Essais immergés

Caractériser le comportement des structures et plateformes dans un environnement aquatique

Marques :

  • PCB Piezotronics

Contexte d’utilisation

Mesures de cavitation et d’écoulement

Les essais de cavitation et d’écoulement visent à caractériser les phénomènes de turbulence, la cavitation et les pressions fluctuantes rapides, notamment au voisinage des hélices, appendices et de la coque. Dans ces environnements, on cherche typiquement à mesurer de faibles fluctuations dynamiques superposées à une pression hydrostatique élevée (ligne de fond). La contrainte instrumentale est double :

  • le capteur doit supporter la pression statique (tenue mécanique / étanchéité),

  • tout en restant suffisamment résolu et large bande pour mesurer les fluctuations rapides (mesure dynamique, souvent AC-coupled pour “ignorer” le statique dans la chaîne).

La problématique majeure réside dans la nécessité d’une réponse en fréquence élevée et d’un temps de montée court pour capturer les pics transitoires liés à la cavitation. L’encombrement est également critique : capteurs miniaturisés pour montage sur maquettes (bassin de carènes) ou intégration affleurante pour ne pas perturber l’écoulement.

Produits recommandés

Capteurs de pression piézoélectriques ICP® haute résolution (mesure dynamique)

Élément sensible rigide (réponse haute fréquence), formats compacts, et mesure dynamique compatible avec la présence d’une forte pression hydrostatique

Capteur de pression ICP® Gamme de mesure : 100 psi Sensibilité : 50 mV/psi Fréquence de résonance:...
112A22
Capteur de pression piezoélectrique ICP® , 50 psi, 100 mV/psi, compensé en accélération
Le modèle 105C est le plus petit de nos capteur de pression piézoélectrique ICP®. Le capteur est sce...
105C
Capteur de pression piézoélectrique miniature ICP® 100 psi, 50 mV/psi, 0.099 dia. diaphragm, 10-32 filetage

Accéléromètres pour vibrations induites par l’écoulement

Conception shear (cisaillement) : meilleure immunité aux contraintes de base et transitoires parasites, utile sur structures fines. Versions avec câble intégré hydrotesté pour limiter les défaillances d’étanchéité.

Blast sous marin

Les essais de blast sous-marin consistent à mesurer l’onde de choc initiale et l’énergie associée aux phénomènes de bulle générés par une explosion en milieu aquatique. Par rapport à l’air-blast, le milieu impose une contrainte forte : la mesure doit rester stable dans un environnement où la pression se propage rapidement et où les réflexions d’onde (structures, capteur, supports) peuvent contaminer la lecture.

Le défi principal est de disposer d’un capteur capable de supporter des niveaux extrêmes (jusqu’à 50 000 psi) tout en conservant une réponse très rapide (temps de montée de l’ordre de la microseconde) et une bonne répétabilité de la réponse en immersion. Le positionnement et le montage sont déterminants pour limiter les effets de réflexion et obtenir un signal exploitable.

Produits recommandés

Capteurs de pression “Underwater Blast” à cristal de tourmaline

La série 138A utilise un élément tourmaline volumétriquement sensible, adapté aux mesures de choc en milieu liquide. Les modèles sont conçus pour les essais d’explosion sous-marine avec gammes de 1k à 50k psi et des performances de réponse rapides (rise time typique ~1,5 µs)

"Capteur de pression ICP®, long. 7.6"", 25k psi, 0.2 mV/psi"...
138A10
Capteur de pression ICP®, long.7.6 , 10k psi, 0.5 mV/psi
"Capteur de pression ICP®, long. 7.6"", 25k psi, 0.2 mV/psi"...
138A25
Capteur de pression ICP®, long. 7.6, 25k psi, 0.2 mV/psi

Discrétion sous-marine (acoustique et vibration)

La discrétion sous-marine regroupe les mesures visant à réduire la signature acoustique des navires et équipements immergés (études de “quieting”). L’objectif est de détecter et classifier des bruits faibles dans un bruit ambiant complexe (faune, courants, trafic, systèmes du bord).

Les mesures sont compliquées par les variations de température, salinité et densité de l’eau, qui influencent la propagation acoustique. Les capteurs doivent présenter un faible bruit propre, une réponse large bande et une directivité maîtrisée (souvent omnidirectionnelle) pour ne pas “colorer” le signal mesuré.

Produits recommandés

Hydrophones nouvelle génération (série H23 – auto-amplifiés, faible bruit)

Hydrophones compacts, auto-amplifiés, conçus pour réduire les bruits parasites liés au câble (triboélectrique). Réponse large bande typique de l’ordre de 5 Hz à 100/120/150 kHz selon modèle, et tenue en profondeur jusqu’à 1000 psi / ~680 m.

Accéléromètres immergeables robustes

Boîtiers hermétiques, matériaux marine (titane / inox 316L), câbles surmoulés/armurés, tenue pression (ex. 650 psi).

Présentation

Essais immergés : maîtriser l’interaction fluide-structure en environnement marin

Caractériser les sollicitations hydrodynamiques et hydroacoustiques pour sécuriser tenue, performance et signature.

Les essais immergés couvrent un large spectre de phénomènes hydrodynamiques et hydroacoustiques, avec un objectif commun : comprendre l’interaction entre le fluide et la structure, ainsi que ses conséquences sur la tenue mécanique, la performance et la signature du système. En environnement marin, les sollicitations sont souvent dominées par des pressions fluctuantes rapides, des écoulements instationnaires et des excitations structurelles fortement couplées. La chaîne de mesure doit donc répondre à des exigences élevées en dynamique, en rapidité de réponse et en robustesse d’immersion. Étanchéité, tenue sous pression, stabilité métrologique et résistance au bruit mécanique deviennent des conditions essentielles pour obtenir des résultats exploitables sur la durée.

Cavitation et écoulement : mesurer les phénomènes transitoires au plus près de la coque

Relier fluctuations de pression, vibrations et efforts pour optimiser la géométrie et corréler essais hydrodynamiques et conditions réelles.

Les mesures de cavitation et d’écoulement visent à caractériser les fluctuations de pression et les événements transitoires associés à la turbulence, aux vortex, aux instabilités d’hélice ou de propulseur, ainsi qu’aux interactions entre la coque et l’écoulement. Les grandeurs d’intérêt portent typiquement sur l’amplitude, le contenu fréquentiel, la localisation spatiale et la répétabilité des phénomènes observés. Ces données permettent d’optimiser une géométrie, de valider un modèle numérique ou expérimental, et de corréler les résultats obtenus en bassin ou en soufflerie hydrodynamique avec les conditions d’exploitation réelles. Ces campagnes combinent fréquemment capteurs de pression dynamiques, mesures vibratoires et parfois efforts, avec des contraintes d’intégration particulièrement fortes en matière d’encombrement, de rigidité de montage, de chemin de câble et d’étanchéité.

Blast sous-marin et discrétion : mesurer la survivabilité et réduire la signature

Associer pression, vibration et transmission structurelle pour relier l’onde incidente à la réponse du système et à son émission finale.

Les essais de blast sous-marin et de discrétion sous-marine répondent à deux objectifs complémentaires : la survivabilité et la maîtrise de la signature. Le blast sous-marin vise à mesurer l’onde de pression, son impulsion et la réponse dynamique induite sur les structures et les équipements, dans des environnements caractérisés par des fronts très raides, de fortes pressions et des sollicitations globales sévères. À l’inverse, les essais de discrétion cherchent à quantifier et à réduire les émissions acoustiques et vibratoires du système : bruit rayonné dans l’eau, bruit structurel et voies de transmission depuis les machines tournantes ou auxiliaires vers la coque et le milieu environnant. Les campagnes associent alors instrumentation de pression, de vibration et parfois de force afin de relier les sources, les chemins de transfert et la signature finale, avec une exigence élevée de stabilité métrologique et de robustesse en immersion.

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Christian MEDRANO

Christian MEDRANO

Chef de marché Industrie & Transport rail

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Experte essais en environnements aggravés

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