Mouvements du Navire

Un navire flottant peut se déplacer de six manières indépendantes, connues sous le nom de degrés de liberté (DOF):

• Surge — translation longitudinale (le long de la longueur du navire)
• Sway — translation latérale (transversale)
• Heave — translation verticale (haut et bas)
• Roll — rotation autour de l’axe longitudinal
• Pitch — rotation autour de l’axe transversal
• Yaw — rotation autour de l’axe vertical

Pour les opérations de levage, le heave est le DOF le plus critique car il provoque directement un mouvement vertical à l’extrémité de la grue. Cependant, le roulis et le tangage contribuent également au heave de l’extrémité de la grue — particulièrement lorsque la grue est située loin du centre de flottaison du navire. Ce couplage signifie que le heave effectif à l’extrémité de la grue peut être considérablement plus grand que le mouvement pur de heave du navire.

La relation entre l’excitation des vagues et la réponse du navire est décrite par les Opérateurs d’Amplitude de Réponse (RAOs). Un RAO est une fonction de transfert qui donne l’amplitude de mouvement du navire par unité d’amplitude de vague, en fonction de la fréquence de vague et du cap.

Les RAOs dépendent de la forme de la coque, du déplacement, de la condition de chargement et de la vitesse du navire. Ils sont généralement déterminés par analyse hydrodynamique ou essais sur modèle et sont uniques à chaque navire. Les architectes navals fournissent les données RAO dans le cadre des caractéristiques de mouvement du navire.

Pour prédire le mouvement de l’extrémité de la grue dans un état de mer donné, les ingénieurs combinent les RAOs du navire avec le spectre de vagues. Le spectre de mouvement résultant donne la distribution statistique du heave de l’extrémité de la grue — qui est l’entrée pour la conception du compensateur de heave.

Les différents types de navires ont des caractéristiques de mouvement très différentes:

• Semi-submersibles — Excellentes caractéristiques de mouvement en raison d’une petite surface du plan d’eau. RAOs de heave faibles. Préférés pour les levages lourds et les opérations exigeantes.
• Navires monohull de construction — Caractéristiques de mouvement modérées. Le heave, le roulis et le tangage peuvent être importants. Type de navire le plus courant pour les travaux d’installation en mer.
• Barges auto-élévatrices — Zéro heave en position relevée, mais mouvement important lors du transit et du positionnement. Limité aux eaux peu profondes.
• Barges — Amplitudes de mouvement élevées, particulièrement en roulis. Souvent utilisées avec des grues de levage lourd, mais nécessitent des fenêtres météorologiques calmes.

Les caractéristiques de mouvement du navire déterminent directement la spécification du compensateur requise — course, capacité et vitesse de réponse.

L’amplitude et la période du heave de l’extrémité de la grue déterminent les paramètres de conception clés pour un compensateur de heave:

• Course — Doit dépasser l’amplitude maximale attendue de heave de l’extrémité de la grue (pic à pic) avec une marge de sécurité.
• Vélocité — Le compensateur doit réagir assez rapidement pour suivre le mouvement de heave. La vitesse maximale du piston est déterminée par l’amplitude de heave et la période des vagues.
• Période naturelle — La période naturelle du compensateur doit être accordée pour éviter la résonance avec les périodes de vague dominantes.

Pour les opérations où les mouvements du navire sont importants ou imprévisibles, un système passif adaptatif comme ANTARES de Norwegian Dynamics offre la flexibilité pour maintenir les performances dans une gamme de conditions. Pour les cas les plus exigeants, le compensateur de heave actif de Norwegian Dynamics offre une efficacité de compensation maximale quel que soit les caractéristiques de mouvement du navire.