FR3066175A1 - Navire stabilise par ballasts - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un navire (1) comprenant une coque et un système de stabilisation qui présente : - une pluralité de ballasts (2a,b, 3a,b, 4a,b, 5a,b) dont au moins une paire de ballasts (10) adjacents distants l'un de l'autre suivant une direction parallèle à un axe longitudinal (11) de la coque du navire (1) , les ballasts (2a,b, 3a,b, 4a,b, 5a,b) étant aptes à contenir de l'eau; - un dispositif de régulation configuré pour modifier la répartition de l'eau dans les ballasts ; caractérisé en ce que le dispositif de régulation comprend un conduit hydraulique entre chaque paire de ballasts (10) et, sur chaque conduit, un circulateur (7) comprenant au moins une pompe et une électrovanne ; un dispositif permettant de limiter le volume d'eau des ballasts à traiter ou à rejeter ; un dispositif permettant d'optimiser la vitesse et la stabilité grâce à la répartition automatisée des poids.

Description

DOMAINE DE L’INVENTION

La présente invention concerne en général le domaine de la construction et de l’utilisation d’embarcations, et en particulier de navires qui peuvent éventuellement être de grandes dimensions. Une application de l’invention a trait notamment aux cargos présentant une longueur au moins égale à 30 mètres et non limitée ainsi qu’aux embarcations de toutes sortes.

ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE

La stabilisation des navires est un sujet assez ancien et qui est crucial pour des navires tels des cargos, compte tenu de leur taille et des impératifs liés au maintien et à leur équilibre en fonction de leur cargaison. Des stabilisateurs ont été proposés avec des réservoirs disposés de part et d’autre de l’axe longitudinal du navire, un liquide de ballast, typiquement de l’eau, pouvant passer de bâbord à tribord et inversement pour réguler le poids du navire en contrepoint des mouvements de mer. Cependant, ces stabilisateurs atteignent difficilement un niveau de dynamisme satisfaisant dans des cas de sollicitations fortes, notamment en cas de roulis prononcé, et sont inadaptés à une régulation longitudinale de l’assiette. Des réglementations récentes imposent en outre dorénavant de ne pas rejeter telles quelles en mer des eaux de ballasts ayant été captées dans des zones lointaines ou d’autres zones, de sorte à ne pas propager des organismes vivants ou d’autres particules d’une région maritime à une autre. Par exemple, si un navire a opéré un plein de ses ballasts dans une région du globe, il ne peut, durant son trajet ou à son arrivée dans un autre port, purger les ballasts sans précaution. Les navires doivent donc s’équiper de dispositifs de traitement des eaux avant leur rejet ce qui complique les conceptions des stabilisateurs dont beaucoup fonctionnaient sur le principe de relargages fréquents des eaux de ballast.

On connaît notamment du document US5353728 un dispositif de stabilisation de navires, en particulier des tankers, qui comprend des séries de réservoirs sur les deux côtés du navire. Ces réservoirs fonctionnent en remplissage et en vidage suivant un principe gravitaire, clairement inadapté à une régulation dynamique de la stabilité. C’est donc un objet de l’invention que de pallier au moins en partie les inconvénients des techniques actuelles.

RESUME DE L’INVENTION

Un aspect non limitatif de l’invention est relatif à un navire comprenant une coque et un système de stabilisation qui présente : - une pluralité de ballasts dont au moins une paire de ballasts adjacents distants l’un de l’autre suivant une direction parallèle à un axe longitudinal de la coque du navire, les ballasts étant aptes à contenir de l’eau; - un dispositif de régulation configuré pour modifier la répartition de l’eau dans les ballasts.

Avantageusement, le dispositif de régulation comprend un conduit hydraulique entre chaque paire de ballasts et, sur chaque conduit, un circulateur comprenant au moins une pompe et une électrovanne.

Ainsi, le niveau d’eau dans les ballasts peut être équilibré efficacement suivant la direction allant de la poupe à la proue ou d’un bord à l’autre, grâce à des liaisons directes entre les ballasts qui sont espacés suivant cette direction. Les liaisons individuelles entre deux ballasts successifs assurent un grand dynamisme à la répartition de l’eau de ballastage. Il est ainsi possible de constituer un véritable réseau de ballasts, chaque ballast du réseau communiquant avantageusement directement avec au moins un autre ballast du réseau.

Un autre aspect séparable de l’invention concerne un procédé de stabilisation d’un navire.

BREVE INTRODUCTION DES FIGURES D’autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit, en regard du dessin annexé, donné à titre d’exemple, non limitatif, et sur lequel : - la FIGURE 1 montre une vue en de dessus d’un mode de réalisation de l’invention.

Ce dessin est donné à titre d’exemple et n’est pas limitatif de l’invention. Il constitue une représentation schématique de principe destinée à faciliter la compréhension de l’invention.

DESCRIPTION DETAILLEE

Avant d’entamer une revue détaillée de modes de réalisation de l’invention, sont énoncées ci-après des caractéristiques optionnelles qui peuvent éventuellement être utilisées suivant toute association ou alternativement : - les ballasts 2a,b, 3a,b, 4a,b, 5a,b de chaque paire de ballasts 10 sont alignés suivant une droite parallèle à l’axe longitudinal 11 ; - au moins un ballast est situé dans un premier quart d’une dimension en longueur du navire depuis la proue, au moins un ballast étant situé dans une moitié médiane de la dimension en longueur, et dans lequel au moins un ballast est situé dans un dernier quart de la dimension en longueur ; - le système de stabilisation comprend un réservoir 6 situé sur l’axe longitudinal 11 et raccordé hydrauliquement avec au moins un ballast situé d’un côté de l’axe longitudinal 11 et avec au moins un ballast situé d’un autre côté de l’axe longitudinal 11, le système de stabilisation comprenant en outre une ligne de rejet 9 d’eau raccordée hydrauliquement au réservoir 6 et comprenant une extrémité distale de rejet à l’extérieur de la coque du navire 1. - le volume d’eau contenu dans le réservoir 6 et les ballasts 2a,b, 3a,b, 4a,b, 5a,b est inférieur à 70 %, et de préférence à 50 %, du volume global du réservoir 6 et des ballasts 2a,b, 3a,b, 4a,b, 5a,b ; - la ligne de rejet 9 comprend des moyens de traitement de l’eau. - l’extrémité distale de la ligne de rejet 9 est située au niveau de la poupe du navire 1 ; - le système de stabilisation comprend au moins une et éventuellement au moins deux lignes d’admission 8 d’eau présentant une extrémité distale à l’extérieur de la coque du navire 1 et située sur une zone latérale et dans une moitié médiane suivant une dimension en longueur du navire 1. - au moins deux ballasts sont situés en vis-à-vis de part et d’autre de l’axe longitudinal 11, et le dispositif de régulation comprenant un conduit hydraulique entre au moins deux ballasts et, sur ledit conduit, un circulateur 7 au moins une pompe et une électrovanne ; - les conduits hydrauliques comprennent un tube en PVC d’un diamètre supérieur ou égal à 50 mm suivant le volume des ballasts de manière à réaliser rapidement les équilibres ; - les ballasts 2a,b, 3a,b, 4a,b, 5a,b sont identiques ; - le dispositif de stabilisation comprend des moyens de commande des pompes et des électrovannes suivant une consigne d’assiette du navire 1 ; - les moyens de commande comprennent un produit programme d’ordinateur configuré pour définir une information de commande des pompes et des électrovannes en fonction des consignes d’assiette ; - les moyens de commande sont configurés pour modifier éventuellement les consignes d’assiette en fonction de la vitesse du navire 1 et/ou de l’état de la mer et du vent ; - les moyens de commande sont configurés pour surélever la proue relativement à la poupe, de préférence suivant un angle de 1 ° à 20° ou faire varier l’horizontal (soit l’assiette) pour optimiser la vitesse à un régime donné (on garde un régime moteur constant, et on optimise la vitesse selon l’assiette du navire); - les ballasts 2a,b, 3a,b, 4a,b, 5a,b sont organisés de manière symétrique relativement à l’axe longitudinal 11 ; - un dispositif permettant d’optimiser la vitesse et la stabilité grâce à la répartition automatisée des poids.

La figure 1 illustre un mode de réalisation de l’invention avec un navire 1 dont la coque est schématisée en vue de dessus, le navire étant doté d’un système de stabilisation conforme à l’invention.

De manière classique, le navire 1 s’étend depuis la poupe jusqu’à la proue en définissant deux portions de coque autour d’un axe longitudinal 11.

Dans le volume intérieur de la coque, et de préférence à proximité de son fond, un réseau de ballasts 2a,b ; 3a,b ; 4a,b ; 5a,b est disposé. Chaque ballast 2a,b ; 3a,b ; 4a,b ; 5a,b est un contenant étanche à l’eau apte à être au moins partiellement rempli d’eau. Il peut s’agir de cuves. Chaque ballast 2a,b ; 3a,b ; 4a,b ; 5a,b est avantageusement équipé d’une jauge de niveau d’eau. Dans le cas représenté, la disposition des ballasts 2a,b ; 3a,b ; 4a,b ; 5a,b est symétrique autour de l’axe longitudinal 11. En outre, les ballasts s’étendent de manière distante l’un de l’autre suivant la direction longitudinale. Typiquement, en considérant la partie à gauche de l’axe longitudinal 11, un premier ballast 2a est disposé dans un premier quart de la longueur totale du navire 1 depuis la proue jusqu’à la poupe ; à l’opposé, un autre ballast 5a est disposé dans un dernier quart de la longueur totale du navire 1, à proximité de la poupe ; deux autres ballasts 3a, 4a sont disposés dans la partie restante, par conséquent dans une moitié centrale de la longueur du navire. On retrouve la même disposition de l’autre côté de l’axe longitudinal de sorte à produire un réseau de ballasts 2a,b ; 3a,b ; 4a,b ; 5a,b partagés entre bâbord et tribord.

Ce réseau de ballasts est par ailleurs communicant en ce sens que des conduits hydrauliques équipés d’un circulateur 7 relient les ballasts 2a,b ; 3a,b ; 4a,b ; 5a,b de sorte que aucun d’entre eux ne soit isolé. Avantageusement, chaque ballast communique au moins avec deux autres ballasts. D’autre part, au moins certains des conduits hydrauliques sont disposés de sorte à faire communiquer des ballasts espacés suivant la direction longitudinale 11. Tel que dans la figure 1, les conduits équipés de circulateur 7 assurent la réalisation d’une série longitudinale de ballasts 2a, 3a, 4a, 5a d’un côté du navire et d’une série longitudinale de ballasts 2b, 3b, 4b, 5b de l’autre côté du navire. Il n’est pas nécessaire que les séries de ballasts soient strictement dirigées parallèlement à l’axe longitudinal 11 mais simplement qu’au moins certains des ballasts soient distants les uns des autres suivant cette direction.

On comprend que cette disposition permet de répartir rapidement l’eau de ballast suivant la direction longitudinale 11.

Des conduits hydrauliques équipés de circulateur 7 sont aussi possibles dans une direction transversale comme c’est le cas pour les ballasts 2a, 2b et 5a, 5b.

De préférence, les ballasts 2a,b ; 3a,b ; 4a,b ; 5a,b sont identiques de sorte à simplifier leur conception et leur fabrication et pour faciliter les calculs de la répartition de l’eau dans leurs volumes intérieurs.

Comme indiqué précédemment, les conduits hydrauliques assurent une communication fluidique entre des ballasts adjacents. Il peut s’agir d’un ou plusieurs tuyaux avantageusement en matière plastique et plus précisément en PVC notamment du type PVC-U. Dans le cas où des raccords sont nécessaires entre les tubes, il est souhaitable qu’ils soient également réalisés avec la même matière. Ce type de PVC a l’avantage d’être insensible à l’eau de mer. À titre d’exemple, des tubes de section circulaire d’une dimension en diamètre comprise entre 60 mm et 160 mm, et particulièrement de 100 mm peuvent donner satisfaction.

Les conduits hydrauliques sont équipés chacun d’un circulateur 7 qui permet de commander les échanges d’eau de ballasts entre les cuves. Chaque circulateur comprend une vanne (en particulier une électrovanne dont l’ouverture et la fermeture sont commandées par un signal électrique) configurée pour ouvrir ou fermer le conduit sur commande, ainsi qu’une pompe hydraulique configurée pour produire la circulation réversible d’eau depuis ou vers un ballast ou un autre.

Le système de l’invention comporte également avantageusement au moins une ou deux lignes d’admission 8 permettant de capter de l’eau de mer à l’extérieur du navire pour l’admettre dans le réseau de ballasts. Dans l’exemple illustré à la figure 1, l’extrémité distale de la ligne 8 est située en deçà de la ligne de flottaison et sur un bord, bâbord ou tribord, de la coque. De préférence, ces prises d’eau sont situées dans la moitié centrale longueur du navire 1, de sorte à être le moins exposé possible aux mouvements de l’eau le long de la coque. Dans le cas illustré, les lignes d’admission 8 sont raccordées à l’un des conduits hydrauliques, par exemple au niveau d’un circulateur. En ce sens, la vanne à ce niveau est une vanne trois voies. Cependant, la commande des lignes d’admission peut être séparée des conduits hydrauliques précédemment décrits. Par exemple, les lignes d’admission peuvent directement être raccordées à l’un et/ou l’autre des ballasts. D’une manière générale, les lignes d’admission 8 peuvent être réalisées sur la base d’un conduit tel qu’indiqué précédemment et peuvent être équipées de leur propre circulateur.

La figure 1 illustre également une ligne de rejet 9 permettant de refouler de l’eau de ballast vers l’extérieur. Cette ligne (il peut y en avoir plusieurs) peut également comprendre au moins un conduit hydraulique et un circulateur 7. Dans le cas illustré, la ligne de rejet 9 n’est pas directement raccordée au réseau de ballasts. En effet, le réservoir 6 forme un élément intermédiaire entre ledit réseau et la ligne de rejet 9. Par exemple, le volume utile du réservoir 6 est supérieur à celui des ballasts et notamment deux fois supérieur.

Ainsi, le réservoir 6 forme une partie tampon. Il est relié à deux ballasts 4a,b dans le cas de la figure 1, ces derniers étant situés de part et d’autre de l’axe longitudinal 11. Il est avantageusement constitué au niveau de l’axe longitudinal 11 de sorte à équilibrer sa masse entre les deux côtés du navire 1. En outre, la ligne de rejet 9 et/ou le réservoir 6 est avantageusement équipé de moyens de traitement permettant de décontaminer l’eau avant son rejet, notamment pour supprimer la présence de micro-organismes. Des moyens conventionnels de filtrage et de traitement sont utilisables à cet effet.

De préférence, la somme des volumes des ballasts et le cas échéant du réservoir 6 est nettement supérieure à la quantité d’eau effectivement reçue dans cet ensemble. De préférence, le volume d’eau est inférieur à 70 % du volume global de stockage, voir inférieur à 50 %. De cette façon, il est possible d’opérer un phénomène de vases communicants avec des écarts importants de charge en eau vers l’avant et l’arrière du navire et/ou de bâbord à tribord.

De préférence, le dispositif de stabilisation comprend des moyens de commande des pompes et des électrovannes des circulateurs 7. Le dispositif permet ainsi de distribuer le point de l’eau de ballasts suivant les considérations de stabilisation à opérer. Suivant le mode de réalisation préféré, ces considérations comprennent une consigne d’assiette du navire. Par exemple, les moyens de commande peuvent être configurés pour relever la proue relativement à la poupe si cela permet, à poussée constante, une vitesse supérieure et un meilleur équilibre de la coque en cas de fort vent latéral par exemple. D’autres consignes sont avantageusement liées à la stabilisation contre le tangage et/ou le roulis du navire. Les moyens de commande pourront comprendre un système de mesure de l’assiette du navire, par exemple sur la base d’au moins un gyroscope et/ou d’un accéléromètre. Ils présentent en outre de préférence un dispositif informatique comprenant un processeur et des moyens de stockage non transitoires permettant de sauvegarder un produit programme d’ordinateur configuré pour définir une information de commande des circulateurs 7 selon les conditions de consigne déterminées et les informations captées par des organes du système.

REFERENCES 1. Navire 2a, 2b. Ballast 3a, 3b. Ballast 4a, 4b. Ballast 5a, 5b. Ballast 6. Réservoir central 7. Circulateur 8. Ligne d’admission 9. Ligne de rejet 10. Paire de ballasts 11. Axe longitudinal

Claims (16)

1. REVENDICATIONS

   1. Navire (1) comprenant une coque et un système de stabilisation qui présente : - une pluralité de ballasts (2a,b, 3a,b, 4a,b, 5a,b) dont au moins une paire de ballasts (10) adjacents distants l’un de l’autre suivant une direction parallèle à un axe longitudinal (11) de la coque du navire (1), les ballasts (2a,b, 3a,b, 4a,b, 5a,b) étant aptes à contenir de l’eau; - un dispositif de régulation configuré pour modifier la répartition de l’eau dans les ballasts ; caractérisé en ce que le dispositif de régulation comprend un conduit hydraulique entre chaque paire de ballasts (10) et, sur chaque conduit, un circulateur (7) comprenant au moins une pompe et une électrovanne.
2. 2. Navire (1) selon la revendication précédente, dans lequel les ballasts (2a,b, 3a,b, 4a,b, 5a,b) de chaque paire de ballasts (10) sont alignés suivant une droite parallèle à l’axe longitudinal (11).
3. 3. Navire (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel au moins un ballast (2a, 2b) est situé dans un premier quart d’une dimension en longueur du navire depuis la proue, au moins un ballast (3a,b ; 4a,b) étant situé dans une moitié médiane de la dimension en longueur, et dans lequel au moins un ballast est situé dans un dernier quart de la dimension en longueur.
4. 4. Navire (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le système de stabilisation comprend un réservoir (6) situé sur l’axe longitudinal (11) et raccordé hydrauliquement avec au moins un ballast situé d’un côté de l’axe longitudinal (11) et avec au moins un ballast situé d’un autre côté de l’axe longitudinal (11), le système de stabilisation comprenant en outre une ligne de rejet (9) d’eau raccordée hydrauliquement au réservoir (6) et comprenant une extrémité distale de rejet à l’extérieur de la coque du navire (1).
5. 5. Navire selon la revendication précédente, dans lequel le volume d’eau contenu dans le réservoir (6) et les ballasts (2a,b, 3a,b, 4a,b, 5a,b) est inférieur à 70 %, et de préférence à 50 %, du volume global du réservoir (6) et des ballasts (2a,b, 3a,b, 4a,b, 5a,b).
6. 6. Navire selon l’une des deux revendications précédentes, dans lequel la ligne de rejet (9) comprend des moyens de traitement de l’eau.
7. 7. Navire selon l’une des trois revendications précédentes, dans lequel l’extrémité distale de la ligne de rejet (9) est située au niveau de la poupe du navire (1).
8. 8. Navire selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le système de stabilisation comprend au moins une et éventuellement au moins deux lignes d’admission (8) d’eau présentant une extrémité distale à l’extérieur de la coque du navire (1) et située sur une zone latérale et dans un moitié médiane suivant une dimension en longueur du navire (1).
9. 9. Navire (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel au moins deux ballasts sont situés en vis-à-vis de part et d’autre de l’axe longitudinal (11), et le dispositif de régulation comprenant un conduit hydraulique entre au moins deux ballasts et, sur ledit conduit, un circulateur (7) au moins une pompe et une électrovanne.
10. 10. Navire (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les conduits hydrauliques comprennent un tube en PVC d’un diamètre supérieur ou égal à 50 mm.
11. 11. Navire (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les ballasts (2a,b, 3a,b, 4a,b, 5a,b) sont identiques.
12. 12. Navire (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de stabilisation comprend des moyens de commande des pompes et des électrovannes suivant des consignes d’assiette du navire (1).
13. 13. Navire (1) selon la revendication précédente, dans lequel les moyens de commande comprennent un produit programme d’ordinateur configuré pour définir une information de commande des pompes et des électrovannes en fonction des consignes d’assiette.
14. 14. Navire (1) selon l’une des deux revendications précédentes, dans lequel les moyens de commande sont configurés pour modifier les consignes d’assiette en fonction de la vitesse du navire (1) et/ou de l’état de la mer et du vent.
15. 15. Navire (1) selon la revendication précédente, dans lequel les moyens de commande sont configurés pour surélever la proue relativement à la poupe, de préférence suivant un angle de 1 ° à 20° relativænent à l’horizontal ou faire varier l’assiette pour optimiser la vitesse à un régime donné.
16. 16. Navire (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les ballasts (2a,b, 3a,b, 4a,b, 5a,b) sont organisés de manière symétrique relativement à l’axe longitudinal (11).