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DOSSIER Défense et Automatisation
LES ÉVOLUTIONS TECHNOLOGIQUES RAPIDES POUSSENT LA DÉFENSE À INVESTIR EN PERMANENCE
L’officier général et théoricien militaire prussien Carl Von Clausewitz en était déjà conscient au 19ème siècle: la guerre n’est que le prolongement de la politique par d’autres moyens. Notre monde occidental est heureusement épargné par les grands conflits, mais les tensions géopolitiques récentes – voyez le conflit entre la Russie et l’Ukraine – montrent clairement que l’on ne peut se passer d’une Défense correctement équipée. La technologie joue en cela un rôle crucial.
Les drones Sky Guardian MQ-9B récemment acquis par la Défense belge. (Photo Jozef Vanden Broeck) Les évolutions technologiques auxquelles nous sommes confrontées dans l’industrie se reflètent aussi dans les applications militaires. Mieux : dans de nombreux cas, les défis dans la Défense sont le moteur d’innovations qui trouvent ultérieurement leur voie vers le grand public. Voyez les applications comme le radar, la navigation GPS par satellite, les moteurs à réaction et la photographie numérique qui sont autant de réponses aux nouveaux défis stratégiques de leur temps. La liste est plus longue que ces quatre exemples typiques. Nous aurions pu ajouter la téléphonie mobile, le développement d’internet ou la technologie qui se cache derrière les armes balistiques et qui a conduit à l’exploration de l’espace. Le nombre d’applications est infini.
L’origine de cette position de pointe n’est pas à chercher bien loin. Dans l’industrie ‘classique’, les intérêts s’appellent profit et croissance de la productivité. Dans la Défense, il s’agit de vies humaines, de maintien d’un standard de vie voire de la survie de toute une nation. Les exigences imposées aux équipements et aux machines sont beaucoup plus strictes : plus robustes, meilleures, plus rapides et plus fiables. Cela se traduit par divers facteurs spécifiques comme la résistance à l’impact, la stabilité thermique, la redondance, le choix des matériaux, la résistance aux vibrations, la disponibilité des pièces de rechange et la comptabilité électromagnétique (CEM) pour n’en citer que quelques-uns. Ces spécifications militaires, ou milspecs en abrégé, sont un facteur-clé dans pratiquement chaque article de ce dossier, que ce soit pour les quads, les drones, les navires de lutte contre les mines ou les systèmes radar.
La technologie est-elle une solution salvatrice dans la guerre contemporaine ? La reprise rapide et inattendue de l’Afghanistan par les talibans aux Etats-Unis – de loin l’armée la mieux équipée au monde – semble quelque peu réfuter ce point de vue. La question est de savoir si notre engagement occidental dans la guerre stratégique traditionnelle et la focalisation sur le matériel fournissant la fermeté et la dissuasion relatives est encore la bonne approche. Comme autre exemple flagrant, on peut citer le conflit entre l’Arménie et l’Azerbaïdjan. Dans la région contestée du NagornoKarabakh, les drones bon marché de l’Azerbaïdjan se sont avérés si efficaces dans la neutralisation des chars et des défenses anti-aériennes que plusieurs analystes prédisent la fin du char comme arme de guerre. Et de nombreux pays se demandent pourquoi construire un composant aérien coûteux si on peut utiliser à moindre coût des drones standard disponibles dans le commerce.
Les investissements continus dans le matériel ne doivent pas faire perdre de vue que les équipements de guerre évoluent en permanence.
Menaces hybrides: les fermes à trolls sur internet
Nombre d’indicateurs montrent que la Défense est entrée dans une autre ère. Les opposants empruntent des nouvelles voies comme les menaces hybrides. Si les cyberattaques d’origine obscure et les actions de terrorisme (d’Etat) attirent l’attention, il y a aussi depuis peu, et plus sous le radar, de l’inquiétude qui grandit face aux tentatives extérieures de déstabilisation de systèmes politiques. Il peut s’agir d’influencer les résultats d’élections ou de neutraliser des voix critiques. Les actions ciblées des fermes à trolls sur les réseaux sociaux pour influencer l’opinion publique sont désormais connues.
Nous, Occidentaux, ne plaçons généralement pas ces actions sous un dénominateur militaire mais elles le sont pourtant à 100%. Ne soyons pas naïfs sur ce point ! Fort heureusement, des signes montrent que nos décideurs politiques s’intéressent de plus en plus à ces ‘tireurs embusqués’. Un exemple significatif est la fin de l’usage des drones du fabricant chinois DJI aux Etats-Unis car ils constituent une menace potentielle pour la sécurité nationale. Une enquête a en effet révélé que leur déploiement ‘serait susceptible de transmettre des données critiques sur les infrastructures américaines et les services de sécurité au gouvernement chinois’. De telles histoires nous parviennent aussi à propos des caméras de sécurité et des smartphones.
Les menaces potentielles n’ont fait qu’augmenter ces dernières années mais ne vous y trompez pas : les avancées technologiques sont et restent un facteur clé pour relever les défis dans la Défense. Il y a une prise de conscience au sein de nos forces armées nationales mais comme bien souvent, une zone grise subsiste entre la théorie et la pratique, qui découle souvent de décisions politiques. Un exemple en Belgique est l’achat de 4 drones Sky Guardian MQ-9B dans le cadre du plan STAR du gouvernement fédéral. Ce plan STAR (Security, Technology, Ambition et Resilience) décrit la vision stratégique que doit suivre notre Ministère de la Défense d’ici 2030.
Des vampires édentés
A première vue, l’acquisition de ces drones hypermodernes semble être un bon investissement : la nouvelle technologie est performante, peu coûteuse à déployer et est un ‘track record’ déjà éprouvé notamment par les forces armées françaises au Sahel. Un des grands avantages est sa vitesse exceptionnelle : si des troupes au sol ou d’autres cibles sont détectées, vous n’avez pas à attendre qu’un avion de chasse arrive sur place pour intervenir. Dans les milieux militaires cependant, les sentiments sont mitigés car les appareils achetés par la Belgique dans le cadre du plan STAR sont explicitement décrits comme ‘destinés à un usage non armé’. Ce qui en fait, de facto, des vampires édentés.
La raison de cette décision est à chercher dans les milieux politiques et plus précisément dans la peur de l’opinion publique. Les drones sont en effet généralement associés à des actions autonomes, ils sont considérés comme des machines à tuer qui sélectionnent leurs victimes sur base d’une intelligence artificielle. Ce qui n’est bien entendu pas le cas mais ce raisonnement réducteur a conduit à un compromis bien belge : on achète des drones mais on ne les arme pas. Le résultat final est que nos hommes au sol risquent d’être moins bien protégés. Si dans une usine on fait un mauvais réglage, les conséquences peuvent être désastreuses. Dans la Défense, une mauvaise décision peut coûter des vies humaines. Il faut donc déployer le meilleur de la technologie dans ces applications, et assurément dans cette application.
UNE TECHNOLOGIE DE POINTE GARANTIT UNE PLACE AU TOP MONDIAL DE LA BELGIQUE DANS LA LUTTE CONTRE LES MINES
Nous pouvons être fiers de nos forces armées belges. Nous faisons partie du top mondial dans la lutte contre les mines. Une réputation forgée au fil des ans, notamment dans le golfe Persique et lors de conflits au cours desquels des mines étaient utilisées. Pour rester à un tel niveau, notre pays investit avec la Marine royale néerlandaise dans 12 navires de lutte contre les mines hypermodernes et des drones. Automation Magazine a pu en exclusivité jeter un œil dans les coulisses de cet investissement hautement technologique.
Claude Bultot – voyez son CV dans l’encadré – est Capitaine de frégate et Program Manager du projet rMCM qui signifie Replacement Mine Counter Measures. Il nous en dit plus sur ce projet : « Les chasseurs de mines de l’ancienne génération datent des années ’80. Ils présentent quelques lacunes dont leur lenteur qui crée un danger pour l’équipage dans des zones à risques.En plus les opérations de déminage prennent beaucoup de temps… mais les dernières technologies permettent de résoudre ces problèmes.
La Belgique possède cinq chasseurs de mines et les PaysBas six, mais le navire de soutien logistique Godetia est hors service dans notre pays. Par ailleurs, un projet est en cours avec nos voisins du Nord pour remplacer les frégates. La Belgique gère la lutte contre les mines et les Pays-Bas sont en charge des frégates. »
« Cette répartition n’a rien d’arbitraire. N’oublions pas que nous occupons une position de leader mondial dans la lutte contre les mines. Ce n’est pas un hasard si le célèbre centre de formation Eguermin et le centre d'exellence de l'OTAN sont implantés dans le pays. L’attribution du contrat finalisant la procédure d’appel d’offres est allé au consortium Belgium Naval & Robotics qui rallie les entreprises Naval Group et ECA Group. La première est connue dans le secteur de la Défense pour la construction de porte-avions et de sous-marins nucléaires, la seconde est un sous-traitant technologique pour l’aéronautique et la Défense. »
« Comme nous voulons préserver la contribution et les connaissances belges, ECA Group a créé ECA Robotics Belgium. La contribution belge repose notamment sur deux grands piliers : une usine de production de drones en construction à Ostende et un site R&D à Mouscron. »
« Le programme rMCM est fondé sur le fameux Stand-Off Concept où le navire et son équipage restent en sécurité hors
Notre pays, en collaboration avec la Marine royale néerlandaise, investit dans 12 navires de lutte contre les mines hypermodernes et des drones.
de la zone de danger tandis que des drones sont envoyés pour localiser, identifier et détruire les mines. La Belgique et les Pays-Bas sont les premiers pays au monde à développer et à construire un tel concept de vaisseaux-mères avec des drones intégrés dans le cadre de la lutte contre les mines. Le programme rMCM est innovant, évolutif et révolutionnaire. »
« Les navires sont construits aux chantiers navals de Concerneau et de Lorient en France et seront livrés à partir de fin 2024. La Belgique et les Pays-Bas recevront en alternance un navire tous les six mois, jusqu’au douzième et dernier qui sera achevé en 2030. Les navires mesurent 82,6 mètres de long sur 17 mètres de large, ce qui est très large pour un navire de cette longueur. La raison est en partie due au système LARS (Lanch And Recovery System) de mise à l’eau et de récupération des USV (unmanned surface vehicles). »
« Il y a aussi de la place pour une grue et 2 UAV (Unmanned Aerial Vehicles). Le navire est propulsé par 3 générateurs diesel (un de 12 cylindres et 2 de 6 cylindres) de la société gantoise ABC Motoren. Des moteurs électriques entrainent les hélices. Un navire pèse 2800 tonnes, ce qui est bien plus que les navires de l’ancienne génération. L’équipage de base se compose de 30 personnes mais quand les toolboxes sont à bord, l’effectif passe à 63 personnes. »
« Comme notre navire de commandement Godetia n’est plus en activité, toutes les installations sont prévues pour réaliser des opérations depuis chaque navire. Il y a aussi des armes à bord mais ce ne sont pas des armes offensives, uniquement des systèmes défensifs. Il y a notamment des solutions non létales comme les canons soniques LRAD (Long Range Acoustic Devices) et les canons à eau. » « Nous avons aussi 2 mitrailleurs Sea DeFNder® de FN Herstal commandés à distance, un canon anti-aérien de 40 mm et 4 mitrailleurs MAG pour repousser d’éventuels attaquants. Ils sont commandés depuis le Combat & Information Center où treize consoles multifonctionnelles gèrent les actions à réaliser. Toutes les informations pertinentes peuvent être demandées depuis chaque console. »
Les mines intelligentes sélectionnent un certain type de navire
« L’âge de la flotte existante n’est pas l’unique raison invoquée pour remplacer les navires. Les navires de l’ancienne génération – contrairement aux nouveaux navires – devaient se rendre dans la zone de danger pour détecter les mines, ce qui entraînait des risques pour le matériel et le personnel. De plus, la technologie évolue, aussi hélas dans la qualité des mines utilisées. Les anciens chasseurs de mines étaient en polyester et amagnétiques afin de ne pas activer les mines à détection magnétique par le champ magnétique du navire. Mais la menace des mines s'est diversifiée avec, notamment, des mines acoustiques, des mines électriques et des mines à dépression. »
« Les mines dérivantes à la surface de l’eau sont un autre problème. Cette position les rend difficilement décelables par le sonar. Les mines enfouies dans le sol posent aussi un problème car elles sont partiellement ou totalement recouvertes de sable ou de sédiments et sont difficiles à détecter. Aujourd’hui, il y a une difficulté supplémentaire avec les mines intelligentes. Ces types possèdent de l’intelligence pour, par exemple, certains types de navires pour leur mission mortelle. Si un convoi de plusieurs dizaines de navires passe,
La solution se compose de drones qui peuvent être adaptés aux besoins selon une configuration variable.
elles peuvent viser un type de silhouette comme celle du ravitailleur, ou elles n’explosent qu’après le troisième navire pour échapper aux navires de lutte contre les mines. »
« La menace des mines est toujours d’actualité. Iran, Libye, … il y a toujours un foyer quelque part où notre expertise peut être utile. Mais nous voulons des activités aussi sûres que possible. Les nouveaux navires permettent de rester hors du champ de mines. Ils sont équipés des dernières technologies pour détecter, classifier et détruire tant les drones sous-marins qu’aériens. L’achat de 12 navires va de pair avec l’achat de 80 systèmes de drones. »
« Selon les missions, les navires sont chargés avec diverses combinaisons d'outils. Cela permet d’avoir une grande flexibilité. Maîtriser des mines dans une eau peu profonde ou en eau libre demande une approche spécifique. Les navires peuvent aussi servir à des tâches humanitaires et embarquer trois containers avec du matériel de secours. Ils peuvent aussi être utilisés pour des missions de police. »
Avec les nouveaux navires de lutte contre les mines, on parle de ‘plateforme dédicacée’ car les navires sont conçus pour cette mission.
En 2022, comment lutte-t-on contre les mines ?
Claude Bultot: « Le premier protocole opératoire est progressif : depuis le navire, un USV (Unmanned Surface Vehicle) est lâché en mer. L’engin, en principe sans équipage, cartographie la zone assignée à l’aide de capteurs intégrés dont un AUV (Autonomous Unmanned Vehicle). Les informations sont ensuite envoyées au vaisseau-mère pour analyser les images car beaucoup d'objet détectés ne sont pas dangereux : des réfrigérateurs, des épaves de voitures et autres. Le logiciel indique la probabilité qu’un objet soit effectivement une mine, et une vérification humaine fournit la réponse définitive. »
QUI ÊTES-VOUS CLAUDE BULTOT?
°1969
Formation:
• A2 en Technique d’armement + spécialisation armes lourdes • Année préparatoire à l’école militaire • Ingénieur industriel en électromécanique • Second cycle pour accéder à une fonction de cadre • Ma-na-Ma budget et droit administratif
Fonctions:
• Caserné 2e régiment de guides bataillon blindé en Allemagne, fabrication/réparation d’armes • Officier-Technicien durant trois ans à bord d’une frégate, responsable de la propulsion, de l’énergie et de la lutte contre l’incendie • Officier chargé des achats à Bruxelles • Officier chargé des achats à Zeebrugge • Gestionnaire de matériel DGMR • Responsable Service Technique frégates M • Responsable qualité des contrats + responsable projet achats Navires de patrouilles ‘Castor et Pollux’ • Responsable du Service Maintenance Ateliers de Zeebrugge
Les navires sont larges car ils doivent pouvoir héberger les systèmes de drones utiles.
Le système LARS est une installation hydraulique particulière pour lancer et récupérer les USV.
« Après avoir identifié les mines potentielles, l’USV est équipé d'outils adaptés. On peut aussi emprunter d’autres voies pour chasser et déminer les mines. En cas de déminage, un outil à charge creuse est lâché pour faire exploser la mine. Une autre option, non prévue dans ce projet, consiste à faire exploser une charge de manière robotisée, à proximité de la mine. Cette méthode est moins efficase notamment lors de courants forts ou de mines enfouies. »
« En pratique, tout cela semble logique et simple mais de nombreux facteurs interviennent. Il faut, par exemple, tenir compte de l’état de la mer, le "seastate" Une classification indique l’état de la mer et les facteurs dont il faut tenir compte comme la hauteur des vagues et autres. »
« Nos systèmes sont conçus pour être déployés jusqu’au seastate 4 inclus, ce qui est beaucoup pour ce type de chasseur de mines. Si on utilise un USV comme démineur, on peut ultérieurement raccorder un système de dragage à influence IMS (Influence Minesweeping System). Ce système est trainé par l’USV et comprend des bobines électriques et magnétiques ainsi qu’un générateur acoustique. Le but est que ces éléments déclenchent l’explosion de la mine. »
« Outre ce protocole opératoire sans équipage, l’AUV – programmé pour analyser une zone définie de manière autonome - peut être activé depuis le navire. En principe, l’appareil peut rester 24 heures dans l’eau. Un USV peut être équipé de plongeurs, ce qui peut être utile pour libérer d’abord les gazoducs ou câbles (internet) sous-marins proches des mines. »
Le système LARS crucial pour la mise à l’eau
« Ce qui est crucial avec l’USV, c’est la mise à l’eau et la récupération sans dommages. À cet égard, le LARS (Launch And Recovery System) - un châssis à commande hydraulique - sort l’USV du ventre du navire pour le mettre à l’eau. Chaque USV mesure 12 mètres de long et pèse 18 tonnes. Une technologie de pointe est donc nécessaire. Outre l’opération de levage, il faut tenir compte en permanence des coups de lame, de la houle et de la direction du vent. Si on n’est pas attentif à cela, l’USV risque d’endommager le navire ou vice versa. Idem pour la récupération. Dans un premier temps, l’opérateur gère cela mais il est prévu que cette tâche complexe soit robotisée à l’aide de capteurs et du logiciel associé afin que l’opérateur puisse se consacrer à la sécurité de la manœuvre. »
« Divers équipements sont encore en phase de développement. Il y a déjà eu des ajustements au châssis pour faciliter le placement des outils sur l’USV. Des protections supplémentaires sont installées sur le navire et le système d’auto-tension - qui maintient les treuils tendus – a été adapté. Des tests ont eu lieu à terre chez Marin, un centre de recherche aux Pays-Bas. En janvier, une campagne d’essais en mer a été organisée pour valider en détail le système composant le LARS,
le berceau et l’USV. Les essais ont eu lieu à mer haute et basse et les systèmes étaient équipés de capteurs pour enregistrer les données pertinentes en vue d’une analyse poussée. Les essais se sont parfaitement bien déroulés, ceci donne une grande confiance dans la solution adoptée »
« Les navires possèdent au maximum 2 UAV. Les drones volants assurent notamment la communication et la collecte d’informations via l’espace aérien. Cela crée une redondance dans la communication avec la ligne de communication par satellite. Certains outils communiquent entre eux. L’UAV peut rendre de grands services dans la détection rapide des mines en surface et sous la surface de l’eau. Les drones sous-marins ont souvent du mal à détecter les mines flottantes suite à la réflexion en surface de l’eau. L’ajout d’un système de détection laser LIDAR peut permettre à l’UAV de réaliser cela. Quelques défis restent cependant à relever : Les mines sont, par exemple, de couleur noire mate et génèrent peu de réflexion, ce qui explique la nécessité de perfectionner le système. »
« Nous sommes bien conscients que la technologie évolue rapidement. C’est le cas de la technologie moderne des drones et des autres techniques que nous avons à bord. Cela a deux grandes conséquences : premièrement, il faut s’assurer que la technologie que nous acquérons est effectivement mature pour la déployer. Voilà pourquoi, avant la conclusion du contrat, nous avons organisé deux démonstrations en mer du Nord, au cours desquels les fournisseurs devaient démontrer leurs niveaux de maturité technologique (TRL - Technology Readiness Level). »
« Nous avons aussi organisé les ‘Industry days’ pour évaluer le marché et le potentiel. Plus d’une centaine d’entreprises y ont participé. Deuxièmement, la technologie évolutive devient vite obsolète, mais nos navires doivent servir pendant au moins 30 ans. En revanche, les outils ont des cycles courts car ils évoluent plus vite. Ce qui veut dire qu’il faut les remplacer ou les mettre à niveau plus rapidement. Notre processus d’acquisition est adapté à cela et nous surveillons les outils que nous pouvons remplacer par des systèmes plus modernes. Nous prévoyons aussi des mises à jour régulières des systèmes existants. Une telle approche permet à nos investissements d’évoluer avec la technologie, nous disposons toujours de la dernière technologie et des développements les plus récents et on évite les pics d’investissement. »
Exigences strictes et contrats de maintenance de 10 ans
« Les entreprises qui veulent fournir des produits à la Défense doivent se conformer aux exigences des utilisateurs ou Key User Requirements. Inutile de vous expliquer pourquoi la fiabilité est cruciale pour nous, au vu des conditions strictes d'utilisation. Nous garantissons la robustesse par une redondance, nous voulons un double de chaque élément crucial. Les exigences d’impact sont aussi très importantes et pour les chasseurs de mines spécifiquement, des exigences acoustiques et magnétiques sont posées car les mines y sont sensibles. Les nombreux capteurs à bord ne peuvent pas interférer entre eux. L’OTAN pose à cet égard des exigences très strictes car il y a des munitions à bord. Une influence électromagnétique pourrait générer un déclenchement. »
« Les chasseurs de mines d’aujourd’hui doivent entrer dans le champ de mines pour neutraliser les mines. Par conséquent, ils doivent avoir une influence acoustique, électrique et magnétique minime. Le prix de revient d’une pompe standard amagnétique peut facilement être multiplié par quatre. Pour les fournisseurs, c’est un défi de développer des composants à des fins militaires. Un exemple : comme alternative au métal magnétique à bord, on choisi généralement l’inox 316L qui est beaucoup plus cher, et le soudage de l’inox n’est pas simple. »
« En ce qui concerne l’entraînement, on remarque que ce n’est pas évident pour les fabricants. Les alternateurs – dont le principe de fonctionnement repose sur le magnétisme –
Le défi avec ce système consiste à lancer et à récupérer un USV sans dommages. Les premiers tests ont été très positifs. On peut voir ici l’USV pénétrer dans le châssis du LARS via un guidage par capteurs.
Une solution appropriée est déployée selon le type de mine détecté.
doit être amagnétiques. Pour l'ancienne génération, nous avions solutionné ce problème en plaçant des compensateurs inductifs qui créent un champ opposé. Lors du remplacement, en raison de l’obsolescence du générateur diesel des chasseurs de mines actuels, nous avons choisi de remplacer l’alternateur existant par un alternateur amagnétique, mais il n’y a qu’un fabricant en Europe qui maitrise cette technologie. L’arbre central autour duquel se trouve le rotor est en inox 316L. Je ne vous dis pas l’impact sur le prix d’un tel composant massif. »
« Les entreprises de sous-traitance disent souvent "on peut le faire" mais , en pratique, les choses sont souvent plus complexes. Une certaine introspection doit aussi animé l'équipe de conception. Au bureau, il est facile d’avancer des exigences et des attentes mais il faut rester réaliste, conforme au marché et dans les limites du budget avancé. »
« Nous travaillons selon un contrat de maintenance de 10 ans. Il inclut le support complet de la capacité de lutte contre les mines, tant le navire que le toolbox et le simulateur. La maintenance du navire et des drones auront lieu à la base navale de Zeebrugge. Les travaux en cale sèche seront réalisés dans l’arrière-port de Zeebrugge. Flanders Ship Repair a acquis une cale sèche à cet égard. Il y aura aussi un simulateur à Ostende pour notamment la formation du personnel. »
www.mil.be www.ecagroup.com www.belgium-naval-and-robotics.be
DÉMINER OU CHASSER LES MINES?
Un profane n’y pense pas tout de suite mais le déminage et la chasse aux mines ne sont aucunement des synonymes.
Dans le cas du déminage, un navire amagnétique se déplace silencieusement au-dessus d’un champ de mines. Il traine derrière lui un système de dragage à influence magnétique qui fera exploser les mines. Dans le cas du chasseur de mines, un navire amagnétique se déplace lentement et partiellement au-dessus d’un champ de mines ou d’obus qui sont détectés par le sonar en vue de leur neutralisation ultérieure.
Comme le déminage est plus dangereux que la chasse aux mines, les décideurs politiques ont décidé, il y a quelques années, grâce à l’optimisation de la technologie des sonars, de passer à la chasse aux mines. Suite aux évolutions technologiques, notamment les drones et les USV, le déminage refait surface. Les nouveaux navires sont équipés pour déminer et pour chasser les mines. Le vaisseau-mère et son précieux équipage reste hors de la zone de danger comme stipulé par le Stand-Off Concept.
Un USV peut aussi être utilisé comme démineur via l’utilisation d’un système de dragage à influence IMS. Le système est traîné par l’USV et possède des bobines magnétiques et électriques et un générateur acoustique.
La construction d’une réplique de ce char Mark IV est l’œuvre de passionnés en technologie et histoire de Poelkapelle.
COMMENT CONSTRUIRE UN CHAR MARK IV DE LA PREMIÈRE GUERRE MONDIALE?
Deux cartes postales datant d’après la Première Guerre mondiale et illustrant un char britannique posté sur la place du marché de Poelkapelle, des séniors qui se souviennent avoir joué sur ce char au grand amusement des touristes de guerre britanniques, il n’en fallait pas plus aux frères Vanbeselaere pour lancer l’idée en 2004 de construire une réplique roulante du Mark IV, le char déployé à la fin de la Première Guerre mondiale dans la région. Le projet se poursuit, empreint de passion pour l’histoire, la technique et la camaraderie, et Hydrauvision, membre d’InduMotion, y participe.
Johan Vanbeselaere et Stijn Butaye sont les inspirateurs du projet. Johan Vanbeselaere est enseignant et il revient sur l’origine de l’idée : « Le comité qui organisait les commémorations du 11 novembre souhaitait faire quelque chose de spécial pour la commémoration du centenaire de la Première Guerre mondiale. L’idée fut émise de placer à nouveau un char sur la place du marché. Après la Première Guerre mondiale, il y en avait eu un mais il avait disparu au second passage des Allemands en 1940. Mais où trouver un char aussi rare? » « J’avais entendu d’un ancien instituteur qu’au moins 70 chars Mark IV devaient encore être enfouis dans le sous-sol de nos contrées. J’ai fait des recherches dans les archives, écouté les histoires des résidents âgés, étudié les photos aériennes et réalisé des fouilles. Mais cela n’a pas donné grand-chose et le projet risquait bien d’en rester là. Un don d’un fabricant d’escaliers local fut le coup de pouce décisif pour lancer le projet. Mais nous avons changé le fusil d’épaule : nous allions construire un réplique. »
« Par l’intermédiaire d’un Anglais qui avait travaillé à l’usine qui fabriquait les chars, nous avons pu nous procurer un plan. À l’époque, je donnais aussi des cours du soir en dessin 3D. Un des étudiants a entièrement dessiné le char en 3D. Contacter les entreprises en quête de sponsoring avec un tel modèle donne bien entendu une image plus professionnelle. C’est ainsi que les premières entreprises technologiques ont adhéré au projet. »
« Au cours de cette période, nous avons pu voir un petit char roulant lors d’une cérémonie de commémoration à Cambrai. Les spectateurs étaient enthousiastes, le char était en quelque
Ce plan en 3D donne une idée de l’entraînement original du char. (illustration Dirk Vinck)
sorte le Joueur de flûte de Hamelin. Cela nous a donné l’idée de faire rouler notre char et de nous éloigner du plan original de réaliser un char statique. »
« Nous avons commencé par construire le châssis. Via Vandaele Machinery, nous avons obtenu un premier train de roulement qui provenait d’une excavatrice. Un ami soudeur a réalisé les soudures, Vandaele Machinery a aussi fourni un moteur Gardner et les hydropompes correspondantes. Ce qui nous a permis de faire bouger le châssis pour la première fois, un moment magique. »
« Mais il fallait trouver des fonds en permanence pour pouvoir continuer. Le crowdfunding lancé en 2016 pour les tuiles de chenilles fut un nouveau stimulant. Si cela n’a pas rapporté assez d’argent pour financer les 200 unités prévues, le projet a néanmoins connu un bel écho dans la région. Plus tard, nous avons reçu un don substantiel anonyme qui nous a permis de poursuivre le travail pendant un certain temps. »
Déplacement du char dans les zones LEZ
« La solution avec l’ancien moteur et les hydropompes convenait à une conduite limitée mais nous avions autre chose en tête. Nous voulions animer des cérémonies de commémoration et cette solution n’était donc pas optimale. »
Stijn Butaye, le second inspirateur du projet – et propriétaire d’un musée privé sur la Première Guerre mondiale - poursuit : « Lors d’événements, la fiabilité et la sécurité sont primordiales. Les hydropompes de seconde main n’étaient pas fiables à 100%. Parfois, quand il fallait braquer à gauche, les pompes faisaient l’inverse, il nous est même arrivé de tourner en rond. L’entraînement n’était pas assez puissant, le placement du char sur une remorque surbaissée était un exploit. »
« Via un contact anglais, nous avons pu acheter un moteur Dieselmax JCB six cylindres de 221 ch. Après avoir surmonté de nombreuses difficultés, nous avons pu l’intégrer dans le char qui est aujourd’hui équipé d’un système de commande de moteur de haute technologie. Il garantit des prestations optimales et une efficacité en carburant dans toutes les conditions de fonctionnement. Comme il s’agit d’un moteur Stage V, nous pouvons même nous déplacer dans les zones LEZ à faibles émissions. Les pompes hydrauliques obsolètes ont été remplacées. C’est à cette étape-ci que Hydrauvision nous a rejoint. »
Guido van Rie de Hydrauvision poursuit: « Notre entreprise est active dans le secteur hydraulique depuis près de 50 ans. Au début, lorsque nous nous appelions encore Fa van de Vijver-Cammert, nous travaillions principalement sur des entraînements hydrostatiques pour les applications agricoles comme les arracheuses de pommes de terre et de betteraves, les machines à lin et les camions à lisier à trois roues. Nous étions aussi actifs dans le secteur de la chimie avec des entraînements de réacteurs et de pompes polymères. »
« L’industrie de la pêche est venue plus tard comme nouveau marché. Il s’agit notamment d’entraînements pour les treuils et les systèmes de commande des composants hydrauliques. Nous nous y connaissons en matière d’entraînement mais j’avoue que j’ai ouvert de grands yeux quand on m’a demandé de me charger de l’entraînement d’un char de la Première Guerre mondiale. Un beau défi, unique ! »
Un moteur diesel JCB maintient le colosse en état de marche. Deux hydropompes Danfoss Sauer 90R révisées servent à piloter le char.
Le conducteur surveille la conduite via les manomètres.
Deux volumes de course différents
« Dans un premier temps, nous avons enlevé les anciennes pompes du char et il s’est vite avéré qu’elles n’étaient plus en bon état. Lors de la recherche d’une alternative, nous avions dans l’atelier 2 hydropompes Danfoss Sauer 90R démontées qui servaient de matériel pédagogique. Après une révision complète et un test sur notre banc d’essai, elles étaient de nouveau prêtes à l’emploi. Nous avons étudié et calculé l’entraînement complet, puis le remontage de l’entraînement a commencé avec les pompes révisées. L’entraînement des chenilles, qui fait partie du train de roulement de l’engin, a lieu via 2 réducteurs qui sont à leur tour entraînés par un hydromoteur. Les 2 moteurs de conduite sont commutables, on peut donc commuter les moteurs dans 2 volumes de courses différents. » « Avec un plus grand volume de course des pistons, le couple transmis à l'arbre des moteurs hydrauliques est plus important, ce qui convient bien pour des terrains accidentés. Une commutation vers un volume de course plus petit permet une diminution du volume d'huile dans le moteur. Le couple produit diminue donc proportionnellement, mais la vitesse augmente. Ce règlage est utilisé pour une conduite sur route ou sur terrain plat. »
« Les moteurs hydrauliques entraînent chacun une chenille et sont équipés d’une pompe à huile distincte. Sur le moteur diesel se trouvent les pompes Danfoss 90R révisées. Elles sont de type système fermé, l’huile qui va de la pompe au moteur retourne à la pompe et non via le réservoir hydraulique. Dans le système fermé, des sécurités sont intégrées pour limiter la pression maximale et une vanne prélève une partie de l’huile pour le filtrage et le refroidissement. » « La marche avant et arrière est commandée par un réglage interne de la pompe. Le disque basculant est ajustée afin que les pistons de la pompe puissent effectuer une course et ainsi pomper de l’huile dans le système fermé. Plus nous ajustons la pompe d’un côté ou de l’autre, plus de l’huile est pompée et plus le char se déplace rapidement. Si la commande reste au point neutre, le disque basculant reste en position centrale et les pistons n’effectuent pas de course. En conséquence, l’huile n’est pas pompée et le char reste immobile. Le maniement du char a lieu en faisant tourner une chenille plus rapidement que l’autre. Le réglage est commandé électriquement par le conducteur. L’huile est maintenue en condition par des filtres. La température de l’huile est gardée sous contrôle par un refroidisseur à air. Lors de la conduite, le conducteur contrôle l’entraînement via les manomètres. »
De g. à dr. Guido van Rie de Hydrauvision et les inspirateurs Stijn Butaye et Johan Vanbeselaere devant le Mark IV.
De mécanique à hydraulique
Dans les chars Mark IV originaux, l’entraînement était mécanique. Nous nous sommes demandés quels étaient exactement les avantages d’une approche hydraulique. Guido van Rie nous répond: « Il y a plusieurs avantages marquants liés à cette configuration. La vitesse peut être réglée en continu de 0 au maximum. De plus, le couple maximal est disponible même à vitesse très basse. Le couple/force de traction maximal est déterminé par la pression et le volume de course de l’hydromoteur. Si on intercale un réducteur, la transmission est alors un facteur déterminant. » « Le moteur diesel avec les 2 pompes intégrées peut très bien être monté ailleurs dans le char. La connexion entre les pompes et les hydromoteurs aux roues à chaîne se fait par des flexibles. Au niveau de la maintenance, la version hydraulique est meilleure marché et plus fiable. »
Johan Vanbeselaere ajoute: « Dans ce projet, Guido a été assisté par Brecht Vervaeke, un jeune homme curieux et motivé de l’entreprise de mécanisation agricole du même nom de la région. Il est pour nous très agréable de voir une telle symbiose entre ‘la main expérimentée’ du métier et la soif d’apprendre de Brecht. C’est pour moi la plus grande force de ce char. Des amitiés se sont forgées pour la vie. La passion pour la technique et l’histoire a réuni des dizaines de personnes autour du Mark IV. »
Que nous réserve l’avenir? Stijn Butaye: « Le char se trouve actuellement au Pond Farm, mon musée privé sur la Première Guerre mondiale. Il est posé sur des blocs en caoutchouc pour faciliter le placement sur la route. Début octobre, nous aimerions parcourir le trajet de l’attaque entre Sint Juliaan et Poelkapelle en guise d’hommage. Nous sommes aussi invités à un événement en Angleterre, et il y a à Cambrai une grande reconstitution de la plus grande bataille de chars de la Première Guerre mondiale à laquelle nous aimerions participer. »
www.hydrauvision.com www.tankpoelcapelle.be www.depondfarm.be
Le char est équipé d’une technologie moderne et peut être utilisé sur la route en toute sécurité. Percevez-vous les techniques qui n’existaient pas encore lors de la Première Guerre mondiale ?
Le quad peut alimenter un campement en électricité via le boîtier micro grid.
LES QUATS HYBRIDES DE L’ENTREPRISE REEQ OFFRENT PLUS DE FLEXIBILITÉ AU FRONT
Le passage à la conduite électrique n’est pas non plus passé inaperçu dans les milieux de la défense. Cette forme de transmission offre quelques avantages marquants comme un fonctionnement silencieux et un couple immédiatement disponible. L’entreprise REEQ a développé un quad hybride selon cette philosophie. Le véhicule peut aussi alimenter un campement en électricité via un boîtier smart grid.
Rob Verbruggen de Reeq (Range Extended Electrical Quad) revient sur l’origine du concept : « En 2017, nous avons développé un prototype d’un quad hybride que nous avons fait tester par les Korps Commandos néerlandais (comparable à nos paras belges, ndlr). Le premier véhicule était simple car nous voulions d’abord savoir si un tel système pouvait aussi rouler à l’électrique sur le terrain. Les réactions des militaires furent positives et on nous a conseillé de poursuivre le développement selon les spécifications militaires. Entretemps, nous travaillions sur la conception d’une plateforme pour un véhicule hybride de série avec 2 moteurs électriques, une batterie de 16 kWh et un générateur diesel de 20 kW.
Via cette plateforme, on peut construire 2 types de véhicules, un buggy et un quad. Il est aussi possible d’ajouter la fonctionnalité ‘micro grid box’ à la plateforme pour faire fonctionner les véhicules comme une sorte de générateur mobile. Les véhicules peuvent fournir jusqu’à 16 kWh d’énergie aux campements. Ils offrent une grande flexibilité, aussi parce que le système avec le boîtier smart grid est bidirectionnel. Vous pouvez alimenter le campement mais aussi le raccorder à un panneau solaire ou une petite éolienne. »
« Dans une direction assistée, on appliquait souvent une transmission à vis sans fin. Via un capteur de couple, la quantité de couple requise étaient renvoyée au moteur. Dans le cas d’un véhicule classique, on utilise aujourd’hui un système pignon-crémaillère. A cela, le volant peut être tourné trois à quatre fois à gauche ou à droite, afin d’avoir une rotation rapide jusqu’à 1000°. Avec un quad, ce n’est pas le cas car on est limité à 90°. La transmission doit donc être robuste car la même force appliquée pour les 3 à 4 courses a lieu dans ces 90°. De plus, il ne peut pas y avoir de jeu et l’ensemble doit être robuste. Voilà pourquoi nous avons choisi un réducteur à engrenages à faible jeu de la série AE d’Apex Dynamics. Le réducteur à vis sans fin est remplacé par un réducteur planétaire et le ratio 7 :1 fournit assez de couple pour la direction assistée. Cela permet d’avoir un quad maîtrisable et contrôlable avec précision. »
Pourquoi des véhicules hybrides?
Outre la fonction mentionnée plus haut de servir brièvement d’alimentation en énergie pour les campements, l’approche hybride offre d’autres avantages qui génèrent une plusvalue pour les missions militaires. Rob Verbruggen: « Grâce au moteur électrique, vous pouvez vous déplacer en silence. L’alimentation en énergie est également silencieuse,
La transmission doit être robuste car la même force appliquée pour les 3 à 4 courses est ici limitée à 90°.
Les quads hybrides sont rapides, maniables et peuvent être utilisés sur une variété de terrains. Ils sont hautement performants car le couple est immédiatement disponible. Les essais sur le terrain aux Pays-Bas ont été fructueux.
certainement si on la compare à un générateur diesel standard. De plus, il est possible d’avoir de l’énergie via les quads car dans les zones reculées ou difficilement accessibles, disposer d’un générateur diesel n’est pas une mince affaire. Le boîtier micro grid ne pèse que 30 kg et peut être découplé du quad pour alimenter un panneau solaire ou une éolienne. Le quad reste mobile quand c’est nécessaire, tandis que le campement est alimenté en énergie. Le générateur peut fournir 10 à 12 kWh en continu et des pics jusqu’à 20 kWh ne posent aucun problème. »
« Conduire sur une terrain difficile est totalement différent par rapport à d’autres systèmes de transmission car le couple est immédiatement disponible. Il n’y a pas de retard dans la ligne d’entraînement parce qu’il n’y a pas de boîte de vitesses. De plus, on peut régler le couple de manière ciblée et placer plus de puissance sur les roues avant ou arrière. Le quad peut atteindre une vitesse permanente de 70 km/h et avec le réservoir diesel de 100 litres, l’autonomie du véhicule s’étend sur un rayon d’action de 1000 km. Il est possible de réaliser une version totalement électrique mais pour le moment, les clients au sein de la défense se focalisent sur la version hybride. L’intérêt est énorme, nous recevons beaucoup de demandes de démonstrations du monde entier. »
« Nous travaillons aussi sur une commande autonome où le véhicule peut être utilisé comme une unité de transport. Une approche adaptée aux missions de reconnaissance. Une des applications les plus intéressantes est la mise en place de postes de communication à distance. L’ennemi a évidemment tout intérêt à neutraliser ces postes. Comme la mise en place d’un tel système nécessite de la main d’œuvre, il y a toujours un risque de perte humaine. Si les quads peuvent réaliser cela de manière autonome, des vies peuvent être préservées. Pour la commande, nous travaillons avec un simulateur. Il sert à former les conducteurs et peut aussi être appliqué pour les véhicules autonomes en tant que plateforme fournissant un feedback en temps réel à l’opérateur. »
Réducteurs à engrenages sans jeu
Apex Dynamics a été impliqué dans le projet via notamment l’application de son réducteur à engrenages à faible jeu. Thom Van Oss (Apex Dynamics): « En principe, peu importe que nous travaillions pour des applications destinées à la défense ou par exemple à l’industrie alimentaire. Au sein du groupe mondial Apex Dynamics, nous avons une certaine expertise dans la défense. Nos réducteurs à engrenages à faible jeu sont notamment utilisés dans les systèmes radar en France et nous avons des applications similaires en Pologne. »
« Dans le cas présent, le choix s’est porté sur le type AE exempt de corrosion avec un jeu ≤ 8 arcmin. Si le client final souhaite un jeu plus petit, nous pouvons aussi le fournir. Le jeu doit être limité car sinon le capteur de couple sensible détecterait le claquement des engrenages en permanence et le transmettrait au système. Le pilotage de la machine serait moins agréable s’il y avait trop de jeu. Pour nous, c’est un produit standard, ce n’est pas un produit spécifique pour le marché de la défense. Il est donc disponible dans le monde entier. Pour les applications militaires déployées à l’international, c’est important car les équipements doivent être opérationnels le plus rapidement possible. »
Rob Verbruggen: « Le soutien d’Apex Dynamics est important pour nous, principalement dans le choix des bons produits. Nous indiquons les couples, la sortie d’arbre et l’application que nous avons en tête et l’entreprise nous conseille. Nous envisageons par exemple de remplacer la sortie d’arbre par une sortie à bride car nous voulons mieux empiler les quads pendant le transport. La sortie à bride offre plus de flexibilité lors du démontage du guidon et facilite l’empilage des quads. »
