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#Actualités du secteur
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Rester stable dans les eaux glacées
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Avec la fonte des glaces de mer et les navires qui s'aventurent plus profondément dans les régions polaires, des progrès rapides dans les technologies de stabilisation sont nécessaires
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Lorsque le National Geographic's Endurance s'aventurera plus profondément dans les eaux arctiques de la Russie que tout autre paquebot de croisière lors de son voyage inaugural en 2020, il sera doté d'une technologie de classe glace, y compris une gamme complète de stabilisateurs qui se combinent avec le X-Bow d'Ulstein pour empêcher le mouvement de lacet et le roulement.
Le navire deviendra l'un des deux paquebots de croisière haut de gamme qui s'attaqueront à la route, mais d'autres suivront certainement.
Avec la fonte des glaces, l'ouverture progressive de la Northern Sea Route (NSR) stimule la demande de technologies robustes capables de résister aux températures extrêmes, aux rencontres inévitables avec la glace et à la vapeur lente.
Les méthaniers, les porte-conteneurs, les navires de charge classique et les navires de croisière effectuent des voyages dans ces eaux et dans des eaux similaires qui ont longtemps été considérées comme interdites à tout sauf aux navires de guerre spécialement équipés, dont la plupart sont des sous-marins fantômes sous la banquise.
Entre autres passages, le géant maritime chinois Cosco a effectué cinq transits du NSR, largement exploratoires, selon une étude réalisée mi-2019 par Ecory pour le compte du Forum international des transports de l'OCDE. Le premier navire de Cosco à faire l'essai de la route, Tian En, a transporté une cargaison d'éoliennes lors d'un voyage parfois difficile, fin 2018. "Après toutes les zones de glace et les tempêtes, nous sommes arrivés", a déclaré le capitaine du navire, Chen Xiangwu, aux journalistes. La route de l'Arctique a été coupée d'environ un tiers de la route de Suez et a permis d'économiser 300 tonnes de carburant.
Quelques jours plus tard, le porte-conteneurs Venta Maersk, l'un des nouveaux feeders baltes de Maersk Line, fait escale au port de Saint-Pétersbourg après avoir effectué un voyage d'essai entre Vladivostok et Bremerhaven. Il a fallu faire appel à des brise-glace pour faire passer le navire, l'un des plus gros navires de la classe des glaces, par la mer de Sibérie orientale.
L'attrait du NSR pour les navires de charge est qu'il réduit les temps de parcours d'environ 40 % par rapport à la route du sud, qui permet aux navires de traverser le canal de Suez. Selon les estimations de l'étude de l'OCDE, un voyage de Hambourg à Yokohama en passant par le canal de Suez, à une vitesse moyenne de 15 nœuds pour les 11 585 milles marins, prend 32 jours. Par comparaison, les 7 356 milles nautiques du NSR ont duré 14 jours à une vitesse moyenne de 14 noeuds.
Les maths semblent évidentes. Pourtant, le RSN a ses propres coûts. Dans cet environnement très sensible où l'absorption des polluants prend beaucoup plus de temps, des carburants spécialisés sont nécessaires, ce qui réduit l'économie apparente des frais de fonctionnement. Les taux d'assurance et autres coûts peuvent être trois fois plus élevés que si vous preniez le chemin le plus long. Et, souligne l'étude, "l'investissement initial dans des navires de classe glace est de 20 à 30 % supérieur à celui d'un navire de référence"
L'itinéraire ne peut pas non plus être utilisé toute l'année. Comme l'étude l'explique : "Les variations annuelles de la glace de mer sont relativement imprévisibles. Des massifs de glace[en fait des montagnes] pourraient bloquer certaines routes. Et des conditions climatiques extrêmes comme le brouillard et des températures extrêmement basses[sont probables]." De plus, le tirant d'eau varie considérablement dans certaines zones comme Dmitry Laptev, où il peut descendre jusqu'à 6,7 m, ce qui le rend inadapté aux navires de plus grande taille.
Compte tenu de ces contraintes, personne ne prévoit que le NSR sera en concurrence avec le canal de Suez avant le milieu du siècle, voire pas du tout. Mais à moins que la glace des derniers siècles ne revienne, le passage sera certainement plus fréquenté, ce qui stimulera la demande de stabilisateurs et d'autres équipements de classe glace. "Nous nous attendons à un nombre croissant de transits et de sorties en mer locales dans la zone NSR, avec des navires relativement petits destinés à des marchés de niche ", indique l'étude.
Mais les routes de glace épaisse comme le NSR continueront de susciter de l'intérêt pour les voyages expéditionnaires. Quand Ocean Victory, le dernier navire de la classe Infinity-class de Sunstone Ships, sera livré en mars 2021 par le constructeur China Merchant Heavy Industries, l'une de ses technologies les plus importantes sera la dernière version des stabilisateurs à vitesse zéro de Rolls-Royce. Conçus pour fonctionner dans des conditions de glace de classe 1A, les stabilisateurs font leurs preuves sur un large éventail de navires opérant dans l'Arctique et l'Antarctique, comme le Sea Spirit du Poseidon Exhibition, qui a été équipé de versions à vitesse nulle mi-2019 pour les croisières en mer de Barents et du Groenland.
Les stabilisateurs sont obligatoires lorsqu'un navire est ralenti, amarré ou ancré dans le genre de conditions panoramiques pour lesquelles les clients paient, ainsi que pour des raisons environnementales. À vitesse lente ou nulle, la consommation de carburant et les émissions sont considérablement réduites, mais la principale raison en est le but pour lequel la technologie a été conçue à l'origine, à savoir la stabilité.
Faire le grand saut
C'est pourquoi la Royal Australian Navy a fait le grand saut début 2019 sur un stabilisateur Quantum innovant pour ses nouveaux patrouilleurs offshore en construction à Luerssen. Les navires de patrouille doivent fonctionner à vitesse lente et nulle, par exemple lorsqu'ils arrivent à quai.
Depuis sa création en 1985, l'entreprise Quantum, basée à Fort Lauderdale, a adopté une approche de la fonction stabilisatrice axée sur le champ gauche. Il y a quelques années, les ingénieurs maritimes, les architectes navals et la technologie hydraulique de Quantum ont été mis au travail sur un système de contrôle de mouvement qui fonctionnait à basse vitesse : en fait, un stabilisateur pour le vagabondage et l'arrêt sur place. Le résultat a été MAGLift, non pas l'aileron traditionnel, mais un stabilisateur de rotor qui pivote et fait tourner les cylindres dans la direction souhaitée.
Un succès sur le marché des yachts militaires, commerciaux et privés, MAGLift a également été installé sur les 72 m Venture du National Geographic et plusieurs autres navires de taille similaire. La configuration générale prévoyait un jeu d'ailettes vers l'avant avec les rotors montés à l'arrière. "Cela offre une stabilité exceptionnelle pour les exigences de vitesse nulle, lente et élevée ", a déclaré Katie Ross, directrice du développement des affaires.
Pour les conditions de glace, MAGLift peut être rétracté ou empoché. Les rotors sont également placés stratégiquement sous la ceinture de glace.
Le dernier développement de Quantum, Dyna-Foil, est une conception à double usage basée sur une forme de feuille qui est censée fonctionner aussi bien à vitesse nulle qu'en route. Entièrement rétractable comme MAGLift, Dyna-Foil a été développé en tenant compte des conditions de glace extrêmes. Comme l'explique la société, il s'agit de conditions dans lesquelles "le stabilisateur est nécessaire mais doit être complètement rangé pour éviter tout dommage potentiel par contact avec de la glace" Ainsi, pour les navires de la classe des glaces ou ceux dont le coefficient de blocage est élevé et dont les appendices montés à l'extérieur ne conviennent pas, le système est proposé en version "entièrement empaquetée".
Dyna-Foil crée ses propres forces grâce à l'action oscillante de l'unité. "Cette action crée un flux d'eau sur la surface de la feuille, générant ainsi de l'élévation ", explique l'entreprise. "La direction de l'oscillation détermine la direction de la force de levage générée. L'angle d'attaque et la vitesse d'oscillation sont des variables contrôlées qui sont ajustées pour fournir la stabilisation optimale."
De nombreuses recherches ont porté sur le profil de la feuille elle-même. Il a été conçu pour fournir le maximum de portance à faible angle d'attaque, ce qui a pour effet de réduire la traînée. Le positionnement de la feuille pour contrer le mouvement de roulis du navire est presque instantané. Lorsque le navire est en route, la feuille d'aluminium est inclinée à 90 degrés par rapport à l'axe longitudinal de la coque.
Quantum soutient que le système est supérieur à la technologie traditionnelle des ailerons (bien qu'elle ait été beaucoup perfectionnée ces dernières années) : "Le moment de stabilisation généré par la Dyna-Foil est jusqu'à 150% plus grand que ceux générés par un aileron fixe standard à vitesse nulle de la même taille." Le cœur du système est l'unité contrôlée par algorithme de la série 5000 qui, selon Quantum, sera éventuellement incorporée dans toutes les conceptions. Pour sa Dyna-Foil, Quantum a développé une unité hydraulique compacte construite autour d'accumulateurs d'énergie stockée et d'un contrôle variable du moteur ; un système qui impose moins de demande sur l'approvisionnement énergétique global du navire.
Attention aux activateurs
Pendant ce temps, le système d'activation des stabilisateurs - en fait le moteur - fait l'objet de beaucoup d'attention. Pour ses stabilisateurs escamotables Aquarius 100, Rolls-Royce pourrait se tourner vers des moteurs électriques plutôt que vers des unités hydrauliques. En tant que responsable des ventes de Rolls-Royce Dunfermline, Paul Crawford a déclaré à Marine Propulsion plus tôt cette année : "Il y a moins d'entretien nécessaire et moins d'équipement. Je vois que cela sera surtout utilisé dans les ferries à l'avenir, car beaucoup d'entre eux sont en train de devenir électriques."
Bien qu'il ne s'agisse pas d'un ferry-boat de la classe des glaces, le remorqueur hollandais Astra de 110gt a été équipé d'un système MagnusMaster électrique basé sur des cylindres tournant rapidement. (Le nom dérive de l'effet Magnus étudié pour la première fois par le physicien allemand Heinrich Magnus.) Adapté aux navires jusqu'à 30 m de longueur, MagnusMaster a été installé sur une large gamme de navires, y compris des chalutiers. Utile pour les navires à chevaux de trait, lorsque le moteur est mis au point mort, les rotors se rétractent immédiatement.
Selon MagnusMaster : "Le plus grand avantage d'un système à rotor par rapport à un système conventionnel à ailettes est l'amortissement du roulis à basse vitesse."
Dans un proche avenir, les fabricants de stabilisateurs pourraient commencer à passer des commandes auprès des marines internationales en raison de l'intensification de l'activité militaire dans les régions polaires, en particulier dans l'Arctique. Après une longue absence des forces de l'OTAN, des pressions s'exercent pour que les patrouilles reprennent en raison de la présence croissante de la marine russe.
Et à mesure que l'Occident réagit à la menace russe, avec un plus grand nombre d'opérations navales susceptibles d'avoir lieu dans l'Atlantique Nord, les implications pour les technologies de classe glace telles que les stabilisateurs semblent prometteuses.
- Le stabilisateur qui ne se mouille pas
Contrairement à la plupart des autres systèmes, le stabilisateur gyroscopique marin de Veem, basé à Perth en Australie, est boulonné à l'intérieur de la coque et non à l'extérieur. En l'absence d'appendice, le stabilisateur gyroscopique n'entre pas du tout en contact avec l'eau (sauf qu'il est refroidi par l'eau de mer). Pourtant, "le mouvement de roulis peut être pratiquement éliminé à toutes les vitesses, y compris à zéro", explique Paul Steinmann, chef de produit chez Veem.
Le stabilisateur gyroscopique n'est pas conçu pour les navires de croisière, mais pour les navires plus petits et plus agiles de 65 à 3 000 tonnes ou plus tels que les remorqueurs, les bateaux de pêche sportive, les patrouilleurs et les navires de soutien en mer. Cette technologie est considérée comme particulièrement adaptée aux situations de travail à pied. Et, ajoute M. Veem, l'efficacité de la technologie est telle qu'elle permet d'ouvrir toute une série de rubriques, car elle permet au navire de mieux gérer les mers qui se déchirent.
Les principes de fonctionnement sont basés sur un volant tournant. Lorsque le navire roule, le volant d'inertie se met à tourner dans l'axe du mouvement du navire. Le résultat est connu sous le nom de " mouvement de précession " (et non de précision) qui, combiné avec le volant tournant, crée ce que l'on appelle le " couple stabilisateur ". Bref, le navire cesse de sauter.
De plus, contrairement aux stabilisateurs standard montés sur la coque, les stabilisateurs gyroscopiques peuvent être installés à peu près n'importe où - hors de la ligne de quille, haut ou bas, avant ou arrière, en fonction de l'assiette du navire. Le système fonctionnera également en combinaison avec d'autres stabilisateurs, tels que les réservoirs à canal et les ailettes.
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