NAVIRESHydrodynamique navale

Qualités évolutives

Les qualités qu'on exige d'un navire touchant sa manœuvrabilité sont d'une certaine façon contradictoires car, s'il doit évidemment pouvoir évoluer dans un espace aussi réduit que possible, il lui faut aussi posséder une bonne tenue de route.

Stabilité de la navigation en ligne droite

Supposons que la barre soit calée à zéro et que, par suite d'une perturbation passagère, le navire soit écarté de son régime normal de route rectiligne. La perturbation cessant, le navire reprend normalement une route rectiligne (pas nécessairement confondue d'ailleurs avec sa route d'origine) ; mais, pour un navire aux formes remplies, il arrive qu'un tel régime soit instable : ce navire entre alors en giration permanente, soit à droite, soit à gauche, selon les conditions initiales. Un tel phénomène, qui présente des inconvénients certains pour la navigation, peut être combattu en installant un plan mince à l'arrière du navire.

Entrée en giration et giration permanente

Quand on oriente la barre à un angle donné, il commence par s'exercer sur le gouvernail une portance qui entraîne une mise en dérive de la carène ; celle-ci, se comportant en l'occurrence comme une aile d'envergure très petite, donc médiocre, est alors elle-même le siège d'une portance hydrodynamique. Au bout d'un certain temps, le navire finit par prendre un régime permanent de giration caractérisé par un rayon R, une certaine « dérive » (le navire tourne son avant vers l'intérieur du cercle de giration), une vitesse plus petite que la vitesse d'approche, et une gîte vers l'extérieur. À l'angle de barre maximal (30-35⁰ car au-delà le gouvernail perd de son efficacité), R est de l'ordre de grandeur de deux fois la longueur L du navire ; il est plus petit pour les navires aux formes pleines que pour les navires élancés.

Le régime transitoire est, de son côté, d'autant plus court que le gouvernail est bien dégagé de la carène et que la vitesse d'orientation du gouvernail est grande ; la distance parcourue par le navire pendant cette phase est de l'ordre de 0,5 L.

C'est en général au cours des mouvements de barre qu'il faut exercer le couple maximal sur la mèche du gouvernail ; ce couple dépend grandement du type du gouvernail et de la position de sa mèche ; un gouvernail « compensé », c'est-à-dire dont la mèche passe en arrière du bord d'attaque, permet de limiter la puissance de l'appareil à gouverner. Le couple maximal à fournir par l'appareil à gouverner ne peut être déterminé avec précision que par des essais sur modèle.

Manœuvrabilité à faible vitesse ou au point fixe

Le gouvernail, dont la portance est proportionnelle à V², a une efficacité réduite à faible vitesse. Aussi existe-t-il, en dehors des hélices qu'on doit utiliser au maximum, de nombreux dispositifs spéciaux pour faciliter la manœuvrabilité au point fixe, par exemple :

– le propulseur cycloïdal à pales verticales qui permet de créer une poussée de direction quelconque ;

– le gouvernail actif qui, comportant un petit propulseur auxiliaire, permet de créer une poussée de direction quelconque ;

– le propulseur en tunnel qui, installé à l'avant (propulseur d'étrave) et parfois aussi à l'arrière, crée une poussée transversale ;

– le pod orientable.

Manœuvrabilité en eau profonde et en canal

Par un effet d'image, la proximité du fond entraîne, en eau peu profonde, d'une part un affaissement du navire, qui peut talonner si la hauteur d'eau sous la quille est trop petite, d'autre part une augmentation des forces hydrodynamiques horizontales, ce qui est favorable du point de vue de la stabilité mais défavorable du point de vue de la giration.

En canal, il existe de plus un effet d'image des bords qui se traduit par une attraction du navire par la berge la plus proche ; le régime de route du navire dans l'axe du canal est donc instable ; ce phénomène, qui rend souvent délicat le passage en canal, est à l'origine de nombreux accidents. Quand le canal est relativement étroit (cas du canal de Suez par exemple), on est alors amené à organiser le transit des navires en convoi sans possibilité de croisement en dehors de zones réservées à cet effet.

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