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DCNS : L’intégration d'UUV sur sous-marins progresse

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DCNS : L’intégration d'UUV sur sous-marins progresse

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Les sous-marins devront, à l’avenir, être en mesure de déployer des UUV (Unmanned Underwater Vehicles) afin de compléter leurs moyens de surveillance et d’action. Ces drones feront office de capteurs déportés et pourront discrètement remplir certaines missions, comme des reconnaissances, du renseignement ou une tenue de situation en surface au profit d’un sous-marin, qui n’aura plus besoin de venir à l’immersion périscopique ou s’approcher de la côte, réduisant par conséquent les phases de vulnérabilité. La mise en œuvre et la récupération de tels systèmes robotisés demeure néanmoins complexe et nécessite le développement de dispositifs innovants.

UUV de type torpille avec différentes charges utiles

Pionnier dans ce domaine, DCNS travaille depuis plus de 10 ans sur le sujet. Le groupe français, s’appuyant notamment sur les compétences de son établissement de Saint-Tropez, spécialisé dans les armes sous-marines, a conçu et testé plusieurs systèmes d’UUV ainsi que des dispositifs de mise en œuvre et de récupération prévus pour être intégrés sur un sous-marin. Son  dernier drone sous-marin multi-missions à grande autonomie, qui reprend la forme générale d’une torpille lourde, avec une longueur de 5/6 mètres pour un poids d’environ 1 tonne, est en phase de test et pourrait répondre aux besoins du marché international. L’engin se veut modulable, avec des parties dédiées à la motorisation, aux batteries, à l’électronique et à la charge utile. Celle-ci peut comprendre des moyens acoustiques et optiques sous-marins, ainsi que différents senseurs pour les opérations où le drone est semi-immergé : système électro-optique, moyens passifs de guerre électronique (ESM) voire radar, l’ensemble étant intégré dans un mât télescopique.

Une succession d’essais ces dernières années

Après avoir mené en 2012 un lancement en immersion d’UUV à partir d’un tube, puis le déploiement en surface du drone doté d’un mât de prise de vue, des essais ont été menés en 2013, à quai, avec un sous-marin nucléaire d’attaque du type Rubis. En 2014, DCNS validait son approche technologique en menant avec succès une série d’essais impliquant le drone ASTER X de l’Ifremer et une plateforme de récupération mobile. Après avoir effectué sa mission en toute autonomie, l’UUV a rejoint un point de rendez-vous et repéré l’arrivée de son porteur grâce à un système acoustique, qui assure son guidage à longue distance. Ces faibles émissions sonores sont très courtes afin de minimiser le risque de détection par des moyens adverses. Une fois à proximité, le drone s’est positionné très précisément dans un réceptacle intégré au pont grâce à un capteur optique, qui se déclenche automatiquement dès que le bâtiment est en visuel. La manœuvre s’est déroulée alors que les deux mobiles étaient en mouvement, le drone progressant légèrement plus vite (2 nœuds) que la plateforme immergée supportant son réceptacle. Un système de sécurité permettait d’interrompre automatiquement la séquence si les paramètres d’approche laissaient apparaitre un risque. Dans ce cas, le drone se serait éloigné pour répéter l’opération.

 

(© : DCNS)

(© : DCNS)

Structure de déploiement innovante derrière le massif

Initialement, les ingénieurs planchaient sur une solution de mise en œuvre et de récupération de l’UUV depuis les tubes lance-torpilles (TLT), qui paraissait la plus logique. Toutefois, cette piste bien que techniquement réalisable et parfaitement maîtrisée au niveau du lancement, a été pour le moment mise de côté. En effet, les marins souhaitent éviter les manœuvres délicates impliquant les TLT, en particulier pour la récupération d’un drone. Et, dans le même temps, ils souhaitent privilégier la capacité d’emport en armes, sachant que la place est toujours limitée sur un sous-marin et que les vecteurs sont de plus en plus nombreux (torpilles, missiles antinavire, missiles de croisière, missile antiaériens, mines…).

C’est pourquoi DCNS a travaillé sur d’autres solutions, basées sur une station de docking intégrée à l’arrière du massif. A l’instar du Dry Deck Shelter conçu pour embarquer le matériel des commandos marine sur les nouveaux SNA du type Barracuda, la structure dédiée à la mise en œuvre d’un UUV est abritée dans un carénage dont le design n’impacte pas l’hydrodynamisme du sous-marin et donc sa discrétion. L’essai de 2014 décrit plus haut était déjà basé sur ce principe. Dans sa nouvelle version, cette « casemate » est étanche et accessible par l’équipage afin, notamment, de pouvoir changer la charge utile du drone et effectuer d’éventuelles opérations de maintenance à la mer. Cette nouvelle station de docking conçue en 2016 en partenariat avec des PME innovantes, permet de valider le concept de docking posé sur sous-marin tout en intégrant désormais une nouvelle capacité à relancer le drone pour une nouvelle mission.

Redéploiement automatique du drone

En effet, une fois le drone guidé puis verrouillé dans son docking, il faut encore le recharger en énergie, récupérer ses données de missions, le reprogrammer puis l’extraire vers une nouvelle mission, tout ceci en immersion profonde et sans intervention humaine.

Le rechargement en énergie de la batterie se réalise sans contact par un système permettant  de transmettre plus de 2000 watt de puissance au travers de quelques centimètres d’eau. Le principe retenu utilise l’induction magnétique, les émetteurs et récepteurs d’énergie sont conçus et brevetés afin de s’intégrer judicieusement dans les formes hydrodynamiques du drone.

Un système de transmission de données à haut débit sous l’eau a également été mis au point et testé cet été. Grace à une sécurisation et une amélioration du principe Wifi, la récupération de données et la reprogrammation de mission deviennent ainsi possible sans contact sous l’eau, quelques secondes suffisent désormais pour transférer une vidéo, et pas de câble à brancher !

Un protocole de sécurité très robuste assure un échange protégé avec le système de combat du sous-marin, qui va enrichir sa situation tactique environnante avec les informations recueillies par son UUV.

Protection face à l’environnement marin

Afin de protéger le drone de l’environnement marin lors de mission de longue durée, un système innovant de protection a été mis au point, celui-ci permet, lorsque le drone est posé sur le SM, de remplacer l’eau de mer autour du drone par un fluide écologique inhibiteur de corrosion. Ce principe simple à mettre en œuvre permet d’envisager de longues périodes de stockage sous l’eau sans dommage pour le drone.

Nouveau système de guidage

Le système permettant au drone de se diriger précisément vers la station de docking a lui aussi été amélioré. Désormais, en complément du système optique, un système de positionnement acoustique permet à l’UUV de se guider précisément jusqu’à l’intérieur de sa station d’accueil. Ainsi, il devient possible depuis le sous-marin de visualiser en temps réel et en 3D les séquences automatiques d’arrivée puis de départ  du drone vers une trajectoire sécurisée et d’interagir si nécessaire.

Grace à toutes ces innovations, DCNS va ainsi posséder toutes les briques technologiques permettant d’accueillir sur les sous-marins que le groupe conçoit les principaux drones du marché.

« Maîtriser parfaitement l’intégration de drones sur des sous-marins » 

Ce système, testé en mer au cours du second semestre 2016, est aujourd’hui considéré comme mature par DCNS. « Nous avons conçu une solution standardisée en nous basant sur notre expertise dans le domaine des sous-marins, pour lesquels nous connaissons parfaitement les contraintes en matière d’hydrodynamisme, de discrétion acoustique et de sécurité, mais aussi notre expertise sur les UUV. Le centre DCNS de Saint-Tropez a en effet développé au fil des années des torpilles, leurres et cibles de plus en plus intelligents, aboutissant naturellement à la fabrication de drones. Cette double compétence nous permet, et c’est unique, de maîtriser parfaitement l’intégration de drones sur des sous-marins », explique Cyril Levy, directeur des programmes de drones navals chez DCNS.

 

(© : DCNS)

(© : DCNS)

 

Un drone intelligent capable de gérer son potentiel énergétique

L’autre grand volet de ce programme de R&D réside dans l’endurance du drone et une intelligence lui permettant d’évoluer en toute autonomie. En cela, les progrès de l’intelligence artificielle intéressent fortement les ingénieurs de DCNS. « L’objectif est de le doter d’une capacité décisionnelle suffisante, pour lui permettre de conduire des missions en parfaite autonomie. Il gèrera non seulement les aléas classiques liés à la navigation, comme les obstacles, mais il sera aussi en mesure de surveiller et d’explorer de larges zones en adaptant son comportement à la situation. Le drone pourra par exemple, s’il reste un moment sans obtenir de détection intéressante, décider de se poser au fond afin d’économiser son potentiel énergétique. Il sera alors en veille et dès qu’une menace sera détectée, il se remettra en fonction, ira rapidement investiguer ou remontera en surface pour communiquer avec son sous-marin ».

Jusqu’à deux semaines d’autonomie

Pour économiser sa consommation d’énergie, l’UUV pourra adopter différents modes de navigation selon les situations, pouvant non seulement se poser sur le fond (« bottoming »), mais aussi se comporter comme un planeur (« glider ») et évoluer à vitesse très lente. Grâce à ce comportement intelligent, ainsi qu’à des systèmes de batteries très performants et respectant les normes de sécurité sur sous-marin, comme la technologie lithium-ion utilisée pour les torpilles, DCNS table sur une endurance très importante. « Nous visons une autonomie d’une à deux semaines ».

Le futur UUV que le groupe proposera à ses clients se distinguera enfin par sa capacité, en cas de besoin, à évoluer très rapidement, avec une vitesse maximale de l’ordre de 15 nœuds. Une telle allure permettra au drone de pouvoir s’échapper rapidement pour ne pas être localisé en cas de détection, ou à l’inverse d’effectuer des manœuvres de prise en chasse d’une cible.

Une demande croissante sur le marché export

DCNS mise beaucoup sur ce nouveau produit, au moment où « le marché export manifeste une demande pour l’intégration d’UUV sur des sous-marins et le besoin en drones multi-missions est amené à se renforcer ». C’est pourquoi, explique Cyril Levy, « nous voulons aller vite sur ce sujet et proposer des solutions fiables et matures à nos clients, en particulier au niveau du docking. Le système que nous développons répond aux besoins opérationnels, n’est pas intrusif et peut être adapté à différents types de drones de format torpille sans modification, avec un simple ajout de patchs, par exemple pour le rechargement sans contact des batteries ».

Vers une filière française

Alors que les drones sous-marins deviennent une spécialité française de plus en plus forte, DCNS entend favoriser les partenariats avec d’autres acteurs nationaux du secteur : « D’autres entreprises en France possèdent des compétences précieuses dans le domaine, et nous avons engagé des échanges avec elles, car notre but est de constituer une filière gagnante qui saura proposer à la Marine nationale et à nos clients à l’international des solutions qui se placeront au meilleur niveau mondial en matière de ratio efficacité/coût».

 

 

Naval Group (ex-DCNS)