Elasto Proxy fabrique des pièces pour véhicules sous-marins sans pilote (UUV) pour l’étanchéité et l’isolation. Nous soutenons le proto-typage et la production de UUV au Canada, aux États-Unis et en Europe.
Les véhicules sous-marins sans pilote (UUV) doivent résister à une pression hydrostatique continue, à la corrosion par l’eau salée, à l’encrassement biologique, aux variations de température, à la charge acoustique, ainsi qu’aux chocs et vibrations. Que ce soit lors du lancement, de la récupération ou de la propulsion, ces conditions imposent des exigences extrêmes aux pièces en caoutchouc et en plastique qui assurent l’étanchéité et l’isolation.
Des pénétrations de coque et des bidons de batterie aux réseaux sonar et boîtiers de propulsion, les UUV ont besoin de composants en caoutchouc et en plastique qui maintiennent une intégrité étanche, assurent la fiabilité électrique et préservent la performance acoustique. Que vous conceviez un UUV pour un usage militaire ou civil, il est important de comprendre les conditions auxquelles ces pièces sont confrontées.
Cet article offre un aperçu au niveau de l’ingénierie de la façon dont l’étanchéité et l’isolation soutiennent la performance des UUV dans les principaux sous-systèmes. Continuez votre lecture pour en savoir plus, et contactez Elasto Proxy si vous concevez un véhicule sous-marin sans pilote et que vous avez besoin de ces composants ou d’autres.
L’environnement des véhicules sous-marins sans pilote
Les UUV font face à des défis environnementaux bien supérieurs à ceux des navires de surface sans pilote (USV).
- La pression hydrostatique augmente de ~1 atmosphère (atm) tous les 10 mètres (m) de profondeur.
- La corrosion à l’eau salée attaque agressivement les métaux – et même certains polymères.
- La bio-incrustation peut dégrader les joints et augmenter la traînée, ce qui réduit l’efficacité énergétique et la vitesse.
- Les variations thermiques peuvent causer la contraction, la dilatation et la défaillance des joints du matériau.
- La transparence acoustique est essentielle à la performance du sonar et des capteurs.
- Les chocs et vibrations peuvent causer une fatigue structurelle ou une défaillance.
C’est pourquoi les pièces en caoutchouc et en plastique pour un véhicule sans pilote doivent fournir :
- Étanchéité sous pression statique et dynamique;
- Résistance chimique à l’eau de mer, aux huiles, aux carburants et aux fluides hydrauliques;
- Stabilité thermique dans les environnements d’eau froide et d’eau chaude;
- Compatibilité acoustique pour les systèmes sonar et hydrophones;
- Isolation électrique pour batteries haute tension et systèmes de propulsion;
- Amortissement mécanique pour protéger l’électronique sensible des vibrations.
Scellement de la coque et des limites de pression
La coque sous pression est l’élément structurel principal de l’UUV. Cette structure interne rigide et étanche protège l’électronique interne, les batteries et les charges utiles contre la pression externe et l’eau de mer. Des pièces en caoutchouc et en plastique sont utilisées aux trappes, aux pénétrations, aux joints et aux interfaces modulaires.
Joints de trappe et de panneau d’accès
Les points d’accès pour l’entretien nécessitent des joints en caoutchouc qui restent étanches sous la compression et les cycles répétés. Plusieurs types différents d’élastomères sont utilisés.
- L’EPDM mousse offre une excellente résistance à l’eau de mer, aux rayons UV et à l’ozone.
- Le caoutchouc siliconique présente des propriétés stables dans de larges gammes de température.
- Le fluoro-silicone résiste au contact direct avec les carburants et les huiles.
- Le nitrile (NBR) est utilisé dans les compartiments exposés à l’huile.
Elasto Proxy fabrique ces joints à partir d’extrusions en caoutchouc découpées à mesure par jet d’eau, puis assemblées dans les coins pour assurer un scellement sans fuite.
Joints de pénétration de coque
La coque d’un véhicule sous-marin sans pilote contient des ouvertures (pénétrations) pour les câbles électriques et à fibre optique, les conduites hydrauliques, les transducteurs sonar, les arbres de propulseurs et les réservoirs de pétrole compensés par pression. Ces pénétrations utilisent les solutions d’étanchéité suivantes :
Ces solutions d’étanchéité comprennent le(s) :
- Passe-câbles avec joints de compression;
- Bottes à câbles surmoulés en néoprène ou chloroprène;
- Connecteurs de cloison O-rings fabriqué en fluorocarbone (FKM);
- Joints d’arbre utilisant des géométries de lèvres renforcées en PTFE.
Elasto Proxy fournit ces pièces moulées et d’autres en volumes élevés ou faibles. Divers matériaux sont utilisés, mais les élastomères thermoplastiques (TPE) deviennent de plus en plus populaires parce qu’ils sont à la fois légers et recyclables.
Joints de structure
Les UUV modulaires avec des systèmes de charge utile interchangeables peuvent avoir des sections de coque boulonnées. Les joints entre ces sections nécessitent des joints capables de résister à la pression hydrostatique, d’accommoder la flexion de la coque, de résister à la compression et de maintenir l’étanchéité après plusieurs cycles d’assemblage/démontage.
Les ingénieurs spécifient couramment les :
- Joints de compression pour joints statiques qui ne permettent pas le mouvement.
- Joints résistants au cisaillement pour la charge dynamique qui se produit avec des changements de direction ou de position.
- Des joints à double duromètre combinant une base rigide à haute durométrie pour une fixation stable avec une garniture au bourrelet de souple à faible dureté pour une meilleure étanchéité.
Elasto Proxy fabrique ces produits à notre siège social près de Montréal, au Québec, en Canada, ainsi qu’à notre usine américaine de fabrication à Simpsonville, en Caroline du Sud.
Étanchéité et isolation du système de propulsion
Les systèmes de propulsion des véhicules sous-marins sans pilote utilisent des propulseurs électriques, des pompes-jets ou des groupes moto-propulseurs hybrides. Les pièces en caoutchouc et en plastique protègent ces systèmes contre les vibrations, les contraintes thermiques et l’infiltration d’eau.
Joints d’arbre de propulsion
Les arbres de propulsion nécessitent des joints qui empêchent l’intrusion d’eau de mer tout en minimisant la friction. Les types incluent les :
- Joints de lèvre renforcés en PTFE pour faible traînée;
- Joints faciaux mécaniques pour les environnements de haute pression;
- Viton® O-rings pour la résistance chimique et thermique.
Supports de moteur et isolateurs de vibrations
Les moteurs électriques génèrent des vibrations à haute fréquence qui peuvent interférer avec le sonar et les systèmes de navigation inertielle. Pour découpler les vibrations et réduire la signature acoustique d’un UUV, ils utilisent des supports de moteur et des isolateurs de vibrations. Ces assemblages caoutchouc-métal utilisent généralement du caoutchouc naturel, de l’EPDM ou du silicone comme élastomère.
Tuyaux et joints du système de refroidissement
Les propulseurs à haute puissance et les UUV hybrides nécessitent souvent un refroidissement liquide. Les tuyaux qui transportent le liquide de refroidissement et les joints qui le contiennent ont besoin d’étanchéités résistantes aux fluides à base de glycol et aux cycles de pression. Les produits en caoutchouc comprennent des tuyaux en fluorosilicones pour le transport des fluides et des joints toriques Viton® pour les caisses de pompe. Les tubes en polyuréthane, un type de plastique, offrent une résistance à l’abrasion.
Capteurs, sonar et protection électronique
Les véhicules sous-marins sans pilote dépendent de capteurs acoustiques, optiques et inertiels pour la navigation et d’autres fonctions critiques pour la mission. Les pièces en caoutchouc et en plastique protègent ces systèmes contre l’eau, les vibrations et les interférences électromagnétiques (EMI).
Joints d’enceinte
Les boîtiers électroniques peuvent nécessiter un scellement de niveau IP68 ou des configurations remplies d’huile à équilibre de pression (PBOF). Les matériaux du joint de boîtiers incluent de(s) la :
- l’EPDM à cellules fermées pour la résistance à l’humidité;
- la Mousse de silicone pour la stabilité thermique;
- Silicones conducteurs pour le blindage EMI;
- Matériaux homologués UL94 pour la protection contre l’incendie.
Les joints d’enceinte sont utilisés dans les ordinateurs de navigation UUV, les contrôleurs moteurs et les modules de communication.
Protection des bottes de câbles et des faisceaux
Les bottes de câble protègent les connecteurs électriques des réseaux sonar, des nacelles de propulseurs, des capteurs externes et des modules remorqués. Des bottes en TPE moulées et des tubes thermo-rétractables offrent un soulagement de la tension et une isolation électrique.
Fenêtres acoustiques et interfaces de transducteurs
La performance du sonar dépend des propriétés acoustiques des composants UUV. Les pièces comprennent des vitres acoustiques en polyuréthane pour l’insonorisation, des supports d’isolation en caoutchouc qui réduisent le bruit de la coque, ainsi que des vitres optiques en acrylique ou polycarbonate pour les caméras.
Joints EMI
Les élastomères électriquement conducteurs, comme les silicones remplis de particules, protègent l’électronique sensible contre les interférences électromagnétiques. Ces joints EMI combinent l’étanchéité environnementale avec la conductivité électrique et la résistance à la corrosion. Ils sont installés autour des portes d’enceinte, des interfaces de connecteurs et des boîtiers d’antennes.
Protection des batteries et du système électrique
Beaucoup de UUV sont alimentés par des batteries lithium-ion ou lithium polymère à haute capacité. Les composants en caoutchouc et en plastique offrent une protection mécanique, une isolation thermique et une protection de l’environnement.
Boîtiers de batterie
Les boîtiers de batterie, ou pods de batterie, incluent souvent des :
- Portes d’accès à joints;
- Évents d’égalisation de pression;
- Couches d’isolation thermique;
- Canaux câblés et décharges de contrainte.
Les panneaux d’enceinte sont fabriqués en nylon rempli de verre, en polycarbonate ou en composites de qualité marine. L’isolation thermique utilise généralement des mousses de silicone ou des feuilles de caoutchouc avec des micro-pores.
Joints d’évent
Les fluctuations de température, les cycles de charge et la compression induite par la profondeur font subir des variations de pression dans les compartiments des batteries. Les joints de ventilation permettent l’égalisation de la pression tout en bloquant l’entrée de l’eau. Des joints en silicone sont souvent utilisés.
Démarrages de connecteurs et isolants haute tension
Les systèmes d’alimentation UUV utilisent des isolateurs TPE pour les connecteurs haute tension et des décharges de déformation en caoutchouc pour prévenir la fatigue des câbles. Ils utilisaient aussi des bottes de connecteurs surmoulées pour se protéger contre la corrosion.
Scellement de la charge utile et du système de mission
Les charges utiles UUV comprennent le sonar à balayage latéral, le sonar à ouverture synthétique (SAS), des capteurs environnementaux, des systèmes de contre-mesures de mines, ainsi que des caméras optiques et infrarouges. Des pièces en caoutchouc et en plastique contribuent à assurer que ces charges utiles restent opérationnelles sous pression.
Interfaces sonar et système acoustique
Les systèmes acoustiques ont besoin de matériaux qui ne déforment ni n’atténuent les ondes sonores. Les composants comprennent des fenêtres en polyuréthane de qualité acoustique, des supports d’isolation en caoutchouc et des bottes d’étanchéité pour connecteurs sous-marins.
Scellement de la caméra et de la charge utile optique
Les systèmes optiques ont besoin de composants en caoutchouc et en plastique qui ne causent pas de buée, de déformation ou de dommages mécaniques. Les pièces en caoutchouc et en plastique incluent des :
- Vitres en acrylique ou polycarbonate de qualité optique;
- Joints en silicone avec faibles niveaux de dégazage;
- Supports en caoutchouc pour l’absorption des chocs.
Joints modulaires de soute utile
Les UUV modulaires avec charges utiles interchangeables utilisent des joints de compression et des bottes à déconnexion rapide. Ces composants permettent une reconfiguration rapide tout en maintenant une intégrité étanche.
Matériel de pont, lancement/récupération et composants de sécurité
Bien que les UUV opèrent sous l’eau, ils interagissent avec les systèmes de lancement et de récupération (LARS) sur les navires ou les installations à terre. Les pièces en caoutchouc et en plastique incluent des :
- Pare-chocs et ailes pour absorber les impacts;
- Tapis en caoutchouc pour surfaces antidérapantes;
- Carénages en plastique pour réduire la traînée et protéger les boîtiers des propulseurs.
Des matériaux comme l’EPDM, le caoutchouc naturel, l’ABS et le polycarbonate sont couramment utilisés.
Demandez à Elasto Proxy des pièces pour véhicules sous-marins sans pilote
Des joints de coque sous pression et des joints d’arbre aux vitres acoustiques et l’isolation des batteries, les composants en caoutchouc et en plastique sont essentiels à la performance des UUV. Ces matériaux ne se contentent pas d’assurer une étanchéité étanche. Ils peuvent aussi fournir une isolation thermique et acoustique, un amortissement des vibrations, une résistance chimique et à la corrosion, ainsi qu’une isolation électrique.
Les ingénieurs qui conçoivent des UUV de nouvelle génération méritent un partenaire de fabrication plutôt qu’un simple fournisseur de pièces. Elasto Proxy est un fabricant et distributeur de caoutchouc, mais nous sommes aussi un fabricant à valeur ajoutée qui offre des services comme les revues de conception, l’aide au choix des matériaux, le kitting des pièces, l’emballage fait sur mesure et l’entreposage.
