La sécurité et les performances des propulseurs maritimes sont essentielles à l'exploitation efficace des navires, des plates-formes offshore et des véhicules sous-marins. Les récentes mises à jour des règlements et des normes dans les cadres internationaux, régionaux et sectoriels visent à améliorer les mesures de sécurité, à assurer la fiabilité mécanique et électrique et à promouvoir l'innovation technologique tout en atteignant des objectifs environnementaux rigoureux.

Aperçu du Règlement sur les thrustres marins

Les propulseurs marins, qu'ils soient azimuts, tunnel ou en forme de pignon, sont soumis à un ensemble complexe et recoupant des conventions internationales, des règles de la société de classification, des exigences des autorités maritimes nationales et des normes techniques de l'industrie, qui portent sur la sécurité de la vie en mer, l'intégrité structurale, la protection contre les incendies, la sécurité électrique, les limites de bruit et de vibrations et la protection de l'environnement.

La conformité réglementaire n'est pas facultative; elle est une condition préalable à la certification des navires, à la couverture d'assurance, à l'entrée au port et à l'exploitation dans les eaux internationales. La non-conformité peut entraîner des détentions, des restrictions opérationnelles et des sanctions financières importantes.

Normes de l'Organisation maritime internationale (OMI)

L'OMI, institution spécialisée des Nations Unies, établit le cadre juridique international principal pour la sécurité maritime et la protection de l'environnement, notamment les principaux instruments de l'OMI qui concernent les propulseurs marins, à savoir :

  • La Convention internationale pour la sauvegarde de la vie humaine en mer (SOLAS) – SOLAS Le chapitre II-1 de la Convention SOLAS énonce les exigences structurales, mécaniques et électriques applicables aux systèmes de propulsion, y compris les systèmes de redondance, les opérations d'urgence et les essais.
  • Convention internationale sur les lignes de charge (LL) – Affecte les ouvertures des tunnels de propulseur, l'intégrité étanche à l'eau et l'intégrité de la coque près des installations de propulseur.
  • Code international de sécurité pour les navires utilisant des gaz ou d'autres combustibles à faible point d'éclair (code IMF)[ – pertinent pour les propulseurs sur les bateaux à gaz, en précisant les distances de sécurité, la ventilation et la détection des fuites pour les salles de propulseurs.
  • MARPOL Annexe VI – Limite les émissions d'oxyde d'azote (NOx) et d'oxyde de soufre (SOx). Les moteurs à combustion interne doivent respecter les normes de niveau III dans les zones de contrôle des émissions désignées (ZCE), ce qui a entraîné l'adoption de systèmes de réduction catalytique sélective (SCR) et de carburants de remplacement pour les moteurs à propulsion primaire.

Pour une liste complète des résolutions et circulaires de l'OMI concernant les systèmes de propulsion, voir le site officiel de l'OMI: https://www.imo.org.

Règles de la société de classification

Les sociétés de classification, comme Lloyd , DNV, ABS, Bureau Veritas, ClassNK, etc., transforment les conventions de l'OMI en règles techniques détaillées pour la conception, les matériaux, la fabrication, les essais et les levés, qui sont souvent plus normatifs que les conventions et sont mises à jour annuellement ou tous les deux ans.

  • DNV-RU-SHIP Pt.4 Ch.4 (Propulseur, production d'énergie et systèmes auxiliaires) – Couvre les propulseurs azimut et tunnel, y compris les calculs de résistance, la conception du roulement, les essais de joints et les exigences du système de commande.
  • ABS Règles pour la construction et le classement des navires maritimes – Partie 4, Chapitres 2-3 – Spécifie l'alignement, l'accouplement et les essais du système hydraulique du propulseur.
  • Règles et règlements du Registre des navires loyés pour la classification des navires – Partie 5, Chapitre 8 (Machines à propulsion et à direction) – Souligne la redondance pour les bateaux classés DP (positionnement dynamique).
  • Règles BV pour la classification des navires en acier – Partie B, Chapitre 7 – Fournit des pressions de conception, des qualités de matériau et des critères d'acceptation des soudures pour les fondations de propulseurs.

Les sociétés de classification délivrent également des certificats d'approbation de type[ pour les composants de propulseur, qui simplifient la certification pour la production en série. Les dernières règles DNV-GL (maintenant DNV) pour l'approbation de type de propulseur comprennent des exigences pour les essais d'arrêt d'urgence et la récupération de l'éventuel.

Mises à jour récentes des normes

Au cours des cinq dernières années, plusieurs mises à jour importantes ont modifié la réglementation des propulseurs marins, qui portent sur la sécurité électrique, la performance environnementale, le bruit et les vibrations, et l'intégration des systèmes de commande numérique.

Normes CEI pour les installations et systèmes de commande électriques maritimes

La Commission électrotechnique internationale (CEI) publie une série de normes dans le cadre de la CEI 60092 – Installations électriques dans les navires. Les modifications apportées à la CEI 60092-201 (Conception du système – Généralités) et à la CEI 60092-203 (Conception du système – Équipement électrique) ont renforcé les exigences en matière de protection des moteurs de propulseur contre les courts-circuits, la surcharge et la perte d'alimentation.

De plus, IEC 61162 (Interfaces numériques pour les équipements de navigation) et IEC 61174 (Systèmes d'affichage et d'information de cartes électroniques – ECDIS) affectent indirectement les interfaces de commande des propulseurs, en particulier pour les opérations DP. La dernière édition de IEC 62600-100 pour les convertisseurs d'énergie d'onde comprend des sections spécifiques pour la propulsion supplémentaire entraînée par les propulseurs, assurant une intégration sûre avec les systèmes reliés par réseau sur les installations offshore.

Règlement environnemental : MARPOL, Biosoulage et éco-conception

Les normes environnementales vont maintenant au-delà des émissions d'échappement. MARPOL Annexe I[ (Huile) et L'annexe II[ (Chemicals) impose des limites strictes aux fuites d'huile provenant des systèmes hydrauliques utilisés pour la commande du pas du propulseur, la direction azimut et les systèmes rétractables.Les exigences comprennent le confinement secondaire, les bacs à goutte et les joints à faible fuite.

La gestion des biosalissures (Directives de l'OMI sur les biosalissures, résolution MEPC.337(76)) affecte les surfaces et tunnels des propulseurs; les revêtements antisalissures doivent être approuvés conformément à la convention AFS. Le règlement UE 1257/2013 sur le recyclage des navires affecte les matériaux des propulseurs—les fabricants doivent fournir un inventaire des matières dangereuses (IHM) qui documentent les substances comme le chrome hexavalent dans les revêtements ou l'amiante dans les joints.

Cybersécurité et opérations autonomes

Les sociétés de classification ont répondu par des règles telles que ABS CyberSafety et DNV-RP-0496 (Pratique recommandée pour la cybersécurité). Ces sociétés exigent que les fabricants de propulseurs mettent en place des systèmes de démarrage sécurisés, des mises à jour authentifiées du logiciel de firmware et une segmentation du réseau entre le contrôle du propulseur et les réseaux commerciaux des navires. Pour les navires autonomes ou exploités à distance, des normes supplémentaires provenant du cadre IMO=S Maritime Autonomous Surface Ships (MASS) sont en cours de développement, avec une redondance de propulseur et une logique de sécurité en tant que domaines d'intérêt clés.

Incidence de la réglementation sur les pratiques de l'industrie

L'effet cumulatif de ces mises à jour réglementaires est profond, influençant tout, de la conception de concepts à l'entretien tout au long de la vie.

Conception et certification

Les ingénieurs en conception de thruster doivent maintenant considérer simultanément plusieurs courants réglementaires. Par exemple, un propulseur azimut destiné à un navire au large DP2 doit satisfaire:

  • les exigences de redondance SOLAS (deux systèmes de propulseur indépendants avec alimentations séparées);
  • les règles de la société de classification pour la résistance des rapports, la durée de vie des roulements et l'intégrité des joints (p. ex., les règles de LR exigent des roulements évalués pour 25 ans de vie L10);
  • la sécurité électrique et les normes EMC de la CEI 60092;
  • Limites de confinement et de bruit des hydrocarbures de la MARPOL;
  • Exigences de cybersécurité du système de contrôle du CSM-FAL.

La certification comprend une série d'examens de conception (p. ex. analyse des éléments finis pour l'intégration de l'arbre et de la coque), des essais de prototype (y compris les essais d'endurance à pleine charge et les essais d'arrêt d'urgence dont a été témoin l'arpenteur de classe) et l'approbation de type. Les nouveaux règlements exigent également modes d'échec, effets et analyse de la criticité (FMECA)[ pour les propulseurs utilisés dans les systèmes DP critiques, conformément DNV-OS-E301 (Morçage de position) et Lignes directrices du PD de l'OMI MSC.1/Circ.1580.

Les fabricants qui adoptent une approche de conception pour la conformité[ – engendrant des exigences réglementaires au début du cycle de développement – réduisent les retards de certification et les dépassements de coûts.Les outils numériques comme les jumeaux numériques[ sont de plus en plus utilisés pour simuler la performance du propulseur dans divers scénarios de défaillance et vérifier la conformité avant la construction de prototypes physiques.

Essais et entretien

Les normes mises à jour ont augmenté la barre pour les essais.

  • Essais de fonctionnement sans charge et à pleine charge avec mesures de vibrations et de bruit selon la norme ISO 20283-5 (vibrations mécaniques sur les navires – systèmes de propulsion);
  • Essais de pression hydrostatique[ pour les bouteilles et accumulateurs hydrauliques selon les prescriptions de la norme EN 14359 ou de la classe équivalente;
  • Essais de récupération et de redémarrage automatique [ pour vérifier que les propulseurs peuvent reprendre leur fonctionnement dans un délai déterminé après une panne de courant;
  • Essais de compatibilité électromagnétique par CEI 60092-204 (pour les émissions conduites et les émissions rayonnées).

Toutefois, les règlements récents encouragent l'entretien fondé sur les conditions (CBM) en utilisant la surveillance en temps réel de la température du roulement, des vibrations et de l'état du pétrole.Les directives de l'OMI [MSC.1/Circ.1464] permettent d'étendre les intervalles d'examen en temps réel lorsque des données fiables sur les CBM sont disponibles.

Défis et orientations futures

Malgré les progrès accomplis, plusieurs défis demeurent dans le domaine de la réglementation et les efforts en cours visent à les relever par l'harmonisation et l'innovation.

Harmonisation des normes

La multiplicité des règles entre les sociétés de classification peut créer des inefficacités. Un propulseur certifié par DNV peut avoir besoin de documentation supplémentaire pour l'ABS ou la LR lorsqu'un navire change de pavillon ou de classe. L'Association internationale des sociétés de classification (IACS) travaille vers des exigences unifiées (UR) pour les machines de propulsion. L'initiative récente IACS UR M36 (Installations électriques et de propulsion) uniformise certaines procédures d'essai, mais des variations nationales persistent. L'OMI Les normes à but lucratif (GBS) vise à établir des exigences fonctionnelles tout en permettant une certaine souplesse dans la conformité – ce qui pourrait simplifier la certification des propulseurs si elle est adoptée à grande échelle.

Technologies émergentes : Propulsion électrique, Hybrides et Thrusters Zero-Emission

Alors que l'industrie maritime se dirige vers la décarbonisation, la technologie des propulseurs évolue rapidement. Les propulseurs à azimut entièrement électriques avec des moteurs à aimant permanent (PMM) offrent une efficacité et une maintenance plus faibles, mais nécessitent de nouvelles normes pour les systèmes à haute tension DC (HVDC) et les matériaux supraconducteurs.

Pour les navires à émissions nulles (à l'aide d'hydrogène, d'ammoniac ou de méthanol), les intégrations de piles à combustible et les moteurs bicarburant doivent être conformes aux nouvelles modifications du code IGP[ et ISO 21593 (Spécifications pour piles à combustible marines).

Jumelles numériques, IA et certification à distance

La réglementation future tirera de plus en plus parti des outils numériques. ]Le sondage à distance[ des propulseurs utilisant des drones à caméra et la réalité augmentée (AR) est déjà accepté par certaines sociétés de classe pour des inspections visuelles. Plus ambitieux, les jumeaux numériques[ combinés à la détection d'anomalies basées sur l'IA pourraient permettre [une surveillance continue de la conformité[.

La Commission électrotechnique internationale développe également IEC 63173-1 (Cadre Jumelé numérique pour les systèmes maritimes) qui pourrait devenir la base de la certification des propulseurs certificats numériques.

Conclusion

Depuis les mandats plus stricts de redondance SOLAS et les règles environnementales comme MARPOL Tier III et les limites de bruit sous-marin, jusqu'aux nouvelles normes de cybersécurité et de double digital, tous les aspects de la gestion du cycle de vie des propulseurs sont en cours de redéfinition. La conformité n'est plus une liste de contrôle statique, mais une intégration dynamique de l'excellence en génie, de l'innovation numérique et de la collaboration proactive avec les sociétés de classe et les administrations du pavillon.