De l'AIP

Bonjour
Suite à un questionnement récent, il me paraît intéressant d'évoquer ce qui se cache derrière le sigle AIP
Aujourd’hui, le Graal des sous-marins à propulsion non-nucléaire est l’équipement en AIP (Air Independant Propulsion). En français, propulsion anaérobie.
1. Si l’on examine le système énergie propulsion des sous-marins non nucléaires depuis qu’ils sont passés à l’hybride (encore une «lubie» moderne pour les voitures), on constate qu’ils font appel :
- en surface (ou au schnorchel) à un système thermique (chaudière, moteur à explosion…) pour entraîner une génératrice qui va recharger des batteries. Ce système thermique fait appel à l’oxygène de l’air pour pouvoir faire brûler le carburant utilisé. On est en phase "aérobie".
- en plongée, à des moteurs électriques (moteur principal, moteur de marche silencieuse…) qui sont alimentés par les batteries.
On constate donc qu’en plongée, il n’est nullement fait appel à de l’air, puisque le transfert d’énergie s'effectue uniquement sous forme électrique. On est donc clairement dans une propulsion déjà anaérobie, donc en AIP.
2. Examinons maintenant ce qui se cache derrière ce nouveau Graal. L’étude de toute la documentation ouverte montre qu’il en existe plusieurs variantes (moteur Stirling, pile à combustible, MESMA…). Mais tous ces systèmes de rejoignent sur un point : ils n’apportent aucune innovation dans le domaine de la propulsion. Leur fonction est de procéder soit au rechargement des batteries, soit à l’alimentation des moteurs de propulsion en énergie électrique.
3. C’est pourquoi l’usage du terme d’AIP peut prêter à confusion. Il vaudrait mieux parler de Prolongateur d’Autonomie en Plongée (PAP). En anglais, ce pourrait donner Submerged Autonomy Enhancer (SAE), ou encore Underwater Range Enhancer [URE].
Si vous avez des questions
A+

Merci Starshiy d'avoir évoqué ce type de propulsion largement méconnu, au moins de moi j'ai pendant longtemps pensé qu'il dérivait des turbines Walter inventées pendant la guerre par les allemands; sous-marins: U791; types XVIIA et XVIIB. puis je me suis rendu compte que cela n'avait rien à voir.
C'est une simple amélioration des performances en plongée mais qui ne fait pas appel à des techniques vraiment nouvelles.

Wiki nous indique quatre techniques utilisées mais n'entre pas dans le détail du mode de fonctionnement et des capacité de ces techniques, quelques sont les meilleures du point de vue: performances, fiabilité, sécurité, etc... le sujet mérite certainement un développement, puisque c'est le type de sous-marin appelé à se généraliser pour les nations qui n'ont pas accès au nucléaire.

NIALA a écrit:

Pour le premier procédé indiqué, les "briquets" Quebeck soviétiques (projet 615 et A615) sont restés tristement célèbres...
Pour Naval Group, l'autonomie avec la dernière génération de pile à combustible peut aller jusqu'à 3 semaines.
https://www.naval-group.com/fr/news/dcns-presente-trois-innovations-majeures-developpant-les-capacites-des-sous-marins/
A+

Tu as raison pour ton analyse Starshy, mais il vaut mieux prendre le problème dans son ensemble, en tout cas c'est vrai que le moteur électrique de propulsion est pour le moment l'apanage en termes de silence, de souplesse et de puissance !
Revenons à ce nouveau mode de propulsion proposé en 2014 par DCNS, devenu Naval Group, avec ce concept de pile à combustible de seconde génération, que j'ai suivi en tant que passionné et pas de spécialiste je le précise, à la suite notamment d'un article paru sur Sciences & Avenir.
Par rapport au système MESMA qui combine une combustion avec de l'éthanol et de l'oxygène cryogénisé pour produire de la vapeur avec une chaîne turbine/condenseur, alternateur et MEP, sans pile à combustible, comme on peut le voir sur ce schéma :



Il y a cependant une grosse amélioration avec la combinaison de plusieurs nouveautés, car l'ensemble se compose de :
- 6 groupes électrogènes de 1250 kW chacun,
- 2 piles à combustible nouvelle génération et
- 3 groupes de batteries lithium-ion hautes performances,
- un système de dissolution des gaz de combustion dans l'eau de mer.

J'en ai tiré un schéma de principe ci-dessous d’après les documents de presse parus en novembre 2014 :


Si les groupes électrogènes ne sont pas une nouveauté, il ne peuvent fonctionner en plongée sauf à recourir au traditionnel schnorkel; toutefois le temps de rechargement des batteries est nettement plus court, un premier point.
Mais là où cela devient intéressant (et même génial ?) c'est de produire de l'hydrogène à partir du gazole à bord (ce qui est en fait le processus de fabrication normal, mais à partir du pétrole en industrie) et de récupérer l'azote issue du reformage catalytique.
Un gros avantage puisque, dans les piles à combustible utilisées dans les sous marins, on utilise de l'hydrogène et de l'oxygène pour la combustion, mais l'oxygène crée de l'oxydation, ce qui nécessite des matériaux nobles, et les réglages sont très "pointus".
En récupérant l'azote et en le combinant avec l'O2 on obtient... de l'air, ce qui est suffisant pour la P.A.C. et ce qui économise d'autant l’oxygène !

On notera toutefois que ces bâtiments ne peuvent être ravitaillés en mer ni dans certains ports, l'oxygène cryogénisé requérant des installations complexes, l'éthanol n'est pas un combustible "standard", le gazole ne présentant pas d'obstacle...

Le résultat est une autonomie record permettant des missions de 90 jours sans ravitaillement, et de rester en plongée durant 1 mois, selon le constructeur, pour son projet de sous marin SMX Océan dérivé du Barracuda :



Désolé d'avoir été un peu long pour ces explications qui n'enlèvent en rien à ton analyse, j'ai souhaité juste apporter un éclairage supplémentaire permettant de comprendre un peu cette technologie. Disons aussi que l'on est en présence de procédés pétrochimiques plutôt complexes, mais quel en sera le prix, malgré le fait que le procédé fonctionne réellement chez l'industriel.

Recherches et dessins personnels

 pour toutes ces explications et superbes schémas
Je vais t'embaucher pour illustrer mon site
A+

C'est un plaisir de parler technique sur ce forum avec des vrais passionnés !
Pour les illustrations de site, comme pour d'autres projets, c'est un peu compliqué pour un dessinateur de s' adapter aux idées sans dériver ou adapter, ce qui est mon cas !
Et puis je ne suis pas très rapide, et j'ai déjà fait beaucoup de dessins, ma vue en subit un peu les conséquences !

NIALA a écrit:

Merci Starshiy d'avoir évoqué ce type de propulsion largement méconnu, au moins de moi j'ai pendant longtemps pensé qu'il dérivait des turbines Walter inventées pendant la guerre par les allemands; sous-marins: U791; types XVIIA et XVIIB. puis je me suis rendu compte que cela n'avait rien à voir.

Bonjour,
Je crois bien que nous avions évoqué, ici-même, le système Walter. Apparemment, d'après ce que j'avais cru comprendre de mes lectures, il avait été, sérieusement, étudié, après-guerre, par les Alliés, mais avait fini sa carrière dans les archives, à la mise en service des premiers Nucs.

Les turbines Walter ont été plus qu'étudiés après la guerre, puisque les britanniques ont construits deux sous-marins expérimentaux propulsés par des turbines Walter: les Explorer et Excalibur entrés en service en 1957, je crois me souvenir que les essais n'ont pas été concluants.

NIALA a écrit:

... les britanniques ont construits deux sous-marins expérimentaux propulsés par des turbines Walter: les Explorer et Excalibur entrés en service en 1957, je crois me souvenir que les essais n'ont pas été concluants.

... et la technique considérée comme potentiellement à hauts risques.
Dans un même ordre d'idée, Alain (Starshiy) n'est pas, non plus, convaincu que les "AIP" modernes soient capables d'encaisser un grenadage en règle, mais pour plus amples informations sur le sujet, voir avec lui.

NIALA a écrit:

Les turbines Walter ont été plus qu'étudiés après la guerre, puisque les britanniques ont construits deux sous-marins expérimentaux propulsés par des turbines Walter: les Explorer et Excalibur entrés en service en 1957, je crois me souvenir que les essais n'ont pas été concluants.

Et les soviétiques, le projet 617 construit à un seul exemplaire...