Tests de ballottement et de claquement

Les fluides en mouvement peuvent exercer une pression considérable sur les structures situées à l’intérieur et à l’extérieur des navires et des installations offshore telles que les plateformes pétrolières et gazières ou les éoliennes. Des mesures fiables des phénomènes de ballottement (mouvements du GNL et cavitation) et d'impact (effets de vagues) nécessitent des capteurs de pression et des dynamomètres spécifiques à l'application.

Les tests de ballottement font partie des solutions de test et d’évaluation pour les méthaniers. Le gaz naturel sert de source d'énergie alternative et est transporté dans le monde entier par des méthaniers spéciaux (gaz naturel liquéfié). Les structures des réservoirs doivent résister au ballottement du GNL, même en cas de fortes vagues. Les laboratoires avancés fournissent des capteurs de pression spécifiques à des applications, y compris des solutions très compactes pour les tests et l'évaluation de ballottement.

Le gaz naturel ne peut être transporté efficacement que sous forme liquéfiée. Refroidir le gaz à 162 degrés réduit son volume de 600 fois afin qu'il puisse être transporté par des méthaniers. Le vent et les vagues peuvent provoquer le déplacement du GNL dans les réservoirs des navires partiellement remplis. Ces mouvements, appelés ballottements, peuvent affecter la stabilité du navire et soumettre les membranes internes des réservoirs à de lourdes charges.

De nombreux laboratoires de recherche à travers le monde étudient les charges dynamiques induites par le ballottement sur les structures des réservoirs des méthaniers. Les procédures de test et d'évaluation par agitation impliquent généralement un modèle 2D rectangulaire d'un réservoir de GNL sur un support hexagonal (des modèles 3D à petite échelle sont également utilisés). Les capteurs de pression sont souvent placés en configuration groupée sur la paroi du modèle de réservoir à divers endroits où les impacts violents sont les plus probables.

Les tests d'impact marins sont une méthode de test de précision des mouvements et des charges provoqués par les vagues. Les réservoirs d'ingénierie océanique sont utilisés non seulement pour vérifier les performances et la sécurité d'un navire, mais également comme bassin de tenue en mer et de manœuvre pour les structures offshore telles que les plateformes pétrolières et gazières ou les éoliennes. Les solutions personnalisées proposées par des laboratoires avancés vont de différents capteurs de pression aux dynamomètres pour étudier le couplage de l'aérodynamique et de l'hydrodynamique.

Les applications des bassins à vagues décrites ici incluent le test d'objets amarrés ou stationnaires (tels que des plates-formes pétrolières et gazières ou des éoliennes offshore) pour déterminer les mouvements et les charges provoqués par les vagues et le vent. Pour les essais d'éoliennes offshore, le vent et les vagues agissant simultanément sur l'éolienne peuvent être mesurés à l'aide d'une série de dynamomètres à trois composants placés à la base du mât entre l'ancre et l'unité testée. Cet essai d'impact marin fournit des données de référence de haute qualité pour valider les méthodes de simulation du couplage entre comportements aérodynamiques et hydrodynamiques. Les mesures d'essai pour les plates-formes pétrolières et gazières ou les navires nécessitent souvent que des capteurs de pression soient montés dans la paroi de la structure ou intégrés dans la coque du navire.

Le sloshing est un écoulement à surface libre violemment résonnant dans un récipient. Le char peut être excité par un mouvement harmonique ou se déplacer avec un navire par vagues. Un modèle de ballottement basé sur l'analyse non linéaire est utilisé dans les calculs de ballottement. L’amortissement du mouvement de ballottement est un paramètre important autour de la résonance pour le système combiné de mouvement et de ballottement du navire.

Dans le laboratoire de sloshing, les mouvements d'un navire sont simulés. Un réservoir en plastique monté au-dessus du dispositif mobile représente une citerne à cargaison du navire. Pour des raisons techniques, les citernes à cargaison liquide ne sont jamais complètement remplies. Si la cargaison liquide est également forcée de se déplacer en raison des mouvements des citernes, un ballottement se produit. Le degré de stimulation dépend des mouvements du réservoir et du spectre de fréquences. Généralement, des spectres correspondant à ceux des voies maritimes naturelles sont utilisés.

Pendant l'exploitation, même dans des voies maritimes modérées, les réservoirs peuvent être soumis à des charges élevées induites par le ballottement. En laboratoire, les chargements des réservoirs sont mesurés et analysés, en se concentrant sur les systèmes de confinement des cargaisons utilisés sur les transporteurs de gaz naturel liquéfié (GNL).

Le laboratoire de sloshing permet également d'examiner, entre autres, les charges résultant du sloshing dans les réservoirs de GNL des navires. Ceux-ci sont conçus pour transporter du gaz naturel à des températures d'environ moins 162 degrés. D'autres types de réservoirs, piscines de bateaux de croisière ou réservoirs de véhicules, peuvent également faire l'objet d'examens en laboratoire.

Alors que l'importance des simulations numériques en hydrodynamique marine a augmenté rapidement ces dernières années, des outils permettant de déterminer les mouvements et les charges des navires pour certaines géométries et les problèmes structurels pour certaines charges se sont développés séparément (essais de claquement). De nos jours, le calcul combiné des mouvements et des charges des navires et les problèmes structurels liés aux méthodes des volumes finis et des éléments finis (interaction fluide-structure) sont implémentés dans divers codes numériques.

Dans une installation de slammimg, des tests expérimentaux sont réalisés sur des objets pour valider les simulations numériques. Il vise à mesurer les pressions et les contraintes à des endroits définis, ainsi que la force et l'accélération, pour différentes vitesses d'impact lors de coups de bélier dans l'installation de percussion. Les tests standards effectués dans ce cadre sont la mesure piézorésistive des pressions, les jauges de contrainte et la mesure piézoélectrique de l'accélération et de la force.

Les pressions d'impact résultant du claquement des vagues ont de graves conséquences sur la sécurité des structures telles que la superstructure d'une jetée sur pilotis, d'une plate-forme pétrolière offshore et du tablier d'une jetée ouverte.

Parmi les nombreuses études d'essais, de mesures, d'analyses et d'évaluation qu'elle propose aux entreprises de divers secteurs, notre organisation offre également des services de « Tests de claquement et de claquement » avec son personnel formé et expert et ses équipements technologiques de pointe.