Sous-marin
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Un sous-marin est un navire capable de se déplacer, dans les trois dimensions[1], sous la surface de la mer.
On emploie également le terme de submersible, mais généralement pour qualifier les premiers sous-marins qui n'avaient en fait qu'une très faible autonomie en plongée.
La plupart des sous-marins sont des navires de combat ; l'usage civil du sous-marin concerne, pour l'essentiel, la recherche océanographique et l'exploitation pétrolière. Son emploi à des fins touristiques reste anecdotique. Le bureau d'études russe Rubin propose la transformation de sous-marins nucléaires lanceurs d'engins de la classe Typhoon pour le transport de marchandises, mais, jusqu'à présent, aucun cargo sous-marin n'a vu le jour à l'exception de la construction de 6 sous marins par Blohm und Voss pouvant transporter 1000 tonnes de fret en 1916 et celle de 3 sous-marins pouvant transporter 300 tonnes par Mitsubishi en 1944 ainsi que la transformation de divers U-Boots pendant la seconde guerre mondiale.
L'immersion maximale[2] d'un sous-marin militaire est de quelques centaines de mètres. D'une centaine de mètres pendant la Seconde Guerre mondiale, elle est passée à environ 300/400 mètres pour la plupart des sous-marins actuels. Elle atteint plusieurs milliers de mètres pour les sous-marins de recherche océanographique.
Un sous-marinier est un membre de l'équipage d'un sous-marin.
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[modifier] Histoire
- Article détaillé : Histoire des sous-marins.
En 1620, le scientifique hollandais Cornelis Drebbel, teste avec succès un sous-marin dans la Tamise, pour une commande du roi Jacques Ier d'Angleterre. En 1641, Jean Barrié lance à Saint-Malo le XVII, sur des plans du père Mersenne. Vaisseau métallique à rames, il pouvait accueillir jusqu'à quatre personnes et était muni d'un sas en cuir afin de faciliter son but premier : la chasse aux épaves. En 1775, l'Américain David Bushnell met au point sa Tortue construite entièrement en bois. Pour avancer, le pilote, seul à bord, faisait tourner une manivelle actionnant une hélice. Pour plonger, il ouvrait des ballasts. Pour remonter, il évacuait l'eau à l'aide d'une pompe. C'est en 1797 que l'ingénieur américain Robert Fulton construit le Nautilus en acier recouvert de cuivre. Long de 6,50 m, il était propulsé par une hélice actionnée à la main par les trois membres d'équipage. Il était équipé d'une charge explosive qu'il devait fixer sous les navires ennemis et déclencher à distance (difficile dans la pratique). Fulton proposa son invention à la France puis à la Grande-Bretagne qui la refusèrent tour à tour.
Le 28 juin 1856, en Espagne, Narcisse Monturiol plonge dans le port de Barcelone pour effectuer les premiers essais de l'Ictíneo, engin qu'il a conçu et fabriqué. En France, le commandant Bourgois et l'ingénieur Brun mettent au point en 1863 le Plongeur, premier sous-marin propulsé par un moteur (à air comprimé). Long de 42,50 m, il déplace 420 tonnes et embarque sept membres d'équipage. Son autonomie et sa vitesse restent limitées.
Le 17 février 1864, pendant la guerre de Sécession, le CSS H.L. Hunley, un sous-marin confédéré, devient le premier sous-marin à couler un navire ennemi en l'éperonnant pour y fixer une charge explosive déclenchée par un filin à distance de sécurité, le USS Housatonic, au large de Charleston ; il disparait, ensuite, pour des raisons restées inconnues.
Le premier sous-marin réellement opérationnel est le Gymnote de 1887, construit par les Français Henri Dupuy de Lôme et Gustave Zédé. Long de 17 m, il est propulsé par un moteur de 50 chevaux, il atteint 8 nœuds en surface et 4 en plongée, manœuvré par un équipage de cinq hommes. En 1904, l'ingénieur français Maxime Laubœuf construit le Narval, un submersible équipé d'un périscope et de ballasts externes qui a la faveur de la marine de l'époque. Il est le premier sous-marin équipé d'une propulsion mixte : machine à vapeur en surface, moteur électrique en plongée.
De 1914 à 1918, les submersibles fonctionnant grâce à une propulsion Diesel-électrique peuvent être engagés en grand nombre durant la guerre. Une batterie d'accumulateurs alimente un moteur électrique de propulsion. Les batteries sont rechargées par une génératrice entrainée par un moteur diesel, utilisé en surface ; en 1944, les Allemands améliorent le schnorchel(invention hollandaise), tube d'air qui permet aux U-Boots d'utiliser leur moteur diesel à faible immersion, et d'éviter de venir en surface où ils sont très vulnérables.
A partir des années 1950, la propulsion nucléaire apparait à bord des sous-marins, à la suite de l'USS Nautilus (SSN-571) de 1954. L'énergie nucléaire, totalement indépendante de l'atmosphère, permet aux submersibles de devenir de véritables sous-marins
[modifier] Fonctionnement
Le sous-marin obéit à deux grands principes, le principe d'Archimède et le principe de Pascal qui s'appliquent à tout corps immergé.
[modifier] Principe d'Archimède
« Tout corps plongé dans un liquide reçoit de la part de ce liquide une poussée verticale dirigée de bas en haut, égale au poids du volume de liquide déplacé.»
Si le poids du navire est inférieur au poids en eau du volume immergé, il flotte ; inversement il coule. Le sous-marin, pour plonger, remplit entièrement d'eau des ballasts pour que son poids soit à peu près égal à la poussée d'Archimède et affine ensuite son poids aux moyens de caisses de réglage (régleurs), lors d'une opération dite de pesée. En plongée, le sous marin est dans l'eau comme un aérostat dans l'air ; on peut dire également qu'il flotte entre deux eaux. C'est pourquoi à la conception, le poids du sous-marin est étudié avec précision et définit le volume des ballasts. Le volume des régleurs permet d'obtenir l'égalité entre le poids, variable en fonction de ses approvisionnements, et la poussée, également variable en fonction de la densité de l'eau de mer [3]. Cette égalité est donc obtenue dans certaines limites de poids (celui des approvisionnements en vivres et en combustibles[4]) pouvant être embarqué et de la densité[5] de l'eau de mer, limites qui définissent le programme du sous-marin, c'est-à dire son autonomie et les zones où il peut naviguer.
Pour se déplacer dans le plan vertical (changer d'immersion), le sous-marin utilise sa propulsion et l'effet de la vitesse des filets d'eau sur ses barres de plongée[6].
 Sous-marin en surface ; les purges sont fermées ; les ballasts pleins d'air |
 Plongée du sous-marin ; les purges sont ouvertes ; les ballasts se remplissent d'eau et se vident de leur air |
 Sous-marin en plongée ; les purges ont été refermées ; les ballasts sont pleins d'eau |
[modifier] Principe de Pascal
« Sur la surface d'un corps immergé, s'exerce une pression, en bars, perpendiculaire à cette surface, dirigée vers l'intérieur et égale au nombre de dizaines de mètres d'immersion. »
La coque du sous-marin est donc soumise à une pression croissante avec l'immersion qui tend à écraser la coque. Une coque épaisse, de forme générale cylindrique, résiste à cette pression et abrite personnel et matériel. Cette coque est construite en acier résistant et à très haute limite élastique (capacité de la coque comprimée à revenir à son état initial). Son épaisseur est fonction de l'immersion maximale prévue ; il faut approximativement augmenter l'épaisseur de 10 mm pour gagner 100 m d'immersion.
[modifier] Architecture et équipements
Compte tenu des considérations précédentes, les sous-marins possèdent :
- une coque intérieure, épaisse ;
- une coque extérieure mince qui assure l'hydrodynamisme (faculté physique à se déplacer rapidement dans l'eau) en intégrant ballasts, soutes extérieures, les antennes des senseurs, les panneaux et les sas d'accès à bord. La forme idéale pour les sous-marins modernes est celle de la goutte d'eau[7] ;
- des ballasts situés entre les deux coques et dont le remplissage ou la vidange permet la prise de plongée (ouverture des purges pour faire pénétrer l'eau dans le ballast) et le retour en surface (en chassant de l'air comprimé pour les vider). Sur les sous-marins modernes, les ballasts ne sont situés qu'à l'avant et à l'arrière ;
- des régleurs, situé au centre du sous-marin, remplis plus ou moins d'eau (admission d'eau par pression, vidange par pompe ou en secours par chasse à air) pour ajuster son poids à la poussée d'Archimède ;
- des barres de plongée pour faire varier l'immersion, généralement une paire à l'arrière et une à l'avant ou sur le massif. Sur certains sous-marins, les barres de plongée arrière sont couplées avec les safrans de la barre de direction et disposés en croix de Saint-André ;
- un lest largable de sécurité qui pourrait permettre à un sous-marin alourdi par une voie d'eau de remonter en surface ;
- une réserve d'air comprimé complétée par des compresseurs d'air pour chasser aux ballasts et faire surface.
Ils disposent également :
- de caisses d'assiette, à l'avant et à l'arrière, permettant de régler leur équilibre longitudinal (répartition longitudinale des poids à bord[8]), en faisant passer de l'eau de l'avant à l'arrière et réciproquement ;
- d'un massif, partie intégrante de la coque extérieure et abritant l'ensemble des mâts périscopiques hissables (périscopes, antennes diverses et tube d'air) et permettant d'assurer la veille et la navigation en surface[9] ;
- d'une propulsion par moteurs électriques, dans la plupart des cas, sauf pour certains sous-marins nucléaires qui utilisent directement des turbines à vapeur comme moteurs de propulsion (ces derniers peuvent également posséder des moteurs électriques de secours) ;
- d'une hélice, possédant généralement de nombreuses pales de grande taille[10];
- une source d'énergie :
- soit des accumulateurs électriques rechargés par des génératrices couplées à des moteurs diesels ou à des dispositifs anaérobies dans le cas des sous-marins classiques ;
- soit, pour les sous-marins nucléaires, un réacteur nucléaire alimentant en vapeur des turbos-alternateurs (et éventuellement des turbines de propulsion). Tous les sous-marins nucléaires possédent en outre une source d'énergie secondaire composée de l'ensemble moteur diesel, génératrice et accumulateurs ;
- des systèmes de régénération de l'atmosphère intérieure :
- pour les sous-marins classiques, dont l'atmosphère est régénérée à chaque marche au schnorchel, il s'agit de systèmes de secours : chandelles chimiques à oxygène et chaux sodée absorbant le gaz carbonique ;
- usine à oxygène par électrolyse de l'eau de mer et absorbeur de gaz carbonique à bord des sous-marins nucléaires ;
- d'un ou plusieurs sas d'évacuation, pour le sauvetage de l'équipage et éventuellement utilisés pour larguer des plongeurs.
Les sous-marins militaires disposent en outre :
- d'un dispositif permettant le fonctionnement des moteurs diesel à l'immersion périscopique, tube d'air (schnorchel) et échappement dans l'eau ;
- d'un système de veille et de détection, principalement acoustique, composé de sonars passifs et actifs, seuls senseurs pouvant être utilisés en plongée. A l'immersion périscopique, le sous-marin peut utiliser par l'intermédiaire de mâts hissables de moyens de détection, électromagnétique actif (radar) ou passif (détecteurs de radars), optronique (périscopes de veille et d'attaque auxquels sont associés des dispositifs vidéo, de vision infra-rouge et d'amplification de lumière);
- d'un système de navigation, comprenant classiquement compas gyroscopique, loch et sondeur, généralement centrale à inertie et récepteur GPS sur une antenne périscopique et parfois d'un périscope de visée astrale (permettant de faire un point astronomique à l'immersion périscopique) ;
- d'un système d'armes permettant de lancer en plongée des torpilles, des mines, des missiles anti-navires, des missiles de croisière, et pour les SNLE des missiles balistiques. Certains sous-marins ont été équipés de missiles anti-aériens (principalement contre hélicoptères). Ils disposent par ailleurs de systèmes de lancement de leurres sonar et anti-torpilles.
- d'un système de combat (un calculateur central) qui assure l'intégration des trois systèmes précédents et permet d'effectuer les calculs nécessaires à la détermination de la cinématique des détections, présenter la situation tactique et calculer les éléments de tir ;
- de moyens de communication acoustique (téléphone sous-marin) et radio : récepteurs HF, U/VHF, et de communications par satellites avec des antennes sur des mâts périscopiques, récepteurs à très basse fréquence avec antenne filaire remorquée ou sur un cadre dans le massif (les ondes VLF peuvent en effet être reçues à quelques mètres d'immersion) et, pour certains sous-marins, antenne U/VHF remorquée ;
[modifier] Types de sous-marins
On distingue les sous-marins selon leur système énergétique et de propulsion :
- sous-marins à propulsion nucléaire ;
- sous-marins à propulsion classique (dits « conventionnels ») :
- soit diesel-électrique ;
- soit anaérobie, utilisant des piles à combustibles ou des moteurs particuliers fonctionnant en cycle fermé.
On les distingue également selon leur emploi :
- sous-marins d'attaque, à propulsion nucléaire (SNA en français, SSN pour l'OTAN) ou classique (SSK pour l'OTAN - K pour Killer). Leur mission est la destruction des forces de surface ou sous-marines ennemies par torpilles ou missiles anti-navires. Ils peuvent également être dotés de missiles de croisière pour la frappe d'objectifs terrestres.
- sous-marins lanceur d'engins balistiques (ils sont tous aujourd'hui à propulsion nucléaire), SNLE en français, SSBN pour l'OTAN. Leur mission est la dissuasion nucléaire et ils peuvent lancer, en plongée, des missiles balistiques à charge nucléaire ;
- sous-marins nucléaires lanceurs de missiles de croisière (SSGN pour l'OTAN Submarine Guided Missile Nuclear) ; il s'agit de SSBN transformés à cet effet.
- sous-marins de sauvetage, conçus pour venir en aide à un équipage coincé dans un sous-marin endommagé, opérant à partir d'un navire de surface (DSRV pour l'OTAN).
- sous-marins civils, principalement dédiés à la recherche :
Voir l’article Nautile. Voir l’article Cyana. Voir l’article Mir (sous-marin).
Les sous-marins militaires sont généralement répartis en classes.
[modifier] Le sous-marin dans la littérature
- Le plus célèbre reste le Nautilus du capitaine Nemo, héros de Vingt mille lieues sous les mers de Jules Verne.
- Le sous-marin en forme de squale, inventé par le Professeur Tournesol, apparaît dans la bande dessinée Le Trésor de Rackham le Rouge d'Hergé.
- Dans les techno-thrillers, le maître reste Tom Clancy qui a en particulier créé le sous-marin Octobre Rouge dans le roman À la poursuite d'Octobre Rouge, dérivé de la classe Typhoon et doté d'une propulsion quasi-indétectable par hélices sous une conduite d'eau qui parcourt toute la longueur du sous-marin. Mais il s'agit plutôt d'une exception, les autres sous-marins mis en scène comme l'USS Dallas (SSN-700) (dans les romans appartenants à la « Ryanverse ») ou l' USS Cheyenne (SSN-773) dans Code SSN, sont, eux, authentiques.
- Un autre auteur de techno-thrillers, Patrick Robinson, créé toujours ses fictions dans le monde des sous-marins. Plusieurs d'entre eux sont fictifs : l’USS Shark dans « Mutinerie sur le Shark » ou le Xia III chinois dans « USS Seawolf ».
- Un best-seller, Das Boot, a été écrit par Lothar-Günther Buchheim dans les années 70, et adapté au cinèma (avec le même titre, et le même succès) en 1981. Inspiré de faits réels, ce roman raconte la vie d'un équipage de U-boot allemand lors d'une mission, pendant la 2de guerre mondiale.
- Michael DiMercurio, un ancien sous-marinier, a écrit de nombreux romans dont l'histoire se passe dans les submersibles. Il a ainsi créé de nombreux bâtiments (les Destiny, les Soleil Levant et le Kaliningrad). Mais il utilise aussi des navires existants (les Los Angeles, les Seawolf, et les Piranha dérivés du type Sturgeon).
[modifier] Notes
- ↑ ce qui le distingue d'un bathyscaphe qui ne peut se déplacer que selon l'axe vertical
- ↑ il s'agit de l'immersion maximale de consigne, l'immersion d'écrasement étant, bien sûr, bien supérieure ; pour les sous-marins militaires, l'immersion maximale est de l'ordre des 2/3 de l'immersion calculée d'écrasement.
- ↑ et marginalement de la pression qui comprime la coque
- ↑ pour pallier cet inconvénient, les sous-marins classiques utilisent des soutes à combustibles extérieures, où le gazole consommé est remplacé par de l'eau de mer, la consommation se traduit alors par un alourdissement (différence de densité entre l'eau de mer et le gazole) qui vient compenser l'allègement des soutes intérieures et de la consommation de vivres. Ceci explique que les sous-marins classique ont généralement une très grande autonomie en combustible
- ↑ densité fonction de la température et de la salinité
- ↑ pour des raisons tactiques, le sous-marin peut choisir d'être à vitesse nulle et peut alors changer d'immersion, ou se poser sur le fond, en faisant varier son poids en jouant sur la quantité d'eau dans les régleurs
- ↑ de la goutte d'eau, ou encore celle des thonidés, c'est pourquoi on l'a nommé forme albacore. De plus, la forme optimale des anciens submersibles, qui naviguaient principalement en surface, était celle d'une coque de bateau, avec étrave
- ↑ l'équilibre transversal, c'est-à-dire la gîte, est assuré par les régleurs
- ↑ la partie du massif où se tient, en surface, l'équipe de quart est appelée la «baignoire», en raison de sa forme et ... parce qu'elle est souvent pleine d'eau
- ↑ ce qui permet de ralentir sa rotation tout en conservant une bonne poussée. On évite ainsi: 1.les phénomènes de cavitation, 2.le bruit généré, pour les sous-marins militaires
[modifier] Voir aussi
[modifier] Articles connexes
[modifier] Bibliographie
- Alexandre Sheldon-Duplaix, Les sous-marins : Fantômes des profondeurs, Editions Gallimard, 2006 (ISBN 2070314693)
- Jean-Marie Mathey, Sous-marins en opérations , Altipresse, 2005 (ISBN 2911218345)
- Christopher Drew, Guerre froide sous les mers : L'histoire méconnue des sous-marins espions américains , Marines Editions, 2004 (ISBN 2915379157)
- Jean-Marie Mathey, Histoire des sous-marins des origines à nos jours, E.T.A.I., 2002 (ISBN 2726885446)
[modifier] Liens externes
- La page de Netmarine consacrée aux sous-marins
- Schéma détaillé d'un sous-marin atomique
- Site francophone d'actualité, d'information et de débat sur les sous-marins
- Les Vaisseaux Noirs - - - - - - Le Monde des Sous-Marins
- "sous-mama" - Les sous-mariniers de Flandres-Artois
- Le sous-marin se raconte en photographies
- Le monde secret du sous-marin et des sous-mariniers
- ABC des sous-marins
- Les sous-marins militaires - sous-marin militaire en simulation ou radiocommandé
- Site consacré aux diverses simulations de sous-marins, avec notamment "Silent Hunter" (2ème guerre mondiale) et "Dangerous Waters" (sous-marins modernes
- Site sur les bases sous-marines, les U-Boote et différents sous-marins
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