Le contrôle accru du treuil offre aux scientifiques du centre maritime de l'Université d'Hawaï un moyen sécuritaire, efficace et fiable de déployer l'équipement d'échantillonnage d'eau à des profondeurs pouvant atteindre 5 000 mètres, même dans les conditions les plus difficiles en mer.
Le Kilo Moana est un navire catamaran à faible surface de flottaison (SWATH) de 60 mètres appartenant à la US Navy et exploité par le centre maritime de l'Université d'Hawaï. Ce navire de recherche océanographique permet aux scientifiques d'effectuer des essais qui rehaussent leur compréhension de l'effet des courants profonds de l'océan sur la vie aquatique et le changement climatique.
L'une des principales activités du navire consiste à effectuer des profils verticaux de conductivité, température et oxygène dissous (CTOD) à des profondeurs pouvant atteindre 5 000 mètres dans le milieu de l'océan Pacifique. Pendant la réalisation d'un profil vertical, la trousse de CTOD, qui pèse environ 900 kilogrammes, est descendue dans l'eau à partir du pont du navire. En plus de capteurs sensibles à la pression et à la température, la trousse comprend 24 bouteilles qui collectent des échantillons d'eau à différentes profondeurs.
En 2019, le centre maritime de l'Université d'Hawaï a décidé de mettre à niveau le système de lancement et de récupération (SLR) de CTOD du Kilo Moana pour une nouvelle conception avec une compensation de pilonnement actif (AHC). Ce système prend des renseignements sur l'action des vagues à partir du capteur de déplacements (motion reference unit -MRU) du navire et ajuste les moteurs du treuil pour compenser. Les ajustements précis de la tension du treuil – effectués des centaines de fois par seconde - assurent la stabilité de la trousse par rapport au plancher océanique alors que le navire tangue.
Entraînement ACS880 d'ABB avec AHC intégrale
ABB a fourni l'entraînement de treuil ACS880 à Hawboldt Industries, l'entreprise canadienne qui se spécialise dans la conception et la fabrication personnalisées d'équipement de pont pour les navires scientifiques océaniques. Selon Dylan Wells, directeur général d'Hawboldt Industries, l'AHC est essentielle dans les activités de CTOD de l'UH, minimisant les pointes de tension des câbles et permettant à la trousse de prendre des échantillons de manière sécuritaire et fiable. Elle est particulièrement critique dans les conditions difficiles lorsque les vagues peuvent atteindre une hauteur de quatre mètres et qu'il y a d'importants mouvements de roulement, de tangage et de pilonnement.
L'AHC permet également un déploiement plus rapide, mais mieux contrôlé en gardant une tension de câble plus uniforme, éliminant ainsi les conditions de relâchement et les pointes de tension. Un câble lâche peut s'emmêler (créer des nœuds), ce qui peut entraîner des dommages importants nécessitant le remplacement du long câble, donc des coûts élevés pour le remplacement de l'équipement et la perte de temps de navigation.
« Un entraînement de treuil est un élément intégral de notre équipement, et l'entraînement ACS880 d'ABB est unique, car il est doté de la fonctionnalité d'AHC intégrée en tant que micrologiciel », affirme Wells. « Par conséquent, nous n'avions pas besoin de changer l'architecture du système ou de gérer le coût et la complexité d'installer un système de contrôle d'AHC externe d'une tierce partie. Avec l'entraînement d'ABB, tout ce que nous avons eu à faire est de le raccorder à la MRU et de l'allumer. »
Réduction d'environ 30 % du temps nécessaire pour effectuer des profils verticaux de CTOD
Le Kilo Moana a entrepris des essais en mer fructueux de la grue et du treuil de CTOD au début de 2020. Les essais ont confirmé que l'AHC a réussi à réduire le claquement sur le câble du treuil, avec une réaction rapide et des transitions en douceur. Le fait qu'elle permet aux scientifiques d'effectuer des échantillons d'eau plus précis, avec des profondeurs contrôlées à une résolution d'un mètre à des profondeurs pouvant atteindre 5 kilomètres est un avantage supplémentaire.
Le temps nécessaire pour effectuer un profil vertical est également grandement réduit. Le temps pour chaque profil vertical – du déploiement à la récupération – a été réduit de 45 minutes à 30 minutes. Cela est important, car le Kilo Moana peut souvent être amené à effectuer jusqu'à cinq profils verticaux par jour. Avec le nouveau système Hawboldt, il peut atteindre une vitesse de déroulement de 60 mètres par minute – alors que la vitesse actuelle du câble au treuil varie de 0 à 130 mètres par minute selon l'état de la mer.
Les scientifiques approuvent le nouveau système de CTOD
Le Kilo Moana passe de 200 à 250 jours en mer pour des activités d'une durée de quelques jours à un mois. L'une de ses missions les plus courantes est la campagne du programme Hawaii Ocean Time-series (HOT) qui fait des observations à répétition à une station au nord d'Oahu depuis octobre 1988. L'objectif est de surveiller le contenu en dioxyde de carbone (CO2) de l'eau de mer comme mesure de la progression du changement climatique.
Pour Scott Ferguson, directeur du service en technique marine de l'Université d'Hawaï, le nouveau treuil et la nouvelle grue de CTOD offrent de réels avantages.
« Prendre des échantillons de CTOD est un élément principal pour le Kilo Moana, avec un coût d'environ 50 000 $ pour exécuter chaque journée en mer », affirme Ferguson. « Si nous ne pouvons pas travailler parce que la mer est trop agitée, nous faisons face à une énorme perte de revenu. L'avantage de notre nouvelle grue avec l'AHC est qu'elle permet d'effectuer des profils verticaux de CTOD en sécurité et avec précision malgré des vagues d'une hauteur de 4 mètres. C'est pourquoi nos scientifiques l'adorent. Notre équipage de pont l'apprécie également en raison de sa fiabilité et de sa facilité d'utilisation. »
Pour obtenir plus de renseignements sur le contrôle de pilonnement actif pour les treuils : https://new.abb.com/drives/segments/winches (disponible en anglais seulement).
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