Auteur Sujet: Voile : mesure des efforts sur les foils via fibre optique  (Lu 5776 fois)

0 Membres et 1 Invité sur ce sujet

Nico

  • Modérateur
  • *
  • Messages: 44 486
  • FTTH 1000/500 sur Paris 15ème (75)
    • @_GaLaK_
Voile : mesure des efforts sur les foils via fibre optique
« le: 05 novembre 2016 à 16:36:58 »
Dans cet interview d'Armel le Cléac'h sur Voiles et Voiliers, j'ai trouvé ce passage intéressant :

Voilesetvoiliers.com : Ces foils en carbone ont tout de même du flèche en dynamique, ils encaissent des efforts colossaux !

A. Le C. : Il y a des tonnes d’efforts, du genre 30 tonnes/mètre. Mais si on sent que les chocs sont amortis (et ils sont finalement moins violents que sur les monocoques «classiques» où ça tape fort), on constate que le foil prend énormèment de charge mais on ne le sent pas qui «pompe». Et on ne peut pas vraiment voir comment il se comporte à cause de la mer qui passe dessus : quand on est très chargé, on est aussi assez gîté et le «tip» est sous l’eau. Ceux qui peuvent avoir des données réelles de flèche du «shaft» et du «tip», ce sont les teams qui ont installé de la fibre optique dans les foils (Gitana, Safran) pour mesurer les efforts réels sur ces appendices.

Nico

  • Modérateur
  • *
  • Messages: 44 486
  • FTTH 1000/500 sur Paris 15ème (75)
    • @_GaLaK_
Voile : mesure des efforts sur les foils via fibre optique
« Réponse #1 le: 05 novembre 2016 à 16:39:46 »
Sur ce site on trouve le retour d'un logiciel ainsi qu'une photo des équipements :

MESURES D’EFFORTS

Pixel sur Mer calcule les efforts exercés sur les pièces maîtresses de voiliers : mâts, dérives, safrans, structures et câbles carbones…

Une procédure :

Analyse du besoin de mesure.
Choix de la technologie de mesure adaptée.
Mise en place et réalisation de campagne de mesure.
Analyse des données et rédaction de rapport.


Des technologies utilisées en fonction de la structure :

Fibre optique.
Jauge d’extensométrie.
Axe dynamométrique.
Capteur de pression.


Notre compétence spécifique : La Technologie Fibre Optique par réseau de Bragg

Cette technologie de pointe permet d’identifier sur les AC45, Ultimes, Imocas et Maxi-Yachts les niveaux de déformations de pièces composites de manière fiable et précise.
Nous travaillons en partenariat avec la société américaine Micron Optics, pour assurer une prestation de qualité avec des outils performants.

Nico

  • Modérateur
  • *
  • Messages: 44 486
  • FTTH 1000/500 sur Paris 15ème (75)
    • @_GaLaK_
Voile : mesure des efforts sur les foils via fibre optique
« Réponse #2 le: 05 novembre 2016 à 16:44:24 »
Sur le même site, un article de 2013 :

20 octobre 2013
LA FIBRE OPTIQUE, POINTE DE LA TECHNOLOGIE PIXEL SUR MER

 
Basées sur la technologie des réseaux de Bragg par Micron Optics, les jauges de contraintes à base de fibres optiques sont utilisées depuis quelques années dans le secteur industriel : énergies renouvelables (éolien, géothermie..), génie civil (pont, tunnel,…), transports, aérospatial…

Pixel-sur-Mer propose désormais cette technologie complexe et innovante aux teams de course au large.

Une technologie approuvée à l’America’s Cup

Morgan Guillou a apporté l’expertise de Pixel au défi suédois "Artémis Racing" durant 6 mois à San-Fransisco :
« Ces capteurs offrent des possibilités de mesures inédites pour les bateaux de course : des centaines de capteurs sont multiplexés sur quelques lignes de fibre optique. La longueur des fibres peut atteindre plusieurs kilomètres. Ces capteurs sont insensibles à l’immersion, aux interférences électromagnétiques et au vieillissement. »

Pour l’ingénieur de Pixel, c’est une nouvelle conception de la mesure : une meilleure ergonomie, des outils d’interprétation rapides et puissants :
« Un logiciel permet le traitement et l’affichage des données de jauges de contraintes jusqu’à 1KHz. Des alarmes, des graphiques et un système de visualisation sont disponibles pour rendre l’utilisation facile et agréable. Des calculs customs peuvent être appliqués aux données des jauges pour effectuer de la reconstruction de forme et de la conversion d’unité. »

Nico

  • Modérateur
  • *
  • Messages: 44 486
  • FTTH 1000/500 sur Paris 15ème (75)
    • @_GaLaK_
Voile : mesure des efforts sur les foils via fibre optique
« Réponse #3 le: 05 novembre 2016 à 16:46:56 »
On reste chez Pixel sur Mer avec un article plus récent (2016) :

18 juillet 2016
LA FIBRE OPTIQUE TIENT SES PROMESSES : PRÉCISION, FIABILITÉ ET PERFORMANCE

 
AC72 (Artémis 2013), AC45 (Land Rover BAR Team 2014-2016), Imocas, Ultimes…
PIXEL sur MER propose une solution complète de mesure et d’analyse en instrumentation Fibre Optique adaptée à chaque défi technique et sportif.
Rappels sur une technologie qui fait ses preuves…

Dès 2003, le défi suisse Alinghi pour la Coupe de l’America expérimente en condition de course les mesures de contraintes par Fibre Optique sur son monocoque IACC.
Le monitoring de structure en temps réel s’inscrit dès lors dans les programmes de développement de la performance et pour une meilleure maintenance du bateau.
Aujourd’hui la technologie Fibre Optique peut s’appliquer à toutes les classes de voiliers.

Un système de mesure fiable et performant

La Fibre Optique présente des propriétés physiques incomparables pour répondre aux exigences d’un bateau de course. Avec un diamètre de 250 micromètres la Fibre Optique est un outil de mesure qui répond à l’exigence d’une instrumentation de faible encombrement sur ce type de structure composite.

Les capteurs à Fibre Optique répondent aux mêmes fonctions de mesure que les capteurs classiques d’extensométrie. Mais les caractéristiques uniques liées à la fibre apportent d’autres avantages : stabilité et haute résistance en pression et température, insensibilité aux perturbations électromagnétiques, large bande passante et faible atténuation du signal de mesure…
L’instrumentation Fibre Optique possède donc une très bonne résistance en environnements sévères. Elle est particulièrement adaptée à l’agression perpétuelle mécanique et chimique du milieu marin.

Aujourd’hui, la mise en œuvre d’un système de mesure de microdéformation s’effectue dès la phase amont du projet et de la construction ou pour répondre à un déficit du système d’information déjà existant. La fibre peut atteindre toutes les extrémités des matériaux subissant des niveaux élevés de contraintes : safrans, foils, quille, gréement…
Les capteurs de fibres optiques (dits « à réseau de Bragg »), sont répartis sur une même fibre le long de la pièce composite. Les mesures directes de microdéformations et de température permettent d’obtenir un large spectre d’information sur les structures.

Les enjeux de la Fibre Optique

Des enjeux économiques : un système complet de mesure par fibre optique représente a priori un coût supérieur aux technologies classiques. Mais, en plus de la performance, ce système offre des garanties d’investissement : gains de maintenance, longévité de la source de mesure, solution à moindre coût dès que l’application nécessite un grand nombre de capteurs…

Des enjeux sportifs : Un défi America’s Cup compétitif nécessite la mise en œuvre d’un projet de mesure Fibre Optique pour l’analyse de la performance. Outre les centrales inertielles à FO, les teams "Ultimes" et "Imocas" utilisent désormais les propriétés de la FO pour la mesure de contraintes et de déformations.

Des enjeux technologiques : Les matériaux composites sont à la base de nombreuses applications de haute technologie pour leurs qualités mécaniques (résistance, rigidité, densité…).
Cependant, une procédure de mesures « contraintes/déformations » est nécessaire pour anticiper les limites de structure.
La fibre optique à réseau de Bragg, permet une surveillance distribuée au sein du matériau et fournit des informations précises pour la mise en place d’une méthode de prédiction d’usure des composants.

Des enjeux humains : En environnements extrêmes de vitesse et de milieu, la fiabilité des mesures de contraintes participe à l’anticipation des risques et donc à la sécurité des biens et des personnes...

Le retour d’expérience de "PIXEL sur MER", "AIM45" et "MicronOptics"

Jeff Cuzon, navigateur et gérant de Pixel sur Mer :
« Nous exploitons cette technologie depuis 5 ans. Son intégration est simple et transparente pour l’utilisateur. Elle apporte d’excellents résultats dans notre milieu marin, humide et hostile.
Désormais, nous ne naviguons plus dans l’inconnu sans information sur les contraintes mécaniques exercées sur les voiliers (mât, foils, safrans…).
Cette nouvelle connaissance permet de préserver les structures, de les perfectionner (raideur, poids…) et d’optimiser les réglages.
Cette technologie ouvre aussi des perspectives de développement. Je pense par exemples à la reconstruction de forme appliquée notamment au mât (composantes cintre/twist/devers) ou à la prévision de la performance.
Fiabilité matériel, qualité des données, perspectives de développement... Au final, le retour sur investissement de la Fibre est supérieur à ceux des autres technologies de mesure. »

Olivier Douillard, navigateur et gérant de "AIM45", société de services de mesure et d’analyse de performance :
« En mer, les sensations perçues en navigation sont parfois difficiles à interpréter. L’information donnée par la fibre optique apporte une vraie réponse quant aux sollicitations subies par la structure d’un bateau. Car c’est une donnée précise, une mesure brute très fiable qui ne connaît pas de dérive dans le temps.
Je constate aussi une réelle attente de la part des ingénieurs et architectes et leur confiance dans cette mesure pour connaître la réalité des efforts et valider les modèles de calcul.
La valeur fibre optique présente donc un double intérêt sur la phase de développement et la phase d’utilisation d’un bateau de course.
Désormais la technologie fibre optique est maîtrisée : les utilisateurs ont validé la chaîne de mesure, la lecture de la mesure, son exploitation et son analyse. Cette technologie ouvre aujourd’hui un vaste champ d’étude pour la connaissance et la compréhension d’un bateau de course au large. »

Daniele Costantini, Ph.D. Business development manager, antenne européenne de "Micronoptics" Inc. Atlanta :
« Dans l’industrie, les capteurs à fibre optique par réseau de Bragg ouvrent la porte à des applications multiples là où les capteurs classiques ne peuvent aboutir. C’est pour cela que notre panel de solutions est large et couvre les besoins dans les domaines tels que les énergies renouvelables, l’aérospatial, les superstructures … (www.micronoptics.com)
Au sujet de la voile de compétition, tous les bateaux subissent le même environnement sévère : l’océan. Mais chaque défi sportif, chaque classe de bateau possèdent des caractéristiques différentes qui demandent une démarche technologique et scientifique spécifique, une adaptabilité du système de mesure pour une meilleure analyse. A ce propos, Pixel sur Mer est le partenaire qui va permettre aux utilisateurs de convertir les avantages de la technologie fibre optique en bénéfices tangibles et quantifiables. »

alain_p

  • Abonné Free fibre
  • *
  • Messages: 16 265
  • Delta S 10G-EPON sur Les Ulis (91)
Voile : mesure des efforts sur les foils via fibre optique
« Réponse #4 le: 05 novembre 2016 à 17:14:36 »
Je me demande comment la mesure de la jauge de contrainte est transformée en signal optique de la bonne longueur d'onde (fibre multi-mode, monomode, 850 nm, 1550 nm ?). Est-ce qu'il y a un laser pour produire le faisceau lumineux à l'endroit de la jauge ?

Nico

  • Modérateur
  • *
  • Messages: 44 486
  • FTTH 1000/500 sur Paris 15ème (75)
    • @_GaLaK_
Voile : mesure des efforts sur les foils via fibre optique
« Réponse #5 le: 05 novembre 2016 à 17:16:24 »
On est d'accord que la fibre n'est pas utilisée comme transport d'information, mais pour créer l'information ?

alain_p

  • Abonné Free fibre
  • *
  • Messages: 16 265
  • Delta S 10G-EPON sur Les Ulis (91)
Voile : mesure des efforts sur les foils via fibre optique
« Réponse #6 le: 05 novembre 2016 à 17:20:24 »
Je ne sais pas, je vois bien écrit réseau de Bragg, mais cela marche comment ? Comment la mesure de la contrainte est-elle faite par la fibre optique ? Je suppose qu'un faisceau optique circule dans la fibre, et que selon les contraintes, son chemin est déformé, et que l'on peut le mesurer par interférence (réseau de Bragg), ou par son atténuation ?

alain_p

  • Abonné Free fibre
  • *
  • Messages: 16 265
  • Delta S 10G-EPON sur Les Ulis (91)
Voile : mesure des efforts sur les foils via fibre optique
« Réponse #7 le: 05 novembre 2016 à 17:41:08 »
Bon, j'ai trouvé un article intéressant sur ces techniques, qui explique notamment ce qu'est un réseau de Bragg intégré dans une fibre optique. C'est en fait une structure périodique faisant varier l'indice sur une portion de fibre. Une seule longueur d'onde parmi un spectre est renvoyée, c'est la longueur de Bragg :
lambda_b = 2 n Lambda

où n est l'indice de réfraction, Lambda la périodicité spatiale du réseau de Bragg, et lambda_b, la longueur d'onde optique de Bragg. Celle-ci va varier avec les contraintes et la température.

http://www.ni.com/white-paper/11821/fr/

Je dois dire que je ne connaissais pas, et que je pensais au départ que la fibre était simplement utilisée pour transmettre l'information à partir d'un capteur.

Nico

  • Modérateur
  • *
  • Messages: 44 486
  • FTTH 1000/500 sur Paris 15ème (75)
    • @_GaLaK_
Voile : mesure des efforts sur les foils via fibre optique
« Réponse #8 le: 05 novembre 2016 à 18:37:09 »
Merci pour le lien, voilà la fibre c'est un capteur.

BadMax

  • Client Free adsl
  • Expert
  • *
  • Messages: 3 481
  • Malissard (26)
Voile : mesure des efforts sur les foils via fibre optique
« Réponse #9 le: 05 novembre 2016 à 21:07:01 »
Merci pour les infos, je pensais à un dérivé de l'effet de Sagnac utilisé dans les centrales inertiels à fibre optique (https://fr.wikipedia.org/wiki/Gyrom%C3%A8tre_%C3%A0_fibre_optique) mais c'est encore autre chose qui a été utilisé.


Optrolight

  • Client Orange Fibre
  • Modérateur
  • *
  • Messages: 4 673
  • Grenoble (38) @Optrolight
    • Optroastro
Voile : mesure des efforts sur les foils via fibre optique
« Réponse #10 le: 06 novembre 2016 à 00:10:25 »
Merci nico pour le sujet:)
En effet la fibre optique avec réseau de brague est ici un capteur de déformation. Le réseau est gravé dans la fibre de manière a ce qu une olongueur d'onde particulière (centrée sur celle du capteur) soit renvoyé vers celui ci. Le capteur utilisé est souvent un spectrometre. Il.ca mesurer le décalage de la longueur d'onde de référence. Ce décalage donne immédiatement allongement où la contraction de la fibre. Et donc la déformation dans laxe de la fibre.
Toute la sensibilité se trouve dans le spectrometre et la longueur du réseau de brague. Plus le spectro a une grande résolution plus vous pourrez mesurer des déformation faible.  De la même manière vous pouvez remonter a la température le long de la fibre optique en même temps!
Un collègue arrive a mesurer par ce principe la déformation de la couche terrestre dû aux marrées provoquées par lune

butler_fr

  • Client Bbox adsl
  • Modérateur
  • *
  • Messages: 3 607
  • FTTH orange
Voile : mesure des efforts sur les foils via fibre optique
« Réponse #11 le: 06 novembre 2016 à 00:45:44 »
Sujet hyper intéressant!
Reste plus qu'a voir si ces foils tiendrons plus de la moitié de la course.
Une petite pièce sur la casse d'1/3.