Société Française d’Acoustique

Journées « Acoustique et Applications navales » Marseille

24 et 25 Novembre 2008

Comité d’organisation : C. Audoly, J.-P. Sessarego, Ph. Lasaygues

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Session 1A

Vibro-acoustique des navires, réduction du bruit rayonné, confort dans les locaux

LE CONFORT A BORD DES NAVIRES A PASSAGERS

Annik Blanchet - Aker Yards SA, Saint-Nazaire, France

Le contrôle des niveaux sonores et des niveaux vibratoires a toujours eu une part importante dans la conception du navire. Si le transport par mer des passagers a eu une longue histoire, l’industrie de la croisière a pris son essor dans les années 70-80 et les paquebots construits dans ces années disposaient de technologies beaucoup moins poussées que les paquebots d’aujourd’hui qui rivalisent pour proposer à leurs clients des activités de loisirs de plus en plus sophistiquées et dont l’impact sur le confort acoustique et vibratoire n’est pas négligeable. Le confort à bord d’un navire à passagers est de première importance, il dépend de plusieurs facteurs dont les niveaux sonores et les niveaux vibratoires .Il se caractérise, entr’autre, par de faibles niveaux de pression sonore et de faibles niveaux vibratoires qui aboutissent souvent à une marque de confort délivrée par les sociétés de classification. Ces niveaux sonores et vibratoires sont, systématiquement, associés à des pénalités très fortes, ce qui montrent bien toute l’importance et l’intérêt que portent les armateurs au confort de leur navire. Les développements des technologies et des moyens de calculs ont permis de réduire les niveaux de bruit et de vibration à des seuils comparables à ceux des grands hôtels de luxe, et ceci malgré une augmentation significative de la taille et de la puissance propulsive des navires. La demande de la marque confort, émise par les sociétés de classification, ces 10 dernières années a été également moteur dans le développement et l’évolution des moyens de contrôle et de validation.

ETUDE D’UN PLOT ACTIF POUR LA SUSPENSION D’UN DIESEL ALTERNATEUR POUR SOUS MARIN

ET ESSAI D’UN DEMONSTRATEUR EN USINE

Raphaël Bosio - DCNS Propulsion, Indret, France Mathieu Noé – Paulstra-Vibrachoc, Evry, France

L’objet de cette étude est de démontrer la faisabilité et les performances d’un système composé de 4 plots actifs pour une application de suspension de matériel de type diesel alternateur pour sous marin. L’application des plots actifs concerne la suspension d’un diesel alternateur qui présente un peigne de raies constitué d’harmoniques entières et demies harmoniques de la fréquence d’excitation fondamentale (fréquence de rotation).Les études réalisées à partir d’une hypothèse de simple suspension MN56 ont montré que la voie de transfert vibratoire par les plots était prédominante sur la bande de fréquence [30 - 1000 Hz]. L’objectif de cette étude

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est de montrer les capacités d’un système de plots actifs pour augmenter les performances de filtrage vibratoire de la suspension. Une solution possible pour améliorer le filtrage vibratoire de la suspension est la réalisation d’un plot « double étage » avec masse intermédiaire sur laquelle s’applique le contrôle actif. Il est constitué de deux éléments élastomériques de raideur axiale qui peuvent être différentes, mais dont la raideur axiale globale est compatible avec la 1ère fréquence de résonance axiale demandée. Les deux éléments sont séparés par une masse intermédiaire, dont le contrôle actif vise à bloquer les mouvements dans une gamme de fréquence couvrant l’ordre 1.5 jusqu’à une fréquence supérieure à la résonance de la masse intermédiaire. Le plot à double étage doit présenter une efficacité de filtrage vibratoire passive suffisante en hautes fréquences, et la plage de fréquence d’action de l’actif se situe dans la zone où le filtrage passif est insuffisant (inclut la zone de surtension liée à la masse intermédiaire). Le contrôle se fait selon les 6 degrés de liberté.

APPLICATION DE L’ANALYSE DES VOIES DE TRANSFERT EN OPERATION POUR LA PREDICTION ONLINE

DU BRUIT RAYONNE D’UN NAVIRE

Ingmar Pascher - Müller-BBM, Munich, Germany Carsten Zerbs - Müller – BBM, Hamburg, Germany

Florent Perrin - Müller-BBM VibroAkustik System, Croissy-sur-Seine, France L’analyse des Voies de Transfert (Transfer Path Analysis / Synthesis : TPA / TPS) décrit comment le bruit et les vibrations se propagent au travers d’une structure complexe. La détermination correcte des caractéristiques de transfert entre les sources et les récepteurs est essentielle pour une bonne qualité d’analyse. Les méthodes conventionnelles utilisent des excitations artificielles (Force injectée ou source de débit acoustique) pour évaluer les fonctions de transfert. Des extensions modernes comme CTC (Cross Talk Cancellation) permettent l’obtention des relations entre sources et récepteurs de manière rapide et sure, tout en évitant de surévaluer l’analyse avec des contributions redondantes. De plus, la capacité d’obtention des transferts à partir de données opérationnelles autorise la prise en compte de non-linéarités potentielles dues à la charge en fonctionnement. Récemment, TPA et TPS sont devenus des outils standard, particulièrement dans l’industrie automobile. Grâce à une approche temporelle, les problématiques de qualité sonore et de synthèse ont été des éléments fondamentaux dans le développement de la méthode. Dans le cas de l’estimation du rayonnement acoustique de navires, une procédure basée sur les mêmes algorithmes a été développée, puis implémentée dans un système de surveillance opérationnel. Il est utilisé pour calculer la prédiction online du bruit rayonné par les sous-marins en champ lointain, à partir des signaux mesurés du bruit solidien. En combinaison avec des modèles de propagation, des évaluations tactiques peuvent être menées. Le papier décrit la procédure de mesure parallèle des bruits solidiens et sous-marins pour mettre au point le modèle. Les possibilités d’intégration de cette procédure pour l’application de surveillance sont également détaillées, ainsi que pour le suivi de signatures acoustiques.

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LA MAÎTRISE DE LA DISCRÉTION ACOUSTIQUE DANS UN PROGRAMME DE

NAVIRE : PROBLÉMATIQUE ET DÉMARCHE RETENUE

Jean-Marc Ginoux – DGA/CTSN, Toulon, France Comparés à la plupart des autres types de programmes d’armement conduits par la DGA, les programmes de navires présentent les particularités suivantes : - une série très faible, une production étalée dans le temps, et des écarts de définition parfois significatifs au sein de la série ; - un ensemble de grands systèmes fortement intégrés ; - pas de prototype d’ensemble, mais des qualifications partielles de sous-ensembles, physiques ou fonctionnels, reposant sur la simulation, l’analyse de données techniques antérieures, des essais représentatifs, ou plus globalement sur des programmes d’évaluation utilisant des plates-formes ou sites d’intégration à terre. Les essais in-situ de qualification du navire complet ne peuvent naturellement s’effectuer que sur le premier navire du type, ce qui rend le processus de mise au point et la maîtrise des configurations particulièrement critique et délicate. Les exigences de discrétion acoustique n'échappent pas aux difficultés induites par ces spécificités, et sa maîtrise n'en revêt que plus d'importance. Au travers de la présentation proposée, on va s’attacher à décrire les méthodes et moyens mis en œuvre pour maîtriser l’ensemble des sources potentielles de bruit rayonné du navire. On mettra aussi en évidence la nécessité de disposer d’un outil permettant de réaliser une évaluation globale du niveau de discrétion acoustique de projet de navire afin d’assurer un suivi régulier de celui-ci au fur et à mesure de l’avancement du programme. Des expertises plus poussées, à partir de modélisations numériques et/ou d’essais spécifiques, peuvent ensuite être lancées sur des installations identifiées comme étant à risques.

OUTILS NUMERIQUES UTILISES EN DISCRETION ACOUSTIQUE

Pierre Marin-Curtoud – DGA/CTSN, Toulon, France On présente les différents outils numériques utilisés en discrétion acoustique :

- pour alimenter l’outil d’évaluation globale du bruit rayonné dans l’eau d’un sous-marin ou d’un navire ;

- pour appuyer l’expertise d’une indiscrétion acoustique constatée au réel ; - pour interpréter des résultats d’essais ; - pour définir et évaluer des solutions de réductions de bruit.

Les outils utilisés sont soit des codes du commerce (NASTRAN, PRIMODAL, RAYON, AUTOSEA, IGLOO) soit des codes maison et sont choisis en fonction de la gamme de fréquence, du niveau de détail requis par le problème posé et des ressources disponibles au moment du projet. On présente chaque outil avec un cas concret d’application dans le domaine de la discrétion acoustique.

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Session 4

Bruit d’écoulement, cavitation, interaction avec les structures

BRUIT GENERE PAR LES BOUCHES DE REFOULEMENT DES GAINES DE

VENTILATION

Franck Journeau – Ecole Centrale de Marseille, France Jean-Paul Teiller – AREVA TA, France

Patrick Blanc – AREVA TA, France

Dans les circuits hydrauliques ou aérauliques présents à bord des navires, il existe un certain nombre de singularités qui se comportent comme des sources de bruit. L'origine de cette génération de bruit admet des causes multiples plus ou moins complexes. Parmi elles, la création d'une onde acoustique à partir de la turbulence représente un des processus de génération du bruit. Depuis plusieurs années, dans le cadre de projets de recherche, une interface opérationnelle, basée sur la théorie de Lighthill, capable de quantifier le transfert turbulence-acoustique a été développée. Elle permet à partir d’un calcul aérodynamique moyenné, utilisant des modèles classiques de turbulence du type longueur de mélange, k-ε ou R.S.M, de calculer les sources acoustiques équivalentes.Les différentes études réalisées montrent qu’il est possible de calculer la puissance acoustique de singularités d’écoulement à partir des champs aérodynamiques moyens de l’écoulement. La diversité des singularités proposées montre néanmoins les limites de la méthode quant à l’utilisation d’un modèle unique pour la schématisation de l’évolution spatio-temporelle de la turbulence. A travers l’ensemble des résultats obtenus on montre qu’il est possible de calculer la puissance acoustique d’une singularité d’écoulement en fonction des champs moyens aérodynamique Les applications présentées concernent le bruit généré par l’écoulement de l’air à travers un diaphragme situé au refoulement d’une gaine de ventilation. Dans le cadre des études de développement de système de ventilation et de climatisation d’air, embarqué sur sous-marin, et soumis à des contraintes de discrétion acoustique, il est envisagé d’optimiser la conception du profil des ouvertures (forme, nombre, section,..) de refoulement (ouies) des gaines de refoulement d’air à l’aide des méthodes numériques présentées.

BRUIT RAYONNE PAR UN ECOULEMENT DE COUCHE LIMITE INSTABLE LE

LONG D'UNE PAROI DEFORMABLE

M.-L. Gobert 1,2, U. Ehrenstein 3, J. A. Astolfi 1 Ce travail se place dans le contexte de l'amélioration de la prédiction du bruit propre hydrodynamique d'une antenne sonar, dû aux fluctuations de pression dans la couche limite qui se développe le long du dôme. Les estimations de bruit reposent en général sur des modèles semi-empiriques qui ne tiennent que partiellement compte de la flexibilité du dôme. La présente étude numérique reconsidère le problème du bruit hydrodynamique dans le cas-type simplifié d'une couche limite bidimensionnelle instable le long d'une plaque élastique

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encastrée. Dans les simulations réalisées, les vibrations de la plaque interagissent avec des instabilités convectives générées dans l'écoulement, en amont de la plaque, par un forçage oscillatoire à des fréquences instables. Un changement de variables dépendant du temps est effectué afin de résoudre les équations de Navier-Stokes incompressibles dans un domaine cartésien, le système étant discrétisé spatialement par différences finies et collocation Chebyshev. Une méthode de pas fractionnaire permet un couplage fort entre le modèle de plaque élastique et le système fluide. Le bruit rayonné dans l'écoulement uniforme est évalué dans le cadre de l'analogie de Lighthill à partir des fluctuations de pression pariétale et de vitesse dans la couche limite. Les contributions des vibrations des plaques au bruit rayonné ont ainsi pu être mises en évidence, en particulier aux fréquences propres des plaques : de larges structures spatiales dues aux mouvements des plaques se superposent à des structures plus petites liées aux instabilités convectives. Différents matériaux ont été testés et l'influence de la souplesse de la plaque sur le système couplé et le bruit rayonné a été analysée. 1 IRENav, Brest Armées, France 2 Thales Underwater Systems, Sophia Antipolis, France 3 IRPHE, Marseille, France

PREVISION EN BASSES ET MOYENNES FREQUENCES DU BRUIT HYDRODYNAMIQUE SOUS DOME SONAR PAR SOUS-STRUCTURATION DU

PROBLEME FLUIDE-STRUCTURE

Mathieu Aucejo – Laboratoire Vibrations-Acoustique, INSA Lyon, France Laurent Maxit – Laboratoire Vibrations-Acoustique, INSA Lyon, France

Jean-Louis Guyader - Laboratoire Vibrations-Acoustique, INSA Lyon, France La qualité de détection des antennes Sonar d’un sous-marin ou d’une frégate anti sous–marine peut être perturbée par le bruit généré par l’écoulement turbulent de l’eau sur le dôme Sonar pour les vitesses d’avance élevées du navire. La compréhension des phénomènes physiques mis en jeu, notamment l’interaction entre le dôme Sonar et la couche limite turbulente, devrait permettre d’optimiser la forme du dôme ou d’aménager la cavité Sonar afin de réduire le bruit hydrodynamique. Dans ce cadre, nous proposons de développer un outil de simulation de l’interaction structure–couche limite turbulente dans les basses et moyennes fréquences prenant en compte l’effet de filtrage des fluctuations de pression par le comportement vibro-acoustique de la structure. L’approche se base à la fois sur une formulation dans les nombres d’onde et une structuration du problème vibro-acoustique par la méthode PTF (Patch Transfer Functions). Nous présenterons la méthode dans son ensemble puis nous l’illustrerons par une application au cas d’une plaque bafflée appuyée couplée à une cavité et soumise à une excitation par couche limite turbulente.

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Session 1B

Vibro-acoustique des navires, réduction du bruit rayonné, confort dans les locaux

CONCEPTION DES NAVIRES ARMES VIS-A-VIS DE LA DISCRETION

ACOUSTIQUE

Christophe Dirninger – DCNS Ingénierie, France Cette présentation expose la démarche générale de conception pour les sous-marins vis-à-vis de la Discrétion Acoustique. Cette démarche comporte aussi bien les actions effectuées pendant la phase d’étude que celles effectuées pendant la phase de construction ainsi que les essais à quai et les essais d’acceptation en mer. La démarche de conception se décline en plusieurs étapes qui consistent à allouer des exigences aux composantes du bruit d’un sous-marin, à identifier les types de sources de bruit et leurs importances, à établir des règles d’installation des matériels, à déterminer des niveaux objectifs de bruit et de vibrations des matériels et à respecter des règles d’architectures. La conformité avec les exigences de conception est pilotée pendant toute la phase de fabrication en s’assurant du respect des règles de montage et du déroulement correct des essais à bord. Pour illustrer ces dispositions visant à maîtriser la Discrétion Acoustique de toutes les phases de réalisation du navire, une prévision de bruit rayonné est présentée pour une situation acoustique donnée en précisant les différentes contributions prises en compte. Après la phase de conception, sera présenté le suivi effectué pendant la phase de construction, les essais réalisés à la mer ainsi que les travaux nécessaires au maintien du niveau de discrétion du sous-marin durant toute sa durée de vie. Quelques thèmes particuliers représentant les enjeux du futur sont aussi évoqués.

CALCUL DU CHAMP ACOUSTIQUE A L'INTERIEUR DES LOCAUX DE NAVIRES A L'AIDE DE LA FMM

Antoine Pellicier – SECAV, Marseille, France Vincent Planeau – SECAV, Marseille, France

Afin de modéliser le comportement acoustique des locaux techniques de navires, SECAV a développé un logiciel de calcul intégral nommé ICAR (Integral Computation of Acoustic Radiation) basé sur la FMM (Fast Multipole Method). La FMM est une optimisation au niveau du temps de calcul et de la gestion de la mémoire de la méthode BEM (Boundary Element Method) permettant ainsi d'élargir son domaine d'application à des maillages de tailles plus importantes. ICAR a d'abord été validé pour des cas dont la solution analytique est connue (rayonnement extérieur d'une sphère pulsante ou oscillante, problème intérieur du tube de KUNDT) et par comparaison avec des calculs effectués sous COMSOL MULTIPHYSICS pour des cas possédant deux types différents de sources acoustiques (monopole ou surface vibrante) avec des conditions d'absorption variables sur les parois.

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ICAR a ensuite été utilisé pour des calculs de comportement acoustique de locaux de navires avec des maillages comportant jusqu'à 40 000 éléments. Ses résultats sont confrontés dans cet article aux données expérimentales issues de deux cas tests.

SIMULATION DU COMPORTEMENT VIBRO-ACOUSTIQUE DES COQUES EPAISSES DE SOUS-MARIN AVEC LE CODE MACSIM

Laurent Maxit – Laboratoire Vibrations-Acoustique, INSA Lyon, France

Jean-marc Ginoux – DGA/CTSN, Toulon, France

On présente le code MACSIM (Modélisation Acoustique des Coques de Sous-marin Immergées) développé à la DGA. Ce code permet de simuler le comportement vibro-acoustique des coques épaisses de sous-marin à plusieurs kHz en prenant en compte les raidisseurs et les cloisons axisymétriques. Il est basé sur l’approche par admittances circonférentielles qui permet de sous-structurer le problème vibro-acoustique. Les admittances de la coque cylindrique couplée au fluide sont estimées à partir d’une formulation analytique et d’une résolution dans les nombres d’onde alors que les admittances des structures internes (raidisseurs/porques/cloisons) sont calculées à partir de modèles éléments finis axisymétriques. Par cette approche, on peut facilement prendre en compte des espaces inter-raidisseurs variables ainsi que des profils quelconques et des variations d’épaisseur des structures internes. On présentera brièvement les évolutions envisageables dans le futur et des applications potentielles pour mieux appréhender des problèmes de discrétion acoustique, de bruit propre et d’index de cible.

ANALYSE EXPERIMENTALE DE LA SIGNATURE ACOUSTIQUE D’UN BATIMENT DE SURFACE DUE A L’INTERACTION COQUE/LIGNE

D’ARBRE/PROPULSEUR

Loïc Mer – DCNS Ingénierie, Lorient, France Philippe Esparcieux – VIBRIA, La Seyne, France

Patrick Fournier – DGA/Bassin d’essais des carènes, Val-de-Reuil, France

Les navires de guerre dédiés à la lutte anti-sous-marine de demain nécessiteront une optimisation en matière d’avantage acoustique. L’ensemble des sources vibro-acoustiques ainsi que les voies de transfert vers le “radiateur acoustique”, et qui contribueraient à un niveau de signature en dehors des niveaux acceptable doivent donc être identifiées. L’analyse des navires actuels permet, grâce au retour d’expérience, de dégager les grands principes de conception et les solutions qui peuvent le cas échéant en découler. Un facteur important de la signature acoustique d’un navire de surface est l’interaction coque/ligne d’arbre/propulseur, et les techniques classiques d’analyse en champ lointain sont insuffisantes tant pour caractériser le phénomène que pour rendre compte les mécanismes de transmission et de rayonnement acoustique. Notre exposé présente, à travers un cas d’espèce réel, la méthodologie adoptée pour l’analyse expérimentale de cette source spécifique en utilisant une combinaison de mesures embarquée (mesures vibratoires et fluctuations de pression) et de pressions acoustiques sur polygone d’écoute.

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ANALYSE SEA DES TRANSMISSIONS ACOUSTIQUES ET SOLIDIENNES DES SYSTEMES IMMERGES – APPLICATION A LA MODELISATION D’UNE

STRUCTURE ARRIERE DE NAVIRE

Gérard Borello – InterAC, Toulouse, France Sébastien Boiteau – DCNS Ingénierie, France

Philippe Esparcieux – VIBRIA, La Seyne, France Pour un système de type coque immergée, il est nécessaire de tenir compte des masses ajoutées par le fluide adjacent pour calculer correctement sa réponse vibroacoustique sous excitation forcée. Dans le formalisme énergétique de la SEA, la masse ajoutée par le fluide sur un sous-système immergé modifie la densité modale de la coque mais également les propriétés de couplage mécanique et acoustique des sous- systèmes qui lui sont attachées. Jusqu’à présent ces effets de couplage n’étaient que partiellement décrits dans les codes SEA. Lorsque des sous-systèmes sont immergés, la densité modale du sous-système mouillé est modifiée ainsi que son facteur de rayonnement. Les coefficients de couplage mécanique reliant l’ensemble des sous-systèmes connectés au sous-système mouillé sont également modifiés. Lorsque des « insonorisants » multicouches sont mouillés, leur indice d’affaiblissement est également affecté à la fois par la masse ajoutée du fluide externe mais éventuellement par la pression statique et la température régnant au sein des fluides internes la composant. Nous présentons les formulations implantées dans un code SEA qui prend en compte les divers effets d’immersion sur la dynamique du système. Ce code, développé par InterAC (et dénommé « SEA+ ») permet également l’import de modèles SEA générés par la technique de SEA virtuelle. Cette dernière permet l’obtention des paramètres SEA (ainsi que la sous-structuration) d’un système mécanique ou acoustique à partir des modes globaux obtenus par un modèle éléments finis classique. Une application de SEA virtuelle à un navire sera présentée. Importé sous SEA+, le modèle virtuel de structure est chargé par un fluide lourd, ce qui permet d’évaluer l’incidence sur le rayonnement acoustique de l’immersion à partir du simple modèle éléments finis de structure in-vacuo du navire.

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Session 3

Propagation, bruit ambiant, diffusion acoustique

UN EXEMPLE D’APPROCHE SYSTEMIQUE DU TRAITEMENT ET DU SEQUENCEMENT DE MESURES POUR L’EVALUATION RAPIDE DE

L’ENVIRONNEMENT ACOUSTIQUE

Claire Noël – SEMANTIC TS, Sanary, France C. Viala – SEMANTIC TS, Sanary, France

S. Beauchene – SEMANTIC TS, Sanary, France Mark Asch – LAMFA, Université de Picardie, Amiens, France Matthieu Barberger – Thales-Safare, Sophia-Antipolis, France

Yann Stephan– EPSHOM/CMO, Brest, France

Le REA (« Rapid Environmental Assessment) acoustique consiste à réaliser des mesures acoustiques permettant de décrire rapidement les caractéristiques physiques de l’environnement océano-acoustique d’un théâtre d’opération. Cette connaissance du milieu physique permet d’optimiser les performances des systèmes acoustiques qui y sont déployés. Le système STEREO (Système Temps réel d’Evaluation Rapide de l’Environnement Océano-acoustique (issu d’un programme d’étude amont de la Délégation Générale pour l’Armement et du SHOM) a été développé dans le but de traiter des données d’environnement et de configuration, permettant de valider par la mesure les prévisions acoustiques issus des modèles. Le système est plus particulièrement destiné à évaluer rapidement les réflexions fonds à très basse fréquence dans un milieu peu variable. Dans son concept d’emploi, le système STEREO doit permettre à des utilisateurs non spécialistes de signal ou d’inversion de disposer des résultat du système dans un délai bref (typiquement quelques heures). L’automatisation des traitements et le séquencement des opérations a donc été une des étapes primordiales du développement nécessitant la mise en place d’une approche système et d’une architecture relativement complexe. Cette approche et cette architecture qui exploite les informations d’un réseau de cinq capteurs simultanément, a fait l’objet chez SEMANTIC T.S. du développement du 4S (Système Superviseur et Séquenceur qui offre les principales fonctions suivantes :

- Aide au séquencement des phases de traitement (traitements spécifiques, calculs, simulations de propagation, génération et stockage de produits);

- Visualisation des positions des instruments de mesures (bouées, source remorquée); - Traitement des signaux acoustiques propagés et du bruit ambiant; - Génération de produits bruts, finis et de synthèse; - Visualisation des produits.

Le système instrumental a été développé par THALES SAFARE. Cet article présente l’architecture du système de traitement des données, ainsi que ses principales fonctionnalités et performances.

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DIFFUSION ACOUSTIQUE PAR UN CYLINDRE ELLIPTIQUE ELASTIQUE DANS L'EAU : THEORIE ET EXPERIENCE

Fernand Léon – Laboratoire Ondes et Milieux Complexes, Le Havre, France

Farid Chati – Laboratoire Ondes et Milieux Complexes, Le Havre, France Jean-Marc Conoir – UPMC, Université Paris VI, France

La diffusion acoustique d’une onde plane d’incidence normale par un cylindre elliptique élastique en aluminium, immergé dans l’eau est étudiée. Celui-ci est caractérisé par les paramètres suivants : b/a = 0,75 et a = 4 cm (b : rayon mineur de l’ellipse). Les résultats présentés couvrent une gamme de fréquence ka de 0 à 30 (k=ω/C1 avec C1=1470m/s). Théoriquement, nous employons un modèle basé sur la théorie de l’élasticité pour obtenir la pression diffusée en champ lointain sous la forme d’une série modale. La théorie de l’élasticité permet de décrire les déplacements et les contraintes du cylindre à l’interface eau/solide. L’idée consiste à effectuer des développements en série de Fourier des expressions relatives aux conditions de continuité (déplacements et contraintes), en profitant de la périodicité suivante : r(θ+2.π)=r(θ) (en coordonnées cylindriques, r : rayon du cylindre, θ : angle azimutal). Le calcul de chaque terme de la série de Fourier étant effectué, nous obtenons une double sommation dans chacune des équations de continuité, la première selon le mode de vibration et la seconde selon l’indice des coefficients des différentes séries de Fourier. Les équations de continuité sont ensuite écrites sous forme matricielle. La résolution de ce système permet d’obtenir aisément les coefficients de diffusion, puis la pression diffusée par le cylindre. Expérimentalement, une méthode impulsionnelle est employée. Les réponses temporelles sont relevées en rétrodiffusion (θ=π) ou à un angle d’observation variable. L’application d’une transformée de Fourier sur ces données permet d’obtenir dans le premier cas un spectre de rétrodiffusion et dans le second cas un diagramme angulaire à une fréquence fixée. Les résultats de ces traitements sont ensuite comparés aux résultats des calculs théoriques. Un excellent accord est ainsi constaté. En dernier lieu, nous présentons des spectres de résonances théoriques et expérimentaux. Ces derniers sont obtenus indépendamment de l’angle azimutal, en appliquant un traitement dénommée « dérivée de l’abscisse curviligne » à la pression diffusée par le cylindre.

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Session 2

Détection, traitement sonar, antennes, transducteurs

ETAT DE L’ART ET PERSPECTIVES DES ANTENNES SONAR ACOUSTIQUE

Martine Doisy – Thales Underwater Systems, Sophia-Antipolis, France

Le concepteur d’antenne SONAR a à sa disposition différents principes et concepts de transduction en fonction de la bande de fréquence visée, des contraintes d’environnement et d’intégration sur le porteur. Après un rapide rappel des spécificités associées au milieu sous-marin, une vue d’ensemble des architectures des antennes acoustiques couramment utilisées pour la détection sonar active et passive d’objets immergés sera présentée. Enfin les principaux enjeux des sonars en terme de performances acoustiques et d’intégration sur porteur seront analysées en lien avec les potentialités des technologies futures : numérisation des signaux, nouveaux matériaux, antenne acoustique tout optique,…

VERS LA MAITRISE DES PERFORMANCES SONAR

Dominique Fattaccioli – DGA/CTSN, Toulon, France La maîtrise des performances globales en Lutte Sous-Marine (LSM) nécessite la mise en œuvre de processus complexes associant, au juste niveau de granularité, la connaissance de l’environnement, la caractérisation des acteurs LSM en jeu (senseurs, vecteurs, missions), le développement et la validation de modèles acoustiques de performances. Nous présentons les processus et actions engagés au Centre Technique des Systèmes Navals (Délégation Générale pour l’Armement) pour la maîtrise des performances en LSM. A titre d’illustration, un focus est fait sur le domaine de la détection passive et de la localisation en Ultra Basse Fréquences.

UNE PROBLEMATIQUE COMPLEXE: LES ANTENNES D'ETRAVE DE SOUS-MARIN

Denis Pillon – Thales Underwater Systems, Sophia-Antipolis, France

Les antennes d'étrave sont un des incontournables équipements de tous les sous-marins depuis plusieurs décennies. On pourrait penser que depuis tant d'années, la conception de ces antennes est maintenant stabilisée et, qu'en quelque sorte, il se dégage une tendance claire de leur design de ces bases et de leur implantation. En fait, aucune solution "standard" ne s'est imposée comme c'est le cas pour les flûtes remorquées, les antennes montées sur les flancs ou les intercepteurs.

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Force est de constater qu'il existe de par le monde une exceptionnelle diversité de sonar d'étrave. De nombreuses caractéristiques les différentient comme:

- la géométrie des bases (cylindriques, sphériques, planes, en fer à cheval, conforme…), - leur implantation (sous dôme ou non, au-dessus de l'étrave ou dessous en barbichette..) - leurs caractéristiques acoustiques (avec réflecteur ou transparente, légère ou lourde…). - passive ou active - antenne unique ou multiples antennes…

Dans une première partie, nous présenterons des divers types d'antennes d'étrave de sous-marin français et étrangers. Cette revue, établie à partir de documents issus de la littérature ouverte et de document des produits fabriqués par TUS, montrera que non seulement il n'y a pas de tendance unificatrice concernant ces antennes mais que même il n'y ait pas de continuité dans les choix au niveau d'une nation, d'un chantier ou parfois dans une série de bateaux. Dans une seconde partie, nous donnerons les éléments qui permettent de mieux comprendre une telle diversité de conception. Nous établirons une liste de l'ensemble des objectifs et des contraintes que l'on cherche à couvrir par ces sonars. Les objectifs principaux sont liés aux performances comme par exemple la minimisation des bruits propres ou l'étendue de la couverture spatiale…. Les contraintes sont nombreuses comme par exemple la place disponible, l'intégration au reste du système sonar, le coût… Le but de cette conférence est fournir certains éléments de réflexion au concepteur de futur sonar d'étrave de sous-marin.