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Spécial “ Acoustique sous-marine ”
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Acoustique
&
Techniques n° 48
structures, phénomène de couplage fluide/structure. Le bruit
rayonné en champ lointain par une installation peut avoir
plusieurs origines :
- La transmission des vibrations mécaniques par la voie
solidienne. Ce mode de transmission met en jeu le montage
des équipements et leurs liaisons (plots élastiques, bagues
élastiques, flexibles sur tuyauteries, câbles électriques) ainsi
que le transfert vibratoire des structures intermédiaires qui les
supportent. Les risques de couplage fluide/structure comme
la génération de fluctuations de pression notamment dans
les circuits d’eau de mer du navire doivent également être
pris en compte.
- La transmission des fluctuations de pression par la voie
fluidique. Ce mode de transmission met en jeu les circuits
d’eau de mer et le couplage fluide/structure indirect entre la
tuyauterie, les singularités (vannes, divergents, convergents,
etc.), les structures de support et les liaisons.
- La transmission du bruit émis par la voie aérienne. Ce
mode de transmission peut exciter la coque directement
ou indirectement par les carlingages, les cloisons, les
planchers, etc.
Sur la base du retour d’expérience acquis sur les sous-marins
nucléaires et conventionnels pour la Marine Française et des
clients internationaux, les installations et les matériels peuvent
être classés en fonction de leur aptitude à générer des niveaux
de bruit rayonné importants ou non. Avec ce classement, il
est alors possible de proposer le type de montage permettant
de respecter les objectifs de bruit rayonné.
Les différents types de montage des machines tournantes
retenus par DCN pour les matériels soumis à des exigences
de Discrétion Acoustique sont :
- suspendu ou découplé sur coque,
- suspendu ou découplé sur structure intermédiaire (berceau,
châssis) elle-même suspendue,
- montage rigide sur structure intermédiaire suspendue.
Il est à noter que les montages découplés assurent une
isolation aux moyennes fréquences entre un matériel et sa
structure de support. Les montages suspendus plus efficaces
assurent une isolation dès les fréquences basses.
L’étape suivante consiste à définir les niveaux objectifs de
bruit et de vibration pour chaque matériel dont le montage
est connu et identifié comme source de bruit potentiel. Ceci
est effectué en considérant en plus des voies de transmission
précédemment décrites :
- les propriétés de transmission des forces des carlingages,
des berceaux, des châssis,
- la raideur dynamique des liaisons souples (plots, flexibles,
câbles, etc.),
- la physique du rayonnement de la coque.
Il s’ensuit l’analyse de la contribution de chaque voie selon
le type de bruit ou de vibration. Dans le cas de vibrations
transmises par des liaisons souples, il s’agit d’identifier les
contributions des plots, des flexibles et des câbles.
La figure 8 montre une maquette d’un berceau pour l’étude
des forces qu’il peut transmettre en utilisant des pots vibrants
en guise de sources excitatrices. En mesurant les niveaux de
bruit rayonné dans l’eau, les fonctions de transfert combinant
berceau, plots, interfaces de fixation et coque sont alors
évaluées.
La démarche d’allocation
La démarche descendante (figure 9) illustre l’allocation des
contributions de chaque voie et de chaque matériel aux niveaux
objectifs de bruit rayonné qui est comparée à la démarche
ascendante de modélisation de la prévision de bruit rayonné.
Si la démarche descendante utilise comme données d’entrée
les niveaux de bruit rayonné contractuels du navire pour fournir
en sortie les niveaux objectifs de bruit et vibrations de chaque
voie et de chaque matériel, la démarche ascendante, quant
à elle, part de la capitalisation des niveaux des équipements
pour évaluer le bruit du navire. En effet, à partir des propriétés
bruit et vibrations de chaque matériel déterminées pendant
les essais d’acceptation en usine, la simulation fournit des
prévisions de bruit rayonné du navire.
Pendant la phase de conception préliminaire, des données de
bruit et vibrations proviennent de fournisseurs de matériels ou
de bases de données. Ces informations sont obtenues à partir
de mesures sur des matériels équivalents ou d’extrapolation
de données existantes. Les niveaux alloués et les analyses
associés de la phase descendante sont alors remis à jour
Fig. 8 : Maquette de berceau
Fig. 9 : Démarche descendante : Contributions au bruit rayonné objectif
alloués pour chaque voie de transmission et chaque matériel
La discrétion acoustique des sous-marins