Amélioration de la performance énergétique des bateaux civils et militaires

Improving the energetic performance of civilian and military vessels

• Auteur / Autrice : Charles Dumortier
• Direction : Nicolas Régnier, Yves Ousten, Jean-François Bonnet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance le 17/07/2020
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de mécanique et d'ingénierie de Bordeaux
• Jury : Président / Présidente : Jean-François Hetet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nicolas Régnier, Yves Ousten, Jean-François Bonnet, Jean-François Hetet, Patrick Salagnac, Hichame Maanane
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Patrick Salagnac

Mots clés

Mots clés contrôlés

Simulink (logiciel)

MATLAB (logiciel)

Bateaux

Modélisation prédictive

Analyse des systèmes

Mots clés libres

Développement d’outils prédictifs

Nautisme

Approche systémique

Modélisation systèmes

Matlab/Simulink

Predictive tools development

Boating

Systemic approach

System modelling

Matlab/Simulink

Résumé

Dans sa course contre le réchauffement climatique, l’humanité commence à développer des solutions de mobilité alternative. Cependant, la mise au point de systèmes capables de supplanter les moteurs à combustion interne dans toutes leurs applications actuelles, avec le même niveau de performances, demande encore du temps. Afin de lutter efficacement contre la hausse des émissions de gaz à effet de serre et autres polluants, il est nécessaire d’utiliser un levier supplémentaire. L’amélioration de l’efficacité énergétique, peu développée dans le domaine naval, permet d’accompagner le développement de solutions de mobilité efficaces et neutres en carbone. Pour identifier les points sur lesquels agir, une méthodologie d’étude et des outils d’analyse sont développés dans ce mémoire. L’objectif est d’assister les concepteurs dès le début des projets, afin de faciliter et d’accélérer le dimensionnement des différents systèmes principaux du bateau. Pour les « petits » navires, les temps d’études sont extrêmement courts ce qui impose l’utilisation de méthodes d’analyse rapides et précises. Cette étape correspond au premier niveau d’amélioration et ne doit pas être négligée. Le second niveau consiste à réaliser une approche systémique du navire pour en extraire des lois de pilotage efficaces. En d’autres termes, des modèles de différents systèmes sont créés et regroupés sur un même outil de modélisation afin d’en observer leurs fonctionnements simultanés. Cette analyse plus complexe est d’autant plus efficace que la quantité de systèmes installés est importante.L’approche générale décrite ainsi que certains outils ne sont pas spécifiques à un seul type de navire et peuvent même être pertinents hors du domaine marin.

In its race against global warming, humankind starts to develop alternative mobility solution.However, replacing conventional thermal engine in all their uses, maintaining at least the sameperformances, takes time. So in order to efficiently fight against CO2 and other pollution emission itis necessary to use another lever. Improving the systems’ energy efficiency is yet little developed inmarine ships and helps transitioning toward carbon neutral mobility solutions. In order to pinpointthe matters to act on, a studying methodology and analysis tools are developed in this thesis. Thegoal is to assist boat designers as soon as the project starts, by speeding up and easing the design of the boat main systems. For “small size” ships, the design phase is extremely short. This forces the use of sharp and fast designing tools. This phase is the first level of improvement and should be taken with care. The second level consists of making a systemic approach of the boat, to achieve efficient driving laws. In other words, physical models from different systems are created and regrouped on a same modelling tool to observe their simultaneous operations. The more systems the more efficientthis complex analysis becomes.The general approach and some tools are not specific to a boat type and can even be appropriate outside the marine field.