Des matériaux composites annoncent la prochaine génération de grands navires légers
Les polymères renforcés de fibres (PRF) offrent de multiples avantages aux acteurs de la construction de grands navires. Étant légers, ils réduisent le poids des navires et donc la consommation d’énergie nécessaire, ce qui se traduit par des économies opérationnelles. Les matériaux en PRF ne se corrodent pas, ce qui réduit les coûts de maintenance. Comparés à la production de navires à base d’acier, ils génèrent moins d’émissions polluantes et, lorsqu’ils sont en service, génèrent moins de bruit sous-marin, ce qui est bénéfique pour la vie marine. Pour démontrer la viabilité de l’utilisation des PRF dans la construction navale, le projet FIBRESHIP soutenu par l’UE a conçu trois navires: un porte-conteneurs de 265 mètres, un navire (navire roulier à passagers (ROPAX)) de 204 mètres et un navire de recherche sur la pêche (NRP) de 85 mètres. Ces trois catégories de navires ont été sélectionnées pour faire non seulement la démonstration de toute une gamme d’applications commerciales, mais également celle de configurations structurelles. Par rapport aux navires conventionnels en acier, les trois types de navires ont été simulés de manière à obtenir une réduction significative du poids structurel: 45,9 % pour le porte-conteneurs, 36,2 % pour le ROPAX et 69,6 % pour le NRP. Un démonstrateur de 11 x 11 x 8,6 mètres, pesant 20 tonnes, a été construit pour une section d’un NRP de 85 mètres. Un test a été effectué sur une cloison structurelle basé sur le projet FIBRESHIP qui a dépassé les exigences strictes de la partie 11 du code FTP (Fire Test Procedures) de l’OMI (Organisation maritime internationale), portant sur les exigences en matière de sécurité-incendie. Le matériau a résisté au feu pendant 83 minutes, soit 23 minutes de plus que le temps requis. «Malgré certaines caractéristiques de sécurité-incendie à améliorer et des défis réglementaires à surmonter, FIBRESHIP montre qu’il sera bientôt possible de construire des navires durables à grande échelle en utilisant des matériaux en PRF», déclare le coordinateur du projet, Alfonso Jurado, de TSI, l’hôte du projet.
Outils de soutien
Les navires conçus par FIBRESHIP seront équipés de systèmes de surveillance de l’intégrité structurelle afin d’évaluer l’état de leur poutre-coque. Pour démontrer ce concept, un ensemble de capteurs a été installé pour surveiller le comportement structurel d’un porte-conteneurs de 260 mètres en acier, le ZIM Luanda, et peut être extrapolé à des navires de grande longueur conçus à partir de fibres. «Nous avons surveillé les déformations locales et les déformations générales en matière de torsion et de flexion de la poutre-coque en temps réel, alors que le navire se rendait d’Espagne au Canada», explique Alfonso Jurado. FIBRESHIP a développé une série d’outils d’analyse logiciels afin de garantir sécurité et fiabilité. Ceux-ci ont permis de vérifier des paramètres tels que la résistance au feu, la dégradation thermique, l’état de la structure, les charges de fatigue, le comportement dynamique de la structure et la performance hydrodynamique. Les niveaux de bruit sous-marin ont également été calculés, montrant que la signature acoustique émise par le NRP à base de fibres était bien inférieure aux niveaux maximums recommandés par la réglementation. L’équipe a élaboré des procédures d’inspection et de maintenance pour les navires en PRF afin de détecter et de contrôler les défauts tels que les défaillances de délaminage dans les cloisons en PRF. «Nous avons également développé un outil d’aide à la décision qui a montré que les matériaux en PRF offrent des performances supérieures tout en coûtant moins cher et en nécessitant moins d’énergie au cours de leur durée de vie. En outre, nous avons créé un calculateur des coûts-avantages permettant d’estimer le coût des phases de construction, d’exploitation et de démantèlement», précise Alfonso Jurado.
Révolutionner la construction navale européenne
La polyvalence de la fabrication en PRF permet la construction de géométries de coques et de superstructures plus complexes. Il en résulte des versions plus attrayantes que celles en acier, ce qui constitue un facteur important pour le transport de passagers et les bateaux de plaisance. Mais il ne s’agit pas simplement d’une question d’esthétique. Les navires étant plus silencieux, ils sont également plus confortables. L’équipe s’efforce maintenant de réduire les coûts et le temps de construction en utilisant des techniques de fabrication et d’assemblage modulaires et automatisées. Elle développe également des procédures de recyclage et de gestion des déchets pour le démantèlement. «Il est vraiment important que ces navires entrent dans la stratégie européenne d’économie circulaire», ajoute Alfonso Jurado.
Mots‑clés
FIBRESHIP, bateau, conteneur, navire, composite, polymères renforcés de fibres, résistance au feu, dégradation thermique, santé structurelle, charges de fatigue, comportement structurel, performance hydrodynamique
