# Sous-marin

> Un bateau qui plonge et remonte à volonté

- Date: v. 1620
- Époque: Renaissance
- Domaine: [Bateaux & navigation](https://lastcodex.org/fr/domains/navigation/)
- Palier: IV (Science & industrie)
- Difficulté: 4/5
- URL: https://lastcodex.org/fr/inventions/submarine/

Un sous-marin est un bateau capable de plonger, de naviguer sous l'eau et de remonter quand son équipage le décide, en faisant entrer de l'eau dans des réservoirs pour s'alourdir et en la chassant pour s'alléger. Cornelis Drebbel essaya dans la Tamise, à partir de 1620 environ, le premier dont on rapporte qu'il passa sous l'eau : une barque à rames pontée, rendue étanche par du cuir graissé.

![Sous-marin · Un bateau qui plonge et remonte à volonté](https://lastcodex.org/_astro/plate.DUA5oe1S_ZfANw9.webp)

## Légende

1. Coque en tôles rivetées
2. Écoutille et petites fenêtres
3. Roues à marcher
4. Hélice et gouvernail
5. Eau de ballast dans la cale et pompes à bras
6. Poids d'assiette coulissant en fonte

## Ce que c'est

Un sous-marin est un navire qui peut plonger sous la surface, naviguer sous l'eau et revenir en surface quand son équipage le décide. Un bateau flotte parce qu'il pèse moins que l'eau qu'il déplacerait s'il était entièrement immergé. Pour plonger, un sous-marin doit devenir aussi lourd que cette eau, ou un peu plus, et pour remonter il doit redevenir plus léger, sans changer de forme. Il y parvient en laissant entrer de l'eau dans des réservoirs, puis en la chassant.

Il lui faut aussi une coque qui reste étanche et ne s'écrase pas sous l'eau qui presse plus fort à mesure qu'il descend, un moyen d'avancer et de se diriger sous l'eau, et de l'air pour son équipage. Les premiers sous-marins étaient mus à la rame ou à la force des bras et des jambes, n'emportaient que l'air enfermé à bord et ne restaient au fond que quelques heures au plus. Les suivants marchèrent avec des moteurs et des batteries, et un sous-marin nucléaire fabrique son propre air et peut rester en plongée bien plus longtemps.

Le *Brandtaucher*, construit à Kiel en 1850 par Wilhelm Bauer avec les ateliers de Schweffel & Howaldt, était un sous-marin ancien mû par des hommes. Sa coque de tôles rivetées, en forme de phoque replet, avait de petites fenêtres, une écoutille sur le dessus, une hélice et un gouvernail à l'arrière. À l'intérieur, deux hommes marchaient dans deux roues aussi hautes qu'un homme, qui faisaient tourner l'hélice, tandis qu'un troisième gouvernait. Pour plonger, on laissait entrer l'eau au fond de la coque, et des pompes à bras manœuvrées par des leviers la vidaient ensuite. Un poids de fonte qui pouvait glisser d'avant en arrière tenait le bateau d'aplomb. Les sources divergent sur le métal : tôle de fer pour la plupart, acier pour le Deutsches Museum.

## Comment ça marche

Le poids du sous-marin et celui de l'eau qu'il déplace décident s'il monte ou s'il coule. En surface, ses ballasts sont pleins d'air. Sur beaucoup de bâtiments modernes, ces réservoirs se trouvent entre la coque résistante intérieure, qui abrite l'équipage, et une coque extérieure plus mince. Chaque ballast a des purges en haut et des ouvertures en bas.

![Une tranche découpée d'un sous-marin à double coque, sous l'eau : une épaisse coque intérieure circulaire dans une coque extérieure plus mince, avec un ballast de chaque côté entre les deux ; des bulles d'air s'échappent des purges ouvertes en haut de chaque ballast pendant que l'eau y monte par les ouvertures du bas](https://lastcodex.org/_astro/v1.BaMNTm21_Z10c1oE.webp)
_Pour plonger, on ouvre les purges au sommet des ballasts : l'air s'échappe et la mer entre par en dessous._

Pour plonger, l'équipage ouvre les purges. L'air s'échappe vers le haut, l'eau entre par les ouvertures du bas, et le bateau s'enfonce jusqu'à peser à peu près autant que l'eau qu'il déplace. On règle ensuite de plus petites caisses d'assiette, à l'avant et à l'arrière, en pompant de l'eau de l'une à l'autre ou vers la mer, pour qu'il ne monte ni ne descende et qu'il reste horizontal. Les barres de plongée, de courts ailerons à l'avant ou sur le kiosque et à l'arrière, inclinent le bateau vers le haut ou vers le bas quand il avance, un peu comme le feraient des ailes. Pour faire surface, on ferme les purges et l'on chasse dans les ballasts de l'air comprimé, emporté dans des bouteilles résistantes. Il expulse l'eau par les ouvertures du bas et le bateau remonte.

L'eau presse d'autant plus fort que le bateau descend : environ une atmosphère de plus tous les 10 m d'eau de mer. La coque intérieure doit résister à cette pression sur chaque centimètre carré, et sa section est ronde parce qu'un cylindre ou une sphère répartit la charge régulièrement. Son épaisseur et son matériau fixent la profondeur que le bateau peut atteindre. L'eau qui circule librement à bord est un danger en soi : elle court vers l'extrémité la plus basse et aggrave l'inclinaison. C'est ce qui arriva au *Brandtaucher* lors de sa plongée du 1er février 1851, quand l'eau entra, courut vers l'arrière et que le poids d'assiette glissa avec elle.

Un moteur qui puise son air dans l'atmosphère ne peut pas tourner dans une coque fermée sous l'eau. Les premiers bateaux utilisaient la force musculaire. À partir de 1900 environ, la plupart eurent en surface un moteur à essence, puis un diesel, qui chargeait aussi les batteries, et sous l'eau un moteur électrique. À partir de la Seconde Guerre mondiale, le schnorchel, un tube d'admission d'air et un tube d'échappement dressés au-dessus des vagues, permit de faire tourner les diesels en plongée, à l'immersion périscopique. Un réacteur nucléaire n'a besoin d'aucun air, et l'air de l'équipage est alors produit à bord.

## Comment faire

![Une bouteille en plastique transparent couchée sous l'eau dans une bassine, avec une rangée de petits trous sur sa face inférieure et des pièces de monnaie collées le long de la même face ; un tuyau souple part de la poche d'air en haut de la bouteille, traverse le bouchon et sort de l'eau jusqu'à une main ; une poche d'air occupe le haut de la bouteille et l'eau le bas, et de petits jets d'eau sortent des trous pendant que la bouteille remonte](https://lastcodex.org/_astro/v2.BAy7-CF2_h2Loa.webp)
_En soufflant dans le tuyau, on chasse l'eau par les trous du dessous, et la maquette remonte._

Une bouteille en plastique fait une maquette de ballast qui fonctionne. Prenez une bouteille propre avec son bouchon, quelques pièces de monnaie ou rondelles plates, du ruban adhésif imperméable, de la pâte à modeler et un tuyau souple en plastique ou une longue paille. Demandez à un adulte de percer une rangée de petits trous sur un côté de la bouteille avec la pointe d'une paire de ciseaux ou une petite chignole à main. Collez les pièces le long du même côté. Ce côté deviendra le dessous : le lest le maintient en bas, et les trous laissent l'eau entrer et sortir par le fond.

Percez dans le bouchon un trou tout juste assez large pour le tuyau, enfilez-le et colmatez le tour avec de la pâte à modeler. Enfoncez le tuyau assez loin pour que son extrémité intérieure touche la paroi supérieure de la bouteille, là où l'air s'accumulera. Revissez le bouchon.

Posez la bouteille, trous vers le bas, dans une baignoire, une bassine profonde ou un bac transparent rempli d'eau, et laissez l'eau entrer par les trous pendant que l'air s'échappe par le tuyau. La bouteille se remplit et coule. Soufflez alors doucement dans le tuyau. L'air se rassemble en haut, l'eau est chassée par les trous du dessous et la maquette remonte. Laissez ressortir l'air par le tuyau et elle coule de nouveau. Ajoutez ou retirez des pièces jusqu'à ce que la bouteille vide flotte et que la bouteille pleine coule tout juste. Déplacer une pièce vers le bouchon ou vers le fond fait pencher la maquette, comme le ferait un poids d'assiette.

Sécurité : travaillez dans une eau qui ne dépasse pas la profondeur d'une bassine ou d'une baignoire, et surveillez toujours les jeunes enfants près de l'eau. Laissez la découpe du plastique à un adulte. Soufflez dans le tuyau, mais n'y aspirez jamais d'eau. Éloignez les appareils électriques de l'eau. Ne construisez jamais rien pour emmener une personne sous l'eau, et n'enfermez jamais personne dans un récipient clos dans l'eau ou près de l'eau.

## Histoire et évolution

En 1578, l'Anglais William Bourne décrivit dans un livre d'inventions un bateau qui coulerait et remonterait en changeant de volume, grâce à des parties rentrées et sorties par des vis et rendues étanches avec du cuir. Il n'en donna aucun dessin, et le bateau ne fut jamais construit. L'inventeur néerlandais Cornelis Drebbel, au service de Jacques Ier à Londres, réalisa le premier bateau dont on rapporte qu'il passa sous l'eau. De 1620 à 1624 environ, il l'essaya dans la Tamise : une barque à rames pontée, rendue étanche par du cuir graissé. Des témoins l'ont décrite, mais aucun dessin ni aucune note de Drebbel ne subsiste, et sa construction exacte reste inconnue.

En 1776, pendant la guerre d'indépendance américaine, le sergent Ezra Lee conduisit dans le port de New York la *Turtle* monoplace de David Bushnell. Son pilote faisait tourner deux hélices à la main ou au pied, laissait entrer l'eau au fond de la coque par une vanne pour plonger et la rejetait à la pompe pour remonter. Sa tentative contre le vaisseau amiral britannique HMS *Eagle* échoua. Le 1er février 1851, lors d'une plongée d'essai dans le port de Kiel, le *Brandtaucher* de Wilhelm Bauer coula par l'arrière, par 15 à 18 m de fond selon les récits. Bauer et ses deux compagnons, le charpentier Friedrich Witt et le forgeron Wilhelm Thomsen, attendirent des heures pendant que l'eau entrait, jusqu'à ce que la pression intérieure égale celle du dehors et qu'ils puissent ouvrir l'écoutille et remonter à la nage. La coque fut relevée en 1887 ; elle est conservée au musée d'histoire militaire de la Bundeswehr, à Dresde.

![Le sous-marin Holland en surface : une coque courte et arrondie en fuseau presque entièrement immergée, une petite tourelle basse sur le dessus vers l'avant, et à l'arrière une hélice à trois pales suivie d'un gouvernail et de barres de plongée horizontales](https://lastcodex.org/_astro/v3.B_I3HpTG_1IvWWC.webp)
_Le Holland de 1900 marchait au moteur à essence en surface et au moteur électrique en plongée._

Le 17 février 1864, le *H. L. Hunley* confédéré fut le premier sous-marin à couler un navire de guerre ennemi, l'USS *Housatonic*, et disparut peu après avec son équipage. Le *Holland VI* de John Holland, lancé en 1897, marchait en surface avec un moteur à essence, qui chargeait aussi ses batteries, et sous l'eau avec un moteur électrique. La marine des États-Unis l'acheta le 11 avril 1900 et l'arma en octobre sous le nom d'USS *Holland*. Les moteurs diesel remplacèrent ensuite l'essence dans les sous-marins américains. Le 17 janvier 1955, l'USS *Nautilus*, premier sous-marin mû par un réacteur nucléaire, signala qu'il faisait route à la propulsion nucléaire.

## Repères clés

- Premiers essais sous l'eau rapportés: Cornelis Drebbel, Tamise, à partir de 1620 environ
- Brandtaucher: Coulé à Kiel le 1er février 1851 ; ses trois hommes s'en sont sortis
- Pression en profondeur: Environ une atmosphère de plus tous les 10 m d'eau de mer
- Premier sous-marin à propulsion nucléaire: USS Nautilus, 17 janvier 1955

## Nécessite

- [Tannage du cuir](https://lastcodex.org/fr/inventions/leather-tanning/): Peaux, écorce de chêne, des mois en fosse (v. 1 500 av. J.-C.)
- [Pompe à piston](https://lastcodex.org/fr/inventions/piston-pump/): L'eau montée par piston et clapets (v. 270 av. J.-C.)
- [Métallurgie du fer](https://lastcodex.org/fr/inventions/iron-smelting/): Usage élargi vers 1200 av. J.-C. ; minerai, charbon et bas fourneau (v. 1 200 av. J.-C.)
- [Gouvernail d'étambot et coque](https://lastcodex.org/fr/inventions/sternpost-rudder/): Tenir le cap, garder l'eau dehors (v. 1180)
- [Verre](https://lastcodex.org/fr/inventions/glass/): Du sable fondu transparent (v. 2 500 av. J.-C.)

## Sources

- [Sub Timeline, 1580-1861 (Bourne, Drebbel; Turtle: foot valve to let water in, pump to expel it, no ballast tanks; Brandtaucher)](https://www.pbs.org/wgbh/nova/lostsub/hist1580.html), NOVA, PBS
- [Sub Timeline, 1861-1900 (Hunley, Holland)](https://www.pbs.org/wgbh/nova/lostsub/hist1861.html), NOVA, PBS
- [Sub Timeline, 1900-1918 (purchase of Holland VI, diesel engines from 1911)](https://www.pbs.org/wgbh/nova/lostsub/hist1900.html), NOVA, PBS
- [E-1 (SS-24), ex-Skipjack: first U.S. diesel submarine, launched 27 May 1911, commissioned 14 February 1912](https://navsource.net/archives/08/08024.htm), NavSource Naval History
- [Cornelis Drebbel](https://www.britannica.com/print/article/171268), Encyclopaedia Britannica
- [Cornelis Drebbel, biography (Isaac Beeckman's diary, March 1620)](https://drebbel.net/drebbel.net/wiki/index.php@title=Biography_EN.html), Drebbel.net
- [The Time King James Took A Submarine Trip Along The Thames](https://londonist.com/london/history/king-james-submarine-thames), Londonist
- [Drebbel's submarine: the radical 1620 invention the Royal Navy dismissed as a novelty](https://www.forcesnews.com/technology/sea-vessels/drebbels-submarine-1620-radical-invention-royal-navy-dismissed-novelty), Forces News
- [22 March: William Bourne, his life and his submarine](https://www.tudorsociety.com/22-march-william-bourne-his-life-and-his-submarine/), The Tudor Society
- [The Turtle: Submarine Warfare during the American Revolution](https://masshist.org/beehiveblog/page/22), Massachusetts Historical Society
- [The American Turtle, first submarine battle](https://www.atlasobscura.com/articles/11445), Atlas Obscura
- [The Turtle Dives Again (replica trials: a valve let water into the bottom of the cabin, a pair of hand pumps expelled it)](https://www.inventionandtech.com/content/turtle-dives-again-1), Invention & Technology (American Heritage)
- [Connecticut Water Machine versus Royal Navy (two horizontal propellers cranked by hand or foot-treadle)](https://americanheritage.com/1-connecticut-water-machine-versus-royal-navy), American Heritage, December 1980
- [Wilhelm Bauer: der Brandtaucher](https://www.dpma.de/dpma/veroeffentlichungen/meilensteine/besondereerfinderinnen/wilhelmbauer/index.html), Deutsches Patent- und Markenamt
- [Tauchboot "Brandtaucher" von Wilhelm Bauer, Modell](https://digital.deutsches-museum.de/de/digital-catalogue/collection-object/18099/), Deutsches Museum Digital
- [Oldest submarine wreck recovered (Brandtaucher)](https://www.guinnessworldrecords.com/world-records/723740-oldest-submarine-wreck-recovered), Guinness World Records
- [H. L. Hunley Wreck (1864)](https://www.history.navy.mil/browse-by-topic/ships/submarines/h--l--hunley.html), Naval History and Heritage Command
- [H.L. Hunley](https://www.britannica.com/topic/H-L-Hunley), Encyclopaedia Britannica
- [The Submarine Torpedo Boat Holland](https://www.usni.org/magazines/proceedings/1943/february/submarine-torpedo-boat-holland), U.S. Naval Institute Proceedings (1943)
- [SS-1 Holland](https://www.globalsecurity.org/military/systems/ship/ss-1.htm), GlobalSecurity.org
- [Celebrating National Submarine Day with a Dive into Drawings of the USS Holland (SS-1)](https://unwritten-record.blogs.archives.gov/2024/04/09/celebrating-national-submarine-day-with-a-dive-into-drawings-of-the-uss-holland-ss-1), National Archives, The Unwritten Record
- [USS Nautilus (SSN-571)](https://history.navy.mil/browse-by-topic/ships/submarines/uss-nautilus.html), Naval History and Heritage Command
- [Underway on nuclear power](https://ussnautilus.org/?p=1216), Submarine Force Library and Museum
- [Modelling and Control of Blowing-Venting Operations in Manned Submarines](https://arxiv.org/abs/1107.0622), arXiv (2011)
- [Understanding Stability of Submarine](https://www.marineinsight.com/naval-architecture/understanding-stability-submarine/), Marine Insight
- [How does pressure change with ocean depth?](https://oceanservice.noaa.gov/facts/pressure.html), NOAA National Ocean Service
- [Why is pressure different in the ocean?](https://www.whoi.edu/ocean-learning-hub/ocean-facts/why-is-pressure-different-in-the-ocean/), Woods Hole Oceanographic Institution
- [Ballast and Buoyancy (activity sheet)](https://www.navalunderseamuseum.org/wp-content/uploads/2020/06/Ballast-and-Buoyancy.pdf), U.S. Naval Undersea Museum
- [Building a Simple Submarine (lesson)](https://seaperch.org/?p=2145), SeaPerch
- [Bergall I (SS-320) (fleet snorkel conversion of 1951-1952: air intake and exhaust tubes letting the boat run its diesel engines submerged at periscope depth)](https://www.history.navy.mil/research/histories/ship-histories/danfs/b/bergall-i.html), Naval History and Heritage Command, Dictionary of American Naval Fighting Ships
- [Book review: Total Undersea War (German U-boats running their diesel engines completely submerged with the snorkel from 1944)](https://navalunderseamuseum.org/book-review-total-undersea-war/), U.S. Naval Undersea Museum
- [A revised bibliography of William Bourne (Inventions or Devises, printed 1578)](https://www.mhs.ox.ac.uk/staff/saj/bourne/), Stephen Johnston, History of Science Museum, University of Oxford

Faits vérifiés le 2026-10-21.

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