Analyse et contrôle du rayonnement acoustique en régime transitoire des structures sous-marines revêtues

Le bruit sous-marin d’origine anthropogénique (trafic maritime, industries de l’énergie, activités récréatives…) augmente continuellement depuis plusieurs décennies, et son effet sur la faune marine est admis par la communauté scientifique. Par ailleurs, la détection des bruits émis par les véhicules sous-marins est une pierre angulaire de la lutte sous-marine. En effet, contrairement aux ondes électromagnétiques, les ondes acoustiques se propagent très bien dans le milieu marin et peuvent être détectés efficacement par des antennes SONARs (Sound Navigation And Ranging).
De manière générale, les bruits émis par différentes sources peuvent être classés en deux catégories : stationnaire (e.g. moteur diesel, pompe d’eau de mer, alternateur) ou transitoire dans le temps (e.g. battage de pieux, fermeture d’un circuit fluide, choc sur butée). Suivant la catégorie, les critères diffèrent pour évaluer, à la fois l’impact sur la faune marine et la possibilité de détection par un SONAR embarqué sur un véhicule sous-marin.
La modélisation et l’analyse des vibrations et du rayonnement acoustique d’une structure immergée, excitée en régime stationnaire, ont été abondamment étudiées dans le passé tel qu’en témoigne une bibliographie très dense sur le sujet (voir par exemple les livres références du domaine. Le cas d’une structure immergée soumise à une excitation transitoire a été beaucoup moins abordé. Cela peut notamment s’expliquer par le fait que d’une part, les préoccupations environnementales étaient moins présentes et que d’autre part, la détection acoustique était principalement réalisée sur des bruits stationnaires, a priori plus énergétique s mais de nos jours, concurrencés par des traitements sur signaux transitoires.
Par ailleurs, une des solutions de réduction du bruit rayonné par les structures navales consiste à appliquer un revêtement acoustique sur la partie externe de la coque, afin de diminuer le couplage entre la coque et le fluide environnant. Les performances des revêtements acoustiques sont généralement évaluées en régime harmonique. Le comportement vibro-acoustique d’une structure immergée et revêtue d’un matériau acoustique en régime stationnaire peut être décrit dans certains cas analytiquement. La présence de raidisseurs périodiquement espacé s, généralement utilisés dans les structures navales pour résister à la pression hydrostatique, impacte la propagation des ondes vibro-acoustiques dans la structure (i.e. présence d’ondes de Bloch-Floquet) ainsi que le rayonnement acoustique en champ lointain, que la coque soit revêtue ou non.

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