Comprendre les navires lourds (HLV): conception, fonctionnement et types

Les navires sont des structures massives capables de transporter d'énormes charges. Ils transportent des milliers de milliards de dollars de marchandises dans le monde entier.

Mais que se passe-t-il lorsque vous souhaitez déplacer des cargaisons considérablement lourdes, parfois trop lourdes, même pour des navires conventionnels?

Le transport d'une telle cargaison pourrait être pour une variété de raisons – de l'expédition de marchandises lourdes et denses qui ne peuvent pas être transportées par des transporteurs normaux au transport d'autres navires à travers le monde. Et c'est là que les navires de levage lourds (HLV) se mettent en place.

Ces gigantesques navires peuvent soulever et expédier à peu près n'importe quelle charge dans le monde, des gros transporteurs aux grandes plates-formes pétrolières semi-submersibles.

Ce qui les différencie des transporteurs lourds conventionnels, c'est leur capacité à manipuler des charges qui auraient autrement compromis l'intégrité structurelle d'un navire. Ils effectuent ces tâches difficiles en utilisant des techniques innovantes en ingénierie et en conception de navires.

navire lourd

Dans cet article, nous allons nous plonger dans le monde des poids lourds et des grues, et la science derrière leurs énormes prouesses de levage.

Types de navires lourds

Classant largement les navires de levage lourd (HLV), ils sont de quatre classes principales –

  • navires semi-submersibles,
  • accoster les navires,
  • cargos à pont ouvert,
  • et projeter des transporteurs de fret.

Ces différentes classes de navires utilisent des techniques très contrastées pour lever leurs grosses charges.

Navires semi-submersibles

Ce sont des classes de navires capables d'utiliser l'eau de ballast pour augmenter leur tirant d'eau. Cela abaisse le navire plus profondément dans l'eau jusqu'à ce que le pont supérieur soit submergé à quelques mètres sous la surface de l'eau. D'où le nom de «semi-submersible».

Le principe de ces navires est que les cargaisons et les marchandises flottantes peuvent être chargées sur le pont immergé en les faisant flotter directement sur la zone de repos. Une fois qu'ils sont correctement positionnés, l'eau de ballast est pompée jusqu'à ce que le pont du navire s'élève au-dessus de l'eau. La cargaison reposant maintenant sur le pont, le navire peut déplacer cette charge en toute sécurité.

semi submersible

Le navire semi-submersible «Red Box Audax»

Ce type de navires est courant pour quelques types spécifiques de cargaison. Cela comprend les plates-formes pétrolières et de forage, les usines de traitement du pétrole, les usines flottantes, l'équipement utilisé à des fins de dragage, les structures offshore, les cales sèches flottantes et d'autres navires pouvant tenir à bord.

La construction, la construction et la conception de cette classe de navires diffèrent considérablement de celles des navires conventionnels. Par exemple, les superstructures présentes sur le pont sont situées à l'extrême avant et à l'arrière.

Le pont, les quartiers d'habitation, les bureaux et les autres zones utilisées par l'équipage sont situés à l'avant. Le capitaine et les officiers du pont ont ainsi une vue dégagée sur les environs. Cela s'avère également utile lors des manœuvres et des opérations de chargement.

À l'autre extrémité extrême, les machines utilisées pour les opérations du navire sont situées. Par exemple, certains types de semi-submersibles ont leurs pompes de ballast situées dans cette région, tandis que d'autres ont leurs moteurs marins intégrés dans cette zone.

Chacun a son propre avantage en fonction de l'idée de conception et du but du navire. Le pont du navire qui s'étend entre les deux superstructures est long, large et parfaitement plat. Étant donné que des charges énormes y sont exercées, ce pont n'est pas une seule feuille de métal continue.

Au lieu de cela, plusieurs petits panneaux sont soudés en place et sont soutenus par un système complexe de sangles et d'encadrement sous le pont.

En moyenne, la hauteur de la coque de la quille au pont supérieur est relativement faible pour ces navires. Cela permet une conception plus solide du tablier et assure l'intégrité structurelle.

navire semi-submersible

Crédit d'image: J. Scholtens / shipbucket

Processus de chargement et de déchargement

Maintenant, analysons le processus de chargement et de déchargement utilisé pour transférer la cargaison flottante sur ces HLV. La première étape du processus consiste à abaisser le pont supérieur sous la surface de l'eau jusqu'à ce qu'il atteigne une profondeur sûre et prédéterminée.

La base sur laquelle cette profondeur est calculée comprend la profondeur de l'eau dans cette région particulière, le type et le poids de la cargaison, le tirant d'eau de la cargaison et les niveaux de ballast du HLV.

Une fois cette profondeur calculée, les ballasts du navire sont rapidement remplis à l'aide d'une série de pompes de ballast situées sur le côté inférieur de la coque. Les ballasts servent à charger de l'eau de mer dans des chambres spécifiques d'un navire qui la coule dans l'eau.

Sur ces semi-submersibles, les réservoirs sont généralement situés sous le pont, entre l'ensemble des éléments de charpente et de support. Les ballasts doivent être remplis aux mêmes niveaux au cours de ce processus, de sorte que la quille et le pont supérieur du HLV restent horizontaux. Si cela n'est pas pris en charge, il est possible que la cargaison chargée soit déséquilibrée, glisse et endommage à la fois elle-même et le navire.

Une fois les ballasts remplis au niveau requis, il est maintenant temps de commencer le processus de chargement. En raison de leur conception, seule une cargaison flottante peut être transportée sur ces navires. Pour la plupart, des remorqueurs et des barges sont utilisés pour positionner correctement la cargaison autour du pont supérieur.

Une fois disposés au-dessus des supports, les connexions au remorqueur sont libérées et le HLV commence progressivement à pomper l'eau de ballast. Il ne sort pas complètement de l'eau, car cela exerce une énorme pression sur le navire. Au lieu de cela, il se lève simplement au-dessus de la ligne de flottaison, de sorte qu'il peut transporter en toute sécurité la cargaison sans eau sur le pont.

Une des raisons pour ne pas transporter de cargaison en mode immergé est qu'elle augmente la surface du plan d'eau (un coefficient hydrodynamique important) qui augmente la résistance à laquelle le navire est confronté.

Comprenez le fonctionnement similaire dans cette vidéo:

Navires de quai

Les navires de quai sont similaires dans leur conception et fonctionnalité à la classe semi-submersible des HLV. Cependant, il diffère dans une région principale – il a de grands panneaux latéraux qui agissent comme un réservoir d'eau, sur les côtés bâbord et tribord du navire.

L'avant est généralement là où se trouve la superstructure principale. Cette région abrite le pont, les quartiers, la cuisine, etc. La zone arrière est généralement laissée ouverte pour que la cargaison entre.

Pour imaginer comment un navire Dock apparaît, imaginez une boîte à toit ouvert flottante capable de s'abaisser dans l'eau, et il manque une face qui sert de porte.

L’exploitation des navires à quai est divisée en trois phases similaires à la classe semi-submersible

  • s'abaisser,
  • flottant sur la cargaison, et
  • remonter.

Le processus d'abaissement est relativement simple, où le navire remplit ses ballasts jusqu'à ce qu'il commence à couler dans l'eau. Cependant, contrairement aux semi-submersibles qui empêchent l'eau de s'accumuler sur le pont, les murs du quai retiennent l'eau une fois que le pont s'enfonce sous la surface.

Une fois qu'il a atteint une profondeur suffisante, la cargaison est flottée sur le pont. Les types courants de cargaison transportés sur des navires de quai comprennent principalement d'autres navires. Ces navires sont transportés soit à des fins de transport, soit à des fins de réparation.

Une fois que la cargaison est remorquée dans la zone de confinement, le remorqueur s'inverse et sort du quai. Le navire commence alors à pomper rapidement son eau de ballast et à éliminer l'eau présente sur le pont. Cela continue jusqu'à ce que le navire soit à une hauteur suffisante au-dessus de l'eau.

navire de quai flottant

Le processus d'élimination de l'eau de ballast est extrêmement important et doit être effectué avec le plus grand soin. En effet, les navires perdent leur flottabilité à mesure que leur tirant d'eau diminue.

Contrairement aux semi-submersibles sur lesquels les navires peuvent être ancrés, les quais ne peuvent mettre en œuvre de telles dispositions qu'une fois l'eau évacuée. Ainsi, des supports souvent constitués de gros blocs de bois sont placés contre la coque à intervalles réguliers. Une fois que le niveau d'eau baisse, le navire est attaché aux murs et au plancher du HLV.

Les navires de quai sont couramment utilisés à des fins de réparation. Ces navires constituent une alternative à l'utilisation de cales sèches construites sur le terrain. En effet, ils ne rencontrent pas les coûts élevés requis pour maintenir les cales sèches.

Les coûts communs encourus à terre comprennent la réparation du plancher et des murs, la protection des portes du quai, l'entretien des blocs de quille sur lesquels repose la quille du navire, le renforcement des murs du quai, etc. En outre, les navires doivent se rendre au la cale sèche, tandis que les navires à quai peuvent souvent être utilisés pour réparer des navires qui ne peuvent pas se déplacer. Ils peuvent également effectuer des réparations et entretenir l'équipement pendant que le navire est encore en transit.

Les principales réparations sur les quais des navires sont le remplacement des pompes et des blocs de quille. Ces quais ont également souvent des derricks et des grues d'épandage situées sur les murs. Ils facilitent le processus de maintenance en permettant de soulever et déplacer facilement de gros objets.

Les avantages de l'utilisation des quais de navire à la place des chantiers navals conventionnels sont qu'ils peuvent être déployés dans n'importe quelle partie du monde et sont facilement personnalisables. Par exemple, plusieurs quais peuvent être flottés longitudinalement puis attachés en place. Il est utilisé pour accueillir des navires de différentes longueurs de manière sûre.

En plus de ces avantages, ces quais sont construits de sorte qu'ils dépendent principalement de l'eau verte sur le pont, plutôt que des citernes de ballast. Cela élimine plusieurs problèmes, tels que la nécessité d'entretenir et de nettoyer régulièrement les ballasts. Le seul composant qui doit être réparé à cet égard est les pompes.

Un point important à garder à l'esprit est que ces navires naviguent lorsqu'ils sont vidés de toute eau présente sur le pont. En effet, tout poids supplémentaire sur le pont peut avoir des effets néfastes sur l'hydrostatique et la résistance rencontrés par la coque.

Navires de fret à pont ouvert

Contrairement aux semi-submersibles qui nécessitent que leur cargaison soit flottante en position, les navires à pont ouvert nécessitent simplement que la cargaison soit déplacée, soit en utilisant des grues présentes sur le pont, soit en montant d'une manière similaire aux transporteurs rouliers (roll on-roll). de).

Les navires à pont ouvert ont un grand pont plat qui peut s'étendre de 100 à 300 mètres. La superstructure abritant le pont, la cuisine et les cabines est située à l'extrême avant du navire. Il n'y a pas de murs contrairement à la structure des navires à quai, qui permettent de charger à bord des cargaisons plus larges que le navire. Ces cargos sont de conception et de construction différentes des autres navires de levage lourds dont nous avons discuté ici.

navire cargo à pont ouvert

Les cargos à pont ouvert sont utilisés pour transporter de grandes structures lourdes telles que des grues, de gros camions, du matériel de construction, des yachts et des petits bateaux. La principale condition du type de cargaison expédiée est qu’elles puissent être conduites sur le pont ouvert, soit par leurs propres moyens, soit à l’aide de grues et de camions de remorquage. Ainsi, les gros navires ne peuvent pas être transportés à travers cette classe de HLV.

La structure de ces cargos doit être suffisamment renforcée pour supporter les énormes charges exercées sur le pont. Le pont principal est soutenu à l'aide d'une toile d'ossature métallique qui s'étend sur toute la longueur et la largeur du navire. Le navire a des régions distinctes sous ce pont pour abriter les réservoirs de ballast et les arbres d'hélices marines.

Les moteurs du navire sont situés sous ce pont ou à la base de la superstructure située à l'avant. Le problème avec les moteurs marins à l'avant est que les arbres marins doivent être extrêmement longs. Cela peut entraîner des dommages dus à l'action caténaire de l'arbre ou aux vibrations à grande vitesse du moteur.

Ainsi, il est préférable de placer les moteurs le plus près possible des hélices. Le pont supérieur est constitué de plusieurs feuilles de métal soudées ensemble pour former des structures en forme de plaques. Ainsi, lorsque le besoin s'en fait sentir, diverses sections du navire sont facilement accessibles sans avoir à retirer le pont entier.

Le pont a généralement des dispositions pour l'accostage et l'attache, de sorte que la cargaison peut être transportée en toute sécurité. Puisqu'il n'y a pas de parois latérales de protection, ces caractéristiques jouent un rôle important. Les oeillets sont courants, car ils permettent de relier plusieurs structures directement au pont.

La poupe du navire présente une grande rampe qui enjambe le faisceau du navire et est construite en matériau renforcé. Cette rampe permet le mouvement des véhicules et des marchandises vers et depuis le pont principal. Parfois, les grands navires peuvent également avoir des rampes plus petites sur les côtés bâbord et tribord qui permettent de charger plusieurs cargaisons. Ces poids lourds sont généralement classés comme transporteurs Ro-Ro pour le fret lourd.

Regardez maintenant les ferries sont transportés à l'aide de navires lourds:

Transporteurs de fret du projet

Le fret de projet est un terme spécifique se référant aux marchandises volumineuses et lourdes, généralement de grande valeur ou critiques pour certaines industries. Ils sont encombrants et ne peuvent pas être transportés dans des conteneurs intermodaux, ni flotter ni monter sur des rampes. Pour un tel scénario, des grues doivent être utilisées pour aider au chargement et au déchargement des marchandises.

Malheureusement, la plupart des grues du port ne sont pas en mesure de déplacer correctement ces marchandises en raison de leur position. Ce serait beaucoup plus facile si le navire avait son propre ensemble de grues qui pouvaient soulever ce type de cargaison. Et c'est la fonction des transporteurs de fret du projet. Ils servent à transporter de grandes marchandises en les soulevant avec des grues montées sur le pont du navire.

La conception de ces navires dépend souvent du type de marchandises qu'ils ont l'intention de transporter. Par exemple, des supports sont souvent fournis pour équilibrer les sections de pipeline et de pont sur le pont.

Pour la plupart, le pont est plat sans saillies. Ces navires naviguent à un tirant d'eau considérablement inférieur à la plupart des HLV. En effet, ils doivent généralement abaisser leur cargaison dans des cales sous le pont. Pour faciliter les processus de chargement et de déchargement, deux grandes grues marines sont généralement présentes. Ceux-ci sont positionnés à l'avant et à l'arrière, et généralement du côté bâbord ou tribord.

Cela a tendance à rendre le navire plus instable car le poids est concentré sur un côté particulier. Cependant, à moins que les grues ne soient ensemble, il sera impossible de soulever une longue cargaison qui nécessite un soutien des deux extrémités. Pour équilibrer les poids des grues, le processus de lestage est très important et doit être exécuté correctement pour garantir la stabilité du navire.

navire cargo de projet

Crédit d'image: Romlogistics

La coque latérale du navire est renforcée de manière à ce que les grues de chargement soient correctement supportées et à fournir une rigidité en torsion au navire. Certains types de transporteurs de fret du projet ont également un pont plat continu sur lequel la cargaison doit être stockée. Ces navires gardent un tirant d'eau élevé afin d'assurer une bonne stabilité.

Cependant, en cas d'accident, il y a de fortes chances que la cargaison tente de rouler sur le pont. Cela peut provoquer un déséquilibre soudain qui peut faire chavirer le vaisseau. Ainsi, des précautions doivent être prises lors de l'arrimage de la cargaison au pont. Des oeillets robustes sont couramment utilisés, tandis que des blocs présents des deux côtés empêchent la cargaison de rouler dans des conditions météorologiques turbulentes.

Les cargos du projet sont généralement plus petits que les autres HLV, ne couvrant que quelques centaines de mètres de long. Ils compensent cela en transportant des cargaisons extrêmement lourdes qui peuvent être difficiles à charger sur d'autres HLV. Habituellement, le fret du projet comprend de grandes pièces automobiles, des sections d'unités industrielles, des sections de ponts et de grues et des pipelines.

Les grues fonctionnent en tandem, pouvant soulever d'énormes charges avec près de quatre fois la puissance de traction des grues de pont conventionnelles. Cependant, le processus de lestage joue un rôle crucial dans la stabilisation de l'ensemble du navire. Ces navires jouent un rôle important dans le transport de cargaisons de projets lourds à travers le monde.

The Bottom Line

Les navires de levage lourds (HLV) sont d'énormes navires capables de transporter d'autres navires, de grandes unités industrielles, des usines flottantes, etc. Ils transportent des marchandises que d'autres types de navires ne peuvent pas transporter, et cela se fait de quatre manières principales.

La chose importante à garder à l'esprit est qu'un bon équilibre et un lestage sont extrêmement cruciaux pour assurer la stabilité et l'équilibre de ces types de navires. Ils collaborent avec les installations portuaires pour charger et décharger soigneusement leur cargaison de grande valeur.

Ils représentent certaines des structures les plus lourdes à utiliser sur la surface de la terre et font partie intégrante du commerce et du commerce. Sans ces navires, il serait presque impossible de fournir aux pays des produits et des marchandises importants et essentiels.

Et maintenant, à vous. Avez-vous des observations intéressantes sur ces HLV? Faites-le nous savoir dans la section commentaires ci-dessous…

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