:: BALLAST ::

 

Comment est-ce que les sous-marins font pour s'immerger et remonter à la surface, sans quoi ils ne sont plus des sous-marins mais de simples bateaux ?

Cette fonction est assurée par les ballasts, qui sont évidemment une pièce motrice de ces bâtiments. Mais comment ce constitue un ballast et comment cela marche-t-il ?

Les ballasts sont des volumes compris entre la coque épaisse et la coque mince, en communication constante avec la mer par le bas. Ils étaient constitués, pour les "petits" sous-marins du début, par de simples caisses intérieures d'un faible volume, qu'on remplissait et vidait avec une pompe. Les ballasts ont été "rejetés" à l'extérieur de la coque épaisse sur les sous-marins à double coque, ce qui n'a pas empêché en parallèle de construire des sous-marins à coque unique avec des volumes de ballasts intérieurs plus importants. Ceux-ci ont longtemps été et sont encore, sur certains sous-marins non nucléaires, annulaires ou en "selle de cheval".

Les ballasts marchent par paire: un bâbord et un tribord, le nombre de cas pouvant aller, à certaines époques, jusqu'à douze. Dans le cas des coques uniques, les ballasts sont maintenant placés en "taille de guêpe", ou plus généralement au niveau d'un rétrécissement du diamètre de la coque et, dernière option sur les plus récents, directement à l'avant et à l'arrière.

Sur les sous-marins des dernières générations, le nombre de paires de ballasts ne dépasse pas six: trois à l'arrière, trois à l'avant. Les ballasts les plus proches, touchant la coque épaisse, sont toujours appelés "les centraux", bien qu'ils soient très éloignés du centre.

Evolution des ballasts.

Une chose importante a noté est que les ballasts ne peuvent être que dans deux situations : pleins d'air en surface, pleins d'eau de mer en plongée.

Le poids d'eau de mer contenu dans les ballasts correspond à la flottabilité du sous-marin, et la quantité d'eau de mer introduite dans ces ballasts est égale au volume émergé en surface.

Comment marche un ballast ?

Qui n'a pas un jour placé un verre renversé, ou un goulot de bouteille, à la surface de l'eau et essayé de l'enfoncer ? L'eau ne rentre pas c'est bien connu, la pression de l'air enfermé dans le verre ou la bouteille s'y opposant. C'est ce principe qui prévaut dans un ballast. Il est équipé à la partie haute d'une "purge" que l'on ouvre au moment de plonger et qui permet à l'air qu'il contient de s'échapper. Lorsque l'on ouvre ces purges, l'air est bien sûr remplacé par de l'eau qui s'introduit dans le ballast par des remplissages qui sont des orifices ouverts situés sous les ballasts qui mettent en permanence le fond des ballasts en communication avec la mer, l'équilibrant ave la pression d'immersion. Si on admet, par exemple, que le remplissage est placé à 10 mètres de la surface pour un sous-marin de 10 mètres de diamètre et que le ballast ne contient pas d'eau en surface, la pression dans celui-ci est donc de 2 bars -1 pour la pression atmosphérique et 1 pour les 10 mètres d'immersion du remplissage. C'est cette surpression en surface qui entraîne un bruit caractéristique et ce dégagement de "vapeur" quand on ouvre les purges pour plonger.

Fonctionnement des ballasts.

Le clapet de purge peut être autoclave, c'est-à-dire qu'il est plaqué sur son siège par cette pression de 1 bar régnant en surface, mais également non autoclave.

Schéma de purges autoclaves et non autoclaves.

La commande des purges a d'abord été manuelle et locale. Le temps de remplissage des ballasts, donc de prise de plongée, sur les sous-marins à fort coefficient de flottabilité était très important. Une augmentation de la section des purges, des remplissages et une centralisation des commandes a progressivement réduit le temps que l'on calcule maintenant entre trente secondes et une minute. Sur les sous-marins modernes, la commande des purges est télécommandée à partir de commutateurs situés sur un tableau particulier du PCNO ( Poste Central Navigation Opérations), le TCSP, Tableau Central Sécurité Plongée qui permet le contrôle et la conduite du sous-marin.

Tableau de commande des purges d'un ancien sous-marin.

Tableau de commande des purges sur un sous-marin moderne.

Ce commutateur actionne une électrovanne laquelle alimente en huile à haute pression une presse d'ouverture du clapet de purge. Mais on peut toujours les manœuvrer localement en cas de secours, soit à l'huile, soit manuellement avec des sortes de "brinquebales".

Brinquebales de secours.

La position de la purge est détectée par des interrupteurs spéciaux et signalée en retour sur le même tableau par deux singnaux lumineux : vert (ouverte) et rouge (fermée). Les remplissages peuvent être également, sur les sous-marins modernes, équipés de tapes de fermeture actionnées à distance, comme les purges, à l'aide de vérins. Leur but n'a pas un rôle d'étanchéité mais sert simplement à assurer la continuité de la coque en plongée pour réduire les turbulences, et donc les bruits, ce qui améliore la discrétion acoustique du sous-marin.


Schéma d'une trape sur un sous-marin moderne.

Une fois en immersion, le sous-marin a besoin alors de remonter à la surface. Il faut donc vider l'eau des ballasts.

Dans les débuts, cette vidange se faisait par pompe. Cependant, cette pratique ne dura pas et seul l'air comprimé est très vite utilisé pour ce qu'on appelle depuis la "chasse HP", chasse Haute Pression. Cet air, qui peut atteindre des pressions égales ou supérieures à 250 bars, est stocké dans des bouteilles qui sont installées soit à l'intérieur de la coque épaisse, soit à l'extérieur et même directement dans les ballasts. Elles sont regroupées par groupes d'air affectés à certains ballasts. Les différents groupes peuvent toutefois être interconnectés.

Les purges étant fermées, les remplissages ouverts, l'air est envoyé, sous sa pression de stockage et par l'intermédiaire de soupapes, et se détend dans les ballasts. L'air remplace l'eau qu'ils contiennent. Ces soupapes, qui ont été longtemps commandées directement, sont maintenant télécommandées à partir du poste central de commande. La chasse est normalement effectuée à faible immersion, après vérification au périscope par le commandant que le plan d'eau est "clair", c'est-à-dire dégagé de tout obstacle. Toutefois, en cas d'urgence ou d'accident, la chasse peut être effectuée à grande immersion, si le volume d'air stocké le permet. Le sous-marin remonte alors à "grande vitesse", de façon désordonnée et non maîtrisée. Il se comporte comme un bouchon -les sous-mariniers disent en "feuille morte"- et peut percer la surface de façon spectaculaire.

 


Chasse haute pression de l'arrière

La chasse haute pression a été longtemps complétée par une "vidange" basse pression. Celle-ci pouvait être faite avec les diesels rejetant leurs gaz d'échappement dans les ballasts. Ceci avaient l'avantage d'envoyer des gaz gras qui protégeaient les tôles de la corrosion pendant les longs transits en surface, mais étaient d'un emploi parfois difficile. La vidange pouvait être aussi réalisée avec des soufflantes de coque, sortes de gros ventilateurs entraînés par des moteurs électriques, qui refoulaient de la même façon dans les ballasts. La vidange est maintenant abandonnée sur les sous-marins modernes, au prix d'une consommation plus grande d'air haute pression. La vidange par les diesels est par contre toujours utilisée.