Domaine technique

La présente invention concerne de manière générale le domaine des engins autonomes sous-marins et de surface et se rapporte plus particulièrement à un système de récupération d’engins autonomes sous-marins (AUV) ou de surface (USV). Elle trouve des applications dans le domaine de la construction navale.

Arrière-plan technologique

Dans le domaine des équipements d’exploration maritime, on met en œuvre des engins autonomes marins ou sous-marins d’exploration qu’il est nécessaire de récupérer après l’exploration. Ces engins autonomes permettent d’effectuer des mesures et relevés divers et comportent des appareils de mesures divers dont échosondeurs, sonars... Afin de faciliter la récupération de l’engin autonome, on peut mettre en œuvre un véhicule aquatique comportant une structure d’accueil et stockage interne comportant une ouverture d’accès par laquelle l’engin autonome peut passer pour entrer dans ladite structure d’accueil et stockage ou en sortir. Ainsi, l’engin autonome est récupéré ou libéré dans le milieu aquatique, le véhicule aquatique pouvant être plus facilement manipulé notamment pour remontée à bord d’un navire. Ainsi, le document FR17/60492 propose une structure flottante pour le déploiement et la récupération d’au moins un engin aquatique autonome par un navire. Dans ce type de système, l’engin autonome doit entrer et sortir de la structure d’accueil et stockage par ses propres moyens. On connaît également des dispositifs de récupération par les documents suivants : US 2005/204991 A1 qui divulgue un dispositif de capture d’un objet sous-marin à deux chenillettes d’entraînement mais sans information sur des positions fonctionnelles des chenillettes; US 2008/202405 A1 ; DE 102017220932 A1; US 8424 479 B1; US 9522715 B1 et WO 2004/103804 A1, ces derniers documents divulguant des dispositifs de récupération d’engin maritimes à rampes de récupération pour la plupart.

Exposé de l’invention

Le demandeur propose, avec la présente invention, une solution permettant d’entraîner l’engin autonome pour le faire entrer ou le faire sortir d’une structure d’accueil et stockage. Dans son principe, elle consiste en une structure de récupération du type cage de l’AUV ou de l’USV. Cette structure peut être flottante ou immergée, active, c-à-d dotée de propulseurs, ou passive. Cette structure peut être suspendue ou tractée. Cette structure dont la géométrie permet d’accueil et le stockage de l’engin autonome est équipée d’un mécanisme permettant de faire entrer activement l’engin dès lors qu’il commence à s’engager à l’ouverture de la structure d’accueil et stockage.

Ainsi, ce n’est pas l’engin qui doit, par sa propre propulsion se mettre en position dans la structure d’accueil et stockage mais le système grâce à, de préférence, des chenillettes motorisées qui force l’entrée de l’engin dans la structure d’accueil et stockage, ou, inversement, sa sortie. Ces chenillettes sont de préférence positionnées de telle sorte que le contact avec l’engin autonome soit assuré quel que soit l’angle d’arrivée de l’engin autonome par rapport à la direction d’accès principale dans la structure d’accueil et stockage. Avantageusement, les chenillettes sont articulées basculantes et sur ressort de sorte qu’elles permettent une grande liberté de mouvement à l’engin autonome en début de phase d’entrée. Le ressort permet aussi d’amortir les chocs entre l’engin autonome et le système de récupération.

Plus précisément, l’invention concerne un système de récupération, dans une structure d’accueil et stockage, d’un engin autonome en milieu aquatique, l’engin autonome comportant une enveloppe externe, la structure d’accueil et stockage comportant une ouverture d’accès par laquelle l’engin autonome peut passer pour entrer dans un logement de ladite structure d’accueil et stockage ou en sortir selon une direction d’accès principale à la structure d’accueil et stockage, dans lequel au moins un organe d’entraînement de l’engin autonome est agencé dans l’ouverture d’accès, l’organe d’entraînement comportant au moins un élément mobile motorisé d’entraînement pouvant venir s’appliquer contre l’enveloppe de l’engin autonome et permettant d’entraîner l’engin autonome dans ou hors de la structure d’accueil et stockage.

D’autres caractéristiques non limitatives et avantageuses du procédé conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes :

- le système comporte une structure d’accueil et stockage comportant au moins un organe d’entraînement,

- l’engin autonome est un engin autonome sous-marin (AUV) ou un engin autonome de surface (USV),

- la structure d’accueil et stockage forme une cage au sein d’un véhicule aquatique,

- la structure d’accueil et stockage est amovible dans un véhicule aquatique,

- le véhicule aquatique est un véhicule flottant,

- le véhicule aquatique est un véhicule flottant pouvant être immergé,

- le véhicule aquatique est un véhicule immergé, - le véhicule aquatique est un véhicule passif suspendu ou tracté devant être remorqué ou hissé pour ses déplacements,

- le véhicule aquatique est un véhicule actif doté de propulseurs,

- le véhicule aquatique actif peut en outre être suspendu ou tracté,

- l’organe d’entraînement assure un centrage de l’engin autonome,

- la structure d’accueil et stockage comporte des moyens de centrage de l’engin autonome,

- les moyens de centrage sont des glissières,

- les moyens de centrage sont des rouleaux de roulement sur lesquels l’enveloppe de l’engin autonome peut circuler,

- les rouleaux de roulement sont passifs,

- les rouleaux de roulement sont motorisés et assurent complémentairement l’entraînement de l’engin autonome,

- l’élément mobile motorisé est une chenillette constituée d’une bande sans fin allongée, étendue entre les extrémités interne et externe de l’organe d’entraînement et pouvant être mise en mouvement,

- la chenillette est en caoutchouc vulcanisé,

- la partie de bande sans fin de la chenillette venant en regard de l’enveloppe de l’engin autonome entre les extrémités interne et externe de l’organe d’entraînement repose sur un châssis de l’organe d’entraînement par l’intermédiaire de roues montées sur des éléments résilients, notamment ressorts ou amortisseurs,

- la partie de bande sans fin de la chenillette venant en regard de l’enveloppe de l’engin autonome est sensiblement plane longitudinalement entre les extrémités interne et externe de l’organe d’entraînement, en l’absence d’application contre l’enveloppe,

- la partie de bande sans fin de la chenillette venant en regard de l’enveloppe de l’engin autonome est incurvée longitudinalement entre les extrémités interne et externe de l’organe d’entraînement, en l’absence d’application contre l’enveloppe,

- la partie de bande sans fin de la chenillette venant en regard de l’enveloppe de l’engin autonome est incurvée longitudinalement avec deux zones sensiblement planes entre les extrémités interne et externe de l’organe d’entraînement, en l’absence d’application contre l’enveloppe,

- la partie de bande sans fin de la chenillette venant en regard de l’enveloppe de l’engin autonome est sensiblement plane perpendiculairement,

- la partie de bande sans fin de la chenillette venant en regard de l’enveloppe de l’engin autonome est sensiblement concave vers l’extérieur perpendiculairement, - la chenillette comporte une face externe destinée à s’appliquer contre l’enveloppe de l’engin autonome et la face externe est sensiblement lisse,

- la chenillette comporte une face externe destinée à s’appliquer contre l’enveloppe de l’engin autonome et la face externe de la chenillette comporte des indentations,

- l’enveloppe de l’engin autonome comporte des crans dans lesquels les indentations peuvent s’engrener,

- ledit au moins un élément mobile motorisé de l’organe d’entraînement est une roue dentée motorisée et l’enveloppe de l’engin autonome comporte des crans dans lesquels les dents de la roue dentée s’engrènent pour entraînement par crémaillère,

- chaque organe d’entraînement comporte au moins deux roues dentées motorisées, une à chaque extrémité longitudinale de l’organe d’entraînement,

- l’organe d’entraînement est allongé entre deux extrémités, une extrémité interne disposée dans le logement de la structure d’accueil et stockage et une extrémité externe disposée à l’extérieure de la structure d’accueil et stockage,

- l’organe d’entraînement est basculant entre une position d’attente de récupération et une position d’entraînement, de telle sorte que dans la position d’attente de récupération l’organe d’entraînement est incliné par rapport à la direction d’accès, l’extrémité interne de l’organe d’entraînement étant plus proche de la direction d’accès que l’extrémité externe de l’organe d’entraînement, et que dans la position d’entraînement l’organe d’entraînement est positionné pour s’appliquer contre l’enveloppe de l’engin autonome pour l’entraîner,

- dans la position d’entraînement, l’organe d’entraînement est positionné contre et sensiblement parallèlement à l’enveloppe de l’engin autonome,

- l’organe d’entraînement basculant comporte en outre une position de stockage d’engin dans laquelle l’engin autonome est entré dans la structure d’accueil et stockage et y est stocké, dans la position de stockage d’engin l’organe d’entraînement étant incliné par rapport à la direction d’accès, l’extrémité externe de l’organe d’entraînement étant plus proche de la direction d’accès que l’extrémité interne de l’organe d’entraînement afin de fermer vers l’arrière l’ouverture d’accès,

- la position de l’organe d’entraînement basculant est commandée par un effecteur commandé, l’effecteur comportant un dispositif de débrayage débrayant la position commandée en cas de contrainte supérieure à un seuil déterminé sur l’organe d’entraînement,

- la position de l’organe d’entraînement basculant est obtenue passivement, l’organe d’entraînement basculant étant contraint par un élément résilient, notamment un ressort, dans la position d’attente de récupération en l’absence d’autre contrainte,

- l’organe d’entraînement est en outre mobile en translation perpendiculairement à la direction d’accès, - l’organe d’entraînement est mobile en translation perpendiculairement à la direction d’accès sous l’action d’un effecteur commandé,

- l’organe d’entraînement mobile en translation perpendiculairement à la direction d’accès est contraint par un élément résilient, notamment un ressort, pour se rapprocher de la direction d’accès en l’absence d’autre contrainte, - l’effecteur commandé est à piston,

- le système comporte des amortisseurs des organes d’entraînement,

- l’élément mobile motorisé de l’organe d’entraînement est entraîné par un moteur hydraulique, électrique ou pneumatique,

- le moteur de l’élément mobile motorisé de l’organe d’entraînement est protégé contre les surcharges,

- entre un et six organes d’entraînement sont agencés dans l’ouverture d’accès et dans le cas d’au moins deux organes d’entraînement, lesdits organes d’entraînement sont équiangulairement répartis sur le pourtour de l’ouverture d’accès, - le système comporte un seul organe d’entraînement de l’engin autonome qui est agencé dans l’ouverture d’accès et au moins un rouleau de roulement qui est agencé dans l’ouverture d’accès à l’opposé de l’organe d’entraînement,

- le système comporte un seul organe d’entraînement de l’engin autonome qui est agencé dans l’ouverture d’accès et un ensemble de rouleaux de roulement qui sont agencés sur le pourtour de l’ouverture d’accès en regard de l’organe d’entraînement,

- le système comporte deux organes d’entraînement de l’engin autonome qui sont agencés dans l’ouverture d’accès en opposition et au moins un rouleau qui est agencé dans l’ouverture d’accès, - le système comporte trois organes d’entraînement de l’engin autonome qui sont agencés équiangulairement dans l’ouverture d’accès,

- le système comporte trois organes d’entraînement de l’engin autonome qui sont agencés équiangulairement dans l’ouverture d’accès et au moins un rouleau qui est agencé dans l’ouverture d’accès, - le système comporte au moins trois organes d’entraînement de l’engin autonome qui sont agencés équiangulairement dans l’ouverture d’accès,

- le système comporte en outre des rouleaux de roulement passifs sur lesquels l’enveloppe de l’engin autonome peut circuler, - les rouleaux de roulement passifs sont agencés sur l’ouverture d’accès,

- les rouleaux de roulement passifs sont agencés dans la structure d’accueil et stockage,

- le système comporte en outre au moins un organe d’entraînement interne disposé totalement dans la structure d’accueil et stockage,

- plusieurs organes d’entraînement sont répartis sur le pourtour de l’ouverture d’accès,

- le système comporte en outre au moins un rouleau de roulement actif d’entraînement de l’engin autonome, ledit au moins un rouleau de roulement actif étant disposé totalement dans la structure d’accueil et stockage.

Brève description des dessins

[Fig. 1] représente une vue de dessus simplifiée d’un engin autonome sous-marin et de la partie d’entrée la structure d’accueil et stockage du système,

[Fig. 2] représente une vue latérale arrière de la structure d’accueil et stockage du système dans laquelle un engin autonome sous-marin est en cours d’introduction, [Fig. 3] représente une vue latérale légèrement arrière d’un véhicule aquatique dans lequel est inséré la structure d’accueil et stockage du système dans laquelle un engin autonome sous-marin est en cours d’introduction,

[Fig. 4] représente une vue latérale arrière d’une variante de la structure d’accueil et stockage du système dans laquelle une torpille autonome sous-marine vient d’arriver à l’ouverture d’accès par laquelle l’engin autonome peut passer pour entrer dans ladite structure d’accueil et stockage,

[Fig. 5] représente une vue latérale arrière de la variante de la structure d’accueil et stockage de la figure 4 dans laquelle une torpille autonome sous-marine est en cours d’introduction.

Description détaillée d’un exemple de réalisation

La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d’exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l’invention et comment elle peut être réalisée. Le système de l’invention maintenant décrit dans le détail comporte des organes d’entraînement comportant des chenillettes.

Sur la figure 1 , la partie avant d’un engin autonome 1 est représenté sur la gauche et la partie arrière la structure d’accueil et stockage 3 qui comporte l’ouverture d’accès 12 est représenté sur la droite. L’engin autonome 1 comporte une enveloppe externe et, à l’avant, un dispositif d’accostage 10 destiné à permettre un accrochage à un poste d’accostage situé dans un logement d’une structure d’accueil et stockage 3. En outre de l’accrochage, on peut prévoir des connexions notamment électriques et/ou de données et/ou de fluides... par le dispositif d’accostage 10. L’engin autonome 1 peut comporter sur sa face inférieure au moins une roue permettant le roulement dudit engin autonome 1 sur un/des éventuel chemin de roulement bas disposé sur le fond du logement de la structure d’accueil et stockage 3. Les chemins de roulement sont typiquement des glissières évasées.

L’engin autonome est dans cet exemple un engin flottant submersible. Dans des variantes ce peut être un engin autonome seulement flottant ou seulement sous- marin.

La structure d’accueil et stockage 3 est constituée d’une cage et forme un logement allongé selon une direction d’accès principale 13 pour le stockage interne de l’engin autonome 1. L’engin autonome 1 entre et sort de la structure d’accueil et stockage 3 suivant la direction d’accès principale 13 en passant par une ouverture d’accès 12. La structure d’accueil et stockage 3 est configurée pour pouvoir s’insérer dans un véhicule aquatique (figure 3) de préférence d’une manière amovible afin de pouvoir changer la structure d’accueil en fonction du type d’engin autonome et/ou pour optimiser les opérations.

La structure d’accueil et stockage 3 comporte deux organes d’entraînement 4 à chenillettes 7. Chaque organe d’entraînement 4 à chenillette 7 est disposé latéralement, sur le pourtour de l’ouverture d’accès 12, les deux organes d’entraînement 4 à chenillettes 7 étant en vis-à-vis. Les chenillettes comportent à leur surface des indentations.

L’organe d’entraînement 4 à chenillette 7 est allongé longitudinalement entre deux extrémités : une extrémité interne disposée dans la structure d’accueil et stockage 3 et une extrémité externe disposée à l’extérieure de la structure d’accueil et stockage 3. Chaque organe d’entraînement 4 à chenillette 7 est monté basculant/pivotant et est biaisé par un ressort 14 faisant que, en l’absence de contrainte comme représenté figure 1 et qui correspond à une position d’attente de récupération, l’organe d’entraînement 4 est incliné de manière à ce que son extrémité interne soit plus proche de la direction d’accès principale 13 que son extrémité externe. Dans la position d’attente de récupération, les organes d’entraînement forment à l’entrée de l’ouverture d’accès 12 un entonnoir permettant de guider et de centrer l’engin autonome le long de la direction d’accès principale 13.

En l’absence de contrainte autre que le ressort 14, les organe d’entraînement 4 sont inclinés de manière à ce que l’écart/distance entre leurs extrémités internes en vis-à-vis soit inférieure à la largeur ou diamètre de l’engin autonome afin que le passage de ce dernier dans l’ouverture d’accès 12 provoque un basculement des organes d’entraînement dans des positions d’entraînement et l’application ferme des organes d’entraînement 4 contre l’enveloppe de l’engin autonome. Dans le cas d’un système avec un seul organe d’entraînement 4, en l’absence de contrainte autre que le ressort 14, l’organe d’entraînement 4 est incliné de manière à ce que l’écart/distance entre son extrémité interne et le pourtour de l’ouverture d’accès 12 en vis-à-vis de cette extrémité interne soit inférieure à la largeur ou diamètre de l’engin autonome afin que le passage de ce dernier dans l’ouverture d’accès 12 provoque un basculement de l’organe d’entraînement et son application ferme contre l’enveloppe de l’engin autonome.

Dans cet exemple, le basculement/pivotement est passif en ce que c’est l’engin autonome qui provoque un basculement de l’organe d’entraînement en contrant l’effet du ressort 14, ce qui permet d’appliquer fermement l’organe d’entraînement contre l’engin autonome pour assurer un contact d’entraînement efficace entre la chenillette et l’enveloppe de l’engin autonome. Dans une variante, un effecteur commandé peut permettre un basculement actif de l’organe d’entraînement mais, de préférence, on met aussi en oeuvre un ressort pour contraindre/biaiser quelque peu l’organe d’entraînement afin que son extrémité interne soit plus proche de la direction d’accès principale 13 que son extrémité externe en l’absence de contrainte autre que celle du ressort, ce qui assure en outre une sécurité contre des chocs. L’effecteur peut en outre ou alternative comporter une sécurité permettant son effacement temporaire en cas de choc excessif.

Chaque organe d’entraînement 4 à chenillette 7 comporte un châssis allongé sur lequel s’enroule une bande sans fin formant la chenillette 7. La chenillette 7 circule sur des roues 9. De préférence les roues 9 sont montées sur des ressorts ou amortisseurs afin de pouvoir épouser au mieux l’enveloppe de l’engin autonome. Un moteur 8, de préférence pneumatique, est installé sur le châssis de l’organe d’entraînement 4. L’avantage d’un moteur pneumatique est qu’il est protégé contre les surcharges : si une trop grande résistance est opposée au mouvement de la chenillette, le moteur ne risque pas de se détériorer.

Sur la figure 2, l’engin autonome 1 a commencé à être entraîné dans la structure d’accueil et stockage 3 par les deux organes d’entraînement 4 à chenillettes 7.

Les deux organes d’entraînement 4 à chenillettes 7 latéraux, en vis-à-vis, dont la distance entre leurs deux extrémités internes en l’absence de contrainte (autre que leurs ressorts) est inférieure à la largeur de l’engin autonome, ont maintenant basculé dans la position d’entraînement et s’appliquent fermement contre les parties latérales de l’enveloppe de l’engin autonome 1. Les chenillettes 7 ont été mises en mouvement par les moteurs 8 et l’engin autonome est entraîné à l’intérieur du logement de la structure d’accueil et stockage 3.

Plus généralement, les moteurs 8 d’entrainement des chenillettes peuvent être pneumatiques, hydrauliques ou électriques. De préférence, la transmission mécanique entre les moteurs et les chenillettes autorise un glissement au-delà d’un certain effort mécanique, soit par le biais d’embrayage glissant, soit par la conception même du moteur qui lui permet d’être immobilisé sans dommage comme c’est le cas de certains moteurs pneumatiques.

Des moyens de détection permettent de détecter la présence d’un engin autonome à faire entrer dans la structure d’accueil et stockage 3 et aussi de déterminer quand ledit engin autonome a fini d’entrer dans le logement afin d’arrêter les moteurs 8 des chenillettes 7. D’autres moyens de détection peuvent être mis en oeuvre comme, par exemple, des détecteurs de surcharge moteur et/ou de blocage de chenillette. Le fonctionnement du système pour récupération et pour la sortie/libération de l’engin autonome est supervisé par un automate comportant des moyens de contrôle et commande informatiques pouvant aussi recevoir des ordres à distance par un opérateur.

Les deux organes d’entraînement 4 à chenillettes 7 étant latéraux et opposés sur le pourtour de l’ouverture d’accès 12, on obtient un certain centrage transversal de l’engin autonome le long de la direction d’accès principale 13.

Des moyens de centrage additionnels de l’engin autonome sont mis en oeuvre dont des glissières 11 hautes et basses pour centrage en vertical. On peut prévoir des glissières latérales. En plus du/des éventuels chemins de roulement bas, on peut prévoir un/des chemins de roulement hauts disposé sur le haut du logement de la structure d’accueil et stockage 3 pour circulation de roues disposées à la surface supérieure de l’engin autonome 1. En variante ou complément ce sont des rouleaux de la structure d’accueil et stockage 3 qui permettent à l’enveloppe de l’engin autonome de circuler sur ces rouleaux.

Outre des rouleaux passifs, la structure d’accueil et stockage 3 peut aussi comporter des rouleaux motorisés pour assister l’entraînement de l’engin autonome plus en avant des organes d’entraînement 4 à chenillettes 7 et, éventuellement, continuer à entraîner l’engin autonome jusqu’à sa position de stockage si cette dernière est telle que les organes d’entraînement 4 à chenillettes 7 ne s’appliquent plus sur l’enveloppe de l’engin autonome.

Figure 3, la structure d’accueil et stockage 3 a été insérée dans un véhicule aquatique 5 ici flottant. L’engin autonome 1 est stocké dans la structure d’accueil et stockage 3 et il est donc possible de le récupérer sur un navire en remontant sur le navire le véhicule aquatique et, inversement de procéder à une mise à l’eau en mettant à l’eau le véhicule aquatique 5 avec l’engin autonome dans la structure d’accueil et stockage 3.

Le véhicule aquatique flottant peut être remorqué et passif ou être motorisé et possiblement télécommandé ou filoguidé. Le véhicule aquatique peut comporter un équipage ou être sans équipage et autonome. Le véhicule aquatique peut être submersible ou sous-marin dans des variantes.

Sur la figure 6, l’engin autonome 6 est cette fois en forme de torpille et est un engin autonome sous-marin. Une structure d’accueil et stockage 3 adaptée à la forme de torpille est mise en oeuvre et elle comporte quatre organes d’entraînement 4 à chenillettes 7 équiangulairement répartis sur le pourtour de l’ouverture d’accès 12, c’est-à-dire à 90° l’un de l’autre. Comme précédemment, la distance entre les extrémités internes des organes d’entraînement 4 en l’absence de contrainte (autre que leurs ressorts) est inférieure au diamètre de l’engin autonome et du fait que l’engin autonome récupéré a commencé à être entraîné dans le logement, les organes d’entraînement ont basculés dans la position d’entraînement et les chenillettes 7 s’appliquent contre l’enveloppe de l’engin autonome 6, assurant en outre de son entraînement, un certain centrage de celui- ci. On comprend que pour l’entraînement, les moteurs 8 ont été activés pour entraîner les chenillettes 7 qui entraînent à leur tour l’engin autonome 6.

Figure 5, l’entrée de l’engin autonome 6 dans le logement de la structure d’accueil et stockage 3 se poursuit par entraînement par les chenillettes 7.

On a présenté ci-dessus le fonctionnement du système en récupération mais on comprend bien qu’il peut fonctionner en libération de l’engin autonome et pour cela on prévoit des moyens pour faire tourner les chenillettes en sens inverse du précédent, idem pour les éventuels rouleaux motorisés de la structure d’accueil et stockage 3.

On a présenté des organes d’entraînement à chenillettes mais on prévoit dans des variantes de remplacer les chenillettes par des systèmes à crémaillères, des roues dentées motorisées étant agencées à la surface des organes d’entraînement et pouvant engrener des crans à la surface de l’enveloppe de l’engin autonome.

Dans une modalité de réalisation particulière, on peut prévoir un actionneur pour placer les organes d’entraînement dans une position de stockage d’engin permettant de refermer vers l’arrière le logement de la structure d’accueil une fois l’engin autonome entré et stocké dans ledit logement.