Sous-marin anaérobie
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Les systèmes de propulsion anaérobie ou AIP (abréviation de Air Independant Propulsion en anglais) désignent une gamme relativement récente de systèmes de propulsion pour sous-marins pouvant fonctionner longtemps sans utiliser d'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire de pressuriser...) extérieur, ce qui évite au sous-marin anaérobie (Les systèmes de propulsion anaérobie ou AIP (abréviation de Air Independant Propulsion en anglais) désignent une gamme relativement récente de systèmes de...) de rester en surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et...) ou de sortir son schnorchel (Un schnorchel ou tube d'air est un tube hissable à l'immersion périscopique, permettant à un sous-marin de faire fonctionner ses moteurs diesel, alimentant ces derniers en air sans avoir à faire surface.), et donc limite sa vulnérabilité (En gestion des risques, la vulnérabilité d'une organisation ou d'une zone géographique est le point faible de cette organisation pouvant être défini par :). Une AIP apporte aux sous-marins conventionnels une amélioration significative de leur autonomie en plongée (quelques jours contre quelques dizaines d'heures (L'heure est une unité de mesure  :) pour un sous-marin (Un sous-marin est un navire capable de se déplacer dans les trois dimensions, sous la surface de l'eau ; il se distingue ainsi des autres bateaux et navires qui se déplacent dans...) à propulsion (La propulsion est le principe qui permet à un corps de se mouvoir dans son espace environnant. Elle fait appel à un propulseur qui transforme en force motrice l'énergie fournie par le milieu extérieur ou...) classique) et par conséquent de leur discrétion.

Les systèmes AIP fiables sont relativement récents (une vingtaine d'années), et font appel à plusieurs techniques (et donc à des performances variables), allant du simple ajout de réserves d'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.) liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) à un sous-marin diesel-électrique à des technologies récentes comme la pile à combustible (Une pile à combustible est une pile où la fabrication de l'électricité se fait grâce à l'oxydation sur une électrode d'un combustible réducteur (par exemple l'hydrogène) couplée à la réduction sur l'autre...).
Leur développement depuis le début du XXIe siècle et leurs performances constituent un avantage certain pour des pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de la civitas gallo-romaine. Comme la civitas qui subsiste le plus souvent sous forme...) qui n'ont pas accès à la propulsion nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :). Cependant, ces systèmes ne sont pas totalement indépendants de l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :), comme peut l'être la propulsion des sous-marins nucléaires qui leur permet de rester plusieurs mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) en plongée et, si besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes catégories : les besoins primaires, les besoins secondaires et les...), de soutenir dans la durée des vitesses importantes en plongée.

Historique

Recherches de l'avant-nucléaire

Les limitations des sous-marins classiques à propulsion diesel-électrique sont pénalisantes. En plongée, ils utilisent un moteur (Un moteur est un dispositif transformant une énergie non-mécanique (éolienne, chimique, électrique, thermique par exemple) en une énergie mécanique ou...) électrique alimenté par une batterie qu'ils doivent recharger fréquemment en utilisant un moteur diesel (Fruit des travaux menés par l'ingénieur allemand Rudolf Diesel entre 1893 et 1897, le moteur Diesel est un moteur à combustion interne dont l'allumage n'est pas commandé...) couplé à un alternateur. Le moteur (Un moteur (du latin mōtor : « celui qui remue ») est un dispositif qui déplace de la matière en apportant de la puissance. Il effectue ce travail à partir d'une énergie (éolienne,...) diesel nécessitant de l'oxygène pour tourner, le sous-marin est contraint de l'alimenter en air extérieur en faisant surface ou venir à l'immersion périscopique et hisser un schnorchel. Le sous-marin est alors susceptible d'être détecté par radar (Le radar est un système qui utilise les ondes radio pour détecter et déterminer la distance et/ou la vitesse d'objets tels que les...) (détection du périscope (Le périscope est un instrument d'optique pour l'observation d'un objet distant sans être vu depuis celui-ci.) et du schnorchel), par des senseurs infrarouges voire chimiques (détection des gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz tend...) d'échappement) ou par sonar passif (bruit des moteurs diesel). De plus, la capacité des batteries ne permet pas des plongées sans recharge d'une durée de plus de 48 à 96 heures (durée d'autant plus limitée que les commandants préfèrent ne pas vider leurs batteries, pour pouvoir encore plonger en cas d'imprévu), et ce avec des vitesses très limitées, de l'ordre de quelques nœuds. En fait, un sous-marin diesel-électrique doit faire tourner son diesel plusieurs heures par jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil...), sa zone de patrouille est restreinte et sa vitesse (On distingue :) de transit très limitée.

Pour pallier ces limitations, les puissances maritimes tentèrent de concevoir des systèmes de propulsion plus performants, permettant de rester en plongée plus longtemps, d'avoir une vitesse en plongée et un rayon d'action plus importants. Pendant la Seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure...) Guerre mondiale, deux concepts d'AIP furent explorés par l'URSS et l'Allemagne : le moteur diesel en circuit fermé et la turbine (Une turbine est un dispositif rotatif destiné à utiliser la force d'un fluide (eau, vapeur, air, gaz de combustion), dont le couple est transmis au moyen d'un arbre.) Walter au peroxyde (Un peroxyde est un composé chimique de formule générale R-O-O-R', le groupe -O-O- étant appelé peroxyle (abrégé "peroxo" quand il est mis en...) d'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.).
L'URSS testa le moteur diesel en circuit fermé sur le sous-marin expérimental M-401 dont les tests durèrent de 1940 à 1945, mais l'effort de guerre fit qu'aucun sous-marin utilisant ce système ne fut construit avant la fin de la guerre.
De son côté, l'Allemagne chercha également à mettre au point (Graphie) des U-Boote plus performants, et se tourna vers la turbine inventée par le professeur Hellmut Walter, qui utilisait du peroxyde d'hydrogène à forte concentration comme carburant (Un carburant est un combustible qui alimente un moteur thermique. Celui-ci transforme l'énergie chimique du carburant en énergie mécanique.) ne nécessitant pas d'oxygène. Plusieurs projets de U-Boote (types XVII, XVIII et XXVI) furent conçus comme utilisant ce système, mais aucun ne fut achevé. Un autre problème fut que le peroxyde d'hydrogène était très instable, et donc d'un usage (L’usage est l'action de se servir de quelque chose.) trop peu sûr pour être utilisé en toute sécurité dans un sous-marin opérationnel.
Après la Seconde Guerre mondiale, les vainqueurs eurent connaissance des recherches allemandes et se lancèrent dans les études des turbines Walter. Les expérimentations ne commencèrent qu'avec l'augmentation des budgets militaires au début de la guerre froide et se heurtèrent aux problèmes de sécurité. Rapidement, l'arrivée de la propulsion nucléaire, bien plus performante et sûre, fit abandonner ces recherches :

  • aux États-Unis, le service de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique...) de l'US Navy d'Annapolis testa une telle turbine sur le sous-marin expérimental X-1, mais rapidement les USA se concentrèrent sur les sous-marins nucléaires, et abandonnèrent toutes les recherches sur les autres types de propulsion, si bien que tous les sous-marins américains depuis les années 50 sont nucléaires.
  • La Royal Navy installa une turbine Walter expérimentale ( En art, il s'agit d'approches de création basées sur une remise en question des dogmes dominants tant sur le plan formel, esthétique, que sur le plan culturel et...) dans l’HMS Excalibur, mais les résultats furent peu probants et le manque de sécurité posa des problèmes (certains surnommant le sous-marin " HMS bombe à retardement "). La marine britannique se tournant peu après vers le nucléaire, ces recherches furent abandonnés.
  • L'URSS construisit à partir de 1952 le sous-marin expérimental n° 617 pour tester une turbine Walter. Mis en service en 1958, le navire (Un navire est un bateau destiné à la navigation maritime, c'est-à-dire prévu pour naviguer au-delà de la limite où cessent de s'appliquer les règlements techniques de sécurité de...) subit une explosion (Une explosion est la transformation rapide d'une matière en une autre matière ayant un volume plus grand, généralement sous forme de gaz. Plus cette transformation...) meurtrière (Une meurtrière (ou archère, archière, raière ainsi qu’arbalétrière après l'invention de l'arbalète) est une ouverture pratiquée dans une muraille défensive pour...) l'année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) suivante, qui mit fin au programme.

Toutefois, bien que les Soviétiques se soient aussi concentrés sur la propulsion nucléaire, ils continuèrent leurs recherches sur les moteurs diesels en circuit fermé, démarrées avec le M-401 et qu'ils continuèrent, jusqu'à mettre en service les premiers sous-marins AIP opérationnels au monde (Le mot monde peut désigner :). De 1953 à 1957, alors que le malheureux sous-marin n° 617 était en construction, ils lancèrent trente sous-marins de la classe Quebec (projet 615). Mais les performances de ces sous-marins restaient très inférieures à celles des SNA (SNA est l'abréviation de :), et leur manque de sécurité rédhibitoire. Des incendies et explosions se produisirent entraînant notamment la perte du M-256. Les sous-mariniers russes surnommèrent la classe Quebec " allume-cigarettes ". Toutefois, la tendance du système soviétique à ne rien abandonner fit que ces sous-marins ne furent retirés du service qu'au milieu des années 1970.

Systèmes AIP

Actuellement on peut trouver quatre types d'AIP :

  • moteurs Diesel en circuit fermé (réserve d'oxygène à bord) ;
  • moteurs Stirling (moteur à combustion (La combustion est une réaction chimique exothermique d'oxydoréduction. Lorsque la combustion est vive, elle se traduit par une flamme voire une explosion.) externe), ex. classe Gotland, Suède ;
  • turbines (cf cycle de Rankine, en anglais) fonctionnant par exemple avec des vapeurs d'éthanol, (ex. procédé MESMA sur les classes Agosta 90B et Scorpène (Le Scorpene est un sous-marin à propulsion classique de nouvelle génération développé et fabriqué en France par le groupe DCNS (ex direction des constructions navales) en coopération avec l'industriel espagnol NAVANTIA à...) Basic-AIP (construits en France par DCNS pour le Pakistan, la Malaisie et le Chili))
  • piles à combustible (Un combustible est une matière qui, en présence d'oxygène et d'énergie, peut se combiner à l'oxygène (qui sert de comburant) dans une réaction chimique...), ex. type 212, Allemagne ; sans doute les plus prometteurs.

Sous-marins équipés d'AIP

  • U-Boot type XVII, XVIII et XXVI(turbine Walter)
  • classe Foxtrot
  • classe Gotland (moteur Stirling de la firme Kockums)
  • HDW type 212 (U-31) et type 214 (pile à combustible)
  • classe Kilo (La classe Kilo (code OTAN) est une classe de sous-marins soviétique puis russes à propulsion diesel-électrique. Cette classe est souvent considérée comme la plus silencieuse des sous-marins diesel-électrique existants. Le premier Kilo...) modernisé, classe Lada ( Lada est une marque de voitures de la société AVTOVAZ. Lada est une déesse de la mythologie slave. Lada est un petit bateau construit traditionnellement sur la Volga en Russie. ) et classe Amur
  • classe Ming (expérimental) et classe Yuan ?
  • Scorpene Basic-AIP et classe Agosta (L'Agosta est une classe française de sous-marin diesel-électrique.) 90B (module MESMA)
  • sous-marin expérimental Asashio (Le Asashio (TSS.3601) est un sous-marin d'entraînement de la marine japonaise, mis en service en 1999.), classe Oyashio (Le Oyashio (SS.590) est un sous-marin d'attaque japonais de classe Oyashio.) modernisée (moteur Stirling)
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