[Drone] Surface / Sous-marin

[xav]

 

[xav]

Autonomous ARCIMS USV Can Now Hunt Submarines with ASW Payload

The latest Autonomous ARCIMS USVs to be ordered from ATLAS ELEKTRONIK UK (AEUK) have completed Acceptance Testing and are ready for the ASW payload installation.

https://www.navalnews.com/naval-news/2019/09/autonomous-arcims-usv-can-now-hunt-submarines-with-asw-payload/

[Bechar06]

http://www.opex360.com/2019/11/13/la-france-va-participer-a-un-projet-europeen-de-drone-anti-sous-marin/  

Coopération structurée permanente [CSP/PESCO]   ... Programme européen de développement de l’industrie de Défense [PEDID], qui sera remplacé à compter de 2021 par le Fonds européen de défense [FEDef]...

Deux séries de projets ont déjà été retenus. Et une troisième – comptant 13 nouveaux projets – a été validée le 12 novembre par les ministres de la Défense des pays membres. Au total, 47 ont été lancés. Et la France est particulièrement engagée dans cette CSP puisqu’elle participe à 60% d’entre-eux.    DONT :  

Citation

deux projets relatifs aux capacités navales dans lesquelles la France s’est engagée. Le premier, conduit avec l’Italie, vise à développer une nouvelle classe de corvette, appelée EPC [pour European Patrol Corvette]. .... il s’agit de remplacer, à terme, les frégates de surveillance de type Floréal mises en oeuvre par la Marine nationale outre-Mer et les patrouilleurs de type Comandanti de la Marine militaire.

Le second projet naval auquel la France participe associe l’Espagne, le Portugal et la Suède. Appelé MUSAS [Maritime Unmanned Anti-Submarine], il consistera à développer un drone anti sous-marin devant « tirer parti des technologies de pointe et de l’intelligence artificielle » afin de « contrer les méthodes de déni des adversaires. »

En outre, précise le descriptif, le MUSAS renforcera la protection des infrastructures sous-marines à haute valeur ajoutée ainsi que les systèmes énergétiques installés en mer, en fournissant une réponse rapide avec des niveaux de force appropriés en cas d’intrusion ou de menace pour les lignes de communication maritimes. » Ce programme sera coordonné par le Portugal.

 

[BPCs]

Le design du grand drone de surface de l'USN réutiliserait celui d'un supply fourni à la marine irakienne :

https://www.defensenews.com/naval/2019/12/21/the-us-navy-gets-its-large-unmanned-surface-vessels-in-2020-with-strings-attached/

"Senior Navy officials have talked about the LUSV as a kind of external missile magazine that can autonomously navigate to and integrate with the force, then shoot its missiles and return for reload, keeping the big manned surface combatants in the fight and fielded longer."

c'est un navire quasi de la taille d'un PAG, avec un Bau juste un peu plus large à 11,20m

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Al_Basra-class_offshore_support_vessel

 

[xav]

BMT launches next gen hull-form for autonomous operations – the ‘Pentamaran’

Designed to meet the specific challenges of long range autonomous operations, the ‘Pentamaran’ design has been optimised by BMT to reduce fuel consumption and increase its adaptability across multiple applications

https://www.navalnews.com/naval-news/2020/04/bmt-launches-next-gen-hull-form-for-autonomous-operations-the-pentamaran/

[BPCs]

Il y a 1 heure, xav a dit :

BMT launches next gen hull-form for autonomous operations – the ‘Pentamaran’

https://www.navalnews.com/naval-news/2020/04/bmt-launches-next-gen-hull-form-for-autonomous-operations-the-pentamaran/

Pentamaran :  l'éternel retour... sauf qu'il ne me semble pas qu'il y ait eu de mise en chantier de navires pentamarans suivant le design de BMT.

Et la variante Very slender Vessel d'un cargo, sans les coques latérales avait été un désastre d'après  @HK

[xav]

US Navy Selects 6 Companies For Large Unmanned Surface Vessel Study Work

The U.S. Navy has awarded contracts totaling $41,985,112 to six companies for Large Unmanned Surface Vessel (LUSV) studies. Each contract includes an option for engineering support that if exercised would bring the cumulative value for all awards to $59,476,146.

The firm-fixed price contracts were awarded to Huntington Ingalls Inc., Pascagoula, Miss; Lockheed Martin Corp., Baltimore; Bollinger Shipyards Lockport, LLC., Lockport, La.; Marinette Marine Corp., Marinette, Wis.; Gibbs & Cox Inc., Arlington, Va.; and Austal USA, LLC, Mobile, Ala., following a full and open competition that began with the release of a Request For Proposals in fiscal year (FY) 2019.

https://www.navalnews.com/naval-news/2020/09/us-navy-selects-6-companies-for-large-unmanned-surface-vessel-study-work/

[clem200]

C'est du civil et pas autonome, mais la technologie se démocratise

Citation

SeaOwl décroche le premier permis français de navigation pour un navire télé-opéré

Défilé de ministres à l’Ecole Polytechnique pour la démonstration du premier navire téléopéré français en cette fin de semaine. SeaOwl, à l’origine de ce projet, avait invité hier Cédric O, secrétaire d’Etat en charge du numérique, pour cette première « navigation » qui a vu le commandant du VN Rebel diriger son navire au large de Toulon depuis le campus de la région parisienne, soit 800 kilomètres entre les deux.

https://www.meretmarine.com/fr/content/seaowl-decroche-le-premier-permis-francais-de-navigation-pour-un-navire-teleopere

[Salverius]

En me penchant sur le sujet des drones sous-marin, je me suis interrogé sur les problématiques d’autonomie (en plongée comme totale) de ce type d’appareil.

En effet, en plus de réacteurs nucléaires pour nos SNA et SNLE, nous avons développé une technologie AIP qui est parfaitement adaptée à des sous-marins de grande dimension avec présence humaine à bord.

 

Mais qu’en est il des drones sous-marin ?

Le système AIP ne me semble pas utilisable, car trop complexe pour se passer pendant des mois de toutes interventions humaines.

Il est probable que la plupart des drones sous-marin construits actuellement fonctionnent sur une association moteur électrique/batterie, donc avec une autonomie assez faible.

Du coup, difficile de disposer des drones pour assurer la surveillance de certains points stratégiques éloignés de nos bases pendant plusieurs mois.

 

J’ai pris comme modèle l’ECHO VOYAGER de Boeing, qui mesure 16 mètres de long pour 50 tonnes.

https://www.loceanalabouche.com/pages/newsletters/news-2016/mai-2016/17-mai/echo-voyager-veritable-drone-sous-marin-de-boeing.html

Il a une autonomie importante (12.000 km en 6 mois), mais qui nécessite qu’il refasse surface régulièrement pour recharger ses batteries à l’aide d’un moteur diesel. Avec une consommation de 1 gallon pour 7,5 miles parcouru, il doit contenir 3 tonnes de gasoil.

 

Ma réflexion est la suivante : pourquoi ne pas utiliser comme source d’énergie pour les drones sous-marin un générateur thermoélectrique à Radio-isotopes?

https://en.wikipedia.org/wiki/Radioisotope_thermoelectric_generator

 

Pour résumer le fonctionnement de ce type de générateur, il s’agit de transformer en électricité la chaleur émise par un élément hautement radioactif.

La source d’énergie est d’origine nucléaire. Toutefois, le risque pour l’environnement est limité car il n’y pas de réaction de fission et le rayonnement de l’isotope utilisé s’amenuise au fil du temps, avec des demi-vie comprise entre 30 et 90 ans.

Cette technologie a été essentiellement utilisée pour assurer l’alimentation de sondes spatiales destinées à explorer des zones éloignées du soleil, le tout avec une grande sécurité dans la production électrique puisque aucune intervention humaine n’est possible et que la mission peut durer plusieurs dizaines d’années.

 

Le radio-isotope utilisé pourrait être le Strontium 90 (sans doute sous forme de Titanate de Strontium), qui est produit abondamment au sein de nos centrales nucléaires. Il constitue un des principaux déchets de fission et fait l’objet d’un retraitement à La Hague. Le coût de cet isotope n’est donc a priori pas un obstacle (contrairement au coût du plutonium 238 utilisé pour les engins spatiaux, dont le coût est élevé).

Le strontium 90  a déjà été utilisé dans des générateurs Thermoélectriques par l'URSS et les Etats Unis pour alimenter (par exemple) des phares isolés en Arctique. Il existe donc des utilisations concrètes de cet isotope.

 

L’objectif serait de faire bénéficier un drone sous-marin d'une puissance électrique d'au moins 100 CV (73,6 kW), pendant 10 ans, sans intervention humaine et sans obligation de remonter à la surface.

De cette façon, le drone sous-marin pourrait rester tapi dans l’ombre plusieurs années tout en demeurant parfaitement opérationnel.

Le drone peut également être équipé d’un système de batterie pour réguler les besoins de puissance du drone.

Pour mémoire, il me semble (grossièrement) qu’un moteur diesel de 100 CV fonctionnant en continue pendant 3 mois consommerait 35 tonnes de gasoil (100/5 x 24 h x 90 j x 0,8 de densité).

Pour une drone de 50 tonnes, cela me semble prohibitif.

 

Je voulais donc calculer la quantité de Titanate de Strontium nécessaire pour atteindre les 100 CV.

Je suis arrivé au résultat suivant :

La puissance thermique d'un kilogramme de Titanate de Strontium est de 360 W environ (460W pour du Strontium 90 pur).

Néanmoins, au bout de 10 ans, cette puissance thermique est descendue à 290 W/ kilogramme environ, la demi-vie du strontium 90 étant de 28,79 ans.

Le rendement électrique des générateurs thermoélectrique est faible (de l’ordre de 8 % de la puissance thermique : c’est leur principal défaut, compensé pour partie par la fiabilité du système).

Pour arriver à 73.600 W après 10 ans d’utilisation, il faudrait donc 3,2 tonnes de Titanate de strontium (73.600 W / (290 W x 8 %) = 3.172 kg).

Cela me semble une masse acceptable pour un drone sous-marin de poche de 50 tonnes, même s’il faut compter 5 à 6 fois cette masse pour isoler le reste du drone de l’émission de rayon Beta (soit un total de 16 tonnes).

Un drone sou-marin pourait sans doute se contenter d'une puissance plus faible.

 

Bref, qu’en pensez-vous ?

La puissance de 100 CV est elle suffisante ? Ou au contraire trop élevée?

Avez-vous relevé des erreurs ?

Merci !

[Salverius]

Je poursuis ma réflexion sur un drone de la taille de l'écho Voyager alimenté par un générateur thermoélectrique à radio isotope. 

Wired nous apprend que l'écho Voyager peut parcourir 12.000 km en 6 mois et qu'il consomme 1 gallon pour parcourir 7,5 milles, soit 3,8 litres pour parcourir 12 km (32 litres au 100 km). 

https://www.wired.com/2016/03/boeings-monstrous-underwater-robot-can-wander-ocean-6-months/

Il consomme donc 3200 litres de carburant en 6 mois pour parcourir 12 000 km. 

La combustion d'1 litre de gasoil libère 45 MJ de puissance thermique, soit pour 3.200 litres, 144.000 MJ.

Le taux de conversion de la puissance thermique en puissance électrique est de l'ordre de 40 % pour un générateur électrique standard, soit 57.600 MJ de puissance électrique. 

1 kwatt/heure représente 3,6 MJ.

Sur 6 mois (4.320 heures), 57.600 MJ représente une consommation horaire de 13 MJ, soit 4 kwatt/heure (13/3,6).

Pour produire 4 kwatt/heure de puissance électrique avec un générateur thermoélectrique à radio isotope au strontium il faudrait 175 kg de titanate de strontium (4000/290/8%).

Sinon, merci de suivre mes délires et n'hésitez pas à me dire si je me suis trompé. 

 

[g4lly]

10 hours ago, Salverius said:

Le système AIP ne me semble pas utilisable, car trop complexe pour se passer pendant des mois de toutes interventions humaines.

AIP ... c'est propulsion indépendante de l'air ... ça couvre toutes les solution ... de la vulgaire batterie au plomb ... au réacteur nucléaire.

[Salverius]

Le 23/09/2020 à 23:59, g4lly a dit :

AIP ... c'est propulsion indépendante de l'air ... ça couvre toutes les solution ... de la vulgaire batterie au plomb ... au réacteur nucléaire.

Dans un système "traditionnel" avec moteur diesel comme celui qui équipe l'Echo Voyager, le drone doit remonter en surface tous les deux jours pour recharger ses batteries (et demeurer en surface).

https://www.globalsecurity.org/military/systems/ship/xluuv-specs-2.htm

Un système AIP permet au sous-marin de rester en immersion pendant plusieurs semaines d'affilés ce qui renforce considérablement sa protection.

Doter un drone type Echo Voyager d'un système AIP constituerait une avancé par rapport au système actuel.

 

Toutefois, un Générateur Thermoelectrique à Radio isotope (GTR) présente deux avantages par rapport à un système AIP:

• Un GTR est un système très robuste: il peut fonctionner plusieurs années d'affilé sans maintenance et sans panne (par exemple, la sonde voyager 1 a fonctionné de manière continue pendant plus de 40 ans). A l'inverse, le système AIP est complexe. J'ai un doute sur la capacité d'un système AIP à fonctionner 6 mois en continu sans aucune intervention humaine. Or, sur un drone sous-marin, la moindre avarie sur la production d'énergie devrait entrainer la perte du navire. 

• comme le GTR produit sa propre énergie, le drone peut rester en mission pendant plusieurs années. A l'inverse, sur un système AIP l'autonomie est limitée par la quantité de gasoil qu'il est embarqué. Impossible de mener des opérations de plus de 6 mois, sauf à inactiver le drone.

• Un GTR peut être de très petite dimension,  de l'ordre de quelques dizaines de kilogrammes et être adapté pour des petits drones d'une à 5 tonnes, alors qu'un système AIP ne peut pas être trop miniaturisé 

 

Avec un GTR, tu peux laisser un drone patrouiller sur une zone éloignée de toute base pendant plusieurs années.

Bien entendu, un GTR n'est pas une solution miracle. Son usage est surtout adapté à des drones de petites ou moyennes tailles et qui ont des besoins énergétiques limités.

Par exemple, pour générer 45 MW d'electricité (comme un réacteur nucléaire K-15), un GTR devrait emporter... 1.940 tonnes de Titanate de Strontium. Une quantité sans doute impossible à trouver (et je ne parle même pas de l'encombrement).

Modifié le 26 septembre 2020 par Salverius
ajout avantage de la petite dimension d'un GTR

[clem200]

Je préfère encore 500kg de batterie lithium ion ^^

Les RTG sont fiables mais vraiment très peu puissant, avec une perte de puissance permanente de quelques % par an. Et ça impose pas mal de contraintes, comme partout quand on utilise un produit radioactif. 

[Patrick]

Le 23/09/2020 à 12:59, Salverius a dit :

Bref, qu’en pensez-vous ?

Pour les sondes spatiales le nucléaire ne pose pas de soucis mais je ne crois pas au fait qu'il en soit de même pour des drones amenés à évoluer sur terre (edit: pardon je suis fatigué, il fallait lire "sous la mer"). Perte, capture, ou accident = gros problèmes.

Modifié le 24 septembre 2020 par Patrick

[Salverius]

Il y a 21 heures, clem200 a dit :

Les RTG sont fiables mais vraiment très peu puissant, avec une perte de puissance permanente de quelques % par an. Et ça impose pas mal de contraintes, comme partout quand on utilise un produit radioactif. 

 

Il y a 17 heures, Patrick a dit :

Perte, capture, ou accident = gros problèmes.

Je reconnais que le simple mot "nucléaire" donne des boutons dans beaucoup de pays. 

Néanmoins, pas sûr que les arguments écologiques fassent mouches si l'on est engagé dans un conflit majeur. 

Sachant qu'une contamination serait très limitée car assez localisée. Par exemple, le naufrage du Koursk n'a pas déclenché une pollution majeure, alors qu'il s'agissait d'un réacteur nucléaire avec des opérations de fission. 

Par contre, même si je ne suis pas certain de mes calculs, la faible rentabilité ne semble pas être un inconvénient insurmontable. 

Modifié le 25 septembre 2020 par Salverius
suppression inscrustation

[Patrick]

il y a 47 minutes, Salverius a dit :

Néanmoins, pas sûr que les arguments écologiques fassent mouches si l'on est engagé dans un conflit majeur. 

Sur ce point tu as raison, voir les derniers projets de "doomsday weapons" russes dont une torpille à charge nucléaire et propulsion nucléaire portant rien moins que l'équivalent d'une Tsar Bomba.

Mais là ce n'est plus vraiment un conflit majeur, c'est l'armageddon.

[clem200]

Il y a 8 heures, Salverius a dit :

 

Je reconnais que le simple mot "nucléaire" donne des boutons dans beaucoup de pays. 

Néanmoins, pas sûr que les arguments écologiques fassent mouches si l'on est engagé dans un conflit majeur. 

Je ne pensais pas tant a l'écologie qu'à la manipulation du drone sous marin en lui même pendant sa durée de vie.

Les RTG sont fiables et peu dangereux. L'exploration spatiale la prouvé depuis 60 ans. Même en rentrant dans l'atmosphère il y a peu/pas de contamination.

C'est purement perso et peu argumenté ... Je trouve juste que pour commencer dans le milieu du drone sous marin des batteries lithium ion et une grosse cuve de fuel sont déjà bien ^^ mais certes il faut remonter de temps en temps tout de même 

En tout cas a part des phares soviétiques les applications terrestres de cette technologie sont quasi nulles aujourd'hui 

 

Modifié le 25 septembre 2020 par clem200

[Salverius]

Il y a 6 heures, clem200 a dit :

En tout cas a part des phares soviétiques les applications terrestres de cette technologie sont quasi nulles aujourd'hui 

 

Il n'y a pas/plus d'application terrestre actuellement:

• D'une part, il existe peu de pays qui produisent des déchets nucléaires; il n'y a donc pas de grosses quantités de matière première
• D'autre part, trop de pays craignent toute technologie "nucléaire"; à part la NASA, il n'y a pas de recherche sur les Générateurs Thermoélectriques à Radioisotope (GTR)

A ce titre, je me suis demandé quelle quantité de Strontium 90 était produite chaque année par les réacteurs nucléaires français et je suis tombé sur ça:

https://www.uarga.org/downloads/Le nucleaire/Dechets_radioactifs_verite_faits_exactitude_chiffres_D.GRENECHE-2019-12-07.pdf

J'étais assez pro nucléaire, mais là je suis définitivement convaincu: la France produit moins de 10 tonnes/an de Déchets de haute activité et à vie longue.

10 tonnes de déchets "problématiques" pour produire 400 Tera Watt/heure d'électricité (72 % de l'électricité produite en France)! J'ose même pas calculer le nombre de tonnes de CO2 que cela représenterait si nous brulions du charbon à la place. 

Sur ces 10 tonnes, il y a environ 3 tonnes de strontium 90.

Avec 3 tonnes de Strontium 90 produites par an, on ne va pas pouvoir mettre en oeuvre une armée de gros drones tueurs équipés de GTR surdimentionnés.

Ce n'est pas non plus négligeable: de quoi alimenter 4 drones/an avec des GTR encore capable de générer 20 KW de puissance après 10 années d'utilisation (900 kg de Titanate de Strontium par GTR).

Modifié le 25 septembre 2020 par Salverius

[xav]

Sujet de niche mais interessant sur le Seabed Warfare

 

 

[g4lly]

C'est très intéressant le sujet de positionnement précis en milieu sous marin ... les US font beaucoup de développement a ce sujet pour permettre à leur flotte de SNA de naviguer quasiment en aveugle et a pleine vitesse ... n'importe ou.

En France on a ACSA underwater qui travaille très bien ces sujets.

[collectionneur]

L'Ifremer a présenté un petit engin autonome plongeant a 6000 m et ayant 48 h d'autonomie :

https://www.20minutes.fr/sciences/2892059-20201023-ulyx-nouveau-sous-marin-francais-autonome-surpuissant-permet-explorer-profondeurs

[xav]

 

[Scarabé]

il y a 18 minutes, xav a dit :

 

Si un truc comme ça arrive sur le marché, il faut vite mettre en service ANL.  Et en avoir sur les PO et eventuellement sur les Frégates pour eviter de le shooter à l'exocet qui semble too much pour des petite cible.  

[clem200]

Il font des vidéos promotionnelles avec une protection du navire de recherche Oruç Reis ...

Réactif au marketing 

[g4lly]

1 hour ago, Scarabé said:

Si un truc comme ça arrive sur le marché, il faut vite mettre en service ANL.  Et en avoir sur les PO et eventuellement sur les Frégates pour eviter de le shooter à l'exocet qui semble too much pour des petite cible.  

Israël Markette ça depuis longtemps déjà...