CAPLP Externe - Génie mécanique - Option construction - 2024 - Épreuve écrite disciplinaire

CAPLP Externe 

Section : Génie mécanique
Épreuve d'admissibilité
Option construction
 

Support : Catamaran Green Navy. 

Catamaran Green Navy 
 

L'entreprise Green Navy

Aujourd’hui, en Europe et dans le monde entier, il existe des flottes de bateaux multi-transports de passagers ou de fret de taille moyenne. Ils assurent les liaisons maritimes inter-îles ou continent-îles mais peuvent aussi être mobilisés sur les lacs et rivières. La grande partie de ces bateaux utilisent bien évidemment un système de propulsion classique diesel.

La taille moyenne de ces bateaux est généralement comprise entre 12 m et 35 m de longueur environ. Les car-ferries sont placés au-dessus de cette gamme.

La société Green Navy, filiale du groupe aéronautique VALLAIR, se place résolument dans le créneau du remplacement partiel de la flotte de bateaux de transport de passagers, avec pour but de proposer un moyen de transport décarboné, grâce à une politique vertueuse de production d’énergie renouvelable.

Les bateaux sont donc des navires de type catamaran, figure 1, conçus pour être des outils de travail adaptables aux besoins des armateurs. À partir d’une base commune constituée par la coque du catamaran, la société Green Navy est capable de créer rapidement et à la carte des bâtiments de transport de passagers, de fret ou mixte (transport de fret et de passagers).

Stratégie environnementale de la société Green Navy

En concevant des bateaux dotés d’une propulsion électrique-hydrogène, Green Navy est un acteur majeur de la transition énergétique et de la décarbonation du transport maritime. L’innovation et l’évolution des technologies sont ancrées dans les projets de cette société. En proposant des solutions novatrices face aux enjeux énergétiques et environnementaux actuels, le Green Navy est un bateau éco-responsable qui a pour but d’utiliser de l’énergie verte pour ces déplacements suivant le principe des figures 2, 3 et 4. Le navire est ainsi propulsé par des moteurs électriques alimentés par des batteries électriques. Celles-ci sont rechargées grâce à des piles à combustible à hydrogène (H2) de 100 KW en pointe de puissance et 70 KW en continu.

Pour alimenter les piles à combustible, des bouteilles de H2 sont préparées au port par une station locale composée d’électrolyseurs et de compresseurs. Cette centrale exploite le plus possible des ressources naturelles comme l’eau disponible et l’énergie solaire par l’intermédiaire d’une installation photovoltaïque.

Lors d’un trajet, le bateau assurera son autonomie en consommant l’hydrogène stockée dans les bouteilles embarquées. Elles seront remplacées à l’escale du port d’arrivée.

Composition du catamaran

Le catamaran est constitué de deux coques parallèles constituant l’architecture principale du navire. La partie centrale peut recevoir des « super structures » regroupant le poste de commandement et la zone de voyage pour les passagers ou la zone de stockage pour le fret selon les configurations.

Chaque coque est composée, figure 5, d’une propulsion à hélice, d’un gouvernail ainsi que d’un ensemble de 8 batteries et d’un local de stockage de l’hydrogène. Les deux gouvernails sont reliés par un système qui ne sera pas étudié dans ce sujet.

PROBLÉMATIQUES ET OBJECTIFS DE L’ÉTUDE 

Pour atteindre ses objectifs en matière d’autonomie et de longévité, le catamaran se doit d’être optimisé pour sa consommation d’énergie et être robuste face aux éléments du monde marin. Les critères de masse, de résistance, de durabilité et de consommation d’énergie sont donc prépondérants dans les choix technologiques effectués. L’étude propose de réfléchir sur trois problématiques différentes :

• La partie B traite du dimensionnement du système de gouverne du bateau ;
• La partie C aborde l’optimisation de la chaine d’énergie assurant la transmission de la poussée du bateau ;
• La partie D propose l’étude d’un modèle simplifié d’éléments structurels de la coque dans le but d’une optimisation de la masse du navire.