Levage rapide : dégager une charge d’un pont en mouvement
Soulever une charge d’un pont en mouvement est une course contre la remontée du pont. Voici comment le levage rapide d’un compensateur de pilonnement permet de la gagner, et ce qu’a montré notre cas modélisé de 250 t.
- Lorsqu’une grue soulève une charge d’un pont soumis au pilonnement, le pont peut remonter et heurter la charge avant qu’elle soit dégagée : un nouveau contact. Un treuillage lent perd souvent cette course.
- Lors d’un levage rapide, le compensateur reprend une partie du poids de la charge alors qu’elle repose encore sur le pont. Il se rétracte ensuite rapidement au moment défini par la procédure de levage et dégage la charge d’un seul mouvement.
- Dans notre cas CONSTELLATION d’une charge de 250 t levée par la grue seule, le pont a de nouveau heurté la charge dans tous les essais à 1 à 3 m/min et dans 15 % des essais à 20 m/min. Avec le levage rapide ANTARES, cela ne s’est produit dans aucun des 120 essais, quelle que soit la vitesse.
- ANTARES intègre le levage rapide, alimenté par ses propres systèmes embarqués. Un équipement actif peut faire de même avec son entraînement ; notre VEGA est en cours de développement.
Une charge posée sur une barge ou un navire de ravitaillement en mer monte et descend avec le pont. Lorsque la grue la reprend, le pont peut être en train de descendre et laisser la charge suspendue juste au-dessus de lui. À la vague suivante, le pont remonte. Si la charge n’est pas encore dégagée, le pont la heurte par-dessous.
La course contre le pont
Une grue qui soulève une charge lourde treuille lentement, souvent à quelques mètres par minute. Après le décollage, la charge ne monte qu’à la vitesse du treuil, soit quelques centimètres par seconde, tandis que le pont s’éloigne en descendant puis remonte à une vitesse pouvant atteindre un mètre par seconde par rapport au crochet de la grue. Si la remontée suivante du pont dépasse la hauteur gagnée par la charge, le pont la rattrape. En mer irrégulière, la crête suivante peut être plus haute que la précédente (figure 1). DNV-RP-N103 traite ce risque comme la probabilité que la barge heurte l’objet soulevé après le décollage. Cette probabilité dépend de la vitesse de treuillage par rapport au mouvement entre le crochet de la grue et le pont ; le plan de levage doit la maintenir sous une valeur fixée.
Un treuillage plus rapide aide, mais une grue dimensionnée pour la charge est rarement assez rapide pour devancer le pont. Le levage rapide confie cette première phase au compensateur : il dégage la charge d’un seul mouvement rapide, puis la grue la treuille à sa propre vitesse.
Fonctionnement du levage rapide
- Maintien. Tant que la charge repose sur le pont, le compensateur est mis en pression pour reprendre une partie de son poids. L’élingage est tendu, mais la charge reste posée.
- Suivi. La tige conserve une réserve de course pour suivre les mouvements de montée et de descente du pont sous la charge, ainsi que pour la rétraction à venir.
- Déclenchement. Au moment prévu, généralement quand le pont commence à descendre, le compensateur se rétracte rapidement.
- Dégagement. La rétraction dégage la charge d’un seul mouvement, puis la grue la treuille. L’analyse du levage vérifie la garde pendant les vagues suivantes, les charges maximales et la course utilisée.
Le meilleur moment pour déclencher dépend à la fois de la grue, de la charge et du pont ; ce n’est pas toujours au sommet d’une vague. La force de maintien est réglée pour que le pont porte encore une partie du poids de la charge à tout instant avant le déclenchement, y compris lorsque le pont redescend après une crête et que la force du gaz augmente avec la course. Ainsi, la charge ne décolle jamais d’elle-même.
Comment la rétraction est actionnée
| Méthode | Fonctionnement |
|---|---|
| Commutation d’accumulateur | Le vérin passe de son accumulateur basse pression à un accumulateur haute pression préchargé, dimensionné pour rétracter la charge concernée |
| Injection de gaz | Du gaz haute pression est relié à l’accumulateur de service par une conduite de grande section, ce qui augmente la force |
| Entraînement actif | Sur un équipement actif, l’entraînement ajoute la force de levage ; celui de VEGA est alimenté par batterie |
La force de rétraction est réglée pour le levage : trop élevée, elle arrache brusquement la charge et augmente la charge maximale dans les élingues ; trop faible, elle soulève la charge trop lentement. La rétraction doit aussi rester dans la course utile. Nos équipements disposent d’un amortissement de fin de course pour atténuer un éventuel contact en butée, mais le levage est prévu pour l’éviter.
Notre cas de 250 t
Dans un modèle CONSTELLATION d’une charge de 250 t soulevée d’un pont soumis au pilonnement dans une mer irrégulière (Hs 2.16 m, Tp 5.5 s), nous avons simulé 120 réalisations de cet état de mer à chacune de quatre vitesses de treuillage avec une grue classique, puis avec le levage rapide ANTARES. Les deux configurations partaient du même instant favorable dans le mouvement du pont.
Lors du levage rapide, la charge a décollé du pont avec un DAF de la charge utile de 1.27 et une charge maximale dans les élingues de 3,118 kN, dans les limites de l’élingage et de la grue ; le levage rapide a mobilisé 64 % de la course d’ANTARES. Aucun nouveau contact dans 120 essais donne un intervalle de confiance exact à 95 % de 0 à 3 % pour le taux de nouveau contact dans ce modèle. Il s’agit d’une seule charge et d’un seul état de mer : chaque levage est dimensionné selon sa charge, son navire et son état de mer.
Quels équipements permettent le levage rapide ?
ANTARES intègre le levage rapide, alimenté par ses systèmes embarqués sans alimentation externe, et peut le déclencher plusieurs fois par charge. Un équipement actif peut effectuer un levage rapide avec son propre entraînement ; notre VEGA actif est en cours de développement. Nos équipements passifs, RIGEL et CYGNUS, sont réglés sur le pont pour le levage et ne se rétractent pas sur commande ; montés en ligne avec une grue, ils atténuent plutôt l’à-coup lors de la prise en charge (voir les levages de transfert).
Sources et hypothèses
- Le cas de 250 t a été modélisé dans CONSTELLATION comme une chaîne de charge couplée dans le domaine temporel, pour un état de mer de Hs 2.16 m et Tp 5.5 s, avec 120 réalisations à chaque vitesse de treuillage. Un nouveau contact correspond à tout choc du pont contre la charge après le décollage, l’événement que la norme DNV-RP-N103 retient pour le décollage (section 9.5.2). Les fréquences sont des décomptes des essais simulés, pas des estimations par formule analytique du document, qui suppose que la charge décolle à une crête et ne dépasse jamais 50 %. La grue classique et le levage rapide utilisent la même charge, le même état de mer et la même condition favorable de déclenchement.
- Grue seule, essais avec un nouveau contact: 100 % à 1 à 3 m/min, 86 % à 5, 52 % à 10 et 15 % à 20 m/min. Levage rapide ANTARES : 0 sur 120 à chaque vitesse.
- Pour zéro nouveau contact dans 120 essais, l’intervalle binomial exact (Clopper-Pearson) à 95 % est de 0 à 3.0 % ; la borne supérieure unilatérale à 95 % est de 2.5 %.
- Ce cas est un résultat de modélisation pour une charge et un état de mer donnés, pas une limite opérationnelle générale.
Questions fréquentes
Qu’est-ce qu’un levage rapide ?
C’est le dégagement d’une charge d’un pont en mouvement par un seul mouvement rapide. Le compensateur reprend une partie du poids de la charge pendant qu’elle repose sur le pont, puis se rétracte rapidement à un moment défini, afin que la charge soit dégagée avant la remontée du pont.
Pourquoi recourir au levage rapide ?
Une grue dimensionnée pour une charge lourde treuille lentement, alors que le pont d’où elle la soulève peut se déplacer à un mètre par seconde. Après un décollage lent, la remontée suivante du pont peut heurter la charge. Le levage rapide dégage la charge d’un seul mouvement.
Quand déclenche-t-on le levage rapide ?
Au moment défini par la procédure de levage, généralement quand le pont commence à descendre. Le meilleur moment dépend à la fois de la grue, de la charge et du pont ; il est donc déterminé par l’analyse du levage. Ce n’est pas toujours au sommet d’une vague.
Comment la rétraction est-elle actionnée ?
En commutant le vérin sur un accumulateur haute pression préchargé, en injectant du gaz haute pression dans l’accumulateur de service ou, sur un équipement actif, grâce à son entraînement. ANTARES utilise ses systèmes embarqués, sans alimentation externe.
Quelle est la probabilité d’un nouveau contact sans levage rapide ?
Dans notre cas modélisé de 250 t, avec la grue seule aux vitesses de treuillage de 1 à 3, 5, 10 et 20 m/min, le pont a de nouveau heurté la charge dans 100, 86, 52 et 15 % des essais. Avec le levage rapide ANTARES, cela ne s’est produit dans aucun des 120 essais à chaque vitesse. Il s’agit d’un seul cas modélisé, dans un état de mer de Hs 2.16 m et Tp 5.5 s, pas d’une probabilité générale.
Quels compensateurs permettent le levage rapide ?
ANTARES intègre le levage rapide et peut le déclencher plusieurs fois par charge. Un équipement actif peut le réaliser avec son entraînement ; notre VEGA est en cours de développement. Un équipement passif simple comme RIGEL ou CYGNUS, réglé sur le pont pour le levage, ne se rétracte pas sur commande.
Vous devez soulever une charge d’un pont en mouvement ?
Envoyez-nous :
- la charge et son élingage
- la grue et sa vitesse de treuillage
- le navire ou la barge portant la charge, ainsi que les états de mer
Nous modéliserons le décollage dans CONSTELLATION, avec la grue seule et avec le levage rapide, et vous indiquerons la garde, les charges et la course nécessaires.
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