Principe de fonctionnement d’une grue de navire : comment fonctionne une grue hydraulique de navire

Une grue de navire est une grue fixée sur le pont d’un navire qui sert à soulever des cargaisons, des provisions et du matériel entre le navire, le quai et d’autres bateaux. La plupart des grues de navire de petite et moyenne taille actuellement en service sont hydrauliques : une pompe achemine de l’huile sous pression, via un distributeur, vers des vérins et des moteurs hydrauliques, qui à leur tour relèvent la flèche, font pivoter la grue et actionnent le treuil. Ce guide explique, étape par étape, comment fonctionne une grue de navire, pourquoi sa capacité varie en fonction de sa portée et sur un pont en mouvement, et dans quelles applications elle est généralement utilisée.

Nous fabriquons des grues hydrauliques à Xuzhou, en Chine, depuis 2003, notamment des grues marines articulées et télescopiques d’une capacité comprise entre 0,8 t et 25 t. Toutes les données indiquées ci-dessous sont tirées de nos propres plans techniques ; vous pouvez ainsi comparer les débits d’huile, les pressions de service et les capacités de charge réels, plutôt que de vous fier à des arguments marketing généraux.

Comment fonctionne une grue de navire ?

Une grue hydraulique de navire fonctionne selon une chaîne de conversions d’énergie, qui commence par un moteur à bord et se termine par la charge suspendue au crochet. Chaque maillon de cette chaîne correspond à un composant physique que vous pouvez identifier sur la grue elle-même :

1. Source d’énergie. Un moteur électrique ou un moteur diesel entraîne une pompe hydraulique.
2. Pompe. La pompe aspire l’huile du réservoir et fournit un débit constant, mesuré en litres par minute.
3. Distributeur. L’opérateur actionne un levier ou une télécommande, et le distributeur envoie de l’huile vers la fonction sélectionnée.
4. Actionneurs. Des vérins relèvent, replient et déploient la flèche ; un moteur hydraulique fait pivoter la grue ; un autre moteur fait tourner le tambour du treuil.
5. Structure. Le socle de pont, la couronne d’orientation, la colonne et la flèche supportent la charge et transmettent ses forces au pont.
6. Retour. L’huile retourne au réservoir via le distributeur, où elle refroidit et se décante avant d’être à nouveau aspirée par la pompe.

Les sections suivantes suivent le même ordre et expliquent ensuite ce qui change sur un pont en mouvement. Pour connaître les noms et les emplacements de chaque composant, consultez notre guide sur les pièces et la structure des grues de navire.

D’où vient l’énergie ?

Le type d’entraînement de la pompe d’une grue hydraulique n’a aucune importance, à condition que celle-ci fournisse le débit requis à la pression requise. À bord d’un navire, l’énergie hydraulique provient généralement de l’une des trois sources suivantes :

• Groupe hydraulique électrique sur le pont. Un moteur électrique, une pompe et un réservoir d’huile réunis en un seul ensemble et alimentés par le générateur du navire. Il est relativement silencieux, peut être installé à différents emplacements et fonctionne indépendamment du moteur principal.
• Pompe entraînée par le moteur (PTO). Une pompe montée sur une prise de force du moteur principal ou auxiliaire. Elle utilise la puissance déjà disponible à bord ; toutefois, le moteur doit tourner, et les variations de régime du moteur affectent directement la vitesse de la grue.
• Le système hydraulique existant du navire. De nombreux bateaux de travail et navires de pêche disposent déjà d’un circuit hydraulique en boucle pour les treuils et l’appareil à gouverner, et la grue peut y être raccordée, à condition qu’un débit disponible suffisant soit assuré.

Nos pages produits consacrées aux grues marines précisent que l’alimentation en huile peut provenir soit du système hydraulique du navire, soit d’un groupe hydraulique électrique ou diesel que nous fournissons avec la grue. Le principe équivalent sur les véhicules routiers, y compris le choix de la prise de force et l’adaptation de la pompe, est expliqué dans notre guide « Grue hydraulique pour camion ».

Quelle que soit la source d’énergie, le plan technique de la grue précise exactement ses exigences. Le débit d’huile détermine la vitesse d’exécution de chaque mouvement, tandis que la pression du système détermine la force que peuvent générer les vérins et les moteurs hydrauliques. Le tableau ci-dessous résume les chiffres correspondants tirés des plans de six de nos grues marines.

Modèle	Type de flèche	Charge maximale	Puissance recommandée	Débit d’huile	Pression	Réservoir d’huile	Orientation
SQ08ZA3TJ+1	Articulée, avec treuil	800 kg	3,5 kW	8 L/min	18 MPa	20 L	330°
SQ3.2ZA3TJ	Articulée, avec treuil	3 200 kg	15 kW	25 L/min	25 MPa	60 L	360°
SQ5ZA3TJ	Articulée, avec treuil	5 000 kg	22 kW	35 L/min	28 MPa	100 L	360°
SQ8ZA4TJ	Articulée, avec treuil	8 000 kg	25 kW	40 L/min	28 MPa	160 L	360°
SQ10ZA6TJ	Articulée, avec treuil	10 000 kg	30 kW	40 L/min	30 MPa	160 L	360°
SQ10SA4T	Télescopique	10 000 kg	37 kW	63 L/min	26 MPa	200 L	360°

Vous pouvez vérifier ces chiffres à l’aide d’une règle technique simple : la puissance hydraulique en kilowatts correspond approximativement au débit en L/min multiplié par la pression en MPa, puis divisé par 60. Par exemple, le modèle SQ8ZA4TJ nécessite 40 × 28 ÷ 60, soit environ 18,7 kW de puissance hydraulique, et le plan recommande un entraînement de 25 kW, ce qui offre une marge pour compenser les pertes de rendement de la pompe et du moteur. Par conséquent, si votre navire ne peut pas fournir une puissance suffisante, la grue fonctionnera lentement ou calera à pleine charge.

Le distributeur transforme l’action sur un levier en mouvement

Le distributeur hydraulique constitue le tableau de commande hydraulique de la grue. Il comporte une section, ou tiroir, pour chaque fonction : flèche principale, flèche secondaire, rallonges, orientation et treuil. Lorsque l’opérateur actionne un levier, le tiroir correspondant coulisse et ouvre un passage entre la pompe et un côté d’un vérin ou d’un moteur, tout en créant simultanément un passage entre le côté opposé et le réservoir. Le fait de déplacer le levier dans l’autre sens inverse le flux, ce qui fait descendre la flèche ou fait pivoter la grue dans le sens opposé.

La course des leviers permet également de réguler la vitesse. Un léger mouvement n’ouvre que partiellement le tiroir et laisse passer une partie du débit, ce qui offre le contrôle précis nécessaire pour déposer une charge en douceur sur un pont qui roule. Lorsque tous les leviers sont en position neutre, l’huile retourne vers le réservoir et toutes les fonctions restent à l’arrêt. Nos grues marines peuvent être commandées à l’aide de leviers manuels, depuis un siège surélevé ou par radiocommande, et le principe hydraulique reste identique quelle que soit la configuration.

Vérins : relevage, repliage et télescopage

Les vérins hydrauliques assurent la majeure partie du travail de levage. La pression d’huile s’exerce sur la surface du piston et, comme la force est égale à la pression multipliée par la surface, un vérin à grand alésage transforme une pression modérée en une force de poussée considérable. Trois mouvements principaux dépendent des vérins :

• Relevage. Le vérin de la flèche principale permet de relever et d’abaisser la flèche intérieure autour de son pivot situé sur la colonne. Le mouvement de relevage rapproche le crochet de la grue et le place plus haut.
• Repliage. Sur une grue articulée, un deuxième vérin replie la flèche extérieure autour de l’articulation. Cela permet à la grue de franchir un pavois ou d’atteindre l’intérieur d’une cale, puis de se replier en un ensemble compact sur le pont.
• Télescopage. Des vérins d’extension situés à l’intérieur de la flèche poussent les sections vers l’extérieur pour augmenter la portée. Les grues télescopiques gagnent ainsi en portée ; les grues articulées utilisent également ce principe sur la flèche extérieure.

Le plan de notre grue marine télescopique SQ10SA4T illustre comment l’angle de la flèche influe sur la capacité de levage. Lorsque la flèche est déployée à 9,02 m et positionnée horizontalement à 0°, le crochet se trouve à un rayon de 9,0 m et la capacité nominale est de 2 200 kg. Relevée à 60°, cette même flèche ramène le crochet à 4,4 m, tandis que la capacité nominale passe à 4 300 kg ; à 75°, les chiffres sont respectivement de 2,3 m et 7 000 kg. La grue n’est pas devenue plus puissante ; la charge s’est simplement rapprochée du centre d’orientation.

La question de savoir quelle configuration de flèche convient à un navire donné est un autre sujet. Notre article sur les types de grues utilisées à bord d’un navire les compare, et les pages de catégories répertorient nos grues marines articulées et nos grues marines à flèche télescopique.

Orientation : comment la grue tourne

L’orientation correspond à la rotation de l’ensemble de la grue autour de son socle. Un moteur hydraulique, généralement relié par un réducteur, entraîne un petit pignon qui s’engrène avec une grande couronne dentée située sur la couronne d’orientation. Cette couronne supporte le poids de la grue et le moment de renversement de la charge, tout en permettant à la structure supérieure de tourner.

L’amplitude de rotation est déterminée par la conception : les plans précisent 330° pour le modèle compact SQ08ZA3TJ+1 et 360° pour les modèles plus grands du tableau ci-dessus. Lorsque l’orientation s’arrête, le frein du moteur ou le clapet de maintien maintient la grue en position, ce qui est particulièrement important en mer, car la gîte du pont entraîne la charge suspendue à tirer la flèche vers le bas. Notre guide sur les mécanismes d’orientation de grue explique plus en détail les configurations de couronne dentée, de vis sans fin et de pignon.

Levage : treuil, câble métallique et mouflage

Une grue sans treuil effectue le levage uniquement en déplaçant sa flèche ; la hauteur du crochet ne varie donc que lorsque la flèche se déplace. Une grue équipée d’un treuil permet de monter et d’abaisser le crochet indépendamment ; c’est pourquoi la plupart des grues de navire en sont équipées : cela permet à l’équipage d’abaisser une charge au fond d’une cale ou jusqu’à un bateau à couple, puis de la hisser verticalement.

Le treuil se compose d’un tambour entraîné par un moteur hydraulique via un réducteur, ainsi que d’un frein qui immobilise le tambour dès que le moteur s’arrête. Le câble métallique part du tambour, longe la flèche, passe sur une poulie située en tête de flèche, puis descend jusqu’au crochet. Lorsque le câble est mouflé à travers une moufle à plusieurs brins, comme sur la photo de couverture de ce guide, chaque brin supplémentaire partage la charge ; le treuil nécessite donc moins de force de traction, bien que le crochet se déplace en conséquence plus lentement.

La réglementation américaine relative aux opérations de manutention portuaire pour les grues faisant partie de l’équipement permanent d’un navire, 29 CFR 1918.55, établit trois exigences pratiques concernant le système de levage. Premièrement, il doit rester au moins « trois tours complets de câble sur les tambours non rainurés, et deux tours complets sur les tambours rainurés ». Deuxièmement, les freins « doivent être surveillés pendant l’utilisation », et s’ils ne peuvent pas retenir la charge, la grue ne doit pas être utilisée. Troisièmement, lorsqu’une grue est équipée d’un dispositif de descente motorisée, il ne doit y avoir « aucune chute libre de l’équipement lorsqu’une charge est accrochée ».

La vidéo de 55 secondes ci-dessous présente ces composants sur notre SQ8ZA4TJ, une grue marine articulée de 8 t équipée d’un treuil : le moteur d’orientation, le distributeur et les guide-flexibles sur la colonne, le tambour du treuil hydraulique et le pupitre des leviers de commande.

Moment de charge : pourquoi la capacité diminue avec la portée

Le moment de charge correspond au poids suspendu au crochet multiplié par la distance horizontale qui sépare ce dernier du centre d’orientation ; c’est cette valeur qui limite en dernier ressort chaque grue. La structure métallique, la couronne d’orientation et le socle de pont doivent tous résister à ce moment ; par conséquent, plus le crochet s’éloigne vers l’extérieur, plus la charge que la grue est autorisée à lever diminue.

L’abaque de charge de notre grue marine SQ5ZA3TJ de 5 tonnes illustre cette relation. Elle soulève 5 000 kg à 2,1 m, ce qui correspond à son moment nominal de 10,5 t·m. À 4,45 m, la capacité nominale est de 2 350 kg, à 6,2 m, elle est de 1 600 kg, et à la portée maximale de 8,05 m, elle est de 1 100 kg.

Exemple de scénario (à titre d’illustration, il ne s’agit pas d’un dossier client) : un équipage prévoit de soulever une palette de 1 500 kg de provisions depuis le quai à l’aide d’une grue SQ5ZA3TJ, la palette se trouvant à 6,2 m de la grue. L’abaque autorise 1 600 kg à cet endroit. Si le crochet, les élingues et les manilles pèsent 60 kg, le poids total s’élève à 1 560 kg, ce qui reste dans les limites de la capacité nominale mais ne laisse qu’une marge très réduite. Si le navire gîte en s’éloignant du quai, la charge dérive vers l’extérieur et le rayon augmente. La solution la plus sûre consiste à rapprocher le navire ou à déposer la palette plus près de la grue.

Nos guides consacrés au moment de levage d’une grue et à la lecture de l’abaque de charge d’une grue expliquent ce calcul plus en détail.

Ce qui change lorsque la grue se trouve sur un navire

Le principe hydraulique est identique à celui d’une grue auxiliaire sur camion ou d’une grue de quai ; cependant, un navire est constamment en mouvement, et ce mouvement modifie la manière dont les forces s’exercent sur la structure de la grue :

• Gîte et assiette. Lorsque le pont s’incline, la charge reste suspendue à la verticale. Du côté le plus bas, le crochet se retrouve plus éloigné de la grue que le rayon indiqué sur la flèche, et celle-ci subit une charge latérale pour laquelle elle n’a pas été conçue.
• Roulis, tangage et houle. Les mouvements du navire font osciller la charge et génèrent des forces dynamiques à chaque fois que le câble se tend brusquement. Le levage à partir d’un bateau qui monte et descend le long du bord est le cas le plus difficile.
• La grue fait gîter le navire. Une charge orientée par-dessus bord déplace le centre de gravité du navire, et sur un petit bateau ou une barge, la gîte peut être importante. Notre guide sur les grues de barge présente une méthode simple d’estimation de la gîte.
• Le pont doit supporter la grue. Le socle transmet l’intégralité du moment à la structure du pont. La règle 6 du règlement britannique sur le levage dans la marine marchande exige que les équipements de levage présentent une résistance et une stabilité adéquates, « en tenant compte notamment des contraintes induites au niveau de leur point de montage ou de fixation ».

L’abaque de charge est généralement établi pour une base de grue à niveau. À moins que le fournisseur de la grue ne fournisse des données spécifiques concernant la gîte, respectez une marge nette en dessous des valeurs de l’abaque, réduisez la vitesse de chaque mouvement et interrompez le levage dès que le mouvement du navire rend la charge difficile à contrôler. Votre architecte naval doit vérifier la résistance du pont et la stabilité lorsque la grue est à pleine portée.

Dispositifs de sécurité dans le circuit hydraulique

L’huile sous pression constituant la force motrice de la grue, la plupart des dispositifs de protection sont des valves intégrées au circuit hydraulique. Une grue hydraulique de navire type comprend les éléments suivants :

• Soupape de décharge principale. Elle s’ouvre lorsque la pression atteint la limite définie, empêchant ainsi la pompe de faire fonctionner le système au-delà de sa pression de service.
• Clapets de retenue sur les vérins. Montés directement sur chaque vérin, ils retiennent l’huile afin que la flèche ne puisse pas s’abaisser en cas de rupture d’un flexible ou de perte de pression. Notre article sur le clapet de verrouillage hydraulique explique leur fonctionnement.
• Limiteur de moment de charge. Sur la plupart des grues hydrauliques, il détecte la pression dans le vérin de levage principal et coupe tout mouvement susceptible d’augmenter le moment de charge une fois la limite atteinte, tandis que les mouvements qui le réduisent restent généralement disponibles.
• Frein de treuil. Un frein, généralement à ressort, maintient le tambour immobilisé dès que le moteur du treuil n’est pas entraîné.
• Fins de course. Ils empêchent le crochet de heurter la tête de flèche et le câble de se dérouler trop loin. La même réglementation américaine stipule que les systèmes de contournement des fins de course « doivent être sécurisés pendant toutes les opérations de manutention de cargaisons ».

Aucun de ces dispositifs ne remplace un opérateur formé et compétent.

Où utilise-t-on les grues de navire ?

Les grands terminaux à conteneurs utilisent des grues à conteneurs dédiées installées sur les quais, tandis que les grues hydrauliques de navire décrites ici sont utilisées pour les opérations de levage quotidiennes, de moindre envergure, à bord et autour des navires :

• Provisions, approvisionnements et pièces de rechange à bord des navires de charge, levés du quai jusqu’au pont. Notre guide sur les grues de pont aborde les questions de portée et d’arrimage.
• Bateaux de travail et bateaux de pêche, où une petite grue articulée manipule les filets, les caisses de pêche, les casiers et le matériel. Consultez le guide des grues de bateau.
• Barges et pontons transportant des matériaux de construction, des tuyaux ou du matériel de dragage. Le guide des grues de barge traite du dimensionnement et de la gîte.
• Socles fixes sur les quais, les jetées et les plates-formes en acier. Consultez le guide des grues sur socle.
• Travaux portuaires et dans les docks aux côtés d’autres grues de quai, comparées dans quelles grues sont utilisées dans les docks.

Nos grues marines hydrauliques sont conçues pour les ports, les barges, les bateaux de travail et les navires côtiers, et nous dimensionnons chacune d’entre elles en fonction du navire sur lequel elle travaillera.

Règles applicables aux grues à bord des navires

Au Royaume-Uni, la réglementation générale relative au levage ne s’applique généralement pas à bord des navires. La présentation du LOLER par le HSE précise que « tout équipement de levage utilisé à bord des navires est généralement exclu, car d’autres dispositions relatives à la sécurité de ces équipements sont prévues par la législation sur la marine marchande ». Ces dispositions sont le règlement de 2006 sur la marine marchande et les navires de pêche (opérations de levage et équipements de levage).

Deux dispositions de ces règlements découlent directement du principe de fonctionnement. La règle 9 exige que les équipements de levage embarqués sur un navire, dont la charge maximale d’utilisation varie en fonction du rayon, soient munis d’« un indicateur précis, clairement visible par l’opérateur », indiquant le rayon et la charge maximale d’utilisation correspondant à ce rayon. La règle 12 exige que les équipements exposés à des conditions susceptibles de les détériorer, comme sur un pont découvert, fassent l’objet d’un examen approfondi au moins tous les 12 mois, et tous les 6 mois pour les accessoires de levage et les équipements destinés au levage de personnes, ou dans le cadre d’un programme d’examen.

Aux États-Unis, le 29 CFR 1918.51 stipule que la charge maximale d’utilisation indiquée sur l’équipement « ne doit pas être dépassée » et que les équipements de manutention doivent être inspectés avant chaque utilisation.

Certains navires doivent également obtenir l’approbation d’une société de classification pour leurs grues de pont. Nos grues marines hydrauliques ne sont pas certifiées par une société de classification ; par conséquent, si votre navire ou votre projet l’exige, veuillez vérifier ce point avec nous avant de passer commande.

Foire aux questions

Comment fonctionne une grue de navire, en termes simples ?

Un moteur entraîne une pompe hydraulique, qui achemine l’huile, via un distributeur, vers les vérins et les moteurs. Les vérins permettent de relever, de replier et de déployer la flèche ; un moteur fait pivoter la grue et un autre entraîne le treuil qui permet de lever et d’abaisser le crochet.

Qu’est-ce qui alimente une grue hydraulique de navire ?

Un groupe hydraulique électrique sur le pont, une pompe entraînée par le moteur principal ou auxiliaire, ou encore le circuit hydraulique du navire. Le plan de la grue indique le débit et la pression d’huile requis ; par exemple, 35 L/min à 28 MPa pour notre SQ5ZA3TJ.

Pourquoi une grue de navire soulève-t-elle moins à pleine portée ?

Parce que la limite est le moment de charge, c’est-à-dire la charge multipliée par le rayon. Notre SQ5ZA3TJ soulève 5 000 kg à 2,1 m, mais seulement 1 100 kg à 8,05 m. La gîte du navire peut porter le rayon réel au-delà du rayon prévu ; il faut donc prévoir une marge.

Quelle est la différence entre le relevage et l’orientation ?

Le relevage permet de relever ou d’abaisser la flèche dans un plan vertical, ce qui modifie le rayon et la hauteur du crochet. L’orientation fait pivoter l’ensemble de la grue autour de son socle, ce qui déplace le crochet en cercle.

À quelle fréquence une grue embarquée doit-elle être examinée ?

Conformément à la réglementation britannique relative aux opérations de levage dans la marine marchande, une grue exposée aux intempéries doit faire l’objet d’un examen approfondi au moins tous les 12 mois, et ses accessoires de levage tous les 6 mois, sauf si un programme d’examen prévoit d’autres fréquences. Vérifiez également la réglementation de votre État du pavillon et le manuel de la grue.

Comment nous avons élaboré ce guide

Nous avons compilé les débits, les pressions, les capacités des réservoirs d’huile, les angles d’orientation et les capacités de charge à partir des plans techniques BOB-LIFT des modèles SQ08ZA3TJ+1, SQ3.2ZA3TJ, SQ5ZA3TJ, SQ8ZA4TJ, SQ10ZA6TJ et SQ10SA4T, ainsi que de l’abaque de charge du modèle SQ5ZA3TJ. Les options d’alimentation, les modes de commande et la réponse relative à l’approbation de classe proviennent de nos pages produits en ligne consacrées aux grues marines. Les citations proviennent du texte officiel de l’eCFR (29 CFR 1918.51 et 1918.55), des sites legislation.gov.uk et hse.gov.uk. Achord Chan, Product Operations Director, a révisé ce guide en novembre 2026. Il ne remplace pas le manuel de votre grue, les conseils de votre architecte naval ni la réglementation de votre État du pavillon.

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