IRENAV
L’Institut de Recherche de l’École navale (IRENav) est un laboratoire de recherche pluridisciplinaire créé en 2000 sous la tutelle de l’École navale et de l’École NationaleSupérieure des Arts et Métiers, est labellisé Équipe d’Accueil (EA3634) et Institut Carnot dans le cadre du CARNOT ARTS. Le laboratoire conduit des recherches amont et appliquées relatives aux systèmes navals en phase avec les besoins de la Marine nationale. Les travaux sont menés dans le domaine des sciences et technologies de l’ingénieur et s’appuient sur des plateformes technologiques de haute valeur ajoutée.
L’IRENAV, support de la formation scientifique et technique des élèves officiers de l’Ecole Navale est composé de deux équipes :
L’Equipe Modélisation et Traitement de l’Information Maritime (MoTIM) spécialisé dans le traitement de l’information maritime, impliquant trois domaines de recherche complémentaires : les sciences de l’information, l’acoustique sous-marine et le traitement du signal.
L’Equipe Mécanique et Énergie en Environnement naval (M2EN) spécialisée dans la mécanique des fluides, le génie mécanique et le génie électrique.
Analyse et modélisation de la donnée maritime
L’objectif est de lever des verrous scientifiques pour améliorer et développer des modèles de représentation de l’information (spatiale, temporelle) ainsi que des outils de traitement de données, complexes et variées, destinées à la mise en œuvre de systèmes pour l’observation, la compréhension de la situation de surface, la sécurité, la surveillance et l’aide à la décision.
L’ambition est de développer des solutions innovantes, qui font appel à des modèles de représentation de l’information maritime, spatiale et spatio-temporelle, de modèles physiques (AM-FM), aux outils de traitement du signal et de graphes, et raisonnements basés sur les ontologies et les bases de données. Les données maritimes traitées et analysées sont issues de systèmes Sonars, d’hydrophones, des OBS (Ocean Bottom Seismometer), de Radars, de signaux AIS (Automatic Identification System), de DAS (Distributed Acoustic Sensor), ou d’images et signaux notamment issus de drones ou satellites.
Acquisition de la donnée et compréhension des phénomènes physiques
Cet axe fédérateur de recherche a pour objectifs la compréhension, l’expérimentation, la modélisation et le contrôle de dynamiques physiques complexes associées au développement et à la conduite des vecteurs navals dans leur environnement. Le thème met l’accent sur la physique propre à ces systèmes relevant en particulier de la mécanique des fluides, de la vibro-acoustique, de l’acoustique sous-marine, en intégrant le traitement du signal et l’environnement marin au travers de l’océanographie physique et s’intéressera notamment à la constitution de modèles réduits. Il s’agit d’associer des approches traditionnelles fondées sur des modèles physiques et des approches de type modèle statistique par apprentissage basé sur les données. On s’efforce de chercher le meilleur chemin en combinant ces deux voies, l’une interprétable mais aux hypothèses restrictives et de résolution potentiellement lourde, l’autre permettant des prévisions rapides de dynamiques complexes avec peu d’hypothèses mais nécessitant beaucoup de données d’entrainement et n’apportant pas de compréhension des phénomènes.
Cet axe a ainsi pour ambition d’associer les compétences de physiciens, de spécialistes de traitement du signal avancé et de mathématiciens appliqués. Il s’appuie sur des moyens expérimentaux d’acquisition de la donnée de premier plan qui font la force du laboratoire (plateforme hydrodynamique, plateforme Hardware In the Loop, plateforme Traitement de l’Information Maritime, drones, accès au plan d’eau), pour générer des données réalistes de haute fidélité, indispensables à la compréhension physique et pour l’apprentissage. Cela nécessite le maintien et le renforcement des compétences en physique, en mathématiques appliquées et en simulation avancée multi-physique.
L’animation de cet axe fédérateur s’inscrit pleinement dans la feuille de route de l’IRENav, et en synergie complète avec les autres axes. On favorise autant que possible les projets transversaux à plusieurs axes et les actions renforçant les collaborations entre thématiques.
Les axes d’efforts à court et moyen terme portent sur les domaines suivant :
- Ecoulements à forte dynamique sur vecteurs navals (turbulence, transition, décollement, multiphasique) et contrôle des écoulements (passif/actif)
- Bruit et vibration sous écoulement en fluide lourd (couplage écoulement/acoustique), Interaction Fluide Structure
- Acoustique sous-marine et URN (Underwater Radiated Noise), propagation
- Traitement du signal et apprentissage profond guidé par la physique
- Technologie quantique
Conception et optimisation de vecteurs et systèmes navals
L’objectif est de contribuer à la conception et l’optimisation des vecteurs navals (navires, drones autonomes ou semi-autonomes de surface et sous-marins) et de leurs systèmes Energie/Propulsion (le champ d’investigation s’étend des sources d’énergie au propulseur en passant par la coque). Ceci comprend l’amélioration des solutions existantes et l’exploration de nouveaux concepts.
Les critères de performance concernent l’extension de la plage de fonctionnement en vitesse (haute et basse), la réduction des pertes, la maîtrise des vibrations et l’amélioration de la fiabilité (aptitude à fonctionner en régime dégradé). Le domaine applicatif peut être élargi au transport non maritime (automobile, aéronautique notamment) ou à l’amélioration des matériels liés au sport nautique
Cultures du commandement et facteurs humains
L’objectif est d’apporter des outils de compréhension des grands enjeux de l’activité navale et maritime. Elles portent plus particulièrement sur les questions des environnements stratégiques, institutionnels, géopolitiques et opérationnels, les pratiques de commandement à la mer et la gestion des systèmes sociotechniques, les facteurs humains conditionnant la maîtrise des moyens et la réussite des missions dans la durée et la formation des marins, et en particulier des officiers, face aux nouveaux défis. Orientées par les besoins des acteurs du domaine, les recherches ont une vocation applicative autour d’objets transverses. Elles croisent ainsi les apports de différents champs disciplinaires : histoire, sciences politiques, psychologie, sociologie, gestion.
Plateformes
Afin de réaliser les travaux de recherche, l’Ecole Navale va s’appuyer sur des moyens d’essais de haute technologie. Il s’agit de plateformes évolutives qui vont permettre notamment la production de données « recherche et l’association de véritables composants à des parties simulées. Ces moyens sont aussi des supports d’applications pour l’Intelligence Artificielle.
Ils se composent :
Le tunnel hydrodynamique permet des analyses physiques d’écoulements complexes (Interactions Fluide Structure, écoulements diphasiques) propres aux systèmes navals, le développement de démonstrateurs, la validation de concepts de contrôle d’écoulements en situation réaliste et la production et traitement de données physiques massives.
L’hexapode va permettre l’émulation du mouvement de plateformes navales permettant des essais d’appontages automatiques de drones et l’émulation de dynamique instationnaire.
La plateforme de traitement de l’Information va permettre l’acquisition de données de recherche, la collecte, l’agrégation de diversesdonnées open sources ou de dispositifsphysiques et enfin la création de jeux de données de référence.
