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Sciences

Brisons la glace

17-01-2018

Photo: CNRC

À Terre-Neuve, des ingénieurs testent les futurs brise-glaces dans un immense bassin intérieur. Visite de ce lieu devant lequel on ne peut rester de glace!

Il s’agit du plus grand bain de glace intérieur au Canada, sauf que personne ne s’y mouille. Seuls des modèles réduits de brise-glaces naviguent sous l’œil attentif des ingénieurs. Situé sur l’avenue de l’Arctique, à St. John’s, Terre-Neuve, ce bassin sert à tester la résistance, la manœuvrabilité et la propulsion des futurs brise-glaces dans un environnement arctique.

D’une profondeur de 3 m et d’une longueur de 90 m, cette installation, qui appartient au Conseil national de recherches Canada (CNRC), est la plus importante du genre au Canada, la deuxième étant située en Ontario. Pour transformer ce gigantesque volume d’eau en une banquise miniature, il faut plonger tout le bâtiment à -25 °C, pendant plusieurs heures. « On envoie dans l’air une bruine qui gèle en petits cristaux à la surface de l’eau. Ceux-ci formeront alors une couche de glace de plus en plus épaisse. On dirait presque que l’on cultive de la glace ! » s’amuse Jim Millan, directeur du CNRC à St. John’s. Et, selon les besoins, les ingénieurs peuvent reproduire la glace dans tous ses états : glace à la dérive, glace épaisse, fragments d’icebergs, calottes glaciaires, etc. Les ingénieurs du CNRC sont, pour ainsi dire, des experts en fabrication de glace, car il est crucial d’obtenir une structure des plus réalistes.

Lorsque le bassin est prêt, on remorque, à l’aide d’un pont mobile, le bateau à tester qui mesure de 4m à 6m de long, soit autant qu’une voiture. À l’aide d’une télécommande, on évalue alors la capacité du modèle réduit à se frayer un chemin dans la glace.

« C’est beaucoup moins dispendieux pour les chantiers navals d’expérimenter les bateaux à plus petite échelle avant de les construire, affirme Jim Millan. Un modèle réduit, en fibre de verre, coûte environ 200 000 $ alors qu’on peut dépenser jusqu’à 1 milliard de dollars pour un véritable brise-glace. L’investissement vaut la peine. Lors des essais, qui durent de une heure à une journée, on sait rapidement si l’on doit améliorer la sécurité, la conception du bateau ou s’il sera incapable de briser la glace. »

Puisqu’on utilise des maquettes à 1:25, on doit également appliquer cette échelle à l’épaisseur de la glace. « Par exemple, pour représenter un bateau de 100 m, on dispose d’un modèle réduit de 4 m. Quant à la glace, l’équivalent de 1 m correspond à une glace de 4 cm à l’intérieur du laboratoire de St. John’s », indique Jim Millan. La dureté de la glace est aussi réduite; on y ajoute du glycol pour la rendre un peu plus « molle ».

« La glace est un matériau compliqué à modéliser. On perfectionne la technique depuis une quinzaine d’années grâce à la collecte de données », explique le directeur du CNRC.

Les mesures obtenues par les instruments tels que caméras sous-marines, caméras infrarouges et accéléromètres permettent aux ingénieurs de transposer les résultats à la réalité et, ainsi, de bâtir un brise-glace puissant et résistant. Jusqu’à 12 navires par an peuvent être testés dans ces installations. Récemment, le CNRC a été chargé de mener des essais pour les futurs brise- glaces américains. Cela représente un défi pour les constructeurs, car ces navires doivent être conçus pour voguer autant à 40 °C qu’à -40 °C, puisqu’ils sont appelés à transiter depuis l’Équateur jusque vers l’Arctique. D’autres secteurs, comme les compagnies pétrolières qui construisent des structures en région nordique, bénéficient également des services du CNRC. Alors qu’on projette une augmentation du trafic maritime dans l’Arctique, parions que ces ingénieurs du froid ne manqueront pas de travail.

Galerie

Bassin de glace

Le bassin glacé a été inauguré en 1985. Plusieurs autres bassins dans le monde ont été construits vers cette époque, alors que le passage du Nord-Ouest commençait à être plus accessible. Bien avant que les brise-glaces ne prennent le large dans les eaux de l’Arctique, ils sont presque tous testés ici, dans le grand bassin du CNRC, à l’aide de modèles réduits. Le laboratoire de St. John’s, le plus grand au Canada, peut reproduire toutes les conditions de glace possibles.

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