LA CRAWLERWAY
Au début de l'étude qui doit définir le moyen de transport de l'énorme lanceur Saturn V, on trouve plusieurs solutions : le transport par voie fluviale et par voie ferrée. La première solution est d'abord envisagée, mais elle demande une plateforme sur flotteurs, maintenue à la verticale avec une extrême précision, et nécessitant des remorqueurs performants.
Le transport par rail pose lui aussi un problème : comment réaliser une super voie ferrée de cinq kilomètres de long, capable de soutenir une charge de plusieurs milliers de tonnes, dans un terrain marécageux et sableux comme le site de Merritt Island.
La solution sera finalement trouvée par un ingénieur chargé d'étudier cette seconde solution. Un ami à lui, qui travaille pour Marion Power Shovel Co. dans l'Ohio lui donne la solution. Construire un transporteur à chenilles (Crawler Transporter ou CT) pour transporter le lanceur sur sa plateforme de lancement. En visite dans une mine de charbon à ciel ouvert, il peut constater que ces énormes grues pelleteuses peuvent se déplacer, sans grand bruit, tourner, monter ou descendre n'importe quel type de terrain. La solution est là!
Pour cela on fait construire l'autoroute spatiale : la crawlerway surnommée " The first three miles to the Moon" (les trois premiers miles vers la Lune).
Pour le déplacement sans risques de l'ensemble composé du CT plus sa charge composée de la plateforme de lancement mobile (ML) avec la tour ombilicale (LUT ou Launch Ombilical Tower), du lanceur Saturn V et du vaisseau Apollo (une charge excédant 8400 tonnes métriques), les ingénieurs conçoivent cette autoroute avec un empierrement unique. Une fois réalisée, elle ressemble aux nombreuses routes qui relient les états entre eux, en construction dans toute la nation US dans les années 60. A part cet aspect extérieur, la ressemblance s'arrête là!
En effet la crawlerway soutient des charges jamais envisagées par rapport à celles prévues pour des routes tout public, à savoir un peu plus de 58 000 kg (58t !) par m².
La crawlerway (tronçon n°1) mesure 5535 m (du VAB à l'aire de lancement A), il fut réalisé en 1 an, du 19 novembre 1963 à novembre 1964. Elle se compose de deux voies qui mesurent chacune 12,19 m. Les voies sont séparées par un terre plein central de 15,24 m de large pratiquement sur toute sa longueur excepté lors des intersections.
- Par la suite une extension pour l'aire de lancement B sera réalisée avec 2100 m de route supplémentaire.
Une route de service, un pipeline (pour l'eau potable et l'eau industrielle) ainsi que des conduits de lignes à haute tension (le tout enterré) longent le côté sud de la Crawlerway du VAB à l'aire de lancement A, d'autres conduits souterrains pour les communications et les lignes d'instrumentation qui relient le centre de contrôle (LCC pour Launch Control Center) et les secteurs d'assemblages avec les rampes de lancement longent le côté nord de la Crawlerway.
COMPOSITION
La crawlerway est constituée de quatre couches d'une profondeur, selon le type de sol, de 3,65 m (12 ft) en moyenne qui soutiennent l'énorme masse du Crawler :
(en commençant de la couche de roulement jusqu'à l'arase)
(1) Du gravier de rivière composé essentiellement de petits galets de quartz (taille comprise entre 25 et 40 mm environ) forment la surface supérieure (visible). Cette couche a une épaisseur d'environ 10 cm (4 in) dans les parties droites et jusqu'à environ 20 cm (8 in) selon les endroits : courbes, parking de la structure de maintenance (MSS), passage des canalisations de carburant). Elle sert à réduire le frottement de surface. Ce gravier, provient de la rivière Alabama (sud des USA), il a été choisi pour ses nombreuses propriétés : sa dureté (8 sur échelle de dureté minérale de Mohs), sa sphéricité, et sa résistance au test d'abrasion de LA (Los Angeles abrasion test) ou simplement essai Los Angeles. Il agit comme des milliers de roulements à billes qui permettent au crawler de tourner avec un minimum de problèmes. Lorsque la masse du crawler roule sur le gravier, celui-ci absorbe l'énergie du compactage, contribuant ainsi à réduire les vibrations à la surface qui pourraient endommager tout matériel de vol transporté. En plus d'être facilement accessible et abordable, le gravier de rivière fournit le bon type de soutien dont le crawler a besoin. Finalement, les galets la composant seront broyés à la taille de petits cailloux qui devront être remplacés. Si ce n'est pas le cas, ils commenceront à piéger l'eau dans la crawlerway, ce qui constitue un risque de roulement majeur pour le crawler à pleine charge.
Le saviez-vous ?? À l'origine, la crawlerway ne comportait pas cette épaisseur de gravier mais avait simplement un revêtement en asphalte à base d'émultion de bitume (à ne pas confondre avec le goudron) en guise de couche de roulement. Sauf que celui-ci s'est avéré un mauvais choix de conception : en effet, les essais préliminaires du crawler ont montré que la crawlerway telle qu'elle avait été construite était trop rigide et que le coefficient de frottement entre les chenilles et la surface de la voie était trop élevé pour un fonctionnement satisfaisant (le crawler en arrachait des morceaux). Sur la base de ces essais, un contrat a été attribué pour recouvrir la couche de roulement avec une épaisseur de gravier en vrac afin d'éliminer les deux problèmes.
 Détail du gravier de rivière composant le revêtement. |
 Crawlerway aprés passage du Crawler. |
(2) au-dessous de celle-ci, se trouve la couche de base d'une épaisseur de 91 cm (3 ft) de roches calcaires concassées et calibrées ;
(3) puis une couche de remblai sélectionné d'une épaisseur allant de 30 cm à 1,82 m (1 à 6 ft) selon les zones ; du sable consolidé (majoritairement du sable coquillier provenant des opérations de dragage du chenal de barges adjacent) avec un indice portant californien de 25 (CBR 25 ou California Bearing Ratio 25, correspondant à un matériau de classe A ou haute résistance) servant de fondation.
(4) la quatrième couche est constituée en moyenne de 76 cm (2,5 ft) de remblai hydraulique (sable) compacté à un indice portant californien de 15 (CBR 15 matériau dit de classe B) : la couche de forme (*).
Le saviez vous ?? le matériau d'indice portant californien de 25 est plus résistant et moins enclin à s'affaisser, se déformer ou se comprimer sous la charge que le matériau CBR 15, plus faible.
Le lit (ou l'arase) de la crawlerway est constitué de terre existante ou de sable compacté, selon les besoins, pour assurer un nivellement adéquat.
Les couches (2, dite de base) et (3, dite de fondation) forment les couches d'assise de la crawlerway. La couche (4) sert de plateforme support au tout.
- Là où des lignes ou des systèmes de tuyauterie passent sous la crawlerway, les tunnels d'accès qui la traverse doivent être capables de résister aux énormes conditions de charge. La Crawlerway achevée est de niveau avec le terrain, à environ 2,30 m au-dessus de niveau de la mer.
A savoir :
- de nombreuses variétés de terrain doivent être traversée par la crawlerway : de la terre ferme, du marais et des marécages et même un bras de rivière. Les forages (sondage géotechnique) effectués sur la terre ferme ont révélé un matériau souterrain généralement satisfaisant, composé principalement de sables fins s'étendant entre 12 et 13 m environ (- 40 à - 45 ft) sous le niveau de la mer. Dans les zones aquatiques, des sables limoneux mous et quelques limons et argiles mous ont été rencontrés au-dessus des sables fins trouvés dans les zones de terre ferme. D'une profondeur d'environ -12 m (-40 ft) au substrat rocheux à -49 m (-160 ft), le matériau était plus ou moins compressible, constitué d'argiles interstratifiés, de silts et de sables limoneux ou argileux.
- À environ 1,6 ou 2,4 km le long de la crawlerway, il y avait une zone où des eaux souterraines s'écoulaient. Afin de protéger la couche de fondation et d'éviter que la crawlerway ne s'enfonce dans le temps, les ingénieurs ont dû installer des palplanches pour empêcher l'eau de s'écouler à travers le matériau.
- À environ 3000 m, au niveau de la bifurcation et du parking de la MSS, on trouve plus de 60 m (200 ft) d'épaisseur de sédiments impropre à la construction jusqu'à ce qu'on arrive enfin à une couche de calcaire suffisamment épaisse pour avoir de l'importance, mais même ce calcaire est décrit comme "dense à finement granulaire, très altéré, poreux, piqué, avec de petites cavités" et il est traversé par de l'eau ("aquifère artésien"). Les ingénieurs ont dû boucher le trou de forage après avoir terminé leur sondage, pour l'empêcher de se transformer en puits artésien et d'inonder tout la zone avec un flux d'eau sans fin à la surface.
 Superbe prise de vue aérienne : vue d'ensemble de toute la Crawlerway et du complexe 39. |
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Le saviez vous ?? Les opération de dragage ont donné naissance à de nouvelles terres comme le montre ce jeu de cartes topographiques de l'USGS. Notamment un nouveau terre-plein (*) supportant la crawlerway et le parking de la MSS se trouvant à côté de l'entrée du chenal à barges et passant par Broadaxe Point (haut de Pepper flats) fermant complètement Broadaxe Creek et l'accès à Cochran Cove. L'emplacement de l'aire de lancement 39 A n'est pas en reste du tout puisque lui aussi est complètement sorti des eaux, englobant l'ancien terrain Canaveral Club ainsi que cette bande de terre (visible sur la 1er carte à droite, numéroté 3 en rouge).
 Une autre vue en coupe de la crawlerway (un des plans original de Giffels and Rosetti Inc.), collection de Mr James MacLaren |
 Les carte datent, pour la 1er de 1949, la seconde de 1949 avec révision de 1970 et la 3ème de 1976 |
La Banana River est une extension nord-est du bassin de l'Indian River et est séparée de l'Indian River par Merritt Island. Banana Creek reliait la Banana River à l'Indian River avant la construction de la crawlerway du Complexe 39. Le ruisseau draine toujours la zone située au nord de la crawleway vers l'Indian River. Au sud de la crawlerway, les eaux souterraines s'écoulent vers la Banana River.
Ici, un photomontage de la zone du LC-39 après travaux (à partir des cartes de l'USGS).
Chronologie
- Gahagan Dredging Company commence par défricher le tracé. Puis, les ouvriers excavent les matériaux de surface les plus tendres et inadaptés (sable mou et boue) jusqu'à la nappe phréatique à l'aide de draglines, créant ainsi deux canaux représentant les voies A et B en laissant le sol d'origine comme terre-plein central. Le matériau excavé forme des digues des deux côtés (les tas de sable le long du tracé sur le photomontage ci-dessous) afin d'empêcher le sable de remblaiement prochainement dragué de s'écouler du centre pendant que la drague le pompera de la rivière voisine (chenal à barge). Gahagan pompe presque 2 300 000 m3 de sable de rivière lors du dragage de la Banana River, qui elle servira de canal d'acheminement pour les plus gros des éléments de Saturn V (étages S-IC et S-II), pour les mettre en place sur le futur emplacement de la crawlerway (couche de forme et surcharge). Les rouleaux vibrants rendent ce sable suffisamment compact (densité proche de celle d'une roche solide) pour former la première des couches : la couche de forme, par la suite un véhicule test de 90 600 kg roulera dessus pour l'éprouver.
 Photomontage du dragage du tracé de la crawlerway |
.jpg) Crawlerway en construction. Le terrain n'est pas le meilleur (marécages) pour pouvoir soutenir des véhicules lourds (avril 1964) |
Deux sociétés, la Blount Brothers Construction Company of Montgomery, Alabama, et M. M. Sundt Construction Company of Tucson, Arizona, agissant conjointement, acceptent de construire l'aire de lancement A et la crawlerway pour 19 138 000$, légèrement sous le coût estimatif de 20 000 000 $.
- Blount/Sundt commençe les travaux le 19 novembre 1963. Le contrat est signé pour la construction d'une crawlerway de 5 535 m (du VAB à l'aire de lancement A), une élévation (terrassement) de la zone de l'aire de lancement, plusieurs équipements relatifs au socle, et l'emplacement de stationnement pour la structure de service mobile (MSS pour Mobile Service Structure). Par la suite des installations de compresseur/convertisseur de gaz haute pression sont ajoutés au contrat, d'un coût de 155 000 $, celles-ci doivent être terminées au 1 mai 1964, l'emplacement de stationnement de la tour de service pour mi-mai, la crawlerway prête pour un essai d'ici le 1 novembre, et le projet global d'ici le 1 juin de l'année suivante.
La George A. Fuller Company of Los Angeles signe un contrat le 30 novembre 1964 pour construire l'aire de lancement B et pour prolonger de 2 100 mètres la crawlerway. En utilisant l'expérience acquise par Blount/Sundt, le personnel de Fuller avançe rapidement dans leurs travaux vers le milieu de 1965 et les termine en novembre 1966.
Le saviez vous ?? La crawlerway, une fois achevée, a une résistance dix fois supérieure à celle d'une piste d'aéroport
L'ensemble des installations (compresseur/convertisseur) sont établis juste au nord de la crawlerway, à environ un tiers de la distance du VAB à l'aire de lancement A. Il est composé d'un bâtiment d'équipement, d'un réservoir sphérique de 1 892 000 litres pour stocker l'azote liquide, ainsi qu'une voie d'accès et des aires de stationnement pavées. Un chemin de fer permet le convoyage des voitures-réservoirs chargées d'hélium et d'azote au service. Ses vaporisateurs, compresseurs, et pompes, à leur tour, fournissent l'azote gazeux à haute pression et l'hélium aux équipements de stockage et de distribution du VAB et de l'aire de lancement.
 Crawlerway en construction. Le conduit de communication et celui de l'instrumentation sont ouverts dans le premier plan à droite (juillet 1964). |
 Vue sous un autre angle du conduit de communication et d'instrumentation |
Puisque les plans prévoyent la construction de la structure de service mobile (MSS) sur son emplacement de stationnement, celui ci doit soutenir des charges considérables. La structure de service pèse 4763 t. Quand le CT se déplaçe sous elle pour la soulever, toute la charge sur l'aire de stationnement atteint presque de 7500 t, plus lourde que l'USS Halsey (une frégate lance missile). En plus de cela, les calculs démontrent que des vents d'une vitesse atteignant 200 km/h peuvent s'engouffrer dans la structure de service, celle-ci étant isolée du moindre abri, debout sur ses quatre jambes de soutien en position garée, avec des supports de côté et des bras (en bas) tenant chaque pied, pouvant exercer une pression d'environ 6 300 t métriques. Pour résister à ces forces prévues, le site de stationnement dû avoir une base fortement renforcée.
 Premier radier coulé avec les emplacements des piédestaux (photo John Duncan) |
 Coffrage du second radier (photo John Duncan) |
 Ferraillage du second radier |
 Second radier coulé (photo John Duncan) |
 Parking du MSS terminé (sans les piédestaux), on notera le manque de sol devant et derrière (par rapport à la 1er photo) le long de la crawlerway. Ces zones ont étaient draguées pour remplacer le matériau et créer de nouveaux terre-plein, dont un (zone de droite), qui servira de portion de crawlerway, d'où la nécessité de répeter les opérations de construction (photo John Duncan) |
 Un des quatre piédestaux du MSS (photo John Duncan) |
 Début de la construction du MSS, veuillez noter le terrain nouvellement formé qui sert de zone de stockage aux nombreuses pièces métalliques (photo John Duncan) |
 Une seconde vue sous un autre angle plus large, on distingue la nouvelle portion de la crawlerway au devant de la structure (photo John Duncan) |
Gravier : le gravier naturel d'origine fluviatile ou littorale est plutôt composé de petits galets, de taille supérieure au sable ; alors que le gravier de carrière, produit par concassage de roche, est anguleux.
Galet : Les galets sont des produits d’érosion roulés, formés par frottement avec les autres fragments, dans les lits des cours d'eau (rivières et fleuves), ou sur les plages ballottés par les courants et les vagues.
Test d'abrasion de Los Angeles : c'est la norme nord-américaine pour tester la ténacité (résistance à l'abrasion et à la dégradation) des granulats de construction ou du gravier et son aptitude à la construction de routes. Il a été développé par les ingénieurs de la ville de Los Angeles en 1920 et adopté en 1927.
Bitume : issu de la distillation du pétrole, le bitume se définit comme étant un mélange d’hydrocarbures. Ce matériau de couleur noire existe également à l’état pur, via des gisements naturels mais en très faibles quantités. Utilisé comme liant pour la fabrication de nombreux revêtements tels que des routes, des parkings, des trottoirs ou encore des matériaux et produits d’étanchéité, le bitume se caractérise principalement par trois propriétés :
- son imperméabilité ;
- sa malléabilité ;
- son fort pouvoir adhésif.
Lorsqu’il est chauffé, le bitume passe de l’état solide à un liquide visqueux, qui résiste très bien à l’épreuve du temps et aux températures ambiantes. Des températures élevées sont donc nécessaires pour le transporter et l’utiliser, généralement entre 150 et 180 °C. Il possède également une très bonne capacité d’isolation. La classification des bitumes se fait par grade, en fonction de l’évolution de sa viscosité par rapport à la température.
Goudron : le bitume et le goudron sont souvent confondus. Pourtant, alors que le bitume provient du pétrole, le goudron est quant à lui issu du charbon et de la distillation entre 800 et 1 100 °C du bois ou de la houille. Il se présente sous la forme d’un liquide noir brillant, plus ou moins visqueux et de densité supérieure à 1.
Le goudron pourrait se définir en quelque sorte comme "l’ancien bitume". En effet, au début du XXe siècle, il s’agissait d’un liant populaire utilisé pour les routes et pour les produits d’étanchéité. Mais son caractère cancérigène ayant été prouvé depuis, il est devenu synonyme de dangerosité et a peu à peu été remplacé par le bitume. De nombreuses substances chimiques composent en effet le goudron, telles que les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) ou les amines aromatiques.
En résumé, les principales différences entre le goudron et le bitume sont :
- La constitution chimique : le bitume comprend surtout des hydrocarbures saturés, tandis que le goudron est majoritairement composé d’hydrocarbures non saturés.
- Le caractère cancérigène : le goudron est considéré comme cancérigène, à l’inverse du bitume. Le goudron a d’ailleurs cessé d’être utilisé dans les constructions routières depuis le milieu des années 1980.
- L’adhérence : le bitume est plus adhérent et plus stable que le goudron.
- La provenance : le bitume vient du pétrole et le goudron est issu du charbon.
Sable consolidé : dont l'air et l'eau ont été, en grande partie, expulsés par une action naturelle (tassement) ou artificielle (compactage).
California Bearing Ratio Test (CBR Test pour essai de l'indice portant californien) : essai mécanique de pénétration pratiqué sur un échantillon de sol pour déterminer sa force portante et son aptitude à être employé dans la fondation ou le corps d'une chaussée.
Remblai hydraulique : ouvrage en terre ou travaux de terrassement dans lesquels les matériaux sont transportés et déposés à l'aide d'eau pompée dans un tuyau.
Couche de forme : la couche de forme est un élément de transition permettant d’adapter les caractéristiques des matériaux de remblai ou de sols en place aux fonctions essentielles d’une plate-forme support de chaussée ou de voie.
Marais, marécage : La langue courante confond parfois les termes marais et marécage; en fait, ces termes désignent deux réalités différentes. Le terme marais désigne une nappe d'eau stagnante de faible profondeur, envahie par la végétation aquatique. Le terme marécage renvoie à une étendue de terrain humide ayant un couvert arbustif sur une partie de sa superficie (ce qui n'exclut pas la présence d'un certain nombre d'arbres) et où s'étendent des marais.
Argiles interstratifiés : agrégat résultant de l'imbrication régulière ou aléatoire de deux ou de plusieurs minéraux argileux.
Silt : dépôt détritique (sédiment) meuble dont les grains sont compris entre 4 µm et 63 µm. Peut être affilié au limon.
Terre-plein : étendue artificielle de terre acquise sur la mer par remblaiement.
Dragline : appelée également pelle à benne traînante ou simplement pelle à câbles. C'est un engin d'excavation servant à extraire les matériaux meubles, comme la terre, le sable, le gravier. Elle agit en raclant le terrain. Elle présente l'avantage de pouvoir creuser en terrain meuble ou sous l'eau et de déposer les matériaux excavés à des portées et des hauteurs notables au détriment de la précision.
Sources : Plans originaux de l'entreprise en charge du projet : "Giffels and Rossetti Inc. Architects Engineers" Détroit, Michigan (With my warmest thanks to Mr James MacLaren for the visibility of these documents), Apollo Launch Complex 39 US Army Corps of Engineers South Atlantic Division Canaveral District, PDF : HAER No. FL-8-11-P Cape Canaveral Air Force Station, Launch Complex 39, Crawlerway, livre Moonport a History of Apollo Launch Facilities and Operations, texte en français de Paul Cultrera, tous droits réservés