NAVIRES Architecture navale
Structure du navire
Le calcul de la structure du navire a pour but de vérifier que, d'une part, l'endommagement par fatigue, sans être nul, ne conduira pas à un volume de travaux d'entretien qui serait insupportable et que, d'autre part, la sécurité est assurée par mer forte.
Les efforts s'exerçant sur le navire à la mer sont le poids des masses, compte tenu des efforts d'inertie dus aux mouvements d'ensemble (roulis, tangage, pilonnement) et la pression de l'eau sur la carène (pressions statique et dynamique). Le tout forme un système en équilibre. À considérer le comportement d'un navire sur une mer démontée, on conçoit les difficultés de la description de ce système. La pratique distingue donc deux catégories de méthodes de calcul de la structure résistante ou charpente : les méthodes conventionnelles de mise sur houle standard et les méthodes probabilistes.
Méthodes conventionnelles de mise sur houle standard
Les méthodes conventionnelles de mise sur houle standard tirent parti de l'existence des milliers de navires dont la qualité de la charpente a été démontrée par des années de service à la mer. Elles ont pour but d'évaluer dans quelle mesure un nouveau projet appartient à la population précédente ; cette évaluation s'exprime en termes de contraintes résultant du calcul d'un schéma de la structure du navire, soumis à des efforts conventionnels.
Cette structure est toujours représentée comme une poutre à section indéformable (schéma de poutre-navire). Les seuls efforts à considérer sont donc les résultantes des poids et poussées sur des tranches de longueur unité de cette poutre. Des raisons pratiques conduisent à séparer les efforts en eau calme et les efforts sur houle. En eau calme, les efforts considérés sont les poids et la poussée d'Archimède sur les tranches de la carène. Sur houle, le chargement considéré est la différence algébrique entre les poussées hydrostatiques créées par une houle standard et les poussées en eau calme. Très généralement, la houle standard retenue est une houle de l'avant de longueur égale à la longueur entre perpendiculaires, le milieu du navire étant soit sur creux, soit sur crête. Le creux H de la houle standard (amplitude de crête à creux) s'exprime en fonction de la longueur L du navire par une relation de la forme : H = aLb (où a et b sont deux coefficients ; b varie entre 0,5 et 1).
Les contraintes admissibles ne peuvent être rapportées à des caractéristiques du matériau comme la limite d'élasticité, la limite de fatigue ou la résistance. Elles sont étroitement dépendantes des efforts retenus et de la méthode de calcul. Leur ordre de grandeur est de 108 pascals.
Par leur principe même, ces méthodes ne peuvent s'appliquer que si le nouveau projet ne diffère pas trop fortement des navires antérieurs. Les navires de très grandes dimensions, ou à grande ouverture, ou encore de type catamaran... obligent à prendre en considération d'autres efforts tels que la flexion transversale et la torsion.
Méthodes probabilistes
La surface de la mer peut être décrite en termes de probabilités par le biais des spectres de houle tant qu'il s'agit d'un processus aléatoire stationnaire du second ordre, c'est-à-dire à court terme. Il est possible de se projeter dans le long terme par la connaissance de relevés statistiques sur les paramètres des spectres.
La houle réelle étant considérée comme la somme de houles sinusoïdales élémentaires de toute longueur d’onde et de toute direction, le problème se ramène au calcul de la réponse du navire – et en particulier de la contrainte en un point donné – à une houle sinusoïdale de pulsation ω et de direction ϕ par rapport à l'axe du navire. Soit T (ω, ϕ) cette réponse, qui est supposée linéaire, c'est-à-dire proportionnelle à l'amplitude de la houle[...]
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Écrit par
- Michel BENICOURT : ingénieur général de l'armement (génie maritime)
- Raymond SERVIÈRES : Ingénieur général de l'armement (génie maritime)
Classification
Médias
Vertical d'un plan de formes
Encyclopædia Universalis France
Équilibre du navire immobile
Encyclopædia Universalis France
Couple de redressement en fonction de la gîte
Encyclopædia Universalis France
Autres références
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BRICK
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Apparu après 1750, le brick est un petit navire de guerre à voile, son importance étant désignée par le nombre de bouches à feu : brick de douze, de dix-huit canons... Gréé en voiles latines sur deux mâts, il peut devenir un voilier très fin, le brick-aviso, destiné aux missions rapides. Le brick de...
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BRUNEL MARC ISAMBARD (1769-1849) et ISAMBARD KINGDOM (1806-1859)
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CARBURANTS
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