Doctorant en Mécatronique

**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**:
L’École Navale est une grande école d’ingénieur (statut d’EPSCP-GE) dont la mission principale est la formation initiale des officiers de la marine nationale. Les élèves officiers de carrière suivent un cursus d’ingénieur ou de master. Des formations supérieures (masters, mastères spécialisés, formation continue) sont également délivrées à des étudiants civils ou militaires dans les domaines de l’ingénierie maritime.

L’Institut de Recherche et d’Études Navales (IRENav) est le support de la recherche et de la formation scientifique. Institut pluridisciplinaire, il est labellisé par l’HCERES dans le cadre de la contractualisation des laboratoires Arts et Métiers. Ses équipes de recherche s’inscrivent dans 4 axes liés au secteur maritime:

- Axe 1 - Analyse et modélisation de la donnée maritime
- Axe 2 - Acquisition de la Donnée et Compréhension des Phénomènes Physiques
- Axe 3 - Conception et optimisation de vecteurs et systèmes navals
- Axe 4 - Cultures du commandement et facteurs humains

**SUJET DE THESE**:
**Contexte**

Depuis une dizaine d’années, l’IRENav développe un propulseur à axe vertical à pales électriquement actionnées en mesure de fonctionner efficacement à basse et haute vitesse navire [1]. La plateforme académique SHIVA (Système Hydrodynamique Intelligent à Variation d’Angles) est le résultat concret de ces travaux : il s’agit d’une plateforme instrumentée muni de trois pales, plusieurs fois testé en bassin [2] permettant de tester des propulseurs ou des hydrogénérateur à axe transverse (VAP pour Vertical Axis Propeller). Les étude numériques et tests expérimentaux conduits jusqu’ici se sont concentrés sur le mode propulsion trochoïdale (optimisation des lois de calage sur des critères de performance hydrodynamique) [3].

**Verrous 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 épicyloïdal). De plus, le mode épicyloïdal apparaît nettement plus exigeant dynamiquement, ce qui pourrait engendrer une fatigue sur l’actionneur (convertisseurs électromécaniques et convertisseur statique) qu’il convient _a mínima_ d’évaluer. 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, 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).

**Démarche (de principe)**

Le travail de thèse peut s’articuler autour des quatre grandes tâches suivantes:
1 - Développer un modèle dynamique du propulseur

L’approche de modélisation est recherchée aussi générale que possible sur le plan topologique (nombre de pales, schéma d’alimentation électrique des actionneurs et du moteur principal notamment). Elle doit reposer sur une procédure justifiée de dimensionnement de la motorisation électrique principale et des actionneurs électriques des pales. Sur le plan dynamique, l’incertitude repose sur la représentation correcte du chargement hydrodynamique. Les mesures _in situ_ ou en bassin disponibles pourront permettre de construire un modèle de comportement ou un modèle mixte comportement / connaissance. Ce modèle doit permettre de définir la bande passante de la commande des actionneurs et ainsi mieux formuler ou contraindre le problème d’optimisation des lois de calage [4].

2 - Evaluer l’influence du nombre de pales sur les performances

L’objectif est d’évaluer par simulation l’influence du nombre de pales sur les performances propulsives, la régularité des sollicitations mécaniques et l’aptitude à fonctionner