Grue à flèche articulée offshore réalisant un levage à compensation de pilonnement active au crépuscule
Compensation de pilonnement active

Mesurez la houle, agissez contre elle — et sachez ce que cela coûte en puissance.

Compensation de pilonnement active

Par Tord Martinsen, CEO · octobre 2025

Application pratique : Pour une application pratique de ce sujet, consultez ANTARES PHC adaptatif et les études et analyses d’ingénierie.

La compensation de pilonnement active (AHC) est une méthode qui réduit le mouvement vertical d’une charge suspendue à une grue ou à un treuil lors d’opérations offshore. Contrairement à la compensation de pilonnement passive, qui repose sur des systèmes mécaniques ressort-amortisseur, la compensation de pilonnement active utilise des actionneurs hydrauliques ou électriques motorisés, pilotés par des capteurs et des algorithmes, pour contrer activement le mouvement induit par la houle.

Les systèmes AHC sont couramment utilisés en construction sous-marine, pose de pipelines, déploiement de ROV, forage en eaux profondes et opérations de levage lourd dans des états de mer difficiles.

Vous cherchez du matériel ? Comparer les options de compensateurs de pilonnement actifs — là où la commande active se justifie face aux systèmes passifs et adaptatifs.

Comment fonctionne la compensation de pilonnement active ?

Un compensateur de pilonnement actif comprend au minimum :

  1. Un actionneur, linéaire (par exemple un vérin) ou rotatif (par exemple un treuil), avec mesure de position.
  2. Une unité de référence de mouvement (MRU), placée sur l’AHC dans le cas d’un AHC en ligne, ou sur le navire dans le cas d’un AHC intégré.
  3. Un moyen de piloter la position de l’actionneur, suffisamment rapide pour suivre les mouvements du navire (par exemple un moteur hydraulique).

Lorsque le mode de compensation de pilonnement active est activé, le système de commande maintient la charge immobile par rapport à un référentiel fixe, en contrant activement le mouvement de la houle au moyen de l’actionneur. 

La compensation de pilonnement active peut atteindre des rendements supérieurs à 90%. Les compensateurs de pilonnement actifs donnent généralement de meilleurs résultats pour des périodes de vagues plus longues.

Les principaux types d’AHC

Il existe de nombreux types de compensateurs de pilonnement actifs ; en voici les principaux :

  1. AHC rotatif électrique, généralement mieux adapté aux charges légères.
  2. AHC rotatif hydraulique, pour les charges lourdes.
  3. AHC à poulie de pont, pour le rétrofit.
  4. AHC en ligne de surface, pour des tâches AHC de base en surface.
  5. AHC en ligne sous-marin, combine l’AHC avec de nombreuses propriétés d’un PHC adaptatif.
Norwegian Dynamics peut fournir tous ces types, mais du point de vue du coût, l’AHC en ligne constitue généralement la bonne architecture — il est à la base de VEGA, notre compensateur de pilonnement actif actuellement en développement. La version sous-marine d’un AHC en ligne combine commande active et de nombreuses propriétés d’un PHC adaptatif, ce qui en fait un outil de levage exceptionnellement polyvalent.

Type d’AHCClasse de chargeDomaine d’application
Rotatif électrique (treuil)Charges légèresInstallations rapides et propres, sans hydraulique
Rotatif hydraulique (treuil)Charges lourdesCompensation continue à haute force
Poulie de pontSystèmes de grue existantsRétrofit AHC sans remplacer le treuil
En ligne, surfaceGénéralFonctions AHC de base au-dessus du crochet
En ligne, sous-marinGénéral / sous-marinCommande active et nombreuses propriétés PHC adaptatif réunies dans une seule unité

L’architecture en ligne est l’option la plus économique dans la plupart des cas — le ressort à gaz porte la charge, l’actionneur ne fait que la piloter.

Compensation de pilonnement active vs passive

CaractéristiqueActive (AHC)Passive (PHC)
Source d’énergieGénéralement une alimentation externe (HPU) — le VEGA de ND (en développement) fonctionne sur batterie, sans ombilicalAutonome (ressort à gaz)
PrécisionTrès élevée (>95%)Bonne (70-90%)
ComplexitéÉlevéeFaible
CoûtPlus élevéPlus faible
Idéal pourPositionnement de précision, pose de pipelinesZone de marnage, poses sous-marines

Pour de nombreuses opérations de levage offshore, la compensation de pilonnement passive offre des performances suffisantes à moindre coût et complexité. Norwegian Dynamics est spécialisée dans les compensateurs de pilonnement passifs avancés, dont les performances se rapprochent de celles des systèmes AHC.

Quelle est la consommation d’énergie ?

Exemple simple : une charge de 100t est compensée en air pour un mouvement sinusoïdal d’amplitude 1 m et de période 10 s. Supposons que l’AHC soit un AHC en ligne présentant les propriétés suivantes :

  1. Rapport gaz/huile de 10:1 et course de 4 m.
  2. Rendement des composants AHC : 90%.
  3. Régénération d’énergie : 50 %.
Quelle quantité d’énergie est dépensée pendant 10 heures de fonctionnement ?

Pour un AHC en ligne, la charge est maintenue en position médiane par la pression de gaz passive. Elle en est extraite par le moteur hydraulique. Notre consommation d’énergie sera donc :
W = \int_{0}^{10\,\mathrm{h}} F \, \dot{S} \, dt
 
Nous savons que l’AHC doit ajouter de l’énergie pendant la moitié du cycle et que de l’énergie est régénérée pendant l’autre moitié ; voici à quoi cela ressemble :
Force de l'actionneur, vitesse du piston et puissance sur un cycle de vague pour un compensateur de pilonnement actif en ligne : segments alternés où le moteur ajoute de l'énergie, et où l'énergie est régénérée par le ressort à gaz
Figure 1 — Force de l’actionneur, vitesse du piston et puissance sur un cycle de vague pour l’exemple (100 t, ζ = 1 m, T = 10 s, R = 10, S = 4 m, en air). Zones rouges : le moteur ajoute de l’énergie ; zones bleu marine : l’énergie est régénérée à mesure que le ressort à gaz revient vers la mi-course — quatre segments alternés par cycle, comme décrit dans le texte. La puissance de crête de l’actionneur pour ce cas n’est que d’environ 12 kW.

Dans la première zone rouge, nous devons ajouter de l’énergie pour sortir le vérin, puis nous laissons le vérin rentrer en régénérant de l’énergie jusqu’à la mi-course, où nous devons de nouveau ajouter de l’énergie pour continuer à le faire rentrer ; enfin, nous régénérons de l’énergie en laissant le vérin ressortir jusqu’à la position médiane. On peut montrer que la force que le système AHC doit fournir est :

F = m g \left[ \left( \frac{S_\mathrm{max}(R – 0.5)}{S_\mathrm{max}(R – 0.5) – S} \right)^{\gamma} – 1 \right]

Comme S suit le mouvement sinusoïdal, nous pouvons le réécrire comme suit :

F = m g \left[ \left( \frac{S_\mathrm{max}(R – 0.5)}{S_\mathrm{max}(R – 0.5) – \zeta\cos{\omega t}} \right)^{\gamma} – 1 \right]

Notre intégrale peut alors s’écrire :

W = \int_{0}^{10\,\mathrm{h}} m g \left[ \left( \frac{S_\mathrm{max}(R – 0.5)}{S_\mathrm{max}(R – 0.5) – \zeta\cos{\omega t}} \right)^{\gamma} – 1 \right] \, \zeta \omega \sin{\omega t} \, dt
 

Par symétrie, nous pouvons intégrer comme suit :
W = \int_{0}^{10\,\mathrm{h}} \left| m g \left[ \left( \frac{S_\mathrm{max}(R – 0.5)} {S_\mathrm{max}(R – 0.5) – \zeta\cos{(\omega t)}} \right)^{\gamma} – 1 \right] \, \zeta \omega \sin{(\omega t)} \right| \, dt

Enfin, en tenant compte des rendements, nous obtenons :
W = \int_{0}^{10\,\mathrm{h}} \left| m g \left[ \left( \frac{S_{\mathrm{max}}(R – 0.5)} {S_{\mathrm{max}}(R – 0.5) – \zeta \cos(\omega t)} \right)^{\gamma} – 1 \right] \, \zeta \omega \sin(\omega t) \right| \, dt \cdot \frac{(1-\eta_{\mathrm{regen}})}{\eta_{\mathrm{AHC}}} \

Par intégration numérique, nous trouvons une valeur de 207 MJ, soit 57 kWh.

On constate donc que, même pour une charge lourde compensée pendant une durée importante, la capacité de batterie requise n’est pas très élevée — comparable à celle d’une batterie de véhicule électrique.

Pour des calculs plus précis incluant le frottement, les pertes hydrauliques, des modèles de rendement plus précis pour les pompes/moteurs/batterie, une équation d’état plus précise, etc., veuillez contacter Norwegian Dynamics.

Le bilan énergétique, en trois lignes

  1. Le cas. Charge de 100 t compensée en air, sinusoïde ζ = 1 m à T = 10 s ; AHC en ligne avec R = 10, S = 4 m ; rendement des composants 90%, régénération 50%.
  2. La physique. Le ressort à gaz maintient la charge à mi-course ; le moteur n’ajoute de l’énergie que pendant la moitié de chaque cycle et régénère pendant l’autre moitié — puissance de crête de l’actionneur ≈ 12 kW.
  3. La réponse. Dix heures de compensation continue ≈ 207 MJ = 57 kWh — une capacité comparable à une batterie de véhicule électrique. C’est pourquoi une unité active alimentée par batterie, sans ombilical, est réalisable.

Chiffres issus de l’intégration ci-dessus ; le frottement, les pertes hydrauliques et des modèles de rendement complets pour les pompes/moteurs/batterie les affinent — ce modèle complet fait partie d’une étude CONSTELLATION.

AHC ou PHC : comment choisir ?

Choisissez la compensation de pilonnement active si :

  • Une précision de compensation très élevée est requise (>95%)
  • L’opération implique un positionnement sous-marin de précision
  • Une compensation continue est nécessaire sur des périodes prolongées
  • Le navire dispose déjà d’un HPU

Choisissez la compensation de pilonnement passive si :

  • La préoccupation principale est le franchissement de la zone de marnage
  • Le coût et la simplicité sont prioritaires
  • Le compensateur doit être autonome
  • L’amortissement des chocs est l’exigence principale

→ Vous ne savez pas lequel choisir ? Contactez nos ingénieurs pour une consultation gratuite.

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Pour aller plus loin

Compensation de pilonnement active — questions fréquentes

Qu’est-ce que la compensation de pilonnement active ?
Maintenir une charge suspendue immobile dans un référentiel fixe en mesurant le mouvement induit par la houle et en actionnant des vérins motorisés contre celui-ci en temps réel — utilisée en construction sous-marine, pose de pipelines, manutention de ROV, forage et levages lourds.
De quoi se compose un AHC ?
Au minimum : un actionneur (vérin ou treuil) avec mesure de position, une MRU — sur l’unité pour un AHC en ligne, sur le navire pour un AHC intégré — et un système de commande suffisamment rapide pour suivre le navire.
Quel est son rendement ?
Plus de 90% est atteignable, avec de meilleurs résultats pour des périodes de vagues plus longues. Les systèmes passifs atteignent 70–90% — la comparaison active vs passive évalue ce que cette différence coûte.
Quelle quantité d’énergie utilise-t-il ?
Pour un AHC en ligne, étonnamment peu : l’exemple chiffré de cette page — 100 t à 1 m / 10 s pendant dix heures — aboutit à ≈ 57 kWh avec régénération, avec un pic ≈ 12 kW. Le ressort à gaz porte la charge ; le moteur ne fait que la piloter.
Active ou passive — laquelle me faut-il ?
Active pour le positionnement de précision, les charges imprévisibles ou la compensation continue ; passive pour la zone de marnage, le coût, la simplicité et l’autonomie. La plupart des levages sont couverts par une solution passive ou passive adaptative (ANTARES) ; l’active ne justifie sa complexité que dans la bande étroite de haute précision.

Vous travaillez sur un levage qui en a besoin ?

L’AHC est rarement la bonne réponse à lui seul — il s’associe généralement à un amortissement passif. Indiquez-nous votre précision requise, votre état de mer et vos contraintes de puissance ; nous reviendrons vers vous avec l’architecture adaptée.

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