RAPPORTS ET COEFFICIENTS
CARACTÉRISTIQUES
Pour comparer des navires entre eux et pour procéder à leur étude, on considère généralement divers rapports et coefficients caractéristiques, en particulier :
— les rapports des dimensions
principales entre elles, comme :
— des coefficients caractérisant les formes du navire, comme :
L étant la longueur à la flottaison, AW
est la surface de celle-ci et AM l’aire du maître couple, qui est la section transversale de surface maximale de la carène.
Théorie du navire
Flottabilité
La condition de flottabilité d’un navire est réalisée lorsque son poids n’est pas supérieur à celui du volume d’eau déplacé, lorsque la coque est immergée jusqu’au plan horizontal tangent au point le plus bas du pont supérieur.
Si Δ′ est le poids de ce volume d’eau et Δ le déplacement du navire au
tirant d’eau maximal admis, la quantité Δ′ – Δ est la réserve de flottabilité.
Elle représente le poids que l’on peut ajouter au déplacement du navire avant qu’il ne coule et elle correspond à une immersion supplémentaire égale au franc-bord du navire.
Stabilité
STABILITÉ STATIQUE TRANSVERSALE
La poussée de l’eau sur le navire, appliquée au centre de carène B, fait équilibre au poids du navire (déplacement), appliqué au centre de gravité G.
Si, sous l’effet d’une cause extérieure, le navire est écarté transversalement de sa position d’équilibre et s’incline d’un angle θ, la forme de la carène est modifiée, le centre de carène vient de B en B′, et la direction de la poussée ne passe plus par le centre de gravité, dont elle rencontre la verticale initiale au point H. Le navire est alors soumis à un couple, appelé couple de stabilité transversale, dont le moment est : Ce couple est de redressement si H est au-dessus de G ; il est d’inclinaison, ou de chavirement, dans le cas contraire. Lorsque l’angle d’inclinaison θ tend vers zéro, H tend vers une position limite M qui est le métacentre transversal de la carène ; BM est le rayon métacentrique transversal : c’est le rayon de courbure au point B
de la courbe décrite par le centre de ca-rène ; GM est la hauteur métacentrique transversale : c’est l’une des données fondamentales de la stabilité des navires, et sa valeur varie, selon le type et la taille des bâtiments, de quelques dizaines de centimètres à quelques mètres. D’autre part, le produit
est appelé module de stabilité transversale. On emploie souvent en France les notations h – a au lieu de et ρ – a au lieu de avec
On a IT étant le moment qua-
dratique transversal de la flottaison et ∇
le volume de la carène.
y Cas particulier du sous-marin en
plongée. Sur un sous-marin en plongée, la poussée de l’eau s’applique au centre de volume dont la position reste fixe, quelle que soit l’inclinaison transversale. Pour qu’un sous-marin en plongée soit stable, il faut donc que le centre de gravité soit toujours au-dessous du centre de volume.
STABILITÉ STATIQUE LONGITUDINALE
— ASSIETTE
La stabilité longitudinale se présente de manière analogue à la stabilité transversale : ML est le métacentre longitudinal, le rayon métacen-
trique longitudinal, et ou R – a la hauteur métacentrique longitudinale, mais la valeur de R est beaucoup plus grande que celle de ρ et elle dépasse généralement la longueur du navire.
On a d’autre part IL étant le
moment quadratique longitudinal de la flottaison.
Si le tirant d’eau avant et le tirant d’eau arrière sont égaux, la flottaison FL est parallèle à la quille, B est le centre de carène et G le centre de gravité correspondant. Si le centre de gravité vient en G′, le navire s’incline longitudinalement d’un angle θ, appelé assiette du navire, le centre de carène venant en B′, et la flottaison en F′L′.
La quantité est appelée
différence.
On peut écrire, tant que l’assiette ne dépasse pas les valeurs courantes d’exploitation,
l étant la distance GG′, et L la longueur du navire à la flottaison, d’où
STABILITÉ DYNAMIQUE
La courbe des valeurs du couple de stabilité Δ (h – a) sin θ, tracée en fonction de l’angle d’inclinaison θ, est la courbe de stabilité, ou diagramme de stabilité.
L’aire totale de la courbe correspond au travail à effectuer pour faire chavirer le navire et représente la réserve de stabilité. Si, sous l’effet d’un choc extérieur, dû par exemple à la houle, l’angle de chavirement statique (ou angle de stabilité nulle) θ1 est dépassé, le chavirement se produit. Une impulsion plus faible amènera, par exemple, le navire à une inclinaison θ′, et l’aire de la courbe comprise entre 0 et θ′ re-présente le travail résistant fourni par le couple de stabilité pour absorber la force vive du navire.
Lorsque (pour la position droite) le centre de gravité est au-dessus du métacentre, la hauteur métacentrique est négative, et l’équilibre du
navire est instable. Le navire s’incline jusqu’à un angle θ2, pour lequel l’équilibre est stable, et il conserve en permanence cette inclinaison, dite « gîte »
ou « bande ». Dans ce cas particulier, le couple de stabilité a trois valeurs nulles.
y Action d’un couple inclinant
y Action statique. Un couple inclinant m = AB agissant statiquement, c’est-à-dire assez lentement pour qu’à chaque instant il soit équilibré par le couple de stabilité, amènera une inclinaison θ2, mais un couple m′ = CD, downloadModeText.vue.download 172 sur 625
La Grande Encyclopédie Larousse - Vol. 14
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égal à la valeur maximale du couple de stabilité, inclinera le navire jusqu’à un angle θ3, dit « angle critique statique », pour lequel l’équilibre est instable et dont le dépassement provoquera le chavirement.
y Action dynamique. Si le couple inclinant m agit brusquement, il incline le navire jusqu’à un angle θ5 tel que la force vive acquise soit absorbée par l’excès du travail du couple de stabilité sur celui du couple inclinant, c’est-à-dire l’aire FMH (égale à l’aire OEF). Après un mouvement oscillatoire, le navire revient à un angle θ4 pour lequel l’équilibre est stable. Si le navire dépasse l’angle θ′5, le chavirement se produit. Le couple m′ correspondant est appelé couple critique dynamique, et l’angle θ′4 pour lequel les aires OEF et FMN sont
égales est l’angle critique dynamique.
ACTION DES CHARGEMENTS LIQUIDES
INCOMPLETS
Lorsqu’un chargement liquide remplit incomplètement un compartiment d’un navire, il présente une surface libre, et son centre de gravité se déplace avec les mouvements du navire. On dit alors que ce chargement constitue une ca-rène intérieure, ou carène liquide, dont la forme se modifie avec l’inclinaison du navire.
Lorsque le navire est droit, le poids p du chargement liquide est appliqué en son centre de gravité g. Lorsque le navire s’incline transversalement d’un angle θ, le centre de gravité vient en g′.
Tout se passe comme si le poids était appliqué au point m, et le couple de stabilité du navire est diminué du couple inclinant correspondant au déplacement de l’onglet liquide aoc en bod. La valeur de ce couple ne dépend donc pas du poids total du chargement liquide, mais seulement de sa surface libre et de l’angle d’inclinaison. Lorsque l’angle θ tend vers zéro, le point m tend vers une position limite qui est appelée métacentre de la carène liquide ; la réduction de la hauteur métacentrique due à cette carène intérieure ne
dépend que du moment quadratique de la surface libre et du déplacement du navire : elle est égale à ϖ étant le poids volumique du liquide, I le moment quadratique de sa surface libre et Δ le déplacement du navire.
STABILITÉ APRÈS AVARIE
Une brèche dans la coque au-dessous de la flottaison provoque l’envahissement du ou des compartiments inté-