Chercheur postdoctoral en électrotechnique F/H

À propos de nous

L’École navale constitue, pour la France, la grande école militaire de la mer. Située dans un cadre exceptionnel de 110 hectares sur la presqu’île de Crozon, bordée par la rade de Brest au Nord et la baie de Douarnenez au Sud, elle est l’institution de formation des officiers de la Marine nationale. Ce véritable creuset de l’excellence maritime forme des officiers de tous horizons, des marins d’État relevant de certaines spécialités, ainsi que des étudiants en master et doctorat. Sous statut d’établissement public sous tutelle du ministère des Armées depuis 2017, elle assure ainsi des missions d’enseignement supérieur et de recherche, forte de son institut de recherches et d’études navales, au profit d’environ 2 000 élèves par an, soutenus par une équipe dynamique de 400 personnels permanents (militaires, enseignants, enseignants-chercheurs, administratifs et techniques).

Mission

SUJET DE RECHERCHE : Etude de machines électriques non conventionnelles pour intégration dans un système de propulsion Rim-Driven.

Laboratoire : IRENAV

Contexte

Les systèmes de propulsion navale à entrainement circonférentiel ou « Rim-Driven » sont des solutions de plus en plus envisagées pour la propulsion navale dans les domaines civils et militaires. Dans ces systèmes, le moteur électrique de propulsion est intégré dans une tuyère entourant l’hélice. Les pales de l’hélice sont liées par leur périphérie aux parties actives du rotor du moteur. Depuis plus d’une dizaine d’années ces systèmes sont étudiés pour la propulsion des navires civils et militaires.

Ce mode d’intégration permet une amélioration significative du comportement du propulseur notamment sur les aspects compacité, discrétion, performances et fiabilité. Un autre intérêt est de pouvoir développer des systèmes sans arbres (ou « hubless »), ce qui permet entre autres d’envisager plus facilement des solutions originales comme par exemple l’intégration au sein du système d’hélices contrarotatives.

Ces systèmes peuvent présenter un grand intérêt pour la propulsion des navires civils ou militaires (sous-marins, navires de surfaces, véhicules autonomes). On peut notamment en espérer des gains significatifs en termes de compacité et discrétion. On peut penser par exemple à l’intégration de ces systèmes dans des pompes hélices pour sous-marins ou dans des AUV. C’est dans ce cadre que l’Agence Innovation Défense finance un projet qui implique les laboratoires IRDL et IRENAV, et qui a pour but de proposer des méthodologies de modélisation et de conception de ce type de système.

Verrous scientifiques techniques à aborder

Le sujet de recherche postdoctoral concerne la conception de machines électriques non conventionnelles destinées à être intégrées dans les tuyères entrainant l’hélice. Le but de l’étude est de répondre au mieux à des cahiers des charges d’intégration dans un système « Rim-Driven ». Un des objectifs est par exemple de maitriser l’intégration de la machine dans l’espace réduit annulaire ou conique de la tuyère (par exemple pour des pompes hélices) et également la prise en compte des tolérances importantes liées à un entrefer pouvant être en eau. Des investigations pourront également porter sur des structures modulaires dans le but d’améliorer la fiabilité et/ou des structures de machines pouvant entrainer plusieurs rotors dans le but de mettre en contre rotation des hélices. On pourra s’intéresser pour cela à des structures à flux radial, axial ou non conventionnel et à des systèmes particuliers d’aimantation (réseaux de Halbach et/ou utilisation d’aimants spécifiques par exemple).

Plan de travail (de principe)

Le travail de post-doctorat peut s’articuler autour de grandes tâches décrites ci-après.

• Tâche 1 : Identification de plusieurs structures de machines répondant à plusieurs cahiers des charges de propulseurs rim-driven.

• Tâche 2 : Etablissement de modèles de dimensionnement au 1er ordre pour ces machines avec possible intégration de contraintes liées à la thermique et à la mécanique

• Tâche 3 : Prototypage virtuel (conception) de plusieurs démonstrateurs en inversant les modèles ou en appliquant des techniques d’optimisation. Validation par calcul numérique (éléments finis pour les aspects magnétiques, mécaniques et thermiques).

• Tâche 4 : Comparaison des performances des structures étudiées sur des cahiers des charges.

Références

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[Bolam2020] R. C. Bolam, Y. Vagapov, J. Laughton and A. Anuchin, "Optimum Performance Determination of Single-Stage and Dual-Stage (Contra-Rotating) Rim Driven Fans for Electric Aircraft," 2020 XI International Conference on Electrical Power Drive Systems (ICEPDS), 2020, pp. 1-6, doi: 10.1109/ICEPDS47235.2020.9249263

[Cheng2019] B. Cheng, G. Pan, and Y. Cao, “Analytical design of the integrated motor used in a hubless rim-driven propulsor,” IET Electr. Power Appl., vol. 13, no. 9, pp. 1255–1262, 2019, doi: 10.1049/iet-epa.2018.5303

[Djebarri 2015] S. Djebarri, Contribution à la modélisation et à la conception optimale de génératrices à aimants permanents pour hydroliennes, thèse de Doctorat, UBO-IRENav 2010

[Drouen2008] Laurent DROUEN, Jean-Frederic CHARPENTIER, Frédéric HAUVILLE, Eric SEMAIL, Stéphane CLENET - A coupled electromagnetic / hydrodynamic model for the design of an integrated rim-driven naval propulsion system - In: ElectrIMACS, Canada, 2008-06 – 2008

[Drouen2010] L. Drouen ; Machines électriques intégrées à des hélices marines : contribution à une modélisation et conception multi-physique, thèse de Doctorat, ENSAM-IRENav 2010

[Drouen2015] Drouen, Laurent & Charpentier, Jean-Frederic & Hauville, Frédéric & ASTOLFI, Jacques & Semail, Eric & Clénet, Stéphane. (2015). Modélisation couplée multi physique d'une hydrolienne RIM-DRIVEN. La Houille Blanche. 101. 14-21. 10.1051/lhb/2015002.

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[Fleurot2019] E. Fleurot, J. Charpentier and F. Scuiller, "Electromagnetic study of segmented Permanent Magnet Synchronous Machines for Rim-Driven applications," 2019 19th International Symposium on Electromagnetic Fields in Mechatronics, Electrical and Electronic Engineering (ISEF), 2019, pp. 1-2, doi: 10.1109/ISEF45929.2019.9096976.

[Fleurot 2020] E. Fleurot, Etude de machines à structures non conventionnelles destinées à la propulsion navale et aux énergies marines, thèse ENSAM-IRENav 2020

[Hao2019] Z. Hao, J. Shuanbao, W. Dong, W. Gongbao and H. Pengfei, "Design and Analysis of the Integrated Motor Cooling System for Shaftless Propeller," in IEEE Access, vol. 7, pp. 174573-174582, 2019, doi: 10.1109/ACCESS.2019.2957104

[Li2022] Li, Q.; Abdullah, S.; Rasani, M.R.M. A Review of Progress and Hydrodynamic Design of Integrated Motor Pump-Jet Propulsion. Appl. Sci. 2022, 12, 3824. https://doi.org/10.3390/app12083824

[Laing2013] Liang, Jinghui et al. “Optimal design and multifield coupling analysis of propelling motor used in a novel integrated motor propeller.” IEEE Transactions on Magnetics 49 (2013): 5742-5748.

[Ouldharamane2022] Ouldhamrane, Hichem, Jean-Frédéric Charpentier, Farid Khoucha, Abdelhalim Zaoui, Yahia Achour, and Mohamed Benbouzid. 2022. "Optimal Design of Axial Flux Permanent Magnet Motors for Ship RIM-Driven Thruster" Machines 10, no. 10: 932. https://doi.org/10.3390/machines10100932

[Perez2022] Pérez, R.; Pelletier, A.; Grenier, J.-M.; Cros, J.; Rancourt, D.; Freer, R. Comparison between Space Mapping and Direct FEA Optimizations for the Design of Halbach Array PM Motor. Energies 2022, 15, 3969. https://doi.org/10.3390/en15113969

[Yan2017] Xinping Yan et al.. « A review of progress and applications of ship shaft-less rim-driven thrusters », Ocean Engineering, Volume 144, 2017,Pages 142-156,

Profil

Diplôme : Doctorat en électrotechnique

Compétences :

- Intérêt pour la recherche scientifique et l’ingénierie.

- Intérêt pour les approches pluridisciplinaires, les problèmes multiphysiques, les approches système

- Intérêt pour les applications des domaines maritime et naval.

- Bonnes capacités relationnelles, dynamisme.

- Bonne capacité rédactionnelle, bon niveau en anglais.

Nous rejoindre, c’est notamment bénéficier des avantages suivants :

- Une restauration sur place (avec une participation employeur)

- Un comité d’entreprise du Ministère des Armées

- Une protection sociale complémentaire avec participation employeur

- Une desserte maritime gratuite depuis la base navale de Brest et un car gratuit au départ de Daoulas (arrêt au Faou, Tal-ar-Groas)

- Des congés pendant les périodes de vacances scolaires

Poste basé à Lanvéoc (29) sur la Presqu'île de Crozon

Contrat de projet (CDD) de 24 mois (articles L.332-24 à L.332-26 CGFP)

Prise de poste à partir du 1er mars 2026

Rémunération mensuelle d'environ 2 856 € brut/mois – 2 295 € net/mois

Les candidatures (curriculum vitae, lettre de motivation, et lettres de recommandations le cas échéant) sont à transmettre sous la référence "AID RD-Prop".

Pour tout complément d’information, vous pouvez adresser un message à l’adresse recrutement@ecole-navale.fr