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Équilibre du navire immobile et choix des formes

La résultante des pressions hydrostatiques s'exerçant sur la carène d'un navire immobile est une poussée verticale, dirigée vers le haut, égale au déplacement et appliquée au centre de carène (principe d'Archimède).

En position d'équilibre (fig. 2a), le centre de gravité G et le centre de carène C0 sont sur une même verticale, et la poussée π est égale au poids Δ. Le relevé des tirants d'eau, qui permet de déterminer le volume de carène et le déplacement, permet donc de peser un navire. La figure représente le cas très général d'une position d'équilibre droit.

Équilibre du navire immobile

Dessin : Équilibre du navire immobile

Équilibre du navire immobile 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Si on incline le navire d'un angle θ autour d'un axe horizontal à partir d'une position d'équilibre (fig. 2b), le poids, toujours appliqué en G, et la poussée, appliquée au nouveau centre de carène C′, forment un couple :

(avec h = C0H et a = CoG ; voir figure 2b)

M tend à redresser le navire si h — a est positif, c'est-à-dire si H est au-dessus de G ; à le chavirer dans le cas contraire. La valeur de h est fonction de la direction de l'inclinaison et de l'angle θ. Lorsque θ tend vers zéro, H tend vers M (qui est appelé métacentre relatif à la direction d'inclinaison considérée), h tend vers ρ, rayon métacentrique relatif à cette direction d'inclinaison, et le couple tend vers :

θ étant exprimé en radians. M est le centre de courbure de la courbe (C′) au point C0.

On démontre que ρ = I/W, où W est le volume de la carène et I l'inertie de la surface de flottaison initiale par rapport à l'axe d'inclinaison Fi passant par son centre F.

Pour les formes allongées usuelles des navires et les positions d'équilibre droit et voisines, ρ est minimal lorsque Fi est longitudinal (plan d'inclinaison transversal, inclinaisons transversales) et maximal lorsque Fi est transversal (inclinaisons longitudinales).

La condition de stabilité de l'équilibre initial se réduit à (ρ — a) positif pour les inclinaisons transversales ou encore à G au-dessous du métacentre transversal. La largeur de la flottaison est un facteur de stabilité.

Pour un sous-marin en plongée, I = 0, donc ρ = 0. La co [...]

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Vertical d'un plan de formes

Vertical d'un plan de formes
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Équilibre du navire immobile

Équilibre du navire immobile
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Couple de redressement en fonction de la gîte

Couple de redressement en fonction de la gîte
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Transports : navigation sous-marine

Transports : navigation sous-marine
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Pour citer l’article

Michel BENICOURT, Raymond SERVIÈRES, « NAVIRES - Architecture navale », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 23 octobre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/navires-architecture-navale/