LES BATEAUX À MOTEUR
Publié le 04/02/2019
Extrait du document
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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