La surveillance en temps réel montre l’état actuel du navire, alors que les simulations permettent de prédire le comportement futur.
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La surveillance en temps réel permet aux exploitants de navires de savoir ce qui se passe à un moment donné. Les simulations, quant à elles, peuvent nous aider à comprendre et à prévoir ce qui pourrait se produire à l’avenir.
Le projet CLUE a également mis au point et testé un jumeau numérique pour le propulseur azimutal en plaçant des accéléromètres à l’intérieur des nacelles du propulseur et en intégrant les données dans un modèle mathématique. Un jumeau numérique est une réplique virtuelle d’un système ou d’un objet physique conçue pour imiter le comportement et le rendement de son homologue réel dans un environnement virtuel. En créant un modèle très précis, les ingénieurs et les exploitants peuvent surveiller, simuler et prédire les résultats de différents scénarios, comme des changements opérationnels ou dans la conception. Le jumeau numérique CLUE a été utilisé pour prédire le bruit rayonné par l’électromoteur en mesurant l’excitation électromagnétique. L’équipe a employé un nouveau terme pour désigner le bruit émis par les composants électriques : le bruit rayonné magnétique sous-marin. L’intégration d’un jumeau numérique dans le projet CLUE a permis de démontrer qu’un jumeau numérique, alimenté en données en temps réel, est un moyen viable d’estimer le bruit rayonné magnétique sous-marin.
Le projet HyPNoS a permis de créer un simulateur de bruit en utilisant la dynamique des fluides numérique (DFN). Cette technique utilise des équations mathématiques qui décrivent comment les fluides se déplacent et des ordinateurs pour simuler comment les liquides (p. ex., l’eau) et les gaz (p. ex., l’air) se déplacent dans différentes conditions. Le projet HyPNoS a montré comment ces simulations peuvent rendre compte de nombreux mécanismes censés générer du bruit rayonné sous-marin, comme la manière dont l’eau poussée par une hélice peut interagir avec différents points d’un gouvernail et générer des bruits. Grâce à ces renseignements, les ingénieurs peuvent concevoir des composants plus silencieux pour une conception globale du navire plus silencieuse. La conception plus silencieuse est abordée plus en détail dans l’article : Concevoir des navires plus silencieux : options en matière de construction et de mise à niveau.
Orientations futures : un appel à plus de données
Qu’il s’agisse de détecter le bruit rayonné sous-marin à l’aide d’une portée acoustique ou de capteurs embarqués, les deux méthodes reposent sur un besoin commun de mesures étendues et fréquentes afin de garantir des données précises et fiables et de saisir la variabilité des émissions sonores dans le temps et dans différentes conditions d’exploitation.
En particulier, les projets ont mis en évidence des mesures effectuées dans différents lieux, différents environnements (p. ex., eaux peu profondes ou profondes, près du rivage ou en pleine mer), différents types de navires, différentes saisons et différentes conditions météorologiques et océanographiques.
Pour les portées acoustiques, ces données permettront de s’assurer que les mesures recueillies dans une portée sont directement comparables à celles d’une autre. Dans le cas des portées en eaux peu profondes, ces données permettront d’améliorer les modèles qui convertissent les mesures des portées en eaux peu profondes en un équivalent en eaux profondes.
Les capteurs embarqués présentent l’avantage d’effectuer des mesures en continu et d’être moins influencés par les changements des conditions environnementales, comme la température, le vent, la pluie, les courants, la glace de mer ou la profondeur. Toutefois, les algorithmes qui convertissent ces mesures en estimations du bruit rayonné sous-marin sont toujours sensibles à ces mêmes facteurs environnementaux.
En outre, la conception du navire joue un rôle crucial dans le bruit sous-marin. Un algorithme construit à partir de données provenant d’un seul type de navire ou d’un seul lieu et d’une seule saison peut ne pas être en mesure d’estimer avec précision le bruit rayonné sous-marin pour d’autres types de navires ou dans des conditions et environnements différents. Pour que les algorithmes soient plus largement applicables et plus précis, il faut disposer d’un plus large éventail de données.
Cet article fait partie d’une série de cinq articles sur la technologie de détection et d’analyse du bruit sous-marin des navires.
Pour en savoir plus sur les nouvelles découvertes et les défis à relever pour rendre les navires plus silencieux, consultez les autres sujets de cette série ici.
L’Initiative pour des navires silencieux est financée par le gouvernement fédéral par l’intermédiaire de Transports Canada. Les partenaires industriels et les chercheurs intéressés par d’éventuelles collaborations en matière de recherche et de développement afin de faire progresser les solutions novatrices dans le domaine de la technologie marine sont invités à contacter l’équipe de l’Initiative pour des navires silencieux à l’adresse suivante : Marine-RDD-maritime@tc.gc.ca.
Bruit sous-marin : Bruit généré sous l’eau par l’activité humaine dans l’environnement océanique. Diverses industries contribuent au bruit sous-marin : la production énergétique extracôtière, les travaux de construction, les opérations militaires et, bien sûr, le trafic maritime. Le bruit généré par les navires est appelé bruit rayonné sous-marin.
Jumeau numérique : Réplique virtuelle d’un système ou d’un objet physique conçue pour imiter le comportement et le rendement de son homologue du monde réel dans un environnement virtuel. En créant un modèle très précis grâce aux jumeaux numériques, les ingénieurs et les exploitants peuvent surveiller, simuler et prédire les résultats de différents scénarios, comme des changements opérationnels ou dans la conception.
Propulseur azimutal : Configuration d’hélices marines placées dans des nacelles qui peuvent être tournées à n’importe quel angle horizontal (azimut), ce qui rend le gouvernail superflu. Ce système de propulsion offre aux navires une meilleure manœuvrabilité qu’un système fixe d’hélice et de gouvernail. Un système de propulsion Azipod® est essentiellement un propulseur azimutal dont le moteur électrique est contenu dans la nacelle elle-même, sous la surface de l’eau. Comme le moteur électrique de la nacelle est dans l’eau, il peut contribuer de manière significative au bruit sous-marin. Toutefois, un propulseur azimutal est généralement entraîné par un moteur électrique, un moteur diesel ou un moteur hydraulique installé à l’intérieur du navire et non dans la nacelle.
Accéléromètre : Appareil qui mesure la vibration ou l’accélération du mouvement d’une structure. La force causée par la vibration ou un changement de mouvement (accélération) fait que la masse « écrase » le matériau piézoélectrique qui produit une charge électrique proportionnelle à la force exercée sur lui. Étant donné que la charge est proportionnelle à la force et que la masse est constante, la charge est également proportionnelle à l’accélération. Ces capteurs sont utilisés de diverses manières, depuis les stations spatiales jusqu’aux appareils portables comme les téléphones intelligents.
Dynamique des fluides numérique (DFN) : La DFN utilise des ordinateurs et les équations de la masse, de la quantité de mouvement (ou masse multipliée par la vitesse) et de l’énergie pour prédire l’écoulement des liquides et des gaz. Nous sommes entourés de liquides et de gaz, comme l’air et l’eau, et la capacité d’analyser, de comprendre et de prédire le comportement de ces fluides nous permet de comprendre les effets de l’écoulement des fluides sur un produit ou un système.
