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EP0461005B1 - Sous-marin convertible à coque résistante - Google Patents

Sous-marin convertible à coque résistante Download PDF

Info

Publication number
EP0461005B1
EP0461005B1 EP91401392A EP91401392A EP0461005B1 EP 0461005 B1 EP0461005 B1 EP 0461005B1 EP 91401392 A EP91401392 A EP 91401392A EP 91401392 A EP91401392 A EP 91401392A EP 0461005 B1 EP0461005 B1 EP 0461005B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
diesel
section
submarine
compartment
aft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP91401392A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0461005A1 (fr
Inventor
François Tandeo
Jean-Alain Le Tallec
Jean Gaillard
Gérard Boisrayon
Edouard Fontaine
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DCN SA
Original Assignee
Direction General pour lArmement DGA
Etat Francais
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Direction General pour lArmement DGA, Etat Francais filed Critical Direction General pour lArmement DGA
Publication of EP0461005A1 publication Critical patent/EP0461005A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0461005B1 publication Critical patent/EP0461005B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B63/00—Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices
    • F02B63/04—Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices for electric generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/08—Propulsion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

Definitions

  • the present invention relates to the field of submarines, and more particularly the organization of their architecture.
  • a resistant hull submarine will be understood to mean any submarine having a hull designed to withstand the external immersion pressure, and to allow an atmosphere to be maintained inside which is suitable both for the operation of the equipment and for the life of the crew.
  • An anaerobic source of energy will also be understood to mean an energy source which does not require the supply of atmospheric air outside the submarine.
  • Submarines associated with an aerobic energy production method generally comprises, like that described in patent GB-A-7794, batteries and diesel generators located in a rear section delimited by a resistant hull and two transverse walls. They currently have a lifespan of thirty years, and they maintain, in principle, their technical capacities during this period if they are properly designed, built and maintained.
  • transformations are essentially aimed at improving the detection capabilities of the submarine, as well as its weapons (torpedoes, mines), its tactical aids, its means of transmission and its navigation instruments. Therefore, such transformations simply consist in replacing simple materials by other materials of equivalent volume, in the submarine range, the central operations navigation post, the weapons station, the forward structure of the submarine, and the technical premises concerned.
  • the object of the invention is to propose a convertible submarine architecture with a resistant hull, aiming to allow a transformation of the submarines in the best possible conditions, so as to be able to pass, in a fully operational manner, from a version of origin with conventional propulsion to an improved version of anaerobic type, with an anaerobic source of energy (nuclear or other type), and a battery whose size can be advantageously reduced compared to the original version.
  • the object of the invention is also to design a convertible submarine capable of being transformed during its life to acquire, under acceptable financial conditions and without prejudice to its other capacities, an important advantage in terms of its characteristics. distance that can be crossed, autonomy underwater and maximum speed, with a substantial reduction in its indiscretion for the needs of navigation in periscopic immersion, which thus significantly increases the capacity of the submarine to deploy and carry out a decisive attack.
  • Another object of the invention is to design a convertible submarine whose structure allows both to retain its technical capabilities other than those that the transformation aims to improve, with in particular compliance with the different conditions of balance of the sub -sea, as well as maintaining the security and military qualities of the said submarine, and also to limit the work to the replacement of the equipment directly concerned, therefore without causing additional work on the equipment and installations not concerned by the transformation.
  • the rear section comprises a lower compartment in which are housed batteries arranged between two lateral diesel tanks as well as a provisional ballast, and an upper compartment in which are housed two diesel-generators resting on a support partition as well as associated electrical equipment, said compartments being convertible, by removing said support partition and by adding an intermediate transverse partition, into a front compartment making it possible to house an electro-nuclear battery block, and a rear compartment making it possible to house on the one hand a turbo-generator and a condenser associated with said battery, and on the other hand a backup diesel-generator, a modified mass balance ballast being furthermore arranged in one and / or the other of said front and rear compartments .
  • the front transverse partition of the rear section defines, with another transverse partition external to the rear section, an additional compartment adjacent to said section, said additional compartment serving as a diesel bunker and making it possible, after transformation, to radiological protection of the fore area of said submarine.
  • the front transverse partition of the rear section relates to the entire interior section of the resistant shell, while the rear partition of said section relates at least to the lower compartment, said rear partition being able to be supplemented if necessary to delimit the rear compartment after conversion.
  • the convertible submarine comprises a diesel exhaust circuit arranged in superstructures outside the resistant hull, said circuit having a rear exhaust part, and a front exhaust part opening out at the level of the massive of said submarine, said circuit being transformable within the framework of the internal substitution so as to comprise only a simplified circuit associated with the diesel-backup generator.
  • the convertible submarine comprises, in its cockpit, a console for driving the diesel-generators, said console being replaceable in the context of internal substitution by another console for driving the diesel-generator backup and of the nuclear power cell.
  • the rear section has a logistic panel at the level of the resistant hull, making it possible to disembark the initial installations and to embark the replacement as part of internal substitution.
  • the logistics panel is provided in the upper part of the rear section, and in the vicinity of the transverse partition before delimiting said section; in particular, the logistics panel is provided between the front transverse partition and the intermediate transverse partition added as part of the internal substitution.
  • the interior of the rear section is accessible for the internal substitution of the installations by transverse cutting of the resistant shell, said cutting being carried out between the transverse partitions which delimit it, or beyond one or the other. of said transverse partitions but in the vicinity of the transverse partition concerned.
  • FIGS 1 and 2 illustrate a convertible submarine 100 according to the invention.
  • This submarine comprises a certain number of organs and equipment which are well known, and which will be briefly recalled below.
  • the submarine 100 comprises a resistant hull 101, and a hull 102 surmounted by a massif 103.
  • the resistant hull has a certain number of accesses 104 in the upper part thereof.
  • On the front part of the submarine there is a set of torpedo tubes 105 with their pneumatic repressor 106, a set of six tubes being provided here.
  • An opening 116 is provided for boarding the arms inside the resistant hull 101.
  • ballasts are provided: in the front part, there is a ballast 110, and two lateral half-ballasts 111, and in the rear part of said submarine, ballasts 112. are also distinguished. There is also provided a front trim box 113 and a rear trim box 114, arranged inside the resistant shell 101.
  • the interior of the resistant shell 101 of the sub- Marin 100 is subdivided into a number of compartments, here divided into two levels with respect to the axis 500 of the submarine.
  • compartment 200 in which the front batteries are housed, surmounted by a compartment 201 reserved for weapons. Behind this compartment, there is a technical room 202, and a compartment 205 intended to house the front auxiliaries, and in particular adjustment and compensation boxes. Further back, there is a compartment 206 reserved for accommodation, and compartments 207 and 208 serving as utility rooms. Above compartments 202, 205, 206, 207, 208, there is the operations navigation operator station 203, then, behind it, a compartment 209 reserved for other accommodation. In the rear part of the submarine, there is a compartment 220, often called the propulsion compartment, in which the electric propulsion motor is arranged, as well as the associated elastic coupling and the stop (these members are not shown here).
  • a compartment 220 often called the propulsion compartment, in which the electric propulsion motor is arranged, as well as the associated elastic coupling and the stop (these members are not shown here).
  • the convertible submarine 100 comprises a rear section T delimited by the resistant hull 101 and by two transverse partitions 216, 217, in which production and storage installations are grouped of electrical energy using batteries and diesel generators, said unit being convertible to convert the submarine to the use of an anaerobic source of energy, in particular of the nuclear type, by replacing said installations with installations adapted to said energy source while retaining said resistant shell and said partitions, without this internal substitution causing a modification of the weight and the mass centering of the rear section T.
  • compartment 210 serving to house the rear batteries
  • compartment 211 reserved for the rear auxiliaries, these two compartments possibly being separated by a transverse partition 218.
  • the compartments 210 and 211 are delimited above by a support partition 215 (often called "parquet" by specialists), delimiting, in the upper part of the rear section T, a compartment 213 serving to house the diesel-generators, and a compartment 214 serving electrical room to receive the associated electrical equipment, these two compartments possibly being separated by a transverse partition 219.
  • the compartments 210, 211, 213, 214 mentioned above thus relate to the installations for the production and storage of electrical energy, and these installations have been voluntarily grouped in the rear section T, and are likely to be re landed during the transformation of the aft section T to convert the submarine to the use of an anaerobic source of energy, in particular of the nuclear type.
  • the presence of another transverse partition 221 external to the rear section T which defines, with the front transverse partition 217 of said section, an additional compartment 212 adjacent, said additional compartment serving as a diesel bunker.
  • this additional compartment also makes it possible to ensure, after transformation, radiological protection of the fore zone of the submarine, complementing the other radiological protection provisions provided for elsewhere (not described here).
  • the convertible submarine is thus voluntarily designed from the start to be transformed, by internal substitution of the facilities grouped in the aft section T.
  • the areas of the submarine affected by such a transformation are hatched in Figures 1 and 2: it is easy to note that the aft section T constitutes by far the largest part of the transformed areas of the submarine, the other areas concerned being on the one hand the area of the control console 204 of the cockpit navigation operations 203, and on the other hand, zone 222 of the exhaust circuit of the diesel-generators has superstructures outside the resistant shell 101.
  • the aft section T of the submarine thus constitutes a real module which can be transformed by internal substitution. Indeed, if we now consider Figures 3 and 4, we see that the compartmentalisation of the rear section has been modified, in order to be adapted to receive the installations associated with an anaerobic source of energy, in particular of the type nuclear, the rest of the submarine's structure remaining practically unchanged. It can be seen in FIGS. 3 and 4 that the rear edge T no longer includes the support partition 215; this rear section may optionally include the transverse partitions 218 and / or 219.
  • transverse partitions 216 and 217 which delimit the rear section T are retained, and an intermediate transverse partition 231 has been added, so that there is now a front compartment 232 making it possible to house an electronuclear battery block, and a rear compartment 233 making it possible to house on the one hand a turbo-generator and a condenser associated with said battery, and on the other hand a backup diesel-generator, as well as the rear auxiliaries.
  • the only areas affected by the transformation are limited to area 234 of the exhaust system, now associated with the only diesel-backup generator, and to area 235 of the control console located in the substation. of conduct navigation operations 203.
  • installations likely to be replaced are grouped into a specific, well-defined part, which is the rear section T, as stripped as possible of the other functions not concerned by the transformation.
  • the necessary circulation between the rear and the front of this rear section must be grouped in well-defined corridors, and precise interfaces must be established for the installations likely to be transformed, for all direct functional links (energy, refrigeration , etc ...) or indirect (surveillance and security of the area, transmissions, lighting, ventilation, etc ...), as well as for the characteristics integrated in the balances and general balance sheets of the submarine, i.e. - essentially say with regard to the mass and center of gravity (with variations during the patrol), but also with regard to the consumption and manpower required for implementation.
  • the new on-board installations must comply with the same interface conditions as the installations they replace, as well as of course the general technical regulations adopted for the design of the submarine. It is therefore important that the common interfaces between the two successive generations of installations on the one hand and the rest of the submarine on the other hand encompass the strict needs of the two generations, and it will be necessary to endeavor that these needs do not differ not too much.
  • the parts affected by the transformation are essentially those which relate to the rear section T.
  • the hull section defining the rear section T is located at the rear quarter of the submarine, between the pair C20 and the partition C39, that is to say substantially between the aforementioned partitions 216 and 217. This corresponds to a length of about 12 meters for a coastal submarine of about sixty meters in length, with a diameter of approximately 6.2 meters at the level of the shell plating on its front part, the rear part being slightly frustoconical.
  • a hull passage or logistics panel panel 320 in FIG. 7
  • the upper part of the section as well as the hull are designed to allow the installation of such a hull passage of about 2.5 meters in diameter, this arrangement can be anticipated as soon as the submarine is built, without however, this is essential.
  • the planes S1 and S2 correspond to a cutting made between the transverse partitions 216 and 217 delimiting the rear edge T, while the planes S3 and S4 relate to a cut made beyond said transverse partitions, but in the vicinity of the partition concerned.
  • Such a method has the advantage of being able to land equipment in the area in blocks, then board a support cradle for new installations (with the exception of the nuclear cell) equipped and tested, and to easily carry out additional structural and installation work. It then suffices to close the shell according to the usual methods of construction, and to restore the longitudinal connections of pipes and cables. It goes without saying that this method will be all the more easily conceivable as the original design will have provided from the start for a transverse cutting of the resistant shell.
  • this mode of transformation remains an internal substitution mode, unlike the addition of an additional section, which would notably have the following drawbacks: modification of the general characteristics of the submarine, difficulty in optimizing the transformed submarine which would then appear as a hybrid product, difficulty, even impossibility, to add a nuclear unit (in particular for reasons of weight).
  • Figures 5 and 6 illustrate the system of production and storage of electrical energy, respectively in the original version and in the transformed version of the submarine, the transformation of the aft section T according to the principle of an internal substitution allowing to pass operationally from the first to the second version.
  • a propulsion engine 300 connected to a cabinet 301 of propulsion equipment, this cabinet being connected to the front batteries 304 and rear 305, with in addition a connection to the two diesel-generator groups 302 and 303.
  • the transformation to be carried out consists in replacing the system for producing and storing electrical energy represented in the diagram of FIG. 5 by that represented in the diagram of FIG. 6.
  • FIGS 7 to 10 make it easier to distinguish the original installations from the transformable rear section T.
  • a rear battery 305 with, below it, a provisional ballast 310.
  • This provisional rear ballast 310 is provided to take into account the weight of the modified installations which must subsequently be loaded after landing of the original installations.
  • the ballast for example produced in the form of lead bars, is preferably placed under the rear battery group 305, but it goes without saying that it could be organized and distributed differently, provided however that the conditions of weight and mass centering of the rear edge.
  • the upper compartment 213 there are two diesel generators 302 and 303, as well as a set of electrical cabinets 309, these materials resting on the support partition 215 by means of elastic studs 327 to ensure better acoustic discretion .
  • the convertible submarine 100 also includes an exhaust circuit 315 of the diesel-generators arranged in superstructures at the exterior of the resistant shell 101, said circuit having a first part 316, from which diverge, from a connection point 319, a rear exhaust part 317 (intended for the exhaust of burnt gas from the diesels when the submarine is on the surface), and a portion 318 of front exhaust opening at the level of the massif 103 of said submarine:
  • this exhaust circuit designed with two branches for the two diesel-generators, is designed to be convertible into the framework of internal substitution to include only a simplified circuit with a single branch associated with the diesel-generator backup.
  • the submarine also includes, in its operator station 203, a operator console 314 of the diesel generators 302 and 303: this operator console is also replaceable (in whole or in part) as part of the internal substitution by another operator console. operation of the emergency diesel-generator and the nuclear power cell.
  • FIG. 8 corresponding to the upper compartment 213, makes it possible to better distinguish the two diesel generators 302 and 303, as well as the set of electrical cabinets 309.
  • the section also makes it possible to distinguish a passage 212 'in the compartment 212 serving as diesel bunker, said compartment being delimited by the transverse partitions 217 and 221.
  • the section in FIG. 9 corresponds to the lower compartment 210, and it is thus possible to distinguish the group of rear batteries 305 arranged between two lateral diesel holds 311 and 312.
  • the section in FIG. 10 shows these various installations, as well as connections (electrical, hydraulic, pneumatic, etc.) 313 connecting the front and the rear of the submarine.
  • the diesel side tanks 311 and 312 can be disembarked in the modified version of the convertible submarine, taking into account the reserves that exist elsewhere, since, in this version, the diesel is only used for emergency propulsion in combination with the diesel-backup generator 308. However, the balance of the submarine must be restored, which requires landing part of the ballast given the weight of the nuclear battery later on board.
  • FIG. 11 illustrates the landing of the original installations housed in the rear section T, once the logistics panel 320 of the resistant hull has been dismantled. A hull opening 321 is then defined, by which it is possible to disembark the installations concerned.
  • This is how the rear section T is emptied of its equipment, including the two diesel generators 302 and 303, the set of electrical cabinets 309, the provisional ballast 310, the diesel side tanks 311 and 312, and the rear batteries 305.
  • the support partition 215 is also disembarked, as well as the zone equipment (not shown here) concerning lighting, water and fire detections, zone drying, maintenance transmissions, etc.
  • the operator's console of the two diesel-generators located in the operator's station of the submarine, is disembarked: this is shown diagrammatically in FIG. 11 by disembarking the electric drawers 322 from the operator's console 314. even of the exhaust circuit of the two diesels, of which the transformed part is landed.
  • the diesel side tanks are deleted, as well as the upper bulkhead of the rear battery, as mentioned above.
  • the submarine is then in the situation represented in FIG. 12, with a rear section T between the partitions 216 and 217 which is entirely empty, with the exception of course of the unchanged links which pass through it (not shown here), associated with the circuits of the plate boxes, electrical connections, pressurized oil, pressurized air, water, etc., which connect the extreme stern to the rest of the submarine (connections 313 on the section of figure 10). It is therefore important to note that the partitions 216 and 217 delimiting the rear edge T are not affected by the transformation.
  • the intermediate transverse partition 231 is mounted, which is the rear partition of the nuclear battery compartment.
  • Figure 14 illustrates the embarkation of the equipment of the rear section.
  • the hull opening 321 is again used to carry these materials, and in particular a modified ballast of mass balance 324, the backup diesel-generator 308, the turbo-generator 307 and a condenser 323 associated with the nuclear power cell 306 , as well as associated electrical equipment and equipment for regenerating the atmosphere generally referenced 326.
  • a removable panel (not referenced here) is provided in this partition.
  • the on-board logistics stock is then adapted to the new definition. It is then possible to carry out tests, which completes the transformation work on the convertible submarine.
  • the submarine is then in the configuration illustrated in Figures 15 and 16.
  • FIG. 15 a distinction is made between the modified balancing ballast 324, the condenser 323, the turbo-generator 307, and the aforementioned additional equipment 326, arranged in the rear compartment 233, and on the other hand the nuclear power unit block. 306 disposed in the front compartment 232, which front compartment is closed by reassembly of the logistics panel 320.
  • FIG. 16 a distinction is made in the rear compartment 233, the standby diesel-generator 308, the turbo-generator 307, and the additional equipment 326.
  • This figure also makes it possible to distinguish, in the front compartment 232, the extension 212 '' from the passage 212 'provided in compartment 212, this extension 212''being isolated from the nuclear stack by a partition 212''' .
  • the civil standards of radiological protection for the front zone are easily respected thanks to, among other things, the diesel bunker predisposed at the front of the nuclear cell, that is to say compartment 212, said compartment remaining unchanged during processing: radiological protection is in fact given by the diesel fuel itself, or by replacement seawater when the diesel fuel is consumed.
  • the longitudinal balance of the masses is achieved thanks to the original architecture of the submarine, which provides for an identical slice weight in the two successive versions.
  • the general characteristics of the submarine are unchanged.
  • the submarine thus acquired a very important anaerobic capacity and mobility, without losing on its other capacities, nor modifying its other functions. In particular its piloting conditions remain unchanged because the shape and the stability of the submarine are not modified.
  • the targeted improvements relate to the ability to hold underwater for a long time, at as high a speed as possible. These improvements therefore relate to the different capacities of the submarine, including the part of the patrol that the submarine can carry out with its anaerobic capacity, the maximum discreet stay underwater, the distance that can be crossed underwater, the discreet transit speed, the ability to sustain a high hunting speed underwater, and the total distance that can be crossed while on patrol.
  • the concept of convertibility also makes it possible to preserve the technical capacities of the submarine, having regard to the respect of the general balance of the submarine.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
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  • Secondary Cells (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Description

  • La présente invention concerne le domaine des sous-marins, et plus particulièrement l'organisation de leur architecture.
  • Les sous-marins à coque résistante existants sont en principe conçus d'origine soit pour un mode de propulsion "classique" caractérisé pour le couple batteries et diesels-générateurs, soit pour l'utilisation d'une source anaérobie d'énergie du type nucléaire ou autre, avec éventuellement dans ce cas une batterie de taille réduite.
  • On entendra par sous-marin à coque résistante tout sous-marin disposant d'une coque conçue pour résister à la pression extérieure d'immersion, et pour permettre de maintenir à l'intérieur une atmosphère convenant à la fois au fonctionnement des matériels et à la vie de l'équipage.
  • On entendra également par source anaérobie d'énergie une source d'énergie qui ne nécessite pas d'apport d'air atmosphérique extérieur au sous-marin.
  • Les sous-marins associés à un mode de production d'énergie aérobie comporte généralement, comme celui décrit dans le brevet GB-A-7794, des batteries et des diesels générateurs situés dans une tranche arrière délimitée par une coque résistante et deux parois transversales. Ils ont actuellement une durée de vie de trente ans, et ils conservent, en principe, leurs capacités techniques pendant cette durée s'ils sont correctement conçus, construits et entretenus.
  • Toutefois, de tels sous-marins peuvent devenir insuffisants en cours d'exploitation, en raison d'une part de la progression rapide des qualités des adversaires qu'ils sont susceptibles de rencontrer, et d'autre part de l'évolution technique qui permet de concevoir des matériels nouveaux susceptibles d'améliorer sensiblement la capacité des sous-marins à remplir leurs missions.
  • Il est souvent prévu d'effectuer une refonte des sous-marins à mi-vie, c'est-à-dire au bout de quinze ans de service environ, mais les transformations effectuées lors d'une telle refonte sont toujours limitées.
  • Ces transformations visent en effet essentiellement à améliorer les capacités de détection du sous-marin, ainsi que ses armes (torpilles, mines), ses aides tactiques, ses moyens de transmission et ses instruments de navigation. De ce fait, de telles transformations consistent simplement à remplacer des matériels simples par d'autres matériels de volume équivalent, et ce dans le massif du sous-marin, le poste central de navigation opérations, le poste des armes, la structure avant du sous-marin, et les locaux techniques concernés.
  • Ainsi, les transformations effectuées à mi-vie sur les sous-marins ne concernent que des postes ponctuels, et en tout cas ne permettent certainement pas d'améliorer les caractéristiques de distance franchissable, d'autonomie sous l'eau et de vitesse maximale, ni également de réduire' l'indiscrétion liée aux besoins de navigation en immersion périscopique.
  • Il apparaît de ce fait extrêmement intéressant de pouvoir, dans des conditions financières acceptables, transformer un sous-marin à propulsion classique pour lui permettre une nette amélioration de ses caractéristiques précitées, notamment en le convertissant à un mode de propulsion nucléaire. Or une telle conception de sous-marin convertible n'existe pas actuellement.
  • Il est certes connu d'équiper un navire de surface d'un bloc formant réacteur nucléaire, en réalisant à la construction initiale le navire en deux parties préfabriquées, dont l'une comporte un logement dans lequel, avant l'assemblage desdites parties, on introduit par translation horizontale un bloc formant réacteur nucléaire : un tel mode de construction est par exemple décrit dans la demande de brevet européen EP-A 0 014 661.
  • Cependant, cette technique connue ne permet pas de convertir un navire de surface pour passer d'un mode de propulsion classique à un mode de propulsion nucléaire, mais seulement d'équiper directement ces navires pour une utilisation en propulsion nucléaire, de sorte que les installations et équipements associés à un tel mode de propulsion sont toujours prévus dès l'origine.
  • De plus, une telle technique serait extrêmement délicate à mettre en oeuvre dans le cas d'un sous-marin.
  • Il existe encore d'autres modes de construction avec assemblage pour navires de surface, et on peut citer pour compléter l'art antérieur le brevet britannique GB-A-2 001 013 et le brevet américain US-A-3 765 359.
  • L'état de la technique peut être également complété en citant des procédés de chargement et de déchargement d'objets lourds à bord d'un navire de surface, utilisant des moyens de levage plus ou moins sophistiqués, comme par exemple illustré dans le brevet français FR-A-2 354 237 et le brevet allemand DE-A-26 25 632.
  • L'homme de l'art pourrait par ailleurs être tenté de transposer pour les sous-marins des techniques de construction modulaire déjà proposées pour les navires de surface, afin de parvenir à une convertibilité par remplacement de modules fonctionnels.
  • Cependant, non seulement ces techniques restent là encore limitées au remplacement d'unités fonctionnelles d'armement, de repérage ou de direction de tir (voir par exemple la demande de brevet européen EP-A-0 082 539, le brevet américain US-A-4 709 646, et le brevet français FR-A-2 114 625), ou encore de modules formant des espaces d'habitation ou de chargement (voir par exemple le brevet français FR-A-2 528 091), mais elles ne peuvent être valablement transposées pour concevoir une convertibilité de sous-marins en vue de la transformation desdits sous-marins pour les adapter à un mode de propulsion qui diffère du mode classique à batteries et diesels générateurs.
  • L'invention a pour objet de proposer une architecture de sous-marin convertible à coque résistante visant à permettre une transformation des sous-marins dans les meilleures conditions possibles, de façon à pouvoir passer, de manière totalement opérationnelle, d'une version d'origine à propulsion classique à une version améliorée de type anaérobie, avec une source anaérobie d'énergie (du type nucléaire ou autre), et une batterie dont la taille peut être avantageusement réduite par rapport à la version d'origine.
  • Un tel concept devrait permettre de profiter à terme de technologies élaborées dont on n'a pas fait le choix dès la construction du sous-marin (ou dont on n'a pas pu faire le choix parce qu'elles n'étaient pas dûment qualifiées), tout en disposant dans l'immédiat de sous-marins dotés de techniques tout à fait maîtrisées. Ce concept devrait également permettre de limiter l'impact de la transformation sur les conditions d'exploitation et d'entretien des sous-marins.
  • L'invention a aussi pour objet de concevoir un sous-marin convertible capable d'être transformé au cours de sa vie pour acquérir, dans des conditions financières acceptables et sans préjudice pour ses autres capacités, un avantage important sur le plan de ses caractéristiques de distance franchissable, d'autonomie sous l'eau et de vitesse maximale, avec en outre une réduction substantielle de son indiscrétion pour les besoins d'une navigation en immersion périscopique, ce qui permet ainsi d'accroître très sensiblement la capacité du sous-marin à se déployer et à mener une attaque décisive.
  • Un autre objet de l'invention est de concevoir un sous-marin convertible dont la structure permette à la fois de conserver ses capacités techniques autres que celles que la transformation vise à améliorer, avec en particulier un respect des différentes conditions d'équilibre du sous-marin, ainsi qu'un maintien de la sécurité et des qualités militaires dudit sous-marin, et aussi de limiter les travaux au remplacement des matériels directement concernés, donc sans entraîner de travaux supplémentaires sur les matériels et installations non concernés par la transformation.
  • Il s'agit plus particulièrement d'un sous-marin à coque résistante comme décrit dans la revendication 1.
  • Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, la tranche arrière comporte un compartiment inférieur dans lequel sont logées des batteries disposées entre deux soutes latérales à gazole ainsi qu'un lest prévisionnel, et un compartiment supérieur dans lequel sont logés deux diesels-générateurs reposant sur une cloison de support ainsi que les équipements électriques associés, lesdits compartiments étant transformables, par suppression de ladite cloison de support et par ajout d'une cloison transversale intermédiaire, en un compartiment avant permettant de loger un bloc de pile électronucléaire, et un compartiment arrière permettant de loger d'une part un turbo-générateur et un condenseur associés à ladite pile, et d'autre part un diesel-générateur de secours, un lest modifié d'équilibrage massique étant en outre disposé dans l'un et/ou l'autre desdits compartiments avant et arrière.
  • De préférence, la cloison transversale avant de la tranche arrière définit, avec une autre cloison transversale extérieure à la tranche arrière, un compartiment supplémentaire adjacent à ladite tranche, ledit compartiment supplémentaire servant de soute à gazole et permettant d'assurer, après transformation, une protection radiologique de la zone avant dudit sous-marin. En particulier, la cloison transversale avant de la tranche arrière concerne la totalité de la section intérieure de la coque résistante, tandis que la cloison arrière de ladite tranche concerne à tout le moins le compartiment inférieur, ladite cloison arrière pouvant si nécessaire être complétée pour délimiter le compartiment arrière après transformation.
  • Avantageusement en outre, le sous-marin convertible comporte un circuit d'échappement des diesels disposé en superstructures à l'extérieur de la coque résistante, ledit circuit présentant une partie d'échappement arrière, et une partie d'échappement avant débouchant au niveau du massif dudit sous-marin, ledit circuit étant transformable dans le cadre de la substitution interne pour ne comporter qu'un circuit simplifié associé au diesel-générateur de secours.
  • De préférence également, le sous-marin convertible comporte, dans son poste de conduite, un pupitre de conduite des diesels-générateurs, ledit pupitre étant remplaçable dans le cadre de la substitution interne par un autre pupitre de conduite du diesel-générateur de secours et de la pile électronucléaire.
  • Selon une caractéristique préférée, la tranche arrière présente un panneau logistique au niveau de la coque résistante, permettant de débarquer les installations initiales et d'embarquer les installations de remplacement dans le cadre de la substitution interne. Avantageusement alors, le panneau logistique est prévu en partie supérieure de la tranche arrière, et au voisinage de la cloison transversale avant délimitant ladite tranche ; en particulier, le panneau logistique est prévu entre la cloison transversale avant et la cloison transversale intermédiaire ajoutée dans le cadre de la substitution interne.
  • En variante, l'intérieur de la tranche arrière est accessible pour la substitution interne des installations par découpe transversale de la coque résistante, ladite découpe étant effectuée entre les cloisons transversales qui la délimitent, ou au-delà de l'une ou l'autre desdites cloisons transversales mais au voisinage de la cloison transversale concernée.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre et des dessins annexés, concernant un mode de réalisation particulier, en référence aux figures où :
    • les figures 1 et 2 sont des coupes axiales schématiques, respectivement selon un plan vertical et un plan horizontal, d'un sous-marin convertible conforme à l'invention, avec une tranche arrière transformable dans laquelle sont regroupées des installations de production et de stockage d'énergie électrique utilisant des batteries et des diesels-générateurs, les hachures mettant en évidence les parties touchées par la transformation en vue d'une utilisation d'une source anaérobie d'énergie (ici du type nucléaire) ;
    • les figures 3 et 4 sont des coupes analogues aux précédentes, illustrant le même sous-marin convertible après transformation en version électronucléaire, la substitution interne des installations concernant essentiellement la tranche arrière (hachures), et n'entraînant aucune modification substantielle du poids et du centrage massique de ladite tranche ;
    • les figures 5 et 6 sont deux schémas illustrant le système de production et stockage d'énergie électrique respectivement dans la version d'origine et dans la version transformée du sous-marin convertible précédent, la transformation de la tranche arrière selon le principe d'une substitution interne permettant de passer de la première à la deuxième version ;
    • la figure 7 est une coupe axiale partielle selon un plan vertical montrant les installations d'origine de la tranche arrière transformable, avec en particulier un panneau logistique prévu pour le débarquement de ces installations d'origine et l'embarquement ultérieur des installations adaptées à une source anaérobie d'énergie, ainsi qu'un circuit transformable d'échappement des diesels et un pupitre remplaçable de conduite des diesels-générateurs dans le poste de conduite du sous-marin ;
    • les figures 8 et 9 sont des coupes axiales selon un plan horizontal, respectivement du compartiment supérieur et du compartiment inférieur de la tranche arrière transformable illustrée en figure 7, et la figure 10 est une coupe selon X-X de ladite figure 7 ;
    • la figure 11 est une coupe axiale partielle schématisant le débarquement par le panneau logistique des installations de la tranche arrière transformable et du lest prévisionnel qui y était logé, le débarquement concernant quelques autres équipements comme les tiroirs électriques du pupitre de conduite, ainsi que la cloison de support et une partie du circuit d'échappement des diesels ;
    • la figure 12 est une coupe axiale partielle illustrant la tranche arrière vidée, et la figure 13 illustre la même tranche après ajout d'une cloison transversale intermédiaire ;
    • la figure 14 est une coupe axiale partielle schématisant l'embarquement par le panneau logistique des installations adaptées à la source anaérobie d'énergie, avec ici un bloc de pile électronucléaire, un turbo-générateur et un condenseur associés à ladite pile, ainsi qu'un diesel-générateur de secours et un lest modifié d'équilibrage massique, et avec aussi un autre pupitre de conduite du diesel-générateur de secours et de la pile électronucléaire ;
    • les figures 15 et 16 sont des coupes axiales partielles, respectivement selon un plan vertical et un plan horizontal, de la tranche arrière transformée.
  • Les figures 1 et 2 illustrent un sous-marin convertible 100 conforme à l'invention. Ce sous-marin comporte un certain nombre d'organes et équipements qui sont bien connus, et que l'on va rappeler succinctement ci-après.
  • Le sous-marin 100 comporte une coque résistante 101, et une carène 102 surmontée d'un massif 103. La coque résistante comporte un certain nombre d'accès 104 en partie supérieure de celle-ci. Sur la partie avant du sous-marin, on trouve un ensemble de tubes lance-torpilles 105 avec leur refouloir pneumatique 106, un ensemble de six tubes étant ici prévus. Une ouverture 116 est prévue pour l'embarquement des armes à l'intérieur de la coque résistante 101. En partie arrière du sous-marin 100, on distingue l'ensemble d'ailerons et safrans de direction 107, et les ailerons arrière 108 portant les safrans de plongée 109, ainsi que l'hélice de propulsion 115. Un certain nombre de ballasts sont prévus : en partie avant, on distingue un ballast 110, et deux demi-ballasts latéraux 111, et en partie arrière dudit sous-marin, on distingue également des ballasts 112. Il est par ailleurs prévu une caisse d'assiette avant 113 et une caisse d'assiette arrière 114, disposées à l'intérieur de la coque résistante 101. L'intérieur de la coque résistante 101 du sous-marin 100 est subdivisé en un certain nombre de compartiments, ici répartis en deux niveaux par rapport à l'axe 500 du sous-marin.
  • On distingue ainsi un compartiment 200 dans lequel sont logées les batteries avant, surmontées d'un compartiment 201 réservé aux armes. En arrière de ce compartiment, on trouve un local technique 202, et un compartiment 205 destiné à loger les auxiliaires avant, et en particulier des caisses de réglage et de compensation. Plus en arrière, on trouve un compartiment 206 réservé à des logements, et des compartiments 207 et 208 servant de locaux utilitaires. Au-dessus des compartiments 202, 205, 206, 207, 208, on trouve le poste de conduite navigation opérations 203, puis, en arrière de celui-ci, un compartiment 209 réservé aux autres logements. En partie arrière du sous-marin, on trouve un compartiment 220, souvent dénommé compartiment propulsion, dans lequel sont disposés le moteur électrique de propulsion, ainsi que l'accouplement élastique et la butée associés (ces organes ne sont pas représentés ici).
  • Conformément à une caractéristique essentielle de l'invention, le sous-marin convertible 100 comporte une tranche arrière T délimitée par la coque résistante 101 et par deux cloisons transversales 216, 217, dans laquelle sont regroupées des installations de production et de stockage d'énergie électrique utilisant des batteries et des diesels-générateurs, ladite tranche étant transformable pour convertir le sous-marin à l'utilisation d'une source anaérobie d'énergie, en particulier du type nucléaire, en substituant auxdites installations des installations adaptées à ladite source d'énergie tout en conservant ladite coque résistante et lesdites cloisons, sans que cette substitution interne n'entraîne une modification du poids et du centrage massique de la tranche arrière T.
  • Avant de décrire plus précisément les installations concernées, il convient tout d'abord de décrire le mode de compartimentage de la tranche arrière T du sous-marin convertible.
  • On distingue tout d'abord, en partie inférieure de la tranche arrière T, un compartiment 210 servant à loger les batteries arrière, et un compartiment 211 réservé aux auxiliaires arrière, ces deux compartiments étant éventuellement séparés par une cloison transversale 218. Les compartiments 210 et 211 sont délimités supérieurement par une cloison de support 215 (souvent appelée "parquet" par les spécialistes), délimitant, en partie supérieure de la tranche arrière T, un compartiment 213 servant à loger les diesels-générateurs, et un compartiment 214 servant de local électrique pour recevoir les équipements électriques associés, ces deux compartiments étant éventuellement séparés par une cloison transversale 219. Les compartiments 210, 211, 213, 214 précités concernent ainsi les installations de production et de stockage d'énergie électrique, et ces installations ont été volontairement regroupées dans la tranche arrière T, et sont susceptibles d'être débarquées lors de la transformation de la tranche arrière T pour convertir le sous-marin à l'utilisation d'une source anaérobie d'énergie, en particulier du type nucléaire. Il convient également de noter la présence d'une autre cloison transversale 221 extérieure à la tranche arrière T, qui définit, avec la cloison transversale avant 217 de ladite tranche, un compartiment supplémentaire 212 adjacent, ledit compartiment supplémentaire servant de soute à gazole. Ainsi que cela sera expliqué plus loin, ce compartiment supplémentaire permet également d'assurer, après transformation, une protection radiologique de la zone avant du sous-marin, venant compléter les autres dispositions de protection radiologique prévues par ailleurs (non décrites ici).
  • Le sous-marin convertible est ainsi volontairement conçu dès le départ pour être transformé, par substitution interne des installations regroupées dans la tranche arrière T. Les zones du sous-marin affectées par une telle transformation sont hachurées sur les figures 1 et 2 : il est aisé de constater que la tranche arrière T constitue de loin la plus grande partie des zones transformées du sous-marin, les autres zones concernées étant d'une part la zone du pupitre de commande 204 du poste de conduite navigation opérations 203, et d'autre part la zone 222 du circuit d'échappement des diesels-générateurs dispose en superstructures à l'extérieur de la coque résistante 101.
  • La tranche arrière T du sous-marin constitue ainsi un véritable module transformable par substitution interne. En effet, si l'on considère maintenant les figures 3 et 4, on constate que le compartimentage de la tranche arrière a été modifié, afin d'être adapté pour recevoir les installations associées à une source anaérobie d'énergie, en particulier du type nucléaire, le restant de la structure du sous-marin restant pratiquement inchangé. On constate sur les figures 3 et 4 que la tranche arrière T ne comporte plus la cloison de support 215 ; cette tranche arrière peut éventuellement comporter les cloisons transversales 218 et/ou 219. En tout état de cause, les cloisons transversales 216 et 217 qui délimitent la tranche arrière T sont quant à elles conservées, et il a été ajouté une cloison transversale intermédiaire 231, de sorte que l'on trouve maintenant un compartiment avant 232 permettant de loger un bloc de pile électronucléaire, et un compartiment arrière 233 permettant de loger d'une part un turbo-générateur et un condenseur associés à ladite pile, et d'autre part un diesel-générateur de secours, ainsi que les auxiliaires arrière. En dehors de la tranche arrière T, les seules zones concernées par la transformation sont limitées à la zone 234 du circuit d'échappement, maintenant associé au seul diesel-générateur de secours, et à la zone 235 du pupitre de commande disposé dans le poste de conduite navigation opérations 203.
  • Un tel concept de convertibilité impose naturellement des conditions à la définition initiale du sous-marin, ainsi qu'à la définition de la transformation.
  • Dans la définition initiale, des installations susceptibles d'être remplacées sont regroupées dans une partie spécifique bien délimitée, qui est la tranche arrière T, aussi dépouillée que possible des autres fonctions non concernées par la transformation. Les circulations nécessaires entre l'arrière et l'avant de cette tranche arrière doivent être regroupées dans des couloirs bien déterminés, et des interfaces précises doivent être établies pour les installations susceptibles d'être transformées, pour toutes les liaisons fonctionnelles directes (énergie, réfrigération, etc...) ou indirectes (surveillance et sécurité de la zone, transmissions, éclairage, ventilation, etc...), ainsi que pour les caractéristiques intégrées dans les équilibres et bilans généraux du sous-marin, c'est-à-dire essentiellement en regard de la masse et du centre de gravité (avec les variations en cours de patrouille), mais aussi en regard des consommations et des effectifs nécessaires à la mise en oeuvre.
  • Pour la transformation du sous-marin, les nouvelles installations à embarquer doivent respecter les mêmes conditions d'interfaces que les installations qu'elles remplacent, ainsi bien entendu que la réglementation technique générale retenue pour la conception du sous-marin. Il importe donc que les interfaces communes entre les deux générations successives d'installations d'une part et le reste du sous-marin d'autre part enveloppent les stricts besoins des deux générations, et il conviendra de s'efforcer que ces besoins ne diffèrent pas trop.
  • Ainsi, il est prévu dans le cadre de cette invention une définition d'origine du sous-marin qui anticipe complètement les besoins de sa conversion.
  • Ainsi que cela a été dit plus haut, les parties touchées par la transformation sont essentiellement celles qui concernent la tranche arrière T. A titre indicatif, si l'on considère que le sous-marin convertible est divisé en cent couples de C0 à C100, la section de coque définissant la tranche arrière T est située au quart arrière du sous-marin, entre le couple C20 et la cloison C39, c'est-à-dire sensiblement entre les cloisons 216 et 217 précitées. Ceci correspond à une longueur d'environ 12 mètres pour un sous-marin côtier d'une soixantaine de mètres de longueur, avec un diamètre d'environ 6,2 mètres au niveau du bordé de coque sur sa partie avant, la partie arrière étant quant à elle légèrement tronconique.
  • Il existe différentes possibilités pour organiser le débarquement des installations de production et de stockage d'énergie électrique utilisant des batteries et des diesels-générateurs, puis l'embarquement des installations adaptées à la source anaérobie d'énergie, tout en conservant la coque résistante et les cloisons transversales définissant la tranche arrière T.
  • Dans le cadre du processus de substitution interne qui va être décrit plus loin, il a été prévu d'implanter un passage de coque ou panneau logistique (panneau 320 sur la figure 7) pour permettre les opérations de débarquement et d'embarquement : dans ce cas, la partie supérieure de la section ainsi que la carène sont conçues pour permettre l'implantation d'un tel passage de coque d'environ 2,5 mètres de diamètre, cette disposition pouvant être anticipée dès la construction du sous-marin, sans que ceci soit toutefois indispensable.
  • Il va de soi cependant que la substitution interne précitée peut être effectuée d'autres façons, et notamment en ouvrant complètement la coque par une coupe transversale dans la zone à transformer. Dans ce cas, l'intérieur de la tranche arrière T est accessible pour la substitution interne des installations par découpe transversale de la coque résistante 101, cette découpe étant effectuée entre les cloisons transversales 216, 217 qui les délimitent, ou encore au-delà de l'une ou l'autre desdites cloisons transversales, mais au voisinage de la cloison transversale concernée. La position de quatre plans possibles de découpe transversale a été repérée S1 à S4 sur la figure 7 : les plans S1 et S2 correspondent à une découpe effectuée entre les cloisons transversales 216 et 217 délimitant la tranche arrière T, tandis que les plans S3 et S4 concernent une découpe effectuée au-delà desdites cloisons transversales, mais au voisinage de la cloison concernée. Une telle méthode présente l'avantage de pouvoir débarquer par blocs des matériels de la zone, puis d'embarquer d'une pièce le berceau support des nouvelles installations (à l'exception de la pile nucléaire) équipées et testées, et de réaliser facilement les travaux complémentaires de structure et d'emménagement. Il suffit alors de refermer la coque selon les procédés habituels de construction, et de rétablir les liaisons longitudinales de tuyaux et câbles. Il va de soi que cette méthode sera d'autant plus facilement envisageable que la conception d'origine aura prévu dès le départ une découpe transversale de la coque résistante. Il convient de noter que ce mode de transformation reste un mode de substitution interne, à la différence de l'ajout d'une tranche supplémentaire, qui présenterait notamment les inconvénients suivants : modification des caractéristiques générales du sous-marin, difficulté d'optimisation du sous-marin transformé qui apparaîtrait alors comme un produit hybride, difficulté, voire impossibilité, d'ajouter une tranche nucléaire (notamment pour des raisons de poids).
  • Les figures 5 et 6 illustrent le système de production et stockage d'énergie électrique, respectivement dans la version d'origine et dans la version transformée du sous-marin, la transformation de la tranche arrière T selon le principe d'une substitution interne permettant de passer opérationnellement de la première à la deuxième version. Selon la version conventionnelle, on trouve un moteur de propulsion 300 relié à une armoire 301 d'appareillage propulsion, cette armoire étant reliée aux batteries avant 304 et arrière 305, avec en outre une liaison aux deux groupes diesels-générateurs 302 et 303. Dans la version modifiée illustrée en figure 6, on retrouve le moteur de propulsion 300 et l'armoire d'appareillage propulsion 301, ainsi que les batteries avant 304 : par contre, on trouve une pile électronucléaire 306 et un turbo-générateur associé 307, et avantageusement aussi un dieselgénérateur de secours 308. Ainsi, fonctionnellement, la transformation à effectuer consiste à remplacer le système de production et de stockage d'énergie électrique représenté sur le schéma de la figure 5 par celui représenté sur le schéma de la figure 6.
  • Les figures 7 à 10 permettent de mieux distinguer les installations d'origine de la tranche arrière transformable T.
  • On distingue ainsi, dans le compartiment inférieur 210, une batterie arrière 305 avec, en dessous de celle-ci, un lest prévisionnel 310. Ce lest arrière prévisionnel 310 est prévu pour tenir compte du poids des installations modifiées devant être ultérieurement embarquées après débarquement des installations d'origine. Le lest, par exemple réalisé sous forme de pains de plomb, est de préférence disposé sous le groupe de batteries arrière 305, mais il va de soi qu'il pourrait être organisé et distribué différemment, à condition toutefois de respecter les conditions de poids et de centrage massique de la tranche arrière. Dans le compartiment supérieur 213, on trouve deux diesels-générateurs 302 et 303, ainsi qu'un ensemble d'armoires électriques 309, ces matériels reposant sur la cloison de support 215 par l'intermédiaire de plots élastiques 327 pour assurer une meilleure discrétion acoustique. Les coupes des figures 8 à 10 permettent de mieux comprendre l'organisation de ces différentes installations qui sont logées dans la tranche arrière T. Le sous-marin convertible 100 comporte également un circuit d'échappement 315 des diesels-générateurs disposé en superstructures à l'extérieur de la coque résistante 101, ledit circuit présentant une première partie 316, de laquelle divergent, à partir d'un point de raccordement 319, une partie 317 d'échappement arrière (destinée à l'échappement des gaz brûlés des diesels lorsque le sous-marin est en surface), et une partie 318 d'échappement avant débouchant au niveau du massif 103 dudit sous-marin : ce circuit d'échappement, conçu avec deux branches pour les deux diesels-générateurs, est prévu pour être transformable dans le cadre de la substitution interne pour ne comporter qu'un circuit simplifié à une seule branche associée au diesel-générateur de secours. Le sous-marin comporte également, dans son poste de conduite 203, un pupitre de conduite 314 des diesels-générateurs 302 et 303 : ce pupitre est également remplaçable (en totalité ou partiellement) dans le cadre de la substitution interne par un autre pupitre de conduite du diesel-générateur de secours et de la pile électronucléaire.
  • La figure 8, correspondant au compartiment supérieur 213, permet de mieux distinguer les deux diesels-générateurs 302 et 303, ainsi que l'ensemble d'armoires électriques 309. La coupe permet également de distinguer un passage 212' dans le compartiment 212 servant de soute à gazole, ledit compartiment étant délimité par les cloisons transversales 217 et 221.
  • La coupe de la figure 9 correspond au compartiment inférieur 210, et l'on peut ainsi distinguer le groupe de batteries arrière 305 disposées entre deux soutes latérales à gazole 311 et 312. La coupe de la figure 10 montre ces diverses installations, ainsi que des liaisons (électriques, hydrauliques, pneumatiques, etc...) 313 reliant l'avant et l'arrière du sous-marin. Il convient de noter que les soutes latérales à gazole 311 et 312 peuvent être débarquées dans la version modifiée du sous-marin convertible compte tenu des reserves qui existent par ailleurs, puisque, dans cette version, le gazole ne sert qu'en propulsion de secours en association au diesel-générateur de secours 308. Toutefois, l'équilibre du sous-marin doit être reconstitué, ce qui nécessite de débarquer une part de lest compte tenu du poids de la pile nucléaire ultérieurement embarquée.
  • On va maintenant décrire, en regard des figures 11 à 16, un processus de transformation du sous-marin convertible par substitution interne des installations concernées.
  • La figure 11 illustre le débarquement des installations d'origine logées dans la tranche arrière T, une fois démonté le panneau logistique 320 de la coque résistante. Une ouverture de coque 321 est alors définie, par laquelle il est possible de débarquer les installations concernées. C'est ainsi que la tranche arrière T est vidée de ses matériels, dont les deux diesels-générateurs 302 et 303, l'ensemble d'armoires électriques 309, le lest prévisionnel 310, les soutes latérales à gazole 311 et 312, et les batteries arrière 305. La cloison de support 215 est également débarquée, ainsi que les équipements de zone (non représentés ici) concernant l'éclairage, les détections d'eau et d'incendie, l'assèchement de zone, les transmissions de maintenance, etc. Parallèlement, le pupitre de conduite des deux diesels-générateurs, situé dans le poste de conduite du sous-marin, est débarqué : ceci est schématisé sur la figure 11 par le débarquement des tiroirs électriques 322 du pupitre de conduite 314. Il en est de même du circuit d'échappement des deux diesels, dont la partie transformée est débarquée. Dans la pratique, on procède d'abord au débarquement des matériels et équipements de zone, puis, dans un deuxième temps, on réalise les travaux de transformation interne sur les structures, carlingages, câbles, et tuyaux relatifs aux installations débarquées. C'est ainsi notamment que les soutes latérales de gazole sont supprimées, ainsi que la cloison supérieure de la batterie arrière, comme cela a été dit plus haut.
  • Le sous-marin se trouve alors dans la situation représentée sur la figure 12, avec une tranche arrière T comprise entre les cloisons 216 et 217 qui est entièrement vide, à l'exception naturellement des liaisons inchangées qui la traversent (non représentées ici), associées aux circuits des caisses d'assiettes, liaisons électriques, d'huile sous pression, d'air sous pression, d'eau, etc..., qui relient l'extrême arrière au reste du sous-marin (liaisons 313 sur la coupe de la figure 10). Il est donc important de noter que les cloisons 216 et 217 délimitant la tranche arrière T ne sont pas concernées par la transformation.
  • Comme illustré en figure 13, on procède au montage de la cloison transversale intermédiaire 231, qui est la cloison arrière du compartiment de pile nucléaire. On procède également au montage des cloisons de la coursive en abord, et du supportage de la pile. Une fois ces cloisons montées, il est aisé de monter le berceau support du diesel de secours, du turbo-générateur et des circuits associés.
  • La figure 14 illustre l'embarquement des matériels de la tranche arrière. On utilise à nouveau l'ouverture de coque 321 pour embarquer ces matériels, et en particulier un lest modifié 324 d'équilibre massique, le diesel-générateur de secours 308, le turbo-générateur 307 et un condenseur 323 associés à la pile électronucléaire 306, ainsi qu'un équipement électrique associé et un équipement de régénération de l'atmosphère globalement référencés 326. Une fois ces différents matériels embarqués et disposés dans le compartiment arrière 233, on peut alors procéder à l'embarquement du bloc de pile électronucléaire 306 dans le compartiment avant 232, ledit bloc étant descendu directement par l'ouverture de coque 321 par des moyens de levage connus et non représentés ici. Pour permettre le passage des matériels embarqués à travers la cloison 231, un panneau démontable (non référencé ici) est prévu dans cette cloison. On pourrait en variante utiliser le panneau logistique arrière (non représenté) souvent prévu au bénéfice du moteur électrique de propulsion 300, et organiser le cheminement de ces matériels à partir dudit panneau, à l'exception toutefois du bloc de pile nucléaire 306, lequel est embarqué par le panneau logistique 320 comme indiqué précédemment.
  • Il suffit alors de procéder au montage des liaisons (liaisons mécaniques, tuyautages, liaisons électriques) et au montage des équipements de zone. En parallèle à ces travaux à l'intérieur de la tranche transformée, le circuit simplifié d'échappement du diesel est reconstitué en superstructures, pour qu'il ne concerne maintenant que le seul diesel-générateur de secours 308, et on procède enfin au montage du pupitre de conduite du diesel de secours et de la pile nucléaire dans le poste de conduite du sous-marin, et à son raccordement : ceci est schématisé sur la figure 14 par l'embarquement des tiroirs électriques 325 associés au pupitre de conduite 314. Il va de soi que l'on pourra procéder en variante à une substitution complète du meuble de pupitre de conduite.
  • Le stock logistique embarqué est alors adapté à la nouvelle définition. Il est alors possible d'effectuer des essais, ce qui termine les travaux de transformation du sous-marin convertible. Le sous-marin se trouve alors dans la configuration illustrée aux figures 15 et 16.
  • Sur la figure 15, on distingue ainsi le lest d'équilibrage modifié 324, le condenseur 323, le turbo-générateur 307, et les équipements complémentaires précités 326, disposés dans le compartiment arrière 233, et d'autre part le bloc de pile électronucléaire 306 disposé dans le compartiment avant 232, lequel compartiment avant est refermé par remontage du panneau logistique 320. Sur la figure 16, on distingue, dans le compartiment arrière 233, le diesel-générateur de secours 308, le turbo-générateur 307, et les équipements complémentaires 326. Cette figure permet également de distinguer, dans le compartiment avant 232, le prolongement 212'' du passage 212' prévu dans le compartiment 212, ce prolongement 212'' étant isolé de la pile nucléaire par une cloison 212'''. Les normes civiles de protection radiologique pour la zone avant (à séjour permanent) sont aisément respectées grâce entre autres à la soute de gazole prédisposée à l'avant de la pile nucléaire, c'est-à-dire le compartiment 212, ledit compartiment restant inchangé au cours de la transformation : la protection radiologique est en effet donnée par le gazole lui-même, ou par l'eau de mer de remplacement lorsque le gazole est consommé.
  • L'équilibre longitudinal des masses est réalisé grâce à l'architecture d'origine du sous-marin, qui prévoit un poids de tranche identique dans les deux versions successives. Les caractéristiques générales du sous-marin (dimensions et tonnage) sont inchangées. Le sous-marin a donc acquis une capacité anaérobie et une mobilité très importantes, sans perdre par ailleurs sur ses autres capacités, ni modifier ses autres fonctions. En particulier ses conditions de pilotage restent inchangées du fait que la forme et la stabilité du sous-marin ne sont pas modifiées.
  • Le concept de convertibilité utilisé dans le cadre de la présente invention procure des avantages très importants.
  • Il permet tout d'abord d'améliorer sensiblement les capacités de déploiement et les conditions d'engagement du sous-marin. Les améliorations visées portent sur la capacité à tenir longtemps sous l'eau, à une vitesse aussi élevée que possible. Ces améliorations concernent donc les différentes capacités du sous-marin, dont la part de la patrouille que le sous-marin peut effectuer avec sa capacité anaérobie, la durée maximale de séjour discret sous l'eau, la distance franchissable sous l'eau, la vitesse de transit discret, la capacité à soutenir sous l'eau une vitesse de chasse élevée, et la distance franchissable totale en cours de patrouille.
  • Le concept de convertibilité permet également de conserver les capacités techniques du sous-marin, eu égard au respect de l'équilibre général du sous-marin. Ceci signifie une pesée en assiette nulle et gite nulle, une stabilité dans les différentes situations de la navigation, et une capacité à assurer le réglage de l'équilibre du sous-marin avec les consommations de matières et les variations de densité d'eau de mer susceptibles d'intervenir lors des missions fixées. On parvient ainsi à préserver parfaitement l'équilibre entre le côté production-stockage et le côté consommation, des divers bilans d'énergie, d'évacuation de chaleur, de matières : l'énergie électrique sur les différents réseaux, l'huile haute pression, air haute pression, réfrigération, conditionnement d'air, eau, etc. On parvient également à maintenir la sécurité, les conditions de pilotage, les conditions de contrôle de l'atmosphère, les conditions de surveillance des voies d'eau et des incendies, et des différentes parades de sécurité. On parvient enfin à maintenir également les qualités militaires (par exemple la tenue aux explosions sous-marines) et les conditions d'emploi du sous-marin.
  • Le concept de convertibilité permet enfin de limiter considérablement les travaux de transformation, ce qui est important au regard des considérations financières. Les limitations topologiques précises de la tranche arrière transformée permettent de conserver intégralement lors de la transformation tout ce qui est installé hors de la zone, l'enveloppe générale de la zone, c'est-à-dire la coque résistante et les cloisons qui la délimitent, les passages de toutes natures qui ne font que traverser la zone, et les capacités d'accès et de traversée de ladite zone tant pour les hommes que pour les matériels.
  • L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit, mais englobe au contraire toute variante reprenant, avec des moyens équivalents, les caractéristiques essentielles figurant aux revendications.

Claims (10)

  1. Sous marin à coque résistante comportant une tranche arrière (T), délimitée par la coque résistante (101) et deux cloisons transversales (216,217) et comportant des moyens (302,305,309,311,312) de production d'énergie aérobie utilisant des diesels générateurs (302,303) et de stockage d'énergie électrique utilisant des batteries sous-marin caractérise en ce que ladite tranche arrière (T) est transformable substituant aux dites installations en une tranche comportant des moyens de production d'énergie anaérobie, de manière à ce que le poids et le centrage massique de la tranche, ainsi que les cloisons (216,217), ne soient pas modifiés.
  2. Sous-marin selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la tranche arrière (T) comporte un compartiment inférieur (210) dans lequel sont logées des batteries (305) disposées entre deux soutes latérales à gazole (311, 312) ainsi qu'un lest prévisionnel (310), et un compartiment supérieur (213) dans lequel sont logés deux diesels-générateurs (302, 303) reposant sur une cloison de support (215) ainsi que les équipements électriques associés (309), lesdits compartiments étant transformables, par suppression de ladite cloison de support et par ajout d'une cloison transversale intermédiaire (231), en un compartiment avant (232) permettant de loger un bloc de pile électronucléaire (306), et un compartiment arrière (233) permettant de loger d'une part un turbo-générateur (307) et un condenseur (323) associés à ladite pile, et d'autre part un diesel-générateur de secours (308), un lest modifié (324) d'équilibrage massique étant en outre disposé dans l'un et/ou l'autre desdits compartiments avant et arrière.
  3. Sous-marin selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la cloison transversale avant (217) de la tranche arrière (T) définit, avec une autre cloison transversale (221) extérieure à la tranche arrière (T), un compartiment supplémentaire (212) adjacent à ladite tranche, ledit compartiment supplémentaire servant de soute à gazole et permettant d'assurer, après transformation, une protection radiologique de la zone avant dudit sous-marin.
  4. Sous-marin selon la revendication 2 ou 3, caractérisé par le fait que la cloison transversale avant (217) de la tranche arrière (T) concerne la totalité de la section intérieure de la coque résistante (101), tandis que la cloison arrière (216) de ladite tranche concerne à tout le moins le compartiment inférieur (210), ladite cloison arrière pouvant si nécessaire être complétée pour délimiter le compartiment arrière (233) après transformation.
  5. Sous-marin selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait qu'il comporte un circuit a'échappement (315) des diesels disposé en superstructures à l'extérieur de la coque résistante (101), ledit circuit présentant une partie (317) d'échappement arrière, et une partie (318) d'échappement avant débouchant au niveau du massif (103) dudit sous-marin, ledit circuit étant transformable dans le cadre de la substitution interne pour ne comporter qu'un circuit simplifié associé au diesel-générateur de secours (308).
  6. Sous-marin selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé par le fait qu'il comporte, dans son poste de conduite (203), un pupitre de conduite (314, 322) des diesels-générateurs (302, 303), ledit pupitre étant remplaçable dans le cadre de la substitution interne par un autre pupitre de conduite (314, 325) du diesel-générateur de secours (308) et de la pile électronucléaire (306).
  7. Sous-marin selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que la tranche arrière (T) présente un panneau logistique (320) au niveau de la coque résistante (101), permettant de débarquer les installations initiales (302, 303, 305, 309, 311, 312) et d'embarquer les installations de remplacement (306, 307, 308, 323, 326) dans le cadre de la substitution interne.
  8. Sous-marin selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le panneau logistique (320) est prévu en partie supérieure de la tranche arrière (T), et au voisinage de la cloison transversale avant (217) délimitant ladite tranche.
  9. Sous-marin selon les revendications 2 et 7, caractérisé par le fait que le panneau logistique (320) est prévu entre la cloison transversale avant (217) et la cloison transversale intermédiaire (231) ajoutée dans le cadre de la substitution interne.
  10. Sous-marin selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l'intérieur de la tranche arrière (T) est accessible pour la substitution interne des installations par découpe transversale de la coque résistante (101), ladite découpe étant effectuée entre les cloisons transversales (216, 217) qui la délimitent, ou au-delà de l'une ou l'autre desdites cloisons transversales mais au voisinage de la cloison transversale concernée.
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