Génie maritime

Charge hydrodynamiqueEdit

De la même manière que les ingénieurs civils conçoivent pour s’adapter aux charges du vent sur les bâtiments et les ponts, les ingénieurs maritimes conçoivent pour qu’un navire soit fléchi ou qu’une plate-forme soit frappée par les vagues des millions de fois dans sa vie.

StabilitéEdit

Un architecte naval, comme un concepteur d’avion, est concerné par la stabilité. Le travail de l’architecte naval est différent, dans la mesure où un navire évolue dans deux fluides simultanément : l’eau et l’air. Les ingénieurs doivent également relever le défi d’équilibrer la cargaison, car la masse du navire augmente et le centre de gravité se déplace vers le haut lorsque des conteneurs supplémentaires sont empilés verticalement. En outre, le poids du carburant pose un problème car le tangage du navire fait que le poids se déplace avec le liquide, ce qui provoque un déséquilibre. Ce déséquilibre est contrebalancé par l’eau contenue dans des réservoirs de ballast plus grands. Les ingénieurs sont confrontés à la tâche d’équilibrer et de suivre le carburant et l’eau de ballast d’un navire.

CorrosionEdit

L’environnement chimique auquel sont confrontés les navires et les structures offshore est bien plus rude que presque partout sur terre, sauf les usines chimiques. Les ingénieurs maritimes sont concernés par la protection des surfaces et la prévention de la corrosion galvanique dans chaque projet. La corrosion peut être inhibée par la protection cathodique en utilisant des pièces de métal appelées anodes sacrificielles. Une pièce de métal telle que le zinc est utilisée comme anode sacrificielle car elle devient l’anode dans la réaction chimique. C’est donc le métal qui se corrode et non la coque du navire. Une autre façon de prévenir la corrosion consiste à envoyer une quantité contrôlée de faible courant continu à la coque du navire pour empêcher le processus de corrosion électrochimique. Cela change la charge électrique de la coque du navire pour empêcher la corrosion électrochimique.

Anti-foulingEdit

L’anti-fouling est le processus d’élimination des organismes obstructifs des composants essentiels des systèmes d’eau de mer. Les organismes marins se développent et se fixent sur les surfaces des entrées d’aspiration des hors-bord utilisées pour obtenir de l’eau pour les systèmes de refroidissement. L’électro-chloration consiste à faire passer un courant électrique élevé dans l’eau de mer. La combinaison du courant et de l’eau de mer modifie la composition chimique pour créer de l’hypochlorite de sodium afin de purger toute matière biologique. La méthode électrolytique d’antisalissure consiste à faire passer du courant électrique par deux anodes (Scardino, 2009). Ces anodes sont généralement constituées de cuivre et d’aluminium (ou de fer). L’anode de cuivre libère ses ions dans l’eau, créant un environnement trop toxique pour la bio-matière. Le second métal, l’aluminium, recouvre l’intérieur des tuyaux pour éviter la corrosion. D’autres formes de croissance marine, comme les moules et les algues, peuvent se fixer au fond de la coque d’un navire. La forme du navire est alors moins hydrodynamique, car elle n’est pas uniforme et lisse autour de la coque. Cela crée le problème d’un moindre rendement énergétique car cela ralentit le navire (OMI, 2018). Il est possible de remédier à ce problème en utilisant une peinture spéciale qui empêche la croissance de ces organismes.

Contrôle de la pollutionEdit

Émission de soufreEdit

La combustion de combustibles marins a le potentiel de libérer des polluants nocifs dans l’atmosphère. Les navires brûlent du diesel marin en plus du fioul lourd. Le fioul lourd, étant le plus lourd des pétroles raffinés, libère du dioxyde de soufre lorsqu’il est brûlé. Les émissions de dioxyde de soufre peuvent augmenter l’acidité de l’atmosphère et des océans et nuire à la vie marine. Cependant, le fioul lourd ne peut être brûlé que dans les eaux internationales en raison de la pollution créée. Il est commercialement avantageux en raison de sa rentabilité par rapport aux autres combustibles marins. Il est prévu que le fioul lourd soit éliminé progressivement de l’utilisation commerciale d’ici 2020 (Smith, 2018).

Rejet d’huile et d’eauModification

L’eau, l’huile et d’autres substances s’accumulent au fond du navire dans ce qu’on appelle la cale. L’eau de cale est pompée à la mer, mais doit passer un test de seuil de pollution de 15 ppm (parties par million) d’huile pour être rejetée. L’eau est testée et soit elle est rejetée si elle est propre, soit elle est renvoyée dans un réservoir de rétention pour être séparée avant d’être testée à nouveau. Le réservoir dans lequel elle est renvoyée, le séparateur d’eau huileuse, utilise la gravité pour séparer les fluides en raison de leur viscosité. Les navires de plus de 400 tonnes brutes sont tenus d’avoir à bord l’équipement nécessaire pour séparer l’huile de l’eau de cale. De plus, comme l’impose la convention MARPOL, tous les navires de plus de 400 tonnes brutes et tous les pétroliers de plus de 150 tonnes brutes doivent consigner tous les transferts d’hydrocarbures dans un registre des hydrocarbures (EPA, 2011).

CavitationEdit

La cavitation est le processus de formation d’une bulle d’air dans un liquide en raison de la vaporisation de ce liquide provoquée par une zone de basse pression. Cette zone de basse pression abaisse le point d’ébullition d’un liquide lui permettant de se vaporiser en un gaz. La cavitation peut se produire dans les pompes, ce qui peut endommager l’hélice qui déplace les fluides dans le système. La cavitation est également observée dans la propulsion. Des poches de basse pression se forment à la surface des pales de l’hélice lorsque son régime augmente (IIMS, 2015). La cavitation sur l’hélice provoque une implosion petite mais violente qui pourrait déformer la pale de l’hélice. Pour remédier à ce problème, un plus grand nombre de pales permet d’obtenir la même force de propulsion mais à un taux de rotation plus faible. Ceci est crucial pour les sous-marins, car l’hélice doit maintenir le navire relativement silencieux pour rester caché. Avec plus de pales d’hélice, le navire est capable d’obtenir la même quantité de force de propulsion à des révolutions d’arbre plus faibles.

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