Compensation de pilonnement pour l’éolien en mer

Plateforme autoélévatrice ou navire flottant

Une plateforme autoélévatrice surélevée repose sur le fond marin : sa coque et sa grue ne pilonnent donc pas sous l’effet des vagues. Ses levages dépendent du vent sur le composant, de la souplesse de la grue et de la structure, ainsi que du mouvement du support sur lequel la charge est prise ou déposée, tel qu’un navire ravitailleur à couple. Deux cas justifient tout de même un équipement en ligne : une charge prise sur un navire ravitailleur flottant suit ses mouvements jusqu’à ce qu’elle quitte le pont, et un levage sous-marin à travers la zone de déferlement rencontre les vagues quel que soit le support de la grue. Notre article sur le levage rapide montre comment un équipement adaptatif dégage une charge d’un pont mobile.

Un navire flottant continue de bouger avec les vagues. Le mouvement vertical de la tête de grue combine le pilonnement du navire avec son roulis et son tangage : la contribution du roulis est pondérée par la distance entre la tête de grue et l’axe longitudinal du navire, celle du tangage par sa distance à la mi-longueur du navire. Ainsi, une tête de grue très déportée sur le côté ou vers l’avant ou l’arrière peut se déplacer verticalement davantage que sous l’effet du seul pilonnement du navire. Par l’intermédiaire d’un câble rigide et d’élingues, ce mouvement est transmis à la charge. Notre article sur les mouvements du navire montre comment le calculer.

Où un équipement en ligne est utile

Levages sous-marins pour l’éolien flottant et les fondations

Les ancres à succion et les équipements d’amarrage de l’éolien flottant, les gabarits de prébattage, les structures sous-marines et les capots de protection sont descendus depuis un navire flottant à travers la zone de déferlement jusqu’au fond marin. Ils subissent les mêmes sollicitations que tout levage sous-marin : impact des vagues, traînée, poussée d’Archimède et masse ajoutée dans la zone de déferlement, puis vitesse de pose sur le fond marin. Un compensateur passif en ligne assouplit le système de levage, ce qui réduit les charges de choc, et diminue le mouvement de la tête de grue transmis à la charge lors de la pose. Dans notre étude de traversée de la zone de déferlement d’un capot en GRP de 35 t avec Hs 1.8 m, un RIGEL 75 t / 4.5 m a réduit l’effort maximal dans le câble de 1,846 kN à 655 kN et supprimé tous les épisodes d’élingue détendue ; la marge de course était le facteur limitant. Traversée de la zone de déferlement et levages sous-marins expliquent ces sollicitations.

Dépose d’une charge depuis un navire flottant

Lorsqu’un navire flottant pose une charge sur un support fixe, par exemple une jacket sur des pieux préinstallés, une pièce de transition sur un monopieu ou un gabarit sur le fond marin, la tête de grue continue de bouger après le premier contact. Avec un élingage rigide, chaque remontée de la tête de grue peut soulever à nouveau la charge ; elle retombe alors violemment, cycle après cycle, jusqu’à ce qu’une longueur suffisante de câble ait été filée (Figure 1).

Avec un compensateur passif en ligne, le mouvement de la tête de grue après le contact est absorbé par la course : l’effort dans le câble évolue progressivement au lieu d’arracher la charge de la bride. À mesure que le câble est filé, l’équipement se rétracte, son effort diminue et le poids est transféré à la fondation. Jusque-là, la charge pèse très peu sur son appui : il faut donc continuer à filer le câble assez vite pour suivre le mouvement de la tête de grue, et maintenir la période propre de l’équipement avec la charge à l’écart des périodes de houle. Le modèle de levage vérifie la vitesse au premier contact, la course et le réglage pour les états de mer de la campagne. ANTARES ajoute un mode de pose qui ouvre ses soupapes et désactive sa fonction EQ pour une dépose en douceur.

Enfoncement soudain d’un pieu pendant le battage

Les monopieux et les pieux de fondation sont généralement battus au marteau hydraulique. Si la pointe du pieu atteint une couche de sol peu résistante, le pieu peut s’enfoncer brusquement et le câble de grue doit retenir ce qu’il porte encore. Un amortisseur POLARIS placé dans le mouflage de la grue limite l’effort autour du réglage de ses soupapes pendant sa course, au lieu de transmettre intégralement l’arrêt brutal à la grue. Protection contre l’enfoncement soudain d’un pieu explique ce cas de charge et son dimensionnement.

Ce que cela ne fait pas

Un compensateur de pilonnement en ligne agit sur le chemin de charge vertical. Il ne positionne pas une charge dans le plan horizontal et ne la fait pas pivoter : les guides et butoirs, les pinces de pieu compensant les mouvements et les lignes de retenue assurent ces fonctions ; un plan de levage en prévoit généralement au moins un. Il n’apporte pas non plus d’aide lorsque ni le crochet ni le support de la charge ne bougent : le levage d’une nacelle ou d’une pale depuis le pont d’une plateforme autoélévatrice surélevée dépend du vent sur le composant et de la dynamique propre de la grue.

Les levages éoliens en un coup d’œil

Dimensionnement d’un équipement pour un levage éolien

L’équipement est dimensionné à partir d’un modèle de levage : mouvements du navire à la tête de grue dans les états de mer de la campagne, grue et élingage, masse, géométrie et hydrodynamique de la charge utile, et critères de pose ou de dépose. Pour un levage lourd, la longueur et le poids propres de l’équipement entrent aussi dans les limites de hauteur sous crochet et de capacité de la grue. CONSTELLATION simule le levage avec et sans compensateur et fournit les efforts, la course utilisée et les marges.

RIGEL (55 à 1,000 t), CYGNUS (12.5 à 10,000 t) et ANTARES (30 à 4,000 t) couvrent les levages en ligne, tous donnés pour 3,000 m. ANTARES peut modifier son réglage pendant le levage : plus raide et mieux amorti dans la zone de déferlement, plus souple en dessous, avec un mode de pose qui ouvre ses soupapes et désactive sa fonction EQ pour une dépose en douceur. Il peut aussi dégager rapidement une charge d’un pont mobile. Les amortisseurs POLARIS vont de 75 à 4,000 t.