Signalisation maritime

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1 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

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3 SOMMAIRE 1. ETUDE D UN PROJET DE SIGNALISATION MARITIME A. PROCEDURE ADMINISTRATIVE p.1 A.1. Création d un ESM ou modification des caractéristiques d un ESM existant p.1 A.2. Rénovation d un ESM (caractéristiques nautiques inchangées) p.4 B. DONNEES NECESSAIRES A LA CONCEPTION D UN DISPOSITIF D AIDES A LA NAVIGATION MARITIME p.5 B.1. Connaissance du risque p.5 B.2. L usage des routes maritimes (nature du risque) p.6 B.3. L environnement (facteurs de risque) p.7 C. DU BESOIN NAUTIQUE AU PROJET TECHNIQUE 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 B.1. Supports fixes p.11 B.2. Balises à flotteur p.12 B.3. Supports flottants : bouées p.12 B.4. Comparaison des différents types de support p.15 C. DIFFERENTS TYPES D AIDES A LA NAVIGATION MARITIME p.17 C.1. Aides visuelles régies par le système de balisage AISM p.17 C.2. Autres types d aides visuelles p.18 C.3. Aides radar p.22 C.4. Systèmes de radionavigation p.23 D. REGLES DE CALCUL POUR LES AIDES VISUELLES p.30 D.1. Perception des aides à la navigation : notions d optique p.30 D.2. Performances diurnes des aides passives p.32 D.3. Complémentarité entre couleurs, formes et voyants p.36 D.4. Performances nocturnes des aides lumineuses p.45 E. RECONNAISSANCE D INSTALLATION DES RADAR p.51 E.1. Introduction p.51 E.2. Réflecteurs radars p.51 E.3. Balises RACON p.54 F. AIDES SONORES p.55 F.1. Analyse nautique p.55 F.2. Classement des aides sonores p.55 F.3. Aspect réglementaire et doctrine générale p.57 Centre d Etudes Techniques Maritimes et Fluviales

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5 3. CHOIX ET DIMENSIONNEMENT DES APPAREILLAGES A. DONNEES CARACTERISANT UN ESM p.60 A.1. Taux de disponibilité de l ESM p.60 A.2. Caractères nautiques de l aide lumineuse p.62 A.3. Données qualitatives p.62 A.4. Paramétrage des données p.62 B. SIGNAL LUMINEUX p.63 B.1. Les différents types de lampes p.63 B.2. Composition des différents types de feux p.65 B.3. Dimensionnement des appareillages p.67 C. COMMANDE ET CONTROLE DU SYSTEME p.71 C.1. Dispositif de commande et contrôle p.71 C.2. Télécontrôle p.72 C.3. Les différentes technologies d automatismes constituant les appareillages de commande et contrôle p.72 D. SOURCES D ENERGIE p.73 D.1. Energie non renouvelable p.73 D.2. Energie renouvelable p.74 D.3. Cadre d utilisation des différentes énergies p.77 E. BATTERIES (STOCKAGE DE L ENERGIE) p.78 E.1. Caractéristiques techniques d une batterie p.78 E.2. Modes d exploitation des batteries p.78 E.3. Technologies des batteries utilisées en signalisation maritime p.79 F. CHOIX D UNE CONFIGURATION p.80 F.1. Autonomie de l ESM p.80 F.2. Sources d énergie et batteries p.80 F.3. Exemples de configurations courantes p.81 G. DIMENSIONNEMENT DES EQUIPEMENTS p.82 H. AUTRES POINTS IMPORTANTS p.83 H.1. Règles d installation des appareillages p.83 H.2. Protection contre la foudre p.85 I. REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES p.89 I.1. Documentation technique et administrative des Phares et Balises p.89 I.2. Autre documentation p.89 D. ANNEXES p.89 Centre d Etudes Techniques Maritimes et Fluviales

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7 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

8 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

9 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

10 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

11 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

12 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

13 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

14 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 fois l intensité requise si le fond lumineux est mineur 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 2 ème source lumineuse télécommandable, par temps de brume). Centre d Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 8

15 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

16 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) : - Fixe - Flottant Type de support Composition - Combinaison de différents types d aides sur un même ESM - Relation avec d autres aides et éléments observables Caractéristiques - 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

17 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 2 ème partie 4-2 (26 pages) -Documentation technique construction des Phares en mer, DT 2 ème partie 2-9 (10 pages) -Guide AISM sur la maintenance des Phares (Anglais) 1997 Centre d Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 11

18 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 : R m = L 2 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

19 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

20 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 CLASSE I : Balisage d atterrissage, bouées du large CLASSE II : Balisage semihauturier, de jalonnement et d approche CLASSE III : Balisage de proximité, chenalage courant Bouées phares, grosses bouées de séparation des trafic; cette classe regroupe les bouées exceptionnelles demandant, en général une étude spécifique.. 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. 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. 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

21 Pour plus de précision se rapporter à : -La documentation technique «Matériel flottant et Mouillage» (1997) -La Documentation technique 3 ème 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

22 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

23 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. Nature des marques 1. Marques latérales Support (type, forme, couleur) Rouge ou vert Cône ou cylindre 2. Marques cardinales Jaune et noire Disposition variable 3. Marques de danger isolé 4. Marques d eaux saines 5. Marques spéciales Noire avec 1 ou plusieurs bandes rouge Rouge et blanche Rayures verticales Jaune Aide passive Voyant (forme et couleur) Cylindre rouge / cône vert (zone A) 2 cônes noirs superposés, disposition variable en fonction du caractère 2 sphères noires superposées Aide active Feu (couleur, rythme) Rouge, vert Rythme quelconque Feu blanc scintillant Rythme normalisé pour chaque caractère Feu blanc à éclats groupés par 2 1 sphère rouge Feu blanc isophase, à occultation, à 1 éclat long 1 voyant en forme de «X» jaune Feu jaune, de rythme quelconque, différent de ceux décrits en 2, 3 et 4. Descriptif Ensemble d établissements (bouées, balises ou tourelles) matérialisant un chenal navigable Ensemble d établissements (bouées, balises ou tourelles) matérialisant les dangers pour la navigation par référence à leur position par rapport à celui-ci. (Card. Nord, Sud, Est, Ouest) Etablissement matérialisant un danger isolé Bouée située loin de tout danger, marquant souvent les atterrages d un port et le début de son chenal balisé ESM n ayant pas pour but principal d aider la navigation mais indiquant une zone ou une configuration donnée dans les documents nautiques appropriés. Centre d Etudes Techniques Maritimes et Fluviales 17

24 - 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 Nature de l aide Feux Deux, parfois Fixe Passive ou d alignements trois feux, qui, active alignés sur une même verticale, matérialisent l axe d un chenal. 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

25 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 Description Type de support Feu de Feu directionnel présentant Fixe guidage 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

26 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

27 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 candelas ( AISM 15milles 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