Grue offshore à flèche articulée au crépuscule, avec un brin de câble unique allant de la tête de flèche à la mer

Compensation active de pilonnement (AHC)

Comment un système actif mesure les mouvements du navire et déplace la charge pour les contrer, et dans quels cas il faut en choisir un plutôt qu’un compensateur passif.

Par Peter Wang, directeur des opérations · octobre 2025 · Mis à jour en septembre 2026 · 10 min de lecture

En bref

La compensation active de pilonnement (AHC) maintient une charge suspendue à une hauteur fixe par rapport au fond marin pendant que le navire pilonne, roule et tangue.
La plupart des systèmes AHC sont intégrés à la grue ou au treuil. Un système AHC en ligne place l’unité active dans la ligne de charge, sous le crochet.
Il peut éliminer davantage de mouvement qu’un ressort passif, mais nécessite de l’énergie, des capteurs et un contrôleur, et il subsiste toujours un mouvement résiduel.
La plupart des traversées de la zone de déferlement et des levages sous-marins se font avec une compensation passive ou passive adaptative. Une commande active se justifie quand une unité passive ne peut pas atteindre l’objectif de mouvement résiduel.

La compensation active de pilonnement (AHC) stabilise une charge suspendue pendant que le navire bouge. Une centrale de référence de mouvement (MRU) mesure le pilonnement, le roulis et le tangage du navire ; un contrôleur en déduit le mouvement de la tête de grue ; puis un actionneur motorisé, généralement le treuil de la grue, file et reprend du câble pour maintenir la hauteur de la charge par rapport au fond marin. L’AHC sert à l’installation et à la pose sous-marines, aux opérations avec ROV et à la pose de conduites, ainsi qu’aux autres levages qui exigent une charge stable malgré la mer.

Fonctionnement de la compensation active de pilonnement

Tous les systèmes AHC exécutent la même boucle, plusieurs fois par seconde :

Mesurer. La MRU mesure le pilonnement, le roulis et le tangage du navire. Elle se trouve rarement sur la tête de grue ; le contrôleur utilise donc les bras de levier relevés pour calculer le mouvement de celle-ci. Voir les centrales de référence de mouvement.
Prévoir et commander. L’entraînement a besoin de temps pour réagir. Le contrôleur filtre donc le signal et prévoit généralement le mouvement une fraction de seconde à l’avance. Il commande ensuite à l’actionneur un déplacement de même amplitude en sens inverse.
Actionner. Le treuil file du câble quand la tête de grue monte et le reprend quand elle descend. Dans un système en ligne, un vérin placé dans la ligne de charge remplit la même fonction. Un capteur de position sur le tambour ou le vérin ferme la boucle de régulation.
Maintenir la référence. La référence est normalement fixe par rapport à la Terre : la charge conserve sa hauteur par rapport au fond marin. Pour la poser, l’opérateur l’abaisse lentement tandis que l’AHC compense le mouvement du navire dû aux vagues.

Figure 1. Deux emplacements possibles pour l’entraînement actif. Dans A, le treuil de la grue file et reprend du câble selon le signal de la MRU (flèches pleines : signal et commande ; flèche en pointillés : retour de position du tambour). Dans B, une unité en ligne sous le crochet possède ses propres capteurs, son contrôleur et sa batterie ; un ressort à gaz porte le poids et un vérin actif se déplace pour contrer le mouvement. Dans les deux cas, la charge utile reste à une hauteur fixe par rapport au fond marin.

Types de compensation active de pilonnement

Les systèmes AHC diffèrent selon la position de l’actionneur dans la ligne de charge et le mode d’entraînement.

Architecture	Mode de compensation	Usage type	Points à vérifier
AHC sur treuil, électrique	Des moteurs électriques font tourner le tambour pour filer et reprendre du câble à chaque vague.	Grues offshore et sous-marines, navires d’installation.	Puissance de pointe de l’entraînement, récupération d’énergie, échauffement des moteurs sur le cycle de service.
AHC sur treuil, hydraulique	Des moteurs hydrauliques entraînent le tambour, souvent avec des accumulateurs qui stockent et restituent l’énergie.	Grues offshore, portiques en A et systèmes de mise à l’eau et de récupération.	Débit des pompes, capacité des accumulateurs, refroidissement.
AHC par vérin ou poulie	Un vérin hydraulique déplace une poulie sur le trajet du câble, modifiant sa longueur sans faire tourner le tambour.	Adaptation de grues et de treuils existants.	Place sur le pont, mouflage, course du vérin.
AHC en ligne, en surface	Une unité active suspendue sous le crochet, avec ses propres capteurs et sa propre alimentation.	Grues sans AHC intégré.	Hauteur disponible sous le crochet, course, énergie embarquée.
AHC en ligne, sous-marin	L’unité en ligne fonctionne en profondeur, près de la charge utile.	Poses en eaux profondes où l’allongement du long câble compte.	Profondeur nominale, alimentation et commande sous-marines.

VEGA, le compensateur actif de ND, est un modèle en ligne : VEGA-T pour une utilisation en surface dans un premier temps, puis VEGA-S pour une utilisation sous-marine.

Facteurs limitant le résultat

Un système actif ne supprime jamais tout le mouvement. Le mouvement résiduel dépend de quatre facteurs :

Délai. Le temps écoulé entre la mesure et le mouvement : filtrage des capteurs, contrôleur et réponse de l’entraînement. Plus le délai est long, plus la prévision doit compenser.
Vitesse. La vitesse à laquelle l’actionneur peut se déplacer et inverser son mouvement. Les vagues courtes et raides le sollicitent le plus.
Course, force et puissance. L’actionneur doit suivre tout le mouvement de la tête de grue dans les limites de sa course et de la vitesse du câble, tout en fournissant la force nécessaire à cette vitesse.
Le câble et la charge. Un long câble s’allonge, et une charge immergée subit un effet de masse ajoutée. En profondeur, la charge utile peut réagir différemment du crochet que commande l’AHC.

Les fournisseurs indiquent les performances sous forme de taux de compensation ou de pilonnement résiduel pour une période et une amplitude de vague données. Ne comparez les valeurs qu’à conditions égales : même période, même amplitude et même point de mesure.

Pourquoi un modèle en ligne soutenu par un ressort à gaz consomme peu d’énergie

Un entraînement qui porte tout le poids de la charge doit fournir une puissance approximativement égale au poids × la vitesse de pilonnement au point le plus rapide de chaque vague. Pour 100 t sous une tête de grue qui pilonne de ±1 m toutes les 10 s, la vitesse maximale est d’environ 0.63 m/s ; l’entraînement demande donc environ 0.6 MW, même si une grande partie de cette énergie est récupérée à la descente.

Dans un modèle en ligne soutenu par un ressort à gaz, celui-ci porte le poids statique. Pendant la course de la tige, l’actionneur ne fournit que la différence entre la force du ressort et le poids, soit au plus environ 37 kN dans le même cas de 100 t. La puissance mécanique de pointe tombe à 11.6 kW, et dix heures de compensation continue prélèvent une énergie nette de 22.1 kWh sur la batterie dans le cas idéal (exemple chiffré ci-dessous). C’est pourquoi une unité active en ligne peut fonctionner sur batterie, sans ombilical.

Compensation active, passive adaptative ou passive ?

Les trois réduisent le mouvement transmis à la charge. Elles diffèrent par leur fonctionnement et leurs besoins.

Caractéristique	PassiveRIGEL, CYGNUS	Passive adaptativeANTARES	ActiveVEGA, en développement
Élément porteur de la charge	Ressort à gaz	Ressort à gaz	Ressort à gaz, avec un vérin actif
Mode de réduction du mouvement	Un ressort souple isole la charge du mouvement de la tête de grue ; l’amortissement se règle sur le pont.	Même principe, avec réglage automatique de l’amortissement et de la charge en gaz pendant le levage.	Mesure le mouvement et entraîne la charge pour le contrer.
Capteurs et alimentation	Aucune alimentation externe. RIGEL : aucune. CYGNUS : petite batterie, sans ombilical.	Capteurs embarqués ; batterie, sans ombilical.	MRU et contrôleur ; grande batterie, sans ombilical.
Mouvement résiduel	Dépend de l’adéquation du ressort et de l’amortissement à l’état de la mer.	Maintenu faible malgré les variations de charge, de profondeur et d’état de la mer.	Le plus faible réalisable, dans les limites de délai, de vitesse et de course.
Application privilégiée	La plupart des traversées de la zone de déferlement et des levages sous-marins.	Levages en plusieurs étapes, charges et profondeurs variables, levage rapide.	Quand une compensation passive ne permet pas d’atteindre l’objectif de mouvement résiduel ou de pose.

Les unités passives et passives adaptatives ne nécessitent ni alimentation externe, ni ombilical, ni système de commande côté navire, et demandent moins d’entretien qu’un système actif. Une commande active se justifie lorsque l’objectif de mouvement résiduel, la tolérance de pose ou une longue période de maintien en profondeur ne peut être satisfait ainsi. Le comparatif entre compensation active et passive détaille les compromis, et le guide de sélection aide à choisir une unité adaptée au levage.

En développement

VEGA, le compensateur actif en ligne de ND

VEGA associe la commande d’un vérin actif pilotée par MRU au réglage automatique de l’amortissement. Une grande batterie embarquée l’alimente : il n’a donc besoin ni d’ombilical ni d’alimentation externe. VEGA-T pour une utilisation en surface sera lancé en premier, suivi de VEGA-S pour une utilisation sous-marine.

Objectifs de conception : SWL 75–2,500 t, course 2.5–6.0 m.

Voir VEGA →

Exemple chiffré pour un AHC en ligne de 100 t

Le cas : une charge utile de 100 t dans l’air, compensée par un AHC en ligne soutenu par un ressort à gaz, qui suit un mouvement sinusoïdal de ±1 m de période 10 s pendant dix heures (3,600 cycles). Rapport gaz/huile $R = 10$ (volume de gaz ÷ volume d’huile balayé), course maximale 4 m, azote adiabatique idéal ( $\gamma = 1.4$ ); rendement de l’entraînement entre batterie et actionneur de 90 %, et récupération dans la batterie de 50 % du travail restitué par le ressort à gaz.

Résultat	Valeur	Interprétation
Puissance mécanique de pointe	11.6 kW	Dimensionne l’entraînement : une puissance, pas une énergie
Énergie fournie à l’entraînement par la batterie	40.2 kWh	Sur 10 h ; 36.2 kWh parviennent à l’actionneur avec un rendement de 90 %
Énergie récupérée dans la batterie	18.1 kWh	La moitié des 36.2 kWh restitués par le ressort à gaz
Énergie nette prélevée sur la batterie	22.1 kWh	Dimensionne la batterie, avant prise en compte des frottements, des auxiliaires et de la réserve

Figure 2. Un cycle de vague de l’exemple chiffré, tracé à partir du modèle ci-dessous. Dans A, la force de l’actionneur est maximale quand le piston s’arrête, à un quart de cycle du maximum de vitesse. Dans B, la puissance est égale à la force × la vitesse ; elle change donc de signe à chaque quart de cycle. Dans les zones pleines, l’entraînement fournit de l’énergie depuis la batterie ; dans les zones hachurées, le ressort à gaz restitue la même quantité, soit 36.2 kJ par vague, dont 50 % sont supposés récupérés.

Le modèle et les équations

Mouvement de l’actionneur, avec une amplitude de $\zeta = 1\ \text{m}$ , une période de $T = 10\ \text{s}$ et $\omega = 2\pi/T$ :

S(t) = \zeta\cos\omega t, \qquad \dot{S}(t) = -\zeta\omega\sin\omega t

Force de l’actionneur par rapport à la force de soutien à mi-course, pour un ressort à gaz adiabatique idéal :

F(t) = m g \left[ \left( \frac{S_0}{S_0 – S(t)} \right)^{\gamma} – 1 \right]

S_0 = S_{\max}\,(R – 0.5)

La puissance mécanique vaut $P(t) = F(t)\,\dot{S}(t)$ . Une puissance positive correspond au travail fourni par l’entraînement ; une puissance négative correspond au travail récupérable. En intégrant séparément sur les dix heures :

\begin{aligned} W_{\text{drive}} &= \int \max(P, 0)\,\mathrm{d}t = 130.2\ \text{MJ} \\ W_{\text{return}} &= \int \max(-P, 0)\,\mathrm{d}t = 130.2\ \text{MJ} \end{aligned}

\begin{aligned} E_{\text{batt}} &= \frac{W_{\text{drive}}}{\eta_{\text{drive}}} – \eta_{\text{regen}}\,W_{\text{return}} \\ &= \frac{130.2}{0.90} – 0.50 \times 130.2 \\ &= 79.6\ \text{MJ} = 22.1\ \text{kWh} \end{aligned}

Un cas idéal de présélection : les frottements, le comportement du gaz réel, les auxiliaires et les caractéristiques détaillées des pompes, des moteurs et de la batterie sont omis. Une simulation de levage avec CONSTELLATION les modélise pour un projet réel.

Questions fréquentes

Qu’est-ce que la compensation active de pilonnement ?

La compensation active de pilonnement (AHC) maintient une charge suspendue à une hauteur stable pendant les mouvements du navire. Une centrale de référence de mouvement mesure ces mouvements, un contrôleur calcule ceux de la tête de grue, puis un actionneur motorisé, généralement le treuil, file et reprend du câble pour les compenser.

Quelle différence y a-t-il entre compensation active et passive de pilonnement ?

Un compensateur passif utilise un ressort à gaz pour isoler la charge du mouvement de la tête de grue ; la compensation elle-même ne nécessite aucune alimentation externe. Un compensateur actif mesure le mouvement et entraîne la charge pour le contrer. Il peut réduire davantage le mouvement, mais exige une alimentation, des capteurs et un contrôleur. Une unité passive adaptative combine un soutien passif de la charge et des réglages automatiques pendant le levage, alimentés par une batterie embarquée.

La compensation active de pilonnement supprime-t-elle tout le mouvement ?

Non. Le délai des capteurs et de la commande, les limites de vitesse, de course et de puissance de l’actionneur, ainsi que l’allongement d’un long câble laissent tous un mouvement résiduel. Les performances sont exprimées sous forme de taux de compensation ou de pilonnement résiduel pour une période et une amplitude de vague données ; comparez donc les chiffres à conditions égales.

De quoi un système de compensation active de pilonnement a-t-il besoin ?

D’une centrale de référence de mouvement, d’un contrôleur, d’un actionneur avec retour de position (entraînement de treuil ou vérin) et d’une alimentation électrique. Les systèmes sur grue et sur treuil sont alimentés par le navire ; une unité en ligne comme VEGA possède sa propre batterie.

Quelle puissance exige la compensation active de pilonnement ?

Si l’entraînement porte toute la charge, la puissance de pointe est approximativement égale au poids × la vitesse de pilonnement, soit environ 0.6 MW pour 100 t sous une tête de grue qui pilonne de ±1 m toutes les 10 s. Un modèle en ligne soutenu par un ressort à gaz ne fournit que la différence avec la force du ressort : dans le même cas idéal, il faut environ 11.6 kW en pointe et 22.1 kWh sur dix heures.

Quand choisir une compensation active plutôt que passive ?

Quand une unité passive ou passive adaptative ne peut pas atteindre l’objectif de mouvement résiduel ou de pose du projet, par exemple pour une pose à tolérance serrée ou un long maintien en profondeur. La plupart des traversées de la zone de déferlement et des levages sous-marins se font avec une compensation passive.

Vous évaluez la compensation active pour votre opération ?

Envoyez-nous les caractéristiques de la charge utile, l’état de la mer et les opérations prévues pour la charge au fond marin. Nous vous indiquerons si une compensation passive, passive adaptative ou active convient et réaliserons une étude préliminaire du levage avec CONSTELLATION, notre service de simulation de levage.

Envoyer votre cas de levage →

Références et sources

DNV-RP-N202 Systèmes de compensation de pilonnement, pratique recommandée DNV, édition 2024-06. Couvre la conception, la vérification et l’exploitation des systèmes de compensation de pilonnement.
DNV-ST-0378 Appareils de levage offshore et sur plateformes, norme selon laquelle les compensateurs ND sont conçus et classés.
Exemple chiffré : modèle de présélection ND avec les données indiquées ci-dessus ; résultats arrondis à une décimale.
Les caractéristiques de VEGA sont des objectifs de conception et peuvent évoluer pendant le développement.