Dans ce document:
1) Elements de base de la guerre sous-marine
2) Bases de technologie des sous-marins

Eléments de base de la guerre sous marine

Le monde des ténèbres

L'eau salée est un milieu particulièrement opaque, propice à la
dissimulation et au déplacement furtif.

Sous les océans, la lumière ne perce pas loin, même en eau claire.
Même les longueurs d'ondes bleues utilisées pour les phares de
sous-marins, qui pénétrent le mieux possible dans l'eau trouble ne
percent qu'à quelques mètres, malgré des puissances lumineuses
considérables. Pour y voir le mieux possible, quand l'eau est
trouble, on utilise des balayages lasers qui n'éclairent qu'un
point à la fois, avec un ordinateur qui reconstruit l'image : on
gagne quelques mètres de vision par ce procédé (on élimine une
bonne partie des phénomènes de diffusion et de flou en n'éclairant
qu'un seul point de l'image à la fois).

Les communications radios et les détections radar sont impossibles
dans les profondeurs des océans, parce que les ondes électromagnétiques
ne voyagent pas loin dans ce milieu conducteur, à l'exception des très
basses fréquences (TBF), mais il faudrait des antennes de plusieurs
centaines de mètres pour capter ces fréquences, et de toutes façons,
les sous-marins sont trop petits pour pouvoir être détectés avec ces
longueurs d'onde.

Les détections des anomalies gravitationnelles ou magnétiques
engendrées par la présence d'un sous-marin sont possibles jusqu'à
environ 300 mètres, mais la plupart des sous-marins de cette
époque sont en titane, ce qui élimine les possibilités de détection
magnétique.

En gros, pour résumer, on peut considérer qu'un sous-marin immobile et
silencieux séparé de nous par 300 mètres d'eau est totalement indétectable.

Le monde du bruit

La seule onde qui voyage bien sous l'eau est le son, en raison de la
densité du milieu. C'est pourquoi tout le monde est à l'écoute de
l'adversaire, parce que d'ordinaire, seul le son trahit sa présence.

Afin d'éviter d'être détecté, la plupart des moteurs sont aussi
silencieux que possibles, et les gens à bord d'un sous-marins en
ordre de bataille font aussi peu de bruit que possible. Par
exemple, ils évitent de marcher avec des chaussures sur les
planchers du navire...

Le son est le moyen privilégié des sous-marins pour observer leur
environnement. Pour voir les obstacles alentour, un sonar actif
va émettre un son (un ping) et examiner les réflections de cette
onde sonore sur les divers objets qui l'entourent. C'est
la meilleure méthode pour "voir" son environnement sous l'eau.
Malheureusement, en émettant un son clair et distinct, on signale
sa présence et sa position à tout le monde avec une grande netteté.
Ce n'est donc pas la méthode à utiliser si on veut être furtif.

On peut également utiliser un "sonar passif" : on écoute les bruits
ambiants et on essaie de reconstruire les reflections de ces bruits
sur les objets qui nous entourent, sans émettre soi même le moindre
bruit pour ça. Le sonar passif est beaucoup moins précis et beaucoup
moins fiable que le sonar actif. Si on est dans une zone très
accidentée (un fond rocheux très chaotique par exemple), il est très
probable qu'il ne donnera rien du tout. Le sonar passif marchera par
contre particulièrement bien si quelqu'un d'autre commet l'imprudence
d'utiliser son sonar actif : non seulement l'utilisateur du sonar
actif va signaler sa position avec précision, mais encore l'onde
sonore qu'il émet va "éclairer" toutes la scène, ce qui améliorera
la détection de tous les autres objets alentour également d'une
façon considérable.

Le moyen de propulsion le plus courant sur les sous-marins furtifs
de cette époque est la tuyère MHD (magnéto-hydro-dynamique) : il
s'agit d'un long tube dans lequel on applique un intense champ
magnétique (radial) et dans lequel on fait circuler un fort courant
électrique (radial et perpendiculaire au champ magnétique), ce qui
génère une poussée (axiale) sur la masse d'eau contenue dans la
tuyère. Cette eau est expulsée sous forme d'un écoulement laminaire
à l'arrière du tube, par effet MHD, avec aussi peu de turbulences et
de manière aussi silencieuse que possible. Malheureusement, ce
type de moteurs engendre de grosses perturbations magnétiques
détectables jusqu'à quelques centaines de mètres.

Les coques des sous-marins sont également recouvertes de matériaux
complexes (lisses, souples et élastiques) pour réduire les turbulences
générées en se déplaçant (et donc pour réduire le bruit de leur
déplacement). Ces matériaux sont également censés éviter de réfléchir
les sons, autant que possible, afin d'éviter la détection par les
sonars passifs.

Les combats

Tout l'enjeu des combats sous-marins consiste à détecter l'autre
avant qu'il ne vous détecte. En général, cette détection se fait
en plusieurs phases : d'abord, on détecte la présence de
"quelque chose quelque part alentour" ; ensuite on localise
l'intrus dans une certaine direction générale et on peut essayer
d'indentifier de quel type de sous-marin il s'agit au bruit qu'il
produit ; et enfin, si on choisit d'attaquer cet intrus, il nous
faut déterminer précisément sa position.

Pour attaquer l'adversaire, le but est de déterminer à la fois sa
position, sa direction et sa vitesse avec précision, ces trois
paramètres constituent ce qu'on appelle une "solution de tir". On
peut obtenir cette solution de tir par un sonar actif ou par un
sonar passif (même si c'est plus difficile avec ce dernier). Il
suffit alors de régler une torpille sur cette "solution de tir"
pour tenter d'abattre l'adversaire.

Les torpilles de cette époque sont plus des projectiles que des
torpilles au sens historique, puisque leur vitesse dépasse souvent
les 300 mètres par secondes. Ce sont des torpilles à bout plat,
propulsées par des réacteurs de fusée et qui utilisent la cavitation
pour rester hors de l'eau : leur bout plat écarte violemment l'eau
à l'avant du projectile, et l'eau se referme à quelques mètres
derrière la torpille. Le projectile se trouve donc dans une bulle de
cavitation, une bulle de vapeur à très basse pression et reste
quasiment au sec. Il faut une grande poussée pour créer cette bulle
de cavitation (d'où l'usage de moteurs fusées) mais cette méthode
permet d'atteindre des vitesses inimaginables pour des torpilles
classiques à hélice.

L'autre solution, quand l'adversaire reste tapi dans les profondeurs,
immobile et silencieux (et qu'on n'arrive pas à le détecter avec
précision) sont les charges de profondeur : il s'agit de charges
explosives qui sont programmées pour exploser à une certaine
profondeur (c'est à dire à une certaine pression). On les règle sur
la profondeur à laquelle on estime que l'ennemi se cache, on passe
alors au dessus de l'ennemi et on lâche alors un grand nombre de
ces charges tout en se déplacant au dessus de la zone où on croit
que l'ennemi se terre. Lorsque les charges vont atteindre la
profondeur programmée, elles vont exploser provoquant des dommages
à l'ennemi, si on a bien jugé de sa position.

L'eau étant un milieu très dense, les ondes de choc produites par
les explosifs y sont particulièrement meurtrières. De petites
charges explosives peuvent produire de grands effets (en tous
cas les explosions y ont de plus gros effets que dans l'air).

Un sous-marin qui est coulé produit un bruit caractéristique :
la rupture de la coque s'entend nettement sous forme d'un grand
bruit de métal tordu, il y a alors en général des explosions
secondaires tout à fait audibles. De plus, l'air qui s'échappe
de la coque brisée en grosses bulles produit également un bruit
tout à fait caractéristique. A ce moment, si on a une détection
sonar de cette cible, on voit la proie s'immobiliser brièvement
avant de s'enfoncer de plus en plus vite dans les profondeurs.

Quelques vieux engins utilisent encore des torpilles classiques :
Les torpilles classiques se déplacent par des moyens conventionnels
(hélices ou propulseur MHD), comme des petits engins sous-marins.
Elles ne vont que deux à quatre fois plus vite que les sous-marins
eux même. Donc, la guerre avec des torpilles classiques laisse toute
la place aux manoeuvres d'évitement, aux tentatives pour "détourner
l'attention" de la torpille avec des leurres, etc...

Ces torpilles sont des armes autoguidées : elles émettent de
puissants pings de sonar actif en poursuivant leur cible, et
en essayant d'éviter les leurres et les obstacles qui la
sépare de sa proie.

Ces torpilles sont installées dans leurs tubes par l'équipage
alors que ces tubes sont au sec. Il y a deux bruits classiques
qu'on peut entendre sous l'eau et qui sont connus de tous les
sous-mariniers : le moment où on immerge les tubes lance-torpille
(pour que la torpille soit prête à partir) et le moment où on
ouvre le tube (un clapet s'ouvre dans la coque du sous-marin,
révélant le tube). Ces bruits là peuvent faire repérer un
sous-marin attaquant qui n'était pas déja repéré.

La torpille est ejectée du tube et parcours quelques mètres à quelques
dizaines de mètres sur son élan avant que ses propres propulseurs ne
prennent le relai, et que son système de guidage ne s'arme, et qu'elle
fasse tout son possible pour ne plus lacher sa cible.

Les contre-mesures

La rapidité des torpilles de l'époque (utilisant la cavitation)
par rapport à la lenteur relative des navires rend les manoeuvres
d'évitement à peu près inutiles.

Si la proie réagit avant que le chasseur n'ait tiré sa torpille,
elle peut essayer de fausser la solution de tir de son adversaire,
par exemple en lachant des leurres : il s'agit de petits objets
bruyants qui s'échappent en grand nombre du sous-marin, ils
émettent des bruits parasites, font des réflections sonores
multiples et "brouillent l'image" sonore du sous-marin qui est
au centre de ce nuage de leurres. Si la solution de tir du
chasseur est suffisamment faussée, la torpille manquera sa
cible.

Si la proie réagit après le tir de la torpille, il ne lui reste
en gros qu'une chance : le missile anti-missile. Il s'agit d'une
petite torpille qui va à la rencontre de la grosse torpille.
Cette petite torpille va tenter d'exploser à proximité de l'autre,
afin de détruire sa bulle de cavitation et de la faire exploser
avant qu'elle n'atteigne sa cible.

Lorsqu'on a une bonne solution de tir, les meilleures torpilles de
l'époque visant les sous-marins les plus agiles de l'époque ont en
gros une chance sur deux de toucher leur cible. Si la cible arrive
à envoyer un missile anti-missile avant que la torpille ne l'ait
rejoint, cette contre-mesure a environ une chance sur deux
d'intercepter la torpille de l'attaquant.

Ruse et furtivité

Le combat sous-marin permet de jouer toutes sortes de "tours" à
son adversaire, c'est un combat lent, d'une grande intensité
dramatique, qui se base avant tout sur la furtivité et la ruse,
c'est une lutte d'intelligence entre le prédateur et la proie.

Par exemple, si on soupconne un adversaire de se trouver tapi
dans l'ombre à un certain endroit, mais qu'on n'en est pas sûr
(par exemple, on a entendu le faible chuintement d'un moteur
MHD mais on n'en est pas sûr et on ne connait pas la position
exacte), il faut le forcer à révéler sa position, surtout si
on pense qu'il connaît déja la notre. Une méthode pour ça
serait, par exemple, de lâcher une torpille dirigée
approximativement dans sa direction : si l'adversaire croit
qu'on l'a déja détecté et qu'on a déja une solution de
tir sur lui, il va déclencher toutes ses contre-mesures, se
révélant clairement, là où on n'aurait eu aucun moyen de le
trouver si il était resté bien tranquille.

Autre exemple, un des protagonistes peut lacher un ROV (un
mini-sous-marin robot automatique) avant le combat, en le
programmant pour qu'il commence à émettre des pings de sonar
actif quelques minutes après son largage. Dans ce cas, les
adversaires furtifs vont se chercher en tatonnant au sonar
passif pendant quelques minutes, soudain le ROV laché par un
des protagonistes va se mettre à "éclairer" toute la zone
avec des pings puissants, et révéler la présence de tout le
monde sur la zone. Celui des adversaires qui est alors prêt
à réagir le plus rapidement va attaquer l'autre en premier...
En plus si la proie panique, il risque d'attaquer le
drone qui émet les pings plutôt que de s'en prendre au
sous-marin ennemi, ce qui donne encore un répit supplémentaire
à l'attaquant.

Bases de la technologie des sous-marins

Contrôle de la flottabilité

Les sous-marins en fonctionnement normal ne doivent ni remonter à la surface
ni couler au fond des mers. Ils doivent donc avoir le même poids que
la masse d'eau qu'ils déplacent pour ne pas flotter ni couler. Leur
poids en tonnes doit donc être égal à leur volume en mètres cubes.

Comme un sous-marin embarque une masse variable d'équipage, de matériel
et d'armement, il faut effectuer le réglage de la flottabilité à chaque
départ. C'est le rôle des ballasts : il s'agit de gros réservoirs disposés
tout autour du sous marin. Quand ces réservoirs sont plein d'air, le
navire a tendance à flotter, même si on le charge à bloc. Ensuite, on
procède à l'embarquement, et on effectue le réglage de flottabilité: on
remplit plus ou moins les ballasts en fonction du poids transporté pour
anuller cette flottabilité.

Si le navire a une voie d'eau, un moyen désespéré de tenter de remonter
à la surface peut être de "chasser les ballasts" (c'est à dire de vider
l'eau des ballasts et de la remplacer par de l'air), ce qui redonnera de
la flottabilité au sous-marin, sauf si il a déja embarqué trop d'eau et
qu'il est voué à descendre inexorablement vers le fond...

Contrôle de l'assiette

L'assiette du sous-marin est contrôllée par des ailerons horizontaux
orientables à l'arrière de l'engin. Lorsqu'on abaisse ces ailerons,
le sous-marin pique du nez (il va alors s'enfoncer en avançant).
Lorsqu'on remonte ces ailerons, le nez du sous-marin remonte (il
va alors remonter vers la surface en avançant).

Les petits sous marins ont souvent des moyens supplémentaires pour
contrôller leur assiette: ils ont des petits réservoirs situés
à l'avant et à l'arrière contenant un liquide très lourd (généralement
du mercure), et une pompe qui permet d'envoyer du mercure depuis
le réservoir avant vers le réservoir arrière pour faire remonter l'engin,
ou d'envoyer du mercure du réservoir arrière vers le réservoir avant
pour le faire piquer du nez.