NAVIRES Hydrodynamique navale
Tenue à la mer
Le comportement du navire sur mer agitée met en jeu un ensemble complexe de phénomènes de natures diverses : mouvements de plate-forme, embarquements d'eau, contraintes dans la charpente, résistance à la marche et performances propulsives. La mer réelle étant elle-même un phénomène aléatoire complexe, la tenue à la mer ne peut que difficilement être traitée dans sa globalité. En s'appuyant sur le fait que les six équations du mouvement forment en première approximation deux sous-systèmes indépendants, on se contente donc en général de traiter du comportement du navire sur mer de travers d'une part, sur mer de l'avant ou de l'arrière d'autre part, en commençant d'ailleurs par admettre, pour simplifier, que cette mer se réduit à une houle régulière, ce qui n'est certainement vrai que dans des circonstances exceptionnelles.
Comportement du navire sur houle régulière de travers. Roulis
Le mouvement le plus important est celui de roulis, oscillation autour d'un axe longitudinal. Son équation, qui peut être en première approximation découplée des équations relatives à l'embardée et au lacet, traduit l'équilibre, autour de l'axe longitudinal Gx du navire, des efforts divers suivants : efforts de pesanteur (poids, poussée d'Archimède), efforts d'inertie, efforts hydrodynamiques décomposés eux-mêmes en efforts dus au mouvement du navire en eau calme d'une part, efforts exercés par la houle sur le navire animé de sa seule vitesse d'avance moyenne V.
Roulis et tangage
Encyclopædia Universalis France
L'équation du roulis se présente comme une équation différentielle du second ordre non linéaire. En fonction de la période T de la houle, le rapport d'amplification ϕ0/χ0 (avec ϕ0 l'amplitude du roulis et χ0 la pente maximale de la houle) présente un maximum aigu pour T voisin de la période propre Tϕ du roulis en eau calme : le roulis est essentiellement un phénomène de résonance. Pour une période de houle T grande, c'est-à-dire pour une longueur d'onde Λ grande, le navire suit la houle : ϕ0/χ0 tend vers 1 (fig. 6).
Les paramètres qui ont le plus d'influence sur le roulis sont :
– la stabilité statique du navire ; plus elle est grande, plus ϕ0 est grand ;
– la vitesse de route V du navire ; quand V augmente, l'amortissement augmente, donc ϕ0 diminue.
Comme il s'agit d'un mouvement peu amorti qui met en jeu des efforts hydrodynamiques modérés, il est possible de réduire le roulis, soit en jouant sur l'amortissement visqueux (c'est le rôle des quilles de roulis qui fonctionnent en toute circonstance), soit en créant un effort antagoniste de l'effort dû à la houle. Les stabilisateurs de roulis sont essentiellement de trois types :
– des ailerons mobiles placés de chaque bord et dont l'orientation est asservie au mouvement du navire ; ils permettent de réduire le roulis à presque rien si la vitesse du navire est élevée, mais ils ne sont guère efficaces à petite vitesse puisque leur portance est proportionnelle à V2 ;
– des citernes dont le rôle est de faire passer de l'eau d'un bord sur l'autre du navire avec un déphasage tel que le moment supplémentaire ainsi créé soit égal et opposé au couple perturbateur de la houle ; ces citernes, généralement passives, ont l'avantage de fonctionner aussi bien à l'arrêt qu'en marche mais ont l'inconvénient d'augmenter le déplacement, et surtout d'exiger, pour être efficaces, une perte de stabilité statique :
– des poids mobiles dont la position est asservie au mouvement du navire.
Comportement du navire sur houle régulière de l'avant ou de l'arrière. Tangage
Sur mer de l'avant ou de l'arrière, la question du mouvement ne se présente pas tout à fait de la même façon que dans le cas précédent même si, au départ, les équations[...]
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Écrit par
- Serge BINDEL : ingénieur général de l'armement (génie maritime), expert agréé par la Cour de cassation, membre de l'Académie de marine
Classification
Pour citer cet article
Serge BINDEL. NAVIRES - Hydrodynamique navale [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )
Médias
Résistance hydrodynamique de navires
Encyclopædia Universalis France
Transports : navigation sous-marine
Planeta Actimedia S.A.© Encyclopædia Universalis France pour la version française.
Résistance aux vagues d'un navire rapide
Encyclopædia Universalis France
Autres références
-
BRICK
- Écrit par Jacques MÉRAND
- 72 mots
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...
-
BRUNEL MARC ISAMBARD (1769-1849) et ISAMBARD KINGDOM (1806-1859)
- Écrit par Universalis
- 1 011 mots
-
CARBURANTS
- Écrit par Daniel BALLERINI, Jean-Claude GUIBET, Xavier MONTAGNE
- 10 527 mots
- 9 médias
Encore appelés « carburants marine », les carburants lourds sont utilisés dans des moteurs Diesel servant à la propulsion des gros navires et développant des puissances comprises entre 2 000 et 50 000 kilowatts. -
CHINOISE (CIVILISATION) - Sciences et techniques
- Écrit par Jean-Claude MARTZLOFF
- 6 568 mots
La construction navale ne s'est pas présentée de la même façon en Chine et en Europe : les jonques chinoises, capables de transporter jusqu'à un millier d'hommes, n'ont pas de quille ; leur proue, peu différente de leur poupe, n'est pas faite de bordages se rejoignant en étrave. De la forme rectangulaire... - Afficher les 39 références
Voir aussi
- SIMILITUDE, aérodynamique
- REYNOLDS NOMBRE DE
- NAVALE ARCHITECTURE
- VAGUES
- HÉLICE, aérodynamique
- TUYÈRE
- PAS GÉOMÉTRIQUE
- RÉSISTANCE À L'AVANCEMENT
- CARÈNE
- ROULIS
- TANGAGE
- GIRATION
- VOILES
- POD, propulsion navale
- MODÈLE, physique
- HYDROJET
- HYDRODYNAMIQUE NAVALE
- FROUDE WILLIAM (1810-1879)
- REECH-FROUDE NOMBRE DE
- BASSIN D'ESSAI DE CARÈNES
- PROPULSEURS CYCLOÏDAUX
