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LES BATEAUX À MOTEUR

Publié le 04/02/2019

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L’effet de résonnance

 

Si le bâtiment avance à une vitesse donnée au milieu de vagues qui présentent une certaine longueur, il va les rencontrer à des intervalles égaux à sa période de tangage. Pareil à la balançoire d’un

 

enfant que l’on pousse à intervalles réguliers, le bateau va se balancer violemment. Voilà un exemple de l’effet de résonance: même de faibles impulsions peuvent aboutir à un résultat impressionnant, en fonction de l’intervalle qui les sépare. Afin de minimiser l’effet de tangage, les ingénieurs procèdent à des tests sur des maquettes de bateaux. Dans les cas où cela se révèle nécessaire, ils en modifient le dessin pour leur assurer un seuil de tangage tolérable. Pour naviguer, un bateau doit

Les premiers bateaux à moteur assistés par voiles et automatisés possèdent deux mâts rigides. Les voiles, contrôlées par ordinateur, peuvent être rabattues si les vents ne sont pas favorables.

Les pales de cette hélice carénée sont protégées par une couronne. Celle-ci est plus efficace que l’hélice découverte et permet de réduire la consommation de carburant et, par conséquent, les frais d’exploitation.

Les bateaux sont parfois soumis à des contraintes de flexion capables de les briser en deux. Les très longues coques sont particulièrement exposées.

affronter simultanément plusieurs forces de résistance: frottement, remous, traînée, retour de courant. Le frottement est celui de l’eau contre la coque. Le remous est le mouvement de l’eau résultant du déplacement du bateau. La traînée est une force rétrograde engendrée par une zone de dépression créée par le bateau derrière lui. Et les retours de courant sont un ensemble de courants de circulation produits par la coque.

On utilise un modèle réduit du bateau pour calculer l’ensemble des résistances et la force nécessaire à sa propulsion. Il faut toujours la surévaluer, car aucun système de propulsion n’est efficace à 100%. La puissance du moteur se détermine en fonction de ses éventuelles déperditions et de celles de l’hélice. Beaucoup de bateaux fonctionnent avec des moteurs Diesel, mais les plus gros sont équipés de turbines à vapeur.

« Les bateaux à moteur LA FLOTTAISON ...,..

! La partie rouge a de la coque se trouve sous l'eau La poussée ascendante est égale au poids de l'eau déplacée.

quand le navire est chargé.

Un bateau en acier (à gauche) atteint son point · de flottabilité lorsque la poussée ascendante (8) égale son propre poids (W).

Ce renflement de � l'étrave facilite l'écoulement de l'eau, ce qui réduit la résistance et la consommation de carburant.

donc là que la poussée sera maximale.

Mais celle­ ci change constamment d'un point à un autre de la coque: cette dernière doit être conçue pour pou­ voir résister à de telles forces.

Les pires conditions de navigation sont réunies lorsque la distance de la crête d'une vague à une autre est égale à la lon­ gueur du bateau.

Si chacune de ses extrémités est soulevée par une vague, le milieu de la coque a tendance à fléchir au-dessus du creux.

Mais si le centre se retrouve au sommet de la vague et chaque extrémité au-dessus d'un creux, le fléchis­ sement s'effectue dans l'autre sens.

À la limite, il se peut qu'un navire, même bien conçu, se brise en deux.

La pression de l'eau La coque subit la pression de l'eau, laquelle aug­ mente avec la profond eur.

Elle est, par consé­ quent, plus importante sur les bateaux possédant un grand tirant d'eau (distance verticale entre la ligne de flottaison et le bas de la quille).

Les coques de ces navires doivent être extrêmement solides pour ne pas se briser.

La plupart des bateaux sont de dimensions trop courtes pour subir des tensions de ce genre.

Les plus exposés à un tel risque sont les cargos géants (supertankers ou porte-conteneurs).

Mais, aujourd'hui, on les dote de coques beaucoup plus larges et de lon­ gueur raisonnable.

Vibration et talonnage Lorsqu'un bateau progresse sur une mer agitée, l'étrave (l'avant) de sa coque vibre sous l'effet des fortes variations de la pression de l'eau.

Chaque volume d'eau déplacée fois que la coque s'enfonce, elle subit une poussée vers l'intérieur qui se relâche dès qu'elle remonte.

On dit alors que les flancs du navire travaillent.

L'étrave de nombreux bateaux est également soumise au talonnage quand, par gros temps, elle se soulève puis fend l'eau sans arrêt.

En général, les coques destinées à ce type de navigation sont lestées sur tout le tiers avant du bâtiment.

Lorsque les vagues abordent un navire par le travers, la hauteur de l'eau sur la coque change constamment.

Les pressions inégales ainsi exer­ cées tendent à la déformer.

Pour compenser cet effet, dit de déliaison transversale, on renforce l'ossature de la coque aux points où les barrots (traverses) rejoignent les flancs.

La stabilité La stabilité d'un bateau dépend de la position rela­ tive de trois points imaginaires: le centre de gravi­ té, le centre de poussée et le métacentre.

Son poids peut être considéré comme une force unique descendante passant par un point que l'on appelle le centre de gravité, et la poussée comme une force unique ascendante passant par un point nommé le centre de poussée.

Lorsque le bateau est parfaitement à l'aplomb, le centre de poussée se trouve juste en dessous du centre de gravité, les deux points se situant sur la ligne médiane (ligne imaginaire tracée au milieu du bateau).

L' action conjuguée du vent ou des vagues fait pencher le bateau, mais son centre de gravité ne se déplace pas.

En revanche, le centre de poussée, lui, s'écarte de la ligne médiane vers le bord le plus bas.

Le poids du bateau (descendant) et la force de poussée (ascendante) agissent alors de concert pour le redresser.

Lorsque le bateau s'incli­ ne, la ligne verticale de la force de poussée ren­ contre la ligne médiane au 3' point: le métacentre.

Tant que ce point se situe au-dessus du centre de gravité, le bateau reste stable; il se redresse dès que la force l'obligeant à se coucher cesse de s'exercer.

Si les deux points coïncident, la force de poussée et le poids s'opposent et empêchent le bateau de se redress er.

Mais, si le métacentre est plus bas que le centre de gravité, l'action conjuguée du poids et de la force de poussée accentue l'inclinaison et fait éventuellement cha­ virer le bateau.

Quoique les bateaux soient conçus pour être bien équilibrés, des conditions de navigation inhabituelles, telles que la surcharge, peuvent être source d'instabilité.

En cas de tempête, la plupart des bateaux peuvent attendre une accalmie ou encore modifier leur route si leur capitaine estime qu'une mer agitée présente un danger.

Il n'en va pas de même pour les bateaux de sauvetage, qui sortent le plus souvent quand la mer est déchaî­ née.

Les ingénieurs en construction navale doi­ vent donc porter une attention toute particulière à la stabilité de ces embarcations.

Ils sont conçus pour être inchavirables, c'est-à-dire pour retrouver automatiquement leur position normale s'ils se retournent.

Roulis et tangage Le roulis est le mouvement de balancement d'un bateau d'un bord à l'autre, causé généralement par le vent ou la houle.

Non seulement il exerce des pressions sur la structure du navire, mais il est également très désagréable pour les passa-. »

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