Equipe de serviço de engenharia da HBK entra no projeto Advens Cybersecurity da IMOCA

Durante a última corrida Vendée Globe, a HBK esteve envolvida no projeto Advens para o projeto de Segurança Cibernética, que envolveu o desenvolvimento e instalação de strain gauges ópticos nas lâminas de um barco.
Essas lâminas são 'asas' especiais colocadas sob o casco do navio, compostas por um eixo (a parte mais longa e normalmente reta que entra e sai do casco), um plano de apoio (geralmente curvo) e uma ponta (uma parte reta e vertical ) À medida que o barco ganha velocidade, o casco fica apoiado na parte inferior das lâminas, o que o levanta, por isso tem menos resistência à água e aumenta a velocidade. As lâminas são mais eficazes ao navegar e alcançar (vento lateral) e só podem ser usados quando as condições de navegação são relativamente calmas. Dependendo desses diferentes fatores - e para otimizar ainda mais o desempenho do barco - há também um mecanismo que permite que as lâminas sejam retraídas para o casco.

O uso de lâminas em corridas offshore é recente; elas foram usados pela primeira vez no Vendée Globe 2016 (a corrida acontece a cada quatro anos). A sua eficácia foi rapidamente sentida - com os primeiros quatro barcos a chegarem à linha de chegada equipados com eles - mas a técnica apresentava algumas fragilidades. Desde então, os designers trabalharam para melhorar o desempenho e a confiabilidade.

Problema

O Vendée Globe - uma corrida de iates sem parar em todo o mundo começando em novembro - atraiu atenção muito além do mundo da vela, devido aos corajosos capitães, que enfrentarão o extenuante percurso de três meses sem nenhuma assistência.
Durante esse tempo, eles enfrentarão condições climáticas extremas, mar agitado (principalmente nos oceanos Pacífico e Antártico) e os perigos constantes associados à navegação solo. Como tal, o Vendée Globe não é apenas uma aventura, mas um empreendimento que requer barcos robustos e de alto desempenho, que podem lidar com o constante empurrão de seus limites - e às vezes além.

Solução

Os iates alinhados nesta competição são embalados com equipamentos de alta tecnologia, incluindo sensores que são vitais para monitorar o desempenho de um barco. O especialista em teste e medição, HBK, que tem uma reputação por fabricar sensores de ponta e sistemas de aquisição que podem resistir a condições ambientais extremas, foi abordado para ajudar a equipar as embarcações usando strain gauges ópticos.

Resultados

Esse projeto foi finalizado rapidamente, permitindo o lançamento do barco em setembro de 2019 - oito semanas antes do início da Transat Jacques Vabre. Após alguns testes, ele estava alinhado para a corrida. Apesar de uma falha - ligada ás tomadas do piloto automático - logo após a partida, que obrigou a uma escala de quatro horas em Cherbourg, o Advens para Cibersegurança provou ser muito eficiente e terminou em um admirável quinto lugar. Esse retorno se deve às médias fortes; em apenas um dia, o iate percorreu 521 milhas em 24 horas a uma velocidade média de 22,30 nós.

The International Monohull Open Class Association (IMOCA)

A International Monohull Open Class Association (IMOCA) foi a empresa responsável pela concepção e preparação dos IMOCA Advens for Cybersecurity para o último Vendée Globe, com Thomas Ruyant como capitão.
Seu Diretor Técnico, Laurent Bourgues diz: "As lâminas se tornaram um elemento essencial de desempenho. Hoje, não é exagero dizer que o barco está sendo construído em torno das lâminas, e não o contrário. ”
“Quanto ás lâminas, ainda estamos em fase de aprendizado, pois estão em constante evolução, principalmente em sua forma e dimensões. A validação das escolhas técnicas, dos dados de design e do comportamento, quando levados ao limite, é realizada no mar ", continua Laurent.
Por falta de tempo - e também de dinheiro (uma única lâmina custa cerca de 150.000 euros), não é possível desenvolver e testar protótipos em laboratório. "Por essas razões, decidimos instrumentar as lâminas e registrar os dados de medição. Isso ajuda o capitão a garantir que o barco não ultrapasse seus limites e a seguir podemos fazer uma análise, correlacionando os resultados com outros dados, como vento, condições do mar, velocidade do barco etc ”, acrescenta Laurent.

“As lâminas obviamente desempenharam um papel importante na obtenção desse desempenho. Graças aos sensores e ao sistema de aquisição, o skipper conseguiu utilizá-los da melhor forma, sem ultrapassar os limites ”, explica Laurent Bourgues.

A escolha da fibra óptica

Altamente ciente dos mais recentes avanços tecnológicos no campo da medição, as equipes da IMOCA Thomas Ruyant Racing deste ano escolheram um strain gauge de fibra óptica, que é mais robusto do que os medidores convencionais.
Com sua reputação de confiabilidade e competência com equipamentos complexos, o designer da IMOCA mais uma vez contactou a HBK para ajudar no projeto.
O departamento de engenharia do Sudoeste da Europa da HBK, gerenciado por Carola Corazza, trabalhou com Laurent Bourgues para definir as características dos medidores, bem como o método de instalação na lâmina. “Meu departamento costuma trabalhar o mais próximo possível do local do cliente. Neste caso, entretanto, abrimos uma pequena exceção, a pedido do cliente. A Thomas Ruyant Racing tem sede em Lorient, mas o encontro aconteceu na Itália, porque era importante trabalhar em estreita colaboração com o designer dos componentes do barco - Persico Marine - que tem sede na Itália ”, explica Carola.
Um conjunto de FBGs de medição de deformação em fibra nua, o FS70FBG, foi escolhido para realizar as medições de deformação e - para cada lâmina - quatro pontos de medição foram determinados. “As discussões com o cliente permitiram-nos compreender todas as suas necessidades e propor soluções. A mesma fibra pode ser usada para realizar as medições de temperatura. Portanto, concordamos em personalizá-lo e integrar um sensor térmico ao conjunto ", explica Carola.
De acordo com as especificações do cliente, todos esses pontos de medição (grades de Bragg) são determinados e colocados com precisão ao longo da fibra. Esta fibra é acoplada ao sistema de medição óptica dinâmica FS22 DI (também conhecido como interrogador óptico), que converte as medições ópticas em dados digitais que podem ser usados por sistemas de aquisição convencionais. A distância entre o ponto de medição mais distante e o interrogador óptico é de cinco metros - uma distância relativamente curta em comparação com algumas aplicações que requerem fibras com um comprimento de mais de 30 metros.

Uma corrida contra o tempo ...

Essas escolhas técnicas foram definidas no primeiro trimestre de 2019. Naquela época, a corrida contra o tempo já estava em andamento para a IMOCA Thomas Ruyant Racing, que pretendia alinhar seu barco para o Transat Jacques Vabre, esquema para navegar de Le Havre em Salvador - Bahia no Brasil, no dia 27 de outubro. Então - por razões práticas e para economizar tempo - as lâminas foram concluídas em Lorient, ao invés de Milão, como inicialmente planejado. As equipes de engenharia da HBK têm experiência em toda a Europa, portanto facilmente adaptadas a essa mudança de plano. Como resultado, a instalação dos medidores ópticos foi realizada pelo engenheiro de serviço de campo da HBK, Nicolas Visoianu, que está localizado no escritório francês da empresa.

As lâminas - compostas por uma pilha técnica com várias camadas de fibras de carbono - foram especialmente projetadas para se integrarem à fibra óptica e a parte externa contém um vinco. Inserir a fibra neste vinco é um trabalho meticuloso, como explica Nicolas: “Como são relativamente pesados e difíceis de manusear, a lâmina foi fixada em uma posição que me permitia trabalhar em boas condições. Para obter um desempenho ideal, é muito importante posicionar a fibra com precisão e prestar muita atenção à ligação. Erros cometidos aqui não podem ser corrigidos! Nesta área, a HBK adquiriu expertise que a diferencia de seus concorrentes. No final, deve-se ser capaz de fornecer µm/m, garantido com incerteza aceitável. Este é um nível de especialização difícil de alcançar.”
A cola X120 usada também é uma ilustração da experiência neste campo - ela foi especialmente projetada para a montagem desse tipo de medidor. Ele preenche o vinco até ficar nivelado com a superfície, permitindo a adição de uma camada protetora, tornando-o resistente à água do mar.

Após essa primeira corrida bem-sucedida, uma avaliação foi necessária, para que os dados registrados fossem analisados e correlacionados para buscar maneiras de melhorar. As medições feitas nas lâminas são uma fonte valiosa de informações para melhorar o manuseio do barco. “O preço a pagar é o consumo: 1 A em 24 V não é desprezível ", diz Laurent Bourgues.
Para Nicolas Visoianu, é possível atuar nesse consumo: “Este valor inclui a parte óptica, mas também toda a eletrônica associada ao processamento de dados. Deve-se considerar que esse consumo não pode ser permanente, pois as lâminas não podem ser utilizadas em todas as condições de vento e mar ”.
O CEO da Advens para Cibersegurança, Alexandre Fayeulle, acrescenta: “A Transat Jacques Vabre confirmou o extraordinário potencial do Advens para Cibersegurança. Este barco é muito bem elaborado - dá para sentir que está a frente do seu tempo. Estamos cheios de esperanças e cheios de ambições para a próxima Vendée Globe. ”
Então, todos estarão no convés ... incluindo HBK!

 

Thomas Ruyant terminou o Vendée Globe 2020 - 21 em 6º lugar. Ele chegou ao destino final no dia 28 de janeiro de 2021 às 4:42:01, com tempo de corrida de 80d 15h 22m 01s.

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