Ce qu'ils proposent est une série de cylindres verticaux, chacun entouré de quatre longues lattes en forme de gouvernail. Les ingénieurs ont découvert que cette structure brise efficacement une vague en jets turbulents, dissipant finalement la majeure partie de son énergie totale.
AVEC LA COURTOISIE DES CHERCHEURS
Des chercheurs du MIT Sea Grant avaient remarqué que les vannes cylindriques anti-éruption dans les puits de pétrole et de gaz offshore généraient une forte traînée et se demandaient si une structure similaire pourrait aider à maîtriser les vagues. Ils ont collaboré à la conception avec des chercheurs du Center for Bits and Atoms, qui ont adapté leurs travaux sur les structures cellulaires ultralégères pour l'industrie aérospatiale.
Les chercheurs ont imprimé en 3D une version en plastique à l’échelle du laboratoire, mais ont déterminé que l’utilisation d’un matériau plus poreux serait tout aussi efficace. Ils prévoient de fabriquer des structures à grande échelle à partir de ciment durable, en les moulant selon un motif de « voxels » semblables à des boîtes d’œufs qui seraient hospitaliers pour les poissons. Les cylindres pourraient être reliés pour former un long mur semi-perméable que les ingénieurs pourraient ériger à environ 800 mètres du rivage. Les premières expériences avec les prototypes suggèrent que le récif architecturé pourrait réduire l'énergie des vagues entrantes de plus de 95 %.
« Ce serait comme un long brise-vagues », déclare Michael Triantafyllou, 1977, ScD 1979, professeur de génie mécanique et directeur du MIT Sea Grant, qui est l'auteur principal d'un article sur le travail. « Si les vagues atteignent six mètres de haut en direction de cette structure récifale, elles auront finalement moins d'un mètre de haut de l'autre côté. Cela tue donc l’impact des vagues, ce qui pourrait empêcher l’érosion et les inondations.
L’équipe fabrique actuellement des structures voxels en ciment et les assemble dans un récif architecturé à l’échelle du laboratoire, qu’elle testera dans diverses conditions de vagues. Ils envisagent que la conception pourrait être modulaire, évolutive à n’importe quelle taille souhaitée et facile à construire sur site ou à transporter et à installer dans divers sites offshore. « Maintenant, nous simulons les modèles marins réels et testons les performances de ces modèles lorsque nous devrons éventuellement les déployer », explique Anjali Sinha '23, une étudiante diplômée du MIT qui a récemment rejoint le groupe.
Ensuite, l'équipe espère travailler avec des villes balnéaires du Massachusetts, où l'eau est trop froide pour les coraux, pour tester les structures à une échelle pilote.
« Ces structures de test ne seraient pas petites », souligne Triantafyllou. « Ils mesureraient environ un mile de long et environ cinq mètres de haut, et coûteraient environ 6 millions de dollars par mile. Ce n'est donc pas bon marché. Mais cela pourrait éviter des milliards de dollars de dégâts causés par les tempêtes. Et avec le changement climatique, la protection des côtes va devenir un enjeu majeur.»