Stage pfe - études d'un propulseur à axes transverse f/h

À propos de nous

Établissement public à caractère scientifique, culturel et professionnel sous tutelle du ministère des Armées, l’École navale est une école militaire située sur la presqu’île de Crozon, dans le Finistère.

L’École navale accueille chaque année environ 300 élèves officiers de marine et assure la formation de plusieurs spécialités maritimes du personnel de la Marine nationale. Elle est également ouverte sur l’extérieur en assurant une dimension « recherche », en partenariat avec le monde de l’industrie. L’école s’appuie à ce titre sur institut de recherche navale (IRENAV). Ce sont environ 370 personnes civiles et militaires qui concourent à ces différentes missions et participent ainsi au développement de l’École navale, dans l’écosystème de l’enseignement supérieur, de la recherche et de l’innovation.


Mission

Contexte :

Depuis une dizaine d’années, l’IRENAV cherche à développer un propulseur à axe vertical à pales électriquement actionnées en mesure de fonctionner efficacement à basse et haute vitesse de navire [1, 2, 3]. La plateforme académique SHIVA (Système Hydrodynamique Intelligent à Variation d’Angle) est le résultat concret de ces travaux : il s’agit d’une plateforme largement instrumentée muni de trois pales d’un mètre d’envergure, testée de nombreuses fois dans le bassin de houle et courant de l’Ifremer de Boulogne-sur-Mer [4]. Les étude numériques et les mesures expérimentales conduits jusqu’ici se sont principalement concentrées sur l’optimisation des lois de calage par processus gaussien en multi fidélité pour les mode épicycloïdal et trochoïdal sur des critères de performance hydrodynamique) [5].

Incertitudes scientifiques

A ce jour, la procédure de dimensionnement des actionneurs électriques (couple, vitesse et puissance de convertisseur statique) des pales reste à définir selon la loi de calage choisi et le mode de fonctionnement (trochoïdal ou épicycloïdal).De plus, le mode épicycloïdal apparaît nettement plus exigeant dynamiquement, ce qui pourrait engendrer une fatigue sur l’actionneur (convertisseurs électromécaniques et convertisseur statique) qu’il convient a minima d’évaluer [6]. La possibilité, voire la nécessité, de fonctionner en génératrice sur certaines phases de fonctionnement doit également être considérée. Enfin, dans le but d’améliorer les performances propulsives [11], de réduire les vibrations ou d’anticiper un défaut, l’état du système pourrait être évalué par analyse du flux d’informations nécessaire aux contrôles des actionneurs (courant, tension, vitesse). Finalement, pour réduire la sensibilité des solutions aux incertitudes inhérentes à la modélisation des phénomènes hydrodynamiques, une auto-adaptation du contrôle et une supervision des actionneurs de pales pourraient être développées (à l’aide peut être d’algorithmes relevant de l’intelligence artificielle,[7]).

Les point clefs du stage :

* Bibliographie sur les propulseurs a axes transverse.

* Reprise et mise a niveaux d’un fichier Simulink représentant la plateforme SHIVA (contrôle commande notamment).

* Test des moteurs, contrôle en vitesse et en position via le logiciel dSapce

* Mise en place de l’évolution vers SHIVA v2 (changement du contrôle commande via dSpace ainsi que des convertisseurs et du collecteur tournant).

* Aide a la mise en place de deux propulseurs à axes transverse de 3kW.



Il est également à noter que ce stage offre la possibilité de continuer sur une thèse.



Mots clefs : propulsion ; machine électrique ; mécatronique.

Références :

[1] Paillard, B., 2011, “Simulation numérique et optimisation d’une hydrolienne à axe transverse avec contrôle actif de l’angle de calage”, Thèse de l’Université de Bretagne Occidentale.

[2] Delafin, P-L., 2014, “Analyse de l’écoulement transitionnel sur un hydrofoil. Application aux hydroliennes à axe transverse avec contrôle actif de l’angle de calage”, Thèse de l’Université de Bretagne Occidentale.

[3] Fasse, G., Bayeul-Lainé, A-C., Coutier-Delgosha, O., Curutchet, A., Paillard, B., Hauville, F., 2018, “Numerical study of a sinusoidal transverse propeller”, 29th IAHR Symposium on Hydraulic Machinery and Systems, Kyoto, Japan, September 16-21.

[4] Fasse, G., Hauville, F., Germain, G., Astolfi, J-A., Becker, F., 2019, “Development of an Experimental Blade-controlledCycloidal Propeller”, 24ème Congrès Français de Mécanique, Brest, France, 26-30 août, (DOI : :cfm2019:257599).

[5] Fasse, G., Becker, F., Hauville, F., Astolfi, J.A., Germain, G., 2022, “An experimental blade-controlled platform for the design of smart cross-flow propeller”, Ocean Engineering, Volume 250, 15 April 2022 (DOI : 10.1016/j.oceaneng.2022.110921).

[6] Christophe Olmi, Franck Scuiller, Jean-Frédéric Charpentier, “Impact of a multi-star winding on the reliability of permanent magnet generator for marine current turbine,” International Journal of Marine Energy, Volume 19, 2017,Pages 319-331, ISSN 2214-1669, .

[7] Abdalrahman, Gebreel et al. (2021), « Design and Implementation of an Intelligent Blade Pitch Control System and Stability Analysis for a Small Darrieus Vertical-Axis Wind Turbine », in : Energies 15(1 ), p. 235

[8] Hauville, F., Lecuyer-le Bris, R., Deniset, F., Fasse, G., 2018, “Optimisation de la loi de calage d’un propulseur cycloïdal”, 16èmes Journées de l’Hydrodynamique, Marseille, France, 27-29 novembre.

[9] Abbaszadeh, Shokoofeh et al. (2019), « Experimental investigation of an optimised pitch control for a vertical-axis turbine », in: IET Renewable Power Generation 13(16) ,p.3106-3112

[10] Delafin, P-L.., Deniset, F., Astolfi, J.A., Hauville, F., 2021, “Performance Improvement of a Darrieus Tidal Turbine with Active Variable Pitch”, Energies, Special Issue Tidal Turbines, MDPI, 2021, 14 (3), pp.667, (DOI : 10.3390/en14030667).

[11] FASSE, Guillaume, SACHER, Matthieu, HAUVILLE, Frederic, et al. Multi-objective optimization of cycloidal blade-controlled propeller: An experimental approach. Ocean Engineering, 2024, vol. 299, p. 117363.


Profil

Diplôme : Master Recherche idéalement en Mécatronique, électrotechnique, automatique ou école d’ingénieur

Compétences :

- Intérêt pour la recherche scientifique.

- Intérêt pour les applications des domaines maritime et naval.

- Bonnes capacités relationnelles, dynamisme.

- Bonne capacité rédactionnelle, bon niveau en anglais.

Stage gratifié basé à Lanvéoc

Restauration aux frais du candidat avec une subvention

Les candidatures (CV et LM) sont à transmettre avant le 31/02/2025 à recrutement@ecole-navale.fr