EP0901959B1 - Procédé pour minimiser la signature magnétique d'un bâtiment naval - Google Patents
Procédé pour minimiser la signature magnétique d'un bâtiment naval Download PDFInfo
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- EP0901959B1 EP0901959B1 EP19980402195 EP98402195A EP0901959B1 EP 0901959 B1 EP0901959 B1 EP 0901959B1 EP 19980402195 EP19980402195 EP 19980402195 EP 98402195 A EP98402195 A EP 98402195A EP 0901959 B1 EP0901959 B1 EP 0901959B1
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- demagnetization
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- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
- B63G9/00—Other offensive or defensive arrangements on vessels against submarines, torpedoes, or mines
- B63G9/06—Other offensive or defensive arrangements on vessels against submarines, torpedoes, or mines for degaussing vessels
Definitions
- the present invention relates to methods which allow to minimize the magnetic signature of a naval vessel, i.e. the disturbances brought to the local terrestrial magnetic field by the presence of such a building. This avoids the identification of such building by magnetic field measuring devices, in particularly by magnetic detonators from mines and torpedoes.
- the magnetization of a ferromagnetic body includes generally two components, one constant corresponding to the so-called permanent magnetization of this body, and the other variable, called induced, which corresponds to variations in magnetization under the effect of local land field.
- loops are usually powered by a constant current to which a variable current is superimposed according to the measurement of the local land field.
- the on-board installation only serves compensate for the residual permanent magnetization and to oppose the magnetization induced by the effect of the local terrestrial field, which is variable depending on time and place.
- the magnetization of a material ferromagnetic is a particularly complicated phenomenon, which is not absolutely not linear and has very hysteresis effects important.
- the invention proposes a method according to claim 1 appended.
- the dependent claims propose preferential variants of the invention.
- the building 101 represented in FIG. 1 is made the most possible in non-magnetic materials, for example aluminum and / or wood for the shell, but it necessarily includes a number of devices, for example engines and propellers, made in ferromagnetic materials.
- the whole undergoes regularly at the port of demagnetization operations, and to complete the result obtained by these operations, the ferromagnetic organs are surrounded by local loops such as 102.
- These loops are powered by a electrical supply device 103 which injects loops into the electric currents whose intensity is determined according to the indications of a magnetometer 104 located in the mature in order to keep it away from the influence of the magnetic field created by the building itself.
- This magnetic immunization device is represented by in more detail in Figure 2. It includes loops immunization of which only one game has been shown in one plane. These loops are powered by current amplifiers 203 themselves powered by a power supply device 205. The current amplifier 203 delivers the necessary current as a function a control signal received from a calculation unit 206, which develops these signals according to the indications received from a magnetometer 204.
- the immunization loop 202 is doubled by a processing loop 212, which is identical to the loop 202 but whose number of turns is significantly greater.
- This increases the number of ampere-turns available at this level for the same current supplied by amplifier 203, which increases the magnetic field available to treat the organ located inside the loop.
- the inventors thus established that one could from a single amplifier current get a much higher magnetic field just by increasing the number of turns of the coil, which then allows perform local demagnetization treatment using internal means of boat 101, which was not believed until present possible.
- this treatment is applied so regular, for example every 24 hours, is launched from a sequencer 207, which consequently controls the means of computation 206.
- This sequencer also controls the operation of a switch 208 which is inserted between loops 202 and 212 and the current amplifier 203. In this way, we do not put into service the processing loop 212 only during the period in which the demagnetization. This avoids the risk of making a modification accidental magnetization during normal operation of the immunization system.
- the invention specifically proposes to use the parameters as well determined, which are sufficiently precise, even taking into account hysteresis phenomena which somewhat disturb the measurements, for ability to make amplitude corrections later relatively weak by implementing much less resources important than those of the coast station.
- each time treatment is carried out preferably daily, demagnetization, we memorize the processing sequences performed, which allows updating the treatment history and to refine the treatment that will be implemented works at this time.
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- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Prevention Of Electric Corrosion (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
Description
La présente invention se rapporte aux procédés qui permettent
de minimiser la signature magnétique d'un bâtiment naval, c'est à dire
les perturbations apportées au champ magnétique local terrestre par la
présence d'un tel bâtiment. Ceci permet d'éviter le repérage d'un tel
bâtiment par des dispositifs de mesure du champ magnétique, en
particulier par les détonateurs magnétiques des mines et des torpilles.
Il est connu que pour éviter une telle détection on utilise, en
particulier sur les bâtiments navals destinés à chasser les mines, des
systèmes qui permettent de réduire la signature magnétique de ces
bâtiments. On utilise pour cela généralement des bobines formées d'un
câble enroulé sur un certain nombre de tours. Ces bobines sont appelées
boucles de courant. On alimente ces boucles avec un courant électrique
à partir d'un dispositif adéquat tel qu'un amplificateur de courant
réglable. L'intensité de ce courant est commandée par le réglage de cet
amplificateur à partir d'un dispositif de mesure du champ magnétique
comportant généralement un magnétomètre placé dans la mature du
bateau et dont les indications sont reprises par des moyens de calcul qui
permettent de délivrer les signaux de commande des amplificateurs.
L'aimantation d'un corps ferromagnétique comprend
généralement deux composantes, l'une constante correspondant à
l'aimantation dite permanente de ce corps, et l'autre variable, dite
induite, qui correspond aux variations de l'aimantation sous l'effet du
champ terrestre local. Pour compenser ces deux types d'aimantations,
les boucles sont généralement alimentées par un courant constant
auquel est superposé un courant variable en fonction de la mesure du
champ terrestre local.
Dans le cas particulier des chasseurs de mines, comme la
coque est réalisée en matériaux non magnétiques tels que du bois ou de
l'aluminium, on utilise généralement des boucles locales qui entourent
les objets ferromagnétique de taille importante, par exemple les moteurs
et les organes de propulsion.
On pensait jusqu'à présent que les matériels utilisés ne
permettaient pour des questions de puissance et d'encombrement, que
de compenser une faible aimantation résiduelle, en générant des champs
magnétiques d'intensité au plus égale à 1 Gauss.
Pour ne pas avoir à compenser des champs magnétiques plus
importants, on était alors amené à traiter magnétiquement le bâtiment
au port en le faisant passer à l'intérieur d'une station de traitement fixe,
dite côtière, permettant de le soumettre à un champ magnétique
initialement très important correspondant à la saturation des masses
magnétiques du bâtiment. On faisait ensuite décroítre progressivement
l'intensité magnétique en la faisant varier de manière alternative pour
décrire un cycle d'hystérésis du matériau, jusqu'à ce que l'aimantation
de celui-ci soit réduite à un minimum. Les installations ainsi utilisées sont
de très grande taille et sont alimentées par une source de puissance très
importante, qui ne peut correspondre qu'à une installation fixe, ce qui
exclu de l'embarquer à bord d'un bâtiment naval.
Dans ces conditions, l'installation embarquée ne sert qu'à
compenser l'aimantation permanente résiduelle et à s'opposer à
l'aimantation induite sous l'effet du champ terrestre local, qui est
variable en fonction du temps et du lieu.
Cependant, comme on le sait, l'aimantation d'un matériau
ferromagnétique est un phénomène particulièrement compliqué, qui n'est
absolument pas linéaire et comporte des effets d'hystérésis très
importants.
Dans ces conditions, l'état magnétique résiduel du bateau va
évoluer dans le temps sous l'effet des différents champs qui lui sont
appliqués, tant le champ terrestre local que le passage à proximité de
sources aimantée telles que d'autres bâtiments eux-mêmes non
immunisés ou encore l'action des courants électriques circulant dans les
différents moteurs utilisés à bord.
Dans ces conditions, les systèmes de compensation
embarqués ne compensent plus au fur et à mesure du temps qui passe
l'aimantation résiduelle que d'une manière de plus en plus imparfaite. La
signature magnétique du bateau se dégrade donc de plus en plus et peut
atteindre assez rapidement des valeurs dangereuses susceptibles
d'entraíner la mise à feu des mines éventuellement rencontrées. Cette
situation est particulièrement dangereuse pour les chasseurs de mines
qui par principe sont destinés à évoluer à proximité des mines.
Pour pallier ces inconvénients, l'invention propose un procédé
selon la revendication 1 annexée. Les revendications dépendantes proposent des variantes préférentielles de l'invention.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaítront
clairement dans la description suivante, présentée à titre d'exemple non
limitatif en regard des figures annexées qui représentent :
- la figure 1, une représentation schématique d'un bâtiment muni d'un dispositif d'immunisation connu en soi; et
- la figure 2, le schéma d'un dispositif d'immunisation magnétique selon l'invention.
Le bâtiment 101 représenté sur la figure 1 est réalisé le plus
possible en matériaux amagnétiques, par exemple en aluminium et/ou en
bois pour la coque, mais il comprend nécessairement un certain nombre
d'appareils, par exemple les moteurs et les propulseurs, réalisés en
matériaux ferromagnétiques. L'ensemble subit régulièrement au port des
opérations de démagnétisation, et pour compléter le résultat obtenu par
ces opérations, les organes ferromagnétiques sont entourés par des
boucles locales telles que 102. Ces boucles sont alimentées par un
dispositif d'alimentation électrique 103 qui injecte dans les boucles des
courants électriques dont l'intensité est déterminée en fonction des
indications d'un magnétomètre 104 situé dans la mature afin de
l'éloigner de l'influence du champ magnétique crée par le bâtiment lui-même.
Ce dispositif d'immunisation magnétique est représenté de
manière plus détaillée sur la figure 2. Il comprend des boucles
d'immunisation dont on n'a représenté qu'un jeu dans un seul plan. Ces
boucles sont alimentées par des amplificateurs de courant 203 eux-mêmes
alimentés par un dispositif d'alimentation électrique 205.
L'amplificateur de courant 203 délivre le courant nécessaire en fonction
d'un signal de commande reçu d'un organe de calcul 206, qui élabore
ces signaux en fonction des indications reçues d'un magnétomètre 204.
Selon l'invention, la boucle d'immunisation 202 est doublée
par une boucle de traitement 212, qui est identique à la boucle 202 mais
dont le nombre de tours est nettement plus grand. On augmente ainsi le
nombre d'Ampères-tours disponibles à ce niveau pour un même courant
fourni par l'amplificateur 203, ce qui augmente le champ magnétique
disponible pour traiter l'organe situé à l'intérieur de la boucle.
Contrairement aux préjugés qui régnaient jusqu'à présent, les inventeurs
ont ainsi établi que l'on pouvait à partir d'un même amplificateur de
courant obtenir un champ magnétique beaucoup plus élevé simplement
en augmentant le nombre de tours de la bobine, ce qui permet alors
d'effectuer un traitement de démagnétisation local en utilisant des
moyens internes au bateau 101, ce que l'on ne croyait pas jusqu'à
présent possible. A titre d'exemple numérique, on peut très facilement
passer de 100 Ampères-tours à 600 Ampères-tours.
Selon l'invention, ce traitement est appliqué de manière
régulière, par exemple toutes les 24 h, est lancé à partir d'un
séquenceur 207, lequel commande en conséquence les moyens de
calcul 206. Ce séquenceur commande également le fonctionnement d'un
commutateur 208 qui est inséré entre les boucles 202 et 212 et
l'amplificateur de courant 203. De cette manière, on ne met en service
la boucle de traitement 212 que pendant la période où l'on procède à la
démagnétisation. On évite ainsi le risque de procéder à une modification
accidentelle de la magnétisation pendant le fonctionnement normal du
système d'immunisation.
En fait, bien que les phénomènes d'aimantation soient
difficilement modélisables et que les problèmes d'hystérésis compliquent
beaucoup les problèmes, la situation où se trouve le bateau n'est quand
même pas celle initiale avant la démagnétisation au port, où l'état
magnétique est totalement indéterminé et peut prendre localement des
valeurs très importantes et très différentes d'un point à l'autre. En effet,
comme on l'a dit plus haut, le bâtiment a d'abord subi un traitement de
démagnétisation au port dont il est sorti dans un état presque neutre au
point de vue magnétique, avec juste quelques aimantations résiduelles
qui peuvent être compensées par le système d'immunisation. La
dégradation de cet état magnétique s'effectue lentement en fonction des
circonstances et ne prend des proportions vraiment importantes,
justiciables d'une nouvelle démagnétisation au port dans des installations
conséquentes, qu'au bout d'un temps relativement long.
Dans ces conditions, en procédant selon l'invention à des
rectifications de cet état magnétique relativement fréquentes en partant
d'une déviation faible, on peut effectivement avec les moyens simples
décrits plus haut contenir la dérive de l'état magnétique dans des limites
acceptables et qui permettront par là-même de continuer à appliquer
régulièrement le traitement selon l'invention, lequel possède donc en
quelque sorte un caractère autorégénérateur.
On sait en effet que les moyens considérables qui sont mis en
oeuvre dans les stations côtières de désaimantation permettent, non
seulement de désaimanter l'ensemble d'un bateau en le faisant passer à
l'intérieur de très grandes bobines dans lesquelles circulent des courants
intenses, mais encore de mesurer de manière relativement précise le
comportement de ce bateau, plus particulièrement des masses
magnétiques de celui-ci, en fonction des champs magnétiques qui lui
sont appliqués.
L'invention propose précisément d'utiliser les paramètres ainsi
déterminés, qui sont suffisamment précis, même en tenant compte des
phénomènes d'hystérésis qui perturbent quelque peu les mesures, pour
pouvoir effectuer ultérieurement des corrections d'amplitude
relativement faible en mettant en oeuvre des moyens beaucoup moins
importantes que ceux de la station côtière.
En outre, à chaque fois que l'on procède à un traitement,
journalier de préférence, de démagnétisation, on mémorise les
séquences de traitement effectuées, ce qui permet d'actualiser
l'historique du traitement et d'affiner le traitement qui va être mis en
oeuvre à ce moment.
Les différentes étapes de calcul qui sont alors mises en oeuvre
sont les suivantes :
- On mesure tout d'abord à l'aide du magnétomètre 204 les trois composantes Hx, Hy, et Hz du champ terrestre local.
- On détermine ensuite en fonction de la composante verticale
Hz le courant Iz qui doit circuler dans les boucles horizontales pour
engendrer un champ vertical s'opposant aux effet de Hz. Pour cela on
applique la formule suivante :
Les valeurs de Izo et de Hzo sont celles qui ont été obtenues
dans la station de réglage côtière et qui ont été mémorisées dans les
moyens de calcul 206.
- On détermine ensuite en fonction de Hx et Hy le courant moyen Iyo qui est à appliquer dans les boucles verticales qui engendrent un champ horizontal parallèle à l'axe du bateau. En effet, c'est essentiellement dans cette direction qu'il convient de démagnétiser le bateau, mais la valeur du champ à appliquer dépend également de la composante latérale du champ magnétique terrestre. La valeur de ce courant IO est obtenue par :
On applique enfin la séquence de désaimantation à partir
d'une loi préprogrammée dans les moyens de calcul, en faisant circuler
dans les boucles verticales un courant ly tel que :
Iy (t)=Iyo + IMAX sin ω t -tτ
Dans cette formule, le courant IMAX est la valeur maximale du
courant pouvant être délivrée par l'amplificateur 203, et la pulsation ω
est donnée par ω= 2π / τ dans laquelle la période π est de l'ordre d'une
dizaine de seconde.
Ces courants Iz et ly sont appliqués pendant une séquence de
démagnétisation dont la durée est de l'ordre de quelques minutes. Une
telle durée est tout à fait compatible avec les périodes disponibles
pendant les missions opérationnels du bâtiment.
Claims (4)
- Procédé pour minimiser la signature magnétique d'un bâtiment naval (101) qui a été préalablement démagnétisé dans une station côtière et qui comprend des moyens (102-104) d'immunisation magnétique permettant de compenser des variations instantanées de cette signature, dans lequel on applique à ces moyens d'immunisation pendant des intervalles de temps distincts une séquence de démagnétisation déterminée à partir des paramètres de démagnétisation mémorisés lors de la démagnétisation côtière initiale, caractérisé en ce que cette séquence est également déterminée à partir de la mesure du champ terrestre local, et en ce que l'on utilise des boucles locales de démagnétisation (212) venant doubler les boucles locales d'immunisation (202) et alimentées par le même générateur que ces boucles d'immunisation par l'intermédiaire d'un commutateur (208) fermé pendant la séquence de démagnétisation pour augmenter le nombre d'Ampères-tours circulant dans ces boucles.
- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la séquence est journalière et dure quelques minutes.
- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on applique dans les boucles horizontales un courant Iz déterminé par :
- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on applique aux boucles verticales un courant ly (t) déterminé par :
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