Brevet FR3135780A1 — publié le 20231124

La divulgation se rapporte à un dispositif de mesure de température configuré pour être apposé sur un composant immergé. Un tel dispositif comprend : - un élément chauffant (ElCh) piloté par un circuit de chauffe (CElC) ; - au moins un module de captation de température (M1, M2), piloté par un module de mesure de température (CEMT), le module de captation étant destiné à capter la température à proximité de l’élément chauffant (ElCh), durant une période prédéterminée ; - au moins un module de mémorisation (M) des températures obtenues par le module de mesure de température (CEMT) ; - un module de transmission (MTrans) des données mémorisées dans le module de mémorisation (M). La divulgation comprend également des systèmes et des méthodes comprenant la mise en œuvre d’un tel dispositif. Figure 1. Capteur de biocolonisation La divulgation se rapporte à la mesure de biocolonisation. La divulgation se rapporte plus particulièrement à la mesure de la biocolonisation en environnement marin. La divulgation se rapporte encore plus spécifiquement à un dispositif de mesure de biocolonisation en milieu marin. Art Antérieur Les projets d’éoliennes flottantes se développent à l’échelle mondiale de manière prometteuse. Un de leurs composants clés est le câble dynamique de puissance permettant le raccordement des éoliennes à leur sous station électrique et au réseau énergétique sous-marin. Ce câble de transmission de la puissance électrique obtenu à partir de l’éolienne est un composant clé du système électrique. Son fonctionnement doit donc être soigneusement monitoré. Il est intellectuellement facile de penser que ce câble ne présente pas de difficulté de fonctionnement car il repose sur le fond marin et ne subit finalement peu de contraintes par rapport à l’éolienne elle-même. Or cette idée doit être battue en brèche : ce câble subit lui aussi les effets du temps, notamment du fait d’un effet peu connu mais plus impactant qu’est la biocolonisation. On entend par biocolonisation le développement de concrétions marines (algues, moules, huîtres) qui peuvent atteindre plusieurs dizaines de centimètres d’épaisseur. Cette biocolonisation se déroule paradoxalement sous l’effet du fonctionnement du câble : le passage d’une quantité importante d’électricité dans le câble entraine un échauffement de celui-ci. Cet échauffement du câble provoque un échauffement local de l’eau de mer se trouvant au contact du câble. Cet échauffement favorise lui-même la biocolonisation en rendant le milieu proche du câble plus favorable à la formation de concrétions. Or, de manière traditionnelle, les paramètres de fabrication du câble de puissance incluent la capacité du câble à se refroidir grâce au milieu (i.e. grâce à l’eau de mer qui l’entoure). La biocolonisation entraîne donc une variation, in situ, des paramètres initiaux pris en compte lors de la fabrication du câble de puissance. En d’autres termes, le transport d’électricité peut augmenter la température de l’eau aux alentours du câble ce qui entraîne une biocolonisation plus importante du câble. De plus, par l’effet d’écran thermique, de masse additionnelle et de modification de la rugosité, la biocolonisation va impacter le comportement du câble dynamique. Parmi les effets majeurs découlant de la biocolonisation, on note notamment les sollicitations hydrodynamiques modifiant la tenue en situation de tempête ou de fatigue ; mais également les effets thermiques autour du câble. Compte tenu de la variété des éléments du câble (modules de flottabilité, raidisseurs) et de la variété des environnements biologiques, la modélisation de ce phénomène reste un challenge. Il est donc nécessaire de comprendre le rôle de la biocolonisation, dans sa variabilité, pour concentrer des études sur des composants particuliers. Il est ainsi nécessaire non seulement d’adresser l’effet de la biocolonisation des ombilicaux dynamiques sur les échanges thermiques, mais également de disposer de moyens de mesurer, en temps réel ou en temps différé, l’étendue de la biocolonisation elle-même. Il est également nécessaire de mesurer cette biocolonisation afin notamment d’évaluer le besoin de maintenance ou de remplacement des câbles. Résumé La divulgation a été conçu en conservant ces inconvénients de l’art antérieur à l’esprit. La divulgation se rapporte plus particulièrement à un dispositif pour la mesure indirecte de la biocolonisation. Plus particulièrement, la divulgation se rapporte à un dispositif de mesure de température configuré pour être apposé sur un composant immergé. Un tel dispositif de mesure de température comprend : un élément chauffant piloté par un circuit de chauffe ; au moins un module de captation de température, piloté par un module de mesure de température, le module de captation étant destiné à capter la température à proximité du module de chauffage, durant une période prédéterminée ; au moins un module de mémorisation des températures obtenues par le module de mesure de température ; un module de transmission des données mémorisées dans le module de mémorisation. Ainsi, il est possible de recueillir des températures à proximité de l’élément chauffant intégré au dispositif, pendant une période de temps prédéterminée, pendant et après une durée pendant laquelle l’élément chauffant est actif et chauffé. Le dispositif peut comprend une source d’alimentation autonome, comme par exemple un ensemble de batteries ou accumulateurs pour alimenter le chauffage et les modules électroniques destinés au pilotage et à la mesure de température en fonction du temps, le maintien en mode veilleuse du dispositif. Selon une caractéristique particulière, le dispositif comprend une partie dite de chauffe et de mesure, de forme globalement hémicylindrique, comportant une pluralité de couches comprenant : Une couche de support, en contact avec la surface externe du composant immergé ; Une couche d’isolation, permettant d’isoler la couche support ; Une couche de chauffe, comprenant ledit au moins un élément chauffant ; Une couche métallique, dite d’accumulation pour accumuler la chaleur produite par la couche de chauffe. Une telle configuration permet de maitriser les conditions de chauffe et de mesure de température au cours du temps. Selon une caractéristique particulière, le dispositif comprend au moins deux modules de captation de température et au moins un premier un module de captation de température est inséré au sein de la couche d’accumulation et au moins un deuxième un module de captation de température est inséré au sein de la couche d’isolation. Selon une caractéristique particulière, le dispositif comprend une partie composée d’une part des moyens d’alimentation du dispositif et d’autre part d’un module comportant notamment le circuit de chauffe, le module de mesure de température, le module de mémorisation, et le module de transmission, cette partie étant distincte d’une partie dite de chauffe et de mesure. Selon une caractéristique particulière, au moins une portion de la première partie comprend un traitement limitant la biocolonisation. Selon une caractéristique particulière, le module de transmission des données comprend un composant de transmission acoustique. Selon un autre aspect, l’invention se rapporte également à système d’obtention de données représentative d’une biocolonisation d’un composant immergé en pleine mer, système caractérisé en ce qu’il comprend au moins un dispositif de mesure de température tel que décrit dans la présente et au moins un dispositif de traitement de données de réponse en température transmises par ledit au moins un dispositif de mesure de température, ledit dispositif de traitement étant apte à caractériser la biocolonisation du composant immergé en fonction des données de réponse en température. Les données de réponse en température peuvent être des données horodatées de température des modules de captation de température qui sont stockées en mémoire. Elles sont fonction du temps et obtenue sur une courte durée (typiquement inférieure à 15 minutes ). Selon un autre aspect, l’invention se rapporte également à un procédé d’obtention de données représentative d’une biocolonisation d’un composant immergé. Un tel procédé est mis en œuvre par un système tel que décrit dans la présente et un tel procédé comprend les étapes suivantes : une étape de chauffe, pendant une période prédéterminée, dudit élément chauffant dudit au moins un dispositif de mesure de température ; une pluralités d’étapes de mesure de température résultant de l’étape de chauffe ; étape de stockage des données mesurées, notamment comprenant l’horodatage de ces données ; et ultérieurement, une étape de transmission des données stockées, s’accompagnant ensuite par une étape de caractérisation de la biocolonisation à l’aide des données de température transmises. Selon une caractéristique particulière, l’étape de caractérisation de la biocolonisation à l’aide des données de température transmises comprend le calcul d’un coefficient de transfert de chaleur h de la faune et de la flore sous-marine constituant la biocolonisation, à l'aide d'un modèle thermique analytique 1D ou d’un modèle thermique conductif résolu par la méthode des quadripôles. Selon une implémentation préférée, les différentes étapes des procédés selon la présente divulgation sont mises en œuvre par un ou plusieurs logiciels ou programmes d'ordinateur, comprenant des instructions logicielles destinées à être exécutées par un processeur de données d'un terminal d’exécution selon la présente technique et étant conçu pour commander l'exécution des différentes étapes des procédés, mis en œuvre au niveau d’un terminal de communication, d’un serveur distant et/ou d’une chaîne de blocs, dans le cadre d’une répartition des traitements à effectuer et déterminés par un code source scripté ou un code compilé. En conséquence, la présente technique vise aussi des programmes, susceptibles d’être exécutés par un ordinateur ou par un processeur de données, ces programmes comportant des instructions pour commander l'exécution des étapes des procédés tel que mentionnés ci-dessus. Un programme peut utiliser n’importe quel langage de programmation, et être sous la forme de code source, code objet, ou de code intermédiaire entre code source et code objet, tel que dans une forme partiellement compilée, ou dans n’importe quelle autre forme souhaitable. La présente technique vise aussi un support d'informations lisible par un processeur de données, et comportant des instructions d'un programme tel que mentionné ci-dessus. Le support d'informations peut être n'importe quelle entité ou terminal capable de stocker le programme. Par exemple, le support peut comporter un moyen de stockage, tel qu'une ROM, par exemple un CD ROM ou une ROM de circuit microélectronique, ou encore un moyen d'enregistrement magnétique, par exemple un support mobile (carte mémoire) ou un disque dur ou un SSD. D'autre part, le support d'informations peut être un support transmissible tel qu'un signal électrique ou optique, qui peut être acheminé via un câble électrique ou optique, par radio ou par d'autres moyens. Le programme selon la présente technique peut être en particulier téléchargé sur un réseau de type Internet. Alternativement, le support d'informations peut être un circuit intégré dans lequel le programme est incorporé, le circuit étant adapté pour exécuter ou pour être utilisé dans l'exécution du procédé en question. Selon un mode de réalisation, la présente technique est mise en œuvre au moyen de composants logiciels et/ou matériels. Dans cette optique, le terme "module" peut correspondre dans ce document aussi bien à un composant logiciel, qu'à un composant matériel ou à un ensemble de composants matériels et logiciels. Un composant logiciel correspond à un ou plusieurs programmes d'ordinateur, un ou plusieurs sous-programmes d'un programme, ou de manière plus générale à tout élément d'un programme ou d'un logiciel apte à mettre en œuvre une fonction ou un ensemble de fonctions, selon ce qui est décrit ci-dessous pour le module concerné. Un tel composant logiciel est exécuté par un processeur de données d'une entité physique (terminal, serveur, passerelle, set-top-box, routeur, etc.) et est susceptible d'accéder aux ressources matérielles de cette entité physique (mémoires, supports d'enregistrement, bus de communication, cartes électroniques d'entrées/sorties, interfaces utilisateur, etc.). De la même manière, un composant matériel correspond à tout élément d'un ensemble matériel (ou hardware) apte à mettre en œuvre une fonction ou un ensemble de fonctions, selon ce qui est décrit ci-dessous pour le module concerné. Il peut s'agir d'un composant matériel programmable ou avec processeur intégré pour l'exécution de logiciel, par exemple un circuit intégré, une carte à puce, une carte à mémoire, une carte électronique pour l'exécution d'un micrologiciel (firmware), etc. Chaque composante du système précédemment décrit met bien entendu en œuvre ses propres modules logiciels. Les différents modes de réalisation mentionnés ci-dessus sont combinables entre eux pour la mise en œuvre de la présente technique. D'autres buts, caractéristiques et avantages de la divulgation apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre de simple exemple illustratif, et non limitatif, en relation avec les figures, parmi lesquelles : représente une coupe d’une partie du dispositif de mesure de température ; illustre les différents modules du dispositif de mesure de température ; est une coupe illustrant une configuration hémicylindrique d’une portion du dispositif de mesure de température sur un élément immergé ; illustre schématiquement le procédé de mesure et de traitement mis en œuvre ; représente une exemple de réalisation du dispositif de mesure de température ; est une vue de coupe de la deuxième partie du dispositif de mesure de température exemplifié en . illustre schématiquement la structure programmatique du dispositif de mesure de température. Dispositif de mesure de température configuré pour être apposé sur un composant immergé, dispositif caractérisé en ce qu’il comprend : un élément chauffant (ElCh) piloté par un circuit de chauffe (CElC) ; au moins un module de captation de température (M1, M2), piloté par un module de mesure de température (CEMT), le module de captation étant destiné à capter la température à proximité de l’élément chauffant (ElCh), durant une période prédéterminée ; au moins un module de mémorisation (M) des températures obtenues par le module de mesure de température (CEMT) ; un module de transmission (MTrans) des données mémorisées dans le module de mémorisation (M). Dispositif de mesure de température selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend une partie (P2) dite de chauffe et de mesure, de forme globalement hémicylindrique, comprenant une pluralité de couches comprenant : Une couche de support (C4), en contact avec la surface externe du composant immergé ; Une couche d’isolation (C3), permettant d’isoler la couche support ; Une couche de chauffe (C2), comprenant ledit au moins un élément chauffant (ElCh) ; Une couche métallique (C1), dite d’accumulation pour accumuler la chaleur produite par la couche de chauffe. Dispositif de mesure de température selon la revendication 2, caractérisé en ce qu’il comprend au moins deux modules de captation de température (M1, M2) et en ce qu’au moins un premier un module de captation de température (M1) est inséré au sein de la couche d’accumulation (C1) et en ce qu’au moins un deuxième un module de captation de température (M2) est inséré au sein de la couche d’isolation (C3). Dispositif de mesure de température selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend une partie (P1) comprenant d’une part des moyens d’alimentation du dispositif de mesure de température et d’autre part un module (PSup) comprenant notamment le circuit de chauffe (CElC), le module de mesure de température (CEMT), le module de mémorisation (M), et le module de transmission (MTrans), cette partie P1 étant distincte d’une partie (P2) dite de chauffe et de mesure. Dispositif de mesure de température selon la revendication 4, caractérisé en ce qu’au moins une portion de la partie P1 comprend un traitement limitant la biocolonisation. Dispositif de mesure de température selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module de transmission (MTrans) des données comprend un composant de transmission acoustique (HPi). Système d’obtention de données représentative d’une biocolonisation d’un composant immergé en pleine mer, système caractérisé en ce qu’il comprend au moins un dispositif de mesure de température selon la revendication 1 et au moins un dispositif de traitement de données de réponse en température transmises par ledit au moins un dispositif de mesure de température, ledit dispositif de traitement étant apte à caractériser la biocolonisation du composant immergé en fonction des données de réponse en températures. Procédé d’obtention de données représentative d’une biocolonisation d’un composant immergé, procédé mis en œuvre par un système selon la revendication 7, et caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes : une étape de chauffe (E001), pendant une période prédéterminée, dudit élément chauffant dudit au moins un dispositif de mesure de température ; une pluralités d’étapes de mesure (E002) de température résultant de l’étape de chauffe ; étape de stockage (E003) des données mesurées, notamment comprenant l’horodatage de ces données ; et ultérieurement, une étape de transmission (E004) des données stockées, suivi d’une étape de caractérisation (E005) de la biocolonisation à l’aide des données de température transmises. Procédé d’obtention de données représentative d’une biocolonisation d’un composant immergé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l’étape de caractérisation (E005) de la biocolonisation à l’aide des données de température transmises comprend le calcul d’un coefficient de transfert de chaleur h de la faune et de la flore sous-marine constituant la biocolonisation, à l'aide d'un modèle thermique analytique 1D ou d’un modèle thermique conductif résolu par la méthode des quadripôles. Produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour la mise en œuvre d’un procédé d’obtention de données représentative d’une biocolonisation selon la revendication 8, lorsqu’il est exécuté par un processeur.