Rencontre avec une vague scélérate : Le système de mesure HBM a donné des résultats fiables

Les chercheurs de l'Université Technique de Hambourg-Harburg ont simulé, au cours d’un essai spectaculaire, l'impact d'une vague scélérate frappant de plein fouet une fenêtre d'un navire de croisière. Le système de mesure Genesis HighSpeed de HBM a assuré l’acquisition de données et donné des résultats fiables pendant l'essai.

De très grandes fenêtres, transparentes, légères, éclairantes et spacieuses sont de plus en plus installées sur les énormes navires de croisière. Ceux sont des valeurs architecturales nécessaires qui, cependant, soulèvent beaucoup de questions lors de la conception de bateau. L'impact des vagues est en particulier un sujet critique : pour la conception des fenêtres du bateau, quelles sont les exigences qui doivent être prises en compte lorsque la fenêtre est soumise à l'impact de masses énormes d'eau ? Les fenêtres actuellement installées pourraient-elles résister à une « vague scélérate » ?

Rencontrer une vague scélérate, pourtant extrêmement rare, est cependant un scénario imaginable. Des accidents de bateaux et la rencontre avec des « vagues scélérates » occasionnelles et énormes ont été maintes et maintes fois rapportés depuis des décennies: réalité ou histoire de marin ? Seulement depuis le 11 septembre 1995, quand une vague monstrueuse a frappé le paquebot de ligne « Queen Elizabeth 2 », ce  phénomène a bien été considéré scientifiquement, reconnu et prouvé.

La recherche sur ce sujet a juste commencé par divers aspects de protection lors de la conception du bateau. Mais quelles sont les conditions de conception requises pour les composants du bateau, par exemple les fenêtres, pour leur permettre de tenir même sous l’effet d’un énorme choc provoqué par une  vague gigantesque heurtant le bateau ? Une fenêtre peut-elle résister à une vague scélérate ? Il y a un besoin réel et croissant de pouvoir répondre à ces questions, puisque des fenêtres toujours plus grandes sont installées sur les bateaux modernes.

Un projet de recherche mené par le professeur Wolfgang Fricke de l'Institut pour la Conception Structurale des bateaux et d'analyse de l’Université Technique de Hambourg-Harburg étudie les questions résultant de l'utilisation de fenêtres de plus en plus grandes sur les bateaux, en considérant également l'impact des vagues et même en simulant la rencontre avec une vague géante.

Essai spectaculaire : L'eau frappe le carreau de la fenêtre à 100 km/h

Instrumentation de jauges de pression PMS40 de HBM sur le carreau en verre feuilleté

Ces questions sont étudiées expérimentalement, par exemple, au cours d’un essai simulant une vague frappant une fenêtre, cet essai a également été montré à la télévision.

Les ingénieurs en recherche ont voulu découvrir si la fenêtre serait détruite et connaître ce qui se produisait exactement au moment de l'impact. Deux essais de chute ont donc été réalisés : pour le premier essai de chute, la taille et la quantité d’eau ont été choisies de sorte que le verre n'a pas subi de dommages. L'intention du deuxième essai de chute, durant lequel 1500 litres d'eau contenu dans un ballon ont été jetés de 38 m de haut, était en tout cas de briser le panneau de fenêtre contrairement à ce qui a été dit dans le  reportage de la télévision. Des calculs numériques avaient été effectués auparavant pour répondre à cette demande.

Aucun rapport concluant ne peut être fait au sujet de l'amplitude d'onde à laquelle la force d’impact correspond. Cependant, cet essai a l'avantage de montrer que la charge est bien définie et qu’elle peut être simulée en employant la méthode des éléments finis et être corrélée avec des calculs hydrodynamiques.

Le but est de permettre de produire des charges soudaines comme celles rencontrées, par exemple, dans des mers fortes, de calculer la réponse de la structure de la coque et d'identifier des approches potentielles pour améliorer la conception structurale. Dans ce but, les valeurs mesurées sont comparées aux résultats des calculs. Quatre jauges de mesure de pression PMS40 de HBM ont été installées sur la vitre de la fenêtre. Les jauges PMS40 sont la solution idéale pour mesurer des pics de pression, lors d’explosions ou ondes de chocs par exemple. Dans ce type d’applications, le temps de montée de la courbe de pression est très court et les crêtes de pression sont élevées.

Système d’acquisition de données rapide Genesis HighSpeed

Une fenêtre cassée et de nombreuses questions ouvertes : Vue de l’objet testé après avoir été frappé par le paquet d’eau.

L'Université Technique de Hambourg-Harburg a choisi l'enregistreur graphique mobile GEN2i de HBM de la famille « Genesis HighSpeed » en tant que système d’acquisition des données. Avec la bonne raison : au  moment où la vague scélérate frappe la fenêtre, une quantité considérable de données de mesure se produit, toutes doivent être lues avec une grande résolution de manière à fournir des perspicacités détaillées dans les événements qui ont eu lieu en quelques secondes. Le GEN2i a été équipé d'une carte d’amplification pour ponts de jauge, offrant un taux d’échantillonnage de 1 MégaEchantillon / s permettant ainsi de détecter les crêtes de pression les plus rapides.

Conditions extrêmes pour le test et le matériel d'essai, des millions de données par seconde doivent être enregistrés, sauvegardée en toute sûreté et rapidement visualisés. Ces niveaux élevés de performance  informatique sont tout à fait standard avec Genesis HighSpeed : le logiciel Perception de visualiser sur écran les données en quelques secondes grâce à sa technologie brevetée de StatStream.  L'utilisateur a accès aux données brutes au lieu d’information modelée.  En outre, la protection des données a été la première priorité, tenu du fait qu'il aurait été difficile ou très cher de répéter des essais comme celui-ci.

Avec une excellente protection des données, une résolution maximale, un traitement rapide des mesures, ce matériel d’essai extrêmement fiable est l’outil prédestiné pour une l'analyse d’essais extrêmes, pour fournit des résultats significatifs et garantir une sûreté future en mer.

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