Procedimiento mejorado de determinación de la imanación del casco de un buque y dispositivo asociado.

Procedimiento de determinación, en tiempo real, de la imanación del casco de un buque

, siendo el casco del buque de material ferromagnético y estando sometido a una excitación magnética inductora y estando el buque provisto de una pluralidad de sensores del campo magnético posicionados en puntos determinados con respecto al casco, que comprende las etapas consistentes en:

a) - adquirir una pluralidad de medidas del campo magnético mediante la pluralidad de sensores;

b) - evaluar la excitación magnética inductora; y,

c) - determinar, resolviendo un sistema de ecuaciones resultante de la modelización de los fenómenos físicos implicados, a partir de la pluralidad de medidas adquiridas y de la excitación magnética inductora evaluada, una distribución de fuentes magnéticas probable en la superficie del casco, caracterizado por el hecho de que, en dicha modelización, las fuentes magnéticas inducidas se describen mediante una distribución de fuentes dipolares y las fuentes magnéticas remanentes se describen mediante una distribución de fuentes monopolares, y por el hecho de que dicha modelización comprende:

- una primera modelización que asocia a unas medidas del campo magnéticas, una distribución de imanación en el material ferromagnético; y,

- una segunda modelización relativa al comportamiento del material ferromagnético, que describe el acoplamiento entre una fuente magnética en un punto del material, con una fuente magnética en otro punto del material

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR2011/050024.

Solicitante: DCNS.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 40-42, rue du Docteur Finlay 75015 Paris FRANCIA.

Inventor/es: DEMILIER,LAURENT, VUILLERMET,YANNICK, CHADEBEC,OLIVIER NICOLAS, COULOMB,JEAN-LOUIS, ROUVE,LAURE-LINE, CAUFFET,GILLES.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDA DE VARIABLES ELECTRICAS; MEDIDA DE VARIABLES... > G01R33/00 (Dispositivos o aparatos para la medida de valores magnéticos)

PDF original: ES-2510399_T3.pdf

 

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Ilustración 1 de Procedimiento mejorado de determinación de la imanación del casco de un buque y dispositivo asociado.
Ilustración 2 de Procedimiento mejorado de determinación de la imanación del casco de un buque y dispositivo asociado.
Ilustración 3 de Procedimiento mejorado de determinación de la imanación del casco de un buque y dispositivo asociado.
Ilustración 4 de Procedimiento mejorado de determinación de la imanación del casco de un buque y dispositivo asociado.
Procedimiento mejorado de determinación de la imanación del casco de un buque y dispositivo asociado.

Fragmento de la descripción:

Procedimiento mejorado de determinación de la imanación del casco de un buque y dispositivo asociado

[1] La invención tiene como ámbito técnico el de los procesos de regulación de la firma magnética de un buque.

[2] La firma de un buque es el conjunto de los valores del campo magnético creado por el buque, evaluado en un plano de referencia. Cuando se trata de un buque de superficie, este plano de referencia es generalmente horizontal, situado bajo el casco del buque aproximadamente a aproximadamente una vez la anchura del buque, es decir típicamente 1 a 3 m.

[3] FR 2 825 83 divulga un procedimiento de regulación de la firma magnética de un buque.

[4] En su parte de determinación de la firma del buque, este procedimiento prevé la adquisición de una pluralidad de medidas del campo magnético, mediante una pluralidad de sensores situados en el Interior del casco del buque.

[5] Luego, a partir de esta pluralidad de medidas y del valor del campo magnético terrestre local, prevé calcular la distribución de imanación la más probable en la superficie del casco utilizando una primera modellzación que asocia una distribución de imanación a una pluralidad de medidas del campo magnético, y una segunda modelización que acopla la imanación en un punto del casco con la imanación en otro punto del casco.

[6] La imanación en cuestión es la imanación total en un punto del casco, correspondiente a la suma de la imanación permanente y de la imanación inducida en este punto.

[7] Finalmente, la distribución de imanación así calculada se utiliza para estimar el valor del campo magnético creado por el casco en el plano de referencia, es decir la firma del buque.

[8] En su parte de regulación, este procedimiento prevé minimizar la firma del buque así determinada. Para ello, el casco del buque está dotado de varios lazos llamados « de inmunización magnética », hechos de un material conductor de la corriente eléctrica, y el buque lleva a bordo medios de potencia eléctrica que permiten hacer circular corrientes eléctricas adaptadas en cada uno de los lazos independientemente. La circulación de una corriente en un lazo genera un campo magnético que se superpone con el campo magnético terrestre local y el campo creado por la distribución de imanación en el casco, sabiendo que esta última está modificada por el campo magnético generado por los lazos. Así, regulando las corrientes eléctricas que circulan por los diferentes lazos, se minimiza la firma del buque.

[9] La precisión de este procedimiento se basa en la representatividad de la pluralidad de medidas del campo magnético mediante la pluralidad de sensores situados en el interior del casco y en la aptitud de las modelizaciones primera y segunda para determinar con precisión la imanación del casco a partir de las medidas procedentes de los sensores.

[1] Cuando los sensores están situados en el interior del casco, lejos de este, el procedimiento permite determinar de manera satisfactoria la imanación del casco correspondiente a las medidas efectuadas.

[11] Sin embargo, la medida, en el aire, del campo magnético creado por el casco se perturba. Efectivamente, un buque encierra fuentes magnéticas secundarias, tales como las masas ferromagnéticas que constituyen sus motores. Estas fuentes magnéticas secundarias producen campos magnéticos secundarios que se superponen con el campo magnético creado por el casco. Los campos magnéticos secundarios constituyen una fuerte perturbación para la información que se intenta obtener mediante sensores. También, las medidas no son del todo representativas del campo magnético resultante de la imanación del casco. Gracias a ello, la imanación del casco calculada a partir de las medidas hechas en el interior del buque no es representativa, con precisión, de la imanación real del casco. De ello resulta que la firma del buque calculada así puede ser muy diferente de la firma real del buque.

[12] Para mejorar la relación señal pertinente sobre la perturbación, se ha previsto acercar los sensores del casco, para disponerlos a proximidad inmediata de este y alejarlos, tanto como sea posible, de las fuentes magnéticas secundarias.

[13] Sin embargo, cuando se acercan los sensores al casco, la firma determinada por la realización del procedimiento descrito en el documento FR 2 825 83 deja de correspondes a la firma real del buque.

[14] La invención tiene por lo tanto como objeto dar remedio a este problema proponiendo un procedimiento de determinación de la Imanación del casco de un buque que permite obtener, a partir de medidas de campo magnético hechas con ayuda de sensores de a bordo por el buque, una solución que sea robusta y que no esté perturbada por unas fuentes de campo magnético parasito contenidas en el casco del buque.

[15] La invención tiene por lo tanto por objeto un procedimiento de determinación, en tiempo real, de la imanación del casco de un buque, un procedimiento de determinación, en tiempo real, de la firma magnética de un buque, un procedimiento de inmunización magnética de un buque, un dispositivo de determinación, en tiempo real, de la imanación del casco de un buque y un dispositivo de inmunización magnética de un buque según las reivindicaciones.

[16] Los dispositivos precedentes están ventajosamente embarcados a bordo del buque cuya imanación del casco se determina.

[17] La invención y sus ventajas se comprenderán mejor con la lectura de la descripción siguiente, determinada únicamente a título de ejemplo, y hecha haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

- la figura 1 es una representación esquemática de la instalación que permite regular la firma de un buque;

- la figura 2 es una representación de una porción del malla del casco y de su malla dual;

- la figura 3 es una representación en forma de un organigrama del procedimiento de regulación; y,

- las figuras 4 y 5 son unos grafos que dan el valor de la firma para diferentes posiciones longitudinales bajo el casco del buque.

Dispositivo

[18] El buque del cual se busca regular la firma magnética comprende un casco 1 que está hecho por ensamblado de chapas. Las chapas utilizadas son de un material ferromagnético caracterizado por una susceptibilidad magnética reversible %.

[19] El casco presenta una superficie interior 3, orientada hacia el interior del buque, y una superficie exterior 5, orientada hacia el exterior del buque.

[2] El buque lleva a bordo un dispositivo, indicado por la referencia general 6 en la figura 1, de determinación, en tiempo real, de la imanación del casco de un buque. El dispositivo 6 es capaz de realizar los procesos de determinación de la imanación del casco de un buque, y determinación de la firma del buque y de inmunización magnética del buque.

[21] El dispositivo 6 comprende una pluralidad de sensores del campo magnético 7. Por ejemplo, 5 sensores están dispuestos en el volumen V2 delimitado interiormente por la superficie Interior 3 del casco 1. Los sensores 7 están colocados a proximidad de la superficie interior 3 y, preferentemente, pegados a esta superficie. Desde un punto de vista práctico, se trata de una mezcla entre sensores de dos ejes y tri-ejes. En el caso presente, como los sensores 7 están pegados al casco o, al menos, están muy cerca de este, solamente se consideran las medidas de los componentes de la inducción magnética B tangentes al casco. Efectivamente, la medida de la componente normal de la inducción magnética B presenta una relación señal ruido desfavorable e Incluirla en las modellzaciones puede resultar catastrófico en términos de convergencia hada una solución robusta, es decir estable con respecto a las incertidumbres... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento de determinación, en tiempo real, de la imanación del casco de un buque, siendo el casco del buque de material ferromagnético y estando sometido a una excitación magnética inductora y estando el buque provisto de una pluralidad de sensores del campo magnético posicionados en puntos determinados con respecto al casco, que comprende las etapas consistentes en:

a) - adquirir una pluralidad de medidas del campo magnético mediante la pluralidad de sensores;

b) - evaluar la excitación magnética inductora; y,

c) - determinar, resolviendo un sistema de ecuaciones resultante de la modelización de los fenómenos físicos implicados, a partir de la pluralidad de medidas adquiridas y de la excitación magnética inductora evaluada, una distribución de fuentes magnéticas probable en la superficie del casco, caracterizado por el hecho de que, en dicha modelización, las fuentes magnéticas inducidas se describen mediante una distribución de fuentes dipolares y las fuentes magnéticas remanentes se describen mediante una distribución de fuentes monopolares, y por el hecho de que dicha modelización comprende:

- una primera modelización que asocia a unas medidas del campo magnéticas, una distribución de imanación en el material ferromagnético; y,

- una segunda modelización relativa al comportamiento del material ferromagnético, que describe el acoplamiento entre una fuente magnética en un punto del material, con una fuente magnética en otro punto del material.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el procedimiento utiliza una transformación T que permite asociar a una distribución de fuentes dipolares al menos una distribución de fuentes monopolares y/o una transformación T* que permite asociar a una distribución de fuentes monopolares, al menos una distribución de fuentes dipolares.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que dicha modelización utiliza un modelo virtual del casco del buque que comprende una malla primaria constituida por una pluralidad de superficies elementales planas y poligonales.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado por el hecho de que, por superficie elemental de la malla primaria, la distribución de fuentes dipolares es uniforme y tangente a este elemento de superficie.

5. Procedimiento según la reivindicación 3 o la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que la distribución de fuentes monopolares está discreteada en los nodos de la malla primaria.

6. Procedimiento según las reivindicaciones 4 y 5 combinadas, caracterizado por el hecho de que dicho sistema de ecuaciones a resolver se escribe:

r am AMT*Yp;"d W + id dmt*){q

con:

- m un vector cuya i-ésima componente es la diferencia H(Rj)-Ho (R¡) entre la medida de la excitación magnética realizada en el punto Rypor el i-ésimo sensor de campo magnético y el valor de la excitación magnética inductora en el punto Rj\

1 RR

- Am una matriz cuyo elemento Am ¡i es el operador * V asociado a una superficie

elemental S/de la malla primaria que tiene una pluralidad de aristas L¡, que presentan cada una una normal men el plano de la superficie elemental Si y orientada hacia el exterior de esta superficie elemental, y donde u/es un doblete de vector que forma una base de la superficie elemental;

- Sm un vector cuya i-ésima componente es proporcional a la excitación magnética inductora e ¡Hoi en un punto de la i-ésima superficie elemental de la malla primaria;

Ye ¡* R R

- Dm una matriz ' ' cuyo elemento Dmji es el operador y,

- T una matriz de transformación tal que cuya pseudo-inversa se indica como V.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que la determinación de la distribución de fuentes magnéticas probable hace intervenir un proceso de pre- acondicionamiento.

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que la determinación de la distribución de fuentes magnéticas probable hace intervenir un proceso de descomposición en valores singulares.

9. Procedimiento de determinación, en tiempo real, de la firma magnética de un buque, caracterizado por el hecho de que comprende una etapa de determinación, en tiempo real, de la imanación del casco del buque por el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 que permite obtener una distribución de fuentes magnéticas probable en la superficie del casco, luego una etapa suplementaria consistente en calcular la firma del buque a partir de dicha distribución de fuentes magnéticas probable.

1. Procedimiento de inmunización magnética de un buque, caracterizado por el hecho de que, estando el buque provisto de una pluralidad de lazos de inmunización que tienen geometrías determinadas con respecto al casco del buque y medios de alimentación con potencia eléctrica capaces de ser controlados para hacer circular en los lazos de inmunización, independientemente unos de otros, corrientes adaptadas, el procedimiento comprende, además de las etapas del procedimiento de determinación, en tiempo real, de la firma del buque según la reivindicación 9, una etapa consistente en calcular las diferentes corrientes a hacer circular en los lazos de inmunización para modificar la firma magnética del buque, y una etapa consistente en controlar los medios de alimentación con potencia eléctrica para hacer circular, en los lazos de Inmunización, dichas corrientes calculadas.

11. Dispositivo (6) de determinación, en tiempo real, de la imanación del casco (1) de un buque, siendo el casco del buque en un material ferromagnético sometido a una excitación magnética inductora (Ho), caracterizado por el hecho de que comprende:

- una pluralidad de sensores de campo magnético (7) posicionados en puntos determinados con respecto al casco;

- medios de determinación de la excitación magnética inductora; y,

- una unidad de cálculo (13) conectada con la pluralidad de sensores y con los medios de determinación de la excitación magnética inductora, capaz de ejecutar las instrucciones de un programa de ordenador para la realización de un procedimiento de determinación, en tiempo real, de la Imanación del casco de un buque según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 o de un procedimiento de determinación, en tiempo real, de la firma de un buque según la reivindicación 9.

12. Dispositivo según la reivindicación 11, caracterizado por el hecho de que al menos un sensor de la pluralidad (7) de sensores está pegado al casco (1).

13. Dispositivo según la reivindicación 11 o la reivindicación 12, caracterizado por el hecho de que al menos un sensor de la pluralidad de sensores (7) es un sensor de dos ejes que mide los componentes del campo magnéticos tangentes al casco (1).

14. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizado por el hecho de que al menos un sensor de la pluralidad de sensores (7) está colocado en el exterior del casco (1) del buque.

15. Dispositivo de inmunización magnética de un buque del tipo que comprende una pluralidad de lazos de inmunización que tienen geometrías determinadas con respecto al casco (1) del buque, medios de alimentación con potencia eléctrica (1) de los lazos de Inmunización, y medios de control de los medios de alimentación con potencia eléctrica de los lazos de inmunización, caracterizado por el hecho de que los medios de control comprenden un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14 capaz de calcular, en tiempo real, la firma del buque.

16. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 15, caracterizado por el hecho de que se lleva a bordo del buque cuya imanación del casco se determina.