{"id":75949,"date":"2020-03-23T14:12:15","date_gmt":"2020-03-23T14:12:15","guid":{"rendered":"https:\/\/www.gantner-instruments.com\/blog\/piege-dans-la-glace\/"},"modified":"2023-10-17T06:17:04","modified_gmt":"2023-10-17T06:17:04","slug":"piege-dans-la-glace","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.gantner-instruments.com\/fr\/blog\/piege-dans-la-glace\/","title":{"rendered":"Pi\u00e9g\u00e9 dans la glace"},"content":{"rendered":"\n

MOSAiC – Observatoire multidisciplinaire \u00e0 la d\u00e9rive pour l’\u00e9tude du climat arctique<\/h2>\n\n

En septembre 2019, le brise-glace de recherche allemand Polarstern a quitt\u00e9 Troms\u00f8, en Norv\u00e8ge, pour passer un an \u00e0 d\u00e9river dans l’oc\u00e9an Arctique, prisonnier des glaces. Rester bloqu\u00e9 dans la glace de mer est normalement la derni\u00e8re chose que les navires souhaitent faire. Cependant, le brise-glace allemand sera pi\u00e9g\u00e9 dans les glaces de l’Arctique pendant un an. Cela permettra aux chercheurs polaires d’\u00e9tudier l’hiver polaire pendant que le Polarstern effectuera un voyage inconnu sur les courants marins. <\/p>\n\n

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L’objectif de l’exp\u00e9dition MOSAiC est d’observer de plus pr\u00e8s l’Arctique, \u00e9picentre du r\u00e9chauffement climatique, et d’acqu\u00e9rir des connaissances fondamentales pour mieux comprendre le changement climatique mondial. Plus de 70 instituts de recherche de 20 pays participent \u00e0 l’exp\u00e9dition.Sur les traces de l’exp\u00e9dition r\u00e9volutionnaire de Fridtjof Nansen avec son voilier en bois Fram en 1893-1896, l’exp\u00e9dition MOSAiC am\u00e8nera un brise-glace de recherche moderne \u00e0 proximit\u00e9 du p\u00f4le Nord pendant une ann\u00e9e enti\u00e8re, y compris pour la premi\u00e8re fois pendant l’hiver polaire. <\/p>\n<\/div>

\"polarstern-schiff\"<\/figure><\/div>\n\n

\u00c0 bord du Polarstern se trouve un syst\u00e8me d’acquisition de donn\u00e9es de Gantner Instruments pour mesurer les charges sur la structure en acier du navire. Les donn\u00e9es mesur\u00e9es doivent permettre de mieux comprendre les exigences en mati\u00e8re de r\u00e9sistance \u00e0 la glace afin d’optimiser les futurs navires brise-glace.<\/p>\n\n

Comprendre les charges induites par la glace sur les brise-glace<\/h2>\n\n
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M\u00eame pour le fiable Polarstern et son \u00e9quipage tr\u00e8s exp\u00e9riment\u00e9, l’exp\u00e9dition MOSAiC repr\u00e9sente un v\u00e9ritable d\u00e9fi. La pr\u00e9sence de la glace de mer est le principal obstacle \u00e0 de telles exp\u00e9ditions dans l’Arctique. La glace de mer est un mat\u00e9riau complexe qui induit de fortes pressions au contact des navires. Des chercheurs de l’Institut de conception et d’analyse des structures navales de l’Universit\u00e9 technologique de Hambourg (TUHH)<\/a> participent au programme MOSAiC afin de mieux comprendre les exigences en mati\u00e8re de r\u00e9sistance \u00e0 la glace et d’optimiser la conception structurelle des futurs navires brise-glace.<\/p>\n<\/div>

\"R\u00e9sistance<\/figure><\/div>\n\n

Syst\u00e8me de surveillance des contraintes<\/h2>\n\n

Un syst\u00e8me de surveillance des d\u00e9formations a \u00e9t\u00e9 install\u00e9 \u00e0 l’int\u00e9rieur du Polarstern. Il utilise un syst\u00e8me d’acquisition de donn\u00e9es Q.series X<\/a> de Gantner Instruments pour mesurer \u00e0 long terme les charges agissant sur la structure en acier du navire lorsqu’il est gel\u00e9 dans la glace. Le syst\u00e8me d’acquisition de donn\u00e9es acquiert des donn\u00e9es en continu \u00e0 partir de 36 capteurs \u00e0 jauge de contrainte install\u00e9s sur la structure de la coque du brise-glace. La d\u00e9formation en cisaillement est mesur\u00e9e avec quatre jauges de contrainte actives dans un circuit \u00e0 configuration en pont complet, tandis que la d\u00e9formation lin\u00e9aire est \u00e9galement mesur\u00e9e en utilisant une configuration en pont complet, mais avec deux jauges de contrainte actives et deux jauges de contrainte passives pour la compensation de la temp\u00e9rature. Les capteurs \u00e0 jauges de contrainte sont reli\u00e9s \u00e0 un module d’E\/S Q.bloxx XL A116<\/a> pour un conditionnement pr\u00e9cis et \u00e0 faible d\u00e9rive du signal. Le Q.bloxx XL A116 dispose de huit canaux d’entr\u00e9e pour les jauges de contrainte \u00e0 pont complet, demi-pont et quart de pont. Chaque canal est configurable individuellement et dispose de fonctions de conditionnement du signal pr\u00e9\u00e9tablies telles que la lin\u00e9arisation, le filtrage, l’\u00e9talonnage du shunt et la compensation du fil de plomb.<\/p>\n\n

Les donn\u00e9es de mesure in situ sont pr\u00e9cieuses<\/h2>\n\n
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L’exp\u00e9dition MOSAiC offre une occasion unique de recueillir des donn\u00e9es in situ pr\u00e9cieuses pour une compr\u00e9hension compl\u00e8te de la charge induite par la glace sur la structure du navire. La cl\u00e9 du choix de la Q.series X<\/a> est sa capacit\u00e9 \u00e0 effectuer un enregistrement fiable des donn\u00e9es \u00e0 long terme et de mani\u00e8re autonome, sans qu’un PC ne soit connect\u00e9. Comme il n’existe pas de liaison de donn\u00e9es active entre le Polarstern et la terre, les donn\u00e9es sont sauvegard\u00e9es sur une cl\u00e9 USB et transport\u00e9es \u00e0 terre \u00e0 chaque changement d’\u00e9quipage. La cl\u00e9 USB est connect\u00e9e \u00e0 un contr\u00f4leur de bord haute performance Q.station X<\/a> qui \u00e9crit continuellement des fichiers de donn\u00e9es sur la cl\u00e9 USB. Chaque fois que l’\u00e9quipe remplace une cl\u00e9 USB pleine, toutes les donn\u00e9es de mesure interm\u00e9diaires sont mises en m\u00e9moire tampon, puis transf\u00e9r\u00e9es sur la nouvelle cl\u00e9 USB. Aucun \u00e9chantillon de donn\u00e9es n’est perdu. Les donn\u00e9es de mesure redondantes sont \u00e9crites en parall\u00e8le sur une deuxi\u00e8me cl\u00e9 USB.<\/p>\n<\/div>

\"Syst\u00e8me<\/figure><\/div>\n\n
\"Vue<\/figure>
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Avec la Q.station X, diff\u00e9rentes techniques de r\u00e9duction des donn\u00e9es peuvent \u00eatre appliqu\u00e9es pour r\u00e9duire les donn\u00e9es de mesure tout en produisant les m\u00eames r\u00e9sultats analytiques. Le syst\u00e8me de surveillance des contraintes \u00e9chantillonne \u00e0 une fr\u00e9quence de 1000 Hz, mais les donn\u00e9es sont \u00e9crites sur les lecteurs USB avec un taux d’\u00e9chantillonnage de seulement 1 Hz afin de minimiser l’espace disque n\u00e9cessaire. Outre la capture de la valeur de mesure r\u00e9elle, la moyenne, l’\u00e9cart-type et les valeurs min\/max sont calcul\u00e9s et stock\u00e9s sur le disque. Lorsque le syst\u00e8me de surveillance d\u00e9tecte un changement soudain dans la charge induite par la glace agissant sur la structure, un enregistreur bas\u00e9 sur l’\u00e9v\u00e9nement est d\u00e9clench\u00e9 pour enregistrer les donn\u00e9es de d\u00e9formation autour de cet \u00e9v\u00e9nement \u00e0 une fr\u00e9quence d’\u00e9chantillonnage plus \u00e9lev\u00e9e. Ces donn\u00e9es \u00e0 haute r\u00e9solution sont ensuite stock\u00e9es dans un fichier s\u00e9par\u00e9 pour une analyse rapide et efficace.<\/p>\n<\/div><\/div>\n\n

Un syst\u00e8me d’alimentation sans interruption (UPS), install\u00e9 \u00e0 l’int\u00e9rieur de l’armoire, assure la continuit\u00e9 des donn\u00e9es en cas de perte temporaire de l’alimentation. En cas de panne de courant persistante, l’onduleur envoie un signal \u00e0 la station Q.X lorsque sa batterie est faible. L’enregistrement des donn\u00e9es est alors interrompu et toutes les op\u00e9rations d’\u00e9criture sur les cl\u00e9s USB sont termin\u00e9es sans qu’aucune corruption de donn\u00e9es ne se produise. Lorsque le courant est r\u00e9tabli, le syst\u00e8me de surveillance d\u00e9marre automatiquement et reprend les mesures l\u00e0 o\u00f9 il les avait laiss\u00e9es.<\/p>\n\n

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Photo : Alfred-Wegener-Institut \/ Sebastian Grote (CC-BY 4.0)<\/figcaption><\/figure>\n\n

Le syst\u00e8me de surveillance des contraintes est op\u00e9rationnel depuis plusieurs mois. Avec le premier \u00e9change d’\u00e9quipage, une premi\u00e8re s\u00e9rie de donn\u00e9es sera transf\u00e9r\u00e9e avec succ\u00e8s au TUHH \u00e0 Hambourg. La Q.series X a de nouveau fait ses preuves en tant que solution d’acquisition de donn\u00e9es fiable pour les applications de surveillance \u00e0 long terme, m\u00eame lorsqu’elles sont pi\u00e9g\u00e9es dans la glace.<\/p>\n\n\"La<\/a><\/span>