Sous-marin anaérobie

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Les systèmes de propulsion anaérobie ou AIP (abréviation de Air Independent Propulsion en anglais) désignent une gamme relativement récente de systèmes de propulsion pour sous-marins pouvant fonctionner longtemps sans utiliser d'air extérieur, ce qui évite au sous-marin anaérobie de rester en surface ou de sortir son schnorchel, et donc limite sa vulnérabilité. Une AIP apporte aux sous-marins conventionnels une amélioration significative de leur autonomie en plongée (quelques jours contre quelques dizaines d'heures pour un sous-marin à propulsion classique) et par conséquent de leur discrétion.

Les systèmes AIP fiables sont relativement récents (une vingtaine d'années), et font appel à plusieurs techniques (et donc à des performances variables), allant du simple ajout de réserves d'oxygène liquide à un sous-marin diesel-électrique à des technologies récentes comme la pile à combustible.

Leur développement depuis le début du XXI^e siècle et leurs performances constituent un avantage certain pour des pays qui n'ont pas accès à la propulsion nucléaire. Cependant, ces systèmes ne sont pas totalement indépendants de l'atmosphère, comme peut l'être la propulsion des sous-marins nucléaires qui leur permet de rester plusieurs mois en plongée et, si besoin, de soutenir dans la durée des vitesses importantes en plongée.

Historique

Recherches de l'avant-nucléaire

Les limitations des sous-marins classiques à propulsion diesel-électrique sont pénalisantes. En plongée, ils utilisent un moteur électrique alimenté par une batterie qu'ils doivent recharger fréquemment en utilisant un moteur diesel couplé à un alternateur. Le moteur diesel nécessitant de l'oxygène pour tourner, le sous-marin est contraint de l'alimenter en air extérieur en faisant surface ou en vanant à l'immersion périscopique pour hisser un schnorchel. Le sous-marin est alors susceptible d'être détecté par radar (détection du périscope et du schnorchel), par des senseurs infrarouges voire chimiques (détection des gaz d'échappement) ou par sonar passif (bruit des moteurs diesel). De plus, la capacité des batteries ne permet pas des plongées sans recharge d'une durée de plus de 48 à 96 heures (durée d'autant plus limitée que les commandants préfèrent ne pas vider leurs batteries, pour pouvoir encore plonger en cas d'imprévu), et ce avec des vitesses très limitées, de l'ordre de quelques nœuds. En fait, un sous-marin diesel-électrique doit faire tourner son diesel plusieurs heures par jour, sa zone de patrouille est restreinte et sa vitesse de transit très limitée.

Pour pallier ces limitations, les puissances maritimes tentèrent de concevoir des systèmes de propulsion plus performants, permettant de rester en plongée plus longtemps, avec une vitesse en plongée et un rayon d'action plus importants. Pendant la Seconde Guerre mondiale, deux concepts d'AIP furent explorés par l'URSS et l'Allemagne : le moteur diesel en circuit fermé et la turbine Walter au peroxyde d'hydrogène.

La Seconde Guerre mondiale : expérimentations soviétiques et nazies

L'URSS testa le moteur diesel en circuit fermé sur le sous-marin expérimental M-401 dont les tests durèrent de 1940 à 1945, mais l'effort de guerre fit qu'aucun sous-marin utilisant ce système ne fut construit avant la fin de la guerre.

De son côté, l'Allemagne chercha également à mettre au point des U-Boote plus performants, et se tourna vers la turbine inventée par le professeur Hellmut Walter, qui utilisait du peroxyde d'hydrogène à forte concentration comme carburant ne nécessitant pas d'oxygène. Plusieurs projets de U-Boote (types XVII, XVIII et XXVI) furent conçus comme utilisant ce système, mais aucun ne fut achevé. Un autre problème fut que le peroxyde d'hydrogène était très instable, et donc trop peu sûr pour être utilisé dans un sous-marin opérationnel.

La Guerre froide et le triomphe de la propulsion atomique

Après la Seconde Guerre mondiale, les vainqueurs eurent connaissance des recherches allemandes et se lancèrent dans les études des turbines Walter. Les expérimentations ne commencèrent qu'avec l'augmentation des budgets militaires au début de la guerre froide et se heurtèrent aux problèmes de sécurité. Rapidement, l'arrivée de la propulsion nucléaire, bien plus performante et sûre, fit abandonner ces recherches :

• aux États-Unis, le service de recherche de l'US Navy d'Annapolis testa une telle turbine sur le sous-marin expérimental X-1, mais rapidement les États-Unis se concentrèrent sur les sous-marins nucléaires, et abandonnèrent toutes les recherches sur les autres types de propulsion, si bien que tous les sous-marins américains depuis les années 50 sont nucléaires.
• La Royal Navy installa une turbine Walter expérimentale dans l’HMS Excalibur, mais les résultats furent peu probants et le manque de sécurité posa des problèmes (certains surnommant le sous-marin « HMS bombe à retardement »). La marine britannique se tournant peu après vers le nucléaire, ces recherches furent abandonnés.
• L'URSS construisit à partir de 1952 le sous-marin expérimental n^o 617 pour tester une turbine Walter. Mis en service en 1958, le navire subit une explosion meurtrière l'année suivante, qui mit fin au programme.

Toutefois, bien que les Soviétiques se soient aussi concentrés sur la propulsion nucléaire, ils continuèrent leurs recherches sur les moteurs diesels en circuit fermé, démarrées avec le M-401 et qu'ils continuèrent, jusqu'à mettre en service les premiers sous-marins AIP opérationnels au monde. De 1953 à 1957, alors que le malheureux sous-marin n^o 617 était en construction, ils lancèrent trente sous-marins de la classe Quebec (projet 615). Mais les performances de ces sous-marins restaient très inférieures à celles des SNA, et leur manque de sécurité rédhibitoire. Des incendies et explosions se produisirent entraînant notamment la perte du M-256. Les sous-mariniers russes surnommèrent la classe Quebec « allume-cigarettes ». Toutefois, la tendance du système soviétique à ne rien abandonner fit que ces sous-marins ne furent retirés du service qu'au milieu des années 1970.

Systèmes AIP

Actuellement on peut trouver quatre types d'AIP :

• moteurs Diesel en circuit fermé (réserve d'oxygène à bord) ;
• moteurs Stirling (moteur à combustion externe), ex. classe Gotland, Suède ;
• turbines (cf. cycle de Rankine) fonctionnant par exemple avec des vapeurs d'éthanol, ex. procédé MESMA sur les classes Agosta 90B et Scorpène Basic-AIP (construits en France par DCNS pour le Pakistan, la Malaisie et le Chili) ;
• piles à combustible, ex. type 212, Allemagne ; sans doute les plus prometteurs.

Sous-marins équipés d'AIP

• U-Boot type XVII, XVIII et XXVI (turbine Walter)
• projet 615 et A615
• classe Gotland (moteur Stirling de la firme Kockums)
• HDW type 212 (U-31) et type 214 (pile à combustible)
• classe Kilo modernisé, classe Lada et classe Amour
• classe Ming (expérimental) et classe Yuan ?
• Scorpene Basic-AIP et classe Agosta 90B (module MESMA)
• sous-marin expérimental Asashio, classe Oyashio modernisée (moteur Stirling)
• classe S1000

Liens externes

• (fr) sous-marin anaérobie
• (fr) AIP Mesma sur le site de la DCN

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