques ;
- les organes d'habillage sont réalisés à partir de plaques de matériau
métallique ;
- les plaques comportent des pans inclinés ;
- les plaques présentent une épaisseur comprise entre 8 et 10 mm;
- les pans inclinés des plaques sont inclinés d'au moins 15 par rapport à la
verticale ;
- le pan inférieur des organes d'habillage de section en V, comporte sur sa
face
externe, des moyens formant antenne sonar de flanc ; et
- le pan inférieur des organes d'habillage de section en V, comporte sur sa
face
interne, des moyens formant baffle acoustique additionnel.
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 partielle d'un tronçon de coque épaisse de
forme
générale cylindrique d'un engin sous-marin selon l'invention et sur un flanc
duquel est
installé un déflecteur acoustique ; et
- les figures 2 et 3 représentent des vues partielles illustrant des variantes
de
réalisation de ce déflecteur.
Ainsi que cela est illustré sur ces figures, l'invention se rapporte à une
structure
d'engin sous-marin tel que notamment un sous-marin proprement dit.
Un sous-marin comporte de façon générale, une coque épaisse se présentant au
moins sur une partie de sa longueur, sous la forme générale d'un cylindre,
cette partie de
coque épaisse étant désignée par la référence générale 1 sur ces figures.
Selon l'invention les flancs latéraux de cette partie cylindrique de coque
épaisse
sont munis sur au moins une partie de leur longueur, de moyens formant
déflecteur
acoustique, dont l'un est désigné par la référence générale 2 sur ces figures.
En fait ces moyens formant déflecteur acoustique comportent comme cela est
illustré en particulier sur les figures 2 et 3, de chaque côté de la coque
épaisse 1, des
organes d'habillage de section en V, couchés contre la coque épaisse du sous-
marin et
associés à cette coque à travers des moyens d'amortissement de chocs et de
bruits, dont

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une extrémité est reliée à l'organe d'habillage et dont l'autre extrémité est
reliée à la
coque du sous-marin par exemple.
Sur ces figures, l'un des organes d'habillage de section en V couchés contre
la
coque épaisse, est désigné par la référence générale 3 et comporte par exemple
une
plaque métallique à pans inclinés de part et d'autre de l'arête centrale de
celui-ci,
désignés par les références générales 4 et 5.
Cette plaque métallique présente par exemple une épaisseur comprise entre 8 et
mm.
Les pans de la plaque en V couché peuvent être inclinés d'un angle au moins
égal
10 à 15 par rapport à a verticale.
Comme cela a été indiqué précédemment, des moyens d'amortissement sont
prévus entre ces organes d'habillage et le reste de la coque.
Ces moyens sont désignés par la référence générale 6 sur ces figures et
comportent par exemple n'importe quelle structure d'amortisseur classique par
exemple à
barre, à tubes télescopiques ou autre.
Plusieurs amortisseurs sont alors répartis par exemple le long de la plaque
entre
celle-ci et le reste de la coque.
Ces amortisseurs 6 permettent ainsi d'amortir les chocs éventuels sur les
flancs de
la coque épaisse, et d'éviter la transmission de vibrations de la coque vers
les déflecteurs,
ce qui est favorable à la réduction du bruit rayonné par le sous-marin et donc
à la
discrétion acoustique de celui-ci.
Chaque pan de l'organe d'habillage peut alors être formé par une portion de
plaque de matériau métallique plane telle que celle désignée par la référence
générale 7
sur la figure 2.
Un revêtement acoustique de type matériau mou, c'est-à-dire de faible
impédance
acoustique avec une épaisseur typique de 20 à 30 mm, est prévu par exemple sur
la face
interne de celle-ci. Ce revêtement est désigné par la référence générale 8 sur
la figure 2.
Cette configuration permet alors de réduire significativement l'index de cible
du
sous-marin sur le travers et ce même à très basse fréquence.
Une réduction par exemple de 10 à 15 dB est atteignable à 1,5 kHz.
De plus et comme cela est illustré sur la figure 3, il est également possible
d'utiliser ces organes d'habillage et en particulier le pan inférieur 5 de la
plaque de ceux-
ci, pour installer une antenne sonar de flanc désignée par la référence
générale 10 sur
cette figure 3.
Cette antenne sonar de flanc pointe alors vers les sites négatifs comme cela
ressort de cette figure.

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On sait en effet que le pointage vers les sites négatifs est plus favorable en
terme
de rapport signal/bruit.
La réponse acoustique de l'antenne dans les basses fréquences peut également
être améliorée en utilisant des baffles additionnels comme cela est connu par
ailleurs.
5 Sur la figure 3, le module d'antenne sonar de flanc est désigné par la
référence
générale 10 et est donc installé sur la face externe du pan inférieur
correspondant 5 de la
plaque formant l'organe déflecteur, tandis que la face interne de celui-ci
comporte une
plaque additionnelle par exemple en acier d'épaisseur typiquement de 10 à 20
mm et une
couche de matériau mou d'épaisseur typiquement de 20 à 40 mm.
Cet ensemble plaque et couche forme alors un baffle additionnel désigné par la
référence générale 11 sur cette figure 3, sur la face interne du pan 5
correspondant de la
plaque.
Bien entendu différents modes de réalisation de ces organes d'habillage et en
particulier des pans ou des plaques planes entrant dans la constitution de
ceux-ci, de
même que des moyens formant amortisseur, peuvent être envisagés.
Ainsi par exemple les parties planes c'est-à-dire les pans de cette structure
de
déflecteur, peuvent également être réalisés en matériau composite afin de
permettre un
gain de masse, à l'exception des zones de réception des antennes sonar, dans
lesquelles
ces pans sont nécessairement en matériau à forte impédance acoustique c'est-à-
dire par
exemple en acier.
La forme de la structure du déflecteur acoustique peut également venir
accoster la
coque épaisse selon différentes configurations en se raccordant au pont de
l'engin sous-
marin ou non.
De plus, les zones situées entre les organes d'habillage et la coque épaisse
permettent d'intégrer certains équipements de petites dimensions à l'extérieur
de cette
coque.
De même on peut notamment y faire circuler des câbles électriques par exemple
pour l'alimentation et la récupération des signaux des antennes sonar de
flanc.
Bien entendu d'autres modes de réalisation encore peuvent être envisagés.

Dessin représentatif