la sphère

Le choix de la forme

Quelle forme donner à l'habitacle pour accueillir les plongeurs ?

La sphère offre, pour une pression donnée, le meilleur rapport masse / volume disponible, suivie de l'ellipsoïde, puis du cylindre. Mais le choix ne repose pas que sur cet unique critère. En matière d'hydrodynamisme, l'ordre est différent : ellipsoïde, cylindre, sphère. Pour la facilité de construction, l'ordre varie encore : cylindre, sphère, ellipsoïde. Pour le cylindre, on roule une tôle dont on soude ensemble les deux extrémités. Puis on ferme le cylindre par deux demi sphères. Si la profondeur prévue est importante, il faut renforcer le cylindre à l'aide de couples intérieurs ou extérieurs. Pour réaliser une sphère, on peut emboutir à chaud deux demi sphères, puis les assembler par soudage ou boulonnage.

Le choix s'est finalement porté sur une sphère de forme sphérique, elle même enchâssée, on le verra plus loin, dans une coque ellipsoïdale.


Lors d'un grand carénage

Bien sur, il y a des ouvertures à prévoir dans cette sphère. Un panneau de 45 centimètres de diamètre suffit pour y pénétrer. Trois hublots de douze centimètres de diamètre permettent une vue correcte de l'extérieur sans trop en affaiblir sa résistance. Quatre passages de coque de vingt centimètres de diamètre permettent la circulation de différents fluides (puissance électrique, oxygène, signaux vidéo, etc.).

La résistance à la pression

L'immersion maximale va conditionner la résistance, donc le poids et la difficulté de réalisation de cette sphère. Sachant que plus de 97 % des fonds marins font moins de 6000 mètres, les concepteurs retiennent cette profondeur, et le sous-marin à l'état de projet portera pour cette raison le nom de SM97.

Par sécurité toutefois, la sphère a été calculée pour résister à une pression bien supérieure (900 bars, soit environ 9000 m).

Le choix du matériau

Le choix du matériau est déterminant. On veut toutes les qualités, mais beaucoup sont, bien entendu, tout à fait incompatibles : poids minimal pour une résistance donnée, insensible à toutes les formes de corrosion, facile à travailler, à souder, à percer, résistante aux chocs, bon marché et disponible rapidement.

Jusqu'à 600 mètres, le bois n'est pas à négliger : le Submanaut d’Helle (1956) était en acajou.

Les complexes verres résine (CVR), empilage de tissus de verre enduits de résine, ont servi aux Britanniques pour de nombreux sous-marins porte plongeurs (LR2 à LR5) et individuels (Wasp, Spider, Hornet). Des études ont été faites en France sur ces matériaux, mais la technique ne permettrait guère de dépasser mille mètres. En outre, le vieillissement des CVR est mal connu.

L'Aluminaut, sous-marin construit à prix d'or comme hymne à la gloire de l'aluminium est allé en toute sécurité à 4 500 mètres. Les aciers ne manquent pas, mais ils conduiraient tous à des sphères lourdes qui grèveraient le devis de poids au détriment des batteries et des outillages. Les plus résistants de ces aciers ne sont pas inoxydables.

Il reste le titane, ou plutôt les alliages de titane. Ils sont moins denses que l’acier à résistance égale, insensibles à toute oxydation à température ordinaire mais très difficiles à usiner et à souder. Ils offrent donc légèreté, résistance mécanique et résistance à la corrosion. Le TA6 V4, titane allié de vanadium et d'aluminium, est très utilisé en France pour les matériels aérospatiaux, mais toujours en faible épaisseur. Or il nous faut laminer, emboutir et souder des tôles de 9 à 10 centimètres d'épaisseur. Il faudrait un lingot de 9 tonnes pour le diamètre désiré de 2,20 m. Las ! Aucun métallurgiste ne peut s'engager au-delà de 7 tonnes. Le diamètre sera donc réduit à 2,10 mètres (exactement celui de la sphère de l'Archimède).

Ce sont les avancées technologiques sur les matériaux (on en verra d'autres avec le flotteur) qui ont permis de passer de l'Archimède (200 tonnes) au Nautile (19 tonnes), et ainsi de réaliser des submersibles :
- transportables sur des navires (et non plus remorqués)
- beaucoup plus manoeuvrants

La réalisation

Ces choix faits, le long processus de réalisation peut commencer. D'éponge de titane en lingot de TA6 V4, de lingot en brame, de brame en tôle, de tôle en flan, de flan en hémisphère emboutie puis usinée, c'est un travail de quatre ans semé de quelques incertitudes. Les caractéristiques mécaniques du TA6 V4 après élaboration en forte épaisseur sont encore mal connues. Personne n'a laminé de telles tôles. Tout un cheminement prototype est donc nécessaire pour établir le protocole de fabrication. Et ce n'est pas deux, mais trois lingots de titane qui sont commandés, le premier servant à valider ce protocole.

Début 1984, les deux hémisphères usinés et percés sont assemblés et boulonnés.

La sphère part alors en avion vers Washington. Sur les bords du Potomac, l'U.S. Navy possède le seul caisson d'essai capable, à l'époque, de recevoir, une telle sphère et de l'amener à une pression extérieure de 700 bars, l'équivalent de 6 700 mètres d'eau de mer. L'essai en caisson permet de vérifier que la déformation de la coque est bien conforme au calcul.

Elle est bonne pour le service !