INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Le deuxième paramètre d’apparence de trajectoire est en outre également attribué aux points suivants de la trajectoire candidate. Ainsi, des points d’une trajectoire candidate ne peuvent pas avoir un premier paramètre d’apparence de trajectoire, si les points précédents, à savoir ceux situés au plus près du bâtiment de surface 10, ont un deuxième paramètre d’apparence de trajectoire.
Ainsi, selon des modes de réalisation de l’invention, une trajectoire candidate a un premier paramètre d’apparence si le premier paramètre d’apparence est attribué à tous les points de la trajectoire candidate, et qu’une trajectoire candidate a un deuxième paramètre d’apparence si le deuxième paramètre d’apparence est attribué à au moins un point de la trajectoire candidate.
Dans d’autres modes de réalisation, les paramètres d’apparence de zone peuvent être des motifs différents pour les différents degrés d’accessibilité.
La représente les autres étapes 200, 300 et 400 de calcul du procédé d’aide au guidage selon des modes de réalisation de l’invention.
Dans la deuxième étape de calcul 200, un ensemble de trajectoires candidates (par exemple les trajectoires 24, 25, 26 de la ) du bâtiment de surface 10 dans le secteur géographique 21 sont calculées à l’étape 202, en fonction de paramètres de navigation obtenus à l’étape 201.
Le point de départ de chacune des trajectoires candidates correspond à l’emplacement courant du bâtiment de surface 10 et se poursuit sensiblement sous la forme d’un arc de cercle, sur une longueur prédéfinie. La valeur de la corde, pour chaque arc de cercle, est croissante. La modélisation de telles trajectoires ne présente donc pas de complexité calculatoire.
Bien qu’il soit toujours envisageable que le bâtiment de surface 10 emprunte finalement une trajectoire qui ne corresponde pas exactement à l’une des trajectoires candidates représentées, le nombre suffisamment élevé de trajectoires candidates représentées sur l’interface homme machine permet de fournir un nombre considérable d’options de navigation, en fonction de leur faisabilité.
Une des trajectoires candidates correspond à un segment qui part de l’emplacement du bâtiment de surface 10 et est aligné avec son cap.
Chacune des trajectoires candidates correspond ainsi à un taux de giration différent du bâtiment de surface 10. Le taux de giration correspond à la vitesse à laquelle le bâtiment de surface 10 change de cap ainsi que la direction de son changement de cap (bâbord ou tribord).
Le taux de giration peut également être appelé « vitesse de giration ». En réalité, le taux de giration est la vitesse de giration du bâtiment de surface, en degrés par minute (°/min).
Il peut être calculé soit à partir de la variation de cap, soit à partir de la formule ci-dessous, avec un rayon de giration extrapolé à partir des positions successives du navire (les unités sont en italique) :
Taux de giration ( °/min ) = 360/Durée_tour( min ) = 360*Vitesse( m/min )/(2*Pi*Rayon_giration( m )) = 360*60*1852/(2*Pi*3600)*Vitesse( nœud )/Rayon_giration( m ) = 5556/Pi*Vitesse( nœud )/Rayon_giration( m )
En faisant de nouveau référence à la , onze trajectoires candidates sont représentées : une trajectoire candidate 26 correspondant à un taux de giration nul, cinq trajectoires à bâbord avec différents taux de giration, et cinq trajectoires à tribord avec différents taux de giration (par exemple les trajectoires 24 et 25 sur la ). Bien entendu, le nombre de trajectoires candidates peut être paramétré de manière différente.
Les différentes trajectoires candidates peuvent être déterminées puis sauvegardées dans une zone mémoire.
Dans une troisième étape 300, chaque trajectoire candidate (24, 25, 26) peut être classée en fonction du degré d’accessibilité de la zone du secteur géographique traversée par la trajectoire possible (24, 25, 26), et en fonction de la faisabilité d’une ou plusieurs actions prédéfinies sur ladite trajectoire candidate (24, 25, 26).
Dans une étape 301, le domaine de giration étendu est calculé. Il correspond au domaine de vol calculé lors de l’étape 102, affiné avec le paramètre supplémentaire du taux de giration du bâtiment de surface 10.
Pour chaque trajectoire candidate, la profondeur estimée du dispositif sous-marin 11 peut être calculée à l’étape 303 en fonction de la vitesse du bâtiment de surface 10, supposée constante depuis la position courante du bâtiment de surface 10, de la longueur défilée du câble tracteur, également supposée constante depuis la position courante du bâtiment de surface 10, et du taux de giration sur la trajectoire candidate.
La longueur défilée du câble tracteur correspond à la longueur de câble déroulée hors du treuil.
Le signal reçu donne ainsi le signal de référence pour les prochaines étapes de l’analyse, et il est stocké dans une mémoire du nœud récepteur (par exemple la mémoire 314).
La phase préliminaire 501 comprend aussi une étape de sélection d’un code initial qui va correspondre au signal à émettre depuis le nœud émetteur, pour générer une séquence codée qui va déclencher une onde ultrasonore guidée dans le rail depuis le point P1 vers le point P2. Dans l’exemple, le code qui est choisi est composé d’une suite de ‘0’ et de ‘1’.
Le procédé est initié lors de l’émission 502 d’une onde ultrasonore guidée dans le rail, l’onde guidée correspondant à un signal modulé par le code prédéfini (i.e. une séquence codée) émis par le transducteur émetteur positionné à proximité du premier point P1.
Le déclenchement de l’envoi d’ondes ultrasonores guidées dans le rail est fait sans se préoccuper du passage des trains.
Le signal codé est reçu 504 par le transducteur du point P2. La illustre de manière schématique, comment une séquence codée avec un code ‘11100110’ émise au point P1 est reçue au point P2. Le signal codé reçu est stocké en mémoire du nœud récepteur associé au point P2 pour en faire l’analyse.
Dans une étape suivante 506, le procédé opère une corrélation mathématique entre le signal initial stocké en mémoire du nœud récepteur et le signal codé reçu.
L’étape suivante 508 consiste à appliquer un seuil sur l’enveloppe du signal redressé (valeur absolue) de la corrélation. Tel qu’illustré sur la de l’article de Moll et al., ce signal redressé de corrélation est découpé en tronçons de temps équivalents à la longueur du signal envoyé pour la calibration. Si sur la durée d’un de ces tronçons, l’enveloppe de la corrélation dépasse à un moment donné le seuil alors la valeur ‘1’ est affectée à ce tronçon. Si sur toute la durée d’un tronçon, l’amplitude de l’enveloppe de la corrélation reste en-dessous du seuil alors la valeur ‘0’ est affectée à ce tronçon.
Le procédé poursuit par une étape 510 de comparaison de la suite de ‘1’ et de ‘0’ obtenue à l’étape précédente 508 avec le code initial 501.
La comparaison donne un résultat 512 sur la santé du rail. Si les deux codes sont identiques, le résultat indique que le rail est sain (i.e. pas de défaut détecté), et si les deux codes diffèrent, le procédé indique que le rail n’est pas sain et peut lever une alerte qu’il existe un défaut sur la portion de rail entre les points P1 et P2.
Dans l’article de Moll et al., les auteurs montrent plusieurs exemples de mise en œuvre en laboratoire de ce procédé de communication entre deux transducteurs sur différentes structures de petites dimensions (typiquement inférieures à 1m), mais sans utilisation des signaux pour faire une détection de défaut, en particulier sans indication que les signaux pourraient être utilisés pour effectuer une détection de défaut dans des structures industrielles sans interrompre leur utilisation par des véhicules les utilisant (tels des trains ou des cabines de téléphériques).
Il ressort qu’une l’implémentation de cette approche à un contexte industriel comme celui poursuivi par la présente invention ne serait pas fonctionnelle pour plusieurs raisons.
D’une part, les signaux dans un environnement industriel sont fortement bruités, a fortiori dans le contexte ferroviaire avec présence de trains générant des vibrations parasites captées par les transducteurs. De ce fait, l’étape de corrélation 506 ne produit pas dans ce cas des pics nets, proches de ‘1’ et bien distincts des ‘0’, mais elle donne des valeurs plus petites, qui sont plus proches de 0, et alors le résultat de la corrélation avec les signaux bruités n’est pas bon. Par conséquent, la détermination d’un seuil de détection permettant de discriminer les ‘1’ et les ‘0’ n’est pas possible, et le reste de l’analyse ne serait donc pas fiable. Ainsi, cette solution ne peut pas être viable pour un environnement industriel réel.
D’autre part, la problématique à laquelle s’intéresse la présente invention, est celle des propagations d’ondes ultrasonores guidées sur des distances significativement plus longues, comparées aux longueurs d’ondes mises en jeu pour les ondes élastiques, à savoir plusieurs dizaines de milliers de longueurs d’ondes entre deux capteurs sur un rail, versus quelques dizaines de longueurs d’ondes au maximum dans tous les cas présentés par les auteurs de l’article précité.
Aussi, et du fait intrinsèque de la dispersion propre aux ondes élastiques guidées (les différentes composantes fréquentielles du signal se propageant à des vitesses différentes), les signaux de propagation d’ondes élastiques guidées entre deux transducteurs sont très longs et déformés. L’information du signal de calibration est alors « étalée » sur un signal long et très complexe, dont une bonne partie est de petite amplitude par rapport à la composante fréquentielle d’amplitude dominante. L’information est alors noyée dans le bruit électronique ou physique au moment de la mesure par le transducteur. L’opération de corrélation avec le signal courant est donc très difficile à établir (parce que les signaux sont d’une forme très complexe, et dès qu’un minimum de bruit est rajouté, le signal est encore plus différent, et la corrélation devient très compliquée), ce qui s’ajoute à la difficulté mentionnée plus haut en cas de bruit supplémentaire dû aux passages des trains.
Par ailleurs dans le contexte de l’invention, les signaux à corréler sont extrêmement longs, et le procédé présenté sur les figures 5a et 5b basé sur l’approche présentée dans l’article de Moll et al. nécessiterait alors des capacités de calcul importantes, peu compatibles avec un système embarqué peu coûteux.
Ainsi, afin de pallier ces difficultés, les inventeurs ont développé une approche qui est basée sur une étape de calibration avec retournement temporel, et une étape de corrélation spécifique.
L’élément d’étanchéité est avantageusement situé dans le voisinage 330 de l’ouverture 325, de manière à améliorer l’étanchéité entre l’intérieur et l’extérieur de l’ensemble de nettoyage 300.
L’élément de protection mécanique 301 est fixé sur la surface optique 100 via un élément de fixation 340 de l’ensemble de protection, qui peut être une colle, un film adhésif ou une mousse adhésive. L’élément de fixation 340 peut notamment être réparti au niveau de la surface de contact entre l’élément de protection mécanique 301 et la surface optique 100, à l’exception de la surface de contact correspondant à l’ouverture 325, sauf pour le mode de réalisation de la décrit ultérieurement. Par exemple, l’élément de fixation 340 peut être réparti sur trois côtés du rectangle ou du carré formant la surface de contact, à l’exception du côté orienté dans le sens de propagation D des ondes ultrasonores générées à partir du substrat 110.
L’élément d’étanchéité est une pièce en caoutchouc 401 disposée dans l’ouverture 325 de manière à l’obstruer, liée à l’élément de protection mécanique 301 et en contact avec la surface optique 100. Le contact avec la surface optique 100 peut être linéique de manière à faciliter la déformation de la pièce 401 pour permettre le passage de l’onde ultrasonore. L’élément d’étanchéité permet ainsi à la fois d’améliorer l’étanchéité de l’ensemble de nettoyage 300 afin de protéger le transducteur 105, tout en permettant le passage des ondes ultrasonores générées dans le sens D vers l’extérieur de l’élément de protection mécanique 301.
La pièce 401 peut avoir une section triangulaire comme représenté sur la de manière faciliter sa fixation sur l’élément de protection mécanique 301 tout en assurant un contact linéique avec la surface optique 100. La pièce 401 peut avoir une épaisseur maximale, selon la direction de propagation D, inférieure à 2mm, notamment inférieure à 1mm, voire inférieure à 500 μm.
La présente un élément d’étanchéité selon un deuxième mode de réalisation, placé au voisinage 330 de l’ouverture 325.
L’élément d’étanchéité est un revêtement hydrophobe ou superhydrophobe 402 de la surface optique 100, disposé à proximité de l’ouverture 325 de l’élément de protection mécanique 301. Il est préférentiellement disposé au moins partiellement sur la surface optique à proximité immédiate de l’ouverture et a minima à l’extérieur de l’élément de protection mécanique 301 dans le sens de propagation D. De manière préférée, le revêtement hydrophobe ou superhydrophobe 402 est disposé sur la surface optique en regard de l’ouverture 325.
De manière alternative ou complémentaire, le revêtement hydrophobe ou superhydrophobe 402 est disposé sur une paroi de l’élément de protection mécanique 301 formant l’ouverture 325.
Le revêtement hydrophobe ou superhydrophobe 402 permet d’améliorer l’étanchéité de l’ensemble de nettoyage pour protéger le transducteur 105, sans impacter le passage des ondes ultrasonores générées vers l’extérieur de l’élément de protection mécanique 301 dans le sens de propagation D.
La illustre un élément d’étanchéité selon un troisième mode de réalisation, placé au voisinage 330 de l’ouverture 325. Selon le troisième mode de réalisation, l’élément d’étanchéité réalise une fonction de fixation de l’élément de protection mécanique 301 à la surface optique. L’élément d’étanchéité peut notamment être une colle ou une mousse adhésive 403, dont les propriétés permettent le passage de l’onde ultrasonore au travers. En particulier, la dureté associée à l’élément d’étanchéité est supérieure à un seuil de dureté prédéterminé, de manière à réduire l’absorption de l’onde ultrasonore qui traverse l’élément d’étanchéité. La colle ou mousse adhésive 403 peut avoir une largeur maximale, selon la direction de propagation D, inférieure à 2mm, notamment inférieure à 1mm, voire inférieure à 500 μm. La colle ou mousse adhésive 403 peut avoir une épaisseur maximale, selon la direction perpendiculaire à la direction propagation D, inférieure à 3mm, notamment inférieure à 1mm, voire inférieure à 500 μm.
L’élément d’étanchéité peut ainsi former un seul et même élément avec l’élément de fixation 340 présenté ci-avant. Ainsi, la fixation de l’élément de protection mécanique 301 est réalisée en une seule et même étape en répartissant la mousse ou la colle sur l’ensemble de la surface de contact entre l’élément de protection mécanique 301 et la surface optique 100.
Les éléments d’étanchéité présentés ci-avant peuvent en outre être combinés. En particulier, le revêtement hydrophobe ou superhydrophobe 402 peut être utilisé en combinaison avec la pièce en caoutchouc 401 ou avec la mousse adhésive ou colle 403.
En se référant à nouveau à la , l’ensemble de nettoyage 300 selon l’invention peut en outre comprendre au moins un recouvrement en un matériau absorbant d’onde électromagnétique apte à limiter un rayonnement électromagnétique du transducteur d’onde en dehors de l’ensemble de nettoyage. L’invention s’applique à tout matériau ayant pour propriété d’absorber les ondes électromagnétiques. Par exemple, en variante d’un matériau métallique, le recouvrement peut comprendre une couche de textile imprimée à l’aide d’au moins une encre conductrice selon au moins un motif comprenant des zones imprimées et des zones non imprimées selon une disposition adaptée à une plage de fréquences d’absorption correspondante. Dans ce qui suit, il est considéré, à titre illustratif uniquement, que le matériau absorbant d’onde électromagnétique est un matériau métallique.
- un couche métallique 320 sur une face 360 de la surface optique 100 opposée au transducteur 105, ou une couche métallique 310 servant de jonction entre le substrat 110 et la surface optique 100 comme décrite précédemment. Ainsi, lorsqu’une couche métallique 110 est prévue pour assurer la jonction entre le substrat 110 et la surface optique 100, il n’est pas nécessaire de prévoir en outre la couche métallique 320. Toutefois, lorsque la jonction entre le substrat 110 et la surface optique 100 n’est pas métallique, il est plus aisé de disposer une couche métallique 320 sur la face 360. De manière avantageuse, la couche métallique de jonction 310 peut être d’une surface supérieure à celle du substrat 110, comme représenté sur la . Le rayonnement électromagnétique dirigé vers la face 360 de la surface optique 100 est ainsi limité.
A l’étape 100, le secteur géographique est discrétisé en une pluralité de zones, dont la taille peut être réglable. Chaque zone (22, 23 sur la ) peut être représentée par un nombre prédéfini de pixels, constituant une forme donnée et constante d’une zone à l’autre, comme par exemple un carré.
Les zones sont dimensionnées de sorte que l’information pertinente soit visible à l’œil nu par l’utilisateur, tout en fournissant un découpage suffisamment fin du secteur géographique.
La discrétisation du secteur géographique fournit ainsi une mosaïque de zones, dont la position est déterminée par des coordonnées (x, y) dans le repère de la . Pour chacune des zones, il est possible de déterminer le point de passage le plus défavorable pour le dispositif sous-marin 11, à savoir la profondeur minimale de la zone.
Telles qu’utilisée ici, la « profondeur minimale » fait référence, pour une zone donnée, à la profondeur du point le plus haut de la zone, en altitude absolue (selon l’axe z, ). La profondeur minimale pour chaque zone du secteur géographique peut être calculée et stockée en mémoire à l’étape 104.
Selon un mode de réalisation avantageux, une profondeur minimale margée peut être calculée pour chaque zone, à partir de la profondeur minimale de toutes les zones situées dans un rayon prédéfini autour de ladite zone (étape 104’). Le calcul de la profondeur minimale margée permet ainsi de tenir compte des incertitudes « horizontales », c’est-à-dire liées à la position du bâtiment de surface 10 et/ou du dispositif sous-marin 11.
Par exemple, pour un rayon prédéfini égal à un mille nautique, pour chaque point (ou zone) de la carte, un disque de rayon égal à un mille nautique est centré sur le point, puis le point qui a la profondeur minimale dans le disque est déterminé.
Cette profondeur minimale au voisinage de tout point permet de construire une bathymétrie dite « duale », c’est-à-dire une bathymétrie qui inclut une marge horizontale supplémentaire. Le rayon prédéfini peut avoir une valeur par défaut, et/ou être réglable par l’utilisateur.
Le calcul de la bathymétrie duale, qui peut consommer beaucoup de ressources informatiques, peut être effectué en amont de la mission.
A l’étape 105, la marge d’immersion verticale du dispositif sous-marin 11 est extraite d’une mémoire. La marge d’immersion verticale (ou de protection) du dispositif sous-marin 11 correspond à une marge de protection verticale du dispositif sous-marin 11. La marge de protection verticale peut prendre une valeur par défaut, fournie par exemple par le constructeur du dispositif sous-marin 11, et peut être ensuite corrigée.
La marge de protection permet de tenir compte des légers déplacements difficilement maîtrisables du dispositif sous-marin 11, lorsqu’il est immergé, qui peuvent dépendre eux-mêmes, en partie, des caractéristiques structurelles du dispositif sous-marin 11, ainsi que des courants marins.
A l’étape 106, chaque zone de l’ensemble du secteur géographique peut être classée en fonction d’un degré d’accessibilité associé à la zone et représentant le niveau d’accessibilité de la zone. L’ensemble de la bathymétrie 104 de tout le secteur géographique peut être pris en compte pour déterminer le niveau d’accessibilité du bâtiment de surface 10 tractant le dispositif sous-marin 11, et non de seulement quelques isobathes.
La illustre un exemple de classement des zones selon leur degré d’accessibilité. Dans des modes de réalisation, un paramètre d’apparence de zone peut être associé à chaque zone en fonction de son degré d’accessibilité. Le paramètre d’apparence de zone peut être associé à une zone donnée, si la zone est accessible par le bâtiment de surface sans que le dispositif sous-marin 11, compte tenu du déroulement courant du câble, n’atteigne la profondeur minimale de la zone, en tenant compte des marges d’immersion. C’est le cas par exemple de la zone 23 sur la .
Dans un mode de réalisation, le premier degré d’accessibilité satisfait la condition (1) suivante :
P min ≥ M + P c (1)
Dans l’équation (1), le paramètre P min désigne la profondeur minimale margée de la zone, le paramètre M désigne la marge de protection verticale du dispositif sous-marin 11, et le paramètre P c désigne la profondeur courante du dispositif sous-marin 11.
La profondeur courante du dispositif sous-marin peut être calculée en fonction de la longueur filée du câble tracteur et de la vitesse du bâtiment de surface.
Comme représenté sur les dessins, la cuve 2, ou à tout le moins les parois inférieures de chanfrein 25, peuvent être symétriques par rapport au plan 31P.
On précise que le plan 31P peut être confondu avec un plan médian (non référencé) de la coque 3, ce plan médian s’étendant parallèlement à la direction longitudinale X’-X du navire 1. Ainsi, la cuve 2 est non seulement symétrique par rapport au plan 31P, mais aussi centrée par rapport à la coque 3 du navire 1, ce qui tend à limiter le ballottement.
On précise en outre que l’angle formé par la paroi inférieure de chanfrein 25 et la paroi de fond 22 au niveau de l’arête inférieure 32 peut avoir une valeur différente de 45°. Par exemple cette valeur peut être égale à environ 135° ou toute autre valeur réalisable dans le cadre d’une cuve à membranes.
En référence de nouveau à la , à la et à la , une paroi supérieure de chanfrein 26 rejoint la paroi de plafond 23 au niveau d’une arête supérieure 35 de façon à former un angle égal à 45°. En outre, cette paroi supérieure de chanfrein 26 rejoint la paroi longitudinale 24 adjacente au niveau d’une arête intermédiaire 34.
En référence de nouveau à la , on définit : - une distance H, parallèlement à la direction verticale Y’-Y, entre l’arête inférieure 32 et l’arête supérieure 35 ; - une distance C3, parallèlement à la direction verticale Y’-Y, entre l’arête intermédiaire 34 et l’arête supérieure 35 ; et - une distance C4, parallèlement à la direction transversale Z’-Z, entre l’arête intermédiaire 34 et l’arête supérieure 35.
On comprend que les distances C3, C4 et H définissent ensemble les dimensions relatives de la paroi supérieure de chanfrein 26 et de la paroi de plafond 23 de la cuve 2. On comprend en outre que puisque la paroi supérieure de chanfrein 26 rejoint la paroi de plafond 23 au niveau d’une arête supérieure 35 de façon à former un angle égal à 45°, on a C3 = C4.
En outre, les distances C3 et H sont choisies de telle sorte que l’inégalité suivante est vérifiée : C3 ≥ 0,17⋅H.
En outre, dans certains modes de réalisation, la distance C1 est strictement supérieure à la distance C3, et/ou la paroi de plafond 23 de la cuve 2 présente une surface qui est supérieure à la surface de la paroi de fond 22 de la cuve 2.
Le positionnement de la cuve 2 qui a été décrit ci-dessus en référence aux dessins n’est qu’un exemple. Divers autres positionnements de la cuve 2 sont possibles, tant que la cuve 2 est située en arrière du château 6 suivant la direction longitudinale X’-X.
Comme on l’a mentionné précédemment, l’espace de connexion de cuve 50 est surmonté d’un mât d’évacuation de gaz (« gas vent mast » en anglais) 60. De façon connue en soi et comme décrit par exemple dans le document WO 2019/097131 A1, le mât 60 comprend un corps de mât 60C, et une tête de mât (non représentée) disposée à une extrémité 62 du corps de mât 60C et comportant une ouverture 63 permettant d’évacuer le gaz combustible contenu dans la cuve 2.