l'énergie

Quelle source d'énergie ?

Il n'est guère possible aujourd'hui de disposer d'un moyen de fabriquer de l'énergie sur un petit sous-marin profond. La taille exclut le nucléaire, l'immersion exclut le rejet de gaz de combustion.

Ce sera donc une alimentation par batterie. Mais le poids du kWh stocké est élevé dans l'eau, et la flottabilité chère et encombrante.

Pour quoi faire ?

Aller vite ou éclairer a giorno est coûteux en électricité. Est-ce bien nécessaire ?

Deux missions type ont été assignées au Nautile : la reconnaissance d'une zone (déplacement maximal, éclairage raisonnable, peu d'auxiliaires en route) et le travail sur un site (faible déplacement, beaucoup d'éclairage, tous auxiliaires en route et prélèvement d'échantillons).

L'analyse de ces missions types montra que ce sont les missions d'observation qui dimensionnent la réserve énergétique, l'essentiel des dépenses étant dû à la propulsion et à l'éclairage.

En quelles quantités ?

Au total 50 kWh sont stockés dans trois batteries. Une batterie principale fournit 40 kWh en 220 volts et alimente le moteur de propulsion principal, les moteurs verticaux et latéraux et les auxiliaires de puissance tels que stations d'huile et projecteurs. Une batterie auxiliaire de 5 kwh / 28 volts alimente les équipements et les instruments. Enfin, une batterie de secours, située à l'intérieur de la sphère, alimente le téléphone sous-marin et les largeurs de sécurité.

Quel type de batteries ?

La batterie au plomb a une énergie spécifique de 15 à 30 Wattheure au kilo, selon qu'elle est en équipression ou en conteneur. D'autres types de batteries combinent d'autres couples que celui plomb - oxyde de plomb. Les plus usuelles utilisent les couples argent - zinc et nickel - cadmium. Pour les submersibles construits depuis 1948, les premières représentent 88 % du total, les deuxièmes 7 %, les troisièmes 5 %. En fait, depuis les années 70, seul le plomb est utilisé. Les japonais font exception : pour leurs sous-marins Shinkai 2000 et 6500, ils ont choisi le couple argent - zinc.

A énergie égale, le poids passe de six pour le plomb à un pour l'argent - zinc, et cinq pour le nickel - cadmium. Inversement, leur prix varie de un (pour le plomb) à dix (pour l'argent - zinc) et deux (pour le nickel - cadmium). Ces derniers chiffres sont à nuancer pour tenir compte du poids et du prix des matériaux de flottabilité à associer.

Si le plomb triomphe malgré son poids, c'est qu'il est le moins cher à nombre de kilowattheure restitués égal. Non seulement la batterie au plomb permet un grand nombre de cycles charge-décharge mais elle est sûre et réagit mieux à haute intensité. Son avantage déterminant sur le couple nickel - cadmium est sa vitesse de dégazage qui permet un cycle complet décharge, charge, dégazage toutes les vingt quatre heures. Avec une batterie au cadmium, le Nautile ne plongerait que tous les deux jours !

En conteneur ou non ?

Pour protéger une batterie de la pression, on peut l'installer dans une enveloppe résistante, donc épaisse, donc lourde. Depuis Auguste Picard, pour éliminer leur poids dans l'eau, les batteries au plomb sont utilisées en équipression. L'ensemble de la batterie, bac, électrodes et électrolyte est soumis, intérieur et extérieur, à la pression de l'immersion. L'électrolyte est surmonté d'une couche d'huile et isolé de la mer par un mince couvercle déformable. Au fur et à mesure que la pression augmente, deux effets se combinent et s'annulent pratiquement : la capacité de la batterie diminue avec la température ( laquelle diminue quand l'immersion augmente) alors que la pression augmente, elle, la capacité de la batterie !

Entretien ?

L'entretien de la batterie est simple mais très important. A chaque retour en surface et pendant la charge qui suit, la tension, indice de l'état de charge est mesurée. Elle est fréquemment nettoyée, et les bornes graissées. Périodiquement, la densité et le niveau de l'électrolyte et l'isolement sont vérifiés. Il y va de la vie du sous-marinier, mais il ne fait que ce que devraient faire tous les propriétaires de voitures !

Distribution du courant ?

Les gros consommateurs, essentiellement six projecteurs de cinq cents watts, deux centrales hydrauliques de deux kilowatts et les moteurs de propulsion sont situés à l'extérieur des volumes habités et peuvent être alimentés directement depuis la batterie. Ce sont donc surtout des câbles de commande et de contrôle qui traversent la coque. Des "traversées" assurent une étanchéité parfaite. Par mesure de sécurité, les fortes tensions et intensités y sont interdites.

L'ensemble des câbles extérieurs, gainé de tuyaux en plastique, eux-mêmes remplis d'huile, est en équipression. En réalité, il est en communication avec une réserve, un château d'huile, situé au point haut du réseau. La légère surpression hydrostatique ainsi créée empêche toute entrée d'eau de mer en cas de légère perte d'étanchéité du circuit.

L'électronique consomme peu d'énergie, mais de qualité. Fréquence, tension, phase et amplitude doivent être bien régulées. Avant de figer l'emplacement de tous les câbles, dehors et dedans, une longue étude a été nécessaire : tous les courants qui circulent dans ces câbles, créent des effets mutuels par couplage magnétique ou électrique ; il faut blinder certains circuits, en torsader d'autres, en éloigner quelques-uns. Malgré tout, un faible bruit de fond dans l'électronique est inévitable et "tache" tous les enregistrements.

Autres sources d'énergie

De l'énergie peut être stockée en utilisant la différence de pression entre la mer et un volume conservé à la pression atmosphérique. Cette pression hydrostatique ne peut-être libérée et appliquée que brutalement. Elle peut représenter une énergie considérable, mais utilisable une seule fois par plongée, par exemple pour couper de gros câbles à l'aide d'une cisaille entraînée par un piston hydropneumatique.

De l'énergie peut être aussi emmagasinée sous forme de gaz sous pression. C'est utilisé en particulier dans la chasse aux ballasts ou au régleur. C'est une énergie peu encombrante, facile à contrôler, mais mal adaptée aux grandes immersions. Elle se dégrade avec la température, et évidemment au fur et à mesure de son emploi qui fait baisser la pression.