Energie et Propulsion
Mise à jour 2 janvier 2026
Pourquoi cet article ?
N’étant ni sous-marinier, ni ingénieur, ni électricien, ni atomicien, ni chimiste, j’ai toujours évité de me plonger dans les différents systèmes de propultion énergétiques des sous-marins. Autant, ça passe pour le Diesel, pour le Nucléaire, mais dès que l’on arrive à la propulsion Walter, les différents types de batterie, les AIP, c’est la grande pagaille.
Je repoussais sans cesse cette échéance jusqu’à ce moment, en sortant d’une petite sieste réparatrice d’après fêtes de Noël, j’ai décidé de m’y attarder.
Evidemment, il y aura des erreurs et si vous pouviez me les signaler par mail, ce serait super sympa.
L’huile de coude
C’est certainement la première énergie quia été développée pour faire avancer les sous-marins.
On retrouve le sous-marin construit en 1620 par Cornelis Drebbel (1562-1633). Propulsé par des rames et étanche grâce à un revêtement de cuir graissé, ce bateau en bois naviguait sur la Tamise à une profondeur de 4 mètres environ, de Westminster à Greenwich . L’air était fourni par deux tubes munis de flotteurs permettant de maintenir une extrémité hors de l’eau.
On trouve également le Turtle (1774) de Bushnell qui était propulsé par une hélice activée à la main.
En 1798, Fulton utilisait aussi l’huile de coude pour faire tourner une hélice en plus d’une voile en surface.
L’Ictíneo II (construit par Narcís Monturiol i Estarrol en 1859) avancait grâce à des pédales. Pour atteindre une vitesse de 1 km/h (soit à peu près la même vitesse que le sous-marin à rames inventé trois siècles plus tôt), il fallait la force de 4 hommes. Cette vitesse n’était pas toujours suffisante pour surmonter le courant et les vagues.
L’air comprimé
Le but était de stocker de l’air comprimé dans un réservoir et d’utiliser cette pression relachée pour faire fonctionner l’hélice.
Le Plongeur est un sous-marin français mis au point par le commandant Bourgois et l’ingénieur Charles Brun qui fut lancé et commença ses premiers essais en 1863.
C’est le premier sous-marin propulsé par un moteur à air comprimé. Long de 42,50 m, il déplace 420 tonnes et embarque sept membres d’équipage. Son autonomie et sa vitesse restent limitées.
Bourgois et Brun ont commencé leurs travaux en 1859 à Rochefort. L’air du moteur, comprimé à 12 bars, était contenu dans 23 réservoirs, ce qui explique la grande taille du sous-marin : 435 tonnes de déplacement en plongée. La puissance du moteur à air comprimé était de 60 kW.
Au bout de 2 ans, le système était abandonné en raison du manque de puissance et du problème de sur-pression à l’intérieur du sous-marin.
Le charbon & la vapeur
Aussi surprenant que cela puisse être, l’homme a construit des sous-marins à vapeur !
L’Abdülhamid (également Abdül Hamid) est un sous-marin à vapeur, construit au Royaume-Uni en 1886 aux chantiers navals de Barrow-in-Furness.
Acheté par la Marine ottomane, il entre en service en 1888 sous le nom de baptême honorant le sultan Abdülhamid II.
L’Abdülhamid était motorisé par un moteur à vapeur Lamm alimenté au charbon de 250 ch, actionnant un arbre de transmission unique. Le sous-marin peut embarquer jusqu’à huit tonnes de charbon et peut plonger jusqu’à une profondeur de 50 mètres. Long de 30,5 m et large de 6 m, il pesait 100 tonnes. Il accueille à son bord sept hommes d’équipage. Sa vitesse de surface est de 6 nœuds, pour 4 nœuds en plongée.
Afin de pouvoir plonger, l’équipage devait fermer la chaudière et replier la cheminée. Des réservoirs d’air, mis en pression pendant le séjour en surface, servaient à assurer une courte propulsion pendant la plongée et ne permettaient qu’une immersion de quelques minutes.
L’Allemagne avait imaginé en 1918 un autre sous-marin de ce type (Projet 50), mais la vapeur n’aurait été utilisée que pour les trajets en surface. Un projet vite abandonné.
Le diesel
Pour faire simple, le moteur diesel n’a pas pour vocation de faire naviguer le sous-marin en plongée (le moteur a besoin d’air pour fonctionner). Son rôle principal est de le faire naviguer en surface et de recharger des accumulateurs (ou batteries) qui elles, produiront de l’électricité pour alimenter le moteur en plongée.
Dans les faits, on a cherché en premier lieu à mettre au point un moteur à explosion pour palier à la faible autonomie des batteries qui avaient été inventées par Gaston Planté vers 1860 et de la dynamo par Zenobe Gramme vers 1871. C’est ce qui a permit la construction du sous-marin Gymnote en 1888 puis du Gustave Zédé en 1894.
Mais revenons au moteur à explosion. Le premier moteur fut à Benzol pour équiper le Morse vers 1896, mais le projet échoua car tomba en panne puis fut considéré comme trop dangereux (1906). On est donc passé au moteur diesel qui présentait beaucoup moins de risque d’explosion et qui avait une très faire consommation pour un rendement satisfaisant. Il a fallu quand même résoudre le problème de poids. Ce sera finalement l’ingénieur français Maxime Laubeuf qui trouva en 1902 le graal en Allemagne auprès de la société MAN (société qui livre toujours d’excellents moteurs diesel dans le monde entier) avant que l’on ne décide de construire ces unités en France. Depuis cette époque, chaque sous-marin dispose d’un moteur diesel sur chaque ligne d’arbre.
Depuis cette époque, les moteurs diesel évoluent, mais le principe reste le même.
La turbine Walter
C’est un peu l’origine de l’AIP (Air Independance Propulsion). Elle a été mise au point par l’ingénieur Allemand Hellmuth Walter à la fin de la seconde guerre mondiale. ceci devait permettre au sous-marin de rester plus longtemps sous l’eau et d’obtenir un avantage conccurentiel.
Le principe était d’utiliser du peroxyde d’hydrogène à 90% de pureté comme combustible / comburant.
Le peroxyde d’hydrogène passait dans une chambre où, au contact d’un catalyseur, il se décomposait en eau et en oxygène. Lors du passage de ces éléments dans une seconde chambre, appelée combustion, un carburant organique y a été injecté, provoquant une oxydation / combustion. À la suite de cette réaction, de la vapeur d’eau et du dioxyde de carbone ont été générés à une température et une pression élevées. Ce gaz était dirigé vers une turbine qui faisait fonctionner un arbre et son hélice fixée à son extrémité tournait. Une partie de cette vapeur a été récupérée sous forme d’eau lors du passage dans un condenseur, le dioxyde de carbone a été dissous dans l’eau salée et expulsé vers la mer, et la vapeur a été redirigée vers la chambre de combustion, pour produire plus de vapeur dans la réaction de la peroxyde avec le catalyseur et le carburant.
En raison de l’instabilité du peroxyde d’hydrogène, ce système a été mis au rebut, car avec une fuite minimale, des incendies peuvent survenir car il réagit facilement avec la graisse, le caoutchouc, les toiles de peinture … De plus, la consommation était très mile, le sous-marin avait besoin de 25 fois plus de carburant que son moteur diesel équivalent. Malgré tout, les sous-marins dotés de cette propulsion ont atteint 25 nœuds en immersion (Source AGASM).
En fin de compte, aucun des bateaux de Walter n’a jamais quitté les eaux nationales, et aucun de ses vingt-sept types différents, également conçus sur la base de la propulsion par turbine et du peroxyde d’hydrogène, n’a jamais été utilisé.
Par contre, les soviétiques ont repris ce système notamment avec le Projet 617 Whale. Pour les anglais le HMS Meteorite a été suivi de deux sous-marins expérimentaux, le HMS Explorer et le HMS Excalibur (en bas à gauche). Aux Etats-Unis, le mini sous-marin USS X-1 a été équipé d’un AIP Walter.
