Développement d'un drone de surface autonome à propulsion solaire et vélique avec foils pour l'observation océanique de longue durée

Développement d'un drone de surface autonome à propulsion solaire et vélique avec foils pour l'observation océanique longue durée L'observation des milieux marins et lagunaires constitue un enjeu majeur pour la compréhension des dynamiques océaniques, le suivi des effets du changement climatique et la gestion durable des zones côtières. Malgré les progrès de l'instrumentation océanographique, la réalisation de mesures continues sur de longues durées reste limitée par les contraintes énergétiques et opérationnelles des plateformes actuelles. Dans ce contexte, le projet SoSud vise à développer un drone de surface autonome à faible consommation énergétique capable de réaliser des missions d'observation environnementale sur de longues périodes. La plateforme proposée associe plusieurs technologies innovantes : une aile rigide orientable inspirée des systèmes de wing foil assurant la propulsion vélique et supportant des panneaux photovoltaïques, des foils en T permettant de réduire la traînée hydrodynamique, ainsi que des moteurs électriques réversibles pouvant fonctionner comme propulseurs ou hydrogénérateurs pour la récupération d'énergie. L'ensemble est piloté par un système embarqué de contrôle et de décision permettant d'adapter le comportement du drone aux conditions environnementales et aux objectifs de mission. Une configuration dans laquelle l'aile peut se replier sur le pont sera également étudiée afin d'améliorer la compacité et la robustesse du système. L'originalité du projet réside dans l'intégration de ces différentes technologies au sein d'une même plateforme dédiée à l'observation environnementale. Si chacune de ces briques a déjà fait l'objet d'études spécifiques, leur couplage soulève plusieurs défis scientifiques majeurs. Le premier concerne les interactions entre l'aérodynamique de l'aile, l'hydrodynamique des foils et les lois de commande associées. Le second porte sur la gestion énergétique d'un système exploitant simultanément plusieurs sources d'énergie renouvelable. Enfin, le développement d'un jumeau numérique intégrant les aspects mécaniques, énergétiques et décisionnels constitue un enjeu central pour la conception, la validation et l'optimisation de la plateforme. Les travaux de thèse porteront sur la modélisation couplée aérodynamique-hydrodynamique, le développement de lois de commande robustes pour le pilotage de l'aile et la régulation des foils, ainsi que sur l'optimisation énergétique et la planification de trajectoires en fonction des conditions environnementales. Le jumeau numérique développé servira à la fois d'outil de conception et d'aide à la décision embarquée. Le projet s'appuie sur deux prototypes déjà disponibles : un quadri-foiler propulsé électriquement et une aile robotisée à échelle réelle. Il mobilise les compétences complémentaires du LMGC en mécanique et simulation numérique, du LIRMM en automatique, robotique et intelligence artificielle, et de l'IES en électronique de puissance, énergie et instrumentation. Des collaborations avec l'IMFT et MARBEC viendront compléter cet environnement scientifique. Inscrite dans l'Axe 2 du GDR OMER et soutenue par le programme CNRS MITI, cette thèse contribuera au développement de nouvelles plateformes autonomes d'observation océanique tout en faisant progresser les connaissances dans les domaines de la dynamique des systèmes marins, du contrôle embarqué et de la gestion énergétique. École doctorale : I2S - Information, Structures, Systèmes Direction : Loic DARIDON Financement : Programmes ministériels spécifiques