Lieu d’installation : Plate-forme DIMM et bâtiment TDF
Discipline : Protection contre la foudre
Domaine de recherche : Phénomènes d’attachement de la foudre sur une structure au sol
Contexte
Le but des expérimentations du Pic du Midi est d’estimer le risque de foudroiement d’une structure ou d’un site.
Avec plus précisément pour objectif de recueillir des données liées au phénomène de foudroiement dans les conditions particulières d’un site en altitude et de la présence d’une structure de grande hauteur (antenne TDF).
Au-delà de son foudroiement élevé, le Pic du Midi présente d’autres intérêts facilitant la mise en place d’une expérimentation de longue durée. La présence d’un téléphérique permet notamment d’accéder facilement au sommet par rapport aux autres massifs montagneux dont l’accès se fait généralement à pied. Par ailleurs, la présence d’un réseau électrique et d’un accès internet permet d’une part de s’affranchir de batteries ou panneaux solaires pour l’alimentation de certains appareils, et offre, d’autre part, la possibilité de contrôler à distance et en permanence l’ensemble des instruments.
Les données recueillies alimentent un travail de thèse ayant pour but de développer une méthode de simulation informatique ne se limitant pas seulement à désigner les zones vulnérables d’une structure, mais permettant également d’estimer des valeurs de probabilités d’impact pour chacune des zones plus ou moins vulnérables de cette structure. Cette première approche fournissant des probabilités sans considérer le foudroiement réel du site est ensuite complétée par une analyse statistique des données issues du réseau de détection METEORAGE. Une estimation du nombre d’impacts susceptibles de foudroyer chaque zone de la structure en question peut ainsi être calculée de façon globale, c’est-à-dire en considérant des coups descendants ou ascendants et ne se limitant pas à une unique valeur de courant.
Méthode et Fonctionnement de l’installation
Afin d’étudier le phénomène d’attachement de la foudre à une structure complexe, le site du Pic du Midi a été instrumenté avec divers moyens de diagnostic. Bien que le foudroiement de l’ensemble du site soit observé, une attention particulière est portée sur deux endroits spécifiques du site : le paratonnerre de la plateforme DIMM et l’antenne TDF.
L’instrumentation est donc répartie en différents lieux. Tout d’abord au niveau de la plateforme DIMM, sont positionnés un paratonnerre d’une hauteur de 5 m, les différents capteurs qui lui sont associés et l’ensemble du dispositif d’acquisition des données. D’autre part, des caméras sont placées sur l’ensemble du site et notamment derrière une vitre dans un local du bâtiment TDF, donnant ainsi un recul d’environ 150 m sur le paratonnerre et la plateforme DIMM.
Des caméras, rapides ou de vidéo surveillance, sont installées de manière à filmer les coups de foudre qui frapperaient n’importe quel point du site. De même, un moulin à champ et des antennes capacitives sont placés à proximité de la plateforme DIMM pour enregistrer les fluctuations du champ électrique liées à la présence d’un nuage orageux et aux impacts de foudre se produisant sur ou à proximité du Pic du Midi. Aucun instrument ne pouvant être placé près de l’antenne TDF, seul le paratonnerre de la plateforme DIMM a été équipé de sondes de courant, placées autour de son mât, pour la mesure des courants le traversant. Les différents appareils d’acquisition permettant d’enregistrer, de numériser et de stocker l’ensemble des signaux issus des capteurs sont placés dans le local situé sous la plateforme DIMM.
La totalité des appareils étant reliés au réseau, ils peuvent être consultés, configurés ou contrôlés à distance. Par ailleurs, tous ces équipements possèdent une horloge commune permettant de synchroniser les mesures et de les corréler entre elles. Cette synchronisation GPS facilite également l’identification et la corrélation des éclairs avec les données fournies par le réseau de détection METEORAGE.
Résultats attendus
Les expérimentations du Pic du Midi nous permettent de mieux comprendre la physique des phénomènes d’attachement de la foudre sur les structures.
Ces données sont primordiales pour notre domaine d’activité.
Elles nous permettent aussi de faire évoluer les modèles informatiques de simulation d’attachement de la foudre pour à terme améliorer la protection des sites.
Laboratoires et Partenaires impliqués
ABB Pôle Foudre à Bagnères de Bigorre
Laboratoire SIAME de l’Université de Pau et des Pays de l’Adour.
Société METEORAGE à Pau.
