Sea Tech Week : les explosions sous-marines (session ENSTA)

Programme de la session

La session « Explosions sous-marines : exigences techniques, opérationnelles et environnementales », qui se tiendra le 7 octobre de 9 h 30 à 12 h 00 portera sur les explosions sous-marines menées en milieu marin à des fins techniques ou opérationnelles, telles que les travaux maritimes ou la neutralisation de munitions historiques. Ces activités soulèvent d’importants défis techniques, opérationnels et environnementaux, notamment en matière de sécurité, de contraintes réglementaires, d’évaluation de l’impact environnemental et de stratégies d’atténuation.
 

Les participants

Dr KICINSKI Radoslaw (Pologne) : Nord Stream – Comment une explosion sous-marine détruit les infrastructures sous-marines

Résumé : La présentation abordera les explosions du Nord Stream comme une étude de cas concret, illustrant comment une explosion sous-marine affecte les structures sous-marines. Sur la base de données accessibles au public et d’analyses techniques, elle examinera comment l’onde de choc, l’interaction avec les fonds marins et les conditions environnementales locales ont pu contribuer à la rupture du gazoduc. L’intervention soulignera également que les conséquences d’un tel événement s’étendent au-delà de la structure elle-même, affectant l’environnement marin environnant et les organismes vivants situés dans la zone d’impact.

Dr Sole Marta Carbonell (Espagne) : Effets comparatifs du mouvement des particules et de la pression sur les invertébrés marins à l'aide d'Aquavib

Résumé : La communauté scientifique prend de plus en plus conscience de la sensibilité des invertébrés marins à la composante de mouvement des particules du champ sonore. Dans le cadre du projet de recherche interdisciplinaire SATURN, financé par l’Union européenne, un dispositif expérimental de laboratoire a été mis au point : l’AquaVib, une chambre acoustique transparente équipée de capteurs de pression acoustique, d’accélération des particules, d’oxygène dissous et de température, fermée à ses deux extrémités par une paire de vibrateurs électrodynamiques (ED) de 1 kN, capables de reproduire des sons à basse fréquence. 

Nous utilisons l’AquaVib dans le cadre de trois projets distincts. Dans le cadre du projet Saturn, nous avons mené des expériences d’exposition URN à bord d’un navire sur trois groupes d’espèces d’invertébrés marins, en couvrant une large gamme de rapports d’énergie K/P. Dans le cadre du projet Diaphonia, nous avons réalisé des expériences similaires en utilisant le bruit de battage de pieux. Actuellement, dans le cadre du projet Seasounds, nous étudions les mêmes effets provoqués par les bruits liés aux munitions non explosées (UXO). 

Prof. Sam Clarke (Angleterre) : Analyse de la fragmentation pour le déminage sous-marin

Les armes explosives peuvent causer des dommages à la fois par la charge de souffle et par la fragmentation de leurs enveloppes. Bien que les munitions détonant à l’air aient fait l’objet d’études approfondies, les risques liés à la fragmentation des munitions sous-marines restent peu explorés ; il n’existe donc aucune procédure normalisée pour calculer les distances de sécurité en fonction de la profondeur et de la masse de la charge dans les environnements navals. Cela entrave considérablement le processus de planification de la sécurité pour les activités de neutralisation des munitions explosives sous-marines. S'appuyant sur des recherches antérieures en laboratoire consacrées à la fragmentation sous-marine, cette étude étend l'analyse à une applicabilité à grande échelle en estimant les portées maximales de fragmentation et en appliquant des modèles basés sur des critères de blessures pour évaluer les limites de danger associées. Une série d'expériences à petite échelle, menées dans des conditions bien contrôlées, a comparé des charges explosives encapsulées détonées dans l'air et à différentes profondeurs d'immersion. Trois configurations de douilles ont été testées afin de quantifier l’influence de la profondeur et du type de configuration de la douille sur la génération de fragments, leur comportement en vol et les distributions taille-vitesse. La vidéographie à haute vitesse et des panels de témoins in situ ont été utilisés pour suivre la fragmentation après la détonation et estimer les vitesses pendant le vol et après l’impact. Un code d’analyse interne, intégrant des données optiques et issues des panneaux témoins, a été développé pour calculer les trajectoires des fragments, les portées maximales et les probabilités de pénétration des tissus mous à l’aide de seuils de blessure établis. Les résultats indiquent une réduction marquée du nombre de fragments, de leur vitesse et de leur angle de lancement à mesure que la profondeur d’immersion augmente, ce qui se traduit par des distances de pénétration prévues nettement plus courtes pour toutes les charges immergées testées. 

Dr Samuel ETIENNE (France) : Propagation des ondes sismo-acoustiques associées au déminage en eaux peu profondes de munitions historiques

La Marine nationale assure régulièrement la sécurité du littoral et des fonds marins français par le biais du déminage contrôlé de munitions historiques (UXO) immergées ou enfouies. Des études récentes, telles que le projet ANR ASTRID POSA (2016–2019), ont montré que la propagation des ondes sismo-acoustiques générées par des explosions sous-marines en eaux peu profondes est extrêmement complexe et dépend des propriétés des fonds marins, de la bathymétrie et des conditions de détonation. S’appuyant sur ces résultats, le projet RAPID MAESTRIA (2025–2029), actuellement en cours, vise à améliorer notre compréhension des impacts environnementaux des opérations de déminage sur les milieux terrestres et marins en combinant la modélisation numérique avec des données in situ collectées dans des contextes représentatifs. Son objectif est de développer des outils prédictifs avancés et des capacités d’aide à la décision afin de mieux évaluer et atténuer les impacts environnementaux des activités de déminage.

Dr Jérémie TARTIERE (France) : Défis et perspectives de la simulation des explosions sous-marines et de leurs effets

La prédiction des effets d’une explosion sous-marine sur une structure reste un défi majeur en simulation numérique, notamment en raison des coûts de calcul élevés qu’elle implique et des difficultés liées à la validation expérimentale des modèles. Les approches actuelles seront passées en revue afin d’identifier leurs principaux atouts, leurs limites et leurs domaines d’application. Les développements récents et les perspectives d’avenir seront également abordés, avec un accent particulier sur les approches visant à réduire les coûts de calcul, à faciliter les études paramétriques et à élargir l’exploration de scénarios complexes impliquant des phénomènes hydrodynamiques et la réponse structurelle.