Un algorithme pour permettre aux brise-glaces de mieux naviguer dans l’Arctique

Des scientifiques sud-coréens ont développé un modèle numérique capable de prédire la résistance de la banquise. Cela permettra aux brise-glaces d’emprunter les routes maritimes de l’Arctique avec plus d’efficacité.

Le réchauffement climatique accroît le développement de plus en plus important des routes maritimes de l’Arctique. Afin d’améliorer les capacités des brise-glaces à se déplacer dans la région, des chercheurs de l’Université nationale de Pusan, en Corée du Sud, ont travaillé sur un algorithme qui permet de prévoir la résistance de la banquise, un facteur essentiel pour le déplacement des brise-glaces.

L’étude publiée dans la revue Ocean Engineering souligne d’ailleurs que l’une des exigences fondamentales d’un bateau naviguant dans les mers polaires est sa capacité à prédire la résistance de la banquise.

« De nombreux experts ont utilisé des algorithmes numériques pour étudier la capacité des brise-glaces », explique le document. « Cependant, la plupart de ces algorithmes ne peuvent pas être utilisés pour étudier le processus continu de rupture de la glace, et il n’existe pas de critère général de rupture de la glace pour différents environnements. »

C’est dans ce contexte que les scientifiques sud-coréens ont développé un algorithme numérique utilisant un modèle élastique basé sur la méthode dite des particules mobiles semi-implicites.

« Nous sommes partis du principe que la glace est une matière élastique linéaire avant la rupture, et nous avons appliqué la théorie de la contrainte de traction maximale comme critère de rupture », a dit Park Jong-chun, directeur de l’étude et professeur à l’Université de Pusan.

Un modèle précis

M. Park indique que la méthode des particules mobiles semi-implicites est un procédé particulaire basée sur la mécanique des milieux continus, idéale pour étudier le processus de rupture de la glace, y compris le développement d’un phénomène de type fissure.

« En outre, une fonction scalaire a été introduite pour représenter la position relative d’une nouvelle fissure de glace par rapport aux particules qui lui sont adjacentes, et un algorithme de recherche a été utilisé pour prédire les points de collision entre la glace et la coque », précise-t-il.

Le professeur ajoute qu’une « technique hybride de calcul parallèle » a également été introduite pour gérer les calculs à grande échelle. Le modèle a été testé avec des essais de flexion à trois points sur des prototypes d’eau douce et de glace.

« Ces essais ont révélé une augmentation de la précision du modèle lorsque les propriétés de la glace étaient proches des propriétés élastiques linéaires choisies pour le modèle », ajoute-t-il.

M. Park poursuit en racontant que des simulations ont été réalisées avec l’aide d’un brise-glace baptisé Araon. Selon ses conclusions, le modèle peut prédire avec succès la résistance de la banquise à laquelle est confronté un brise-glace, ainsi que l’apparition de fractures.

« Il peut être utilisé pour concevoir des brise-glaces capables d’emprunter la route maritime du Nord, où ils sont souvent confrontés à la glace », note-t-il. « Le développement de cette route maritime favorisera le commerce et garantira une meilleure répartition des ressources. »