Brise-glace
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Brise-glace Polarstern
Brise-glace Polarstern

Un brise-glace est un navire utilisé pour ouvrir ou maintenir ouvertes des voies de navigation dans les eaux prises par la banquise.

L'orthographe brise-glaces est également rapportée dans certains dictionnaires, mais moins fréquente que l'autre. Dans les deux cas, le nom est invariable : des brise-glace ou des brise-glaces.

Généralités

Pour qu'un navire (Un navire est un bateau destiné à la navigation maritime, c'est-à-dire prévu pour naviguer au-delà de la limite où cessent de s'appliquer les règlements...) soit considéré comme un brise-glace, il doit disposer de trois caractéristiques : une coque renforcée pour le passage dans la glace (La glace est de l'eau à l'état solide.), une étrave (L'étrave est la pièce saillante de la coque d'un navire qui prolonge la quille vers l'avant. Plus généralement, l'avant, le nez, d'un bateau. La proue, terme désignant la meme pièce du navire, n'est plus...) de forme spéciale, et suffisamment de puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) pour avancer. Un navire " ordinaire ", sans coque renforcée, ne se risque pas à toucher (Le toucher, aussi appelé tact ou taction, est l'un des cinq sens de l'homme ou de l'animal, essentiel pour la survie et le développement des êtres...) la glace. Pour se frayer un chemin, un brise-glace utilise sa puissance pour avancer sur la glace, puis son poids (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la Terre sur un corps massique en raison uniquement du voisinage de...) la casse ; il faut ensuite que l'étrave dégage les morceaux cassés sur le côté afin qu'ils ne s'entassent pas sur l'avant. Le cycle se répète ensuite.

Le système de propulsion (La propulsion est le principe qui permet à un corps de se mouvoir dans son espace environnant. Elle fait appel à un propulseur qui transforme en force motrice l'énergie fournie par le milieu extérieur...) peut courir un grand risque d'endommagement. Avec les nombreuses vibrations induites par le passage dans la glace, ce sont les principaux problèmes que les architectes navals tentent de résoudre.

Histoire

Sankt Erik, brise-glace lancé en 1915. L'étrave a déjà une forme moderne.
Sankt Erik, brise-glace lancé en 1915. L'étrave a déjà une forme moderne.

Des bateaux renforcés pour le passage dans la glace existaient dès les premières expéditions polaires. En bois, et utilisant des formes conventionnelles, ils étaient renforcés par un deuxième couche au niveau de la flottaison et de nombreux renforts ; des bandes de fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le métal de transition et le matériau ferromagnétique le plus courant dans la vie quotidienne, sous forme pure ou...) étaient placées autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres...) de la coque, et parfois des plaques de métal (Un métal est un élément chimique qui peut perdre des électrons pour former des cations et former des liaisons métalliques ainsi que des liaisons ioniques dans le cas des métaux alcalins....) au niveau de l'étrave et sous la quille. Ces renforts étaient destinés à faciliter le passage dans la glace mais aussi à limiter les dégâts si le navire était pris dans les glaces, incapable de bouger : dans ce cas, les forces transmises par la banquise (La banquise est une étendue de mer gelée. Elle se forme durant l'hiver polaire, lorsque la température de l'eau de mer descend en dessous de -1,9°C. Au cœur de l'hiver, l'épaisseur de glace peut...) (provenant de l'action du vent (Le vent est le mouvement d’une atmosphère, masse de gaz située à la surface d'une planète. Les vents les plus violents connus ont lieu sur Neptune et sur...) à une grande distance) peuvent faire exploser la coque ; ce fut le cas pour l'Endurance d'Ernest Shackleton.

Le Yermak russe de 1917
Le Yermak russe de 1917

Le premier brise-glace connu équipé d'une machine à vapeur (La machine à vapeur est une invention,dont les évolutions les plus significatives datent du XVIIIe siècle. C'est un moteur thermique à combustion externe, il transforme l'énergie thermique que...) était le Pilot, construit à Kronstadt en 1864. Au début du XXe siècle, de nombreuses nations commencèrent à exploiter des brise-glaces côtiers ; la Russie (puis l'Union soviétique) construisirent aussi plusieurs brise-glaces océaniques, déplaçant environ 10 000 tonnes. D'autres avancées technologiques survinrent, mais le principal progrès fut le développement de la propulsion nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :), avec le brise-glace russe Lénine de 1959.

Architecture (L’architecture peut se définir comme l’art de bâtir des édifices.)

Brise-glace japonais Fuji, transformé en bateau-musée. On distingue la forme caractéristique de l'étrave
Brise-glace japonais Fuji, transformé en bateau-musée. On distingue la forme caractéristique de l'étrave

Un brise-glace moderne a en général une étrave convexe (En géométrie, un objet est convexe si pour toute paire de points { A , B } de cet objet, le segment [AB] qui les joint est entièrement contenu dans l'objet. Par exemple, un cube plein, un disque...), en plusieurs segments. Il comporte des hélices protégées à la fois à l'avant et à l'arrière, pour pouvoir faire marche (La marche (le pléonasme marche à pied est également souvent utilisé) est un mode de locomotion naturel. Il consiste en un...) arrière facilement, ainsi que des propulseurs d'étrave et de poupe. La superstructure est souvent réhaussée et isolée du reste de la coque, afin de réduire les vibrations transmises. On trouve souvent une plate-forme pour hélicoptères pour la liaison et la reconnaissance.

Certains systèmes sont typiques de ces navires : ils comportent souvent des ballasts latéraux et de puissantes pompes, afin de faire rouler rapidement le navire d'un bord à l'autre et éviter de rester pris dans les glaces. Des ouvertures peuvent également être pratiquées dans la coque, sous la flottaison, afin d'éjecter des bulles qui permettent de casser la glace si le navire se retrouve coincé.

L'absence d'appendices et leur quille ronde les rendent particulièrement propices au roulis ; certains utilisent des systèmes anti-roulis, en général des ballasts supplémentaires, puisqu'il est impossible d'utiliser des appendices extérieurs. Ils ont aussi une consommation de fuel assez élevée. Un autre problème est leur passage dans les vagues, puisque leur proue (La proue est le nom donné à la partie avant d'un bateau ; le terme est aujourd'hui délaissé en faveur d'étrave, qui reste plus technique.) arrondie les rend vulnérables au slamming (chocs qui se produisent sur les parties planes du fond d'un navire quand ce dernier retombe dans l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) après avoir émergé).

Avancées récentes

Le Polar Sea américain en route.
Le Polar Sea américain en route (Le mot « route » dérive du latin (via) rupta, littéralement « voie brisée », c'est-à-dire creusée dans la roche, pour ouvrir le chemin.).

Parmi les récentes avancées, on peut citer les pods, propulseurs orientables, qui améliorent à la fois la manoeuvrabilité et l'efficacité ; en revanche, ils sont d'autant plus vulnérables à un choc (Dès que deux entitées interagissent de manière violente, on dit qu'il y a choc, que ce soit de civilisation ou de particules de hautes énergies.) avec un bloc de glace.

Dans les années 1980, des aéroglisseurs ont été utilisés avec succès comme brise-glaces sur les rivières : au lieu de casser la glace d'au-dessus, ils injectent une bulle d'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude,...) en-dessous de la couche de glace. L'objectif dans ce cas est moins de créer un canal de navigation (La navigation est la science et l'ensemble des techniques qui permettent de :) que d'empêcher la formation de "barrages de glace" sous les ponts qui pourraient entraîner une inondation (Le terme inondation fait traditionnellement référence au débordement d'un cours d'eau qui submerge les terrains voisins. Il doit évidemment être étendu aux débordements des...).

Cette animation (L'animation consiste à donner l'illusion du mouvement à l'aide d'une suite d'images. Ces images peuvent être dessinées, peintes, photographiées,...) présente une simulation numérique (Une information numérique (en anglais « digital ») est une information ayant été quantifiée et échantillonnée, par opposition à une...) d'un navire se déplaçant dans un canal rempli de blocs de glace.

Classification

Les sociétés de classification appliquent différents critères pour classer un navire comme "brise-glace", ou "capable de naviguer dans la glace". De la classification dépendra la zone de navigation, elle-même basée sur l'épaisseur et le type de glace.

Le tableau (Tableau peut avoir plusieurs sens suivant le contexte employé :) ci-dessous présente quelques classifications courantes, définies selon le type et l'épaisseur de glace de la zone d'opération. Les classes "CAC" sont les "Canadian Arctic Classes", qui s'appliquent aux brise-glace, tandis que les "Type" sont plutôt pour les navires marchands renforcés, comme on rencontre dans la Baltique. Les classes 1A et 1AS sont utilisées par les sociétés de classification générales, comme la Lloyd's ou Det Norske Veritas.

Laurence M. Gould, brise-glace américain dans le port de Punta Arenas ( Chili )
Laurence M. Gould, brise-glace américain dans le port de Punta Arenas ( Chili )
Définitions de différentes classes de navire
Classe Type de glace Épaisseur (m)
CAC 1 Plusieurs années -
CAC 2 Plusieurs années > 3
CAC 3 2e année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) > 2
CAC 4 1re année, épaisse > 1,2
1AS 1re année, moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun...) 0,7 - 1,2
Type A 1re année, moyenne 0,7 - 1,2
Type B 1re année, fine 0,5 - 0,7
Type C 1re année, fine 0,3 - 0,5
Type D grise-blanche 0,15 - 0,30
Type E grise 0 - 0,15
Équivalences approximatives entre les classes
Société de classification /
Administration nationale
Équivalences approximatives entre classes
Conseil consultatif maritime canadien (CCMC) CAC 1 CAC 2 CAC 3 CAC 4 Type A Type B Type C Type D
Russian Maritime Register of Shipping LL1 LL2 LL3 LL4 ULA UL L1 L2 L3
Det Norske Veritas P30 P20 P10 / I15 I10 I05 1A* 1A 1B 1C
Lloyd's Register of Shipping LR 3 LR 2 LR 2 / LR 1.5 LR 1.5 LR 1 / 1AS 1A 1B 1B 1C
Administrations finlandaises et suédoises 1AS / 1A 1B 1B / 1C 1C
Germanischer Lloyd E4 E3 E2 E1
Bureau Veritas 1AS 1A 1B 1C
American Bureau of Shipping 1AA 1A 1B 1C

Opération

Les brise-glaces sont requis afin de garder les routes commerciales ouvertes, que la banquise soit saisonnière ou permanente ; ils sont aussi utilisés dans les ports, par exemple pour que les bateaux de pêche puissent sortir.

Ce sont des navires coûteux, à l'achat comme à l'utilisation, et ce quel que soit leur moyen de propulsion. En raison de leur forme, ils ont aussi un comportement à la mer (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.) qui les rend inconfortables en haute mer ; dans la glace, ce sont les vibrations qui réduisent le confort.

Source

  • Brian Veitch, Neil Bose, Ian Jordaan, Mahmoud Haddara et Donald Spencer, chap. XL " Ice-capable ships ", dans Thomas Lamb (dir.), Ship Design and Construction [détail des éditions].
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