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Patent Searching and Data


Title:
MARINE VEHICLE THRUSTER CONTROL METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/109149
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for controlling a thruster of a marine vehicle (1) including a body (2) and a thruster (3) mounted on the body (2) of the vehicle (1). The vehicle (1) is at least partially submerged in a liquid, moves, relative to the liquid, along a movement axis (x) in a movement direction, and rotates about at least one axis of rotation perpendicular to the movement axis (x) at a rotational speed. The thruster (3) includes an upstream propeller and a downstream propeller along the movement axis in the movement direction. The method includes a stabilization step, during which the thruster is controlled such that the main axis of the upstream flow generated by the upstream propeller at a given time t is an estimated main axis on which a position (P) of a center of the downstream propeller, substantially located on the axis of rotation of the downstream propeller, is estimated to be located at a later time t+dt, at which the flow generated by the upstream propeller at the given time t reaches the downstream propeller. The estimated main axis (xe) depends on the rotational speed of the vehicle.

Inventors:
BOREL CHRISTOPHE (FR)
BRUNET JEAN-PHILIPPE (FR)
THECKES BENOÎT (FR)
BOUYER CYRIL (FR)
Application Number:
EP2016/082506
Publication Date:
June 29, 2017
Filing Date:
December 22, 2016
Export Citation:
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Assignee:
THALES SA (FR)
International Classes:
B63G8/16; B63H3/00; B63H5/10
Foreign References:
US9022738B12015-05-05
US8919274B12014-12-30
EP0215629A21987-03-25
Attorney, Agent or Firm:
DERVAL, Estelle et al. (FR)
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Claims:
REVENDICATIONS

Procédé de pilotage d'un propulseur d'un véhicule marin (1 ) comprenant un corps (2) et un propulseur (3) monté sur le corps (2) du véhicule (1 ), le véhicule (1 ) étant au moins partiellement immergé dans un liquide et se déplaçant par rapport au liquide selon un axe de déplacement (x) dans un sens de déplacement et tournant autour d'au moins un axe de rotation perpendiculaire à l'axe de déplacement (x) avec une vitesse de rotation, le propulseur (3) comprenant une hélice amont (AM) et une hélice aval (AVA) selon l'axe de déplacement dans le sens de déplacement, caractérisé en ce que le procédé comprend une étape de stabilisation lors de laquelle on pilote le propulseur de façon que l'axe principal du flux amont généré par l'hélice amont (AM) à un instant donné t est un axe principal estimé (xe) sur lequel est estimé être située une position (P) d'un centre de l'hélice aval (AVA), situé sensiblement sur l'axe de rotation de l'hélice aval (AVA), à un instant ultérieur t+dt auquel le flux généré par l'hélice amont (AM) à l'instant donné t atteint l'hélice aval (AVA).

Procédé de pilotage selon la revendication 1 , dans lequel l'axe principal estimé (xe) dépendant de la vitesse de rotation du véhicule.

Procédé de pilotage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'axe estimé dépend d'une vitesse de déplacement du véhicule par rapport au liquide selon l'axe de déplacement.

Procédé de pilotage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'axe principal estimé est déterminé à partir de la vitesse de rotation du véhicule et à partir d'une vitesse du liquide emporté par le flux généré par l'hélice amont, relativement au corps du véhicule.

Procédé de pilotage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'axe principal estimé (xe) est déterminé à partir de la distance séparant les centres des deux hélices. Procédé de pilotage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'axe principal estimé (xe) est déterminé à partir de l'accélération du véhicule (1 ) selon l'axe de déplacement (x).

Procédé de pilotage selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant le couple d'étape suivant mis en œuvre à intervalles de temps prédéterminés :

- une étape de détermination comprenant une étape de détermination de la vitesse de rotation du véhicule (1 ),

- l'étape de stabilisation à partir de la valeur déterminée lors de l'étape de détermination.

Procédé de pilotage selon la revendication précédente dans lequel l'étape de détermination comprend une étape de détermination de la vitesse courante du liquide emporté par le flux amont généré par l'hélice amont par rapport au corps du véhicule.

Procédé de pilotage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lors de l'étape de stabilisation, on pilote le propulseur de façon que chacune des deux hélices génère un flux dirigé vers l'aval.

10. Procédé de pilotage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le propulseur comprend deux hélices contrarotatives à pas cycliques et collectifs variables.

1 1 . Procédé de pilotage selon la revendication précédente, dans lequel les axes de rotation des deux hélices sont sensiblement confondus.

12. Procédé de pilotage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, lors de l'étape de stabilisation, pour que le propulseur exerce une poussée radiale de façon à faire tourner le véhicule autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de déplacement (x), on pilote le propulseur (3) de façon que l'hélice aval (AVA) génère un flux n'étant pas à symétrie de révolution autour de l'axe de déplacement (x).

13. Procédé de pilotage selon la revendication précédente, dans lequel pour que le propulseur génère une poussée présentant une composante radiale s'exerçant selon une direction dr, formant, autour de l'axe de rotation de l'hélice aval, un premier angle a avec une direction de référence, on pilote le propulseur de façon l'hélice aval (AVA) présente un pas cyclique comprenant un angle cyclique θ donné par la formule suivante :

Θ = a— φ

où la phase cyclique φ est l'angle formé, autour de l'axe de rotation de l'hélice aval (x), entre la poussée générée par l'hélice aval et l'angle cyclique de l'hélice aval, l'angle cyclique d'une hélice étant l'angle formé autour de l'axe de rotation de l'hélice aval (x) entre la direction selon laquelle l'angle de calage cyclique de l'hélice est maximal et la direction de référence.

14. Procédé de pilotage selon la revendication précédente, dans lequel la phase cyclique est déterminée lors d'une phase de calibration.

15. Dispositif de pilotage permettant de piloter un propulseur (3) comprenant une hélice amont (AM) et une hélice aval (AVA) selon un de déplacement dans un sens de déplacement, le dispositif de pilotage étant apte à mettre en œuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, le dispositif de pilotage comprenant un organe de commande configuré pour déterminer l'axe principal estimé lors de l'étape de stabilisation, et un dispositif d'actionnement configuré pour configurer l'hélice amont de façon que l'axe principal du flux amont généré par l'hélice amont (AM) à un instant (t) est l'axe principal estimé (xe).

16. Système de propulsion comprenant le dispositif de pilotage selon la revendication précédente, et un propulseur (3) comprenant une hélice amont (AM) et une hélice aval (AVA) selon un de déplacement dans un sens de déplacement.

17. Véhicule marin comprenant un dispositif de pilotage configuré pour mettre en œuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, le véhicule (1 ) comprenant un corps (2) et un propulseur (3) monté sur le corps (2), le véhicule (1 ) étant destiné à être au moins partiellement immergé dans un liquide et à se déplaçant par rapport au liquide selon un axe de déplacement (x) lié au véhicule dans un sens de déplacement et à tourner autour d'au moins un axe de rotation perpendiculaire à l'axe de déplacement (x) avec une vitesse de rotation, le propulseur (3) comprenant une hélice amont (AM) et une hélice aval (AVA) selon l'axe de déplacement dans le sens de déplacement, le dispositif de pilotage étant apte à mettre en œuvre l'étape de stabilisation de façon que l'axe principal du flux amont généré par l'hélice amont (AM) à un instant (t) soit l'axe principal estimé, le dispositif de pilotage comprenant un organe de commande configuré pour déterminer l'axe principal estimé et un dispositif d'actionnement configuré pour configurer l'hélice amont de façon que l'axe principal du flux amont généré par l'hélice amont (AM) à un instant (t) est l'axe principal estimé (xe).

18. Véhicule marin selon la revendication précédente, dans lequel l'axe principal estimé est déterminé à partir de la vitesse de rotation du véhicule et de la vitesse du liquide emporté par le flux généré par l'hélice amont, par rapport au corps (2) du véhicule (1 )

Description:
PROCEDE DE PILOTAGE D'UN PROPULSEUR D'UN VEHICULE MARIN

La présente invention se rapporte à la propulsion et à la manœuvre des véhicules marins comprenant un propulseur comprenant deux hélices.

L'invention s'applique tout particulièrement aux véhicules sous-marins comprenant un propulseur vectoriel à deux hélices. Un propulseur est dit vectoriel lorsqu'il peut être piloté de manière à produire une poussée ou force de propulsion orientable sur 4π stéradian. La propulsion dite vectorielle d'un véhicule sous-marin s'oppose à la propulsion conventionnelle dans laquelle l'orientation de gouvernes entraine une modification de la portance générée par le flux de fluide entourant les gouvernes. La force générée par le fluide sur les gouvernes permet d'orienter le véhicule dans la direction recherchée. Une limite bien connue de cette forme de propulsion est la nécessité de générer un flux de fluide significatif autour du véhicule pour entraîner une évolution de portance des gouvernes permettant un changement d'attitude du véhicule, c'est-à-dire pour permettre de manœuvrer le véhicule sous- marin. Si ce flux est trop faible alors l'efficacité des gouvernes diminue en raison inverse du carré de la vitesse du flux jusqu'à devenir nulle pour une vitesse de flux nulle. Autrement dit, il n'est pas possible par la propulsion conventionnelle d'orienter le véhicule dans une direction recherchée sans un déplacement significatif du véhicule, lorsque le flux de fluide est nul. De plus les gouvernes génèrent une traînée proportionnelle au carré de la vitesse qui s'oppose au déplacement et qui consomme donc de l'énergie et cela d'autant plus que les gouvernes sont sollicitées. Le procédé de pilotage d'une propulsion vectorielle présentée dans le présent brevet permet au véhicule de se dispenser des gouvernes de direction conventionnelles, et donc de réduire de manière significative la traînée hydrodynamique du véhicule. La propulsion vectorielle du type à deux hélices présente de nombreux avantages théoriques, notamment une mobilité accrue, une simplification de l'architecture (e.g. par suppression des gouvernes), une augmentation de l'endurance du véhicule (par réduction de la traînée hydrodynamique). Cette absence de gouverne autre que les pales des hélices facilite la réalisation d'un véhicule hydrodynamique dit « flush », c'est-à-dire dont aucun appendice ne dépasse, ce qui lui permet par exemple de tenir aisément dans un tube et évite d'abimer les gouvernes lors d'un accostage. Le pilotage de ce type de propulseur se heurte toutefois à de nombreuses difficultés notamment en virage.

Un but de l'invention est de proposer un procédé de pilotage d'un véhicule marin comprenant un propulseur à deux hélices permettant de maîtriser la trajectoire du véhicule notamment en virage.

A cet effet l'invention a pour objet un procédé de pilotage, c'est-à-dire de commande, d'un propulseur d'un véhicule marin comprenant un corps et un propulseur monté sur le corps du véhicule, le véhicule étant au moins partiellement immergé dans un liquide et se déplaçant par rapport au liquide selon un axe de déplacement dans un sens de déplacement et tournant autour d'au moins un axe de rotation perpendiculaire à l'axe de déplacement avec une vitesse de rotation, le propulseur comprenant une hélice amont et une hélice aval selon l'axe de déplacement dans le sens de déplacement. Le procédé comprend une étape de stabilisation lors de laquelle on pilote, c'est- à-dire on commande, le propulseur de façon que l'axe principal du flux amont généré par l'hélice amont à un instant donné est un axe principal estimé sur lequel est estimé être située une position d'un centre de l'hélice aval, situé sensiblement sur l'axe de rotation de l'hélice aval, à un instant ultérieur à l'instant donné auquel le flux généré par l'hélice amont à l'instant donné atteint l'hélice aval.

Avantageusement, l'axe principal estimé dépend de la vitesse de rotation du véhicule.

Le procédé comprend avantageusement au moins une des caractéristiques suivantes prises seules ou en combinaison :

- l'axe principal estimé dépend d'une vitesse de déplacement du véhicule par rapport au liquide selon l'axe de déplacement.

- l'axe principal estimé est déterminé à partir de la vitesse de rotation du véhicule et à partir d'une vitesse du liquide emporté par le flux généré par l'hélice amont, relativement au corps du véhicule ;- l'axe principal estimé est déterminé à partir de la distance séparant les centres des deux hélices.

- l'axe principal estimé est déterminé à partir de l'accélération du véhicule selon l'axe de déplacement,

- le procédé comprend le couple d'étape suivant mis en œuvre à intervalle de temps prédéterminé :

- une étape de détermination comprenant une étape de détermination de la vitesse courante de rotation du véhicule,

- l'étape de stabilisation à partir de la vitesse de rotation courante,

- l'étape de détermination comprend une étape de détermination de la vitesse courante du liquide emporté par le flux amont généré par l'hélice amont par rapport au corps du véhicule,

- lors de l'étape de stabilisation, on pilote le propulseur de façon que chacune des deux hélices génère un flux dirigé vers l'aval,

- le propulseur comprend deux hélices contrarotatives à pas cycliques et collectifs variables,

- les axes de rotation des deux hélices sont sensiblement confondus,

- lors de l'étape de stabilisation, pour que le propulseur exerce une poussée radiale de façon à faire tourner le véhicule autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de déplacement, on pilote le propulseur de façon que l'hélice aval génère un flux n'étant pas à symétrie de révolution autour de l'axe de déplacement,

- pour que le propulseur génère une poussée présentant une composante radiale s'exerçant selon une direction dr, formant, autour de l'axe de rotation de l'hélice aval, un premier angle a avec une direction de référence, on pilote le propulseur de façon que l'hélice aval présente un pas cyclique comprenant un angle cyclique θ donné par la formule suivante :

Θ = a— φ

où la phase cyclique φ est l'angle formé, autour de l'axe de rotation de l'hélice aval, entre la poussée générée par l'hélice aval et l'angle cyclique de l'hélice aval, l'angle cyclique d'une hélice étant l'angle formé autour de l'axe de rotation de l'hélice aval x entre la direction selon laquelle l'angle de calage cyclique de l'hélice est maximal et la direction de référence ;

- la phase cyclique est déterminée lors d'une étape de calibration.

L'invention se rapporte également à un véhicule comprenant un corps et un propulseur monté sur le corps, le véhicule étant destiné à être au moins partiellement immergé dans un liquide et à se déplaçant par rapport au liquide selon un axe de déplacement dans un sens de déplacement et à tourner autour d'au moins un axe de rotation perpendiculaire à l'axe de déplacement avec une vitesse de rotation, le propulseur comprenant une hélice amont et une hélice aval selon l'axe de déplacement dans le sens de déplacement, le dispositif de pilotage étant apte à mettre en œuvre l'étape de stabilisation selon l'invention de façon que l'axe principal du flux amont généré par l'hélice amont à un instant soit l'axe principal estimé, le dispositif de pilotage comprenant un organe de commande configuré pour déterminer l'axe principal estimé et un dispositif d'actionnement configuré pour configurer l'hélice amont de façon que l'axe principal du flux amont généré par l'hélice amont à un instant est un axe principal estimé.

Avantageusement, l'organe de commande est configuré pour déterminer l'axe principal estimé à partir de la vitesse de rotation du véhicule et de la vitesse du liquide emporté par le flux généré par l'hélice amont par rapport au corps du véhicule.

L'invention se rapporte également à un dispositif de pilotage apte à mettre en œuvre le procédé selon l'invention, le dispositif de pilotage comprenant un organe de commande configuré pour déterminer l'axe principal estimé lors de l'étape de stabilisation, et un dispositif d'actionnement configuré pour configurer l'hélice amont de façon que l'axe principal du flux amont généré par l'hélice amont à un instant est l'axe principal estimé (xe).

L'invention se rapporte également à un système de propulsion comprenant le dispositif de pilotage et le propulseur.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit, faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels :

- la figure 1 représente schématiquement en vue de dessus un véhicule sous marin avançant selon un axe x,

- la figure 2 représente schématiquement en vue de dessus un véhicule sous marin reculant selon un axe x,

- la figure 3 représente schématiquement en vue de dessus un véhicule sous marin à un instant t, avançant selon l'axe x et comprenant un propulseur configuré pour exercer une poussée radiale sur le véhicule de sorte à le faire tourner vers la gauche, l'hélice amont générant un flux dirigé vers la position du centre de l'hélice aval à l'instant t,

- la figure 4 représente schématiquement plus précisément les flux et hélices de la figure 3 à l'instant t ainsi que la position estimée de l'hélice aval à un instant t+dt,

- la figure 5 représente schématiquement plus précisément les hélices de la figure 3 ainsi que la position estimée de l'hélice aval à un instant t+dt et les flux générés par les deux hélices à l'instant t, l'hélice amont générant, à l'instant t, un flux dirigé vers une position estimée du centre de l'hélice aval à un instant t+dt,

- la figure 6 représente schématiquement à un instant t+dt, un véhicule dont les flux générés par les hélices à l'instant t sont ceux de la figure 5. Les lignes du flux généré par l'hélice amont à l'instant t sont représentés sur la figure 6, dans un repère lié au véhicule, jusqu' à ce que ce flux atteigne l'hélice aval. Les lignes du flux généré par l'hélice aval à l'instant t sont également représentées.

- la figure 7 illustre un exemple de calcul de l'axe principal estimé,

- la figure 8 représente schématiquement, dans un plan radial, la direction de la poussée radiale exercée par le propulseur en fonction de l'angle cyclique,

- la figure 9 représente schématiquement un système de propulsion d'un véhicule selon l'invention.

D'une figure à l'autre, les mêmes éléments sont repérés par les mêmes références.

L'invention propose un procédé de pilotage, c'est-à-dire de commande, d'un propulseur d'un véhicule marin. Le procédé s'applique tout particulièrement aux véhicules sous-marins destinés à se déplacer totalement immergés dans un liquide, notamment de l'eau. L'invention s'applique également aux véhicules de surface destinés à se déplacer à la surface d'un liquide en étant partiellement immergé dans le liquide. Les véhicules marins peuvent être des véhicules autonomes avec pilotes (humains) à bord, ou des drones sans pilote à bord tels que les véhicules pilotés à distance ou ROV en référence à l'expression anglo-saxonne « remotely operated véhicule » ou des véhicules marins autonomes tels que les véhicules sous-marins autonomes ou AUV en référence à l'expression anglo-saxonne « Autonomous Underwater Vehicle ». Par conséquent, le procédé de pilotage selon l'invention peut être mis en œuvre par un opérateur (pilote) à bord ou à distance ou par un dispositif de pilotage autonome.

Ce procédé s'applique aux véhicules comprenant un propulseur vectoriel comprenant deux hélices contrarotatives dites à pas cycliques et collectifs variables. Une hélice à pas cyclique et collectif variables est une hélice dont l'angle de calage des pales est contrôlable de façon collective permettant de régler la poussée selon l'axe de rotation de l'hélice. Le pas collectif est défini par un angle de calage collectif des pales. Autrement dit, toutes les pales présentent le même angle de calage collectif sur toute la révolution des pales autour de l'axe de rotation de l'hélice. Pour rappel, l'angle de calage des pales d'une hélice est l'angle formé entre la corde de la pale et le plan de rotation de l'hélice selon la référence choisie. Le plan de rotation de l'hélice est un plan de l'hélice perpendiculaire à l'axe de rotation de l'hélice. L'angle de calage est également réglable de façon cyclique permettant d'orienter la poussée perpendiculairement à l'axe de rotation de l'hélice. L'angle de calage cyclique des pales varie de façon cyclique c'est-à- dire au cours d'une révolution autour de l'axe de rotation de l'hélice, en fonction des positions angulaires des pales autour de l'axe de rotation de l'hélice. Le pas cyclique est défini par un angle de calage cyclique différentiel lors d'une révolution des pales ainsi que par un angle cyclique. L'angle de calage cyclique différentiel est défini comme la différence entre l'angle de calage cyclique maximum et l'angle de calage cyclique minimum d'une pale au cours d'une révolution. Le pas collectif est l'angle de calage cyclique moyen. L'angle cyclique est l'angle formé, autour de l'axe de rotation de l'hélice, entre la direction selon laquelle l'angle de calage des pales est maximal et une direction de référence liée au corps du véhicule. On appelle pas collectif neutre l'angle de calage des pales pour lequel l'hélice en rotation autour de son axe de rotation exerce une poussée nulle, selon son axe de rotation. Le pas cyclique neutre est celui pour lequel les pales exercent une poussée dont la composante perpendiculaire à l'axe de rotation de l'hélice est nulle. Un pilotage coordonné des deux hélices permet de maîtriser l'orientation de la poussée sur 4π stéradian. On connaît en particulier des propulseurs vectoriels formés de deux hélices contrarotatives coaxiales, c'est à dire dont les axes de rotation sont sensiblement confondus. On connaît par exemple des hélices coaxiales dont les axes de rotation sont sensiblement parallèles à l'axe de principal de déplacement du véhicule. L'axe principal de déplacement du véhicule est l'axe, lié au corps du véhicule, selon lequel le véhicule est principalement destiné à se déplacer. Par axe lié au corps du véhicule, on entend que l'orientation et la position du corps du véhicule dans un plan perpendiculaire à l'axe sont fixes. Ce type de propulseur présente l'avantage de pouvoir être piloté de façon à présenter un bon rendement énergétique à vitesse élevée. Ainsi les deux hélices génèrent une poussée naturellement orientée selon l'axe principal de déplacement du véhicule. De façon classique mais non limitative, l'axe principal de déplacement du véhicule est l'axe de roulis du véhicule. Les axes de lacet et de tangage sont des axes radiaux, c'est-à-dire perpendiculaires à l'axe principal, passant par l'axe principal.

Le procédé est aussi applicable à des propulseurs du type comprenant deux hélices contrarotatives ou non à pas cycliques et collectifs variables dont les axes de rotation des hélices sont distincts et sensiblement parallèles et à ceux présentant des hélices dont les axes de rotation ne sont pas parallèles. Avantageusement, pour un véhicule destiné à se déplacer principalement selon un axe principal, les axes de rotation des hélices forment des angles respectifs quelconques différents de 90° avec cet axe qui est par exemple l'axe principal de déplacement du véhicule. De manière plus avantageuse, les axes de rotation des hélices sont sensiblement parallèles à l'axe principal de déplacement du véhicule ce qui permet d'améliorer le rendement de propulsion lors de la progression en ligne droite selon cet axe. La vitesse de rotation des pales de l'hélice autour de son axe de rotation (appelée vitesse de rotation de l'hélice) est réglable de façon indépendante ou de façon collective pour les deux hélices. Les hélices peuvent chacune comprendre une orientation fixe par rapport au corps du véhicule. Autrement dit, leurs axes de rotation respectifs sont fixes par rapport à l'axe du véhicule.

Le procédé selon l'invention s'applique aussi à des propulseurs comprenant deux propulseurs orientables à liaison rotule à doigt aussi appelés « gimbal propellers » en terminologie anglo-saxonne. Ces propulseurs présentent chacun une hélice comprenant des pales dont le pas n'est pas réglable. En variante, le pas cyclique et/ou le pas collectif peut être variable. Chacune des hélices est reliée par une liaison rotule à doigt au corps du véhicule marin, réalisée par exemple au moyen d'un montage à Cardan de façon que le plan de rotation (ou l'axe de rotation) de chacune des hélices puisse pivoter, par rapport au corps du véhicule, autour de deux axes perpendiculaires entre eux. Autrement dit, l'orientation des hélices par rapport au corps du véhicule est modifiable. La vitesse de rotation de chacune des hélices autour de son axe de rotation est aussi réglable, de préférence, indépendamment l'une de l'autre. Un unique propulseur du type « gimbal propeller » présente un rendement plus limité que les propulseurs à hélices contrarotatives à pas cyclique et collectif variables et présentent une action limitée à un secteur angulaire donné d'ouverture inférieure à 360°.

Les hélices peuvent présenter le même diamètre ou un diamètre différent, le même nombre de pales ou un nombre de pales différent.

Les figures 1 à 3 représentent schématiquement en vue de dessus un véhicule sous-marin 1 présentant un corps 2 et un propulseur vectoriel 3 monté sur le corps du véhicule sous-marin 1 . Ce véhicule se déplace selon un axe de déplacement x dans le sens de l'axe x. Le propulseur 3 est du type propulseur vectoriel comprenant deux hélices AV, AR contrarotatives à pas cycliques et collectifs variables. Les hélices sont coaxiales. Autrement dit, elles sont destinées à tourner autour d'axes de rotation sensiblement confondus. L'axe des hélices x est l'axe de déplacement du véhicule. Dans l'exemple non limitatif des figures, l'axe x est l'axe de déplacement privilégié du véhicule qui est ici l'axe de roulis du véhicule. L'axe de déplacement du véhicule x est orienté dans le sens de déplacement privilégié du véhicule lorsque le véhicule présente un sens de déplacement privilégié. Les hélices comprennent une hélice avant AV et une hélice arrière AR. L'avant et l'arrière ainsi que la gauche et la droite sont définis par rapport à l'axe de déplacement x du véhicule 1 dans le sens de l'axe x. L'hélice avant AV est l'hélice amont lorsque le véhicule se meut en marche avant selon l'axe x, l'hélice arrière est alors l'hélice aval. L'hélice avant AV est l'hélice aval lorsque le véhicule se meut en marche arrière selon l'axe x, l'hélice arrière est alors l'hélice amont.

Les pales de chaque hélice AV, AR sont montées sur le corps 2 du véhicule 1 à rotation autour de l'axe de rotation de l'hélice correspondante AV, AR. Les pales d'une hélice sont solidaires en rotation autour de l'axe de rotation de l'hélice. Par exemple, chaque pale est reliée par un axe à un moyeu monté à rotation sur le corps 2 du véhicule sous-marin 1 autour de l'axe de rotation de l'hélice généralement défini par un arbre.

Les lignes de flux d'eau entre les deux hélices sont représentées par des flèches. Pour rappel, un flux généré par une hélice représente la vitesse de l'eau au travers de l'hélice. Le module ou intensité du flux, exprimé en kg. m. s "1 est un débit de quantité de mouvement de l'eau à travers la surface de l'hélice. La force de poussée générée par le propulseur est représentée par une double flèche sur chaque figure. Sur ces figures, pour plus de clarté, la poussée est représentée dans la partie centrale du véhicule mais elle s'applique avantageusement sur un point du corps du véhicule situé entre les deux hélices et de préférence sur l'axe de roulis du véhicule.

Sur la réalisation des figures, les deux hélices AV, AR sont installées à l'arrière du véhicule, c'est-à-dire sur la moitié arrière du corps du véhicule selon l'axe de référence x. En variante, ces deux hélices sont installées à l'avant du corps du véhicule ou une à l'avant et une à l'arrière du corps du véhicule. Pour pouvoir faire tourner le véhicule, c'est-à-dire déplacer le véhicule en générant une poussée radiale, les plans de rotation des hélices ne sont pas disposés dans des plans symétriques l'un de l'autre par rapport à un plan contenant le centre de masse du corps 2 de l'engin sous-marin 1 .

Le procédé selon l'invention comprend une étape dite de navigation. Lors de cette étape, le propulseur est piloté de façon que chaque hélice génère un flux. Lors de cette étape, comme visible sur les figures 1 et 3, le propulseur 3 est piloté de façon que les hélices AV, AR génèrent des flux vers l'arrière selon l'axe x. Le flux généré par le propulseur 3 est la combinaison des flux générés par les deux hélices AV, AR. Sur les figures 1 et 3, chacun de ces flux est orienté vers l'arrière selon l'axe de déplacement du véhicule x. Par conséquent, la force de poussée F générée par réaction par le propulseur 3 comprend une composante axiale (selon l'axe x) positive. Autrement dit, le véhicule se déplace selon l'axe x dans le sens défini par l'axe x. Dans ce cas, l'hélice avant AV est l'hélice amont et l'hélice arrière AR est l'hélice aval .

Sur la figure 2, le propulseur est piloté de façon que les hélices génèrent des flux vers l'avant selon l'axe x. Le flux généré par le propulseur est la combinaison des flux générés par les deux hélices. Ce flux est orienté vers l'avant. La force de poussée F générée par réaction par le propulseur est dirigée vers l'arrière et le véhicule recule dans le sens de l'axe x. Dans ce cas, l'hélice avant AV est l'hélice aval et l'hélice arrière AR est l'hélice amont.

Par conséquent, lors de l'étape de navigation, pour que le véhicule se déplace selon l'axe x dans un sens prédéterminé, on pilote le propulseur de façon que les hélices génèrent en permanence des flux dirigés vers l'aval selon ledit sens. L'aval est situé vers l'arrière lorsque le véhicule avance selon une direction prédéterminée dans un sens prédéterminé et l'amont étant situé en avant de l'aval lorsque le véhicule avance selon cette direction dans ce sens.

En variante, le véhicule pourrait se déplacer selon un autre axe de déplacement lié au véhicule qui ne serait pas l'axe des hélices. Dans ce cas, le propulseur serait piloté de façon que les flux générés par les hélices selon l'axe x soient orientés dans un même sens selon l'axe de déplacement du véhicule, ce sens serait opposé au sens de déplacement du véhicule selon cet axe.

Lors de l'étape de navigation, chaque hélice génère avantageusement un flux non nul et dirigé dans le même sens selon l'axe de rotation de l'hélice, sur la totalité de la révolution des pales de l'hélice dans le liquide autour de l'axe de rotation de l'hélice. Autrement dit, la composante axiale du flux présente le même signe sur la totalité de la révolution de pales de l'hélice dans le liquide autour de l'axe de rotation de l'hélice. Cela signifie que les lignes de flux générées par l'hélice dans chaque secteur angulaire radial, fixe par rapport au corps du véhicule et balayé par l'hélice, sont orientées essentiellement dans le même sens selon l'axe de rotation de l'hélice. Chaque flux présente une composante non nulle et de même signe selon l'axe de rotation de l'hélice, sur l'essentiel de la révolution des pales de l'hélice dans le liquide autour de l'axe de rotation de l'hélice x et de préférence sur toute la révolution des pales de l'hélice autour de l'axe de rotation de l'hélice. Autrement dit, le propulseur est piloté, par exemple en limitant l'angle cyclique différentiel en fonction du pas collectif appliqué de telle sorte que, chaque hélice génère une poussée dans le même sens sur l'essentiel de la révolution des pales de l'hélice autour de l'axe de rotation, et de préférence sur toute la révolution des pales de l'hélice autour de l'axe de rotation de l'hélice. Le fait que chaque flux présente essentiellement le même sens sur toute la révolution des pales de l'hélice dans le liquide autour de l'axe de rotation permet d'éviter la création de tourbillons entre les hélices qui auraient pour effet de déstabiliser le véhicule. En variante, le sens du flux selon l'axe de rotation d'au moins une hélice ne présente pas le même signe sur la totalité de la révolution des pales de l'hélice dans le liquide autour de l'axe de rotation de l'hélice.

Sur les figures 1 et 2, les flux générés par les deux hélices AV, AR sont à symétrie de révolution autour de l'axe de déplacement x. Par conséquent, le flux généré par le propulseur 3, qui est la combinaison des flux générés par les deux hélices est à symétrie de révolution autour de l'axe x. Par conséquent, le propulseur génère une poussée axiale mais pas de poussée radiale. La poussée axiale est la composante de la poussée générée par le propulseur selon l'axe de déplacement x. La poussée radiale est la composante de la poussée générée par le propulseur selon un axe perpendiculaire à l'axe de déplacement x. Le véhicule ne subit pas de rotation autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de rotation de l'hélice.

Le propulseur est configuré (autrement dit, les propriétés de chaque hélice et l'agencement entre les hélices sont choisis) de façon que le flux généré par chaque hélice puisse atteindre l'autre hélice ou au moins que le flux généré par l'hélice amont puisse atteindre l'hélice aval. Cette configuration est valable sur une plage de vitesses prédéterminée étant avantageusement la plage de vitesses sur laquelle le véhicule est destiné à naviguer par rapport au liquide.

Sur la figure 3, représentant un véhicule à un instant t, le propulseur 3 est piloté de façon à faire tourner le véhicule autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de déplacement x. Sur cette figure, le véhicule avance selon l'axe x et tourne autour de l'axe x. Pour que le véhicule avance selon l'axe x, l'orientation des flux générés par les deux hélices selon l'axe de déplacement x sont les mêmes que sur la figure 1 . Pour faire pivoter le véhicule autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de déplacement x lors de l'étape de navigation, on pilote le propulseur 3 de façon que l'hélice aval (ici l'hélice arrière AR) génère un flux qui n'est pas à symétrie de révolution autour de l'axe de déplacement x. Autrement dit, on pilote le propulseur de façon que l'hélice aval (ici l'hélice arrière) génère un flux aval dont l'axe principal f, représenté en traits fins par rapport aux flèches représentant les lignes de flux, forme un angle non nul avec l'axe x. Sur la figure 3, le flux généré par l'hélice amont (ici l'hélice avant) à un instant t est toujours à symétrie de révolution autour de l'axe x. Le flux total généré par le propulseur 3 n'est plus à symétrie de révolution autour de l'axe x. La poussée F générée par le propulseur présente une composante radiale non nulle dans le plan de la feuille de la figure 3, le véhicule va alors être animé, sous l'effet de la poussée, d'un mouvement de giration autour d'un axe perpendiculaire au plan de la feuille dans le sens de la flèche courbe représentant la rotation du véhicule. Sur l'exemple de la figure 3, si on devait représenter le point de jonction entre l'axe de rotation du véhicule perpendiculaire à la feuille et le plan de la feuille, il serait représenté en haut à droite de la figure 3 à l'extérieur du véhicule. Si le véhicule tourne dans le sens de la flèche courbe représentant la rotation du véhicule, alors si le flux généré par l'hélice amont (ici l'hélice avant AV) à l'instant t est dirigé vers la position du centre de l'hélice aval (ici l'hélice arrière AR) à l'instant t, c'est-à-dire si l'axe principal du flux amont généré par l'hélice amont (ici l'hélice avant AV) comprend la position du centre de l'hélice aval (ici l'hélice arrière AR) à l'instant t, ce flux arrive sur l'hélice aval de façon décentrée par rapport à l'axe de rotation de l'hélice aval (ici l'hélice arrière AR). Par axe principal du flux généré par une hélice, on entend l'axe passant par le centre de l'hélice et dont la direction est la direction du flux généré par l'hélice. La direction de l'axe principal est définie par rapport au corps du véhicule. Par centre d'une hélice, on entend un point prédéterminé de l'hélice situé sur ou sensiblement sur l'axe de rotation de l'hélice et à l'intérieur du volume que peut balayer l'hélice lors d'une révolution des pales de l'hélice autour de l'axe de rotation de l'hélice. Ce volume comprend l'axe de rotation de l'hélice. Ce point est appelé centre de l'hélice. Il s'agit par exemple d'un centre de masse de l'hélice. Le centre de masse d'une hélice peut avantageusement être défini comme le centre de masse des pales.

Sur la figure 4, on a illustré plus précisément les positions des hélices et des flux de la figure 3 à l'instant t. Sur la figure 4, on a représenté en traits continus, les positions de l'hélice amont AM qui est l'hélice avant AV de la figure 3 et de l'hélice aval AVA, qui est l'hélice arrière AR sur la figure 3, à un instant t auquel les hélices génèrent les flux représentés sur les figures 3 et 4. Des lignes de flux générés par les deux hélices sont représentées par des flèches continues sur la figure 4. Le flux généré par l'hélice aval AVA fait tourner le véhicule 1 dans le sens de la flèche courbe représentant la rotation autour d'un axe perpendiculaire au plan de la feuille. Le flux généré par l'hélice amont AM à l'instant t est dirigé vers la position P occupée par le centre de l'hélice aval à l'instant t. La position de l'hélice aval AVA lorsque le flux de l'hélice amont l'atteint est représentée en traits pointillés. Les deux positions de l'hélice aval sont reliées par des flèches en traits pointillés. On constate que le flux généré par l'hélice amont AM n'est pas à symétrie de révolution autour de la position de l'axe de rotation de l'hélice aval x' à l'instant t+dt. Cela a pour effet de perturber l'angle d'incidence des pales de l'hélice aval pour un angle de calage donné. L'angle d'incidence définit l'orientation des hélices par rapport au liquide. Lorsque l'angle de calage des pales est perturbé, le propulseur produit alors une poussée différente de la poussée recherchée pouvant aller jusqu'à l'opposée de la poussée recherchée. La trajectoire du véhicule est alors déviée et le véhicule peut se mettre à osciller.

Comme représenté sur la figure 5, l'étape de navigation comprend une étape de stabilisation du véhicule selon l'invention. Lors de cette étape, lorsque le véhicule 1 se déplace selon un axe de déplacement x prédéterminé, par exemple lié au corps 2 du véhicule 1 , dans un sens prédéterminé (ici le sens de l'axe x) et tourne autour d'au moins un axe perpendiculaire à l'axe x avec une vitesse de rotation (pouvant être nulle), le propulseur 3 est piloté de façon que l'axe principal du flux amont généré par l'hélice dit amont AM à un instant donné t est un axe principal estimé xe (ou axe principal estimé xe) sur lequel est supposée, c'est-à-dire estimée, être située une position P' du centre de l'hélice aval AVA à un instant ultérieur t+dt auquel le flux généré par l'hélice amont AM atteint l'hélice aval AVA.

Autrement dit, l'hélice amont est commandée de façon que le flux amont généré par l'hélice amont à l'instant t soit sensiblement centré sur le centre de l'hélice aval à l'instant auquel le flux généré par l'hélice amont atteint l'hélice aval. L'axe principal du flux généré par l'hélice amont AM, relativement au corps du véhicule, est défini de façon que le flux amont généré par l'hélice amont AM continue d'atteindre l'hélice aval de façon sensiblement centrée sur le centre de l'hélice aval AVA même lorsque le véhicule est en virage. En d'autres termes, l'axe principal du flux amont généré par l'hélice amont AM à un instant donné t est défini pour passer sensiblement par le centre de l'hélice aval à l'instant t+dt.Ainsi, le procédé selon l'invention peut comprendre une étape de détermination de l'axe principal estimé. En d'autres termes cette étape est une étape d'estimation d'un axe sur lequel est positionnée la position P' du centre de l'hélice aval AVA à l'instant t+dt. Le procédé comprend ensuite une étape de commande de l'hélice amont de façon que l'axe principal du flux amont généré par l'hélice dit amont AM à un instant donné t est l'axe estimé.

L'axe principal estimé peut être dépendre d'une ou plusieurs grandeurs listées ci-dessous. Autrement dit, l'axe principal estimé peut être déterminé à partir d'une ou plusieurs de ces grandeurs. En d'autres termes, l'axe selon lequel se trouve le centre de l'hélice aval à l'instant t+dt peut être estimé à partir d'une ou plusieurs de ces grandeurs. Ceci est réalisé lors d'une étape de détermination de l'axe estimé.

L'axe principal estimé et plus particulièrement la direction de l'axe estimé par rapport à l'hélice amont dépend avantageusement de la vitesse de rotation du véhicule. L'axe principal estimé passe par le centre de l'hélice amont. Autrement dit, l'axe selon lequel est estimée à être la position de l'hélice aval à l'instant t+dt passe par l'hélice amont. La vitesse de rotation du véhicule est une vitesse de rotation par rapport à un référentiel fixe par exemple le liquide (en dehors du flux généré par le propulseur) ou le référentiel terrestre.

Avantageusement, l'axe principal estimé dépend d'une vitesse de déplacement du véhicule par rapport à un référentiel fixe selon l'axe de déplacement. Le référentiel fixe par exemple le liquide au voisinage du véhicule en dehors du flux généré par le propulseur ou le référentiel terrestre.

Avantageusement, l'axe principal estimé dépend, du flux généré par l'hélice amont.

Avantageusement, l'axe principal estimé est déterminé à partir de la vitesse de rotation du véhicule.

Avantageusement, l'axe principal estimé est déterminé à partir d'une vitesse du liquide emporté par le flux généré par l'hélice amont, relativement au corps du véhicule. La vitesse du liquide emporté par le flux relativement au corps 2 dépend du flux généré par l'hélice amont et de la vitesse de déplacement du véhicule par rapport au liquide.

L'axe principal estimé est avantageusement déterminé à partir de la distance entre les centres des deux hélices.

L'axe principal estimé xe est déterminé à partir de la vitesse de rotation du véhicule et du flux généré par l'hélice amont, par rapport au corps du véhicule.

Autrement dit, la direction du flux généré par l'hélice amont AM, relativement au corps du véhicule, est avantageusement obtenue à partir de la vitesse de rotation du véhicule 1 éventuellement composée avec sa vitesse linéaire d'avance (phénomène lié à un repère en rotation solidaire du véhicule appelé « force » de Coriolis) et éventuellement la valeur du flux généré par l'hélice amont afin que le flux amont généré par l'hélice amont AM continue d'atteindre l'hélice aval de façon sensiblement centrée sur le centre de l'hélice aval AVA même lorsque le véhicule est en virage.

La figure 5 diffère de la figure 4 en ce que le flux amont généré par l'hélice amont AM est dirigé vers une position estimée P' du centre à un instant t+dt où le flux généré par l'hélice amont AM s'est propagé jusqu'à l'hélice aval AVA. Autrement dit, l'axe principal du flux généré par l'hélice amont est un axe principal estimé comprenant la position estimée P'. De cette façon, les pales de l'hélice aval AVA, recevant le flux généré par l'hélice amont AM, balayent un flux homogène sur toute leur révolution autour de l'axe de rotation de l'hélice aval ce qui permet de maîtriser la trajectoire du véhicule, notamment en virage, avec un rendement optimal à moyenne et grande vitesse et surtout sans apparition d'oscillations de poussée liées à la modulation de l'angle d'attaque des pales de l'hélice aval par la vorticité du flux de l'hélice amont non centré sur le centre de l'hélice aval. Par ailleurs, ce procédé de pilotage permet de manœuvrer le dispositif uniquement à partir du propulseur. L'utilisation de jets d'eau ou de gouvernes en plus du propulseur n'est pas requise ce qui est avantageux en termes énergétique (faible traînée hydrodynamique), en termes de masse, en termes de simplicité, en termes de manœuvrabilité du véhicule quelle que soit la vitesse du véhicule même en marche arrière et en termes d'efficacité de la manœuvre même à vitesse importante.

Lors de l'étape de stabilisation du véhicule, les hélices sont pilotées comme décrit précédemment en référence aux figures 1 à 3 pour obtenir un mouvement de translation souhaité selon l'axe de déplacement x et un mouvement de rotation souhaité selon un axe perpendiculaire à l'axe de rotation. Autrement dit, comme le véhicule se déplace selon l'axe de déplacement, l'étape de stabilisation est mise en œuvre alors que le propulseur est piloté de façon que les hélices amont et aval génèrent des flux orientés vers l'aval selon l'axe de déplacement du véhicule x. La combinaison des flux générés par les deux hélices permet d'obtenir une force de poussée axiale vers l'amont dans toutes les directions radiales (définies par rapport à l'axe x) et cela quelque soit la vitesse axiale du véhicule dés lors qu'un écoulement permettant de distinguer l'amont et l'aval existe.

Le propulseur peut être piloté de façon que le flux généré par l'hélice aval n'est pas à symétrie de révolution autour de l'axe de déplacement du véhicule x de façon à générer la poussée axiale permettant au véhicule de tourner autour d'un axe radial.

La figure 6 diffère de la figure 3 par la direction du flux généré par l'hélice amont (ici hélice avant AV) à l'instant t relativement au corps du véhicule. Ce flux est dirigé selon l'axe principal estimé xe décrit précédemment. Autrement dit, l'axe principal de ce flux est l'axe principal estimé. Les lignes du flux amont généré par l'hélice amont (ici l'hélice avant AV) à l'instant t et se propageant jusqu'à l'instant t+dt sont représentées sur la figure 6. On constate qu'en dirigeant le flux amont selon l'axe principal estimé xe, c'est-à-dire en ne dirigeant pas le flux amont généré par l'hélice amont (ici l'hélice avant AV) à l'instant t vers la position occupée par le centre de l'hélice aval à l'instant t, ce flux arrive de façon homogène sur toute la révolution des pales de l'hélice aval autour de l'axe de rotation de l'hélice aval à l'instant t+dt.

L'axe principal estimé xe, et notamment la direction de l'axe principal estimé par rapport à l'hélice amont, est éventuellement défini(e) à partir de la vitesse de rotation du véhicule autour d'au moins un axe perpendiculaire et éventuellement à partir d'une vitesse de liquide dans le flux amont généré par l'hélice amont relativement au corps 2 du véhicule 3.

La vitesse de rotation du véhicule est avantageusement mesurée au moyen d'au moins un capteur. La vitesse de rotation peut être obtenue à partir d'au moins un gyromètre embarqué à bord du véhicule par exemple dans une centrale inertielle.

La vitesse du liquide emporté par le flux amont relativement au corps 2 du véhicule 1 peut être une vitesse tridimensionnelle ou de façon plus simple une vitesse du liquide par rapport au véhicule selon l'axe de référence. Cette vitesse peut être mesurée au moyen d'au moins un capteur. Par exemple, cette vitesse est mesurée au moyen d'un capteur, par exemple un capteur de débit, permettant de mesurer le module de cette vitesse et éventuellement une orientation de la vitesse du liquide. En variante, la vitesse du liquide est une estimation de la vitesse du liquide emporté par le flux généré par l'hélice amont relativement au véhicule. La vitesse estimée est, par exemple déterminée à partir de la vitesse de rotation et angles de calage cyclique et collectif de l'hélice amont et éventuellement de l'hélice aval. Elle peut également être déterminée à partir de la mesure électrique ou mécanique du couple moteur appliqué par l'hélice amont et/ou par l'hélice aval et/ou par le propulseur sur le véhicule. En variante, elle peut être déterminée à partir d'une mesure de vitesse du véhicule par rapport au liquide selon l'axe de déplacement. La détermination de la vitesse par estimation est moins précise mais plus simple à réaliser et moins coûteuse que la mesure directe.

Nous allons, en référence à la figure 7, décrire un exemple de calcul de la direction de l'axe principal estimé xe. Cet axe principal estimé passe par un centre de l'hélice amont. Sur la figure 7, on a représenté les positions P et Q des centres des hélices respectives aval et amont à l'instant t ainsi que la position O du point d'intersection entre l'axe de rotation du véhicule (perpendiculaire à la feuille), autour duquel le véhicule tourne à la vitesse de rotation ω, et le plan de la feuille. Sur cette figure, les points P, Q et O sont alignés. On a également représenté une position estimée P' de la position du centre de l'hélice aval à l'instant t+dt auquel le flux généré par l'hélice amont à l'instant t atteint l'hélice aval. La vitesse du liquide emporté par le flux généré par l'hélice amont, par rapport au véhicule est notée Vf.

Avec une bonne approximation, l'angle estimé a' formé entre l'axe principal estimé et l'axe x reliant les centres des deux hélices à l'instant t+dt est donné par la formule suivante : a = ω *

Vf

Où d est la distance séparant les centres des deux hélices.

Lors de l'étape de stabilisation, on pilote donc le propulseur de façon que le flux généré par l'hélice amont soit dirigé selon la direction estimée formant un angle sensiblement égal à l'angle estimé a' avec l'axe x au lieu de diriger ce flux selon l'axe x. Autrement dit, on pilote le propulseur de façon à corriger, à l'instant t, la direction de l'axe principal du flux généré par l'hélice amont par rapport à la direction reliant les centres des deux hélices de façon que l'axe principal soit dirigé selon la direction estimée.

Lorsque la vitesse de rotation du véhicule autour des axes perpendiculaires à l'axe des hélices est nulle, on pilote le propulseur de façon que le flux généré par l'hélice amont à l'instant t soit dirigé vers la position du centre de l'hélice aval à l'instant t.

Avantageusement, l'axe principal estimé est déterminé à partir d'une distance séparant l'hélice aval de l'axe de rotation du véhicule autour duquel le véhicule tourne. La distance séparant l'hélice aval de l'axe de rotation est par exemple la distance entre le centre de l'hélice aval et l'axe de rotation du véhicule selon un axe perpendiculaire à l'axe de rotation du véhicule.

Afin d'obtenir un axe principal estimé plus proche de la position réelle du centre de l'hélice aval que l'axe principal estimé dirigé selon la direction calculée à partir des données listées précédemment, l'axe principal estimé (notamment la direction de cet axe) dépend en outre de ou est déterminé à partir, d'une accélération du véhicule par rapport à l'eau. Cela permet d'améliorer la maîtrise de la trajectoire du véhicule. Cette accélération peut être obtenue à partir d'un ou plusieurs accéléromètres embarqués à bord du véhicule. On peut déterminer l'axe principal estimé à partir de l'accélération linéaire du véhicule (selon l'axe x lié au véhicule) et/ou à partir de l'accélération radiale (perpendiculaire à l'axe) du véhicule. Ces mesures modifient respectivement la valeur de la vitesse Vf et la vitesse de rotation ω.

Dans un mode de réalisation de l'invention, l'étape de stabilisation est mise en œuvre lorsque le module de la vitesse du véhicule selon la direction axiale est supérieure à un seuil prédéterminé non nul. Un autre procédé de pilotage peut alors être utilisé pour piloter le véhicule lorsque le module de la vitesse du véhicule selon la direction axiale est inférieure au seuil afin de permettre une meilleure manœuvrabilité du véhicule à faible vitesse.

Avantageusement, le procédé de pilotage comprend le couple d'étape suivant:

une étape de détermination comprenant une étape de détermination de la vitesse courante de rotation du véhicule et éventuellement une étape de détermination de la vitesse courante du liquide emporté par le flux amont généré par l'hélice amont, relativement au corps du véhicule,

l'étape de stabilisation à partir de la ou des valeur(s) déterminée(s).

L'étape de stabilisation est en outre avantageusement réalisée à partir de la distance séparant les centres des deux hélices. Autrement dit, l'étape de détermination utilise avantageusement cette distance.

Plus précisément, l'axe estimé est déterminé à partir des valeurs déterminées et éventuellement à partir de la distance séparant les centres des deux hélices.

Ce couple d'étapes est avantageusement mis en œuvre à intervalles de temps réguliers.

L'intervalle de temps est par exemple compris entre 1 s et 5s. Il peut dépendre de la vitesse linéaire du véhicule. Il peut être déterminé à partir d'une stabilité souhaitée pour le véhicule. En variante, l'étape de stabilisation comprend le couple d'étapes mis en œuvre au moins une fois.

Ce mode de réalisation permet de corriger la direction du flux généré par l'hélice amont de manière régulière à intervalles de temps prédéterminés de façon à éviter que le véhicule ne dévie de la trajectoire que l'on souhaite lui imposer. Seules des manœuvres rapides réalisées sur une durée inférieure à l'intervalle de temps retenu ne pourront pas bénéficier de cette correction.

Avantageusement, l'étape de stabilisation et/ou le couple d'étapes est mis en œuvre lorsque la vitesse linéaire du véhicule selon l'axe de déplacement est supérieure au seuil prédéterminé. Avantageusement, l'étape de stabilisation ou le couple d'étapes n'est pas mise en œuvre lorsque la vitesse de rotation du véhicule dépasse un seuil de vitesse de rotation prédéterminé. Ce seuil est au moins égal au seuil de vitesse de rotation auquel le flux de l'hélice amont ne peut atteindre l'hélice aval, c'est-à-dire que le temps de trajet du flux généré entre l'hélice amont et l'hélice aval est supérieur au temps de déplacement de l'hélice aval. Autrement dit, l'étape de stabilisation est mise en œuvre tant que la vitesse de rotation est inférieure ou égale au seuil.

Avantageusement, dés que la vitesse de rotation du véhicule revient à une valeur inférieure ou égale à ce seuil, on met en œuvre l'étape de stabilisation ou on remet en œuvre le couple d'étapes à intervalles de temps prédéterminés.

L'étape de détermination de la vitesse de rotation du véhicule comprend une étape de mesure de la vitesse de rotation du véhicule. L'étape de détermination de la vitesse du liquide emporté par le flux amont généré par l'hélice amont, par rapport au corps du véhicule, comprend par exemple une étape de mesure de la vitesse du liquide dans le flux amont relativement au véhicule ou une étape de mesure d'au moins une grandeur et/ou une étape de détermination de cette vitesse à partir de la grandeur (ou des grandeurs) et/ou à partir de la valeur d'au moins un paramètre courants. Par exemple, la vitesse du liquide est déterminée à partir des pas cycliques et collectifs des pales de l'hélice amont et la vitesse de rotation courants de l'hélice amont et éventuellement les pas cycliques et collectifs des pales de l'hélice aval et la vitesse de rotation courants de l'hélice aval. Ces données sont des paramètres. L'étape de détermination est réalisée à partir d'un dispositif de mesure comprenant le(s) capteur(s) requis et/ou à partir de l'organe de commande.

L'étape de stabilisation comprend une étape de détermination de l'axe principal estimé du flux généré par l'hélice amont à partir de la ou des valeurs déterminée(s) lors de l'étape de détermination. Cette étape est réalisée à partir de l'organe de commande.

L'étape de stabilisation à l'instant t est avantageusement réalisée à partir de l'axe principal du flux généré par l'hélice amont lors de la mise en œuvre de l'étape de configuration précédente. L'étape de stabilisation comprend en outre une étape de détermination de la configuration du propulseur pour que l'hélice amont génère un flux amont dont l'axe principal est l'axe principal estimé et une étape de réglage du propulseur selon cette configuration. Cette étape de réglage est réalisée au moyen d'un dispositif d'actionnement ou actionneur.

L'étape de pilotage du propulseur est avantageusement une étape de pilotage des hélices ou de l'hélice amont.

Dans le cas où le propulseur est du type à deux hélices contrarotatives à pas cycliques et collectifs variables, le véhicule comprend un dispositif de pilotage comprenant un dispositif d'actionnement comprenant au moins un actionneur permettant de contrôler le pas collectif et le pas cyclique de chacune des hélices. Il s'agit par exemple d'un dispositif magnétique ou d'un dispositif motorisé permettant de régler les pas cycliques et collectifs. De façon non limitative, ce dispositif comprend des plateaux cycliques et collectifs. La configuration obtenue comprend un pas collectif, un pas cyclique et éventuellement une vitesse de rotation de l'hélice amont ou la variation d'un ou plusieurs de ces paramètres à appliquer à l'hélice entre l'instant t et l'instant t+dt.

Pour un véhicule se déplaçant en translation selon un axe de déplacement qui est l'axe des hélices de deux hélices coaxiales et tournant autour d'un axe radial perpendiculaire à l'axe des hélices, il suffit de modifier l'axe principal du flux généré par l'hélice amont par rapport à l'axe des hélices pour que le flux atteigne toujours l'hélice aval. Pour cela il suffit de régler le pas cyclique de l'hélice amont.

Dans le cas d'un propulseur comprenant deux propulseurs à cardan, la configuration comprend l'orientation de l'axe de l'hélice amont. Autrement dit, on règle l'orientation de l'hélice amont de façon à obtenir la configuration souhaitée.

Nous allons maintenant décrire, en référence à la figure 8, un procédé particulier pour régler le propulseur, et plus précisément la configuration de l'hélice aval, pour obtenir une poussée radiale selon une direction radiale souhaitée dr formant, dans un repère lié au corps du véhicule, autour de l'axe de rotation de l'hélice aval, un angle dit de poussée a prédéterminé avec une direction de référence dref. La poussée générée par le propulseur peut aussi comprendre une poussée axiale non nulle. L'angle de poussée a est différent de l'angle cyclique de l'hélice aval. La poussée radiale générée par l'hélice aval est dirigée selon une direction radiale dr formant, autour de l'axe de référence, un angle appelé phase cyclique φ avec la direction de selon laquelle l'angle de calage cyclique de l'hélice aval. Cette phase cyclique φ est par symétrie, indépendante de la direction de la poussée radiale générée par le propulseur.

Pour que l'hélice aval génère une poussée radiale souhaitée s'exerçant selon la direction dr perpendiculaire à l'axe de rotation de l'hélice aval, on règle le pas cyclique de l'hélice aval au moyen de la formule suivante :

Θ = a— φ

La direction radiale corrigée de selon laquelle l'angle de calage cyclique des pales est maximal forme, autour de l'axe de rotation de l'hélice aval, un angle Θ avec la direction de référence dref. Le pas cyclique de l'hélice aval est non neutre.

La phase cyclique φ est avantageusement déterminée lors d'une étape de calibration préalable. Cette étape de calibration comprend une étape de mesure comprenant une première étape de mesure de forces et couples exercés par le véhicule sur un banc de test solidaire du véhicule pour plusieurs pas cycliques d'une ou des hélices et/ou une deuxième étape de mesure de la direction du mouvement du véhicule immergé dans le liquide dans une zone dégagée pour plusieurs pas cyclique d'une ou des hélices au moyen de gyromètres et d'accéléromètres de la direction du mouvement du véhicule sous-marin en fonction du pas cyclique des hélices. L'étape de calibration comprend en outre une étape de calcul de la phase cyclique à partir de mesures réalisées lors de l'étape de mesure.

L'invention se rapporte également à un véhicule marin 2 tel que décrit précédemment comprenant un système de propulsion 63 . Le système de propulsion 63 comprend un dispositif de pilotage 62 apte à commander le propulseur 3 et configuré pour pouvoir mettre en œuvre le procédé selon l'invention ainsi que le propulseur 3. L'invention se rapporte également au système de propulsion et au dispositif de pilotage.

Le dispositif de pilotage 62 comprend un organe de commande 60 qui, recevant une consigne de mise en œuvre de l'étape de stabilisation, est configuré pour calculer une configuration de stabilisation dans laquelle doit être mis le propulseur pour que l'axe principal du flux amont soit dirigé selon l'axe principal estimé, éventuellement à partir d'au moins une grandeur citée précédemment comme par exemple des vitesses requises, et un dispositif d'actionnement ou actionneur 61 configuré pour contrôler le propulseur de façon à configurer le propulseur selon ladite configuration. L'organe de commande 60 peut être mis en œuvre au moyen de technologie logicielle et/ou matérielle. L'organe de commande 60 comprend par exemple un composant logique programmable ou un processeur et une mémoire associée contenant un programme configuré pour déterminer la configuration. Le processeur et la mémoire peuvent être regroupés au sein d'un même composant souvent appelé microcontrôleur.

L'actionneur peut comprendre des vérins, par exemple électriques ou hydrauliques ou un moteur actionnant des câbles ou chaînes et permettant de déplacer le point sur lequel ils appliquent leur force ou bien encore en principe de crémaillère. L'actionneur est configuré pour incliner et/ou déplacer les plateaux cycliques et collectifs.

Avantageusement, le dispositif de pilotage ou de commande 62 est configuré, lorsqu'il reçoit une consigne de navigation comprenant une poussée ou une direction de poussée devant être appliquée par le propulseur au véhicule marin pour mettre en œuvre l'étape de navigation selon l'invention, de façon que l'hélice aval génère la poussée selon la direction souhaitée et de façon que les deux hélices génèrent des flux selon la direction aval. L'étape de pilotage comprend une étape de réglage des deux hélices.

Les consignes peuvent être générées à bord du véhicule (véhicule autonome) ou à l'extérieur du véhicule (véhicule piloté à distance).