CA1331319C - Dispositif destine a maintenir sous l'eau les engins sous-marins remorques, et procede d'utilisation - Google Patents

Dispositif destine a maintenir sous l'eau les engins sous-marins remorques, et procede d'utilisation

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CA1331319C
CA1331319C CA000615173A CA615173A CA1331319C CA 1331319 C CA1331319 C CA 1331319C CA 000615173 A CA000615173 A CA 000615173A CA 615173 A CA615173 A CA 615173A CA 1331319 C CA1331319 C CA 1331319C
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Francois Warnan
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    • B63B21/56Towing or pushing equipment
    • B63B21/66Equipment specially adapted for towing underwater objects or vessels, e.g. fairings for tow-cables
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63GOFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
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Abstract

DISPOSITIF DESTINE A MAINTENIR SOUS L'EAU LES ENGINS SOUS-MARINS REMORQUES. ET PROCEDE D'UTILISATION L'invention concerne les dépresseurs destinés à maintenir en immersion les poissons (103) remorqués par un bateau (101). Elle consiste à réaliser ce dispositif sous la forme d'une aile en flèche plate (301) réunie au câble tracteur à l'aide de trois suspentes (301-303) permettant de lui fixer un angle d'incidence optimal. Elle permet de remorquer un poisson (103) à une grande vitesse pouvant atteindre 30 noeuds, tout en lui en conservant une profondeur d'immersion sensiblement constante. FIG. 3

Description

., ~-. .
. .: .

DISP08ITIF DESTINfi A MAIN~ENIR 80US L ' EAU
LES ENGIN8 QOUS-N~RINS REMORQUE~, E~ PROCÉDÉ D'UTILISA~ION

La présente invention concerne les dispositifs qui permettent de maintenir sous l'eau, à une profondeur sensiblement constante, les engins sous-marins, tels que les sonars, remorqués derrière les bateaux. De tels appareils sont connus dans la technique sous le nom de dépresseurs hydrodynamiques .
Un dispositif selon 1 ' invention, destiné
maintenir immerge à une prof ondeur sensiblement constante un engin sous-marin remorqué par un bâtiment naval à l ' aide d ' un câble de remorquage est principalement caractérise en ce qu' il comprend une aile en f lèche, et trois suspentes f ixées d'un côté respectivement à la pointe et aux deux extrémités arrières de l'aile et de l'autre en un même point du câble de remorquage; les longueurs de ces suspentes permettant de fixer à l'aile un angle d' incidence négatif permettant d~obtenir une portance négative entrafnant le câble de remorquage et le véhicule sous-marin vers le fond de l'eau.
Selon une deuxième caractéristique, le profil de l'aile est celui d'une aile d'avion inversée.
Selon une troisième caractéristique, le dispositif comprend deux supports ayant la forme de deux ailerons verticaux fixés aux deux extrémités arrières de l ' aile en dépassant du bord de fuite, et auxquels sont f ixées les deux suspentes arrières.
a 25 Selon une quatrième caractéristique la Elèche de l'aile est sensiblement égale à 30.
'l Selon une cinquième caractéristique le prof i le de x l'aile est du type N.A. C.A. 4409 .
Selon une sixième caractéristique l'angle d'incidence est sensiblement ~gal à 12.
Selon une septième caractéristique, l ' allongement de l ' aile est sensiblement égal à 6, et la longueur des ~ B

~ 33131~
, suspentes est comprise entre la moitié et les deux tiers de l ' envergure de cette aile .
Selon une huitième caractéristique on f ixe plusieurs dépresseurs de taille réduite le lonq du câble de remorquage.
D'autres particularites et avantages de 1 ' invention apparaîtront clairement dans la description suivante, faite à titre d ' exemple non limitatif en regard des figures annexées qui représentent:
- la figure 1, un bateau remorquant un poisson maintenu immergé par un dépresseur;
- la figure 2, un dépresseur de type connu;
- la figure 3, une vue en perspective cavalière d ' un dépresseur selon l ' invention;
- la f igure 4, une vue en plan de ce dépresseur;
- la figure 5, une vue en coupe du profil de ce dépresseur; et - la figure 6, des courbes caractéristiques de ce dépresseur .
2 0 Comme représenté sur la f igure 1, il est courant de remorquer derrière un bateau 101 un véhicule sous-marin 103, appelé poisson, tracté à l'aide d'un sâble 104. Ce poisson comprend divers appareillages, par exemple un sonar destin~i à cartographier le fond de l'océan. Il est nécessaire de maintenir ce poisson à une profondeur d' imm rsion H
suffisanteafin, entreautres, des'affranchiraumaximumdes bruits de surface. Il est aussi très souhaitable que cette profondeur d ' immersion reste le plus constante possible .
Il est bien clair qu'en raison de la traînée présentée par le poisson, et aussi par le câble, plus le bateau ira vite, plus le poisson aura tendance à remonter vers la surface.
Pour éviter cela on utilise généralement un dépresseur 105 dont la forme est étudiée pour que la résistance à l ' avancement qu ' il présente tende au contraire à le faire plonger en entraînant le câble auquel il est
3 accroché et le poisson accroché au câble. Tout cet ensemble ', B ~
.

1331 3~
- -est dimensionné pour que les forces verticales sur le poisson et sur le dépresseur s ' annulent, de préf érence dans une plage de vitesse la plus large possible.
On connaît essentiellement deux types de dépresseurs:
- Un premier modèle, représenté sur la f igure 2, comprend un ensemble de volets 2 02 maintenus par deux panneaux verticaux 2 03 . Ces panneaux sont accrochés à quatre suspentes 201 dont les longueurs relatives permettent de maintenir les volets avec un angle d'incidence permettant d'obtenir la poussée vers le bas nécessaire. Un tel dépresseur est relativement compact, mais il ne fonctionne correctement qu ' à des vitesses f a ibles . De plus les f orces de Z traînée dues aux panneaux verticaux 203 sont relativement importantes, sans que ces panneaux apportent d'avantages.
- Un deuxième modèle, fabriqué notamment par la Société ENDECO Incorporated à MARION (Massachussets ) USA est formé d'une aile ~ présentant un dièdre négatif assez accentu~ et munie d'un aileron vertical. Cette aile est accrochée en un seul point d'ancrage situé un peu en avant du centre de l ' a i le . L ' a i leron centra l, nécessa ire pour assurer la stabilité en roulis, présente lui aussi une traînée parasite importante. Par ailleurs la stabilité en tangage d'un tel dispositif est relativement faible.
Le dépresseur selon l ' invention représenté
sur les f igures 3 et 4 est composé d ' une pièce principale 301 qui a la forme d'une voilure d'avion en f lèche sans dièdre . Elle est raccordée au câble :~ 104 par un gréement formé de trois suspentes 302 à
304. La suspente 302 est accrochée à la pointe avant de la flèche, et les suspentes 303 et 304 à
deux supports 305 et 306 accrochés sous l'aile vers les extrémités de celle-ci et débordant en arrière du ~, bord de fuite. Ces supports prennent avantageusement la forme des dérives verticales permettant .--.

` V
, :~ .

1331~1~

d'améliorer la stabilité en lacet du dispositif. Toutefois l'essentiel de la stabilité en lacet est obtenu par la forte flèche F de l'aile. Une valeur d'environ 30 donne des résultats satisfaisants .
Les deux suspentes latérales 304 et 303 sont de longueurs identiques. La suspente centrale 302 a une longueur réglable de façon à régler le positionnement en assiette du dépresseur, c'est-à-dire l'angle d'lncidence i par rapport à
l'horizontale. On a représenté sur la figure 5 une coupe 10 verticale de l'aile 301, qui permet de définir cet angle d'incidence i par rapport à l'horizontale ox correspondant A la direction V de la vitesse du dépresseur quand il est entraîné
par le câble 104.
Sur cette figure 5 on remarque que le profil de l'alle 15 a la forme d'un profil d'aile d'avion inversée, ce qui, combiné
avec la valeur négative de l'angle i, permet d'obtenir une poussée verticale dirigée vers le bas correspondant, mais dans l'autre sens, à la portance d'une aile d'avion. -;
Les forces hydrodynamiques exercées sur l'aile se 20 décomposent donc en cette portance négative (parfois appelée déportance) et une traînée ayant une direction horizontale et un sens inverse à celui de la vitesse V.
Ces deux forces correspondent aux coefficlents bien connus Cx et Cz.
t 25 Pour obtenir une aile ayant cette forme et ce profil on peut par exemple forger une feuille épalsse d'un matériau résistant tel qu'un alliage cuivre/béryllium ou cuivre/nickel.
Une autre solution consiste, commme en aviation, à fraiser dans 3 la masse cette plaque épaisse, ce qui peut être plus facile à
30 réaliser car on dispose plus aisément de fraiseuse trois axes de I grandes dimensions que de presses de forgeage pouvant admettre des pièces de grandes dimensions.
Dans un avion il est tout à fait important d'utiliser ' un profil d'aile ayant simultanément une portance et une finesse 35 élevées toutes les deux. Dans le cas d'un dépresseur . ~.
.

. . , .. . . .. ... .. .

133131~

hydrodynamique c'est surtout la portance qui est importante alors que la finesse, c'est-à-dire en définitive la faible valeur de la traînée, entre peu en ligne de compte, cette traînée étant de toute façon faible devant la puissance du 5 bâtiment tracteur et la trainée due au câble et au poisson.
On a représenté sur la figure 6 les courbes caractéristiques d'un profil 601 de type connu sous le nom de N . A . C . A . 4409 . La courbe 602 représente la portance du profil (en fait dans le cas précis la déportance) en fonctlon de l 0 l'angle d'incidence i, et la courbe 603 le rapport portance/traînée Cz/Cx en fonction de ce même angle i. Ces courbcs sont établies pour un facteur d'allongement A infini, comme c'est l'habitude. Pour un facteur d'allongement flnl, ce qui est toujours le cas, on applique un coefflcient correcteur l 5 connu dans l'état de l'art . On rappelle que le facteur d'allongement est égal à L2 où L est l'envergure de l'aiie et S sa surface.
Dans une réalisation préférée de l'invention on utilise un facteur d'allongement sensiblement égal à 6 avec des 20 suspentes dont les longueurs sont comprises entre la moitié et les 2/3 de l'envergure L.
Dsns ces conditions, au lieu d'utiliser des suspentas dont la longueur permet d'obtenir un angle i correspondant à la finesse msximale, c'est-à-dire au sommet de la courbe 603, on se 25 place en un point 604 pour lequel la finesse est certes plus faible, mais la portance nettement plus grande. Ce point est choisi de telle manière à avoir une marge de sécurité suffisante par rapport au point 605 où l'aile décroche. Le décrochage correspond comme on le sait au passage à un régime 30 tourbillonnaire où la portance s'effondre brutalement. Dans l'exemple décrit on utilise une inclinaison de l'ordre de 12, pour une vitesse de remorquage de 30 noeuds ce qul permet d'obtenir un coefficient de portance sensiblement égal à 0,15.
on ConstAte que le dépresseur hydrodynAmlque prndulRire Ainsi I
' 13313i.9 ,i obtenu présente un rendement élevé et est tout à fait efficace à
grande vitesse.
Plus le poisson remorqué est lourd et plus le câble de 'j remorquage doit être gros, ce qui entraîne une traînée plus 5 importante, d'où une tendance encore plus importante de l'ensemble à remonter avec la vitesse du bateau de remorquage.
Gn est donc amené dans ces cas ~ utiiiser un dépresseur d'une taille très importante, beaucoup plus importante que celie des disposltifs actuellement utilisés. La fabrication d'un 10 dépresseur d'une telle taille est particulièrement délicate, en particulier parce qu'elle suppose à partlr d'un certain moment de faire des pièces creuses pour qu'elles ne soient pas trop lourdes. Par ailleurs des dépresseurs de taille aussl grande posent des problèmes de manutention et de rangement dans le .., :j 15 bateau en dehors des périodes d'utiiisation.
Une autre solution serait d'utiliser un câble caréné.
Outre là aussi des problèmes de fabrication d'un tel câble, l'enroulement de celui-ci sur son tambour serait très délicat et en pratique pourrait difficilement se faire sur plus d'une seule 20 couche. Dans ces conditions l'invention propose également d'utiliser, dans le cas où les dimensions du d0presseur, à cause de l'augmentation de la taille et du poids du poisson remorqué, :, deviennent trop importantes, un ensemble de dépresseurs de taille plus petite, choisis de préférence parmi des réalisations 25 standards, et d'accrocher ces dépresseurs le long du câble de remorquage à des endroits choisis pour obtenir une efficacité
maximale de l'ensemble. L'espacement entre les dépresseurs sera de préférence fixé pour que le câble entre deux de ces ~ dépresseurs ne prenne pas une attitude connue sous le nom ,~ 30 d'angle critique.
.,.
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., , , :

Claims (7)

1. Dispositif destiné à maintenir immergé à
une profondeur sensiblement constante un engin sous-marin remorqué par un bâtiment naval à l'aide d'un câble de remorquage, ce dispositif étant en forme d'aile, caractérisé en ce que cette aile a la forme d'une voilure d'avion en flèche sans dièdre avec un grand allongement et un profil inversé et en ce que cette aile est fixée au câble de remorquage par trois suspentes fixées d'un côté
respectivement à la pointe et aux deux extrémités arrières de l'aile, et de l'autre en un même point du câble; les longueurs de ces suspentes permettant de fixer à l'aile un angle d'incidence négatif permettant d'obtenir une portance négative entraînant le câble de remorquage et le véhicule sous-marin vers le fond de l'eau.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'allongement de l'aile est sensiblement égal à 6, et que la longueur des suspentes est comprise entre la moitié et les deux tiers de l'envergure de cette aile.
3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la flèche de l'aile est sensiblement égale à 30°.
4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le profil de l'aile est du type N.A.C.A. 4409.
5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle d'incidence est sensiblement égal à 12°.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend deux supports ayant la forme de deux ailerons verticaux fixés aux deux extrémités arrière de l'aile en dépassant du bord de fuite, et auxquels sont fixées les deux suspentes arrière.
7. Procédé d'utilisation d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on fixe plusieurs dépresseurs de taille réduite le long du câble de remorquage.
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