Agrégation concours externe 

Section : Sciences Industrielles de l’Ingénieur 
Épreuve d'admissibilité 
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Support : Porte-conteneurs Meltem 

Contexte de l’étude 

D’après l’Organisation maritime internationale (OMI), le transport maritime représente au niveau mondial près de 3% des émissions de gaz à effet de serre.

Moyen de transport efficace d’un point de vue énergétique rapporté aux volumes transportés, le transport maritime n’en est pas moins quasi exclusivement dépendant des énergies fossiles. Il doit aujourd’hui opérer une transition énergétique sans précédent afin de respecter les engagements fixés au niveau international et européen, mais aussi contribuer à l’effort national de décarbonation. Pour répondre aux objectifs, plusieurs technologies sont à l’étude comme l’utilisation de piles à combustibles, la motorisation électrique et la propulsion vélique. C’est cette dernière qui est étudiée dans la suite.

Le porte-conteneurs Meltem (figure 1), développé par l’entreprise Zéphyr Borée, est doté de quatre paires d’ailes, conçues par l’entreprise CWS. Il possède une passerelle 3/4 avant, de manière à pallier l’obstruction de la visibilité sur l’avant du navire. La propulsion mécanique est assurée par deux moteurs thermiques de 4 800 kW. Afin de limiter la hauteur du centre de voilure, la hauteur maximum des bays de conteneur est réduite par rapport à un navire conventionnel de mêmes dimensions. La capacité maximale géométrique est donc moindre, mais la capacité de chargement de 1 800 conteneurs de 14 tonnes en moyenne reste identique à celle d’un navire de mêmes dimensions sans ailes.

Travail demandé 

L’étude est composée de 6 parties :

• Partie 1 : Pertinence de l’usage d’ailes rigides.

Objectif : justifier l’ajout d’ailes rigides sur des porte-conteneurs dans un contexte de décarbonation des activités maritimes.

• Partie 2 : Prédimensionnement du mât de l’aile.

Objectif : vérifier le dimensionnement de la structure du mât pliable qui supporte l’aile rigide.

• Partie 3 : Dimensionnement, consommation et commande des moteurs de pivotement des ailes.

Objectif : choisir le motoréducteur permettant de faire pivoter les ailes autour de l’axe vertical afin de garantir une bonne orientation de celles-ci par rapport au vent apparent. À partir de ce choix, estimer la consommation électrique nécessaire au fonctionnement à partir d’un scénario établi, et étudier les performances de l’association machine-convertisseur

• Partie 4 : Contrôle de la position des ailes.

Objectif : étudier différents systèmes permettant la commande de l’orientation des ailes en fonction de la direction du vent.

• Partie 5 : Déploiement et inversion des ailes.

Objectif : vérifier le dimensionnement des vérins de déploiement de l’aile.

• Partie 6 : Synthèse.

Objectif : réaliser un bilan énergétique de la propulsion vélique.

Ces parties sont indépendantes. Il est toutefois recommandé de les aborder dans l’ordre proposé