Essais & Simulations 149

DOSSIER RETOUR

DOSSIER RETOUR D'EXPÉRIENCE Effet de la bulle sous-marine sur les suspensions d’équipements embarqués sur bâtiments de surface et sous-marins Les spécifications de chocs de grenadage ne prennent jamais en compte l’effet de bulle qui suit le choc primaire. Cela peut avoir pour conséquence de sous-estimer les débattements des suspensions des équipements soumis à ces chocs. Et ce notamment dans le cas où il y a couplage entre une des fréquences d’excitation de la bulle et un des modes de suspension. Pour réduire les débattements des suspensions, une solution consiste à augmenter l’amortissement en employant des dispositifs amortisseurs non dépendant de la vitesse de déformation. SUSPENSIONS DES ÉQUPEMENTS À BORD DES BÂTIMENTS DE SURFACE ET SOUS-MARINS Les suspensions disposées entre le carlingage et les équipements sensibles, embarqués sur les navires de guerre, ont une double fonction : • Filtrer le choc de grenadage qui se produit à proximité du bâtiment de sorte que les accélérations dites « résiduelles » obtenues sur les équipements restent inférieures à une dizaine / quinzaine de g (g : accélération de la pesanteur) • Filtrer les vibrations générées par les machines tournantes et transmises à la coque Les 6 modes de suspension (il y a autant de modes que de degrés de liberté) sont généralement situées aux basses fréquences dans la bande [2 – 15 Hz]. Explosion sous-marine et action sur les structures d’un navire Une explosion sous-marine, produite par un grenadage, génère une onde de choc et une bulle de gaz qui remonte vers la surface en pulsant. Figure 1 – Explosion sous-marine De façon schématique, on représente sur la figure ci-après l’évolution de la pression enregistrée au cours du temps ainsi que l’évolution de la bulle de gaz. Figure 2 – Représentation schématique de l’évolution de la pression au cours du temps L’ONDE DE CHOC PRIMAIRE A UNE DURÉE GLOBALE DE QUELQUES DIZAINES DE MILLISECONDES. TANDIS QUE L’ONDE DE PRESSION SECONDAIRE DURE PLUSIEURS SECONDES. L’onde de choc, en heurtant le bordé d’un navire, met celui- ci en mouvement : • Localement, le bordé se déforme et s’enfonce • Globalement, le choc se transmet à travers la structure 40 IESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022

DOSSIER Figure 3 – Pression incidente et vitesse du navire et se propage à tout l’ensemble. La bulle a deux effets principaux sur les structures : elle engendre un violent flux d’eau dans son voisinage proche et elle oscille fortement en émettant des ondes de pression secondaire. L’expérience montre qu’il est commode et réaliste de décrire le mouvement de la structure, sous l’effet d’un choc sous- marin, par sa vitesse en fonction du temps. Celle-ci, pour un bordé rigide, pour lequel la période propre est très inférieure à la constante de temps de l’onde de choc, est directement proportionnelle à la pression. D’un point de vue réponse des structures, le flux et reflux des masses d’eau entourant la bulle est assimilable à un signal périodique trapézoïdal dont la fréquence fondamentale est de quelques Hz. On peut donc envisager la concordance des pulsations de la bulle avec celles propres aux suspensions des équipements. SPÉCIFICATIONS DE CHOCS PAR EXPLOSION SOUS-MARINE ET ACTION DE CELLES-CI SUR LES SUSPENSIONS DES ÉQUIPEMENTS La plupart des spécifications qui formalisent les chocs par explosions sous-marines, ne prend en compte que l’onde de choc primaire et éventuellement les effets de celle-ci sur les résonances de carlingage et/ou de passerelles (de l’ordre de 10/20 Hz). Le choc primaire est décrit par une variation de vitesse (de 1 à 10 m/s) sur une durée inférieure à une dizaine de millisecondes. Sur la figure qui suit, est représenté un choc primaire dont la variation de vitesse est de 10 m/s sur une durée de 1 ms. ESSAIS & SIMULATIONS • N°149 • mai - juin - juillet 2022 I41