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Title:
UNDERWATER VEHICLE INTERNAL ASSEMBLY FITTED WITH A SYSTEM FOR TREATING AMBIENT GAS AND ASSOCIATED TREATMENT METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/152930
Kind Code:
A1
Abstract:
This assembly comprises a chamber (40) delimiting an internal volume (24) containing an ambient gas and a system (42) for treating the ambient gas. The treatment system (42) comprises an upstream inlet (68) for drawing off ambient gas from the chamber (40), a device (51) for treating the ambient gas and an assembly (50) for conveying the ambient gas from the upstream inlet (68) towards the treatment device (51). The treatment device (51) comprises at least one nitrogen generator (52) capable of generating a nitrogen‑rich treated stream and an oxygen‑rich discharge stream from the ambient gas tapped off. The treatment system (42) comprises a purge assembly (54) connected to the nitrogen generator (52) to discharge the nitrogen‑rich stream to the exterior of the underwater vehicle (10).

Inventors:
PIGANEAU NICOLAS (FR)
Application Number:
PCT/EP2012/058801
Publication Date:
November 15, 2012
Filing Date:
May 11, 2012
Export Citation:
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Assignee:
DCNS (FR)
PIGANEAU NICOLAS (FR)
International Classes:
B63G8/36
Foreign References:
US3740928A1973-06-26
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
BLOT, Philippe et al. (FR)
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Claims:
REVENDICATIONS

1 . - Ensemble intérieur (22) d'engin sous-marin (10), du type comprenant :

- une enceinte (40) délimitant un volume intérieur (24) contenant un gaz ambiant ;

- un système (42) de traitement du gaz ambiant, le système (42) de traitement comportant :

o une entrée amont (68) de prélèvement de gaz ambiant dans l'enceinte (40) ;

o un dispositif (51 ) de traitement du gaz ambiant ;

o un ensemble (50) de convoyage du gaz ambiant depuis l'entrée amont (68) vers le dispositif de traitement (51 ) ;

caractérisé en ce que le dispositif de traitement (51 ) comporte au moins un générateur d'azote (52) propre à engendrer un courant traité riche en azote et un courant de décharge riche en oxygène à partir du gaz ambiant prélevé, le système de traitement (42) comportant un ensemble de purge (54) raccordé au générateur d'azote (52) pour évacuer le courant riche en azote vers l'extérieur de l'engin sous-marin (10).

2. - Ensemble intérieur (22) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'ensemble de convoyage (50) comporte un compresseur amont (62).

3. - Ensemble intérieur (22) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le générateur d'azote (52) comprend un premier adsorbeur (70A), et un deuxième adsorbeur (70B) monté en parallèle du premier adsorbeur (70A), le générateur d'azote (52) comportant une unité de commande (74) propre à pressuriser sélectivement le premier adsorbeur (70A) et le deuxième adsorbeur (70B) pour que dans une première configuration, le premier adsorbeur (70A) produise le courant traité riche en azote, et le deuxième adsorbeur (70B) produise le courant de décharge riche en oxygène, et pour que dans une deuxième configuration, le premier adsorbeur (70A) produise le courant de décharge riche en oxygène et le deuxième adsorbeur (70B) produise le courant traité riche en azote.

4. - Ensemble intérieur (22) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le premier adsorbeur (70A) et le deuxième adsorbeur (70B) comportent un matériau d'adsorption (77) propre à adsorber sélectivement l'oxygène à une première pression haute, le matériau d'adsorption (77) étant et propre à relâcher l'oxygène adsorbé à une deuxième pression basse inférieure à la première pression haute.

5. - Ensemble intérieur (22) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le premier adsorbeur (70A) et le deuxième adsorbeur (70B) contiennent un matériau d'adsorption propre à adsorber sélectivement l'azote à une première pression haute, le matériau d'adsorption étant propre à relâcher l'azote à une deuxième pression basse inférieure à la première pression haute.

6.- Ensemble intérieur (22) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le générateur d'azote (52) est un générateur à membrane.

7.- Ensemble intérieur (22) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ensemble de purge (54) comprend un compresseur aval (100) raccordé au générateur d'azote (52), pour comprimer le courant traité riche en azote, l'ensemble de purge (54) comportant des moyens (1 14) de stockage du courant traité comprimé.

8.- Ensemble intérieur (22) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ensemble de purge (54) comprend un conduit de purge (102) destiné à déboucher à l'extérieur de l'engin sous-marin (10), le conduit de purge (102) étant équipé d'au moins une vanne de purge (1 10).

9. - Ensemble intérieur (22) selon la revendication 8, caractérisé en ce que le conduit de purge (102) est disposé au moins en partie au-dessus de l'enceinte (40) pour déboucher dans un volume gazeux situé au-dessus de l'enceinte (40) lorsque l'engin sous-marin (10) est au moins partiellement immergé.

10. - Ensemble intérieur (22) selon la revendication 8, caractérisé en ce que le conduit de purge (102) débouche en regard de l'enceinte (40) ou sous l'enceinte (40) pour déboucher dans un volume d'eau.

1 1 . - Engin sous-marin (10), caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble intérieur (22) selon l'une quelconque des revendications précédentes.

12. - Procédé de conditionnement du gaz ambiant présent dans le volume intérieur (24) d'un ensemble intérieur (22) selon l'une quelconque des revendications précédentes, du type comportant les étapes suivantes :

- évacuation progressive de gaz ambiant hors du volume intérieur (24), l'étape d'évacuation comportant le prélèvement d'un courant de gaz ambiant à travers l'entrée amont (68), le convoyage du courant de gaz ambiant jusqu'au générateur d'azote (52) par l'ensemble de convoyage (50), la formation d'un courant traité riche en azote, et la formation d'un courant de décharge riche en oxygène dans le générateur d'azote (52), la pression dans le volume intérieur (24) diminuant progressivement ;

- équilibrage de la pression dans le volume intérieur par l'injection d'un courant extérieur riche en oxygène dans le volume intérieur (24).

13. - Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que le générateur d'azote (52) comprend un premier adsorbeur (70A), et un deuxième adsorbeur (70B) monté en parallèle du premier adsorbeur (70A), le générateur d'azote (52) comportant une unité de commande (74) propre à pressuriser sélectivement le premier adsorbeur (70A) et le deuxième adsorbeur (70B), l'étape d'évacuation comportant une première phase de production du courant traité riche en azote par le premier adsorbeur (70A), et du courant de décharge riche en oxygène par le deuxième adsorbeur (70B), puis une deuxième phase de production du courant traité riche en azote par le deuxième adsorbeur (70B), et du courant de décharge riche en oxygène par le premier adsorbeur (70A).

14- Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de purge du courant riche en azote engendré par le générateur (52) de traitement, l'étape de purge étant réalisée lors de l'étape d'équilibrage, le courant riche en azote engendré par le générateur d'azote (52) étant avantageusement stocké dans un moyen de stockage (1 14) de l'ensemble de purge (54) lors de l'étape d'évacuation.

15.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de purge du courant riche en azote produit par l'ensemble de génération d'azote (52), l'étape de purge étant réalisée dans une étendue d'eau lorsque l'engin sous-marin est immergé.

Description:
Ensemble intérieur d'engin sous-marin muni d'un système de traitement de gaz ambiant et procédé de traitement associé

La présente invention concerne un ensemble intérieur d'engin sous-marin, du type comprenant :

- une enceinte délimitant un volume intérieur contenant un gaz ambiant ;

- un système de traitement du gaz ambiant, le système de traitement comportant :

o une entrée amont de prélèvement de gaz ambiant dans l'enceinte ;

o un dispositif de traitement du gaz ambiant ;

o un ensemble de convoyage du gaz ambiant depuis l'entrée amont vers le dispositif de traitement.

Un tel ensemble intérieur est destiné à équiper notamment un sous-marin militaire emportant un équipage. En particulier, l'ensemble intérieur est destiné à être disposé dans un sous-marin conventionnel dépourvu de propulsion nucléaire.

Les sous-marins conventionnels sont généralement propulsés par un moteur à combustion interne tel qu'un diesel.

Pour permettre l'immersion du sous-marin pendant une durée substantielle, il est nécessaire de prévoir un système de traitement permettant de renouveler l'oxygène présent à bord du volume intérieur délimité par la coque épaisse du sous-marin.

Dans les sous-marins conventionnels, il est connu de ventiler le volume intérieur du sous-marin lors de la charge au schnorchel du moteur du sous-marin.

Cette opération est très indiscrète, puisqu'elle nécessite la mise en route du moteur au voisinage de la surface pendant un temps significatif, de l'ordre de 10 minutes.

Cependant, cette méthode est couramment utilisée sur les sous-marins conventionnels, puisque les batteries du sous-marin doivent être rechargées périodiquement.

Alternativement, pour les plongées plus longues du sous-marin, il est connu d'embarquer des chandelles à oxygène pour fournir une quantité d'oxygène supplémentaire lorsqu'il n'est pas possible de remonter à la surface pour effectuer un renouvellement d'air. Ces chandelles sont amorcées de manière pyrotechnique et dégagent de l'oxygène. Cependant, le dégagement d'oxygène est limité par rapport au volume et à la masse de chaque chandelle. De telles chandelles sont par ailleurs coûteuses et peuvent présenter des risques d'utilisation, notamment en plongée.

Dans les sous-marins conventionnels muni d'une propulsion indépendante de l'air (ou AlP), il est connu de prélever périodiquement une partie de l'oxygène stockée pour les besoins de la propulsion AlP. Cependant, ces prélèvements diminuent d'autant l'autonomie de la propulsion en immersion. Dans les sous-marins à propulsion nucléaire, il est connu d'utiliser une usine de production d'oxygène qui fonctionne par exemple par électrolyse de l'eau de mer pour en extraire l'oxygène. Une telle usine est cependant fortement consommatrice en énergie électrique, et ne peut donc pas être mise en œuvre dans un sous-marin conventionnel.

On connaît par ailleurs des sous-marins comportant des stockages d'oxygène sous forme liquide ou gazeuse, notamment pour assurer une propulsion indépendante de l'air (AIP). De tels stockages sont difficiles à mettre en œuvre dans un sous-marin, et requièrent de nombreuses précautions, compte tenu de l'espace confiné du sous-marin. En outre, les installations de manipulation de ces stockages sont complexes et d'un coût élevé, et sont très encombrantes.

Un but de l'invention est donc d'obtenir un ensemble intérieur d'engin sous-marin qui offre un renouvellement périodique de l'atmosphère présente dans le volume intérieur du sous-marin, tout en présentant une faible consommation énergétique et une absence de consommables.

A cet effet, l'invention a pour objet un ensemble du type précité, caractérisé en ce que le dispositif de traitement comporte au moins un générateur d'azote propre à engendrer un courant traité riche en azote et un courant de décharge riche en oxygène à partir du gaz ambiant prélevé, le système de traitement comportant un ensemble de purge raccordé au générateur d'azote pour évacuer le courant riche en azote vers l'extérieur de l'engin sous-marin.

L'ensemble selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes combinaisons techniquement possibles :

- l'ensemble de convoyage comporte un compresseur amont ;

- le générateur d'azote comprend un premier adsorbeur et un deuxième adsorbeur monté en parallèle du premier adsorbeur, le générateur d'azote comportant une unité de commande propre à pressuriser sélectivement le premier adsorbeur et le deuxième adsorbeur pour que dans une première configuration, le premier adsorbeur produise le courant traité riche en azote, et le deuxième adsorbeur produise le courant de décharge riche en oxygène, et pour que dans une deuxième configuration, le premier adsorbeur produise le courant de décharge riche en oxygène et le deuxième adsorbeur produise le courant traité riche en azote.

- le premier adsorbeur et le deuxième adsorbeur comportent un matériau d'adsorption propre à adsorber sélectivement l'oxygène à une première pression haute, le matériau d'adsorption étant et propre à relâcher l'oxygène adsorbé à une deuxième pression basse inférieure à la première pression haute. - le premier adsorbeur et le deuxième adsorbeur contiennent un matériau d'adsorption propre à adsorber sélectivement l'azote à une première pression haute, le matériau d'adsorption étant propre à relâcher l'azote à une deuxième pression basse inférieure à la première pression haute.

- le générateur d'azote est un générateur à membrane.

- l'ensemble de purge comprend un compresseur aval raccordé au générateur d'azote, pour comprimer le courant traité riche en azote, l'ensemble de purge comportant des moyens de stockage du courant traité comprimé.

- l'ensemble de purge comprend un conduit de purge destiné à déboucher à l'extérieur de l'engin sous-marin, le conduit de purge étant équipé d'au moins une vanne de purge.

- le conduit de purge est disposé au moins en partie au-dessus de l'enceinte pour déboucher dans un volume gazeux situé au-dessus de l'enceinte lorsque l'engin sous- marin est au moins partiellement immergé.

- le conduit de purge débouche en regard de l'enceinte ou sous l'enceinte pour déboucher dans un volume d'eau.

L'invention a également pour objet un ensemble sous-marin, caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble intérieur tel que décrit plus haut.

L'invention a aussi pour objet un procédé de conditionnement du gaz ambiant présent dans le volume intérieur d'un ensemble intérieur tel que décrit plus haut, du type comportant les étapes suivantes :

- évacuation progressive de gaz ambiant hors du volume intérieur, l'étape d'évacuation comportant le prélèvement d'un courant de gaz ambiant à travers l'entrée amont, le convoyage du courant de gaz ambiant jusqu'au générateur d'azote par l'ensemble de convoyage, la formation d'un courant traité riche en azote, et la formation d'un courant de décharge riche en oxygène dans le générateur d'azote, la pression dans le volume intérieur diminuant progressivement ;

- équilibrage de la pression dans le volume intérieur par l'injection d'un courant extérieur riche en oxygène dans le volume intérieur.

Le procédé selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes combinaisons techniquement possibles :

- le générateur d'azote comprend un premier adsorbeur, et un deuxième adsorbeur monté en parallèle du premier adsorbeur, le générateur d'azote comportant une unité de commande propre à pressuriser sélectivement le premier adsorbeur et le deuxième adsorbeur, l'étape d'évacuation comportant une première phase de production du courant traité riche en azote par le premier adsorbeur, et du courant de décharge riche en oxygène par le deuxième adsorbeur, puis une deuxième phase de production du courant traité riche en azote par le deuxième adsorbeur, et du courant de décharge riche en oxygène par le premier adsorbeur.

- il comporte une étape de purge du courant riche en azote engendré par le générateur de traitement, l'étape de purge étant réalisée lors de l'étape d'équilibrage, le courant riche en azote engendré par le générateur d'azote étant avantageusement stocké dans un moyen de stockage de l'ensemble de purge lors de l'étape d'évacuation.

- il comporte une étape de purge du courant riche en azote produit par l'ensemble de génération d'azote, l'étape de purge étant réalisée dans une étendue d'eau lorsque l'engin sous-marin est immergé.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :

- la figure 1 est une vue schématique en coupe suivant un plan vertical médian d'un premier engin sous-marin selon l'invention ;

- la figure 2 est une vue schématique de l'ensemble intérieur selon l'invention de l'engin de la figure 1 ;

- la figure 3 est un diagramme synoptique fonctionnel d'un générateur d'azote présent dans l'ensemble de la figure 2, dans une première configuration de fonctionnement ;

- la figure 4 est une vue analogue à la figure 3 dans une deuxième configuration de fonctionnement.

Dans tout ce qui suit les pressions sont exprimées en bars absolus, sauf si le contraire est précisé.

Un premier engin sous-marin 10 selon l'invention est illustré par la figure 1 . Cet engin 10 est avantageusement un sous-marin conventionnel dépourvu de moyens de propulsion nucléaire.

L'engin sous-marin 10 comporte de manière connue une coque épaisse intérieure 12, et une coque extérieure 14 délimitant avec la coque épaisse 12 au moins un ballast 16.

L'engin sous-marin 10 comprend un massif 18 faisant saillie au-dessus de la coque extérieure 14, un ensemble de propulsion 20 et un ensemble intérieur 22 délimitant un volume intérieur gazeux 24 destiné à recevoir un équipage.

L'ensemble de propulsion 20 comporte notamment un moteur à combustion interne 25 tel qu'un moteur diesel. De manière classique, l'ensemble de propulsion 20 comporte en outre un tube schnorchel 26 s'étendant à travers le massif 18, puis jusqu'au moteur 25 pour alimenter le moteur 25 en gaz extérieur, lorsque l'engin 10 navigue en étant immergé. L'ensemble de propulsion 20 comporte en outre un alternateur destiné à recharger des batteries 28.

L'ensemble intérieur 22 comporte une enceinte 40 délimitant de manière sensiblement étanche le volume intérieur 24, l'enceinte 40 contenant un gaz ambiant. L'ensemble intérieur 22 comporte en outre un système 42 de traitement du gaz ambiant présent dans l'enceinte 40. Comme on le verra plus bas, le système de traitement 42 est propre à capter une partie de l'azote présent dans le gaz ambiant pour placer le volume intérieur 24 en légère dépression, puis à relarguer l'azote capté à l'extérieur de l'engin sous-marin 10, lors d'une étape de purge.

L'ensemble intérieur 22 comporte en outre une conduite de fourniture d'un gaz extérieur riche en oxygène permettant d'équilibrer la pression dans le volume intérieur 24. Le gaz extérieur est par exemple l'air ambiant présent autour de l'engin sous-marin 10 lorsque l'engin 10 flotte à la surface de l'eau. La conduite de fourniture est avantageusement formée par le tube schnorchel 26 ou est raccordé à ce tube 26.

L'enceinte 40 est par exemple délimitée par la coque épaisse 12 ou par une paroi disposée dans la coque épaisse 12.

Le système de traitement 42 comporte un ensemble 50 de prélèvement et de convoyage de gaz ambiant, un dispositif 51 de traitement comportant un générateur d'azote 52 et un ensemble 54 de purge de l'azote récupéré.

Le système de traitement 42 comporte en outre avantageusement une conduite 56 de recyclage de gaz ambiant traité dans l'enceinte 40.

Comme illustré par la figure 2, l'ensemble de prélèvement et de convoyage 50 comporte une conduite de prélèvement 60 et un compresseur amont 62. Il comporte de manière optionnelle un filtre amont 64 et un stockage amont 66 de gaz ambiant comprimé.

La conduite amont 60 débouche en amont dans le volume intérieur 24 par une entrée amont 68. Elle raccorde l'entrée amont 68 au compresseur 62.

Le compresseur 62 est propre à comprimer le gaz ambiant prélevé dans le volume intérieur 24 sensiblement à la pression atmosphérique jusqu'à une pression supérieure à 5 bars et notamment comprise entre 7 bars et 10 bars.

Le compresseur 62 produit en sortie un gaz ambiant comprimé. Le filtre 64 est propre à purifier le gaz ambiant comprimé, pour enlever notamment les impuretés et éventuellement une partie de l'eau qu'il contient. Le stockage amont 66 est par exemple formé par un ballon susceptible de contenir le gaz ambiant sous pression lorsque le dispositif de traitement 51 n'est pas fonctionnel.

Selon l'invention, le dispositif de traitement 51 comporte un générateur d'azote 52, pour produire un courant traité riche en azote et un courant de décharge riche en oxygène.

Par « riche en azote », on entend que le courant traité comporte une teneur en azote supérieure à celle du gaz ambiant introduit dans le générateur, et par exemple supérieure à 99 % molaire.

Par « riche en oxygène », on entend que le courant de décharge comporte une teneur en oxygène supérieure à celle du gaz ambiant introduit dans le générateur 52. La teneur en oxygène dans le courant de décharge riche en oxygène est par exemple supérieure à 28 % molaire.

Le générateur d'azote 52 est par exemple du type à adsorption sous pression et notamment à adsorption modulée en pression, désigné par le terme anglais « pressure swing adsorption ».

Il comporte au moins un adsorbeur 70A, 70B propre à fonctionner suivant une configuration d'adsorption à une pression d'adsorption, dans laquelle l'adsorbeur adsorbe sélectivement un gaz contenu dans un mélange gazeux et une configuration de désorption, à une pression inférieure, dans laquelle le gaz adsorbé est relargué.

Comme illustré par la figure 3 ou la figure 4, le générateur 52 comporte un premier adsorbeur 70A et un deuxième adsorbeur 70B monté en parallèle du premier adsorbeur 70A. Il comporte en outre un distributeur à vannes 72 et une unité de commande 74 propre à piloter le distributeur 72 entre une première configuration d'adsorption dans le premier adsorbeur 70A et une deuxième configuration d'adsorption dans le deuxième adsorbeur 70B qui seront décrites en détail plus bas.

Le générateur d'azote 52 est par exemple un générateur commercialisé par la société INNOVATIVE GAS SYSTEMS sous la marque déposée NITROSWING ®.

Chaque adsorbeur 70A, 70B comporte une cuve 76A, 76B contenant un matériau adsorbant 77.

Dans un premier mode de réalisation, le matériau adsorbant 77 est apte à capter sélectivement l'oxygène présent dans un gaz ambiant contenant notamment de l'azote et de l'oxygène, sans capter significativement l'azote, à une pression haute P1 supérieure à la pression atmosphérique, et notamment égale à la pression du gaz ambiant comprimé reçu de l'ensemble de convoyage 50. Le matériau adsorbant 77 est par ailleurs propre à relâcher l'oxygène capté à une pression basse P2 inférieure à la pression haute P1 , par exemple sensiblement égale à la pression atmosphérique.

Dans cet exemple, le matériau adsorbant est formé par un matériau divisé tel qu'un tamis moléculaire contenant du carbone. Le matériau divisé est par exemple un matériau poreux. Plus généralement, le matériau adsorbant est choisi parmi des carbones actifs, des gels de silice, d'alumine ou des zéolithes.

La surface d'adsorption définie par le matériau 77 est par exemple supérieure à plusieurs mètres carrés, notamment de l'ordre de plusieurs centaines de mètres carrés. L'affinité du matériau adsorbant 77 avec le gaz adsorbé est par exemple de nature chimique ou physique, notamment en fonction de la taille des pores contenus dans le matériau adsorbant.

Dans une variante, le matériau adsorbant 77 est apte à capter préférentiellement l'azote présent dans le mélange gazeux, sans capter significativement l'oxygène présent à la pression haute P1 . Le matériau adsorbant 77 est apte à relarguer l'azote capté à la pression basse P2 inférieure à la pression haute P1 .

Le distributeur à vannes 72 comporte une conduite d'entrée 78 raccordée à la sortie de l'ensemble de convoyage 50, une première conduite amont 80A et une deuxième conduite amont 80B. Les conduites 80A et 80B raccordent la conduite d'entrée 78 respectivement au premier adsorbeur 70A et au deuxième adsorbeur 70B. Chaque conduite amont 80A, 80B est munie d'une vanne amont 82A, 82B.

Le distributeur aval 72 comporte en outre une première conduite aval 84A, et une deuxième conduite aval 84B qui convergent dans une conduite 86 d'évacuation du courant riche en azote.

Les conduites aval 84A et 84B sont munies respectivement d'une première vanne aval 88A et d'une deuxième vanne aval 88B.

Le distributeur 72 comporte en outre un premier piquage de recirculation 90A et un deuxième piquage de recirculation 90B convergeant dans la conduite de recyclage 56 pour évacuer le courant riche en oxygène.

Le premier piquage 90A est piqué sur la première conduite amont 80A, avantageusement en aval de la vanne amont 80A. Il est muni d'une première vanne de recyclage 92A.

Le deuxième piquage 90B est piqué sur la deuxième conduite amont 80B, avantageusement en aval de la vanne amont 82B. Il est muni d'une deuxième vanne de recyclage 92 B. Comme on le décrira en détail plus bas, l'unité de commande 74 est propre à piloter les différentes vannes 82A, 82B ; 84A, 84B ; 92A, 92B entre une première configuration d'adsorption dans le premier adsorbeur 70A et de désorption dans le deuxième adsorbeur 70B, et une deuxième configuration d'adsorption dans le deuxième adsorbeur 70B et de désorption dans le premier adsorbeur 70A.

En référence à la Figure 2, l'ensemble de purge 54 comporte un compresseur aval 100 destiné à comprimer le courant riche en azote formé dans le générateur 52, un conduit de purge 102 raccordé à une autre sortie du compresseur aval 100, et un ensemble de stockage 104 temporaire d'azote.

De manière optionnelle, l'ensemble de purge 54 comprend un réservoir tampon aval 106 placé en amont du compresseur aval 100.

Le compresseur aval 100 est raccordé en amont au générateur 52, en particulier à la conduite d'évacuation 86 du courant riche en azote.

Il est propre à comprimer le courant riche en azote circulant dans la conduite 86 jusqu'à une pression élevée, supérieure à la pression régnant dans le générateur 52.

La pression à la sortie du compresseur aval 100 est supérieure à la pression d'immersion, et peut notamment être supérieure à 200 bars, et en particulier de l'ordre de 250 bars.

Le compresseur 100 comporte une conduite de sortie 107 munie d'une vanne anti- retour 108.

Le conduit de purge 102 est piqué sur la conduite de sortie 107, en aval de la vanne anti-retour 108.

Il comporte une vanne de purge 1 10 normalement fermée et un dispositif antiretour 1 12. Dans l'exemple représenté en traits pleins sur la Figure 2, le conduit de purge 102 est destiné à déboucher à l'extérieur de l'engin sous-marin, que ce soit sous l'eau ou au-dessus de la surface.

L'ensemble de stockage 104 comporte au moins un réservoir 1 14 d'azote sous pression raccordé à la conduite de sortie 107 du compresseur aval 100. Chaque réservoir 1 14 présente un volume supérieur à celui du réservoir tampon 106 lorsqu'il est présent. Ce volume peut être de l'ordre de plusieurs centaines de litres, par exemple de l'ordre de 400 litres.

Un procédé de traitement du gaz ambiant présent dans le volume intérieur 24 de l'ensemble intérieur 22 va maintenant être décrit.

Initialement, dans une première phase, l'engin sous-marin 10 est en plongée. Lors de cette phase, le volume intérieur 24 est occupé par l'équipage. La quantité d'oxygène présente dans ce volume intérieur 24 diminue donc progressivement.

Durant cette phase, le système de traitement 42 est activé. A cet effet, le compresseur 62 est mis en route pour prélever une quantité donnée de gaz ambiant présent dans le volume intérieur 24 à travers l'entrée amont 68 et la conduite de prélèvement 60.

Ce prélèvement est effectué soit de manière continue, soit à intervalles réguliers. La pression dans le volume intérieur 24 diminue donc progressivement au fur et à mesure du prélèvement.

Le gaz ambiant prélevé par le compresseur amont 62 est ensuite comprimé jusqu'à une pression supérieure à 5 bars, et notamment de l'ordre de 10 bars.

Le gaz ambiant comprimé est alors introduit dans le générateur d'azote 52 à travers la conduite d'entrée 78.

Dans une première configuration de fonctionnement du générateur 52, le premier adsorbeur 70A fonctionne en adsorbeur, alors que le deuxième adsorbeur 70B désorbe et se regénère.

Dans cette configuration, l'unité de commande 74 ouvre la vanne amont 82A, 82B pour autoriser le passage du gaz ambiant comprimé vers le premier adsorbeur 70A et interdire le passage de fluide depuis le conduit d'entrée 78 vers le deuxième adsorbeur 70B.

Le gaz ambiant comprimé pénètre donc dans la cuve 76A du premier adsorbeur 70A. L'oxygène présent dans le gaz ambiant est adsorbé au moins en partie dans le matériau adsorbant 77, ce qui forme un courant riche en azote.

L'unité de commande 74 maintient la vanne de sortie 88A ouverte. Le courant riche en azote s'écoule dans la première conduite amont 80A, puis dans la conduite d'évacuation 86.

Une partie du courant riche en azote est prélevée dans la conduite 80A, puis entre dans la cuve 76B du deuxième adsorbeur 70B après détente dans la vanne aval 88B.

La première vanne de recyclage 92A est obturée par l'unité de commande 74. La deuxième vanne de recyclage 92B est ouverte par l'unité de commande 74.

L'oxygène présent sur le matériau adsorbant 77 du deuxième adsorbeur 70B désorbe et forme le courant riche en oxygène. Ce courant passe successivement à travers la deuxième vanne aval 92B, la deuxième conduite de piquage 90B et la conduite de recyclage 56. Le courant riche en oxygène ainsi formé est alors réintroduit dans le volume intérieur 24. Lorsque le matériau adsorbant présent dans la première cuve 76A est saturé, l'unité de commande 74 bascule le distributeur 72 dans sa deuxième configuration pour diriger le courant de gaz ambiant sous pression vers le deuxième adsorbeur 70B.

L'unité 74 ouvre ainsi la deuxième vanne avant 82B et ferme la première vanne amont 82A. Comme illustré par la figure 4, le gaz ambiant comprimé passe alors dans le matériau l'adsorbant 77 de la deuxième cuve 76B et l'oxygène présent dans ce gaz est adsorbé. Le courant riche en azote formé à la sortie du deuxième adsorbeur 70B est alors convoyé à travers la deuxième conduite aval 84B, puis à travers la conduite d'évacuation 86.

Une partie de ce courant est prélevée pour régénérer le premier adsorbeur 70A, à travers la première conduite aval 86A et la vanne aval 88A. L'oxygène présent dans le matériau adsorbant 77 de la première cuve 76A forme un courant riche en oxygène qui s'écoule successivement à travers le premier piquage 90A et la première vanne 92A maintenue ouverte par l'unité de commande 74.

Dans la première configuration, comme dans la deuxième configuration, un courant riche en azote est donc formé dans le générateur 52 pour être évacué à travers la conduite d'évacuation 86. De même, un courant de décharge riche en oxygène est formé simultanément dans le générateur 52 pour être déchargé dans la conduite de recyclage 56 et être réintroduit dans le volume intérieur 24.

Le générateur 52 bascule alors périodiquement entre la première configuration et la deuxième configuration.

Ensuite, le courant riche en azote présent dans la conduite d'évacuation 86 passe dans le compresseur aval 100 pour être comprimé à une pression supérieure à la pression d'immersion.

Suivant le choix de l'équipage de conduite, la vanne 1 10 d'évacuation est soit ouverte soit fermée. Lorsqu'elle est ouverte, le courant riche en azote est éjecté en dehors de l'engin sous-marin du fait de sa pression supérieure à la pression d'immersion. Lorsque la vanne 1 10 est fermée, obturant la conduite d'évacuation 102, le courant riche en azote est alors dirigé vers le stockage 1 14 pour être stocké à haute pression, en vue d'une purge ultérieure.

Lorsque la pression dans le volume intérieur 24 diminue au-delà d'une valeur donnée par exemple supérieure ou égale à 100 mbars , ou à intervalles de temps donnés, par exemple de l'ordre de 24 heures, l'engin sous-marin 10 remonte au voisinage de la surface pour placer au moins le tube schnorchel 26 dans un volume gazeux au-dessus de la surface de l'eau. La pression dans le volume intérieur 24 est remontée à la pression atmosphérique par l'intermédiaire du conduit de fourniture de gaz extérieur, formé ici par le tube schnorchel 26.

Du gaz extérieur riche en oxygène est donc injecté dans le volume intérieur 24, ce qui permet d'enrichir le gaz ambiant en oxygène.

Cet équilibrage est fait de manière très rapide, par exemple sur une durée inférieure à 10 secondes, notamment de l'ordre de quelques secondes, afin de conserver la discrétion de l'engin sous-marin. La purge d'azote peut-être avantageusement réalisée lors de l'équilibrage.

Dans une variante, représentée en pointillés sur la figure 2, l'ensemble de purge

54 comporte une conduite de purge 102A destinée à être raccordée à une sortie 122 de purge 122 immergée. Dans ce cas, la sortie immergée 122 peut être munie d'un dispositif de purge en continu dans une étendue d'eau.

Dans cette variante, la pression fournie par le compresseur aval 100 peut être réduite pour être sensiblement égale à la pression du générateur 52 plus quelques dizaines de bars.

En variante, la sortie immergée 122 est configurée pour permettre une purge rapide dans l'étendue d'eau.

Dans une variante, au moins une partie de l'azote recueilli à la sortie du générateur 52 ou du compresseur aval 100 est redirigée vers un local présent dans le volume 24, en vue de l'inertage de ce local ou vers une utilité consommant de l'azote.

Grâce à l'invention qui vient d'être décrite, il est possible de disposer d'un système 42 de traitement de gaz ambiant dans le volume intérieur 24 d'un engin sous-marin 10 qui peut être régénéré à l'infini, permettant une autonomie de l'engin sous-marin 10 vis-à-vis d'éventuels consommables comme des chandelles ou un stockage d'oxygène.

Le système de traitement 42 présente une consommation électrique très faible par rapport à une usine à oxygène présente par exemple sur un engin sous-marin à propulsion nucléaire. Ainsi, la puissance peut être limitée à quelques kilowatts, contre plusieurs dizaines de kilowatts lorsqu'une usine à oxygène est présente.

De plus, l'ensemble intérieur 22 selon l'invention est utilisé de manière très sûre, puisqu'aucun risque pyrotechnique lié à des chandelles, à un stockage d'oxygène, ou à une présence d'hydrogène n'est présent.

Le système de traitement 42 est purgé de manière très rapide, limitant au minimum l'indiscrétion de l'engin sous-marin 10. En particulier, ce système 42 est beaucoup plus discret qu'un système de ventilation lors de la charge à l'aide du tube schnorchel 26. En outre, le renouvellement d'air peut être effectué lors d'opérations courantes de remontée à la surface de l'engin sous-marin 10, par exemple lors de vacations radio.

En variante, le générateur d'azote est un générateur d'azote à membrane. Les pressions partielles de part et d'autre de la membrane sont différentes pour permettre la transfert sélectif d'une partie des gaz contenus dans le flux gazeux injecté dans le générateur à travers la membrane. Un tel générateur engendre ainsi un courant traité riche en azote et un courant de décharge riche en oxygène.