Les Figure 48a et Figure 48b présentent les résultats dans le cas d’un angle d’incidence de 90°. Notons que ces deux dernières figures sont symétriques par rapport à un axe passant par
θ=0°. Cette configuration correspond à une incidence normale à l’axe principal de l’objet. Outre
l’excitation sur les hémisphères, l’excitation de l’objet est également réalisée sur la partie cylindrique de l’objet.
On retrouve l’émission directe entre émetteur et récepteur. Pour l’angle de bistatisme θ=0°, on retrouve également le croisement entre les deux parcours de l’onde de Galerie à échos l=2 situé à un temps plus proche de l’émission directe (2,42 ms au lieu de 2,36 ms pour l’incidence axiale). On remarque également dans cette position angulaire la présence d’échos liés à une onde plus rapide dont le croisement des trajectoires se produit à 2,38 ms. Cette onde pourrait être une onde de Galerie à échos d’ordre supérieure (l=3 ou 4 par exemple). Les points d’inflexion des trajectoires de l’onde de Franz sont visibles à des angles de bistatisme de 90° et -90° (et t=2,55 ms) sur les résultats expérimentaux. Ils correspondent au passage de l’onde de Franz d’une partie hémisphérique à une autre partie hémisphérique, après continuité de propagation sur la partie cylindrique. Les diffractions sur les discontinuités et sur les attaches de l’objet sont également perceptibles dans cette configuration.
La comparaison entre les figures théoriques et expérimentales montre un bon accord entre ces dernières.
114 Temps (ms) ( °) 2.25 2.3 2.35 2.4 2.45 2.5 2.55 2.6 -150 -100 -50 0 50 100 150 -0.01 -0.005 0 0.005 0.01
Figure 48 : LINE en acier inoxydable (L = 24 cm, a = 6 cm), incidence axiale α = 90° ; a) Calcul des temps d’arrivée des échos pour l’ensemble des ondes identifiées (synthèse des §3.2 et §3.3) en fonction de l’angle de bistatisme θ ; b) Réponse temporelle expérimentale (α = 90°).
2.25 2.3 2.35 2.4 2.45 2.5 2.55 2.6 -150 -100 -50 0 50 100 150 Temps (ms) ( °) a) b) Emission directe Réflexion Franz F0 Galerie à échos l=2 Diffraction causée par l’objet Diffraction causée
par les points de fixation
115
3.5 Conclusion
Ce chapitre s’inscrit dans la continuité du précédent chapitre traitant de l’étude de la diffusion acoustique par une sphère pleine. En effet, la diffusion acoustique par une LINE immergée dans l’eau a été réalisée dans un premier temps en incidence axiale. La partie sphérique de cet objet étant insonée, nous considérons les résultats obtenus pour une sphère afin d’interpréter la réponse temporelle expérimentale obtenue pour une LINE. Le logiciel de géométrie dynamique GeoGebra nous a ainsi permis d’identifier les ondes observées sur les résultats expérimentaux, en déterminant les trajectoires théoriques des temps de parcours des ondes pour un angle de bistatisme θ de -180° à 180°. Dans une première étape, les échos liés à l’émission directe, à la réflexion de l’onde incidente sur la partie sphérique, à l’onde de Franz F0 et à l’onde de galerie à échos l = 2 ont été identifiés dans la réponse temporelle expérimentale obtenue pour une LINE excitée axialement. Dans une seconde étape, nous avons déterminé l’origine de certains échos en considérant l’influence des points d’attache de la LINE et la différence géométrique entre une sphère pleine et une LINE pleine. Dans ce dernier cas, il s’agit d’échos liés aux ondes diffractés à la frontière sphère/cylindre. Une modélisation par éléments finis à l’aide du logiciel COMSOL a été également réalisée afin de confirmer l’origine de ces derniers.
Dans un second temps, la démarche d’analyse et d’interprétation des résultats en incidence axiale (avec GeoGebra) a pu être adaptée à une étude de la réponse temporelle expérimentale obtenue pour une LINE en incidence oblique et en incidence normale. Notre étude a été réalisée pour des angles d’incidence de 30°, 60° et 90° et une identification des échos expérimentaux a été effectuée. La représentation de la réponse temporelle expérimentale présente un fort rayonnement acoustique à un angle de bistatisme particulier hors de la zone d’ombre. Cet angle varie en fonction de l’angle d’incidence et est liée notamment à la direction de réflexion privilégiée de l’onde incidente sur la partie cylindrique de l’objet. Cette direction de réflexion privilégiée est caractérisée par un angle de bistatisme égal à -2|α|. Néanmoins, ce fort rayonnement est lié à l’interférence constructive entre plusieurs ondes que nous avons pu identifier. Il s’agit en effet de l’onde de réflexion, de l’onde de galerie à échos l=2, et de l’onde causée par la diffraction sur la discontinuité hémisphère/cylindre.
116 Dans la dernière configuration étudiée, pour un angle d’incidence de 90°, l’orientation de l’objet vis-à-vis de l’onde incidente permet d’obtenir une figure symétrique de la réponse temporelle expérimentale. De plus, pour cet angle de 90° (et celui de 0°), aucun fort rayonnement acoustique n’a été observé à un angle de bistatisme particulier hors de la zone d’ombre.
117
Chapitre IV
4 Caractérisation du rayonnement d’une LINE
La diffusion acoustique bistatique d’un objet LINE immergé dans l’eau a été étudiée dans le précédent chapitre. Cette étude a permis d’identifier sur les réponses temporelles les ondes à l’origine des rayonnements les plus importants. Il se trouve notamment que ces rayonnements sont localisés principalement en diffusion vers l’avant, ainsi que dans une direction dépendant de l’angle d’incidence α de la LINE. Dans le présent chapitre, la caractérisation de la LINE en tant que cible est effectuée via le calcul de l’index de cible, qui est une grandeur utilisée pour caractériser la signature acoustique des bâtiments en mer. Etant donné le contexte théorique et numérique de ce chapitre, les hypothèses d’observation en champ lointain et d’onde plane incidente sont systématiquement utilisées. Le calcul de l’index de cible à partir des données issues de COMSOL est dans un premier temps validé en utilisant le cas connu d’une sphère rigide en configuration monostatique. En effet, les formules données par R. J. Urick [51] dans le cas d’objets rigides de formes simples (sphères, cylindres, et plaques) en configuration monostatique permettent d’obtenir rapidement l’index de cible en fonction de la fréquence considérée et des dimensions de la cible. Dans un second temps, la pression (Pa) diffusée par un objet LINE (qu’il soit plein en acier inoxydable ou rigide) excité axialement et obliquement est calculée avec COMSOL en configuration bistatique, puis convertie en index de cible (dB). Ces résultats sont notamment interprétés à la lumière des calculs du précédent chapitre qui permettent d’approfondir la compréhension des phénomènes observés. Enfin, des comparaisons entre les données obtenues pour une cible élastique en acier inoxydable et pour une cible rigide donnent lieu à la mise en place d’un critère qui quantifie les contributions résonantes de l’objet, permettant une bonne estimation de son comportement résonant (ou, par opposition, de son comportement non-résonant) en fonction de la fréquence et de l’angle de bistatisme.
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