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Acoustique et défense
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La maîtrise de la discrétion acoustique dans un programme de navire
que hors propulseur.
Fig. 5 : Maquette navigante MN2 (1/10 SNLE NG)
MN2 scale model (1/10 Le Triomphant SSBN)
Version autopropulsée
Dans ce cas, la maquette est autopropulsée par un moteur
électrique, alimenté par batteries, qui entraîne la ligne
d’arbre et le propulseur à tester par l’intermédiaire d’un
réducteur.
Afin que la motorisation perturbe le moins possible, par
des bruits parasites, l’évaluation acoustique du propul-
seur, les technologies les plus performantes en matière
de réduction du bruit, généré et transmis par les machi-
nes tournantes, ont été mises en œuvre.
A chaque début de tir, la maquette est dotée d’un module
programmé en fonction des paramètres d’avance du
propulseur testé. Immergée par une plate-forme descen-
dante à la profondeur du polygone, elle «obéit» alors aux
consignes de tirs : la propulsion est mise en marche,
la maquette est alors lâchée pour accélérer jusqu’à attein-
dre sa vitesse programmée. Son cap et son immersion
sont maintenus constants par les barres de plongée et de
direction corrigeant automatiquement, via la centrale de
navigation, toute amorce de dérive. Elle traverse ainsi le
polygone acoustique, parcourant la distance nécessaire
à l’enregistrement des mesures acoustiques. Le moteur
s’arrête alors automatiquement, déclenchant une chasse
aux ballasts qui fait remonter la maquette, ramenée alors
en surface vers la base est pour le tir suivant.
Version tractée
Lorsque l’on vise à étudier et à évaluer des bruits imputa-
bles à l’interaction de l’écoulement avec certaines parties
d’un sous-marin (coque épaisse, ponts, massif, ouver-
tures de ballasts...), la maquette MN2 est privée de sa
propulsion. On la tracte à vitesse programmée grâce à
deux câbles.
L’un, attaché au dôme, assure le tractage et s’enroule
sur un treuil situé sur la base ouest, l’autre, attaché à
l’arrière de la maquette, se déroule d’un treuil base est
et maintient en tension l’ensemble, assurant ainsi la
maîtrise de la trajectoire. La maquette passe alors au
droit du polygone acoustique, elle est ensuite ramenée
à son point de départ par simple inversion du sens de
rotation des treuils.
Fig. 6 : Spectre typologique de bruit rayonné d’un propulseur
Typical radiated noise spectra of propeller
Phénomènes étudiés
Propulseurs
Les principales causes d’indiscrétion d’un propulseur sont
schématisées sur le spectre typologique exprimant le niveau
de bruit rayonné en fonction de la fréquence.
- Les raies BR (« Blade Rate ») sont dues à l’inhomogé-
néité spatiale stationnaire de l’écoulement en entrée de
propulseur. Principalement, c’est le déficit de vitesse au
droit des barres de plongée et de direction qui induit des
fluctuations de forces périodiques sur les pales, à leur
fréquence de passage devant chaque zone déficitaire.
Ces fluctuations de forces sont transmises, via la ligne
d’arbre, les paliers et la butée, à la coque qui fait alors
office d’émetteur acoustique plus ou moins efficace en
fonction des coïncidences fréquentielles entre les raies
BR1,BR2, ... et ses premiers modes propres.
Il va de soi que la représentativité des mesures de bruit
rayonné sur maquette MN2 dépend tout autant de la simi-
litude de l’écoulement en entrée de propulseur que de la
similitude élastique des structures responsables du trans-
fert des vibrations et de leur rayonnement.
Or, la similitude de l’écoulement ne peut être obtenue que
sur maquette à l’échelle du réel. Dans le cas contraire,
un des termes adimensionnels garantissant cette simili-
tude doit être sacrifiée au profit des autres, jugés plus
importants.
Pour l’étude des phénomènes précités, la conservation
du nombre de Mach, rapport de la vitesse d’avance sur
la célérité du son dans le fluide est impérative (M=V/c),
ce qui impose de conserver à l’échelle de la maquette
la vitesse d’avance réelle. La représentativité du fonc-
tionnement de l’hélice est assurée par la conservation
du paramètre d’avance J, rapport adimensionnel de la
vitesse du bâtiment à la vitesse de rotation
Ω
du propulseur
(
, D diamètre du propulseur). Le propulseur étant un
modèle à l’échelle 1/h, la vitesse de rotation en essais est
donc augmentée d’un facteur h (égal à 10 pour MN2). La
conservation du nombre de Strouhal, caractérisant les oscilla-
tions internes du fluide (
, ƒ étant la fréquence sonore)
est assurée en multipliant la fréquence par un facteur h.
