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Acoustique et défense
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La maîtrise de la discrétion acoustique dans un programme de navire
Dans ce domaine, la similitude de forme étant parfaite,
la similitude de l’écoulement est respectée aux effets de
Reynolds près, jugés négligeables, ainsi que l’absence
d’effet de succion par le propulseur. Comme décrit au
paragraphe 4.1.3.1, la coque est en similitude structurale
quasi-parfaite, ainsi que les ponts, même si leur mode de
fixation diffère légèrement par rapport au réel.
Ainsi, la maquette MN2 est le seul moyen disponible, à échelle
européenne, permettant d’évaluer la contribution au bruit
rayonné du bruit large bande d’origine hydrodynamique.
S’il est démontré plus haut la validité des mesures de ce
type de bruit sur maquette, il convient de souligner l’ex-
trême complexité de l’établissement des lois d’extrapo-
lation au réel.
En effet, nos connaissances dans le domaine ne permet-
tent qu’une description approximative des phénomènes
mis en jeu. De ce fait, il est aujourd’hui illusoire de prédire
par calcul ce type de bruit à partir d’une géométrie donnée
sur plan. En revanche, les lois d’extrapolation sont établies
en calculant, sur la base des modèles disponibles, les
différences de niveaux d’excitation et de réponse à deux
échelles distinctes. Leur résultante est alors rajoutée aux
niveaux de bruit mesurés avec MN2. Cette démarche a été
validée par des analyses spécifiques de mesures effec-
tuées à l’échelle 1.
Enfin, la maquette est également utilisée pour évaluer l’in-
fluence sur le bruit large bande d’origine hydrodynamique
de la forme et de la constitution de certains éléments :
ponts, massifs, barres...
- Les bruits liés aux résonances de cavité relèvent de l’in-
teraction de plusieurs phénomènes dénommée couplage
hydro-élasto-acoustique.
L’excitation peut provenir tout autant de l’écoulement sur
les profils de structures (couche limite ou lâchers tour-
billonnaires) que des écoulements tourbillonnaires organi-
sés à l’échelle de l’ouverture de la cavité. Le phénomène
d’amplification peut provenir de la réponse de ces struc-
tures et des résonances acoustiques de la cavité.
Cette description sommaire montre la difficulté à mettre
en évidence ce type de bruit, les similitudes à respecter
couvrant trois domaines (hydrodynamique, acoustique,
structures) et à des échelles très variées.
Ainsi, si la maquette MN2 peut être considérée comme
un des moyens les plus performants pour l’évaluation de
ce type de bruit, il n’en demeure pas moins qu’elle doit
être adaptée dans le détail pour approcher au mieux les
bonnes conditions de similitude.
Exploitation des mesures effectuées
Tous les phénomènes physiques précités sont évalués en
bruit rayonné en enregistrant à partir des hydrophones du
polygone le passage de la maquette à vitesse stabilisée.
Ces enregistrements sont ensuite analysés pour déter-
miner avec précision l’instant de passage au CPA (Centre
du Polygone Acoustique) et la trajectoire de la maquette.
Ces données étant déterminées, les enregistrements sont
moyennés sur un angle de 90°. Ce dispositif est complété,
notamment pour les essais en tractage, par une antenne
focalisant l’origine du bruit et donnant accès à la réparti-
tion des zones rayonnantes sur la maquette.
Celle-ci possède également une instrumentation
interne :
- des accéléromètres, répartis sur la coque en fonction du
phénomène étudié, constituant un complément précieux
à l’analyse des mesures de bruit rayonné,
- des hydrophones ou des capteurs de fluctuations de pres-
sion, qui peuvent être disposés dans les parties immer-
gées à des fins d’études spécifiques (modes de ballasts,
écoulement sur la charpente arrière ou sur les ponts),
- une antenne tractée en version autopropulsée qui donne
des indications sur l’évolution des phénomènes lors du
trajet de la maquette, et qui fournit une indication sur la
directivité par l’arrière et prévient de l’apparition de la
cavitation,
- des dispositifs de mesure de paramètres fonction-
nels qui fournissent des données précieuses à la vali-
dation des propulseurs testés : puissance consom-
mée, couple moyen, poussée fluctuante, et surtout
paramètre d’avance par tour, indispensable à la valida-
tion des calculs numériques issus du Bassin d’Essais
des Carènes.
Perspectives
La maquette MN2, initialement dédiée à la seule étude
des indiscrétions liées aux raies BR, permet aujourd’hui,
grâce au souci de DGA Tn, de la faire évoluer pour répon-
dre au mieux aux besoins exprimés, d’évaluer la plupart
des phénomènes hydrodynamiques d’un sous-marin.
Dans le cadre des futures programmes de sous-marin,
pour lequel les performances acoustiques lors des
phases de manœuvres revêtent une importance particu-
lière, DGA Tn a fait évoluer les procédures de conduite
de la maquette MN2 afin d’effectuer les mesures décri-
tes au paragraphe 4.1.4 lors d’accélérations, de décé-
lérations et de girations.
Les outils de spécification et de simulation pour les
sources internes
La maîtrise des niveaux objectifs de bruit rayonné pour
un projet de navire nécessite :
- en phase de définition, de répercuter les exigences globa-
les de discrétion acoustique du navire sur chacune des
sources potentielles de bruit, et en particulier les maté-
riels internes, afin d’en établir la spécification en termes
de niveaux “source»,
- d’instruire et de mettre à jour, par la suite, un devis de
bruit du navire en exploitant, en particulier, les mesures
d’acceptation réalisées sur les matériels prototypes et/
ou de série.
L’établissement des spécifications de discrétion acousti-
que des matériels
Pour un projet de navire, la démarche retenue peut être
synthétisée de la manière suivante :
- établissement de la liste des sources potentielles de
bruit du navire,
- définition d’allocations de bruit rayonné pour chacune
des sources conformément à l’objectif global; ces alloca-
tions sont établies en tenant compte du nombre de sour-
ces potentielles et du retour d’expérience de program-
mes précédents.
