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Plus sur les amplificateurs magnétiques (inductances saturables et amplistat)

La première utilisation des mines magnétiques et l'immunisation des navires

Les premières mines marines sont des mines de contact: elles explosent au contact avec le navire. Les mines magnétiques sont utilisées pour la première fois par les allemands au début de le seconde guerre mondiale. Rapidement on trouve un système pour se protéger: c'est la naissance de l'immunisation des navires. Actuellement la menace des mines est toujours prise très au sérieux, car c'est l'arme du pauvre qui peut être fabriquée rapidement et sans outillage spécialisé.

La signature magnétique d'un navire

C'est le signal qui est détecté par un magnétomètre placé sous le navire. Il dépend de son magnétisme rémanent (qui lui est propre et qui dépend des matériaux utilisés) mais aussi des champs induits par le navire (par sa perméabilité magnétique, le navire fausse le magnétisme terrestre). Pour rendre le navire invisible, il faut non seulement contrecarrer le magnétisme rémanent propre, mais également le magnétisme induit. Ce magnétisme induit dépend du champ magnétique local, et celui-ci n'est pas constant. Un magnétomètre permet de mesurer ce champ magnétique.

Deperming

Le déperming est l'opération qui permet d'éliminer le magnétisme permanent d'un navire. Il est principalement effectué sur des navires qui ont de grandes masses magnétiques, comme les navires de guerre. Une installation dimmunisation complète serait trop complexe.

L'immunisation des navires militaires

On explique la différence entre les navires à coque en bois ou en polyester et les navires à coque métallique. Les navires à coque en bois ou en polyester étaient utilisés spécifiquement pour neutraliser les mines marines.

Haringvliet

La signature magnétique d'un navire est controlée à Haringvliet aux Pays Bas. Il s'agit d'un ranging dynamique où le navire vogue au dessus des capteurs magnétiques.

Ranging statique

Il est effectué en Allemagne. Le navire est fixé dans une cage qui peut être parcourue par un courant, cela permet de modifier le champ magnétique ambiant et de "placer" virtuellement le navire à d'autres endroits sur la terre. Le magnétisme terrestre peut même être totalement éliminé, ce qui permet de mesurer le magnétisme propre du navire.

Le magnétomètre fluxgate et le magnétomètre logiciel

Le champ magnétique terrestre n'est pas constant dans le temps et l'espace. Les variations du champ magnétiques peuvent être prévues comme les prévisions météo. Il existe des isobares, mais également des isoclines qui indiquent sur la carte les variations de l'inclinaison du champ magnétique. Les prévisions magnétiques sont également une des tâches de 'Institut Royal de Météorologie et l'IRM dispose de magnétomètres.

Voyez également:

• Les synchros, résolveurs et selsyns et une application pratique: l'immunisation des premiers dragueurs de mines
• Les amplificateurs magnétiques (page index)
• La boussole (magnétique)

Graphiques:
La courbe de réponse d'une inductance saturable qui permet de commander un courant alternatif important avec un petit courant continu. L'amplification du courant est limitée à 50× mais le gain en puissance peut atteindre 1000 ou plus (commande d'une tension élevée à partie d'une basse tension).

L'amplistat est une version plus complexe de l'inductance saturable. C'est une inductance auto-saturable. On utilise la contre-réaction positive pour augmenter le gain en puissance qui peut atteindre 1.000.000. La courbe de réponse est également plus interessante et ne nécessite pas de bias (prémagnétisation) pour faire fonctionner l'inductance sur sa partie linéaire.

Si l'inductance saturable peut être comparée à un transistor, l'amplistat peut être comparé à un ampli opérationnel.

Protection des navires contre les mines magnétiques

Mais qu'en est-il des frégates (Léopold et LoMa)? Difficile d'imaginer une frégate moderne avec une coque en bois comme au moyen age... Même les nouveaux chasseurs de mines ont maintenant une coque en acier. Il est vrai que ces navires restent théoriquement à distance des champs de mines et envoient des drones dans la région infectée, mais les mines modernes peuvent se déplacer.

Aussi bizarre que cela peut être, il est plus facile d'immuniser un navire a coque en acier qu'un navire à coque de bois (ou polyester). Dans un navire à coque perméable aux champs magnétiques il faut corriger individuellement la distorsion du champ magnétique causée par les différentes masses métalliques: le moteur principal, les générateurs électriques, la climatisation, le sonar, l'ancre,... Après chaque grand entretien pendant lequel le navire est resté dans une position fixe et a pu acquérir un magnétisme rémanent il faut controler la signature magnétique du navire et si nécessaire corriger les courants d'immunisation dans les boucles (voir article sur l'immunisation des navires).

Dans un navire à coque métallique la coque forme un isolant magnétique. Les moteurs, les générateurs et autres grosses masses magnétiques contribuent toujours à la distorsion du champ magnétique, mais il ne s'agit plus de distorsions localisées. Tout comme un refroidisseur de transistors de puissance répartit la chaleur sur une grande surface, la coque magnétique répartit la distorsion locale du champ magnétique sur toute la surface du navire.

Il n'est donc plus nécessaire de compenser individuellement l'appareillage, il suffit de compenser globalement le navire. C'est ainsi que les navires à coque métallique ont un système d'immunisation beaucoup plus simple (uniquement quelques bobines d'immunisation globale), mais qui nécessite un courant beaucoup plus important. La puissance nécessaire par boucle passe d'environ une centaine de watts à plusieurs kilowatts.

Ce qui est même possible c'est que quand un des générateurs de courant est défectueux (ou qu'une boucle d'immunisation est coupée) c'est qu'on peut utiliser d'autres amplificateurs de courant pour compenser la distorsion du champ magnétique. C'est possible sur les nouveaux chasseurs de mines belges. S'il y a plusieurs amplificateurs et boucles réparties sur le navire, ce n'est pas spécialement pour compenser un champ magnétique local, mais simplement pour pouvoir utiliser des amplificateurs moins puissants qui sont répartis sur tout le navire (important sur les navires militaires qui doivent rester opérationnels même en cas d'avarie).