Construction Navale
 A bord du Gunnerus, premier navire doté d'azimutaux à aimant permanent

Reportage

A bord du Gunnerus, premier navire doté d'azimutaux à aimant permanent

Construction Navale

Les eaux du fjord de Trondheim sont calmes. Le Gunnerus glisse sur l’eau presque sans un bruit. Cela fait à peine quelques jours qu’il a quitté les chantiers voisins de Moen, où sa propulsion a été entièrement modifiée. Le navire de 31.25 mètres de long, construit chez Larsnes en 2006, expérimente le dernier-né de la gamme de propulsion à aimant permanent développée par Rolls-Royce : sa propulsion diesel-électrique sur deux lignes d’arbres a été remplacée par deux propulseurs azimutaux, les prototypes PMZAM1900. 

 

(MER ET MARINE - CAROLINE BRITZ)

(MER ET MARINE - CAROLINE BRITZ)

 

(MER ET MARINE - CAROLINE BRITZ)

(MER ET MARINE - CAROLINE BRITZ)


« La technologie, testée aujourd’hui sur le Gunnerus, est un peu née ici à Trondheim », souligne Gunnar Johnsen, chef du département R&D des systèmes électriques chez Rolls-Royce. Trondheim, troisième ville de Norvège, est en effet le siège de la plus grande école d’ingénieurs du pays, le NTNU. Au sein de cette dernière, le département d’ingénierie marine est particulièrement développé et des activités de recherche de pointe y sont menées au sein de l’institut Marintek, qui accueille des étudiants en thèse et des chercheurs. 
Depuis 2005, Rolls-Royce, Marintek et le NTNU ont un partenariat, qui vient d’être récemment renouvelé pour dix ans. « Trondheim fait partie de notre réseau de 31 UTC (University Technology Centres) sur lequel nous nous appuyons pour faire évoluer notre recherche », détaille Torbjorn Lindquist, responsable Recherche et Développement chez Rolls-Royce Marine. Les UTC, répartis dans des universités du monde entier, travaillent dans un domaine relevant de l’activité de Rolls-Royce. Elles emploient plus de 450 doctorants, dont 25% rejoignent le groupe ensuite, et déposent 8% des brevets de la compagnie. Dans le domaine marine, cinq UTC ont été choisis : un laboratoire à Singapour, un autre à Göteborg sur les calculs hydrodynamiques, Cranfield et Southampton en Angleterre qui travaillent respectivement sur la performance des moteurs et le bruit et enfin Trondheim qui se consacre à la performance nautique.

 

(MER ET MARINE - CAROLINE BRITZ)

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« A l’origine de ce partenariat, il y a eu le constat, chez Rolls-Royce, d’une mauvaise connaissance du comportement de la propulsion et du gouvernail par mer formée », se souvient Leiv Vartdal, coordinateur Rolls-Royce  de l’UTC de Trondheim. Or, explique-t-il, « en mer de Norvège, nous connaissons bien ces conditions, puisque les vagues sont supérieures à 2 mètres 60% de l’année ».  Un savoir-faire ancestral, des installations adaptées - le NTNU dispose d’un des plus vieux bassins des carènes du monde (1927) - et un industriel prêt à investir (entre 25 et 40% du budget annuel de fonctionnement du laboratoire), le cocktail a bien fonctionné. 
« Les premières expériences ont porté sur l’effet de la mer sur les équipements du navire, en fonction de sa propulsion et de son design. Avec pour objectif le développement des outils de prévision de charge sur la coque, l’hélice et la propulsion en général », poursuit Leif Vartdal. En liaison avec les hydrodynamiciens de Götebörg, les  chercheurs ont travaillé sur l’ensemble des phénomènes physiques autour de la propulsion de manière à obtenir des solutions optimisant la consommation, le bruit et l’efficacité à la manœuvre. De ces travaux sont sorties toutes les innovations présentées par Rolls-Royce, dont le gouvernail intégré Promas ou la série des propulseurs à aimant permanent : les tunnels d’abord, testés sur le PSV Olympic Octopus depuis 2012 (et qui devraient équiper le paquebot Norwegian Epic à l’automne) et, donc, les propulseurs azimutaux.

 

(ROLLS-ROYCE)

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Ce type de propulseur consiste en un système reposant sur un aimant permanent installé dans une jante, qui entraîne l'hélice dans son centre. Le moteur est constitué d'un stator qui contient plusieurs bobinages électriques et un rotor intégrant plusieurs aimants très puissants. Un champ magnétique rotatif est créé par le stator qui entre en interaction avec les champs des aimants du rotor, ce qui génère de la force pour entraîner le rotor et crée une puissance mécanique. En installant ce moteur sur la jante, l'espace situé au-dessus du propulseur, normalement occupé par les moteurs, peut être affecté à un autre usage.

 

(ROLLS-ROYCE)

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« Ici à Trondheim, nous pouvons faire la passerelle entre la recherche et l’application industrielle », souligne Gunnar Johnsen. Le propulseur azimutal à aimant permanent devait être testé, « nous avons tout de suite pensé au Gunnerus ». Le bateau, à vocation scientifique, appartient au NTNU. Il est équipé pour pouvoir accueillir des chercheurs en biologie, géologie, archéologie, océanographie ou encore en halieutique. Il est équipé d’un système de positionnement dynamique et peut mettre à l’eau des robots sous-marins. 
Le bateau scientifique est donc devenu une plateforme de tests pour les ingénieurs de Rolls-Royce. « Nous avons commencé par des essais en bassins des carènes avec une maquette, puis nous avons travaillé sur la modification du design de la carène : la coque a dû être renforcée puisque la pose d’un propulseur à aimant permanent augmente le déplacement du navire ». Les études durent deux ans, en 2014 le bateau entre en chantier pour recevoir ces deux propulseurs prototypes de 500 KW.  

 

Maquette du Gunnerus (MER ET MARINE - CAROLINE BRITZ)

Maquette du Gunnerus (MER ET MARINE - CAROLINE BRITZ)

(ROLLS-ROYCE)

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« Les premiers essais sont concluants et confirment les simulations CFD : une économie de 7 à 13% de combustible en fonction de la vitesse et un confort de navigation accru ». Les essais en mer vont se poursuivre, mais l’industrialisation n’est plus très loin, puisque le propulseur à aimant permanent a été officiellement présenté lors du salon Nor-Shipping qui se tient en ce moment à Oslo.

 

(ROLLS-ROYCE)

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