Compensation du soulèvement : explication, principes et applications

Qu’est-ce que la compensation du soulèvement ?

Dernièrement, un nombre croissant de nos clients ont manifesté un vif intérêt pour les grues et les treuils dotés d'une fonctionnalité de compensation du soulèvement. Conscients de cette forte demande, nous pensons qu’il est essentiel de fournir une introduction approfondie à cette technologie avancée.

Cet article s'efforce d'offrir un aperçu complet, couvrant les introductions fondamentales, les principes de fonctionnement, les distinctions clés et les applications courantes de la compensation active et passive du soulèvement. Nous avons déterminé que cette ressource fournirait des informations précieuses aux ingénieurs maritimes, aux responsables des achats et aux nouveaux venus dans le secteur.

Compensation de soulèvement

La compensation du soulèvement est une technique avancée, principalement propulsée par des systèmes d'entraînement hydrauliques ou électriques. Son objectif primordial est de réduire les mouvements de soulèvement des appareils de levage situés sur les plates-formes offshore.

Largement appliquée aux équipements de levage des navires et des plates-formes offshore, cette méthode utilise des vérins de compensation du soulèvement, des crochets ou des treuils pour réduire ou éliminer l'influence du soulèvement du navire sur les charges suspendues.

Il comprend deux types principaux : la compensation active du soulèvement et la compensation passive du soulèvement, il s'étend également à des approches telles que la compensation équilibrée du soulèvement et les systèmes mixtes actifs-passifs.

Mouvement de soulèvement :

En mer, un navire subit un mouvement à six degrés de liberté influencé par les vagues, notamment le balancement, la poussée, le pilonnement, le roulis, le tangage et le lacet.

L’un des facteurs les plus influents sur la stabilité des opérations de levage en mer est le mouvement de soulèvement, que l’on peut également comprendre comme un mouvement vertical.

schéma de mouvement à six degrés de liberté

Principes de base:

À la base, la compensation du soulèvement repose sur des capteurs qui détectent et mesurent la distance entre le navire et la charge suspendue par la grue. En discernant la direction des vagues, la grue transmet un signal de compensation, incitant la charge à se balancer dans la direction opposée.

Ce processus atténue ou contrecarre le mouvement vertical du navire induit par les vagues, facilitant les opérations de grue en mer avec une douceur comparable aux opérations terrestres. Bien entendu, les principes de la compensation active du soulèvement et de la compensation passive du soulèvement sont encore une fois quelque peu différents, comme nous l'expliquerons en détail ci-après.

Avantages:

Dans le domaine des activités offshore sujettes aux effets de vagues et aux fluctuations de charge, la compensation du soulèvement apparaît comme un élément révolutionnaire. Il minimise efficacement l'impact des vagues sur le levage, le transfert, le lancement et la récupération des équipements sous-marins, garantissant ainsi la stabilité de charge requise.

Surtout, cette technologie évite les dangers potentiels pour les navires, les équipements de levage et les zones opérationnelles, ouvrant ainsi la voie à des activités offshore plus sûres et plus efficaces.

Qu’est-ce que la compensation active du soulèvement ?

AHC signifie Active Heave Compensation, qui constitue la technologie la plus largement utilisée conçue pour réagir de manière proactive et préventive aux mouvements de soulèvement, affirmant ainsi le contrôle de la position d’une charge par rapport au fond marin.

Principe de fonctionnement de l'AHC :

À la base, AHC utilise un système de contrôle équipé d’actionneurs électriques pour contrecarrer activement les mouvements détectés par les capteurs. Ces capteurs, souvent des appareils de mesure inertielle ou des systèmes de navigation par satellite de haute précision, détectent les mouvements des navires, déclenchant des actionneurs (généralement des vérins hydrauliques) intégrés aux crochets de levage ou directement appliqués aux équipements de treuillage.

L'objectif principal est de maintenir une position verticale constante pour une charge suspendue librement ou une tension constante pour une charge supportée ou fixe. Les signaux en temps réel provenant des unités de référence de mouvement (MRU) ou des systèmes de détection de position de mesure prédéfinis guident le système de contrôle, qu'il soit PLC ou informatique, dans le calcul des ajustements nécessaires pour que les composants actifs annulent les mouvements du navire.

AHC se distingue par sa capacité à réagir presque en temps réel aux mouvements mesurés, compensant ainsi efficacement le déplacement. Cette fonctionnalité s'avère primordiale pour atténuer l'impact des vagues, du vent et d'autres facteurs externes sur le navire et la plate-forme. En s'opposant activement à ces mouvements, l'AHC garantit la stabilité, la sécurité et l'efficacité, en particulier par mer agitée. Cette technologie proactive minimise les temps d'arrêt dus aux intempéries, amplifie le temps de fonctionnement et réduit les dommages aux équipements.

Diagramme schématique de la compensation Active Heave

Variantes diversifiées d’AHC

  1. Compensation linéaire active du soulèvement (LAHC) :

Intégré aux grues et palans standard entraînés par treuil, le LAHC utilise des vérins hydrauliques. Agissant comme un complément aux systèmes de treuils existants, il offre une adaptabilité à diverses configurations de navires. Bien qu’efficace pour manipuler des charges importantes, il est moins adapté aux charges inférieures à 100 tonnes. Malgré son incapacité à récupérer de l'énergie, le LAHC consomme beaucoup moins d'énergie que les autres systèmes de compensation active du soulèvement.

  1. AHC primaire réglementée (PAHC) :

Représentant la dernière technologie AHC, les systèmes PAHC utilisent des pompes et des moteurs hydrauliques pour réguler la vitesse et la direction du treuil, constituant ainsi un système hydraulique en boucle fermée. Remarquable pour son faible coût, son faible encombrement, son intégration transparente et sa capacité de récupération d'énergie, le système PAHC présente une construction simple, garantissant une installation et une maintenance faciles.

  1. AHC rotatif/secondaire réglementé (RAHC) :

Cette variante contrôle directement le tambour du treuil, remplissant une double fonction de levage et de fourniture d'AHC. Utilisant des moteurs électriques ou hydrauliques pour entraîner le treuil, le système RAHC fonctionne de manière entièrement automatique, réagissant au tangage, au lacet et au roulis de la surface de l'océan. Il fournit non seulement de l'énergie mais récupère également l'énergie cinétique de l'enrouleur de câble. Ce qui en fait le système AHC le plus économe en énergie et le plus populaire.

Qu’est-ce que la compensation passive du soulèvement ?

PHC signifie « Passive Heave Compensation », il adopte une approche réactive au mouvement de soulèvement. Conçu pour les charges attachées à long terme au fond marin, ce système fonctionne en mettant l’accent sur l’absorption des chocs, en maintenant une tension constante et en offrant une protection contre les surcharges.

Le dispositif PHC standard est généralement situé entre le crochet de la grue et la charge et est un simple système hydraulique en boucle fermée. Cette simplicité minimise le besoin de systèmes de contrôle électroniques et d'instruments complexes, ce qui se traduit par une faible consommation électrique. Les unités PHC peuvent fonctionner même en cas de panne de courant.

Principe de travail des SSP :

Composé d'un vérin hydraulique et d'un accumulateur, le système PHC fonctionne comme une unité à ressort hydropneumatique. Ce mécanisme utilise des ressorts et des amortisseurs semblables à la suspension pneumatique des véhicules terrestres, bien qu'adaptés à l'environnement maritime difficile.

Lorsque le navire monte, le gaz contenu dans l'accumulateur se comprime, compensant le déplacement ascendant et stockant de l'énergie. À l’inverse, à mesure que le navire descend, le gaz se dilate pour compenser le déplacement du naufrage, libérant ainsi l’énergie stockée.

Cet échange d'énergie dynamique remplit une fonction stabilisatrice, maintenant la masse dans une position nominale où le ressort est déchargé. Concrètement, cela diminue considérablement le mouvement transmis à l’équipement de levage en absorbant efficacement l’impact des vagues.

Diagramme schématique de la compensation passive du soulèvement

Différence entre la compensation active et passive du soulèvement

Si vous envisagez l'acquisition d'un système de compensation du soulèvement, le tableau comparatif suivant donne un aperçu concis des écarts entre la compensation passive et active du soulèvement, vous offrant ainsi une aide précieuse dans votre processus de prise de décision :

Fonctionnalité Compensation passive du soulèvement (PHC) Compensation de pilonnement active (AHC)
Prix nettement moins cher que l'AHC L’ensemble du système AHC est cher
Principe de fonctionnement « Système réactif », utilisant les caractéristiques d'amortissement naturel du système Utilise des instruments et s'ajuste activement en fonction du mouvement du navire
Puissance requise Ne nécessite aucune alimentation supplémentaire Nécessite de l’alimentation pour le système d’instrumentation et de contrôle
Précision Moins précis que l'AHC, a des limites Précision et rapidité de compensation élevées
Vitesse Il y a un délai spécifique Peut compenser en temps réel
Opérabilité Les scénarios de charge peuvent nécessiter des calculs spécifiques, des restrictions de charge Peut soulever n'importe quelle charge à tout moment, adaptable aux scénarios de charge changeants
Complexité Simple et fiable, moins de complexité du système Systèmes de contrôle plus complexes et nécessitant plus de maintenance
Applicabilité Pour charges lourdes avec de faibles exigences de précision Efficace pour divers scénarios de charge
Consommation d'énergie Ne nécessite pas d'énergie Consomme de l'énergie
Efficacité de la rémunération Ne dépasse généralement pas 80 % Généralement plus élevé, jusqu'à 90 %

Équipement à compensation de mouvement

Grue à compensation de soulèvement

Grue offshore AHC

Grues offshore intégrés aux systèmes de compensation du soulèvement, ils redéfinissent les normes en matière de réactivité, de sécurité, de stabilité et de précision dans les opérations de levage maritime. Leurs capacités opérationnelles s'étendent à de plus grandes profondeurs et à des conditions marines plus difficiles, assurant ainsi les câbles et la grue elle-même.

Toutefois, les fonctionnalités améliorées des grues à compensation de soulèvement ont un coût. Ces systèmes avancés peuvent ajouter une charge financière allant de 100,000 XNUMX $ à près d’un million de dollars par rapport aux grues sans technologie de compensation des vagues.

Grue à compensation de soulèvement actif :

La grue à compensation de poussée active se distingue par sa capacité à calculer, analyser et prédire les mouvements des vagues actuelles. Fort de cette prévoyance, il compense activement les mouvements verticaux à venir, assurant ainsi une charge stabilisée lors des atterrissages. Qu'elles soient déployées en mer ou sous l'eau, les grues AHC offrent aux opérateurs plus de commodité et de sécurité.

Par rapport aux grues PHC, les grues AHC offrent une gamme d'applications plus large et des capacités de compensation supérieures. De plus, l'intégration de fonctions de récupération d'énergie positionne les grues AHC comme des alternatives économes en énergie, contribuant à des économies d'énergie substantielles par rapport aux grues conventionnelles.

Grue passive à compensation de soulèvement :

Les grues à compensation de soulèvement passive réalisent une compensation des vagues grâce à des compensateurs de soulèvement passifs, semblables à un « amortisseur » pour votre grue.

Réputées pour leur simplicité et leur fiabilité, les grues PHC offrent une installation facile et manquent de systèmes intégrés complexes. Cela les rend bien adaptés aux opérations générales de levage en mer, répondant aux exigences de performances stables et fiables.

Treuil compensé

treuil en mer

Le treuil à compensation de poussée est une mise à niveau évolutive du treuil conventionnel treuils marins, intégrant des capteurs de mouvement Heave, un système de contrôle et diverses interfaces.

Conçu pour les mers agitées, ce système de treuillage avancé garantit stabilité et précision lors des opérations de levage et d'abaissement des navires naviguant dans des vagues difficiles.

Treuil de compensation de soulèvement actif :

Le treuil AHC est spécifiquement conçu pour les opérations de connexion ou de déploiement depuis des navires ou des plateformes offshore vers des structures sous-marines et sous-marines. Les applications vont de la pose de câbles et du forage offshore aux études océanographiques.

Le treuil AHC répond rapidement aux signaux de l'unité de référence de mouvement (MRU) via le système de contrôle. L'ajustement automatique de la longueur des câbles/fils grâce à un tambour de treuil commandé par instrument compense les mouvements de soulèvement du navire. Avec une faible consommation d'énergie et donne à l'opérateur un contrôle total, il garantit une efficacité opérationnelle même dans des conditions météorologiques extrêmes.

Treuil passif à compensation de soulèvement :

Presque tous les treuils à compensation de soulèvement utilisent le système AHC, et les treuils à compensation de soulèvement entièrement passifs sont rares.

Cependant, le PHC peut être combiné efficacement avec l'AHC pour obtenir des performances optimales du système de treuil.

Passerelle compensée par le soulèvement

La passerelle compensée Heave assure un transfert sûr et efficace du personnel et des marchandises entre les navires et diverses installations offshore. Comprenant les éoliennes, les navires OSV, les plates-formes pétrolières offshore et les plates-formes d'hébergement, il neutralise les mouvements des navires, garantissant ainsi la stabilité pour un transfert fluide dans une mer agitée.

Il se présente sous deux formes : active et passive, la passerelle passive à compensation de soulèvement étant un choix rentable pour ceux qui ont des exigences moindres en matière de stabilité de transport.

Conçue pour un transfert plus sûr du personnel et des marchandises vers des installations offshore fixes, la passerelle à compensation de poussée active permet le passage dans toutes les positions lors des mouvements de compensation.

Érection d'une passerelle compensée par le soulèvement entre les plates-formes offshore

Bossoir compensé

Il fait référence au bossoir du bateau de travail et bossoir pour canot de sauvetage intégré au treuil AHC, qui permet aux opérateurs de récupérer en toute sécurité et avec précision bateaux de sauvetage dans des conditions de mer difficiles. Cette technologie facilite les missions de sauvetage rapides et précises, minimisant ainsi le risque de blessures secondaires pour les personnes en détresse.

Bossoir à cadre en A à compensation de poussée

Plate-forme/Barge à compensation de soulèvement

Révolutionnant les opérations offshore, la plate-forme compensée Heave introduit une nouvelle ère de sécurité et de rentabilité. Cette technologie atténue le mouvement des installations critiques telles que les navires, les barges et les plates-formes autoélévatrices.

Des installations de petites plates-formes aux tâches de maintenance dans les parcs éoliens offshore et les installations pétrolières et gazières, cette plate-forme améliore la maniabilité et réduit considérablement les coûts.

En compensant les vagues, le balancement et le lacet, la plate-forme transforme le pont en une zone de travail stable. Cela garantit un fonctionnement précis des machines même dans des conditions météorologiques défavorables.

Plate-forme compensée en cas de soulèvement du maître de barge

La compensation du soulèvement est-elle essentielle pour vos opérations ?

Vous envisagez la nécessité d’une compensation importante ? La décision dépend de votre cas d’utilisation spécifique. Sans compensation du pilonnement, l’équipement de levage subit des mouvements verticaux synchrones avec le mouvement de pilonnement du navire, introduisant un certain degré d’instabilité.

Pour les opérations exigeant de la stabilité et des charges statiques, telles que le placement de ROV/CTD, la pose de câbles sous-marins et le positionnement du fond marin, la compensation du soulèvement devient impérative. L'absence de cette technologie peut limiter votre capacité à exécuter des tâches précises dans des conditions maritimes difficiles.

Cependant, si votre grue est principalement destinée à des tâches simples comme le levage de marchandises, d'équipements et de fournitures, et que des ondulations mineures ne constituent aucun obstacle, la compensation du soulèvement pourrait ne pas être une exigence essentielle pour vos opérations.

Conclusion

En conclusion, une compensation importante, bien qu'étant un investissement optionnel, s'avère inestimable pour les opérations maritimes. Si le budget le permet, intégrer un système de compensation du soulèvement dans votre équipement est un choix judicieux.

OUCO est prêt à répondre à vos besoins avec des grues offshore AHC de pointe, des treuils à tension constante et Systèmes LARS. Nos équipements ont démontré des performances exceptionnelles sur diverses plates-formes, notamment des navires de recherche, des brise-glaces polaires, des navires OSV et diverses installations offshore.

Quelle que soit la capacité de levage de votre grue ou de votre treuil, OUCO se spécialise dans la configuration de systèmes technologiques de compensation de soulèvement optimaux adaptés à vos besoins. Nos panneaux de commande conviviaux offrent un accès facile à l’équipement et à toutes les fonctionnalités supplémentaires.

Si vous avez un intérêt ou des questions, n'hésitez pas à nous contacter. Nous sommes là pour répondre à vos questions et explorer comment la compensation du soulèvement peut améliorer l'efficacité et la sécurité de vos efforts maritimes.

 

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