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Détails du sujet

Conception et optimisation d'un mini sous marin autonome pour l'exploitation sous marine cas du lac kivu


Résumé


Auteur : KAMBALE BARUNGU
Niveau: G3
Département: Genié mecanique
Année Ac: 2024-2025 , | 2025-04-01 16:09:15

Mots clés

sous marin,,solidwork

Intérêt

• Exploitation durable des ressources sous-marines : Le Lac Kivu est une source potentielle de ressources telles que le méthane et des minéraux. L’utilisation d’un mini sous-marin autonome pourrait permettre une exploitation respectueuse de l’environnement.
• Innovation en matière de technologies marines : Développer des technologies sous-marines adaptées à des environnements spécifiques, comme le Lac Kivu, peut ouvrir la voie à des applications dans d'autres régions du monde.
• Sécurité et protection environnementale : L’exploitation sous-marine doit être réalisée de manière à ne pas nuire à l'écosystème fragile du lac, et les mini sous-marins autonomes pourraient jouer un rôle clé dans la minimisation des impacts humains.
• Accessibilité pour les acteurs locaux : Un tel dispositif pourrait être une solution rentable pour les chercheurs, les entreprises et les autorités locales, en leur fournissant des outils adaptés pour surveiller la biodiversité et exploiter les ressources sous-marines

Problématique

L’exploitation sous-marine dans des environnements tels que le Lac Kivu, au niveau de Goma (RDC), présente plusieurs défis technologiques et environnementaux. Les questions clés à aborder incluent :
• Conception d’un mini sous-marin autonome : Comment concevoir un sous-marin suffisamment compact, efficace, et stable pour l'exploitation sous-marine dans un lac aussi complexe ?
• Défis techniques : Comment gérer l’autonomie, la précision de navigation, la communication et la récupération des données dans un environnement sous-marin ?
• Problématique écologique et sécurité : Quel est l'impact environnemental de l’utilisation de tels dispositifs dans un lac qui présente des particularités géographiques et écologiques (profondeur, présence de gaz méthane, biodiversité fragile) ?
• Accessibilité et viabilité économique : Comment concevoir un système accessible et rentable pour les acteurs locaux tout en respectant les normes de sécurité et en minimisant les coûts ?

Plan provisoire

Introduction
• Présentation du Lac Kivu (caractéristiques géographiques et environnementales, ressources sous-marines).
• Contexte de l’exploitation sous-marine et des technologies existantes.
• Problématique et enjeux du projet.
I. Principe et fonctionnement d’un mini sous-marin autonome
• Définition et description des mini sous-marins autonomes.
• Les technologies utilisées pour la propulsion, la navigation, et la collecte de données.
• Les critères techniques et environnementaux influençant la conception (profondeur, pression, visibilité).
II. Défis techniques et environnementaux
• Défis techniques : Autonomie de la batterie, gestion de la navigation sous-marine, communication sous l’eau.
• Défis environnementaux : Effets sur l’écosystème local, gestion des gaz (notamment le méthane) dans le Lac Kivu, impact de l’exploitation sur la biodiversité.
• Sécurité : Systèmes de sécurité pour éviter les accidents ou la perte du sous-marin.
III. Conception et optimisation d’un mini sous-marin autonome
• Choix des matériaux et technologies.
• Processus de conception (modélisation, prototypes, tests).
• Optimisation des performances (vitesse, autonomie, fiabilité).
• Analyse des résultats des tests.
IV. Applications pratiques et perspectives d’évolution
• Applications spécifiques dans le contexte du Lac Kivu (surveillance de la biodiversité, cartographie, exploration de ressources).
• Perspectives d'innovation : Améliorations possibles pour de futures générations de mini sous-marins (intégration de l’intelligence artificielle, systèmes de collecte avancée, etc.).
Conclusion
• Synthèse des résultats obtenus et des défis rencontrés.
• Perspectives pour une exploitation durable des ressources sous-marines et la préservation de l’écosystème du Lac Kivu.

Hypothèses

• Performance et autonomie : Un mini sous-marin autonome, bien conçu, pourrait atteindre une bonne autonomie de batterie pour des missions longues, tout en naviguant efficacement dans les environnements complexes du Lac Kivu (variation de profondeur, pression, etc.).
• Précision et fiabilité : L'intégration de capteurs et de technologies de navigation avancées (tels que l'odomètre, les sonars, ou GPS sous-marin) permettra une localisation et une navigation précises, même dans des environnements de faible visibilité.
• Impact environnemental : L’utilisation de matériaux écologiques et de moteurs à faible consommation d'énergie peut minimiser les impacts environnementaux du sous-marin.
• Accessibilité économique : Le mini sous-marin autonome peut être conçu à un coût relativement faible grâce à des technologies open-source et des matériaux abordables, rendant son utilisation viable pour des exploitants locaux.

Méthodes

• Analyse bibliographique : Recherches sur les technologies actuelles des sous-marins autonomes, la conception d'robotique sous-marine, la gestion des systèmes énergétiques, et les méthodes de communication sous-marine.
• Modélisation et simulation : Utilisation de logiciels pour simuler la dynamique sous-marine, la navigation et l’autonomie en fonction des paramètres du Lac Kivu (profondeur, température, salinité, etc.).
• Conception et fabrication de prototypes : Fabrication de prototypes fonctionnels de mini sous-marins autonomes et tests dans des conditions proches de celles du Lac Kivu.
• Expérimentation sur le terrain : Tests pratiques dans le Lac Kivu pour évaluer la performance du mini sous-marin, son autonomie, sa stabilité, ainsi que la collecte et l’analyse des données en temps réel.
• Enquête sur les besoins locaux : Réalisation d’enquêtes auprès des acteurs locaux (chercheurs, autorités, exploitants) pour comprendre leurs besoins spécifiques et les enjeux liés à l'exploitation sous-marine.
• Analyse économique : Estimation des coûts de développement, de production et d'entretien par rapport aux bénéfices potentiels (par exemple, en termes de collecte de données, d’exploitation des ressources sous-marines).

Bibliographie

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o Introduction à la robotique marine et aux technologies sous-marines utilisées pour l’exploration et l'exploitation.
2. Draper, J. V., & Kuo, C. C. J. (2017). Marine Technology and Operations. Springer.
o Un ouvrage complet sur la technologie marine et les opérations sous-marines, y compris les sous-marins autonomes.
3. Zimmerman, J., & Renzi, R. (2015). Underwater Robotics: Science, Design, and Fabrication. Springer.
o Un guide sur la conception et la fabrication des robots sous-marins, y compris des véhicules autonomes.
4. Binns, S., & Cook, T. (2017). Autonomous Underwater Vehicles: Design and Applications. Wiley.
o Un ouvrage détaillé sur la conception des véhicules sous-marins autonomes et leurs applications.
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o Un état des lieux des technologies des véhicules sous-marins autonomes et de leurs perspectives d'avenir.
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o Une étude sur les technologies actuelles et futures des véhicules sous-marins autonomes.
7. Gomez, G., et al. (2016). Advanced Underwater Robotics. Wiley.
o Un ouvrage approfondi sur les dernières avancées dans les robots sous-marins, y compris l'optimisation pour des environnements spécifiques comme le Lac Kivu.
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o Un guide technique sur la conception et le développement des véhicules sous-marins autonomes.
9. Scharf, M., & Williams, G. (2015). Underwater Vehicles: Principles and Design. Oxford University Press.
o Détails sur les principes physiques et la conception des véhicules sous-marins, avec des exemples d'applications pratiques.
10. Fujimoto, K., & Mukai, T. (2011). Design of Autonomous Underwater Vehicles for Environmental Monitoring. Springer.
o Études de cas sur l'utilisation des AUV pour la surveillance environnementale, qui peut être adaptée à l'exploitation sous-marine.
Technologies de Communication et Navigation Sous-Marine
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o Un guide détaillé sur la communication acoustique sous-marine, essentielle pour les AUV.
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o Des solutions de communication sans fil sous-marines, utilisées pour la communication avec des mini sous-marins autonomes.
13. Bastani, F., & Aggarwal, P. (2015). Navigation and Control of Autonomous Marine Vehicles. Wiley.
o Un ouvrage dédié à la navigation et au contrôle des véhicules marins autonomes, avec un focus sur les systèmes de navigation sous-marine.
14. Stojanovic, J. (2010). Underwater Acoustic Networks. Wiley.
o Une exploration des réseaux acoustiques sous-marins, essentiels pour les sous-marins autonomes.
15. Zhao, X., & Yang, L. (2018). Underwater Navigation and Localization. Springer.
o Un guide sur les techniques de localisation et de navigation sous-marine.
Conception de Mini Sous-Marins Autonomes
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o Une étude sur les algorithmes robustes pour la navigation autonome sous-marine.
17. Paquette, M. A., & Morissette, R. (2017). Practical Guide to the Design of Autonomous Marine Robots. CRC Press.
o Un manuel pratique pour la conception de robots marins autonomes, avec des sections sur les mini sous-marins.
18. Liu, F., & Wang, G. (2015). Design of Autonomous Underwater Vehicles. Springer.
o Un guide complet sur la conception des véhicules sous-marins autonomes.
19. Soppa, A., et al. (2014). Designing Autonomous Systems for Underwater Exploration. Elsevier.
o Ouvrage abordant les défis de la conception de systèmes autonomes pour l'exploration sous-marine.
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o Un guide complet sur la robotique marine, incluant des discussions sur les mini sous-marins.
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o Tutoriel détaillé pour la conception de petites technologies autonomes, incluant des véhicules sous-marins.
22. Instructables. (2019). How to Build a Small Autonomous Underwater Vehicle. Instructables.
o Un tutoriel pas-à-pas sur la fabrication d'un mini sous-marin autonome.
23. MELD Technology. (2021). DIY Underwater Robot for Beginners. MELD Tech Blog.
o Tutoriels et guides pour la création de robots sous-marins autonomes à faible coût.
24. Hackster.io. (2020). Building Autonomous Underwater Vehicles. Hackster.io.
o Une plateforme de tutoriels sur la création d’AUVs pour différents types d'exploration sous-marine.
25. RoboSub. (2020). How to Build an Autonomous Submarine: A Student’s Guide. RoboSub.
o Tutoriels et ressources pour les étudiants souhaitant construire un sous-marin autonome.
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o Études de cas sur l'utilisation d'AUVs pour l'exploration des ressources sous-marines, en particulier dans des lacs comme le Lac Kivu.
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o Recherche sur l’exploitation des ressources sous-marines profondes, avec un focus sur l’utilisation des AUVs.
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o Recherche sur l'écologie du Lac Kivu et les défis liés à l'exploitation de ses ressources.
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o Étude sur l’utilisation de systèmes autonomes pour la surveillance de l’environnement du Lac Kivu.
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o Application de véhicules sous-marins autonomes pour surveiller la santé environnementale du Lac Kivu.
Autres Ressources
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o Un guide sur la robotique marine, incluant des applications pratiques pour l'exploration et l'exploitation sous-marine.
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o Exploration des innovations en robotique sous-marine, y compris des AUVs et des robots miniatures.
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o Conception et applications des drones sous-marins pour la recherche scientifique et les entreprises.
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o Un ouvrage sur les technologies de robots autonomes utilisés pour l’exploration sous-marine.
39. Cheung, K., et al. (2014). Advanced Robotic Systems for Underwater Vehicles. Elsevier.
o Une analyse approfondie des systèmes robotiques avancés pour les véhicules sous-marins autonomes.
40. Wu, Y., & Zhang, Z. (2019). Artificial Intelligence in Underwater Exploration. Springer.
o Recherche sur l'intégration de l'intelligence artificielle dans les systèmes de véhicules sous-marins autonomes pour l'exploration.

Directeur & Encadreur

Directeur: David MUGANZA

Status

Décision ou observation:
Feu vert:
Déposé : NON
Défendu: NON
Finalisé: NON