Mesure des efforts dynamiques dans les lignes d’ancrage

Client

Spécialiste des énergies marines renouvelables, ce client développe des fermes éoliennes flottantes et des centrales photovoltaïques offshore, soumises à des contraintes mécaniques extrêmes (houle, vents, courants). Son expertise couvre l’ingénierie des structures flottantes, l’ancrage et l’intégration des systèmes de mesure pour garantir la fiabilité à long terme des installations. Face à l’essor des projets en mer profonde, la maîtrise des efforts dynamiques sur les lignes d’ancrage devient un enjeu critique pour la sécurité, la performance économique et le respect des normes sectorielles (DNV, IEC, API).

Problématique et challenges

Les lignes d’ancrage des structures flottantes subissent des charges cycliques complexes (traction, torsion, fatigue), accentuées par les mouvements de la houle et les variations de tension. Leur caractérisation précise est indispensable pour :

• Valider les modèles numériques (simulations FEM, analyses de fatigue) et réduire les incertitudes de conception.
• Optimiser le dimensionnement des câbles et chaînons, évitant ainsi un surcoût lié à la sur-spécification.
• Anticiper les risques de rupture ou de dégradation prématurée, notamment dans les zones de connexion (manilles, connecteurs).
• Respecter les exigences réglementaires, avec des données traçables pour les certifications (ex : DNV-ST-0119 pour les éoliennes flottantes).

Défis techniques rencontrés :

• Environnement hostile : corrosion, pression hydrostatique, accessibilité limitée pour l’instrumentation.
• Dynamique multi-axiale : mesure simultanée des efforts de traction, flexion et torsion.
• Intégration discrète : capteurs devant résister aux chocs sans perturber l’hydrodynamique des lignes.
• Acquisition synchrone : synchronisation des données avec les mouvements de la plateforme (via centrale inertielle).

Solution PM Instrumentation

PM Instrumentation a conçu une solution clé en main pour la mesure des efforts dynamiques, combinant :

• Des capteurs à jauges de contrainte étanches (classe IP68), intégrés directement dans les maillons critiques des chaînes d’ancrage. Ces capteurs, calibrés en traction/compression et torsion, offrent une précision < 0,5 % et une résistance aux chocs (jusqu’à 50 g).
• Un système d’acquisition synchronisé (échantillonnage à 1 kHz) avec filtre anti-bruit pour isoler les signaux utiles des vibrations parasites. Les données sont transmises via liaison sous-marine étanche (câble ou modem acoustique selon la profondeur).
• Une plateforme logicielle dédiée pour :
  • La visualisation temps réel des efforts (courbes traction/temps, spectres de fatigue).
  • L’export automatisé des données vers les outils de simulation (ex : ANSYS, SIMA).
  • L’alerte en cas de dépassement de seuil (configurable selon les normes projet).

Points forts de l’architecture :

• Modularité : adaptation aux différents types d’ancrage (chaînes, câbles synthétiques, tendons).
• Robustesse : matériaux compatibles eau de mer (acier inox 316L, revêtement polyuréthane).
• Maintenance réduite : autonomie énergétique via batteries lithium ou alimentation par induction.

Résultats et bénéfices client

Grâce à cette solution, le client a pu :

• ✅ Réduire de 20 % les coûts de sur-dimensionnement des lignes d’ancrage en validant les hypothèses de charge par des données terrain.
• ✅ Diviser par 3 les temps d’essais en bassin en corrélant les mesures in situ avec les modèles numériques.
• ✅ Obtenir la certification DNV pour son système d’ancrage, avec un dossier technique renforcé par des données traçables.
• ✅ Anticiper les opérations de maintenance via l’analyse des cycles de fatigue, évitant les arrêts non planifiés.

Pour en savoir plus sur nos solutions pour les energies marines renouvelables, consultez la fiche produit.