:: PROPULSION ::

 

Les sous-marins doivent répondre à certains critères dont l'autonomie. C'est-à-dire qu'il faut un combustible qui prenne le moins de place, ayant le meilleur rendement possible, étant indépendant de l'air extérieur (anaérobie) d'où la difficulté depuis les tous premiers sous-marins à posséder une propulsion efficace.

Les premiers sous-marins possédant une propulsion efficace furent à vapeurs. . Ils fonctionnent grâce à une chaudière à foyer principal. La vapeur étant accumulée dans des réservoirs sous forme d'air comprimé, celle-ci mettait en mouvement une turbine qui permettait la rotation de l'axe central entraînant l'hélice.




Chaufferie dun SNLE français

Il y a ensuite l'apparition de la double propulsion : diesel-électrique ou vapeur-électrique.

Le moteur diesel entraîne, un axe par le biais d'un embrayeur, qui recharge les batteries grâce à une dynamo. La double propulsion vapeur-électrique, est identique, sauf que c'est la vapeur qui entraîne des turbines mettant en mouvement un axe (principe que l'on retrouvera avec la propulsion nucléaire).

C'est le cas du Narval qui fonctionnait grâce à des batteries rechargées en surface par une machine à vapeur chauffée au mazout.

 


Sous-marin type Narval




MOTEUR A VAPEUR ----------> DYNAMO        
             
    BATTERIE -----> MOTEUR ELECTRIQUE   HELICE
             
MOTEUR A VAPEUR ----------> DYNAMO        

Schema d'un système a double propulsion ( electrique-vapeur)

Dès les années 1906 environ, les chaudières seront remplacées par des moteurs diesels. Ces moteurs servaient à propulser le navire et à charger la batterie en surface, à la prise de plongée les diesels étaient stoppés et la marche en plongée se faisait par moteur électrique alimenté par la batterie. Périodiquement le sous-marin devait faire surface pour renouveler l'atmosphère du bord et charger la batterie. La prise de plongée était déjà beaucoup plus rapide.

 

Notons l'invention des allemands qui est le schnorchel. C'est en immersion périscopique (cathédrale du sous-marin située à 2 à 3 mètres de profondeur ) qu'il est utilisé. Il permet l'alimentation en air frais du moteur diesel, et le rejet des échappements.
Ce tube est obturé hermétiquement par un clapet. Lors de changement brusque de profondeur, pour éviter une infiltration d'eau par le schnorchel, il y a un système d'autoclaves qui permet la fermeture automatique du clapet. Les gaz de combustion des moteurs diesels s'échappent sous l'eau à 2 mètres, ce qui permet de les dissoudre afin d'éviter d'être repéré par un bateau en surface.

 

 


Schnorchel




Malgré l'invention de la double propulsion, et du schnorchel, les capacités des sous-marins restaient limitées. En effet les submersibles ne pouvaient pas rester pendant une longue durée en plongée, il fallait refaire surface régulièrement pour renouveler l'air. De même, ils devaient soit être ravitaillés, soit retourner sur la côte pour avoir l'énergie nécessaire du moteur.

D'où la grande évolution de la propulsion nucléaire. Elle a l'avantage de ne pas être restreinte en énergie, donc permet de plus longue mission en mer, et par conséquent plus de discrétion. Celle-ci fût mise en application pour la première fois sur le Nautilus (1955).

C'est cette énergie que nous traiterons le plus au détail car elle coïncide avec le programme de Terminale.

Le principe du fonctionnement d'un réacteur nucléaire d'un sous-marin est la fission. Celle-ci s'opère sur un noyau d'Uranium qui au cours du fractionnement du noyau père crée un dégagement de chaleur. C'est ainsi que l'on obtient de la vapeur d'eau saturée, qui alimente plusieurs turbines puis qui passe dans un condenseur où elle redevient liquide pour retourner dans le générateur de vapeur. Notons que ce circuit est indépendant du circuit primaire d'eau du coeur du réacteur.





( le schéma est complexe, mais le principe de la propulsion nucléaire y est bien expliquée )

Les barres de contrôle permettent de réguler la production de chaleur qui se mettera à produire de la vapeur dans le générateur vapeur.

 

Il est important de noter que tous les sous-marins nucléaires fonctionnent grâce au réacteur nucléaire, mais aussi grâce à des batteries. Elles consituent une réserve d'énergie de grand secours dans le cas hautement improbable ou il n'y aurait plus de source d'énergie à bord cela bien sûr batiment en mer et en avarie grave. Elle permettrait d'assurer le contrôle et le refroidissement du réacteur.

En cas de déficience des autres sources d'énergie (diesels) permettre de redémarrer le réacteur dès son arrêt. Sur un sous-marin nucléaire une batterie est toujours maintenue à charge maximale.

Elles assurent sur un nucléaire des servitudes vitales ou des secours immédiats en cas d'avarie.

 

 

Les hélices jouent un rôle primordial dans le déplacement d'un sous-marin car elles permettent l'éjection de l'eau vers l'arrière pour le pousser vers l'avant.
Une hélice est conçue selon plusieurs critères: l'inclinaison de chaque pale, la forme et le nombre de ces dernières qui font un compromis entre le rendement de l'hélice et la discretion acoustique.
Au cours de l'histoire, les sous-marins n'ont pas toujours été propulsés par une seule hélice. Il y a eu des sous-marins à deux hélices,puis à trois hélices.
Actuellement les sous-marins types Typhoon (Russie) sont à deux hélices.

 


Sous-marin russe type Typhoon

La documentation sur les hélices est quasi inexistante. Ceci pour deux raisons: premièrement parce que la/les hélice(s) d'un sous-marin sont la principale source de bruit. La deuxième raison est le phénomène de cavitation.

Ces deux raisons font que l'hélice d'un sous-marin est la partie la plus tenue secrète.



Ce phénomène de cavitation est du à la formation et à la croissance explosive de bulles de vapeur en présence d'une dépression, suivie d'une implosion violente. Une telle implosion, souvent supersonique, peut engendrer une onde de choc sphérique dans le liquide.


 


Sous-marin type Scorpène, l'hélice n'est pas dévoilée


Sous-marin type Le Triomphant , l'hélice (voilée) permet de limiter le phénomène de cavitation

 


Poste de commande de la propulsion

 


Poste de commande du réacteur nucléaire