Téléchargement gratuit - Direction technique Eau, mer et fleuves
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Cetmef centre d'études techniques maritimes et fluviales les outils Signalisation maritime Documentation technique Ingénierie des aides à la navigation Transpondeur AIS Transpondeur AIS Conception d’un projet de balisage AVRIL 2003 Ministère de l’Equipement des Transports du Logement du tourisme et de la mer CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE SOMMAIRE 1. ETUDE D’UN PROJET DE SIGNALISATION MARITIME A. PROCEDURE ADMINISTRATIVE A.1. Création d’un ESM ou modification des caractéristiques d’un ESM existant A.2. Rénovation d’un ESM (caractéristiques nautiques inchangées) B. DONNEES NECESSAIRES A LA CONCEPTION D’UN DISPOSITIF D’AIDES A LA NAVIGATION MARITIME B.1. Connaissance du risque B.2. L’usage des routes maritimes (nature du risque) B.3. L’environnement (facteurs de risque) C. DU BESOIN NAUTIQUE AU PROJET TECHNIQUE p.1 p.1 p.4 p.5 p.5 p.6 p.7 p.8 2. LES DIFFERENTS TYPES D’AIDES A LA NAVIGATION MARITIME A. LE PLAN D’ENSEMBLE p.10 B. PRESENTATION ET COMPARAISON DES TYPES DE SUPPORTS p.11 p.11 p.12 p.12 p.15 B.1. Supports fixes B.2. Balises à flotteur B.3. Supports flottants : bouées B.4. Comparaison des différents types de support C. DIFFERENTS TYPES D’AIDES A LA NAVIGATION MARITIME C.1. Aides visuelles régies par le système de balisage AISM C.2. Autres types d’aides visuelles C.3. Aides radar C.4. Systèmes de radionavigation D. REGLES DE CALCUL POUR LES AIDES VISUELLES D.1. Perception des aides à la navigation : notions d’optique D.2. Performances diurnes des aides passives D.3. Complémentarité entre couleurs, formes et voyants D.4. Performances nocturnes des aides lumineuses E. RECONNAISSANCE D’INSTALLATION DES RADAR E.1. Introduction E.2. Réflecteurs radars E.3. Balises RACON F. AIDES SONORES F.1. Analyse nautique F.2. Classement des aides sonores F.3. Aspect réglementaire et doctrine générale Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales p.17 p.17 p.18 p.22 p.23 p.30 p.30 p.32 p.36 p.45 p.51 p.51 p.51 p.54 p.55 p.55 p.55 p.57 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE 3. CHOIX ET DIMENSIONNEMENT DES APPAREILLAGES A. DONNEES CARACTERISANT UN ESM A.1. Taux de disponibilité de l’ESM A.2. Caractères nautiques de l’aide lumineuse A.3. Données qualitatives A.4. Paramétrage des données B. SIGNAL LUMINEUX B.1. Les différents types de lampes B.2. Composition des différents types de feux B.3. Dimensionnement des appareillages C. COMMANDE ET CONTROLE DU SYSTEME C.1. Dispositif de commande et contrôle C.2. Télécontrôle C.3. Les différentes technologies d’automatismes constituant les appareillages de commande et contrôle D. SOURCES D’ENERGIE D.1. Energie non renouvelable D.2. Energie renouvelable D.3. Cadre d’utilisation des différentes énergies E. BATTERIES (STOCKAGE DE L’ENERGIE) E.1. Caractéristiques techniques d’une batterie E.2. Modes d’exploitation des batteries E.3. Technologies des batteries utilisées en signalisation maritime F. CHOIX D’UNE CONFIGURATION F.1. Autonomie de l’ESM F.2. Sources d’énergie et batteries F.3. Exemples de configurations courantes p.60 p.60 p.62 p.62 p.62 p.63 p.63 p.65 p.67 p.71 p.71 p.72 p.72 p.73 p.73 p.74 p.77 p.78 p.78 p.78 p.79 p.80 p.80 p.80 p.81 G. DIMENSIONNEMENT DES EQUIPEMENTS p.82 H. AUTRES POINTS IMPORTANTS p.83 p.83 p.85 H.1. Règles d’installation des appareillages H.2. Protection contre la foudre I. REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES I.1. Documentation technique et administrative des Phares et Balises I.2. Autre documentation D. ANNEXES Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales p.89 p.89 p.89 p.89 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE 1. ETUDE D’UN PROJET DE SIGNALISATION MARITIME A. PROCEDURE ADMINISTRATIVE A.1. Création d’un ESM ou modification des caractéristiques d’un ESM existant A.1.1. La Prise en considération La phase de prise en considération, et les consultations successives de la Commission nautique locale et de la Commission des Phares, constitue un gage de qualité dans la mise au point d’un projet de signalisation adaptée et efficiente, respectant les normes et l’uniformité de la signalisation maritime, définie en concertation avec les usagers, et prenant en compte les incidences financières des projets. Dans l’état actuel de la procédure de création, de modification ou de suppression d’un Etablissement de Signalisation Maritime (ESM), les services déconcentrés du littoral adressent une demande de prise en considération, au titre de la sécurité maritime, au Directeur des Affaires Maritimes et des Gens de Mer, chargé de la signalisation maritime. Il faut noter que la réalisation d’un ESM, effectuée sans demande de prise en considération, ne respectant pas les procédures en vigueur, rend difficile la nécessaire mise en conformité, outre le fait qu’il peut être délicat de revenir sur les travaux déjà réalisés. Tout projet de modifications des caractéristiques nautiques (position, couleur, portée nominale, rythme, secteur d’éclairage, …) d’un ESM doit être resitué dans son environnement fonctionnel ; en particulier, les informations fournies par les documents nautiques, ainsi que les apports des usagers doivent être reprises dans le projet. Lors de la prise en considération, l’Etat reconnaît qu’un ESM est nécessaire à la sécurité maritime, ou non. Par ailleurs, l’Etat décide s’il en assure le financement ou non. Mais le fait que certains ESM ne soient pas financés par l’Etat n’exonère pas celui ci de sa responsabilité en matière de sécurité de la navigation maritime. L’absence d’Etablissement de Signalisation Maritime (ESM), ou son entretien défaillant, engage a priori « pour défaut d'entretien normal » la responsabilité de l'État. Cette responsabilité présumée joue quelles que soient les obligations qui incombent à la personne à l’origine de la création, modification ou suppression d’ESM, puisque les conventions sont inopposables aux tiers. La convention permet simplement à l'État de se retourner contre son contractant s'il est mis en cause. Un établissement pris en considération au titre de la sécurité maritime, et dont l’implantation donne lieu à l’avis favorable de la Commission des Phares sera porté à l’état de la signalisation maritime. A.1.2. La procédure d’instruction pour la modification des caractéristiques nautiques a) Prise en considération du projet 1- Apparition d’un besoin de création ou modification (création d’infrastructure nouvelle, demande directe d’usager ou de collectivité,...).Identification d’un besoin ; (rôle précis, type d’usagers, importance du trafic, impact de cette modification sur les autres utilisateurs). Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 1 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE 2- Etablissement d’un projet de balisage par le service déconcentré du littoral chargé de la signalisation maritime (Direction Départementale de l’Equipement ou Service Maritime Spécialisé), avec l’aide en tant que de besoin du Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales (CETMEF); 3- Demande de prise en considération auprès du Directeur des Affaires Maritimes et des Gens de Mer (DAMGM) ; 4- Instruction du projet par le bureau des Phares et Balises, en concertation avec le Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales (CETMEF) en se référant aux recommandations de l’Association Internationale de Signalisation Maritime (AISM) , à la réglementation fixant les règles à suivre pour le balisage le long des côtes de France, à la documentation administrative et technique des Phares et Balises, et à la politique générale de la Commission des Phares; 5- Prise en considération du projet de balisage par la Direction des Affaires Maritimes et des Gens de Mer (DAMGM); b) Passage en commission nautique locale 1- Demande du service déconcentré du littoral à la Direction Départementale (ou Interdépartementale) des Affaires Maritimes de réunir une commission nautique locale pour examen du projet ; 2- Présentation du projet en commission nautique locale par le service déconcentré du littoral chargé de la signalisation maritime (subdivision des Phares et Balises) ; 3- Dans le cadre d’un projet d’établissement de cultures marines, identifié comme pouvant constituer un obstacle à la navigation, la procédure de prise en considération intervient après l’avis de la commission nautique locale portant en particulier sur l’avant projet de signalisation maritime. L’engagement du demandeur sur la prise en charge des coûts d’investissements et d’entretien de la signalisation maritime, et sur les options éventuelles sera fournie préalablement 4- Envoi par le service déconcentré du littoral de l’avis de la commission nautique locale, accompagné de ses observations et de son avis, au bureau des Phares et Balises, pour présentation à la Commission des Phares ; A ce stade, le dossier doit comprendre obligatoirement : - une notice de présentation du projet. - la référence de la prise en considération et de toute autre présentation antérieure éventuelle du même dossier. - les dispositions techniques précises (schéma, hauteur du plan focal, référence à des documents nautiques, type de matériel envisagé afin de déterminer les caractéristiques nautiques du projet) - les dispositions financières précises, accompagnées des projets de convention. - les éventuels arrêtés de concession ou de police à l’origine du balisage de la zone considérée. - les relevés bathymétriques récents de la zone si la Commission doit se prononcer sur le balisage d’un nouveau chenal. - les délibérations de la Commission Nautique Locale. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 2 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE c) Passage en commission permanente des phares 1- Constitution d’un rapport de présentation du projet à la Commission des Phares par le bureau des Phares et Balises ; 2- Présentation du projet à la Commission Permanente des Phares ; 3- Emission de l’avis de la Commission des Phares; 4- Transmission de l’avis de la Commission des Phares par lettre du Directeur des Affaires Maritimes et des Gens de Mer au Préfet; d) Décision préfectorale 1- Projet d’arrêté proposé par le service déconcentré du littoral, avec indication précise des positions d’implantation ou de mouillage des ESM ; 2- Signature de l’arrêté ; 3- Publication de l’arrêté préfectoral relatif à la création, modification ou suppression d’Etablissements de Signalisation Maritime (ESM) ; e) Mise en œuvre de la décision (pour mémoire) 1- Demande et mise en place des crédits ; 2- Réalisation du projet ; 3- Diffusion de l’information nautique. A.1.3. Contenu des éléments techniques à produire lors de la demande de prise en considération Lors de la constitution de la demande de prise en considération, il est nécessaire de faire apparaître les éléments représentatifs des dangers à la navigation encourus, et des besoins précis des usagers afin de démontrer en quoi la situation a évolué et quel est le besoin nouveau qui nécessite de faire évoluer le dispositif déjà en place. Il faut repenser le problème de la signalisation maritime en le confrontant à l’évolution des autres aides à la navigation, les besoins étant évolutifs : a) Evolution - Fréquentation des différents types de navire dans la zone de navigation. - Variation quantitative et qualitative de la navigation dans le secteur. - Récurrence d’événements nautiques. - Constitution de nouveaux dangers à la navigation maritime. - Historique de l’ESM s’il est déjà existant. - Conception d’infrastructures portuaires. b) Etude multicritères Les propositions de signalisation maritime du service littoral doivent être le plus détaillées possible. Doivent y figurer : - La position envisagée de l’ESM en degrés, minutes, centièmes ou millièmes de minutes. - Le caractère de l’ESM. - Couleur, secteurs d’éclairage et d’obscurité, rythme, portée nominale du feu éventuel. - L’équipement : Racon, réflecteur radar,… - Le volume de flottabilité, la hauteur et la forme, le type ou la classe de la bouée, si les conditions de mer le requiert Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 3 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE c) Documents - Un relevé hydrographique récent sera joint en cas de nécessité de balisage d’un nouveau chenal. (Le chenal étant défini par l’autorité compétente par rapport aux navires qui sont contraints de l’emprunter pour naviguer en sécurité). - La constitution des dossiers de demande de prise en considération doit pouvoir être enrichie de schémas et de cartes de balisage. Une marque de signalisation maritime n’a de valeur qu’associée à la lecture de la carte marine qui est obligatoire. - Dans le cadre de l’élaboration du schéma directeur de la signalisation maritime, de nombreux ESM nécessitent des modifications de leurs caractéristiques. Une présentation sous forme de tableau faisant ressortir les progressions des rythmes des feux, par secteur homogène de navigation apporte de la lisibilité au projet. - Si nécessaire, il doit être précisé la date d’envoi de l’avis aux navigateurs préparatoire, et la date d’envoi de l’avis de réalisation, à titre d’essai. A.1.4. Eléments financiers à produire lors de la demande de prise en considération Le coût, et le financement du projet de balisage sont des éléments très importants de l’instruction de la demande de prise en considération. Il est indispensable de préciser comment seront financés l’investissement et l’entretien de la signalisation maritime projetée. Un nombre non négligeable d’ESM est financé par des tiers tels que collectivités locales, Chambres de Commerce et d’Industrie, concessionnaires. Les dossiers à instruire comprendront obligatoirement les conventions financières signées. Dans les ports, le principe est que le financement de l’investissement du renouvellement et de l’entretien de la nouvelle signalisation maritime doit être pris en charge par le gestionnaire du port, le cas de la signalisation à l’extérieur des ports autonomes restant réservé. Les services du littoral peuvent établir des conventions de concours aux collectivités ou aux tiers, pour l’établissement, l’exploitation ou la maintenance des Etablissements. A.2. Rénovation d’un ESM (caractéristiques nautiques inchangées) Le CETMEF émet : - Des avis sur les projets de rénovation présentés par les Services Déconcentrés à la DAMGM, qui souhaitent obtenir la validation technique préalable du CETMEF avant la délégation des Autorisations de Programme correspondantes. - Un avis technique à la DAMGM sur la programmation pluriannuelle des services déconcentrés Dans ce cadre, le CETMEF peut également participer à l’élaboration des avant-projets présentés par les services déconcentrés à la DAMGM. Dans le cas où le service élabore seul son projet d’équipement, il est nécessaire qu’il joigne à sa demande de crédit un avant-projet sommaire, qui permet au CETMEF d’émettre un avis technique sur la solution proposée (la fiche programmation jointe en annexe fournit au service désirant rénover un ESM un cadre lui permettant de détailler son projet) : les services sont invités à présenter des projets respectant les préconisations du CETMEF à la fois en terme de dimensionnement, de respect des normes spécifiques de balisage, et de choix des équipements, afin de garantir la plus grande homogénéité nationale des matériels, garantie de qualité et de facilité d’exploitation (formation des personnels, maintenance). Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 4 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE B. DONNEES NECESSAIRES A LA CONCEPTION D’UN DISPOSITIF D’AIDES A LA NAVIGATION MARITIME B.1. Connaissance du risque La signalisation maritime a pour mission de donner aux navigateurs des repères fixes, lui permettant d’identifier les dangers et de choisir sa route, dans les secteurs où la navigation présente des dangers spécifiques (densité de trafic, croisements, hautsfonds,…). Le gestionnaire ou le concepteur de la signalisation maritime, souvent confronté à une demande surabondante d’équipements de la part d’usagers ou de responsables locaux, alertés par une récente fortune de mer, se doit d’évaluer le besoin réel en tenant compte du risque potentiel décelé, de l’intérêt de sa réduction et du coût pour la collectivité. L’émergence d’un besoin nouveau ou d’une modification de balisage peut résulter soit de besoins anciens non satisfaits, soit de besoins générés par une évolution des catégories d’usagers locaux (plus de plaisanciers,…) ou par une évolution de la nature ou du volume du trafic, généré par exemple par la création d’infrastructures portuaires ou de mouillages. Le service s’attachera selon l’importance du projet à procéder à une analyse la plus pertinente possible des risques existants (d’un simple inventaire des faits à une étude poussée des risques). Il conviendra notamment : - d’éviter les effets pervers d’un balisage de zones de navigation dangereuses risquant d’y augmenter la navigation ainsi que la multiplication des équipements qui augmente le risque de confusion (surabondance d’équipements risquant de nuire à sa lisibilité). - d’adapter la réponse technique à une appréciation de la situation étudiée au regard des dispositifs existants à proximité et répondant au même type de situation. - de garder à l’esprit le fait que le navigateur, responsable de la sécurité de son navire, se doit de n’emprunter une route maritime que s’il la considère comme sûre (en donnant si nécessaire du « tour »aux dangers connus en fonction de la précision de la position de son navire et de sa navigation) ; la signalisation n’étant là, en somme, que pour permettre de réduire les marges que le navigateur prendra dans l’évaluation de la route sûre. - d’effectuer un arbitrage entre le besoin ressenti de signalisation maritime, le risque analysé et la charge pour la collectivité. C’est une question difficile pour le Maître d’Ouvrage. Cette démarche implique obligatoirement la consultation des usagers (ou pratiques) du secteur de navigation, cependant, leur vision devra être appréciée avec discernement en considérant que la signalisation à mettre en œuvre s’adressera en premier lieu à des usagers extérieurs, ayant une moins bonne connaissance des lieux. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 5 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE B.2. L’usage des routes maritimes (nature du risque) B.2.1. Les différents types de navires et leurs contraintes spécifiques Les paramètres des navires influents sur la conception de la signalisation maritime sont les suivants : - Le tirant d’eau ; il permet, en tenant compte d’un pied de pilote adapté, de définir, en fonction des hauteurs d’eau, les zones potentiellement dangereuses. - Les dimensions du navire (longueur et largeur) qui peuvent influer sur les dimensions des chenaux et la position du balisage - La hauteur de l’œil du navigateur - La vitesse et la manœuvrabilité (l’éventuelle nécessité de l’assistance de remorqueur crée des contraintes d’implantation du balisage) - L’équipement généralement disponible sur le type de navire considéré B.2.2. Les différents usagers de la mer et leurs contraintes ou attentes spécifiques Le Maître d’Ouvrage de la signalisation maritime prendra soin de saisir au mieux les attentes spécifiques de chacun des usagers, afin de faciliter le dialogue nécessaire à sa mise au point. a) La navigation commerciale Elle doit répondre à deux aspects contradictoires : - la sécurité du navire, de la marchandise et des passagers le respect des horaires, qui implique de pouvoir emprunter, sans contrainte météorologique ou de marée, les routes maritimes choisies. Par ailleurs la navigation commerciale se caractérise par le fait que le chenalage de proximité vers les ports est effectué avec l’assistance de pilotes locaux embarqués au large, dans une zone d’eaux saines, que le capitaine, étranger à la zone de navigation, doit pouvoir trouver aisément (marques d’atterrissage). b) La navigation de pêche Elle réclame souvent un positionnement précis dans les zones de pêche (même hauturières), pour des questions de production et de sécurité (les abords des zones de croches ou d’épaves peuvent être poissonneux). Par ailleurs la bonne connaissance des lieux fait que les marins pêcheurs (comme les pilotes des ports) sont moins sensibles à l’identification et au caractère des marques qu’ils reconnaissent par habitude, sans avoir besoin de les déchiffrer. c) La navigation de plaisance Elle se caractérise par un besoin de sécurisation réclamant une abondante signalisation. Le plaisancier, qui navigue principalement très près des côtes, est de ce fait souvent demandeur de balisage complémentaire. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 6 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE L’aptitude des marques de balisage à être identifiées rapidement, sans ambiguïté, est importante pour le navigateur en croisière itinérante, donc étranger à la zone de navigation. Bien que les plaisanciers naviguent principalement à la belle saison dans des conditions plutôt favorables, il arrive qu’ils soient soumis à de très mauvaises conditions de mer ou de visibilité. La hauteur limitée des navires, et donc de l’œil du navigateur, peut alors constituer un handicap pour la perception et l’intelligibilité des aides à la navigation. Les navires de plaisance sont encore rarement équipés de radars. B.2.3. La densité de la navigation L’importance de la navigation est un critère d’évaluation du besoin de signalisation maritime. A difficulté de navigation équivalente, on investira davantage en signalisation sur un plan d’eau très fréquenté que pour une zone à faible densité de navigation. Par ailleurs la densité de la navigation peut nuire à la perception du balisage (confusion entre une bouée et un voilier, marque masquée par un navire, etc.). B.3. L’environnement (facteurs de risque) B.3.1. La bathymétrie et la nature des fonds Le concepteur d’aides à la navigation se doit de disposer de relevés bathymétriques récents et fiables et, afin d’évaluer la gravité des risques encourus par les navires, de connaître la nature des fonds. On pourra en effet être amené à hiérarchiser les risques d’échouement sur des bancs de sable ou de vase et sur des écueils rocheux. B.3.2. Les conditions hydrauliques (marées, courants, houle) Une bonne connaissance des conditions hydrodynamiques de la zone est nécessaire à la bonne compréhension des problèmes de navigation, elle est indispensable à la conception d’un balisage flottant. Les Instructions Nautiques, éditées par le Service Hydrographique et Océanologique de la Marine, fournissent certains renseignements nécessaires . B.3.3. Les conditions météorologiques (visibilité) Les données statistiques correspondantes sont disponibles auprès de Météo France et de ses stations locales. Il conviendra cependant d’être vigilant sur d’éventuelles conditions locales qui peuvent perturber la visibilité (zones de forts courants où les eaux froides profondes remontent en surface et font condenser la vapeur d’eau contenue dans l’air plus chaud ambiant) et faire différer sensiblement les conditions locales réelles des statistiques d’une station d’observation voisine. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 7 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE C. DU BESOIN NAUTIQUE AU PROJET TECHNIQUE La mise au point d’un projet de balisage doit idéalement respecter le processus d’élaboration suivant : Au stade du programme : - Examen des cartes marines (bathymétrie, nature des fonds,…) - Etablir un plan-masse sommaire de l’ensemble du dispositif de balisage - Choisir pour chaque ESM un caractère (rythme et couleur du feu), et le support (couleur) de manière à le rendre facile à distinguer de tous les autres Etablissements de la région, sans confusion possible, dans le respect des règles de balisage et de la méthodologie du plan directeur de balisage (rythmes croissants). - Fixer l’ordre de grandeur de l’intensité du feu : en fonction du rôle que le feu jouera sur la côte, en respectant la hiérarchie des feux de la région (atterrissage, jalonnement, feu d’entrée de port, alignement, balisage d’axe de navigation ou de navigation côtière, feu de rive, élément de chenalage), en tenant compte de l’importance du trafic maritime, de la fréquence et de la cause des accidents éventuels (échouements, effets de bancs, obstacle …..) et après appréciation du fond lumineux en arrière plan. - Pour l’appréciation de l’intensité lumineuse utile en fonction de l’arrière plan lumineux, on retiendra les valeurs suivantes : - Intensité correspondant à la portée nominale s’il n’y a pas d’arrière plan lumineux. - 10 fois l’intensité requise si le fond lumineux est mineur. - 100 fois l’intensité requise s’il s’agit d’un fond lumineux urbain très chargé. - Déterminer les portées lumineuses, lors des valeurs de visibilité météorologique atteinte 50% du temps et 90% du temps, sur les abaques de portées, en fonction des données météorologiques de la région considérée. - S’assurer en conséquence que les besoins de la navigation sont en gros satisfaits, même lorsque la visibilité diminue. Au stade de l’avant projet : - Etudier les cartes du territoire et effectuer la reconnaissance du terrain (profil en long, type de sol). - Fixer la position de chaque ESM, la hauteur de la source lumineuse (en tenant compte des spécificités locales : crêtes embrumées, risque fréquent de plafond bas, perturbations météorologiques locales…) - Pour les feux importants, calculer la portée géographique( 2,1 H + 2,1 h ) (où h est la hauteur normale de passerelle des navires qui fréquentent la côte et H la hauteur de l’amer). - Vérifier que la portée géographique est plus grande que la distance de l’ESM à la route des navires. - Retoucher si nécessaire la valeur de l’intensité lumineuse, de telle sorte que la portée lumineuse dépasse la portée géographique, sans éblouissement pour le navigateur à proximité. - Si la portée lumineuse pour la visibilité minimale disponible 90% du temps n’atteint pas les eaux saines, il peut être nécessaire de prévoir une signalisation lumineuse complémentaire ou une intensité lumineuses renforcée (avec parfois une 2ème source lumineuse télécommandable , par temps de brume). Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 8 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE Au stade du projet : Appareillage : - Choisir la nature de la source (ou des sources), en fonction de la portée nominale requise et des matériels existants (couple lampes/optiques, fanaux complets), et des sources d’énergie utilisables. - Mise au point du projet en tenant compte de la divergence dans le sens vertical et dans le sens horizontal - Choisir l’appareillage d’alimentation et les dispositifs de secours, selon l’analyse du niveau de service requis. Support : - Dresser le projet de génie civil, - Ou choisir un modèle de bouée adapté aux conditions de mer et de site (très exposé, exposé ou abrité) Au stade de la mise en service : - Publication de l’avis aux navigateurs de mise en service ou de modification (avis préparatoire, et avis de mise en service) Le chapitre suivant traite des éléments nécessaires à l’élaboration de ces projets. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 9 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE 2. LES DIFFERENTS TYPES D’AIDES A LA NAVIGATION MARITIME A. LE PLAN D’ENSEMBLE On appelle balisage l’ensemble des marques disposées au voisinage des côtes ou à l’embouchure des fleuves et rivières indiquant soit des dangers isolés, soit la limite des eaux saines, soit une route à suivre pour la navigation. Les caractéristiques de jour sont données par la forme, la couleur du corps de la marque, ainsi que la couleur et la forme du voyant (volume caractéristique placé au sommet de la marque). Ces marques peuvent être fixes ou flottantes, et émettre des ondes lumineuses, radioélectriques ou sonores. Ces établissements assistent le navigateur dans sa navigation diurne et/ou nocturne en lui fournissant des repères aisément identifiables par rapport à son environnement et/ou en lui précisant la position de dangers ou de chenaux. Pour satisfaire à de tels besoins, un établissement de signalisation maritime (ESM) ou un amer doit présenter les qualités suivantes : - Visible, c’est à dire perceptible à l’œil nu, Evident, c’est à dire repérable dans le paysage par le navigateur qui le recherche, Identifiable, nommément, sans ambiguïté, Adapté à sa fonction. Le plan d’ensemble du balisage d’un secteur donné doit respecter les contraintes suivantes : - en zone ouverte, le balisage a pour mission de fournir des repères permettant aux navires de se positionner par rapport à des points singuliers. - en zone côtière, dans les secteurs de dangers ou d’approche du littoral, les navigateurs attendent du balisage une continuité de jalonnement, leur permettant à tout moment d’estimer leur position. Le plan-masse devra donc être adapté à chaque cas pour répondre au mieux aux besoins raisonnables de navigation. Les aides visuelles à la navigation sont caractérisées en fonction des paramètres suivants (source, Navguide AISM) : Caractéristiques Type de support - Fixe - Flottant Composition - Combinaison de différents types d’aides sur un même ESM - Relation avec d’autres aides et éléments observables - Forme Largeur Hauteur Couleur Nature de l’aide : passive ou active Caractère (du feu ou de la marque) Intensité du feu Secteurs du feu Matériau Matériel rétro-réfléchissant Nom, nombre de lettres Ces différents paramètres sont présentés de façon plus détaillée dans les paragraphes suivants. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 10 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE B. PRESENTATION ET CHOIX DES DIFFERENTS TYPES DE SUPPORTS Les infrastructures de balisage servent de support aux différents types d’aides actives (lumineuses, sonores, radar), mais le plus souvent, ils constituent eux-même une aide passive (couleur, forme, voyants). B.1. Supports fixes Le balisage fixe est constitué par des marques fixées dans le sol, soit sur les terres émergées, soit en dessous de l’eau. En fonction de leur vocation (visibilité exigée par leur fonction nautique), de la nature des sols, de l’exposition à la houle, des moyens d’accès, et des techniques employables, une grande diversité d’ouvrages peut être envisagée. On distingue notamment : - Les marques de petites dimensions couramment appelées balises espar (simple mât portant le voyant destiné au balisage de proximité, pieux, ducs d’Albe ou assemblages diversement charpentés). Les matériaux de structure principalement utilisés sont le bois, le composite verre-résine, le béton ou l’acier (diamètre de l’ordre de 0.20m). Des massifs-fondation importants sont parfois nécessaires, même pour des établissements modestes. - Les tourelles, d’aspect plus massif, d’une meilleure visibilité. Les tourelles sont en général des ouvrages poids réalisés en béton armé, qui s’est substitué à la traditionnelle construction en maçonnerie. Certains sites peuvent se prêter à la réalisation de structures constituées de tubes métalliques foncés. - Les phares, éléments majeurs de la signalisation. La réalisation d’un ouvrage en mer n’est jamais une opération anodine, même lorsqu’il s’agit d’un ouvrage de faible importance ; elle doit faire l’objet d’une préparation rigoureuse, durant laquelle les points suivants seront examinés : - S’assurer que les conditions d’accès à l’ouvrage permettront sa réalisation et son entretien ultérieur, dans des conditions satisfaisantes (niveaux des marées, nécessité de transport et de manutention, sécurité des personnes) ; en général, l’exposition du site et la recherche d’une durée maximale de travail de jour à la marée conduisent à programmer les travaux en mer pour la fin du printemps et l’été. - S’assurer que la roche choisie présente une assise suffisante et qu’elle ne renferme pas de caverne, failles ou clivages susceptibles d’amorcer une dislocation sous l’effet des coups de mer. - Eviter, dans la mesure du possible, les zones de déferlement de houles importantes qui génèrent des efforts hydrodynamiques considérables pouvant conduire à la conception d’ouvrages de coûts prohibitifs. Il faut en effet noter que pour doubler le rapport de stabilité d’une tourelle, il faudrait multiplier par huit son volume. Pour plus de précision se rapporter à : -Documentation technique construction de tourelles en mer.DT 2ème partie 4-2 (26 pages) -Documentation technique construction des Phares en mer, DT 2ème partie 2-9 (10 pages) -Guide AISM sur la maintenance des Phares (Anglais) 1997 Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 11 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE B.2. Balises à flotteur Une balise à flotteur est constituée d’un fût tubulaire métallique dont la partie inférieure est reliée au corpsmort par une pièce d’articulation (manille), et dont la partie supérieure, qui émerge de 5 à 8 mètres, supporte une nacelle. La nacelle reçoit les équipements de balisage et leurs dispositifs d’alimentation. La partie émergée du fût comporte des échelons d’accès à la nacelle à partir d’une embarcation. Les échelons, de forme annulaire, existent à compter d’environ 1 mètre au dessus du niveau des plus basses eaux, afin de grimper sur la balise en se présentant sous le vent. Deux agents peuvent travailler simultanément dans la nacelle sans se gêner. Le fût est maintenu vertical par un flotteur constamment immergé (poussée d’Archimède), pour les conditions de mer les plus difficiles sur le site considéré. Le fût et le flotteur sont de conception modulaire. Notice technique Ibif 0208 (Méthodologie de mise en œuvre de balises à flotteur immergé) B.3. Supports flottants : bouées Le balisage maritime est constitué pour une large part de marques flottantes, les bouées de balisage, maintenues à leur position par l’intermédiaire d’une ligne de mouillage reliée à un corps-mort. Il convient de noter qu’une marque de balisage flottant n’a pas une position fixe absolue, mais évolue à l’intérieur d’un cercle d’évitage dans lequel elle est maintenue par son mouillage. Selon les sites le rayon d’évitage peut dépasser 100m. Le rayon d’évitage maximal en mètres est exprimé par la formule approchée : Rm = 2 L −H 2 Où L représente la longueur du mouillage (en mètres) H la cote de fond à marée basse de coefficient 120 Un calcul de chaînette permet d’approcher plus finement ce rayon, qu’il faut tenter de réduire dans les zones de navigation restreinte. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 12 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE Une bouée de balisage est constituée de trois parties principales : la superstructure qui est la partie opérationnelle de la bouée, puisqu’elle constitue l’amer (caractère diurne) et le support du fanal (caractère nocturne). Elle a aussi une utilité fonctionnelle, puisqu’elle porte les panneaux solaires qui fournissent l’énergie nécessaire au fanal, la batterie qui la stocke et l’électronique qui gère l’ensemble. le flotteur dont la vocation est de maintenir la marque de balisage en surface. Le flotteur, qui supporte le poids du mouillage doit être d’autant plus important que le mouillage est lourd (donc le site profond). Les bouées devant subir des manutentions en mer, et parfois des abordages accidentels, se doivent de disposer de flotteurs résistants, cloisonnés ou moussés, adaptés à ces contraintes, et leur assurant une survie en surface en cas d’avarie. le lest qui doit assurer la stabilité de l’ensemble. ⇒ ⇒ ⇒ Le flotteur et le lest sont conçus pour que la bouée soit peu sensible aux sollicitations extérieures (houle, clapot, courant, vent), de sorte que le plan optique du fanal reste le plus proche possible de l’horizontale. Il n’est bien sûr pas possible d’empêcher les bouées de bouger avec les vagues, c’est pourquoi on les équipe de fanaux à optique de grande divergence permettant d’offrir un signal convenable au marin même par mauvais temps (quand c’est le plus nécessaire de pouvoir identifier rapidement une marque). On choisit, pour le balisage lumineux des zones ouvertes soumises aux vagues, des bouées bien lestées et de relativement faible surface de flottaison. Sauf rares exceptions, les bouées sont mouillées à l’aide de chaînes et de corps-morts. Les mouillages sont conçus suffisamment lourds et longs pour que la chaîne repose sur le fond avant d’arriver au corps-mort. Cette technique évite que la chaîne tendue ne réduise, en le tirant vers le haut, le poids apparent (et donc la résistance au glissement) du corpsmort et parce que plus le mouillage est tendu , plus il s’use vite. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 13 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE Inconvénients du balisage flottant : - En cas de déradage de la bouée vers des hauts fonds, risque important de rapprocher les navigateurs de ces dangers. - Nécessite une surveillance régulière en raison des risques : o de déradage ou d’abordage (pour toutes les bouées), o de défaillance des équipements (bouées lumineuses), o d’usure des mouillages. Le service rendu par les bouées peut être hiérarchisé en fonction du service rendu aux navigateurs, du large vers la côte, de l’atterrissage vers le chenalage, des « grandes portées » vers les portées plus réduites : CLASSE 0 : Aides flottantes exceptionnelles Bouées phares, grosses bouées de séparation des trafic; cette classe regroupe les bouées exceptionnelles demandant, en général une étude spécifique.. CLASSE I : Balisage d’atterrissage, bouées du large Bouées d’une portée de référence supérieure à 4 milles; il s’agit des premières bouées à reconnaître en venant du large. Appartiennent aussi à cette classe les bouées isolées, éloignées de plus de 5 Milles de tout autre E.S.M. lumineux. CLASSE II : Balisage semihauturier, de jalonnement et d’approche Bouées situées à l’interface du large et de la zone côtière, d’une portée de référence comprise entre 3 et 4 Milles, et bouées isolées éloignées de 3 à 5 Milles de l’E.S.M. le plus proche. CLASSE III : Balisage de proximité, chenalage courant Bouées côtières et de chenaux de portées de référence inférieure à 3 Milles. CLASSE IV : Balisage des ports, rades et estuaires Bouées de plans d’eau resserrés. Le mouillage est constitué de plusieurs éléments reliés entre eux par des manilles et souvent des émerillons.: - la chaîne de cul-de-bouée - la chaîne flottante (qui ne vient jamais en contact du fond de la mer) - la chaîne de marnage (qui est soumise au pilonnement et à l’abrasion sur le fond) - la chaîne dormante Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 14 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE Pour plus de précision se rapporter à : -La documentation technique «Matériel flottant et Mouillage » (1997) -La Documentation technique 3ème partie Chapitre 1-3 Lignes de mouillage (1997) -La Recommandation E 107 de l’AISM pour la constitution des lignes de mouillage (identique aux documents référencés ci-dessus) B.4. Comparaison des différents types de support Les éléments à prendre en compte lors du choix du support d’un ESM (bouées ou balises fixes) sont les suivants : - la profondeur du site, - l’exposition du site à la houle et au clapot, - les considérations économiques (accès, exploitation, déradage, investissement). D’une manière générale, il est préférable de recourir au balisage fixe plutôt qu’au balisage flottant, lorsque cela est possible techniquement, et que l’investissement n’est pas prohibitif (bien qu’en général vite amorti, étant donné les coûts d’exploitation d’une bouée sur site exposé). Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 15 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE Par contre, on préférera recourir aux marques flottantes : - Pour marquer en pleine mer un danger isolé, sur lequel il serait trop difficile d’édifier une tourelle, - Pour des marques de jalonnement mettant à l’écart des zones rocheuses, - Lorsque les marques à terre sont trop éloignées et ne peuvent pas définir avec précision les limites d’un chenal à suivre ( au large pour indiquer les limites du chenal extérieur d’un port, ou dans un estuaire lorsque le chenal reste trop éloigné des berges), - Lorsque le coût d’implantation d’un support fixe est prohibitif (profondeur, difficulté techniques diverses ). - Dans le cas de marquage provisoire ou que le chenal est susceptible d’évoluer (mouvance des fonds, déplacement de bancs…) Chaque cas exige donc une étude détaillée, prenant en compte les éléments suivants : Les avantages du balisage fixe sur le balisage flottant sont les suivants : - Il offre de meilleures ressources techniques (possibilité d’installation de feux à secteur, ou de direction, utilisation possible de l’énergie éolienne, pas de contrainte de divergence du fanal), - Les frais d’entretien et d’exploitation sont réduits (moins d’interventions sur site), - Il constitue un repère fixe non soumis à l’évitage et aux mouvements des vagues, ce qui en augmente grandement la précision. Les avantages du balisage flottant sur le balisage fixe sont les suivants : - Repères que l’on peut facilement reconnaître de près en eaux saines, sans présenter les risques d’échouement ou de talonnage tel que celui que présente une balise ou tourelle sur une roche non accore quand on ne respecte pas une distance de passage suffisante. Cadre d’utilisation d’une balise à flotteur : Le cas des balises à flotteur est particulier, car leur cadre d’utilisation se limite à des sites répondant aux caractéristiques suivantes : - Profondeur comprise entre 20 mètres et 30 mètres en mer ouverte - Marnage < 1 m - Courant < 2,5 nœuds Ce qui concrètement limite leur emploi à la Méditerranée et outre-mer, lorsque les conditions sont adéquates. Avantages : - L’aspect nautique, - La précision du balisage (pas de rayon d’évitage), - La grande stabilité de la marque (qualité du balisage, réduction de la puissance du générateur solaire, portée supérieure à source lumineuse égale en raison de la faible divergence des optiques à utiliser), - La hauteur de la marque de balisage(>5 mètres au dessus de la mer, donc plus facile à identifier) - L’aspect maintenance : diminution des pièces d’usure, 2 techniciens peuvent séjourner dans la nacelle, sans être sujets au mal de mer, l’abordage facile ( saut de bouée) et accès à la nacelle sans difficulté - Contraintes de surveillance et d’exploitation moins fortes que pour des bouées et leurs lignes de mouillage (durée de vie estimée à 15 ans, avec toutefois des visites préventives régulières par plongeurs). Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 16 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE Inconvénients : - Mise en œuvre difficile - Investissement initial plus élevé que pour une bouée C. DIFFERENTS TYPES D’AIDES A LA NAVIGATION MARITIME C.1. Aides visuelles régies par le système de balisage AISM Champ d’application : Le présent système fixe les règles applicables à toutes les marques fixes et flottantes (à l’exception des phares, feux à secteurs, feux et marques d’alignements, bateaux-feux et bouées-phares), qui servent à indiquer : - Les limites latérales des chenaux navigables (balisage d’eaux saines) - Les dangers naturels et autres obstructions telles que les épaves (balisage de danger) - Les autres zones ou configurations importantes pour le navigateur - Les dangers nouveaux Le système de balisage de l’AISM comprend 5 types de marques, dont toute combinaison peut être employée. Aide passive Nature des marques Support (type, forme, couleur) Rouge ou vert Cône ou cylindre Voyant (forme et couleur) Aide active Feu (couleur, rythme) Descriptif Cylindre rouge Rouge, vert Ensemble d’établissements / cône vert Rythme (bouées, balises ou tourelles) (zone A) quelconque matérialisant un chenal navigable Ensemble d’établissements Feu blanc 2 cônes noirs 2. (bouées, balises ou tourelles) scintillant superposés, Marques matérialisant les dangers pour Rythme disposition cardinales Jaune et la navigation par référence à normalisé variable en noire leur position par rapport à pour Disposition fonction du celui-ci. (Card. Nord, Sud, Est, chaque caractère variable Ouest) caractère Feu blanc à Etablissement matérialisant un Noire avec 2 sphères 3. danger isolé noires éclats Marques 1 ou superposées groupés par de danger plusieurs 2 bandes isolé rouge Rouge et 1 sphère rouge Feu blanc Bouée située loin de tout 4. isophase, à danger, marquant souvent les Marques blanche Rayures occultation, atterrages d’un port et le début d’eaux verticales à 1 éclat de son chenal balisé saines long Jaune 1 voyant en Feu jaune, ESM n’ayant pas pour but 5. forme de « X » de rythme principal d’aider la navigation Marques jaune quelconque, mais indiquant une zone ou spéciales différent de une configuration donnée dans ceux décrits les documents nautiques en 2, 3 et 4. appropriés. 1. Marques latérales Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 17 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE - Documentation technique « Rythmes normalisés employés dans l’administration française » - Système de balisage AISM C.2. Autres types d’aides visuelles C.2.1. Les alignements En implantant d'une manière adéquate deux aides visuelles, on matérialise un alignement qui permet au navigateur de suivre un chenal rectiligne par superposition des marques. Un écart par rapport à la route à suivre se traduit par une "ouverture de l'alignement", qu'il convient de refermer en corrigeant le cap du navire. Les alignements peuvent être constitués d'établissements passifs, voire d'amers naturels, ou de feux (souvent directionnels). Nom Description Type de support Feux d’alignements Deux, parfois trois feux, qui, alignés sur une même verticale, matérialisent l’axe d’un chenal. Fixe Nature de l’aide Passive ou active Observations L’écart à l’axe est décelé progressivement par « l’ouverture de l’alignement ». Calcul : les logiciels du CETMEF permettent de calculer précisément les caractéristiques nautiques des éléments d’alignement. L’annexe 2 présente 3 feuilles de calcul illustrant cette méthode. Lors d’un projet d’alignement, le CETMEF peut se charger à la demande des services du calcul du projet. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 18 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE C.2.2. Les feux à secteurs colorés et les feux de guidage Pour guider un navigateur dans un chenal, on utilise parfois des feux de guidage, qui sont des feux directionnels intenses comportant un secteur blanc (eaux saines) entre des secteurs vert et rouge disposés selon le code couleur du balisage latéral. Le feu de guidage constitue un feu à secteurs sans angles d’indécision et couvre l’horizon sur un angle qui peut être de 30 ° maximum. Sur ce type de feu, la direction à suivre est matérialisée par un secteur blanc, de faible amplitude. Ce secteur est entouré d’un secteur rouge et d’un secteur vert (à droite ou à gauche selon les règles de balisage des régions A ou B). L’amplitude du secteur blanc peut être réduite à quelques dizaines de minute d’angle. Ce type de feu est réalisé avec un miroir parabolique au foyer duquel est placé le centre du filament d’une lampe qui renvoie un faisceau de lumière parallèle . Une lentille cylindrique, à génératrice verticale, étale ce faisceau de lumière dans un plan horizontal d’angle donné (maximum 30 °) . Par rapport au feu à secteurs classique, le feu de guidage permet donc de résoudre les problèmes d’angles d’indécision à la limite de deux secteurs de coloration différente (sur un feu à secteurs classiques, cet angle d’indécision peut en effet atteindre plusieurs degrés). L’inconvénient de cette aide est que l’amplitude du secteur blanc est d’autant plus grande et imprécise que l’on s’éloigne de la source. Nom Feu de guidage Description Type de support Fixe Feu directionnel présentant un secteur blanc étroit entre un secteur vert à tribord de l’axe d’un chenal et rouge à bâbord (en région A). Nature de l’aide Active (lumineuse) Observations Equipements destinés à assister le navire dans un chenalage nocturne Pas de calcul possible : on détermine la portée utile de jour ou de nuit, ainsi que les valeurs angulaires des secteurs à partir d’un point de référence. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 19 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE C.2.3. Les feux de guidage à bordure oscillante Ils constituent un bon compromis entre un alignement et un feu de guidage classique. Avec ce système, l’écart de la position à l’axe du chenal peut être fournie par une information complémentaire différente du tout ou rien du feu de guidage avec lequel les informations sont les suivantes : Secteur blanc = bonne position (feu fixe, perçu comme sur un feu de guidage classique) Secteur vert= trop à droite (mais de combien ?) Secteur rouge= trop à gauche (mais de combien ?) La bordure oscillante permet d’indiquer progressivement une dérive vers les secteurs colorés par des éclats (verts et rouges) dans le secteur blanc, qui augmentent en durée au fur à mesure que l’on approche des secteurs colorés fixes. Au delà des secteurs colorés, on peut également avoir des secteurs qui donnent des éclats de plus ou moins longue durée au fur à mesure de l’éloignement par rapport à l’axe. On peut ainsi avoir jusqu’à 7 secteurs différents sur un très faible angle horizontal. Un tel feu est cependant très coûteux et doit être réservé aux endroits où le coût d’implantation d’un alignement est très élevé et où un feu de guidage classique n’apporte pas la sécurité requise (étroitesse du chenal en regard de la taille des navires, nécessité de naviguer en déporté de l’axe pour des croisements, …..). Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 20 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE C.2.4. Phares et feux Il s’agit d’aides lumineuses, le plus souvent associées aux marques passives qui constituent leur support*. (*) : Cependant, les conditions de navigation étant différentes de jour et de nuit, les balisages diurnes et nocturnes peuvent procéder de logiques différentes, c’est pourquoi il n'est pas obligatoire qu'un feu soit implanté sur un amer de navigation diurne. Selon leur importance, ces établissements lumineux reçoivent différentes appellations : a) Les phares On peut distinguer 2 types de phares : - Les phares en mer, accessibles uniquement par navires ou hélicoptères, et dont l'entretien nécessite une approche spécifique adaptée à chaque cas, - Les phares à terre, qui ne constituent des ouvrages particuliers que par leur hauteur, leur exposition aux intempéries du bord de mer et les appareillages qu'ils contiennent. Les critères retenus pour l’attribution du nom de Phare sont les suivants (au moins 2 des 4 critères ci dessous doivent être satisfaits) : • FONCTION :- Etablissement de grand atterrissage / d’atterrissage / de grande route / de jalonnement • HAUTEUR Etablissement d’une hauteur totale ( plan focal du feu ) supérieure ou égale à 20 mètres ( AISM 10m ) • PORTEE :-Etablissement dont le feu a une portée nominale ( par visibilité météo de 10 milles) supérieure ou égale à 20 milles - 100 000 candelas ( AISM 15milles – 14000 Cd ) • INFRASTRUCTURE :-Etablissement abritant dans son enceinte un ou plusieurs bâtiments ou établissement conçu à sa construction pour être gardienné. Par définition contraire, les feux sont les autres établissements. La liste des phares est ainsi très cadrée (133 en métropole, 19 dans les DOM). Certains établissements, d’un intérêt architectural affirmé ou de hauteur conséquente mais ne remplissant qu’un seul de ces 4 critères n’en font pas partie même si le grand public, l’usage ou les habitudes les nomment ainsi. Pour l’attribution du nom de « PHARE HISTORIQUE», définie au comité PHL de l’AISM en 1999 , il faut qu’au moins 3 des 5 points ci dessous présentent des caractéristiques intéressantes : • AGE (ancienneté / date de construction de l’établissement actuel ou d’un autre établissement sur le même site, ayant disparu ou existant encore à côté du nouveau, • PERFORMANCES TECHNIQUES COMPTE TENU DE LA PERIODE DE CONSTRUCTION et du lieu d’implantation, • INTERET ARCHITECTURAL (matériaux, forme,…) • INTERET HISTORIQUE, CULTUREL NATIONAL OU LOCAL, • INTERET ARCHEOLOGIQUE Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 21 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE Certains phares justifiant à ce titre d’une politique de restauration et de valorisation. b) Les balises lumineuses Ce sont toutes les autres constructions équipées d'un feu (d'après AISM). Cette appellation générique se décompose, selon la nature du support, en feux de port, tourelles lumineuses (en mer), ou feux tout court pour tous les établissements lumineux n'entrant pas dans les rubriques précédentes. Les balises lumineuses sont en général équipées de feux rythmés par un dispositif électronique. c) Bilan Nom Description Type de support Fixe Phare d’atterrissage Grand phare possédant une portée lumineuse supérieure à 20M. Phare de jalonnement Phare important d’une portée d’environ 15 à 20M. Fixe Feux de proximité et tourelles lumineuses Etablissements fixes lumineux de portée inférieure à 15M Fixe Nature de l’aide Observations Amer de jour Aide lumineuse (feu à faisceaux tournants, ou feu rythmé) Amer de jour Aide lumineuse (feu à faisceaux tournants, ou feu rythmé) Amer de jour Aide lumineuse (en général feu rythmé) C’est souvent la première aide visuelle reconnue par le navigateur Repères de jalonnement de la côte très utile en cabotage nocturne Présente un intérêt pour la navigation locale et de proximité. C.3. Aides radar Plusieurs dispositifs, aux domaines d’application spécifiques, permettent d’améliorer les informations données par un radar. C.3.1. Réflecteur radar Un réflecteur radar est un dispositif passif qui augmente l’écho d’une cible en augmentant sa surface équivalente d’écho radar. Son utilisation a pour objectif principal une détection améliorée de la cible dans les zones affectées de retour de mer ou de pluie. Comme effet secondaire, une protection améliorée de ces aides contre les risques de collisions. Description Type de support Nature de l’aide Observations Equipement généralement constitué de trièdres trirectangles métalliques, renforçant la réflexion des ondes radar vers l'émetteur. Fixe ou flottant Aide passive Equipement très répandu sur les établissement de moyenne importance Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 22 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE C.3.2. Amplificateur d’écho Description Type de Nature de Observations support l’aide Equipement réémettant sur la Fixe ou flottant Aide active Equipements peu fréquence des radars utilisés, car : interrogateurs pour créer un écho - Trop cher par rapport renforcé. au service rendu - Consommation trop importante par rapport à des performances non confirmées C.3.3. RACON Une balise répondeuse radar (RACON) est un dispositif actif (c’est-à-dire électronique) se traduisant sur l’écran radar par une identification de l’écho sous forme d’une lettre Morse derrière la cible. Ce dispositif, totalement insensible à la brume ou à des conditions médiocres de visibilité et identifiable instantanément, constitue une aide de première qualité pour les navires équipés de radar, (ce qui est le cas, par obligation d’emport réglementaire, de tous les navires de commerce, principaux usagers des secteurs concernés). Pour être efficace, ce type d’aide exige néanmoins une plate-forme assez stable. La faible altitude de l’émetteur joue fortement sur la portée. Une balise-radar est un dispositif coûteux, qui nécessite une alimentation en énergie. L’utilisation de balises répondeuses radar est donc limitée aux situations pour lesquelles existe un besoin opérationnel particulier. Description Type de support (Radar Beacon) Equipement actif de réponse radar se traduisant sur l'écran radar par une identification de l'écho sous forme d'une lettre Morse commençant forcément par un trait derrière la cible Fixe ou flottant Nature de l’aide Aide active Observations Dispositifs assez coûteux, mais constituant une aide de première qualité pour les navires équipés de radar C.4. Systèmes de radionavigation C.4.1. Le Loran C (Long Range Navigation) Le LORAN C est un système de radionavigation à longue portée. Les 2 stations implantées sur le territoire français sont : - LESSAY (Manche) - SOUSTONS (Landes) Description Système de navigation couvrant principalement l'Atlantique Nord et le Pacifique Nord Type Portée et Observations d’infrastructure précision Précision Station Utilisation de 300m principalement militaire d’émission Portée terrestre Mais maintenance de continentale Centre de 1er niveau assurée par contrôle les services de l’Equipement Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 23 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE www.nels.org C.4.2. Le GPS (Global Positioning System) Description Système de navigation par satellites de couverture mondiale. Type d’infrastructure Satellites Portée et précision Précision de l'ordre de 10 mètres depuis la suppression de la SA. (Selective Avaibility) Observations Généralisation très rapide sur tous types de navires en raison du faible coût des récepteurs, de la couverture et de la précision du système. Le GPS est un instrument hautement performant qui donne une position continue et absolue du navire par rapport au système géodésique WGS 84. Son bon usage suppose que l’on tienne compte d’une part des divers systèmes géodésiques, auxquels sont rapportés les cartes marines et d’autre part de la plus ou moins bonne précision de cellesci. La position des dangers immergés figurant sur les cartes anciennes est en effet connue avec une précision largement inférieure à celle que donne un GPS en mode différentiel (DGPS). En dehors de son utilisation dans le cadre d’un système ECDIS (ne couvrant aujourd’hui que de rares secteurs), le GPS ne reste qu’un positionneur (latitude, longitude), ce qui exige légalement un report sur la carte papier pour que la position soit appréciée en regard de l’environnement du navire. Ce report est relativement long, fastidieux et également parfois source d’erreurs, lorsqu’une succession de points est exigée pour passer un endroit particulièrement délicat, proche de la ligne d’échouage. A propos des anciens systèmes de radio-positionnement : Le GPS n’a pas supprimé et ne supprimera probablement pas les aides classiques à la navigation ; il a simplement rendu caduques les systèmes de radionavigation qui l’ont précédé : Toran, Rana (utilisés exclusivement par les pêcheurs), Decca, Oméga, Transit, Loran et radiophares, principaux outils auparavant utilisés par les navigateurs en navigation hauturière ou de cabotage. Il est à noter que ces systèmes offraient également une précision satisfaisante au large, tout au moins pour un atterrissage, et ce depuis de longues années. Ces aides étaient pour la plupart complémentaires, et lors d’une avarie ou indisponibilité sur l’une, les autres systèmes étaient utilisables. Par rapport à ces systèmes dont certains étaient très performants sur la zone Nord Gascogne, Ouest Bretagne, Manche et Pas de Calais (Decca entre autres), le GPS apporte un confort sans précédent, notamment dans le cadre d’interfaçage avec une cartographie, basique ou évoluée ou de l’utilisation des calculateurs associés, notamment en matière d’écart de route. Limites du GPS Il est impératif de rester très vigilant, en particulier lors des atterrissages, car il existe de nombreux problèmes d’intégrité : - Soit au niveau du secteur spatial (défection, masquage ou brouillage d’un satellite), - Soit au niveau de la transmission du signal (brouillage par source industrielle ou militaire ou pics d’activité solaire modifiant la propagation ionosphérique). Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 24 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE - Soit au niveau de l’utilisateur (troubles de fonctionnement du récepteur lui-même ou de son alimentation électrique, brouillage, masquage de l’antenne ou défaut de celleci, erreurs de géodésie,…). Le confort de ce système et sa grande disponibilité actuelle induit également des défauts de comportement à bord de certains navires, liés à une confiance aveugle dans un système unique, qui comme toute aide électronique est soumise à des conditions d’emploi ou à des défauts ponctuels de fonctionnement ou de propagation. Tous les documents nautiques mettent en garde contre une confiance absolue dans le point fourni par les systèmes électroniques (y compris le DGPS en raison de l’imprécision des cartes marines ou des différences de géodésie) en zone de navigation rapprochée. D’autre part, il n’existe aucune obligation d’emport de ce matériel pour les navires, si ce n’est au travers du matériel SMDSM (positionneurs des systèmes automatiques de détresse). C.4.3. Le DGPS (ou GPS différentiel) a) Principe du DGPS Le DGPS (pour Differential Global Positioning System) est une technique conçue afin d’améliorer la précision des systèmes de positionnement global par satellite (GNSS). Le principe fondamental du DGPS est que deux récepteurs (ou plus) observant les mêmes satellites feront des erreurs de mesure d'autant plus semblables que ces récepteurs seront proches les uns des autres. En plaçant un récepteur dit de référence sur une position parfaitement connue, il est possible de calculer sa position théorique et de la comparer aux mesures fournies par les signaux des satellites de positionnement. La différence de valeurs donne l'erreur de mesure qui permet de calculer les corrections différentielles devant être appliquées. Ces corrections différentielles sont alors transmises aux récepteurs DGPS de navigation qui peuvent corriger la position calculée. La précision du positionnement par satellites passe alors de 15 mètres à quelques mètres. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 25 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE b) La station de radionavigation DGPS Une station de radionavigation DGPS est un système terrestre qui élabore les corrections différentielles, contrôle leur exactitude et les transmet aux utilisateurs dans la bande 285 – 325 kHz. Elle permet donc un meilleur positionnement dans sa zone de couverture mais offre en plus l’avantage de certifier ce positionnement (intégrité). L’utilisateur du service de radionavigation est ainsi prémuni en permanence contre les dégradations de performance, volontaires ou non, du système de positionnement global par satellite. c) Le réseau français de radionavigation DGPS Le réseau de radionavigation DGPS a été déployé en 1998, puis doublé et doté d’un centre de surveillance nationale durant le mois de février 2002. Il est composé de sept stations DGPS qui assurent une couverture redondante des côtes métropolitaines. Elles sont implantées à La Hague, Pont de Buis, Groix, Les Sables d’Olonne, Cap Ferret, Cap Béar et Porquerolles. L’exploitation et la surveillance du réseau sont assurées par une station de supervision implantée à Belle-Île. Ce réseau est complété depuis fin 2002 par l’installation d’émetteurs dans les départements d’outre-mer, qui seront également reliés au réseau national. Le réseau français présente en outre la particularité d’être intégré dans le Réseau Géographique Permanent animé par l’IGN, car les caractéristiques techniques des stations DGPS permettent d’atteindre des précisions centimétriques en temps différé. La Hague Pont de Buis IGN Groix Belle-Île NUMERIS Les Sables Cap Ferret Porquerolles Station DGPS Cap Béar Station de supervision En grisé, la limite de portée à 50 miles pour 50 µV de signal C.4.4. Les systèmes ECDIS et autres cartes électroniques L’ECDIS est un système d'information géographique et un système expert qui comprend deux éléments principaux: - une base de donnée (appelée carte électronique de navigation) qui contient toutes les informations nécessaires à la sécurité de la navigation. Cette base de données doit, comme les cartes papier, être tenue à jour, si possible de manière automatique. Ces mises à jour sont produites et diffusées sous contrôle des services hydrographiques nationaux. Il s'agit d'une disposition légale et une telle responsabilité relève de l'Etat (SHOM pour le Maritime). Le format de cette carte est de type vecteur au format OHI S 57. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 26 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE - un équipement embarqué permettant de visualiser et d'exploiter, d'une part les informations cartographiques, mais d'autre part la position, le cap, la vitesse et autres informations en provenance des capteurs de navigation. Cet équipement doit recevoir et exploiter les mises à jour et assurer entre autres la gestion des alarmes et des indicateurs. Cet équipement doit être certifié en tant qu’équipement électronique et en tant qu’équipement embarqué. Les 4 photos suivantes représentent différents niveaux d’informations affichables sur une carte ECDIS (extrait de l’ENC FR 501130) : Affichage de base Affichage standard Affichage de nuit Affichage complet Sur les navires astreints au respect des règles SOLAS, seul un système ECDIS permet de s’affranchir des cartes marines papier. Or ce système ne reste aujourd’hui qu’un système très peu diffusé (navires neufs à haute technologie embarquée) et dont la cartographie reste encore restreinte aux zones côtières. Par contre, on trouve aujourd’hui sur de nombreux navires des systèmes de cartes marines électroniques (ECS), plus ou moins évolués, dont la conception et les fonctions sont totalement différentes de l’ECDIS, notamment au niveau de la gestion des alarmes et des mises à jour d’informations, souvent inexistantes. Ces cartes sont établies par des éditeurs privés à partir de données officielles mais que les services hydrographiques officiels ne vérifient pas. Il est rappelé qu’un simple système de carte électronique (ECS) ne permet pas de s’affranchir de l’emport de la carte papier et n’est pas validé par l’OMI en tant que système d’aide à la navigation. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 27 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE Figure d’illustration du concept d’ECDIS C.4.5. Le développement de l’AIS en tant que système d’aide à la navigation (ESM) ou aide de navigation (équipement embarqué) a) Présentation de l’AIS L’AIS (Automatic Identification System) est un système d’échanges automatisés de messages entre navires, par voie VHF, qui permet aux navires voisins les uns des autres de se renseigner mutuellement et en temps réel sur leur identité, position, caractéristiques et autres informations relatives à leur route (cap, vitesse, COG, indications de giration, port de destination,…). Système d’identification automatique (AIS) GPS position/temps Le navire transmet - identité - position - cap - vitesse - le type de navire - la cargaison, etc aux autresnavires et à la côte Corrections DGPS Navire La VHF est moins sensible aux obstacles Transpondeur AIS Système des reports des navires Transpondeur AIS Navire Modem Transpondeur AIS Fonctionnement général de l’AIS Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 28 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE L’OMI a prévu 3 types d’application pour l’AIS : - Un échange entre navires pour assister les navigateurs dans la prévention des risques de collision (aide de navigation). - Un outil pour les états riverains pour obtenir des renseignements sur les navires et les cargaisons lors de leur passage à proximité de leurs côtes. - Un outil pour les services de trafic maritime (VTS) pour mieux gérer le trafic. Image comparée radar et AIS (complémentation d’image) Par obligation imposée par la convention SOLAS, les navires de charge de jauge brute supérieure à 300 Tx, selon leurs caractéristiques, et tous les navires à passagers vont devoir s’équiper progressivement de cet équipement entre 2002 et 2007. Avec l’aide d’un écran adéquat embarqué, l’équipement AIS est capable de fournir des informations pratiquement en temps réel sur l’état de la cible, munie également d’un transpondeur AIS. De fait, il devient une aide appréciable pour complémenter les informations obtenues par radar ou APRA (Aides de Pointage Radar Automatiques), notamment par identification, appréciation plus rapide des mouvements de la cible, fourniture de renseignements dans les cas de limite d’utilisation du radar (échos de retour de mer ou de pluie, zones cachées par une configuration terrestre). Cet équipement restera cependant seulement complémentaire des autres aides dans la mesure ou tous les navires n’en seront pas munis, alors que le radar détecte tous les navires ou reliefs de côte, qu’ils soient munis ou non d’un transpondeur. b) Utilisation de l’AIS en tant qu’équipement d’une aide à la navigation Selon des règles à établir, il pourrait être envisagé d’utiliser un transpondeur AIS particulier pour équiper certaines aides à la navigation qui communiqueraient par ce moyen, avec une certaine intégrité, leur identification, leur état et leur position réelle. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 29 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE En matière d’aide à la navigation, les utilisations potentielles sont les suivantes : - Complémentarité ou substitut à certaines aides actuelles, fournissant l’identité, le statut ou l’état de santé du support et de ses équipements, - Fourniture de la position des aides, en particulier pour les bouées, en transmettant une position précise (éventuellement corrigée par DGPS) afin de prévenir d’un éventuel déradage, - Fourniture d’information en temps réel pour la surveillance à distance, et avec la connectique adaptée, pour la gestion de certains paramètres ou pour mettre en service des suppléances (télécommande), - Remplacer ou complémenter les balises Racon en fournissant une plus grande portée, sans les problèmes inhérents aux radars (retour d’échos de mer ou pluie). La portée obtenue par liaison VHF étant supérieure à la fois aux portées radar et aux portées visuelles des établissements lorsque la visibilité diminue, l’utilisation de ce moyen peut constituer une aide détectable avant certaines aides actuelles. Cette portée est cependant également liée à l’altitude de l’antenne de l’établissement, à celle du récepteur et à certaines conditions de propagation. D’autre part, pour un contrôle de l’établissement par une station terrestre il faut être à l’intérieur d’une certaine limite de couverture de l’ordre de la portée géographique optique, en onde directe ( moins de 30 milles). L’appréciation de ce système, en tant que système d’aide à la navigation ou élément d’un système de surveillance, reste donc aujourd’hui (en 2002) à évaluer en conditions réelles de site (propagation, portée, critères de saturation, consommation sur ESM flottant). D. REGLES DE CALCUL POUR LES AIDES VISUELLES D.1. Perception des aides à la navigation : notions d’optique D.1.1. Portée géographique d’une aide (D) Elle est définie comme la plus grande distance à laquelle un objet ou un feu peut être vu, dans des conditions parfaites de visibilité en étant limité par la seule courbure de la Terre (la mer étant ronde, l’horizon masque au marin les repères lointains peu élevés). Cependant, la trajectoire des rayons lumineux se courbe sous l'effet du gradient de la densité atmosphérique, qui génère une réfraction et augmente ainsi la portée par rapport à une trajectoire rectiligne. F O N Le tableau suivant permet un calcul approché de la portée géographique, en connaissant l’élévation de l’œil d’un observateur (h) et celui de la marque (H) : Portée Géographique en milles nautiques Hauteur de Elévation de la marque en mètres l'observateur en mètres 0 1 2 3 4 5 10 50 2,1 4,2 5,0 5,7 6,2 6,7 8,7 16,8 1 2,9 5,0 5,9 6,5 7,1 7,6 9,5 17,6 2 4,7 6,7 7,6 8,3 8,8 9,3 11,2 19,4 5 6,6 8,7 9,5 10,2 10,7 11,2 13,2 21,3 10 9,3 11,4 12,2 12,9 13,5 14,0 15,9 24,0 20 11,4 13,5 14,3 15,0 15,6 16,0 18,0 26,1 30 Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 100 22,9 23,7 25,5 27,4 30,1 32,2 30 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE Dans la pratique, on peut utiliser la formule suivante établie pour une valeur moyenne du coefficient de réfraction pour déterminer la portée géographique du regard du marin: D = 2.08.⊗( h + H ) avec D exprimé en milles marins, les hauteurs h et H en mètres Le facteur 2.08 dépend de la réfraction de l’atmosphère, et certaines conditions climatiques peuvent amener à recommander d’utiliser d’autres facteurs (celui-ci varie généralement entre 2.03 et 2.1 selon les pays). D.1.2. La visibilité météorologique (V) a) Définition de la visibilité météorologique (V) La portée ou visibilité météorologique V est définie comme l’éloignement dans l’atmosphère pour lequel le contraste (définition § D.2.2.) d’un objet par rapport à son arrière plan se trouve réduit à cinq pour cent de la valeur qu’il aurait à la distance zéro (95 % d’atténuation). On admet ainsi qu’un objet situé à une distance supérieure à cette visibilité météorologique est noyé dans la brume, tandis qu’à une distance inférieure, l’objet demeure visible. De par sa définition, la visibilité météorologique est une notion liée à l’éclairage de jour. Elle est toutefois étendue aux conditions d’observation de nuit, qui sont celles des phares, en admettant par convention que la visibilité météorologique de nuit est la visibilité météorologique qui existerait de jour dans les mêmes conditions atmosphériques, c’est à dire l’air ayant la même transparence (ou opacité) sur le trajet phare-navire. b) Définition de la portée nominale d’un feu Les conditions météorologiques diverses rencontrées sur un site (brumes, brouillards, ou précipitations), peuvent plus ou moins perturber la transparence de l’atmosphère et réduire du même coup la visibilité. En ce qui concerne les aides à la navigation, la valeur de la distance de visibilité atmosphérique est normalement donnée en milles marins. Elle correspond à une mesure de la clarté relative de l’atmosphère. La portée nominale d’un feu est ainsi celle qui correspond à une visibilité météorologique de 10 milles marin. c) Utilisation de ces données dans un projet de signalisation maritime Avant de fixer la portée nominale d’un feu, il est important de vérifier que sa portée par mauvaise visibilité permet au minimum de couvrir la zone des eaux saines. En un endroit donné, la connaissance de la visibilité permet de calculer la portée lumineuse susceptible d’être atteinte ou dépassée pendant un certain temps de l’année (justification de la portée nominale choisie), par exemple 95% du temps. La visibilité météorologique, exprimée en kilomètres peut également être utile lors du calcul de la distance de visibilité d’un amer. Le marin, quant à lui, peut utiliser un abaque de transformation se trouvant dans le livre des feux, pour calculer la portée qu’il peut espérer attendre d’un feu de portée nominale donnée (livre des feux et donnée officielle), en fonction de la visibilité météorologique du moment (estimée à partir des observations locales ou diffusée par bulletin météo). Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 31 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE L'annexe 4 reprend dans un tableau des éléments statistiques de visibilité météorologique sur les côtes de France et correspondant à la proportion du temps pendant laquelle la visibilité météorologique a été supérieure à V. D.2. Performances diurnes des aides passives D.2.1. Introduction La vue est le principal instrument de navigation du marin à l’approche des côtes. De tous temps, les marins ont appris à identifier les côtes et leurs amers (points remarquables) naturels à partir des descriptions, des croquis et des cartes établis par leurs prédécesseurs. Aujourd’hui, le marin se doit encore de "reconnaître la côte" en établissant la relation entre ce qu’il voit et le graphisme de la carte marine, qui mentionne de nombreux amers et l’ensemble de la signalisation. Il dispose pour l’aider dans cette identification de documents nautiques (Instructions Nautiques et leurs annexes, livre des feux du SHOM) ou de "pilotes côtiers", livrets s’inspirant des traditionnels carnets de pilotage décrivant précisément les côtes, amers et chenaux. Dans bien des cas d’éclairage, ou à grande distance, la perception d’une marque de jour peut être améliorée par l’emploi de jumelles. Les jumelles recommandées en observation de jour sont celles dites 10 X 50, c’est à dire qui produisent un grossissement de 10 et un diamètre d’objectif de 50 mm. De nuit, on préfèrera les 7 X 50. a) Description sommaire Les aides fixes passives ne portent ni feu, ni signal sonore. Les ouvrages sont pour la plupart peints, et portent un voyant ainsi que leur nom si leur géométrie s’y prête. Lorsqu'elles sont en mer, il est souvent aisé et peu coûteux de conférer à ces aides une bonne visibilité radar : il en découle une aide accrue pour le navigateur, qui peut en tirer profit, et une prévention contre les risques d'abordage. La signalisation optique, de jour, peut être constituée par des amers naturels (rocher peint en blanc, par exemple), d’un édifice ne servant à la navigation qu’à titre accessoire (église, château d’eau), d’un phare massif dont les couleurs ne ressortent pas à celles du balisage, de marques d’alignement équipées de panneaux de visibilité spécifiques, de tourelles, balises espar et bouées ressortant du système de balisage maritime (dit de l’AISM). b) Critères à considérer La réalisation de marques de jour qui soient bien visibles du navigateur, dans les conditions les plus diverses (distance, contre jour, hauteur de marée, environnement) pose souvent des problèmes très difficiles : - Les marques de jour ne sont lumineuses que par l’éclairage naturel qu’elles reçoivent. L’éclairage varie selon la saison, le moment de la journée et la couverture nuageuse, mais aussi en fonction des objets environnants. Pour être bien perçues, les marques doivent émettre un signal qui peut être codé de différentes manières (séquence colorée + dimension + forme + influence de la lumière réfléchie). - L’amer ou la marque de jour sont caractérisés par leurs dimensions, leur luminance (concentration de l’intensité lumineuse à la source), leur couleur ou leur forme. L’importance du site intervient également au niveau de la visibilité des marques, par le dégagement qu’il est possible de donner à celle-ci dans son environnement. Elle ne doit pas être occultée par le relief, un bâtiment ou de la végétation. L’arrière plan est également à considérer : sur une crête une marque se détachera sur fond de ciel, alors que sur un fond de végétation, celui ci peut être soumis aux plus extrêmes variations de luminance et de couleur selon l’éclairage naturel. La complexité maximale peut être obtenue en zone urbaine où les conditions de dégagement et de fond sont la plupart du temps très défavorables. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 32 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE - Le canal de transmission utilisé pour la perception du signal lumineux est l’atmosphère. Celle-ci est caractérisée par sa visibilité météorologique, qui est une grandeur très aléatoire. - Le signal émis doit être détecté et reconnu par l’usager. La perception, liée à la taille de l’objet, aux contrastes de luminances et de couleur sur le fond ainsi qu’aux aptitudes visuelles propres des usagers, en est un des paramètres, tandis que l’identification liée à la caractéristique de forme, à la couleur et la position de l’objet dans le paysage en est un autre. Les paragraphes suivants fixent un certain nombre de définitions, qui permettent de se familiariser avec ces dénominations et de percevoir les paramètres influant sur leur performance. D.2.2. Le contraste a) Le contraste à faible distance (C0), définition Le contraste caractérise l’aptitude pour l’œil de distinguer un objet du fond sur lequel il se projette. Il s’exprime par le rapport des luminances suivant : C= 0 (Lo−Lf ) Lf C0 : contraste à faible distance Lo : luminance de l'objet en candéla/m2 Lf : luminance du fond (ciel ou sol ) en candéla/m2 Le contraste évolue avec de nombreux facteurs et notamment l’orientation de l’éclairage. Les contrastes varient de 0.05 considéré comme la limite de visibilité et un maximum de 2.28 pour un panneau sombre vu sur un fond très blanc (neige). Le fascicule spécialisé(ex annexes de la Documentation Technique 2éme partie 4-5) permet d’établir la valeur du contraste à partir des facteurs de luminances du panneau et du sol sur la base des hypothèses simplificatrices suivantes : en ne considérant que deux situations types de l’état du ciel c’est à dire uniformément couvert ou ciel clair et dans le cas d’amers ayant la forme de panneaux plans verticaux. Dans le cas du ciel clair, la luminance du ciel près de l’horizon sera très variable en fonction de l’azimut du soleil qui éclairera le panneau de face ou en contre-jour. b) Le contraste à une distance X de l’amer (CX), définition Le contraste à distance d’un amer de contraste à faible distance C0, vu à une distance X, est exprimé par la relation : X V C =0.05 C X 0 X étant la distance d’observation exprimée en kilomètres. V étant la visibilité météorologique exprimée en kilomètres. Cette valeur doit être supérieure à 0.05 pour que l’amer reste visible. Pour remplir cette condition, un même amer alliera souvent des couleurs contrastées (couleurs claires et des couleurs sombres), pour maintenir une valeur de contraste minimum, indépendamment des conditions d’arrière plan. Pour l’étude d’un Avant-Projet d’amer, la valeur du contraste retenue doit être comprise entre 0.2 et 1 (meilleure valeur que l’on puisse espérer obtenir). Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 33 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE D.2.3. Loi de visibilité des amers a). Formule générale En désignant par d le côté moyen d’un amer, c’est à dire le côté moyen d’un carré dont la surface est égale à la surface frontale de l’amer, la valeur d2/X2 est une approximation de l’angle solide sous lequel on voit la marque depuis la distance X ( d et X étant dans les mêmes unités). L’expérience montre que pour qu’un amer soit vu à la distance X, il faut que les conditions suivantes soit simultanément satisfaites : - Le contraste à la distance X doit être supérieur à 0.05 (CX > 0.05) - L’angle solide sous lequel on voit la marque doit être supérieur à une certaine valeur limite dépendant du contraste à la distance X, ce qui s’exprime par l’inégalité : d X 2 2 > 0.038 C X d en mètres X en kilomètres Selon la distance entre le point d’observation et l’amer, la relation entre la distance de visibilité (X exprimé en kilomètres), la dimension caractéristique de l’amer (d exprimé en mètres), son contraste à faible distance et la visibilité météorologique (exprimée en kilomètres ) peut être approximée de la façon suivante : b). Cas de marques vues de près Lorsqu’un amer est vu sous un angle solide supérieur à un millistéradian, soit d/X >1, la distance de visibilité est donné par : LogC 0 X =V.1− Log0.05 Cette valeur ne dépend donc que du contraste de l’amer et non de ses dimensions. On mesure ici l’importance du choix de la couleur et de l’entretien des revêtements des établissements de signalisation maritime. Ne pouvant agir sur les teintes des fonds de mer ou de ciel, on cherche à apporter au navigateur un contraste maximum, dans le respect des normes de couleur de la signalisation maritime. Pour les marques vues de très près, en particulier pour les panneaux portant des écritures, il n’y a pas lieu de tenir compte des restrictions qui s’imposent à grande distance (reconnaissance de la teinte, distance de visibilité). Des associations de couleurs plus variées ou des associations colorées, inacceptables à grandes distance peuvent être utilisées. Il est à noter que la brume peut parfois favoriser la visibilité : un objet sombre, que le manque de contraste rend invisible devant une côte sombre en temps normal, peut ressortir dans la brume avec sa couleur propre. Cependant en règle générale il est vain d’espérer voir un amer au-delà de la visibilité météorologique. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 34 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE c) Cas d’un objet lointain Lorsqu’un amer est vu sous un angle solide inférieur à un millistéradian, soit d/X <1, la relation entre X, d, V, et C0 est donnée par : 2 C0.0.05 .d =0,038. X X V 2 A titre d’information le tableau et le graphique suivant établissent les dimensions significatives minimales d’un objet en fonction de la distance à laquelle on souhaite le voir, pour une visibilité météorologique de 10 Miles et en fonction de son contraste (valeur de 0.2, 0.4, 0.6, 0.8 et 1, considéré comme optimum). Visibilité diurne d’un objet lointain (vu sous un angle inférieur A 1 millistéradian ou d/X <1) C0 X d Dimension Contraste significative Distance Distance Visibilité Visibilité de l'objet par d'observation d'observation météorologiqu météorologiqu de l'objet (m) rapport au (coté du carré (Milles) (m) e (Milles) e (m) fond équivalent) 0,2 1,0 1 852 10,0 18 520 0,94 0,2 2,0 3 704 10,0 18 520 2,18 0,2 3,0 5 556 10,0 18 520 3,80 0,2 4,0 7 408 10,0 18 520 5,88 0,2 5,0 9 260 10,0 18 520 8,54 0,4 1,0 1 852 10,0 18 520 0,66 0,4 2,0 3 704 10,0 18 520 1,54 0,4 3,0 5 556 10,0 18 520 2,68 0,4 4,0 7 408 10,0 18 520 4,16 0,4 5,0 9 260 10,0 18 520 6,04 0,6 1,0 1 852 10,0 18 520 0,54 0,6 2,0 3 704 10,0 18 520 1,26 0,6 3,0 5 556 10,0 18 520 2,19 0,6 4,0 7 408 10,0 18 520 3,39 0,6 5,0 9 260 10,0 18 520 4,93 0,8 1,0 1 852 10,0 18 520 0,47 0,8 2,0 3 704 10,0 18 520 1,09 0,8 3,0 5 556 10,0 18 520 1,90 0,8 4,0 7 408 10,0 18 520 2,94 0,8 5,0 9 260 10,0 18 520 4,27 1,0 1,0 1 852 10,0 18 520 0,42 1,0 2,0 3 704 10,0 18 520 0,97 1,0 3,0 5 556 10,0 18 520 1,70 1,0 4,0 7 408 10,0 18 520 2,63 1,0 5,0 9 260 10,0 18 520 3,82 Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales V 35 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE dimension nécessaire de l'objet (en mètres) 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 distance d'observation (en Milles) D.3. Couleurs, formes et voyants L’identification des marques de balisage se fait à partir de leurs formes et de leurs couleurs. Le Système de Balisage Maritime de l'AISM précise (Règle 1.3.) que la signification d'une marque dépend de l'une au moins des caractéristiques suivantes : couleur, forme et voyant. Les couleurs, les formes et les voyants font donc l’objet d’une normalisation dont les principaux caractères sont repris ci-après : D.3.1. Les couleurs employées en signalisation maritime Vues à distance sous faible angle solide, les couleurs de surface permettent : - de rendre évidente une bouée ou une marque - de transmettre un message simple concernant la navigation ou des informations. Les règles du Système de Balisage Maritime de l'AISM prévoient l'utilisation des couleurs noire, blanche, rouge, verte et jaune. Pour le choix des teintes de ces couleurs, il faudra trouver un compromis entre une très bonne évidence à grande distance et une reconnaissance claire du message à courte distance. Du point de vue de la couleur, la visibilité dépend des contrastes d’éclairage et de fond, la reconnaissance de la teinte dépend de la quantité de lumière de la marque parvenant à l’observateur par rapport à celle du ciel: Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 36 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE a) Propriétés des couleurs employées en signalisation maritime Couleur de la marque Noire ou sombre Blanche Rouge Vert Jaune Visibilité de la marque Reconnaissance de la coloration Bonne (contraste voisin de 1) Bonne : pas de changement si la marque se détache sur le d’aspect de la marque selon ciel. Mauvaise si elle se l’éclairage détache sur une côte sombre Excellente par temps clair lorsque l’éclairage est favorable (de face ou latéral) Mauvaise en contre-jour : la et quel que soit le fond (ciel marque paraît sombre, ce qui ou paysage) change son aspect Mauvaise par temps couvert si la marque se détache sur le ciel ou la mer Très bonne Bons contrastes sur le ciel et Mauvaise reconnaissance de la teinte en situation de sur la côte Peu utilisée dans l’industrie contre-jour. Elle se confond alors avec le noir ce qui en fait une couleur caractéristique du balisage Peu satisfaisante, seuls les produits luminescents sont Mauvaise reconnaissance de satisfaisants, mais la la teinte. longévité de la couleur est Se confond avec la végétation faible (< 1 an) Mauvaise reconnaissance de la teinte. Le jaune se confond Médiocre et contraste peu avec le blanc. accusé sur fond clair N’est bien reconnu qu ‘encadré de noir. b). Chromaticité des couleurs employées en Signalisation Maritime L’AISM a émis des recommandations sur les couleurs des surfaces en signalisation maritime visuelle (Recommandation E 108) et spécifie les couleurs ordinaires (blanc, noir, vert, rouge et jaune) ainsi que les couleurs fluorescentes (orange, rouge, vert et jaune) qui peuvent être utilisées pour des cas particuliers nécessitant une grande évidence. Ces spécifications de couleur sont conformes aux recommandations de la C.I.E. et sont définies par des valeurs x et y sur le diagramme de chromaticité ci- dessous. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 37 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE Zones de chromaticité des couleurs recommandées Nanométre NRJ Nanométre COULEURS DE BALISAGE RECOMMANDEES DANS LES COULEURS ORDINAIRES Couleurs RAL Couleur normalisée les moins Teinte Observations AFNOR X-08-002 éloignées 2603 (satiné moyen) 9005 Noir mat 1665 (Brillant) 2665 (satiné) Blanc 3665 (mat) 2002 Orangé-rouge vif 1160 (brillant) 1330 (brillant) 1021 Marques cardinales Jaune lumineux 3310 (mat) 1003 Marques spéciales Jaune orangé vif Différence RAL 2455 (satiné moyen) 6024 Vert vif AFNOR importante Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 38 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE c) Utilisation de peintures ou d’autres types de revêtements colorés Les couleurs de surface des marques du Système de Balisage Maritime de l'AISM peuvent être obtenues de différentes manières. - La plus commune est la peinture qui doit être de très bonne qualité et résister aux effets de l'eau, des radiations ultra-violettes, des variations de température, de la végétation marine, etc. La peinture a l'avantage de permettre de changer facilement la couleur, si c'est nécessaire, et d'être rapidement rénovée ou retouchée. Documentation technique, Exploitation du balisage : « Peinture des bouées à terre » - Pour certaines parties d'une marque, des films de couleur adhésifs peuvent convenir, mais ils sont parfois difficiles à appliquer sur certaines formes et surfaces, et ont tendance à se décoller sur les bords. Il peut également être difficile de les enlever lorsqu'il faut les changer ou les renouveler. - Les matières plastiques teintées dans la masse et la fibre de verre (GRP) peuvent offrir une protection contre les dommages et les conditions météorologiques, et réclament moins d’entretien (pas de nécessité de mise en peinture régulière). Elles ne se prêtent toutefois pas facilement aux changements de couleur, et les couleurs des matériaux teintés dans la masse vieillissent très mal sous l’effet des radiations ultra-violettes (le rouge en particulier se ternit et blanchit). - Cas des peintures, films, et revêtements luminescents (ou fluorescents) Ces produits réémettent l’énergie lumineuse reçue dans une plage de couleur limitée ; ils peuvent être utilisés dans des endroits nécessitant une évidence particulière. Les couleurs des signaux, notamment le rouge et le vert, peuvent être grandement améliorées par l'utilisation de peintures ou films fluorescents : ainsi, le rouge peut être rendu plus brillant, même dans les régions sombres, et l'on peut obtenir des verts plus saturés, sans perte de luminosité. L'utilisation de tels matériaux est néanmoins limitée, en raison de leur courte durée de service et de leur application en retouche difficiles : les matériaux fluorescents se dégradent rapidement sous l'influence du soleil (radiations ultra-violettes), à moins qu'ils ne soient protégés par des vernis spéciaux, encore qu'une couche de vernis trop épaisse réduise l'effet fluorescent. Même avec une telle protection, la durée de service effectif en mer est couramment limitée à environ une année. La peinture fluorescente est un système qui demande plusieurs sous-couches et couches de finitions spéciales, et un vernis protecteur que l'on ne peut pas appliquer correctement par basses températures. Les films fluorescents présentent les mêmes inconvénients que les films adhésifs colorés ordinaires. Des contrôles réguliers des peintures et matériaux en service, par comparaison avec des échantillons de couleur normalisés, conservés à l'abri des causes de détérioration, doivent être régulièrement effectués. La recommandation AISM E 108 spécifie les couleurs fluorescentes (orange, rouge, vert et jaune) qui peuvent être utilisées en balisage et donne les limites de chromaticité et du facteur de luminance à appliquer aux matériaux de couleur fluorescents La recommandation AISM E106 spécifie l’utilisation de matériaux rétroréfléchissants sur les marques du système de balisage. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 39 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE D.3.2. Formes et dimensions des marques de jour a) Règles générales On considère habituellement (données issues d’expérimentations) qu’une forme géométrique simple est reconnue à une distance égale à 1000 fois sa dimension caractéristique (coté d’un carré, diamètre d’un cercle, hauteur d’un triangle équilatéral). Lorsque la forme n’est pas imposée par des règles de balisage (cas des phares, alignements, amers...), il est bon d’adopter des formes élancées, en particulier quand cette marque doit être observée sur un large secteur, et de donner au sommet de la marque une dimension latérale importante. La multiplicité des formes oblige à se limiter à des cas simples. Bien que des règles du Système de l'AISM permettent l'utilisation de bouées espar ou charpente dans les cas de balisage latéral ou de marques d'eaux saines, l'utilisation de formes plus spécifiques offre évidemment au marin l'avantage important de reconnaître la signification d'une bouée. Ceci est particulièrement vrai lorsque la couleur de la bouée est détériorée, ou lorsque la bouée est observée à contre-jour, ce qui empêche de reconnaître sa couleur. Les formes imposées par les règles du système de balisage AISM sont communes aux deux régions A et B. C’est le cas des marques latérales, et des marques d'eaux saines, dont les dimensions visibles, pour être facilement identifiables, doivent de préférence respecter les proportions ci-dessous : Nature de la marque Signification (système A) Forme Dimensionnement Marques latérales Tribord Forme conique Cône dont la hauteur est comprise entre 0,75 et 1,5 fois le diamètre de sa base Nature de la marque Signification (système A) Forme Dimensionnement Marques latérales Bâbord Forme cylindrique Cylindre dont la hauteur est comprise entre 0,75 et 1,5 fois son diamètre Nature de la marque Signification (système A) Forme Dimensionnement Forme sphérique Sphère dont la hauteur visible au-dessus de la ligne de flottaison est supérieure aux 2/3 de son diamètre Marques d’eaux saines Marque d’atterissage b) Les voyants L’utilisation de voyants dans le système AISM a pour but d'aider le marin à reconnaître les marques et à identifier leur objet ; les règles prévoient six types de voyants : - 2 cônes pour les marques cardinales - 1 seul cône pour les marques tribord - 1 seul cylindre pour les marques de bâbord - 2 sphères pour les marques de danger isolé - 1 seule sphère pour les marques d'eaux saines Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 40 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE - Voyant en forme de X (croix de Saint André) pour les marques spéciales Pour les marques cardinales et de danger isolé, le voyant est une partie très importante de la marque, et doit être utilisé partout où cela est possible. Les marques spéciales ont leur voyant particulier en forme de "X" ; leur objectif principal n'est pas de fournir une aide à la navigation mais d’indiquer une zone spéciale, ou une configuration particulière, mentionnée sur les documents nautiques. N E O S D.I L=H±10% Marques : cardinales et danger isolé L=H±10% L=H±10% L=H±10% L=H±15% H H H H H 0.5 H 0.5 H 0.5 H 0.5 H 0.5 H H H H H H Bâbord Tribord H+/- 10% 0.66H<D<H Marques latérales de chenaux et d’eaux saines Système « A » H H H Bâbord Tribord H+/-10% 0.66H<D<H Marques latérales de chenaux et d’eaux saines Système « B » Eaux saines H+/-15% H H H Eaux saines H+/-15% MS H Marques spéciales H 0.15H<e<0.25 0.35H<h<1. POSITION ET DIMENSIONS DES VOYANTS Pour atteindre son objectif, le voyant doit être placé nettement au-dessus de toute autre partie de la marque et des structures qui lui sont associées et être aussi grand que possible. Il faut cependant tenir compte des problèmes que présente, sur une bouée, une grande structure, placée haut au-dessus de la ligne de flottaison. VOYANTS CONIQUES (SIMPLE OU DOUBLE) La hauteur d'un cône, de la base au sommet, devrait être d'environ 90 % du diamètre de la base (soit presque équilatéral en projection). Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 41 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE Pour les marques cardinales, la distance séparant les 2 cônes, devrait être d'environ 50 % du diamètre de base. L'espace vertical disponible entre le point le plus bas du voyant et toute autre partie de la marque devrait être au moins égale à 35 % du diamètre de base du cône. Dans le cas d'une bouée, le diamètre de base devrait être compris entre 25 % et 30 % du diamètre de la bouée à la ligne de flottaison. VOYANTS CYLINDRIQUES La hauteur du cylindre devrait être de 1 à 1,5 fois son diamètre. La distance mesurée verticalement qui sépare la base inférieure du cylindre de toute autre partie de la marque ne doit pas être inférieure à 35 % du diamètre du cylindre. Dans le cas d'une bouée, le diamètre de la base du cylindre doit être compris entre 25% et 30% du diamètre de la bouée à la ligne de flottaison. VOYANTS SPHERIQUES Pour les marques de danger isolé, la distance disponible entre les deux sphères doit être d'au moins 50% de leur diamètre. La distance mesurée verticalement qui sépare la partie inférieure de la sphère (ou des sphères) et toute autre partie de la marque ne doit pas être inférieure à 35% du diamètre de la sphère (ou des sphères). Dans le cas d'une bouée, le diamètre de la sphère (ou des sphères) ne doit pas être inférieure à 20% du diamètre de la bouée à la ligne de flottaison. VOYANTS EN FORME DE "X" (croix de St André) Dans le cas d'une bouée, les bras du "X" (de la croix) doivent représenter les diagonales d'un carré dont le côté est être compris entre 25% et 30% (l’AISM préconise 33%)du diamètre de la bouée à la ligne de flottaison. La largeur des bras du "X" (de la croix) doit être comprise entre 15 % et 25 % du côté du carré. DISTANCE DE RECONNAISSANCE DES VOYANTS La distance de reconnaissance de la forme du voyant dépend d'un certain nombre de facteurs. Dans le cas d'un voyant sphérique, conique ou cylindrique, dont la hauteur est égale à son diamètre, la distance de reconnaissance à l'œil nu peut être évaluée à environ 500 fois la hauteur de la sphère, du cône ou du cylindre. Dans le cas d'un voyant en forme de "X", la distance de reconnaissance sera très faible, en raison de l'absence de surface. Ce type de voyant est cependant utile pour une identification à courte distance. MATERIAUX ET METHODES DE CONSTRUCTION Les voyants étant placés haut au-dessus de la surface de l'eau, ils doivent être aussi légers que possible, mais suffisamment solides pour résister aux forces naturelles auxquelles ils sont soumis. Ils peuvent aussi être endommagés lorsque la bouée est mise en place ou relevée. Ils doivent être faciles à remplacer et réalisables à bon marché. Le stockage des voyants peut prendre beaucoup de place, c’est une contrainte dont il faut tenir compte au moment de leur construction. Les voyants peuvent être réalisés à partir de différents matériaux : - plastique, en polyéthylène de densité moyenne, moulé à la forme voulue dans des moules rotatifs. - plastique renforcé de fibres de verre (GRP) moulé. - bâti en métal léger recouvert de contre-plaqué marin, formé pour obtenir le voyant désiré. - alliage d'aluminium perforé et formé pour obtenir le voyant désiré. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 42 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE Les voyants peuvent aussi être réalisés avec des plaques planes des matériaux ci-dessus, assemblées de façon à donner l'apparence d'un corps solide, par exemple 2 triangles, 2 rectangles ou 2 cercles, assemblés à angle droit . Influence des dimensions et du poids des voyants sur le comportement d’une bouée. Un voyant de très grandes dimensions a l'avantage d'être immédiatement identifiable, mais pour désavantage d'être lourd et d'offrir plus de prise au vent. Le centre de gravité du voyant étant bien au-dessus de la surface de l'eau, ces deux facteurs s'ajoutant vont affecter la stabilité de la bouée et la faire incliner d'un certain angle. Un voyant de petites dimensions ne peut pas être identifié aussi facilement mais il est peu probable qu'il affecte la stabilité de la bouée. Il faudra donc, lors de la conception d'une nouvelle bouée ou l'adaptation d'une bouée existante, chercher un compromis entre ces deux extrêmes. COULEURS ET PEINTURES Les couleurs de surface noire, rouge, verte et jaune des voyants devront satisfaire aux recommandations du chapitre D.3. c) Lettres, numéros ou symboles Les inscriptions ont pour objet de rendre possible l’identification complète d’une marque de signalisation maritime. Sur les ouvrages fixes, l’inscription doit être orientée du côté où passe la navigation et limitée à un demi horizon. Pour être lisibles, même à courte distance, ces marques (lettres, numéros ou autres symboles) doivent répondre aux exigences suivantes : Dimension suffisante (un caractère alphanumérique d’épaisseur convenable est identifié à une distance égale à 500 fois sa hauteur) - La hauteur d’une lettre doit être comprise entre une fois et demi et deux fois la largeur moyenne des lettres. - L’écartement entre lettres doit être compris entre le tiers et la moitié de la largeur moyenne des lettres. - L’épaisseur des traits doit être le quart environ de la largeur moyenne des lettres. Effet de contraste entre le symbole et le fond sur lequel il apparaît - Des symboles noirs peuvent être utilisés sur des fonds jaunes et blancs ainsi que sur du rouge et du vert fluorescent brillant. - Des symboles blancs ou jaunes peuvent être utilisés sur des fonds noirs ou de couleur rouge ou verte ordinaire. Numérotation (ou lettrage) : Les numéros (ou les lettres si ces dernières ont un sens autre que la désignation d’un chenal) doivent commencer en partant du large. D’autre part, les numéros impairs sont à tribord et les numéros pairs à bâbord. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 43 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE d) Ce qu’il faut retenir Dans le cas d’une conception de marque de jour dans un projet de balisage, il faut donc garder à l’esprit les règles suivantes : - Même dans des conditions de lumière favorables, la reconnaissance d'une couleur à distance est soumise à des limitations sévères, particulièrement pour des surfaces colorées de petite dimension. L'emploi d'une teinte adéquate peut donc largement faciliter la reconnaissance d'une marque. - L’utilisation de marques bicolores permet de profiter des avantages complémentaires de deux couleurs. Ainsi, pour des panneaux de visibilité, le blanc est associé au noir ou au rouge, qui donnent de fortes oppositions de luminance ou de teinte. Les combinaisons de couleur sont parfois nécessaires pour pouvoir fournir suffisamment de messages. L’inconvénient de la double coloration est que l’angle solide sous lequel apparaît chaque partie colorée n’est qu’une fraction de celui sous lequel apparaît l’ensemble de la marque : ceci a comme conséquence de briser sa silhouette et de réduire inévitablement son évidence à grande distance. Il faut donc éviter les doubles colorations compliquées telles que les damiers, mires ou chevrons qui donnent d’excellentes indications à courte distance, mais ne sont reconnaissables que d’assez près. Lorsque l'on utilise des bandes ou des raies de couleurs, il convient, en accord avec la consistance de la marque, de conserver aussi large que possible la surface de chaque couleur. - La végétation marine peut produire de fausses bandes "noires", susceptibles de tromper le navigateur. Des peintures anti-salissure peuvent réduire ou éliminer cet effet, dans le respect de la réglementation en vigueur sur ce sujet. Le flotteur gris (ou de teinte neutre) constitue également une solution à ce problème, en dissociant l’amer (pylône) de son support (flotteur). Ce concept est cependant restreint à des bouées possédant des flotteurs de faible francbord et un pylône massif, pour conserver des proportions de couleurs acceptables. En aucun cas la fausse bande noire ne doit être contenue en dehors du niveau du flotteur. La fausse bande "noire" crée un problème particulier sur les balises fixes, surtout lorsque l'amplitude de la marée est forte. A marée basse, la fausse bande noire peut paraître très large tandis qu'elle peut disparaître lors de marées exceptionnellement hautes. Dans ces conditions, le voyant est particulièrement utile. - Le choix des teintes et des matériaux peut être modifié, si nécessaire, en fonction des conditions locales d'éclairage et de couleur, des types de fonds, des conditions climatiques et des détériorations dues à la mer, au soleil, à la végétation marine, etc. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 44 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE D.3.3. L’exemple des bouées Une bouée espar est une bouée dont la partie visible a généralement une faible section et une hauteur supérieure à 5 fois sa largeur. Une bouée charpente possède un corps flottant surmonté d'une superstructure en treillis ou solide portant le feu et/ou le voyant. Pour les bouées charpente comme pour les bouées espar, la surface visible est quelquefois très petite, ce qui implique une distance de reconnaissance très courte. Cette courte distance de reconnaissance peut être améliorée par l'utilisation de voyants comme c'est le cas pour les marques cardinales et de danger isolé. Les voyants peuvent aussi être utiles lorsque des bouées charpente ou espar sont utilisées comme marques latérales. Il ne peut être fait d’évaluation approximative d’une distance moyenne de reconnaissance, en raison de la grande diversité des bouées charpente et espar utilisées. D.4. Performances nocturnes des aides lumineuses D.4.1. Les grandeurs optiques utiles - la formule d’Allard a) Le flux lumineux Il correspond à l’efficacité visuelle ressentie d’un flux énergétique Φe donné (puissance du rayonnement, toutes longueurs d'ondes confondues, par unité de surface). Il prend donc en compte la part d’énergie rayonnée dans le spectre visible et dépend de la distribution des longueurs d’onde du rayonnement. Il se mesure en lumen (l) et est en général noté Φv. Φv =k(λ).Φe k(λ), fonction de l'aptitude de l'œil humain à percevoir la longueur d'onde λ est égale à 0 hors du spectre visible. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 45 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE b) L’intensité lumineuse L'intensité lumineuse d’une source dans une direction donnée est la grandeur qui caractérise la quantité de lumière émise vers une cible ; elle est significative de la performance visuelle d'un feu. Elle se mesure en candela (cd) et est en général notée I. I = dΦ v dΩ dΦv est le flux lumineux émis dans l'angle solide élémentaire(dΩ) c) La luminance La luminance d’une source lumineuse caractérise la "concentration" de l’intensité lumineuse à la source. Elle s’exprime donc en candela par mètre carré (cd/m²) et se note généralement Lv. Lv = dIv ds.cosθ dIv : l’intensité élémentaire d’un élément de surface ds de la source lumineuse. θ : angle entre la surface de la source et la direction de mesure de l'intensité élémentaire d) L’éclairement Il caractérise la quantité de lumière reçue par la cible (œil du navigateur). C'est le quotient du flux reçu par un élément de surface par l’aire de cet élément. Il se mesure en lux et se note en général Ev.. Ev = dΦv dS dΦv est le flux reçu par l'élément de surface dS. e) La portée lumineuse nocturne d’un ESM De nuit, la portée lumineuse est la distance entre une source lumineuse et un point où la lumière peut être juste perceptible à l’œil. C'est, par convention (réaliste), la distance à laquelle son feu apporte un éclairement de 0,2.10-6 lux. Cette portée dépend de l’intensité lumineuse du feu, de la visibilité météorologique, de la luminance de l’arrière plan (contraste) et de l’adaptation de l’œil de l’observateur. La portée nominale d’un feu est sa portée pour une visibilité météorologique de 10Milles. f) Formule d’Allard Cette formule permet de lier la portée lumineuse, l’intensité et la visibilité météorologique ; elle est très utile en matière de signalisation maritime. E = I .(0.05) VX X2 E est l’éclairement en lux (limite de visibilité 0.2 10-6 lux), I est l’intensité lumineuse du feu en candela (résultats d’essais de couples lampe-optique et de feux à DELs publiés dans des tables), V est la visibilité météorologique en mètres, X est la distance en mètres entre le récepteur (œil du marin) et la source lumineuse (feu). Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 46 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE D.4.2. Les dispositifs optiques utilisés en signalisation maritime a) Les optiques Les optiques sont destinées à concentrer les faisceaux lumineux pour améliorer la perception des feux par les marins. On distingue principalement : - Les optiques d’horizon qui produisent un faisceau uniforme, étalé sur 360° et dont le rythme est généré électroniquement. La portée est directement liée au type d’optique utilisé, à la luminance de lampe qui conditionne le format de tension de la batterie, et à la durée d’éclat. - Les optiques de direction, qui concentrent et diffusent le flux dans une seule direction, permettent de grandes portées. Elles peuvent être fixes, pour former un "feu de direction", ou montées (éventuellement en association de 2 à 5 optiques identiques), sur un soubassement tournant pour constituer un feu à faisceaux tournants de portée importante. La perception par le marin d’un tel feu est celui d’un faisceau, en forme de pinceau, qui lui donne une évidence flagrante, même si l’optique est peu divergente. La caractéristique d’un feu équipé d’une optique fixe (optique d'horizon ou feu de direction) est généralement donnée par les séquences d’allumage et d’extinction de la lampe (génération électronique du rythme). Plus rarement, et en raison de l'usage de lampes à réamorçage lent donc non rythmables, les séquences sont générés par un "écran tournant". Les phares et les feux sont surmontés d'une lanterne à montants étroits (pour ne pas masquer le feu) ; l’utilisation d’un vitrage courbe ou incliné permet d’éviter de "faux éclats", générés par des réflexions parasites. b) La divergence Le faisceau lumineux émis par une optique diverge en raison de la dimension de la source lumineuse et des imperfections de l’optique. Cette divergence est d’ailleurs nécessaire dans tous les cas : - pour tous les feux sur supports fixes, afin qu’ils « couvrent » la zone nécessaire, à proximité du feu et jusqu'à l’horizon. - pour les feux à éclats tournants, afin que les éclats aient une durée suffisante pour être bien reçus (divergence horizontale) - pour les feux de direction, pour que leur couverture ne se limite pas à une droite sans épaisseur - pour les feux sur bouées (support soumis aux mouvements des vagues) afin que même inclinées elles émettent un signal correctement rythmé vers l’horizon. Les divergences spécifiques aux couples lampe-optique les plus utilisés ont fait l’objet de mesures dont les résultats synthétiques sont publiés par le CETMEF. La divergence angulaire qui figure dans ces documents corresponds à la limite de 10% de l’intensité lumineuse mesurée sur l’axe optique. c) La distance focale La distance focale est un élément significatif des performances de l’optique. La divergence est très directement liée au rapport d/f de la dimension de la source (d) à la distance focale (f). Une augmentation de la distance focale conduit à davantage concentrer le faisceau lumineux et à en augmenter la portée (aux dépends de la divergence). Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 47 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE d) La lampe Origine de l’émission de la lumière, la lampe est pour beaucoup dans les performances d’un dispositif optique. Les dimensions et l’orientation du générateur de lumière (arc ou filament) influent sur la divergence du dispositif et sur la précision des frontières des couleurs des feux à secteurs. L’intensité lumineuse obtenue, à technologie et optiques égales, est en relation directe (quasiment proportionnelle) avec sa luminance (cf paragraphe suivant : « f) : La portée adaptée ») La nécessité de rythmer la lampe pour les optiques fixes impose certains choix techniques et conduit à écarter les lampes à amorçage lent. Les feux de couleur imposent d’utiliser les lampes générant une lumière possédant en abondance les longueurs d’ondes souhaitées. e) Caractéristiques d’une source lumineuse Les caractéristiques photométriques des projecteurs de signalisation maritime sont entièrement déterminées par la connaissance de leur diagramme de rayonnement. Ce diagramme consiste en une fonction I(a,s) donnant l’intensité émise par le projecteur dans toute direction, donnée par 2 angles : un angle de site s, et un angle d’azimut a. Diagramme de rayonnement en site (divergence verticale) Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 48 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE 340 345 350 0 355 250 5 Site (0°) 10 15 20 335 25 330 30 325 35 200 320 40 315 45 310 50 150 305 55 300 60 I (site 0°) 295 65 100 290 70 285 75 50 280 80 I (90% Pmoy) 275 85 270 Intensité (Cd) 0 90 265 95 260 100 255 105 250 110 245 115 240 120 235 125 230 130 225 135 220 140 I (110% Pmoy) 215 145 210 150 205 155 200 195 190 185 180 175 170 165 160 Diagramme de rayonnement en azimut Ancienne documentation technique, 2ème Partie, 2.21. : « Forme des diagrammes de rayonnement des feux de signalisation maritime » f) La portée adaptée La portée adaptée ou requise sur un site est un critère très arbitraire, mais il conditionne tout l’équipement (optique, énergie) et donc le support utile pour le porter. Ce critère doit faire l’objet d’une décision, parfois unilatérale, le matériel étant ensuite choisi en conséquence. La portée nominale n’est d’autre part qu’une quantification ou une image de l’intensité lumineuse produite par un projecteur. La relation entre cette intensité et la portée est reprise dans le tableau ci-dessous (loi d’Allard). Portée nominale en milles 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 6 7 8 9 10 11 Intensité lumineuse (en candélas) 0.9 2.4 5 9 15 24 36 53 77 150 270 480 820 1400 2200 Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales Portée nominale en milles 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Intensité lumineuse (en candélas) 3600 5700 8900 14000 21000 32000 49000 73000 110000 160000 240000 360000 520000 770000 1100000 49 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE Cette conversion n’est pas proportionnelle, et concrètement, à partir de 3 milles, il faut doubler pratiquement l’intensité lumineuse pour augmenter la portée d’un mille supplémentaire. Cette intensité lumineuse que l’on double permet d’autre part une plus grande portée lorsque la visibilité météorologique se dégrade. L’œil du marin n’est pas sensible à la portée nominale, mais bien à l’intensité lumineuse d’un feu dans les conditions de visibilité météorologique du moment. En toute logique, le navigateur a besoin de portées lumineuses importantes en atterrissage, afin : - de voir de loin la configuration d'un chenal ou d’une zone particulière et d’anticiper une réduction d’allure ou prise de pilote. Dans ces zones resserrées, la navigation aux instruments est en effet délaissée au profit d’une navigation à vue et au radar. - de repérer à temps les zones dangereuses, s’il ne dispose pas d’autres éléments pour faire le point : recalage d’estime ou critique d’un point satellitaire, à l’approche d’une côte hostile. - de se recaler à l’approche d’une zone particulière, qui exige un positionnement précis (routes ou rails obligatoires, avec points d’appel, système de surveillance radar et comptes rendus de mouvement obligatoires). La portée nominale, que l’on affecte à un feu est définie pour une valeur donnée de transmission atmosphérique ou de visibilité météorologique, soit en général pour 10 milles de visibilité. Les projets de feu doivent également tenir compte de la visibilité moyenne que l’on est susceptible de rencontrer sur un site donné, pendant un certain temps dans l’année, en général 95 % du temps, ce qui exclut les cas de brume intense. En effet, on ne fait pas des feux puissants pour porter loin par beau temps, mais pour couvrir au minimum les eaux saines et que le feu soit opérationnel lorsque la visibilité diminue. Diagramme de portée lumineuse Nuit Nuit Nuit Jour Intensité effective (Candela) Portée lumineuse (Miles nautiques) Jour Ciel lumineux Éclaircie ou Ciel clair Nuageux Sombre temps bouché Correction de la luminance en lumière du jour Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales Portée nominale (Miles nautiques) Importante Mineure Aucune Correction de l’intensité lumineuse en fonction de l’arrière plan lumineux 50 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE Le diagramme précédent permet de calculer la portée que l’on est susceptible d’obtenir en fonction de la visibilité météorologique du moment et d’une portée nominale connue. On constate donc, pour des endroits où la visibilité est fréquemment faible, que les variations appréciables de la portée lumineuse ne sont rendues possibles que pour des variations très grandes de l’intensité lumineuse, ce qui n’est pas toujours possible. Il convient alors de densifier le balisage à l’approche des dangers ou de fournir d’autres aides insensibles à la brume (racons). La présence d’un arrière plan lumineux très fort diminue également fortement la portée utile d’un feu Pour l’appréciation de l’intensité lumineuse utile en fonction de l’arrière plan lumineux, on retiendra les valeurs suivantes : - Intensité correspondant à la portée nominale s’il n’y a pas d’arrière plan lumineux. - 10 fois l’intensité requise si le fond lumineux est mineur (côte urbanisée). - 100 fois l’intensité requise s’il s’agit d’un fond lumineux urbain très chargé (ville portuaire ou installations portuaires). E. PRINCIPES D’INSTALLATION DES RADARS E.1. Introduction La sûreté d’une navigation au radar, dans les eaux côtières, dépend à la fois du radar de bord, mais également des aides radar traçant nettement, sur l’écran radar, la voie de navigation ou le chenal. Habituellement, les bouées et balises ne constituent que des cibles de faible pouvoir réflecteur. Pour augmenter leur fonction au radar, ces aides doivent porter une «charge» radar, sous la forme soit d’un réflecteur radar, soit d’une balise répondeuse de radar. E.2. Réflecteurs radars En principe, trois paramètres déterminent les performances radar d’une cible équipée d’un réflecteur radar : - le type de réflecteur, - ses dimensions - sa hauteur au-dessus du niveau de l’eau. Pour utiliser efficacement un réflecteur radar, il faut établir pour ces paramètres des spécifications minimales : E.2.1. Types de réflecteurs radar Du point de vue radar, un réflecteur radar est suffisamment caractérisé par sa surface équivalente d’écho, ses dimensions et son diamètre, et par son angle de couverture, montré par son diagramme de réflexion. Comme le réflecteur radar devrait fournir une réponse puissante, quelle que soit l’attitude de la cible à la mer, l’angle de couverture nécessaire est étroitement lié à la stabilité sur l’eau de la cible. Considérons par exemple une bouée roulant à la mer avec un angle de gîte maximal de +/- 20°. La réponse devrait alors non seulement couvrir le plan horizontal (caractéristique de gisement) mais aussi s’étendre d’au moins +/- 20° dans le plan vertical (caractéristique omnidirectionnelle ou tridimensionnelle). Une couverture verticale de +/- 15° est suffisante pour des cibles de bonne stabilité à la mer, tandis qu’il faut une couverture de +/- 30° ou même plus pour des cibles de mauvaise stabilité. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 51 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE La grande majorité des réflecteurs radar utilisés dans le domaine maritime sont des réflecteurs en trièdres. Leurs diagrammes de réflexion montrent les variations de la surface équivalente d’écho en fonction de l’angle de gisement dans une échelle logarithmique. Le plus simple de tous les réflecteurs en trièdres est le réflecteur octaédrique, un assemblage de 8 trièdres. Chaque trièdre est constitué de trois plaques métalliques se coupant toutes à angle droit.. Le diagramme de réflexion montre de larges trous («creux») de faible réflectibilité dans le plan horizontal comme dans le plan vertical, qui entraînent une valeur moyenne faible de la surface équivalente d’écho. Un assemblage plus sophistiqué est le réflecteur formé de 10 trièdres. Il n’y a pas de grands trous dans le diagramme de réflexion de ce type de réflecteur mais le diagramme a un aspect hérissé en raison des interférences entre les lobes principaux des réflecteurs trièdres adjacents. La surface équivalente d’écho moyenne du réflecteur à 10 trièdres est aussi assez faible car il est composé de réflecteur en trièdres relativement petits. Le réflecteur à 6 trièdres, donne les meilleurs résultats en ce qui concerne la couverture angulaire et la surface équivalente d’écho, mais sa construction est quelque peu plus compliquée et coûteuse que celle des types décrits précédemment. Ce réflecteur comprend six réflecteurs en trièdres de dimensions asymétriques, assemblés de façon spécifique. Il peut être utilisé efficacement sur des cibles ayant un angle d’inclinaison maximal de +/- 30°. Au delà de cette valeur, la surface équivalente d’écho décroît rapidement. Ceci s’applique aussi au réflecteur à 10 trièdres. E.2.2. Dimensions du réflecteur Le paramètre suivant qui mérite une étude soigneuse concerne les dimensions du réflecteur. Celles-ci, avec le type du réflecteur, déterminent la surface équivalente d’écho, qui à son tour, détermine la portée maximale possible et la visibilité de la cible dans le fouillis d’échos. La surface équivalente d’écho est extrêmement sensible aux modifications des dimensions du réflecteur. La théorie montre qu’elle croît comme la puissance quatrième de diamètre du réflecteur, quel que soit le type de réflecteur utilisé. Par exemple, doubler le diamètre donne une surface équivalente d’écho 16 fois plus grande, mais l’accroissement de la portée n’est pas linéaire comme on peut le voir au tableau 2. De cette relation entre surface équivalente d’écho et diamètre on peut tirer les conclusions suivantes d’importance pratique : - premièrement, il faudrait utiliser un réflecteur d’un diamètre le plus grand possible. Les petits réflecteurs sont inefficaces. - deuxièmement, un réflecteur comprenant un grand nombre de petits réflecteurs en trièdres est bien inférieur à un réflecteur de même diamètre constitué d’un plus petit nombre de grands réflecteurs en trièdres. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 52 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE Lorsque de petites cibles, telles que les bouées, sont équipées de réflecteur radar, des considérations pratiques limitent la possibilité d’augmenter les dimensions du réflecteur. Les paramètres de conception comme la forme de la cible, la stabilité à la mer, la charge maximale du sommet, sa flottabilité et sa prise au vent doivent être pris en compte pour obtenir une conception générale optimale. Pour avoir une idée du diamètre de réflecteur nécessaire du point de vue radar, quelques données sont assemblées dans les tableaux 1 et 2. Tableau 1 Retour de mer Surface équivalente d’écho Diamètre du réflecteur nécessaire dans la bande X nécessaire Faible Modéré Fort ≥ 10m2 ≥ 100 m2 ≥ 1000 m2 Tableau 2 Surface équivalente Diamètre du d’écho nécessaire réflecteur dans la bande X nécessaire 0,3 – 0,4 m 3 ≥ 10 m2 0,5 – 0,7 m 5,5 ≥ 100 m2 0,9 – 1,2 m 10 ≥ 1000 m2 * la hauteur d’antenne du navire est supposée être de 10 à 20 m. Portée radar (en milles marins) 0,3 – 0,4 m 0,5 – 0,7 m 0,9 – 1,2 m Hauteur du réflecteur nécessaire* 1–2m 2–4m 4–8m Les chiffres des tableaux 1 et 2 ne s’appliquent qu’aux radars de la bande X (λ = 3,2 cm). Pour les radars de la bande (S (λ = 10 cm) la surface équivalente d’écho des réflecteurs en trièdres est réduite d’un facteur 10. E.2.3. Hauteur au-dessus de l’eau du réflecteur Le dernier paramètre à étudier est la hauteur au-dessus du niveau de l’eau du réflecteur. Il est bien connu qu’en ce qui concerne la détection radar à longues distances les hauteurs de la cible et/ou de l’observateur doivent être augmentées avec la distance en raison de la courbure de la terre. Une estimation de l’horizon radioélectrique radar, en milles marins, est donnée par la formule : Dopt = 2,2 ( Ht + Ho ) dans laquelle : Ht = hauteur au-dessus de l’eau du réflecteur, et Ho = hauteur au dessus de l’eau de l’antenne radar, ces deux valeurs étant exprimées en mètres. Il faut noter que les conditions atmosphériques peuvent réduire notablement les distances et on réduira de 25% la distance théorique pour tenir compte de ces aléas. Les hauteurs du réflecteur au-dessus de l’eau, nécessaires pour obtenir des portées données, sont consignées dans le tableau 2, l’antenne du navire étant supposée être 10 à 20 m au-dessus de l’eau. Ces chiffres ne s’appliquent encore qu’aux radars dans la bande X. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 53 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE E.2.4. Installation des réflecteurs radar Il est recommandé de placer le réflecteur radar immédiatement au-dessous de la lanterne. De plus, le réflecteur peut être conçu comme partie intégrante de la superstructure ; de cette façon, la forme et la stabilité de la bouée n’en sont pas gravement affectées et le réflecteur radar est protégé des collisions. C’est le cas des bouées modulaires qui intègrent des réflecteurs dans la structure du pylône. E.3 Balises RACON Les performances d’une balise RACON sont évidemment liées aux caractéristiques techniques intrinsèques de la balise (Gain des antennes, Puissance émise, Sensibilité…) mais aussi à la manière dont celle-ci est installée sur l’ESM. Le durcissement des règles de l’AISM impose notamment l’agilité de fréquences de balises répondeuses qui font de ces équipements des outils très performants. Les caractéristiques intrinsèques de la balise étant par définition fixées par construction, on s’attachera à en optimiser l’installation de l’équipement. Balise RACON E.3.1 Position sur l’ESM Un RACON doit être en mesure de recevoir les impulsions des radars présents dans son environnement et de répondre à ces radars interrogateurs. Il est donc important que le RACON soit dégagé de tout masque radioélectrique important pouvant perturber son fonctionnement, et soit donc notamment positionné en partie haute des bouées . E.3.2 Hauteur au-dessus de l’eau De la même manière que pour les réflecteurs radar, la portée efficace d’un RACON croit avec sa hauteur au-dessus de l’eau. On appliquera donc les formules présentées dans ce chapitre pour dimensionner correctement le positionnement du RACON en fonctions des besoins. Guide pour l’application du système de balisage maritime de l’AISM (1983)-Section 4 Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 54 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE F. AIDES SONORES Le signal de brume fait partie des caractéristiques nautiques d’un ESM. Une décision administrative est nécessaire pour sa suppression ou sa mise en place. Il s’agit d’une caractéristique nautique facultative, car le système de balisage maritime n’impose pas de signal sonore, à l’exception de la signalisation des plate-formes en mer de catégorie A, qui sont des établissements éloignés des côtes, situés dans des zones de libre navigation, et susceptibles de ne pas figurer sur les cartes marines. Pour les plate-formes de catégorie B, établies à proximité des côtes, le signal sonore est également facultatif (décret du 7 septembre 1983). F.1. Analyse nautique L'intérêt nautique d'un signal sonore est très relatif. En effet, il ne peut être utilisé comme aide à la navigation car la détermination de la distance ou du gisement à partir de ces moyens est très imprécise. D'autre part, les facteurs qui conditionnent la portée d'un avertisseur sonore sont nombreux, complexes et fluctuants dans le temps et il est impossible de garantir qu'un tel signal aura, en tout temps, la portée minimale pour laquelle il a été conçu. Les aléas de la propagation du son, conséquence de l’hétérogénéité et de la turbulence de l’atmosphère, du vent, des différences de température, de l’humidité font que l’intensité du signal varie dans trois dimensions, principalement vers le haut et en oscillant dans le temps, ce qui fait dévier, réfléchir et réfracter les rayons sonores et fluctuer rapidement l’intensité des sons perçus. Les conditions de l’audition, à bord des navires, sont également très défavorables à leur perception, et il peut être nécessaire de stopper les moteurs pour les détecter. Ceci n’est envisageable que sur les petites embarcations, non équipées de moyens de radionavigation. Pour les navires de pêche ou de commerce, qui disposent d’une large palette d’instruments de navigation et surtout de radars, le signal sonore d’un ESM répertorié sur la carte marine présente un intérêt très limité. Le signal de brume sur un ESM peut également avoir un effet pervers, car il attire et concentre les navigateurs aux alentours, ce qui augmente fortement les risques de collision entre navires à ses abords. Certains navigateurs, à partir de cet endroit, pénètrent également en zone rapprochée des dangers, à l’aveugle, avec l’estime comme seul moyen de navigation ce qui augmente la probabilité d’accident alors qu’une telle situation doit inciter à la prudence et éventuellement à mouiller, lorsqu’on ne dispose pas de radar pour faire route. Les livres des feux, ouvrages à l’usage des navigateurs, mettent également en garde les marins contre l’usage unique d’un signal sonore, dont les indications sont trop inconstantes. Ces indications doivent toujours être confirmées par un autre instrument de navigation tel que le sondeur, en particulier sur les petits navires. La documentation technique les décrit également comme « les engins les plus décevants de la signalisation maritime ». F.2. Classement des aides sonores. Les signaux sonores actuels peuvent être classés en deux catégories : - Les signaux sonores de fortes puissances (équipement des grands phares, entrées de port, jetées et digues), qui sont censés guider, d’une manière très relative, vers le port. - Les signaux sonores sur établissement flottant (sifflet ou cloche), qui préviennent et écartent de l’obstruction que constitue le support ou du danger qu’il signale. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 55 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE Ils ont été établis au fil du temps, à la demande des usagers ou par habitude d’équipement sur les ESM flottants jalonnant certaines parties du littoral. Certaines catégories d’usagers y restent néanmoins très attachés sans qu’il existe de réel fondement à ce besoin puisqu’il ne peut servir à se diriger. F.2.1. Les signaux sonores de forte puissance Il existe actuellement une réelle difficulté à approvisionner les services locaux en pièces détachées pour signaux sonores de forte puissance. D’autre part, ces avertisseurs sont des éléments qui nécessitent la mise en œuvre de puissances énergétiques conséquentes, voire de moyens dédiés tels que des groupes électrogènes lorsqu'il n'existe pas de ligne d'alimentation secteur ou que l'intégrité de celle ci devient déficiente (câble sous-marin ou ligne fortement exposée). Il est également déjà arrivé que la mise en service d’un signal sonore induise des extinctions du feu principal par temps de brume. La présence d’un signal sonore conditionne fortement le type d’énergie d’un établissement et peut nécessiter des moyens importants que l’alimentation de la source lumineuse seule n’exige pas. F.2.2. Signaux sonores sur établissements flottants : Les bouées sonores sont des bouées (ordinaires ou lumineuses) auxquelles est ajouté soit une cloche avec des battants qui sont agités en raison des oscillations de la bouée sur les vagues, soit un sifflet, qu’actionnent les montées et descentes d’eau dans la queue de bouée. Ces bouées sont destinées à marquer des dangers de la côte dont il convient de s’écarter en cas de brume et d’absence d’autres repères. L’ancienne documentation technique préconisait, si le besoin était fortement exprimé, d’installer le signal sonore de danger au plus près des eaux saines, sur le danger situé le plus au large ce qui évitait qu’un navigateur cherchant le signal dans la brume, ne soit attiré sur les pièges que constitueraient les écueils non signalés, situés entre les eaux saines et l’ESM. Par ailleurs, il est impossible d’identifier un ESM flottant uniquement par le son produit par le sifflet, qui est modulé en fonction des mouvements d’eau dans le tube qui sont très variables, contrairement à un signal électrique qui peut être rythmé. Il ne faut donc pas les multiplier inutilement sur un secteur donné pour éviter les confusions entre deux bouées identiquement équipées. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 56 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE La portée d’un tel signal peut être très réduite, la brume correspondant souvent à des périodes de faible activité éolienne, et la houle résiduelle pouvant être insuffisante pour faire fonctionner le sifflet ou lui donner un rythme très ralenti. Il n’existe aucun moyen de contrôle du fonctionnement d’un sifflet si ce n’est une inspection périodique. F.3. Aspect réglementaire et doctrine générale F.3.1. La doctrine de l'AISM La politique générale de l'AISM en matière de signaux de brume a été exprimée dans une résolution adoptée lors de la XIème conférence à Brighton en 1985. L'usage de ces signaux a été clairement restreint à un rôle d'avertissement de la présence d'un danger, tels que structures en mer, ponts, brise-lames ou de protection des aides à la navigation tels que bateaux feux ou bouée-phare. Il a été considéré qu'il n'y a plus aujourd'hui de besoin général de signaux sonores de forte puissance mais que leur usage devait être limité à des cas particuliers qu'il appartient à chaque autorité nationale de définir. F.3.2. Avis de la Commission permanente des Phares Lors de sa réunion du 8 novembre 2001, la Commission permanente des Phares a émis un avis favorable : - à la suppression des signaux sonores de fortes puissances, hors structures en mer telles que les phares en mer ; - à la suppression des signaux sonores sur les bouées modulaires qui vont bientôt remplacer les bouées métalliques actuellement en service, et l’extension de la suppression des signaux sonores sur toutes les bouées, ultérieurement. Sur la base de cet avis, la doctrine en matière de signaux sonores a été exprimée dans une instruction de la direction Des Affaires Maritimes et de Gens de Mer en date du 28 février 2002, dont les termes principaux sont repris ci-dessous : « Le principe prévalant en matière de création, modification, ou suppression de la signalisation maritime, est celui de la double consultation des représentants des usagers de la mer. Les consultations s’effectuent au travers de la commission nautique locale et de le Commission des Phares. Les arrêts des signaux sonores seront signalés aux usagers par la procédure réglementaire de diffusion de l’information nautique. Exclusivement en ce qui concerne les signaux sonores de fortes puissances, il n’est pas opportun de procéder volontairement à court terme à leur arrêt. Les bouées modulaires qui remplaceront progressivement les bouées métalliques actuellement en service, ne seront plus dotées de signaux sonores. Les usagers devront en être avisés. L’extension de la suppression des signaux sonores sera appliquée à toutes les bouées, ultérieurement, en fonction des disponibilités de matériel sur les parcs de balisage, et des moyens nautiques. Les futurs dossiers de suppression de signaux sonores, traités par les services en charge de la signalisation maritime, seront soumis aux seuls avis des commissions nautiques locales. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 57 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE - si l’avis de la CNL est favorable à la suppression, le service local préparera la décision préfectorale. - si l’avis de la CNL est défavorable à la suppression, le projet sera transmis pour examen à la DAMGM. Des conventions de transfert de gestion des signaux sonores pourront, éventuellement, être envisagées entre l’Etat et des collectivités ou tiers fortement demandeurs du maintien en activité de ces signaux pour raison locale. En aucun cas l’Etat ne pourra être tenu responsable du mauvais fonctionnement des signaux sonores ayant fait l’objet de transfert, ni des conséquences éventuelles en résultant. » Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 58 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE 3. CHOIX ET DIMENSIONNEMENT D’UN SYSTEME D’AIDE LUMINEUSE Schématiquement, un système d’aide lumineuse est composé d’un dispositif délivrant le signal lumineux, alimenté par une source d’énergie, l’ensemble étant géré par un ou des automates assurant les fonctions de régulation, d’énergie et de commande et contrôle du signal, selon le schéma fonctionnel ci-dessous. La démarche proposée dans ce chapitre doit permettre au concepteur : • de définir l’architecture du système (redondances éventuelles), et de la transcrire sous la forme de schémas de principe (plans unifilaires) • de choisir dans chaque cas la technologie et le matériel les mieux adaptés à la situation étudiée De multiples contraintes vont guider ces choix : • Certaines sont des données connues (portée, établissement situé à terre ou en mer, etc.), dont la prise en compte a des conséquences directes et évidentes sur le projet (choix d’une optique adaptée, autonomie de l’ESM, etc.) • D’autres laissent davantage de latitude au concepteur, qui doit alors exploiter des données qualitatives (mode d’exploitation, risque de vandalisme), pour dimensionner au mieux son projet. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 59 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE A. DONNEES CARACTERISANT UN ESM A.1. Taux de disponibilité / Niveau de service de l’ESM A.1.1. Définitions Un Etablissement de Signalisation Maritime (ESM) est un ouvrage ou équipement public dont la fonction consiste à donner des informations ou des éléments de position utiles à la navigation maritime. Le Schéma Directeur de la signalisation maritime a inclus dans sa méthodologie globale un classement de ces ESM par leur fonctionnalité. La fonctionnalité d’un ESM se caractérise par le type et l’importance de l’aide qu’il apporte, en fonction de la spécificité du lieu où il est implanté. Afin de mieux identifier l’importance de l’information délivrée par les différents ESM, il a été décidé, selon les recommandations de l’Association Internationale de la Signalisation Maritime (AISM ou IALA) de leur attribuer une catégorie dite de « niveau de service ». Le niveau de service est le minimum de qualité de fonctionnement requis pour qu’une aide assure convenablement le rôle pour lequel elle a été créée. Il correspond à un seuil de performance opérationnelle et se traduit par un taux de disponibilité, exprimé en pourcentage, inversement proportionnel au temps de panne qui a pu affecter cette aide. La disponibilité = (Tempsdefonctionnementassigné −MTTR ) MTBF ou (MTBF + MTTR ) tempsdefonctionnementassigné Ce taux s’exprime dans la majorité des cas en termes de pourcentage. La disponibilité sera d’autant plus grande que le temps consacré aux réparations sera plus faible. La conception d’un équipement doit donc tenir le plus grand compte de cet aspect et faire en sorte que les remplacements d’éléments et les réparations soient aisés et rapides. On doit prendre en compte une durée significative pour le calcul de la disponibilité d’une aide seule. Cette période doit être suffisamment longue (les références AISM recommandent de calculer la disponibilité sur 3 ans ou 1000 jours, pour les aides traditionnelles et 2 ans pour les services de DGNSS (DGPS et Glonass différentiel), si l’on désire que le calcul de la disponibilité représente le rendement à long terme de l’aide. En règle générale, le taux de disponibilité de 95 % est le minimum absolu exigible d’une aide, c’est à dire 50 jours – ou nuits dans le cas d’un établissement actif – au maximum de panne ou d’indisponibilité sur une période significative de 1000 jours. Il est clair qu’une aide fonctionnant en mode dégradé (par exemple en portée réduite sur feu de secours) sans que ses caractéristiques d’identification soient altérées (rythme, couleur, séquence) n’est pas considérée comme victime d’une panne. A.1.2. Dispositions La sécurité de la navigation relève du commandant ou du navigateur qui doit interpréter les informations disponibles (balisage, météo, marées, etc…) en fonction de son environnement et des caractéristiques de son navire. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 60 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE Les informations données par les aides à la signalisation maritime lui permettent de connaître avec la meilleure précision la position de son navire et subsidiairement celle des obstacles. L’intérêt du classement de ces aides par catégories de niveau de service, image du recoupement entre la redondance des moyens de positionnement disponibles et la proximité des dangers potentiels, est multiple. Il permet de bien définir, pour ce qui concerne les Phares et Balises : - les axes prioritaires et les délais d’intervention les domaines de compétence respectifs l’organisation et le déploiement des moyens la planification de la maintenance préventive l’approvisionnement et le stockage du matériel la pertinence du circuit de décision Les aides sont classées en quatre catégories : les trois premières intègrent les ESM, la dernière celles qui ne peuvent être considérées comme des ESM. A chacune de ces trois premières catégories correspond un taux de disponibilité, objectif interne de performance opérationnelle. A.1.3. Classement La catégorie 1 regroupe les aides de première importance à la navigation maritime, dont le taux de disponibilité doit atteindre ou dépasser 99,8 % soit un temps de panne de 2 nuits sur 1000 nuits). On y trouve les marques de danger nouveau, dont le degré de risque est très élevé, les stations DGPS, dont la prépondérance dans la précision du positionnement n’est plus à démontrer, et les grands phares d’atterrissage, implantés à terre, dont la portée permet de donner une information à distance respectable des dangers. La catégorie 2 inclut les aides de signification majeure, dont le taux de disponibilité doit atteindre ou dépasser 99 %( soit un temps de panne de 10 nuits sur 1000 nuits) On y trouve le balisage actif, essentiellement fixe, sous forme d’une part d’aides flottantes exceptionnelles (bouées de classe 0) et d’autre part de phares d’atterrissage implantés en mer, de phares de jalonnement et de feux à secteurs avec couverture de danger. Sont également pris en compte les feux d’approche (alignement ou guidage) et d’entrée (musoirs) de ports. Dans cette catégorie, un point particulier : les émetteurs racon, dont la détection constitue une aide supplémentaire appréciable par l’identification formelle de la source. La catégorie 3 est attribuée d’une part au balisage actif flottant ou fixe autre que celui figurant en catégorie 2 et d’autre part au balisage passif, flottant ou fixe, implanté hors des limites d’un port. Son taux de disponibilité doit atteindre ou dépasser 97 % (soit un temps de panne de 30 nuits sur 1000 nuits) Viennent s’y ajouter quelques cas particuliers, comme les signaux sonores sur les phares en mer, les éléments du balisage de sécurité des zones de cultures marines ou les voyants diurnes quels qu’en soient les supports. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 61 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE La catégorie 4 reprend pour l’essentiel l’ensemble du balisage à vocation de navigation locale. Ce balisage, souvent de petit gabarit, dit aussi « micro-balisage », est généralement situé à l’intérieur des ports ou des petites rades. Il peut être actif, passif, sur support fixe ou flottant. On y inclut également certains cas particuliers comme les bouées SADO, les balisages de police (plages, cultures marines) ou encore les aides à la manœuvre portuaire ou le balisage d’intérêt particulier (signalisation d’obstacles d’origine industrielle ou privée). Cette catégorie reste soumise aux règles de balisage de l’AISM. Une aide classée en catégorie 4 se voit attribuer le taux de disponibilité de 95 %, soit le taux minimum admis pour le bon fonctionnement d’une aide à la navigation. A.2. Caractères nautiques de l’aide lumineuse • Couleur et secteurs colorés • Rythme et durée d’éclat : la durée d’éclat à prendre en compte est la durée la plus courte de la séquence rythmée ; dans les cas où cette durée dépasse 1 seconde, on conserve la valeur 1. • Portée : nominale (visibilité de 10 miles) • Taux de travail = [durée de lumière] / [période] • Divergence du feu (à prendre en compte notamment sur support flottant, en raison des mouvements incessants de la bouée) A.3. Données qualitatives • Régime d’exploitation (surveillance et transmission de l’information) : - fréquence et mode des contrôles - niveau d’exploitation (gardienné, télécontrôlé,…) - niveau d’astreinte • Délai d’intervention, accessibilité • Exposition du site au vol et au vandalisme • Espace disponible sur l’ESM, qui limite parfois l’installation de panneaux solaires ou d’aérogénérateurs • Données météorologiques (gisements éolien et solaire) du site considéré et répartition temporelle de ce gisement A.4. Paramétrage des données Toutes ces données sont utiles pour jauger l’ESM. Elles sont ensuite converties en paramètres identifiés, servant à ajuster la configuration : • consommation de l’établissement (puissance du feu, taux de travail) et configuration retenue (le feu de secours a-t-il la même puissance que le feu normal,…), • nombre et type(s) des sources d’énergie à installer, • caractéristiques de la batterie d’accumulateurs de stockage de l’énergie fournie par les sources, • présence ou non d’une alimentation de secours destinée à pallier les insuffisances de la source normale et caractéristiques de cette source, • existence on non d’un télécontrôle qui permet, pour des feux isolés non surveillés, de connaître, dès leur apparition, l’existence de pannes et donc d’intervenir très rapidement. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 62 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE B. SIGNAL LUMINEUX B.1. Les différents types de lampes B.1.1. Les lampes Halogènes Principe de fonctionnement Le courant électrique passe dans un filament de tungstène. Le passage de courant conduit à l'émission de lumière et de chaleur. Le bulbe en verre, rempli d'un gaz halogène, permet aux particules de tungstène de se redéposer sur le filament après volatilisation et empêche ainsi tout noircissement de l'ampoule. Cette recomposition chimique empêche l'évaporation du filament, conférant ainsi une plus longue durée de vie par rapport à une lampe à incandescence classique. Le bon fonctionnement de la lampe exige une haute température de paroi (200 à 600°), c'est pourquoi on utilise une ampoule en quartz. Inconvénients Avantages Par rapport à une lampe à incandescence classique : - la durée de vie est deux fois plus élevée ; - la température plus élevée du filament permet d'obtenir davantage de lumière pour une même consommation d'énergie. - à sa tension nominale, la lampe halogène ne noircit pas avec le temps. Il n'y a donc pas de diminution du flux lumineux avec l'âge. - - Le fonctionnement des lampes halogènes sous faible tension provoque un noircissement de l'ampoule au même titre qu'une lampe à incandescence classique. Il faut éviter de toucher cette lampe (la capsule) : une trace de graisse provoque la destruction de la lampe lors de l'allumage (par mesure de précaution, frotter la lampe à l'alcool avant l'emploi). La gamme de lampes halogènes utilisées en signalisation maritime - 4 lampes de tension d'alimentation 12V et de puissance respective 5W, 10W, 20W et 40W ; - 2 lampes de tension d'alimentation 24V et de puissance respective 90W et 180W ; Il s’agit de lampes spécifiques de signalisation maritime. - 2 lampes de tension d'alimentation 230V et de puissance respective 650W et 1000W, dont le filament possède une forme de grille plane. Lampe halogène Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales Lampe à incandescence classique 63 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE ANNEXE 3 : Effets des variations de tension sur les performances des lampes à filament incandescent B.1.2. Les lampes aux halogénures métalliques Principe de fonctionnement Elle fonctionne par décharge d'un courant électrique dans une atmosphère gazeuse (vapeur de mercure haute pression dans laquelle sont ajoutés des iodures métalliques). La décharge se fait au travers d'un tube à décharge qui se trouve lui-même dans une ampoule vide. Lorsqu'on place la lampe sous tension, des électrons sont émis par les deux électrodes de tungstène. Lors de leur trajet au travers du tube à décharge (=tube à arc ou brûleur), ils entrent en collision avec les atomes de gaz. Il en résulte une libération d'énergie soit sous forme en grande partie de lumière visible et en petite partie de rayonnement ultraviolet invisible (chaleur). Les lampes à décharge ont besoin des éléments suivants pour fonctionner : - un amorceur : pour atteindre pendant un court instant la tension élevée d'amorçage de la décharge électrique dans le gaz ionisé. - un ballast : pour limiter le courant après l'amorçage afin d'empêcher la destruction de la lampe. - un condensateur : pour garder un cos proche de 1. - Pour certaines lampes (certaines puissances, certains culots), l’ensemble amorceur, ballast conventionnel et condensateur peut être remplacé par un ballast électronique. Inconvénients Avantages Par rapport à une lampe à incandescence classique : - la durée de vie est de l'ordre de 6 fois plus élevée ; - - Ces lampes ne peuvent pas être rythmées : à l'allumage, le flux lumineux nominal n'est atteint qu'après plusieurs minutes ; de la même façon, après extinction, le réamorçage ne peut se faire qu'après plusieurs minutes. - Même si elles semblent en parfait état de marche, les lampes à décharge doivent être remplacées toutes les 6000 heures, en raison d'une diminution importante de leur flux lumineux. En effet, les lampes aux halogénures métalliques ne sont pas stables dans le temps, ce qui explique la couleur prise par ces lampes après un certain temps d’utilisation (bleue ou rose). le flux lumineux est 4 à 5 fois plus important pour une même consommation. La gamme de lampes aux halogénures métalliques utilisées en signalisation maritime : Les lampes à halogénures métalliques sont au nombre de 4. La tension d'alimentation est de 230V, pour des puissances respectives de 75W, 150W, 250W et 1000W. Elles doivent être obligatoirement associées à une platine d'alimentation adaptée, soit électromagnétique, soit électronique. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 64 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE B.2. Composition des différents types de feux Il existe plusieurs catégories de feux. Certains peuvent couvrir de mêmes besoins, c’est le cas des feux d’horizon rythmés et feux à faisceaux tournants pour les moyennes portées, d’autres ont des applications bien spécifiques (feux de guidage). Ce paragraphe présente les appareillages composant chaque type de feu, et énonce les principales règles aidant le technicien à élaborer son projet. B.2.1. Feu d’horizon rythmé Il se compose généralement de : • une optique d’horizon caractérisée par sa distance focale (en m.) et la matière le composant (verre taillé ou moulé, matières plastiques) ; lorsque le feu comporte des secteurs colorés, ceux-ci sont obtenus par coloration (rouge, vert ou transparent) des vitrages de la lanterne contenant l’optique, • une source lumineuse : le plus souvent une lampe halogène à longue durée de vie (HLD), • un générateur de rythme : carte électronique permettant de choisir un rythme parmi ceux recommandés par l’AISM Alimentation 12 Vcc 24 Vcc 230 V ~ Puissance de la lampe de 5W à 40W de 90W à 180W de 650W à 1000W Les feux rythmés équipent toutes les bouées, et également des feux à support fixe, lorsque cette technologie permet de répondre aux caractéristiques nautiques. L’émergence des feux à DEL comprenant le plus souvent leur propre dispositif de rythme intégré, constitue une évolution technologique sensible, à prendre en compte dans les dimensionnements proposés. Leur faible consommation énergétique et l’évolution rapide de leur performances rend très rapidement leur usage concurentiel avec les systèmes traditionnels. Feu à DEL Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 65 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE B.2.2. Feu à faisceaux tournants Il est constitué de : • Une optique à plusieurs faces, conçue selon les caractéristiques nautiques définies auparavant, • Une source lumineuse : il s’agit le plus souvent de lampes à arc électrique de type halogénures métalliques (HM), fonctionnant sous 230V monophasé, ou de lampes halogènes classiques. • Un ballast (ferromagnétique ou électronique) qui fournit l’impulsion de tension nécessaire à l’allumage de cette lampe (puissance requise plus importante que pour la lampe seule) • Un système de rotation comprenant : un soubassement tournant, généralement à roulement à billes, ou de type cuve de mercure, pour les optiques les plus lourdes une machine de rotation entraînant ce soubassement, un dispositif de contrôle de rotation Alimentation 230 V ~/50Hz Puissance de la lampe de 70W à 1000W B.2.3. Comparaison feux rythmés / feux à faisceaux tournants Aspect nautique • Le signal émis par un feu à faisceaux tournants est plus facile à identifier que celui des feux rythmés, ceux-ci pouvant être confondus avec d’autres éclairages (voitures, candélabres,…). • Ce point n’est toutefois pas rédhibitoire pour les marins et il est toujours possible de synchroniser un feu rythmé avec un autre si le site s’y prête, et/ou d’utiliser un feu à LED émettant un rythme plus net (pas d’inertie du filament), se détachant plus nettement du fond lumineux ambiant. Aspect pratique Il n’y a plus aujourd’hui de nouveaux équipements en grosses optiques de verre pour feux tournants ou d’horizon. Mais celles-ci sont rarement endommagées et continuent donc toujours d’être utilisées. Elles étaient initialement conçues pour des sources lumineuses de surface importante (lampes électriques de première génération à large filament, lampes à pétrole).Des solutions (assemblage de plusieurs lampes, installation d’un diffuseur autour de la source) ont été testées pour pallier cet inconvénient, mais elles n’ont pas donné de résultats pleinement satisfaisants. Aspect technique • Pour des performances égales, les lampes HM consomment moins que les lampes halogènes (classiques ou HLD), • Les appareillages d’allumage des lampes HM et de rotation du soubassement peuvent, en la complexifiant, fragiliser l’installation, • Durée de vie des lampes HLD (2000 heures) < Durée de vie des lampes HM (6000 heures) • Les lampes HM sont toujours alimentées sous 230V / 50Hz, ce qui n’autorise pas leur emploi sur bouées. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 66 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE Ce qu’il faut retenir • Si l’emploi d’un feu à faisceau tournant pose problème (avaries fréquentes, coûts d’exploitation trop importants), notamment pour un feu fixe en mer, il peut être envisagé de le remplacer par un feu rythmé. Cela peut impliquer une baisse de portée (si la portée >20 miles), qui sera discutée en Commission Nautique. • Dans le cas contraire, le feu tournant sera conservé dans le cadre de la rénovation de l’ESM (pour la plupart des feux alimentés par secteur). • Sur les bouées, on emploie des feux rythmés (à l’exception, rare, des bouées phares) B.2.4. Feux de direction Il concerne les feux à support fixe et se compose de : • Une optique de direction, constituée d’un seul panneau en verre ou matière plastique • Une source lumineuse : lampe HLD si rythmé (et éventuellement synchronisé avec un autre), lampe HM sinon (feu fixe) • Un générateur de rythme si feu rythmé • Un dispositif de synchronisation : il est fréquent que 2 feux de direction soient synchronisés pour constituer un alignement. B.2.5. Feux de guidage - Feu spécifique, intégrant le feu et ses commandes - Feu sur support fixe : étant donné la précision attendue d’un feu de guidage, le support est fixe et absolument stable (structure en bon état et suffisamment dimensionnée, ne risquant pas d’osciller avec le vent ou les vagues). Evolutions possibles : feux à bordures oscillantes, feux laser. B.3. Dimensionnement des appareillages B.3.1. Optiques et sources lumineuses a). Feu normal Choix d’un couple optique-source lumineuse Le fascicule IBIM 0288 (recueil des mesures du CETMEF sur les optiques et fanaux qu’il recommande) permet de sélectionner un certain nombre de couples optique-source lumineuse, satisfaisant aux caractères nautiques fixés préalablement. Les performances de ces couples sont pondérés en fonction du support d’accueil (bouées ou support fixe). Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 67 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE Parmi les solutions existantes, on choisit de préférence celle qui permet la meilleure économie globale de projet : • En fonction de l’énergie (consommation, type et coût des équipements) • En fonction du matériel déjà en place qui peut être conservé (bonnes performances, aspect patrimonial) b). Feu de secours Rôle du feu de secours Un feu de secours peut jouer 2 rôles distincts ; il permet de continuer d’assurer le service : • Soit lorsque le feu normal (électronique de commande, dispositif de rotation, lampe,…) est en panne. Pour assurer cette fonction, le feu de secours peut avoir la même puissance que le feu normal, à condition que le coût en équipement optique ne soit pas trop important et que le système ne soit pas trop encombrant (ce qui est en général le cas pour les grands feux tournants). • Soit lorsque l’alimentation du feu normal est en panne ou qu’elle fonctionne en régime dégradé. Dans ce cas, la lampe du feu de secours a une puissance inférieure à celle du feu normal : ainsi, en basculant sur le feu de secours dès qu’une faiblesse est décelée au niveau de l’alimentation, l’aide lumineuse est maintenue plus longtemps, même si le service se trouve dégradé. Installation d’un feu de secours sur feu flottant, en fonction : • De l’importance de l’ESM • Du temps d’intervention nécessaire Installation d’un feu de secours sur feu fixe, en fonction de : • La présence humaine sur le site (Test 1 : gardienné ou non) • L’importance de l’ESM (Test 2 : portée < ou > 10 milles) • Du temps d’intervention nécessaire (Test 3 : mode d’accès) • Du délai de réparation exigé (Test 4 : fonctionnement permanent ou de nuit) Feu de secours Feu de secours non obligatoire nécessaire Mode d’accès - ESM gardienné maritime, aérien ou selon marée - Fonctionnement - Feu à LED permanent (jour et nuit) - Portée du feu > 10 milles D’autres critères, d’ordre économique (coût de l’installation) ou pratique (type alimentation, espace nécessaire), sont également pris en compte dans cette démarche. Portée et puissance du feu de secours Le tableau suivant résume les règles communément appliquées en France. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 68 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE Type de feu Solution proposée Feu d’horizon Maintenir le niveau de service : FN = FS Feu tournant Niveau de dégradation limité à 30% de la portée nominale Feu de direction, de guidage Portée à maintenir Observations La portée potentielle de ces feux est généralement largement supérieure à la portée nécessaire c). Changeur de lampes L’usage des changeurs de lampes n’est aujourd’hui plus recommandé par le CETMEF. En effet, ces appareils, de conception relativement complexes, ne présentent pas toujours une fiabilité suffisante et peuvent même être la cause de pannes sur les ESM. De plus, les changeurs de lampe n’existent que pour les lampes à filament de type HLD, pas pour les lampes à filament à grille plane. Or ce sont ces lampes ( 650 W et 1000 W) qui présentent la durée de vie la plus courte, dans des ESM importants. Lorsque cela est possible, l’emploi d’un feu de secours est donc préférable à l’installation d’un changeur de lampes. B.3.2. Equipements auxiliaires a). Machine de rotation (pour feu à faisceaux tournants) Elle est composée de : • 2 moteurs synchrones, l’un en secours de l’autre, ou les deux fonctionnant alternativement (certains modèles, équipés d’un commutateur, laissent le choix à l’utilisateur), qui via une chaîne cinématique entraînent le soubassement en rotation • un système d’asservissement des moteurs en vitesse (carte de rotation) • un dispositif de contrôle de rotation, composé de : capteurs électromagnétiques servant à mesurer la vitesse de rotation de l’installation carte de contrôle rotation, qui reçoit l’information des capteurs de rotation, et la répercute si nécessaire vers les moteurs via le système d’asservissement en vitesse Selon les modèles, les fonctions d’asservissement et de contrôle de la rotation peuvent être assurées par la même carte électronique. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 69 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE Pour assurer la continuité de l’aide en cas de panne du moteur de rotation, un système de secours est souvent prévu. Les schémas suivants présentent les configurations les plus courantes : Cas n°1 Cas n°2 Cas n°3 1 moteur Machine de rotation Composée de 2 moteurs Machine de rotation Composée de 2 moteurs Machine de rotation Composée de 1 ou 2 moteurs b). Dispositif de synchronisation du rythme (pour feu rythmé) La synchronisation de plusieurs feux facilite leur identification ; elle est principalement employée dans les cas suivants : • Feux d’alignement • Feux d’entrée de port (bâbord et tribord) • Chenalage Les différentes technologies 1. Système filaire : utilisé pour la synchronisation de feux à terre : les feux synchronisés sont raccordés entre eux par câbles (enterrés). Avec ce système de synchronisation, pas de consommation d’énergie supplémentaire à prendre en compte (interrupteurs commandés au même moment, alimentation secteur). En revanche, les coûts d’installation sont élevés dès lors que la distance entre les 2 feux est importante (prix du câble). 2. Système radio : la transmission du signal se fait par le moyen d’un signal radio 3. Système GPS : lorsque l’utilisation du filaire n’est pas possible (feu flottant, ou coût élevé du câblage en raison d’un éloignement important), la synchronisation se fait par l’intermédiaire d’un récepteur GPS, alimenté sur la batterie du système. Dans ce cas, une consommation supplémentaire est à prendre en compte (notamment sur les bouées). Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 70 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE Carte synchronisation GPS C. COMMANDE ET CONTROLE DU SYSTEME C.1. Dispositif de commande et contrôle Ce terme englobe l’ensemble des appareillages assurant des fonctions de : • Réception et transmission d’information • Réception d’une information–Analyse– Envoi d’un ordre • Réception d’un ordre - Exécution Il s’agit d’appareillages électroniques (cartes et composants électriques ou électroniques), se transmettant les informations sous forme de signaux électriques. On les retrouve : • soit dans des dispositifs affectés à des tâches spécifiques : détection jour/nuit, régulateur de tension de batteries,… • soit dans des assemblages de plusieurs dispositifs gérant l’ensemble de l’ESM : carte énergie et rythme, carte rotation et contrôle rotation,… Coffret de commande pour feu rythmé 180W Pour résumer, l’expression « Commande et contrôle » est un terme générique, regroupant des fonctions proches dans leur principe, réalisées grâce à des programmateurs (cartes électroniques programmables), qui régulent le système, en fonction d’un paramétrage initial. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 71 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE C.2. Télécontrôle Un système de télécontrôle permet la transmission d’informations entre le centre de balisage et les ESM qu’il exploite. Ces informations sont transmises entre le poste central (PC) et les postes secondaires (PS) installés sur les ESM. Ces informations peuvent être de type « tout ou rien » (TOR) (télésignalisation) ou analogiques (télémesures). Selon le matériel, le système peut permettre de provoquer des changements d’état dans l’ESM depuis le centre de balisage (télécommande). Il peut aussi permettre à l’ESM de contacter automatiquement le centre de balisage en cas d’incident (téléalarme). Balise télécontrôle, poste secondaire L’installation d’un système de télécontrôle concerne plus directement les ESM automatisés, non gardiennés. Les priorités d’attribution peuvent être établies sur la base des critères suivants : • Eloignement de l’ESM par rapport au CEI • Difficulté d’accès à l’ESM • Importance de l’ESM et appréciation des redondances locales éventuelles C.3. Les différentes technologies d’automatismes constituant les appareillages de commande et contrôle RELAIS LOGIQUES Ils permettent d'isoler les ordres de commandes et les informations logiques des récepteurs. (ex : ordre de mise en service d'une lampe). Ils permettent d’isoler un signal d’information de commande entre 2 dispositifs émetteur/récepteur. CARTES ELECTRONIQUES Ce sont des dispositifs intelligents dédiés à une application particulière (ex : programmateur), cartes de rotation, cartes radio, ... Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 72 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE AUTOMATES Le même matériel peut réaliser différentes applications en fonction de sa programmation interne. L'activation de chaque sortie correspond au résultat d'une équation logique tenant compte d'une ou plusieurs entrées. La programmation nécessite le plus souvent l'emploi d'un logiciel associé. Le langage de programmation peut être soit par instructions, soit par grafcet, soit par schéma à contact, soit par bloc logique. Certains automates disposent d'entrée de mesure analogique (habituellement 0 – 10 V). AUTOMATE SERPE Dispositif spécialement adapté pour la gestion d'une Aide Lumineuse (feu rythmé et/ou feu à optique tournante). - Allumage/extinction au moyen de deux types de capteur avec sécurité par gabarit jour/nuit. - Commande directe de lampe 12Vc ou 24Vcc et via une interface pour les lampes 230Vac. - Pilotage de moteurs de type courant continu ou "brushless". - Sorties et entrées TOR entièrement paramétrables. - Affichage et paramétrage des informations au moyen d'une Interface Homme Machine. Utilisation possible d'un ordinateur de poche pour la programmation ou sauvegarde des informations. D. SOURCES D’ENERGIE D.1. Energie non renouvelable D.1.1. Secteur (230V / 50Hz) Lorsqu’il est disponible à proximité de l’ESM, le secteur est systématiquement utilisé en source principale. Il n’est cependant pas directement raccordé à l’aide lumineuse, une batterie tampon étant conseillée dans tous les cas, en raison : • des basses tensions sur les lampes de faible puissance • des surtensions ou des microcoupures du secteur Equipement • Transformateur redresseur (230V / 50 Hz) => 12 ou 24 Vcc pour stockage en batterie) • Chargeur de batterie Avantages • Solution la plus simple, la plus fiable et la plus économique Inconvénients • Sensibilité aux interférences provoquées par la foudre • Les coûts de raccordement au réseau peuvent parfois s’avérer prohibitifs (en cas de nécessité d’un câble sous-marin) Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 73 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE D.1.2. Groupe électrogène (de 3 kVA à 15 kVA) Ils peuvent être employés comme source de secours sur les feux de portée > 10 miles. Leur usage en source principale est déconseillé, en raison du coût du gasoil et de son acheminement sur le site. Cependant, il n’y a parfois pas d’autres possibilités sur certains phares en mer. Equipement • Groupe électrogène • Système de démarrage automatique • Batterie réservée au démarrage du groupe, chargée soit : par la source principale du système par le groupe lui-même qui se déclenche lorsque le seuil bas est atteint Avantages • Technologie fiable • La production de l’énergie est indépendante des conditions météorologiques Inconvénients • Installation complexe • Pièce spéciale nécessaire • Coût élevé de la maintenance • Bruit et pollution atmosphérique • Approvisionnement en fuel : dépenses importantes pour achat et acheminement Groupe électrogène D.2. Energie renouvelable D.2.1. Energie éolienne : aérogénérateurs Ils conviennent, en source principale, pour les feux à support fixe dont la puissance de lampe n’excède pas 250 Watts, ce qui couvre la très grande majorité de ce type d’établissement. Dans le cadre de nos applications, deux catégories d’aérogénérateurs sont distinguées : Aérogénérateurs de faible puissance : Jusqu’à 300 W Aérogénérateurs de forte puissance : De 1000 à 5000 W Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales Equipement • Aérogénérateur transformant l’énergie éolienne en énergie électrique, • Chargeur ~ cc • Régulateur de tension afin de limiter la tension délivrée par l’aérogénérateur aux bornes de la batterie 74 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE Avantages • Fournit de l’énergie même la nuit • Installation facile • Fournit de l’énergie là où un faible ensoleillement ne permet pas l’emploi du solaire • Inconvénients • Production d’électricité non permanente, difficile à estimer • Maintenance pointue • Efficacité dépendant du site • Maintenance complète tous les 1 à 2 ans Aérogénérateur de faible puissance Gisement éolien en France Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 75 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE D.2.2. Générateur Solaire Photovoltaïque Il convient de les utiliser en source normale (de façon systématique sur les bouées), en complément éventuel d’une autre source normale. Equipement • Modules solaires • Boîtier de raccordement • Régulateur d’énergie solaire pour préserver la batterie (Vcc Vcc) Modules solaires au Phare des Roches Douvres (22) Avantages • Pas de pièces mobiles • Longue durée de vie • Technologie dont l’efficacité et la robustesse sont avérées • Pas de coûts de maintenance Inconvénients • Rendement faible • Performances altérées en raison des effets de l’environnement marin (sable, sel, fientes d’oiseaux, poussière) • Sensibles au vandalisme et au vol • Nécessité d’une grande surface exposée au sud • Sensibilité aux dégâts du vent et des vagues • Corrosion des cadres et supports des modules solaires • Aspect esthétique (autorisation Architecte des Bâtiments de France sur certains sites) Gisement solaire en France Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 76 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE D.3. Cadre d’utilisation des différentes énergies D.3.1. Feu à support fixe L’ESM fixe est raccordé au secteur L’ESM fixe n’est pas raccordé au secteur (phare en mer, site isolé) On choisit systématiquement le secteur comme source principale dès lors que l’ESM peut être raccordé au réseau. Si cela est possible, il est conseillé de ne pas utiliser un groupe électrogène en source principale (coûts d’exploitation trop importants, liés à l’acheminement et à la consommation de gasoil). Le choix devra plutôt se porter sur des sources d’énergie renouvelable. L’utilisation d’aérogénérateurs ou de GSPV sera discutée selon : • Consommation des aides à la navigation (déterminée précédemment) • Espace disponible sur le support (tourelle, pylône, rocher) • La zone géographique (données d’ensoleillement, de vent) • Estimation des coûts d’investissement et d’exploitation. Il est conseillé de toujours simplifier au maximum la configuration, lorsque cela est possible : par exemple, éviter d’associer un aérogénérateur à un GSPV : cela complique l’installation, et les problèmes rencontrés sur l’une des sources peuvent bloquer également l’autre (carte de gestion de l’énergie commune). D’autre part, selon les sites, la quantité d’énergie fournie par le GSPV peut s’avérer négligeable comparé à l’apport éolien. De plus, toujours retarder le démarrage du groupe électrogène n’est pas forcément opportun car il est préférable que les GE de secours tournent régulièrement. Une source de secours (groupe électrogène) est obligatoire dans les cas suivants : • Portée > 10 miles • Accès maritime ou aérien • Fonctionnement permanent D.3.2. Feu à support flottant • Le recours à un Générateur Solaire Photovoltaïque (GSPV) est obligatoire, en raison de la fiabilité de cette technologie (peu d’entretien nécessaire) et de sa durée de vie. • L’utilisation d’aérogénérateurs est proscrite sur les bouées, en raison du fort degré d’exposition des bouées, et des dégâts qui pourraient être occasionnés. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 77 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE E. BATTERIES (STOCKAGE DE L’ENERGIE) E.1. Caractéristiques techniques d’une batterie Les aptitudes spécifiques des batteries pour les énergies renouvelables sont les suivantes : - L’aptitude au cyclage (un « cycle » correspond à une décharge de la batterie, suivi d’une recharge) - L’aptitude à la surcharge. - L’aptitude à cycler dans un état déchargé. - Un taux d’autodécharge faible. - Pas de rajout d’eau durant toute sa durée de vie (Batterie étanche à soupapes à recombinaison de gaz) OU - Grande réserve d’électrolyte (Batterie plomb ouvert à plaques positives tubulaires) E.2. Modes d’exploitation des batteries Utilisation en cyclage Utilisation en floating La batterie fournit son énergie à l’aide lumineuse (décharge), et est alimentée par les différentes sources installées sur l’ESM (charge). La batterie doit avoir une capacité suffisante afin que sa charge ne descende pas en dessous des recommandations du constructeur, qui varient selon le type de batteries de 50% à 80%. Les dégradations causées par la succession de cycles sont ainsi limitées, et la durée de vie de la batterie prolongée. Les batteries rarement sollicitées (servant en secours), doivent être maintenue à leur niveau de charge maximale. Or, de manière générale, une batterie ne doit jamais être surchargée, car cela l’endommage (réduction de sa capacité et de sa durée de vie) et d’autre part, une batterie chargée, laissée seule au repos, se décharge progressivement (autodécharge). La solution consiste à appliquer aux bornes de ces batteries, une tension légèrement inférieure à la tension de charge (pas de dégâts causés), et qui permette cependant de compenser l’autodécharge. Cette tension est appelée tension de floating. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 78 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE E.3. Technologies des batteries utilisées en signalisation maritime Il existe deux technologies principales de batteries d’accumulateurs, utilisables dans le domaine des aides à la navigation : - Les batteries acide et plomb, qui sont généralement préférées en raison de leur plus faible coût et de leur performances énergétiques supérieures. - Les batteries au Nickel-Cadmium, dont l’intérêt est de toujours fonctionner à basses températures et de supporter davantage des cycles de décharge profonde. Sous nos latitudes, seules les batteries acide et plomb sont utilisées. Le principe de fonctionnement des batteries acide et plomb est le suivant : Elle compte 2 électrodes : une anode positive principale bioxyde et une seconde au plomb, immergée dans un électrolyte d'acide sulfurique dilué. A l’origine, toutes ces batteries étaient des batteries ouvertes à électrolyte liquide. Mais ces dernières années différents modèles de batteries à cellules étanches sont apparues, qui répondent parfaitement aux applications de signalisation maritime. E.3.1. Batteries ouvertes à électrolyte liquide Ces batteries réclament une maintenance régulière : vérification du niveau d’électrolyte dans les cellules, et mise à niveau. Ce type de batteries n’est plus employée sur les bouées, mais existe toujours sur des phares gardiennés (entretien fréquent). E.3.2. Batteries étanches (VLRA : Valve Regulated Lead-Acid) Il existe deux technologies de batteries étanches : - Electrolyte immobilisée (ou AGM : Absorbed Glass Mat) : des séparateurs en microfibre de verre, de grande porosité, permettent de retenir la quantité d’électrolyte nécessaire au fonctionnement de l’élément (pas d’électrolyte liquide libre). - Electrolyte gélifiée : l’électrolyte est immobilisée dans un gel de silice ; des séparateurs polymères empêchent les court-circuits entre les pôles positif et négatif. Ces batteries peuvent être employées dans n'importe quelle position sans risque de fuite d’acide (intérêt sur les bouées). Les batteries étanches emploient un processus de recombinaison d'oxygène qui normalement supprime tout risque d’émission de gaz. Cependant, une soupape de sécurité est prévue en cas de surpression. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 79 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE E.3.3. Choix entre batteries ouvertes à électrolyte liquide et batteries étanches. Avantages des batteries étanches • Conviennent à la fois aux feux fixes et aux balisage flottant : Réduit la maintenance sur place (le travail, le temps et le coût) • Plus sûres à transporter et à manipuler : Réduction des risques de blessure liés au renversement d'électrolyte Incitation à récupérer les batteries usagées Cargaison moins dangereuse pour hélicoptères et petits bateaux Avantages des batteries ouvertes à électrolyte liquide • Meilleure résistance de la batterie pour une utilisation en cyclage (perte graduelle de la capacité de la batterie moindre) • Coût moins élevé F. CHOIX D’UNE CONFIGURATION F.1. Autonomie de l’ESM L’autonomie est le nombre de jours pendant lesquels l’ESM reste disponible en puisant dans les réserves d’énergie qu’il a accumulées dans ses batteries, dans l’hypothèse où toutes les sources d’énergie ont cessé de fonctionner. On fixe l’autonomie d’un ESM en fonction, de son importance, et des caractéristiques du milieu qui l’entoure (accessibilité au site, exposition au vent et à la houle, météo). L’autonomie réelle de l’ESM sera évaluée en fonction des 2 facteurs suivants : • La quantité d’énergie totale stockée entre la batterie normale et l’éventuelle batterie de secours (répartition de la capacité entre batterie principale et batterie de secours, selon la consommation du feu normal et du feu de secours) • La consommation d’énergie de l’aide lumineuse : dans le cas où la consommation du feu normal est supérieure à celle du feu de secours (dont les performances sont alors dégradées), on favorise le basculement sur feu de secours, ce qui prolonge l’autonomie globale de l’ESM, tout en diminuant l’investissement en batterie. Ce principe est très répandu, notamment dans le cas des feux tournants (dégradation tolérée jusqu’à 30% du feu normal) F.2. Sources d’énergie et batteries • Les conditions d’implantation d’un feu de secours ont été détaillées dans la partie Signal Lumineux. • L’installation d’une batterie de secours constitue un apport supplémentaire de sécurité. • Le tableau suivant précise dans quels cas il est recommandé de recourir à une source de secours. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 80 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE Feu de portée < 10 milles Type de la Autonomie Source(s) d’énergie principale(s) source de secours Feu de portée > 10 milles Type de la Autonomie source de secours Groupe électrogène * Groupe 5 à 10 jours Sans De 2 à 4 jours électrogène Groupe 5 à 10 jours Sans De 2 à 4 jours électrogène Groupe 5 à 10 jours Sans De 2 à 4 jours électrogène (*) : en fonction du site. Donner liste des critères Secteur De 2 à 4 jours GSPV Aérogénérateur Aérogénérateur + GSPV Sans De 2 à 4 jours F.3. Exemples de configurations courantes Les phares sont en général équipés d'un dispositif optique tournant. Pour des raisons de sécurité de fonctionnement, on met en place des secours pour pallier les défaillances des équipements susceptibles d'avaries (lampes et moteurs de rotation), voire un dispositif complet offrant des performances dégradées en cas de défaillance d'un composant majeur du dispositif principal. Architecture Observations Cas n°1 : Application la plus simple A réserver aux petites bouées et aux feux fixes de faible importance. Avantages : Faible coût, compacité, maintenance aisée. Inconvénients : faible niveau de service sauf si feux à DELs. Cas n°2 : Application la plus courante Destinée aux moyennes et grosses bouées ainsi qu'à tous types de feux fixes. Avantages : coût acceptable, faible encombrement, niveau de service plus élevé. Inconvénients : redondance limitée à la source lumineuse. Cas n°3 : Application la plus sûre Destinée aux grands phares et feux ainsi qu'aux ESM stratégiques ou très peu accessibles. Avantages : redondance maximale, très haut niveau de service. Inconvénients : coût élevé aussi bien en investissement qu'en maintenance. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 81 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE G. DIMENSIONNEMENT DES EQUIPEMENTS ENERGIE Les principes et l’organigramme des calculs à mener figurent sur le schéma ci-dessous : AIDE LUMINEUSE Source lumineuse (Feu Principal Normal) Appareils en service simultanément avec la source lumineuse - Puissance de la source (Plp) A Appareils en service en permanence - Nombre d’appareils (n) Ex : Rotation, Synchronisation - Rendement de 0,9 A - Nombre d’appareils (m) Ex : Capteur, Automate - Rendement de 0,9 Plp Platine d’alimentation Platine d’alimentation Présente : P1 = Plp / 0,7 Platine d’alimentation absente : P1 = Plp / 0,9 Puisance des “n” appareils : Puisance des “m” appareils : P2 = Σ Pn / 0,9 P3 = Σ Pm / 0,9 Puissance nécessaire à l’utilisation (Pu) Pu = P1 + P2 + P3 Puissance nécessaire sur une journée (Puj) - Taux de travail de la source lumineuse (Tx) - Durée d’allumage de la source lumineuse (Da, 24 heures ou Nuit maximale) Nuit max. = (0.133).ArcCos(-0.43635.tgΦ), avec Φ Latitude du lieu en degré Puj = (P1 x Tx x Da) + (P2 x Da) + (P3 x 24) ENERGIE Convertisseur DC/AC Si onduleur Présent : Aiguillage de l’énergie Source d’énergie et chargeur associé : Batterie : - Consommation Aide Lumineuse (Pu) - Consommation Aide Lumineuse sur un jour (Puj) - Puissance chargeur (Pch) - Courant maximal chargeur (Ich) - Si Aérogénérateur, Vent moyen en m/s du site (Vm) - Si Solaire, Rayonnement minimale en Wh/m² du site (Rmin) - Puissance nécessaire sur un jour (Puj) - Autonomie de L’ESM (Nbj), de 2 à 10 jours - Format de tension batterie (Ubt), 12,24,48 ou 120V - Taux de décharge (Tdc), 0,8 ou 0,5 si source d’énergie renouvelable - Capacité de la batterie (Cbt) 1) Secteur 230Vac 50Hz (Psc) : Psc = (Pu + Pbt) / 0,7 Pch = (Pu + Pbt) / 0,8 2) Aérogénérateur (Pag) : Pag = Puj / (24 x 0,7) , donnée pour le vent moyen du site Pch = Puissance maximale potentielle de l’aérogénérateur 3) Solaire (Pso) : Pso = (1000 x Puj) / (Rmin x 0,7) (sur bouée, Pso à multiplier par 2) Ich = Pso / Ubt (sur bouée, Pso à diviser par 2) 4) Groupe électrogène (Pge) : Psc = (Pu + Pbt) / 0,75 Pch = (Pu + Pbt) / 0,8 5) Pour deux sources d’énergie utilisées simultanément, le calcul doit être fait séparément pour chacune des sources. Cbt = ( Puj x Nbj ) / ( Ubt x Tdc) - Puissance nécessaire pour une recharge de la batterie en 10 heures : Pbt = (Cbt x Ubt) /10 Une fois établie les puissances requises, le projeteur se réfèrera pour le choix des équipements au « Guide des matériels de signalisation maritime ». Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 82 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE H. AUTRES POINTS IMPORTANTS H.1. Règles d’installation des appareillages H.1.1. Respect des normes électriques Les appareillages électriques et électroniques d’une installation sont généralement contenus dans des coffrets, pour être protégés des agressions du milieu extérieur (pluie, embruns, soleil et chaleur). Ces coffrets doivent présenter des qualités de résistance et de fiabilité, et garantir une sécurité. D’autre part, il faut s’assurer de la Compatibilité Electro Magnétique (CEM) entre différents appareils cohabitant dans un même espace (émetteur DGPS, télécontrôle, appareillage de conversion électrique). Pour cela, les installations électriques doivent respecter la norme NF C15 100. H.1.2. Respect des normes de résistance au milieu marin XP X10 800 : Normes concernant les essais de matériel en milieu marin. Les indices de protection sont définis par la norme française NF EN 60529 et symbolisés par les lettres IP suivies de deux chiffes caractéristiques IP, situant la résistance au milieu marin. Pour les applications signalisation maritime, les indices recommandés doivent se situer au dessus de l’IP 6.5. Premier chiffre Protection contre les corps solides O Aucun essai n'est exigé 0 1 Protégé contre les corps solide > à 50 mm 1 2 Protégé contre les corps solide > à 12 mm 2 3 4 5 6 Protégé contre les corps solide > à 2.5 mm Protégé contre les corps solide > à 1 mm Protégé contre les poussières (pas de dépôt nuisible) Totalement protégé contre les poussières 3 4 5 6 7 8 Par exemple, IP 66 signifie qu’un appareil est : - totalement protégé contre les poussières - protégé contre les paquets de mer. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 83 Deuxième chiffre Protection contre les liquides Non protégé, aucun essai n'est exigé Protégé contre les chutes verticales de gouttes d'eau (condensation) Protégé contre les chutes de gouttes d'eau jusqu'à 15° de la verticale Protégé contre la pluie jusqu'à 60° de la verticale Protégé contre les projections d'eau de toutes directions Protégé contre les jets d'eau de toute direction à la lance Protégé contre les projections d'eau assimilables aux paquets de mer Protégé contre les effets de l'immersion Protégé contre les effets de l'immersion prolongée dans les conditions spécifiées CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE Il faut par ailleurs vérifier que l’aération du coffret est suffisante pour éviter tout échauffement (notamment aux latitudes tropicales, où se combinent chaleur et humidité). H.1.3. Installation des groupes électrogènes Lors d’une installation intérieure, pour un fonctionnement optimal dans des conditions de sécurité maximum, l’installation d’un Groupe Electrogène doit respecter la Norme NF ISO 8528-1 (E37-301). Cette norme prévoit la prise en considération des paramètre suivants : a) Le circuit d’échappement. Le but du circuit d’échappement est de permettre l’extraction en dehors du local des gaz brûlés lors du fonctionnement du moteur. Son implantation doit être choisie de manière à limiter au maximum les risques intempestifs de retour de gaz brûlés à l’intérieur du local (tenir compte des vents dominants). - Il faut limiter au maximum le nombre de coudes sur le circuit afin de limiter les pertes de charges. Le rayon de courbure des coudes sera au moins 3 fois supérieur à son diamètre (3D). - Selon la longueur de tuyauterie, une éventuelle augmentation du diamètre pourra s’avérée nécessaire. - Un compensateur de dilatation axiale ou un flexible sera installé au plus près du GE. - Aucun point chaud accessible ne devra dépasser la température de 70°C. Prévoir une protection mécanique des parties chaudes (capotage) ou un calorifugeage de la tuyauterie. b) Assise du GE Le Groupe Electrogène doit reposer sur une surface bien plane et suffisamment résistante (béton, résine ou carrelage industriel). Pour de grosses machines, la mise en œuvre d’une dalle flottante pourra être imposée par le fabricant. Installation des GE fixes Rail de Manutention Sortie Gaz Brûlés Grille Entrée Air Frais SORTIE Grille Sortie Air Chaud Dalle Flottante c) Approvisionnement en carburant. Dans le cas d’un approvisionnement automatique du GE en carburant, la capacité maximale de la cuve installée dans le même local que la machine sera de 500 litres. Un bac de rétention capable de recueillir les 500 litres de gasoil en cas de fuite sera également à prévoir dans l’installation (bac mécano-soudé, ou bac de rétention en maçonnerie réalisé avec des parpaings pleins étanches). Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 84 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE Une vanne police manuelle devra permettre l’isolation de la cuve de l’extérieur du bâtiment. Les moyens de luttes contre les incendies font parties intégrante de l’installation (extincteurs appropriés, Sprinckler, FM200, etc.). Des portes et des plafonds coupefeu peuvent également être imposés en fonction du lieu d’installation (présence de public …). d) Circulation d’un flux d’air dans le local GE. - Evacuation de l’air chaud. Lors du fonctionnement du GE, une quantité non négligeable de rayonnements thermiques doit être évacuée. Une mauvaise évacuation peut entraîner une augmentation de la température ambiante du local, une forte baisse de rendement de la machine, ainsi qu’un risque d’avarie du moteur (refroidissement non assuré). Le dimensionnement de la gaine d’extraction sera soumis à l’accord du fabricant de la machine. Dans certains cas, il est nécessaire d’isoler le local des turbulences extérieures (installation sur phares en mer) en plaçant des volets à commandes électriques sur la gaine d’extraction d’air chaud. Ces electro-volets permettent de limiter les effets de la corrosion sur le GE et principalement sur le nid d’abeille du radiateur de refroidissement. - Entrée de l’air frais. En règle générale, pour les machines de grosses puissances, la surface de la grille d’entrée d’air frais est une fois et demie supérieure à celle de la sortie d’air chaud. Pour des machines de plus faibles puissances, prévues pour des utilisation en secours, il est tout à fait envisageable de diminuer la surface de cette grille d’entrée air et de la dimensionner à l’identique de celle de sortie. Le Refroidissement Volet électrique (Electrovolet) Goulotte d’extraction air chaud GE Echappement (compensateur & Bride) Tiroir de démarrage Ouies de Ventilation e) Protection contre le bruit. Un gros effort à été réalisé par les fabricants concernant la pollution sonore engendrée par les GE. Ainsi, de plus en plus de machines peuvent être équipées sur demande de capotage insonorisé. Les locaux peuvent également être équipés de pièges à sons. Des silencieux d’échappement très efficaces sont également disponibles sur le marché. H.2. Protection contre la foudre H.2.1. La foudre et ses effets Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 85 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE La foudre peut être à l’origine de 2 types de dommages sur les installations : a) Effets directs Lorsqu'elle frappe directement des bâtiments ou des objets, la foudre provoque des destructions de structures, des incendies ou bien encore des électrisations. Ces accidents sont généralement graves, mais heureusement peu nombreux. La protection contre ce type d'effets se réalise sur des ouvrages importants ou vulnérables par un paratonnerre relié à des plaques enterrées pour la HF. b) Effets indirects Ils se manifestent par des surtensions sur les réseaux électriques et de télécommunication, pouvant véhiculer des pics de tension de plusieurs milliers de volts. Les dommages sont très nombreux : chaque année, ils représentent environ 50 % des dommages aux installations électriques ou électroniques. La prévention contre ces effets indirects se réalise par des parafoudres, une bonne liaison des masses métalliques et par le réseau maillé traditionnel de terre pour l’énergie en B.F.. Les effets décrits ci-dessous peuvent également provenir de surtensions de manœuvre ou de process industriel* ; ils peuvent être prévenus de la même façon que les effets de la foudre. (*) : en effet, la commutation d'organes de coupures sur le réseau de distribution d'électricité, le démarrage d'équipements électriques de fortes puissances peuvent également générer des surtensions destructrices, similaires aux effets de la foudre. H.2.2. Quels matériels doivent être protégés ? Si le matériel électrotechnique (moteurs, contacteurs, disjoncteurs, etc.) n'est pas souvent endommagé par les surtensions, il n'en va pas de même pour les équipements électroniques (régulation, automates, informatique, etc.), qui présentent une résistance plus limitée, en raison de la fragilité de leurs composants. Il est donc recommandé de protéger indépendamment chaque bâtiment possédant cette électronique sensible, soit par un système en cascade, soit par un système global. Il convient également de prévoir des protections spécifiques pour les équipements raccordés au réseau télécommunication (transmetteur d'alarme, modem, etc.), au moyen de parafoudres spécifiques. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 86 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE H.2.3. Les moyens de protection a). Les principes de la protection L'objectif est de minimiser les tensions résiduelles (tensions qui subsistent après le fonctionnement du parafoudre) aux bornes des équipements vulnérables. Pour être efficaces, les parafoudres destinés à protéger l'électronique doivent donc : - être rapides afin que la surtension ne provoque pas de dommages avant la réaction du parafoudre, - laisser des tensions résiduelles très faibles (le niveau de protection idéal pour les équipements électroniques est de l'ordre de 1000 volts), - avoir un grand pouvoir d'écoulement à la terre, - être robustes, fiables et capables de supporter de nombreux chocs sans se détruire, - posséder un déconnecteur automatique interne ou externe pour la sécurité incendie ou accident. b). Les matériels de protection contre les surtensions On rencontre dans la composition des parafoudres plusieurs types de composants : - éclateurs à l'air libre, tubes à gaz rare, varistances, diodes Zéner, absorbeurs d’ondes (surtensions transitoires), filtres (suppression de l’onde résiduelle après action des parafoudres), compteurs de coups de foudre (détection et comptabilisation des coups de foudre reçus par les installations de protection contre la foudre telles que les paratonnerres). Les parafoudres à varistances et à diodes Zéner sont les deux types les plus fréquemment utilisés dans la protection. c). La mise en œuvre de la protection Selon le site à protéger et l'appareillage choisi, pour réaliser la protection, il est conseillé de recourir à un ou plusieurs dispositifs assurant la protection globale de l'installation, ou bien à des parafoudres de sensibilité croissante, installés en cascade pour protéger plus spécifiquement les appareils électroniques. Pour les protections en cascade, il convient de respecter les préconisations des constructeurs quant aux distances entre deux équipements de protection. H.2.4. Les règles d'or d'une bonne protection - Dans les cas où les dispositifs parafoudre n’ont pas été prévus dès la conception de l’installation, il est indispensable que l'installation des protections contre les surtensions n'ait aucune incidence sur la sélectivité électrique (notamment différentielle) des bâtiments, et soit sans danger pour les personnes (contrôle systématique de la valeur de la prise de terre). - Contrôle systématique de la résistance de la prise de terre (efficacité idéale pour une valeur inférieure à 10 Ohms). - Pour chaque parafoudre, présence d'un déconnecteur automatique interne ou externe. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 87 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE - Respecter la sensibilité et la temporisation des dispositifs différentiels conformément aux préconisation des constructeurs. - Les liaisons entre la borne de terre et les protections doivent être les plus courtes et les plus rectilignes possibles. - Liaison équipotentielle de toutes les masses de chaque bâtiment à protéger. - Ecarter au maximum la prise de terre parafoudre de celle du réseau EDF (minimum de 10 m). - Eviter de placer des protections "surtension" dans les armoires électriques ou près de matières inflammables. Schéma de raccordement Ancienne Documentation Technique, 2ème Partie Chapitre 2.6 : « Protection des Etablissements de Signalisation Maritime et de surveillance de la navigation maritime contre l’électricité atmosphérique et la foudre » Site Internet de l’Association Protection Foudre : www.apfoudre.com Les documentations des fournisseurs sont généralement très bien conçues, et donnent des conseils pratiques sur la conception et l’installation des systèmes. Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 88 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE I. REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES I.1. Documentation technique et administrative des Phares et Balises Documentation Technique - 2ème Partie Chapitre 2.22 « Conception du projet d’alimentation d’un établissement par générateur solaire photovoltaïque » - 2ème Partie Chapitre 2.23 « Mise en service d’une alimentation par générateur solaire photovoltaïque » - 2ème Partie Chapitre 2.18 « Conception du projet d’un établissement de signalisation maritime alimenté par aérogénérateur » - 2ème Partie Chapitre 2.19 « Supports d’aérogénérateurs ; implantation et construction » - 1ère partie Chapitre 1 Généralités - 1ère partie Chapitre 4 Balisage - 2ème partie Chapitre 4 –5 Marques et alignements de jour (DT II 4-5) + Annexes I à XI (32 pages). - 3ème partie 3-3 VNILPE Documentation Administrative - DII 1 1 : « Recommandations de l’AISM sur les couleurs de surface en signalisation maritime » J.2. Autre documentation AISM - Recommandation E 108 de l’AISM :couleurs de surface en signalisation maritime (mai 1998). Recommandation E 106 de l’AISM : utilisation de matériaux rétroréfléchissants sur les marques du système de balisage maritime (mai 1998) Système de balisage maritime (AISM) Guide pour l’application du système de balisage de l’AISM (1983) . Navguide de l’AISM édition 1998 Navguide de l’AISM édition 2002 Divers - Visibilité des marques de jour dans les systèmes d e signalisation (P.Blaise).RGE Avril 1971 Revue technique des Phares et Balises- N°8 Décembre 1969 Principes fondamentaux de la signalisation à vue (Document USCG) Evaluation de la visibilité des bouées et voyants (USCG-Conférence AISM 1994) Niveau de service des petites aides visuelles( Japon conférence AISM 1994) ANNEXE 1 : Fiche programmation ANNEXE 2 : Feuilles de calculs d’alignement ANNEXE 3 : Effets des variations de tension sur les performances des lampes à filament incandescent ANNEXE 4 : Thésaurus des différents sigles Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 89 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE ANNEXE 1 : Fiche programmation Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 90 MODERNISATION ET RENOVATION DES ESM A SUPPORTS FIXES Subdivision : Nom de l'ESM : Année(s) envisagée(s) pour la réalisation des travaux : A supprimer A réparer A remplacer A installer Principales opérations des 5 dernières années : Détails SUPPORT Génie Civil Bâtiment AIDES PASSIVES Peinture Revêtement réfléchissant Réflecteurs passifs radar Panneaux contre-jour AIDE SONORE Détecteur de brume Vibrateur Klaxon - Sirène AIDE LUMINEUSE FEU NORMAL Lanterne Soubassement tournant Machine de rotation Optique Lampe et support Platine d'alimentation CETMEF-Département Systèmes et Aides pour la Navigation Maritime Prix estimé FEU SECOURS Soubassement tournant Machine de rotation Optique Lampe et support Platine d'alimentation FEU AUXILIAIRE SOURCE ALIMENTATION Aérogénérateur Panneaux solaires Groupe électrogène Secteur Batterie Inverseur de sources APPAREILLAGE ELECTRIQUE Chargeur Convertisseur Régulateur Protection surtension Protection foudre Câblage APPAREILLAGE COMMANDE ET CONTRÔLE Programmateur Dispositif détection jour/nuit Dispositif synchronisation Télécontrôle BESOINS AUTRES CETMEF-Département Systèmes et Aides pour la Navigation Maritime CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE ANNEXE 2 : Feuilles de calculs d’alignement Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 91 cetmef Brest Page 1 Nom de l'alignement: ESSAI Feu de nuit ou de jour? (N ou D) N 1 000 (m) Segment d'utilisation: 30 (m) Largeur du chenal: Niveau moyen: 0,3 (m) Présence d'arrière plan lumineux: none (none, mineur ou considerable) Visibilité météorologique 10 (nm) Visibilité de calcul: 10 (nm) Visibilité maximale: 20 (nm) Distance entre amers: 189 190 (m) (m) Distance M: 200 200 Hauteur minimale (optique): 7,5 (m) Utilisation de marques de jour? (Y ou N) N Utilisation de feux de jour? (Y et N) N Obstructions (option): Position* Hauteur** #1 0 0,0 #2 *Dist. entre l'extrémité du seg. d'utilisation et l'obstruction (m). **Hauteur au dessus des PM de V.E.(m). -------------------------------------(m) (m) Absence de marque de jour: 0 (m) (m) (m) Absence de marque de jour: 0 (m) FL - Intensité lumineuse Minimale: FL - Intensité lumineuse choisie (IF): FL - Intensité lumineuse recommandée: FL - Intensité lumineuse maximale: 2 35 22 407 (cd) (cd) (cd) (cd) RL - Intensité lumineuse minimale: RL - Intensité lumineuse choisie (IR): RL - Intensité lumineuse recommandée: RL - Intensité lumineuse: 3 35 37 1 570 (cd) (cd) (cd) (cd) Taux IR/IFrecommandé: Taux IR/IF choisi: 1,67 1,00 (FL & RL sont des élévations par rapport aux PM VE) Hauteur minimale FL: 7,5 Hauteur choisie FL: 7,5 (m) (m) Hauteur minimale recommandée RL: Hauteur RLsélectionnée: (m) (m) 15,2 16 ESSAI H du marin: Distance Sensibilité de latérale (m) l'extrémité 1 000 7 900 6 800 5 700 5 600 4 500 3 400 3 300 2 200 1 100 1 0 0 (m) 1 Facteur γ Cross (mrad) Track (MLW) 46% 5,3 41% 5,6 36% 6,0 31% 6,4 26% 6,8 21% 7,3 17% 7,8 13% 8,3 9% 8,5 5% 7,9 2% 4,0 H du marin: Distance Sensibilité de latérale (m) l'extrémité 1 000 7 900 6 800 5 700 5 600 4 500 3 400 3 300 2 200 1 100 1 0 0 (m) 2 Facteur γ Cross (mrad) Track (MLW) 47% 5,4 42% 5,8 36% 6,2 31% 6,7 27% 7,2 22% 7,8 18% 8,4 14% 9,1 10% 9,7 6% 9,8 3% 7,7 H du marin: Distance Sensibilité de latérale (m) l'extrémité 1 000 7 900 6 800 6 700 5 600 4 500 3 400 3 300 2 200 2 100 1 0 1 (m) 3 Facteur γ Cross (mrad) Track (MLW) 48% 5,6 42% 5,9 37% 6,4 32% 6,9 27% 7,4 23% 8,1 19% 8,8 14% 9,7 11% 10,5 7% 11,1 4% 10,1 05/11/02 ESSAI Valeur et taux de luminance Distance Pour 10 M. de visibilité: de (E in micro-lux) l'extrémité E+/EE (RFL) 1 000 1,4 20 900 1,4 24 800 1,5 30 700 1,5 37 600 1,6 48 500 1,7 64 400 1,8 88 300 2,0 129 200 2,2 205 100 2,8 370 0 3,9 847 E (RRL) 14 17 20 25 30 38 49 66 91 135 216 CETMEF-Alignement IALA ver 1.2 24/10/02 Nom de l'alignement: ESSAI Longueur du segment d'utilisation (C): Largeur du chenal (W): 1000 12 (m) (m) Distance M (M): Distance entre amers (R): 200 618 (m) (m) Valeur preliminaires à entrer dans le programme pour analyse Segment d'utilisation Amer Amer Antérieur Postér W=12 m C=1000 m Configuration initiale M=200 m R=618 m Configuration finale de l'alignement retenu Feu de jour (Option ) Nom de l'alignement: ESSAI Segment d'utilisation (C): Largeur du chenal (W): 1000 12 Mètres Mètres D.de l'extrémité du segment à l'amer ant. (M): Distance entre amers (R): 70 10 Mètres Mètres Intensité lumineuse de l'amer antérieur (Nuit): 35 Candelas Hauteur du feu de l'amer antérieur (Nuit): 7,5 Mètres Intensité lumineuse de l'amer postérieur (Nuit): 35 Candelas Hauteur du feu de l'amer postérieur (Nuit): 9,2 Mètres N/A 9,2 m Amer postérieur Feu de jour (Option) Segment d'utilisation Amer Postérieur Amer Antérieur N/A W=12 m 7,5 m C=1000 m M=70 m R=10 m 7,5 m Configuration finale PM de V.E Amer antérieur CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE ANNEXE 3 Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 92 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE Graphe 1 (source USCG – RT 37) Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 93 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE Graphe 2 (Source CUNOW SA) Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 94 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE ANNEXE 4 : Statistiques de visibilité météorologique (métropole) Proportion du temps pendant laquelle la visibilité météorologique a été supérieure à V Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 95 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE V en kilomètres V en milles marins 0,200 0,11 0,500 0,27 1 0,54 2 1,1 4 2,2 10 5,4 Dunkerque Boulogne Dieppe La Hève La Hague Pointe du Roc Bréhat Ouessant Penmarc’h Belle-Ile Saint Sauveur Chassiron Cap Ferret Cap Béar Sète Cap Pomègue Porquerolles Cap Camarat Cap Ferrat Cap Corse Cap Cavallo Pertusato 0.986 0.9919 0.9904 0.9807 0.9934 0.9912 0.9932 0.9856 0.9955 0.9960 0.9973 0.9916 0.9955 0.9952 0.9957 0.9983 0.9975 0.9994 1.0000 0.9998 0.9962 0.9987 0.980 0.9860 0.9783 0.9708 0.9866 0.9868 0.9898 0.9755 0.9889 0.9875 0.9890 0.9868 0.9918 0.9930 0.9920 0.9971 0.9948 0.9977 0.9998 0.9993 0.9938 0.9983 0.970 0.970 0.9667 0.9631 0.9812 0.9817 0.9852 0.9648 0.9830 0.9828 0.9848 0.9834 0.9863 0.9913 0.9912 0.9964 0.9910 0.9951 0.9996 0.9988 0.9904 0.9974 0.923 0.9530 0.9514 0.9489 0.9570 0.9690 0.9776 0.9564 0.9768 0.9805 0.9824 0.9796 0.9744 0.9899 0.9890 0.9950 0.9891 0.9933 0.9992 0.9988 0.9898 0.9964 0.827 0.7719 0.8041 0.8873 0.9048 0.9155 0.9202 0.9115 0.9445 0.9618 0.9655 0.9466 0.9127 0.9814 0.9826 0.9856 0.9822 0.9785 0.9973 0.9986 0.9855 0.9942 0.498 0.4117 0.5976 0.6182 0.7271 0.7285 0.7284 0.7038 0.7886 0.8293 0.7301 0.6908 0.4177 0.8125 0.8604 0.7921 0.8338 0.7515 0.9120 0.9621 0.9178 0.8956 Exemple d’utilisation de la table : Calcul de la visibilité 95 % ( 0.9500) du temps à Dunkerque et Ouessant : -Dunkerque : 0.8 M -Ouessant : 1.2 M Dans ces conditions de visibilité minimale, les portées opérationnelles d’un feu de portée nominale donnée sont les suivantes (valeur obtenues par le diagramme de portée lumineuse) Portée nominale du feu Portée lors de la visibilité Portée lors de la visibilité minimale 95% du temps à minimale 95% du temps à Dunkerque (0, 8 M) Brest (1,2 M) 20 M 3M 3.5 14 M 2.2 3 10 M 1.8 2.2 8M 1.5 2 6M 1.3 1.8 4M - de 1 mille 1.4 Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 96 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE ANNEXE 5 : Glossaire des principaux sigles et abréviations Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 97 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE Sigle, acronyme AFNOR AGM (Absorbed Glass Mat) AIS : Automatic Identification System AISM Signification Site Internet Association Française de Normalisation Domaine, mots clé www.afnor.fr Batteries Radionavigation Association Internationale de Signalisation Maritime www.ialahq.org (mot de passe) International www.iala-aism.org AP Autorisation de Programme APRA Aides de Pointage Radar Automatiques Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales CET MEF Administration, France, comptabilité www.cetmef.equipement.gouv.fr Administration, France, Signalisation Maritime, Technique CIE Commission Internationale de l’Eclairage CNL Commission Nautique Locale DAMGM Direction des Affaires www.mer.equipement.gouv.fr Administration, France, Maritimes et des Gens de Mer Signalisation Maritime DDE Direction Départementale de Administration, France, l’Equipement Equipement DELs Diodes Electro-Luminescentes, Sources lumineuses pour feux à DELs (LED en anglais) DGPS : Système de positionnement par Radionavigation Differential Global satellite différentiel Positionning System DST Dispositif de séparation de Surveillance de la trafic navigation ECDIS (Electronic Système expert de gestion des www.openecdis.org Radionavigation, Chart Display and données navire associé à une Cartographie Information catographie Systems) ECS (Electronic Système de cartes électroniques Radionavigation, Charts System) Cartographie ESM Etablissement de Signalisation Maritime FN Feu Normal FS Feu de secours Télécontrôle GE Groupe Electrogène Energie, production Système global de navigation Radionavigation GNSS (Global par satellite dont le GPS est une Navigation Satellite Systems) part Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 98 CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE Sigle, acronyme GPS : Global Positionning System GSPV Signification Site Internet Système de positionnement par satellite Domaine, mots clé Radionavigation Générateur Solaire Photovoltaïque HLD Halogène Longue Durée HM Halogénure Métallique IGN Institut Géographique National IHO (International Organisation Hydrographique Hydrographic Internationale Organization) IMO (International Organisation Maritime Maritime Internationale (OMI) Organization) IP Indice de Protection Energie, production www.ign.fr www.iho.shom.fr Sources lumineuses Sources lumineuses Cartographie terrestre www.imo.org LORAN C (Long Range Navigation) MTBF (Mean Time temps moyen entre chaque Between Failure) panne MTTR (Mean Temps nécessaire à la Time To Repair) réparation PC poste central PN Puissance Nominale (d’un aérogénérateur,…) PS Poste Secondaire RACON (Radar Balise répondeuse radar Beacon) RAL (ReichsOrganisme de normalisation Ausschuss für allemand Lieferbedingungen) SHOM Service Hydrographique et Océanographique de la Marine SMDSM Système mondial de Détresse et de Sécurité en Mer SOLAS Convention internationale sur la sauvegarde de la vie humaine en mer STM Service de trafic maritime USCG United States Coast Guards VHF (Very High Radio courte portée(bande 30Frequency) 300 Mhz VLRA (Valve Regulated LeadAcid) VNILPE Voies de Navigation Intérieures et Plans d’Eau VTS (Vessel Services de contrôle de la Traffic Services) Navigation www.nels.org Appareillage, norme, résistance, humidité Radionavigation, Europe Fiabilité, Niveau de service Fiabilité,Niveau de service Télécontrôle Energie, appareillage Télécontrôle Radionavigation www.shom.fr Documents nautiques, Cartographie Sécurité maritime Sécurité maritime www.uscg.mil Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 99 International Ondes radio, Télécontrôle Batteries CONCEPTION D’UN PROJET DE BALISAGE WGS 84 World Geodesic System 84 www.wgs84.com Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 100 Système géodésique, cartographie