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RÉSUMÉ
L’hydroaccoustique désigne les bruits liés aux phénomènes hydrodynamiques et concerne de manière générale « l'acoustique dans l'eau », qui permet entre autres le repérage des bancs de poissons. L’objet de cet article est le « bruit des navires », non concerné de fait par l’appellation d’hydroacoustique. Ces navires dégagent différentes sortes de bruit : le bruit dans l’eau (leur rayonnement) et le bruit à bord (passagers, équipage et bruit rayonné dans l’air). Dans un premier temps, les différences entre l’air et l’eau sont abordées afin de mieux cerner le sujet. Puis, les débits fluctuants et les forces fluctuantes sont détaillées. Les hélices et le bruit qu’elles engendrent font évidemment partie de ce « bruit des navires ». Pour terminer, sont expliquées les prises de mesures accoustiques dans l’eau.
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Gérard FOURNIER : Docteur ès sciences - Conseiller scientifique à GFIC
INTRODUCTION
De même que l'aéroacoustique concerne le bruit lié aux phénomènes aérodynamiques (voir article « L'aéroacoustique en aéronautique » dans ce même traité), l'hydroacoustique désigne ici le bruit lié aux phénomènes hydrodynamiques. Mais comme ce mot contracté désigne le plus souvent « l'acoustique dans l'eau », dont la principale application est le repérage des bancs de poissons, le titre a été complété par « bruit des navires » pour être plus clair. Ce bruit des navires est bien d'une part le bruit qu'ils rayonnent dans l'eau, auquel seuls les militaires attachent beaucoup d'importance (problèmes de détection et de discrétion), et d'autre part le bruit à bord qui concerne les passagers et l'équipage ainsi que le bruit rayonné dans l'air qui peut poser des problèmes au voisinage des installations portuaires. Les notions générales sont déjà exposées ailleurs dans ce traité « Bruit et vibrations ». Pour les aspects fondamentaux, il est conseillé de se reporter aux articles à « Aéroacoustique et hydroacoustique ». Il est également fait référence aux articles , « Bruit des ventilateurs » et « Bruit des pompes ».
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6. Mesures acoustiques dans l'eau
La simulation sur maquette des sources de bruit est difficile, surtout s'il y a cavitation. De plus, la simulation du champ libre par des parois anéchoïques situées à plusieurs longueurs d'onde des sources est impossible en tunnel hydrodynamique. La caractérisation du bruit des navires doit donc se faire en mer. Il faut obtenir le spectre de bruit, la pression ou l'intensité acoustique à distance connue, la directivité et localiser la source sur le navire.
6.1 Mesures ponctuelles
Il s'agit des mesures faites avec un ou plusieurs hydrophones dont les signaux sont analysés indépendemment.
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Mesures à bord
L'intérêt des mesures à bord est de s'affranchir des incertitudes sur le milieu de propagation, en particulier de son atténuation dépendant éventuellement de la fréquence. L'hydrophone doit être placé là où les fluctuations hydrodynamiques sont faibles, c'est-à-dire de préférence à la proue. Le spectre est bien mesuré (en relatif). Le niveau sonore mesuré peut permettre de restituer celui du champ libre si la source est bien identifiée, par exemple l'hélice qui se trouve à une distance précise de l'hydrophone, mais il ne s'agit que d'une direction particulière et la présence de la coque constitue un grand réflecteur qui n'est pas pour autant assimilable à un plan infini, d'où une incertitude de quelques décibels sur le niveau.
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Mesures ponctuelles fixes
Il s'agit de mesures faites avec un ou plusieurs hydrophones attachés à des bouées. Les positions des hydrophones et du navire émetteur de bruit peuvent être connues avec précision (GPS). Ces mesures donnent le spectre, les niveaux, la directivité. Pour connaître l'atténuation du milieu de propagation, il faut que le navire émette des signaux étalonnés.
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Mesures ponctuelles mobiles
Il s'agit de mesures faites avec un ou des hydrophones portés ou tractés par un navire d'écoute. Les commentaires sont les mêmes que dans les cas précédents. Le choix dépend de critères opérationnels.
6.2 Réseaux d'hydrophones
L'intérêt des réseaux d'hydrophones est de traiter les signaux en recherchant l'information...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - GOLDSTEIN (M.E.) - Aeroacoustics - McGraw-Hill International Book Company (New-York) (1976).
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(2) - BLAKE (W.K.) - Mechanics of flow-induced sound and vibration - Applied Mathematics and Mechanics, Volume 17. Academic Press Inc. (Londres, Orlando) (1986).
-
(3) - ROSSITER (J.E.) - « Wind tunnel experiments in the flow over rectangular cavities at subsonic and transonic speeds » - R and M 3438, Aeronautical Research Coucil, Great Britain (1966).
-
(4) - DE METZ (F.C.), FARABEE (T.M.) - « Laminar and turbulent shear flow induced cavity resonances » - Paper 77-1293, AIAA Aeroacoustics Conference, Atlanta, USA (3-5 October 1977).
-
(5) - LYON (R.H.) - Statistical energy analysis of dynamical systems : theory and applications - M.I.T. Press (Boston) (1975).
-
(6) - JUNGER (M.C.), FEIT (D.) - Sound, structures...
ANNEXES
Les références et sont des ouvrages de base.
Archives Génie IndustrielFOURNIER (G.) - Aéroacoustique et hydroacoustique - (1990).
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