Theorie navire

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  • tude sur la flottabilit et la stabilit du navire suivie dune mthode simple

    pour le calcul des volumes de carnes et des lments dfinissant le navire pour construire les tables hydrostatiques

    ncessaires aux calculs de stabilit et dassiette quand on dispose des plans des

    formes du navire.

    (Par Dominique Lavoille)

    Bibliographie : Mes cours dhydro. Statique du navire, par R. Hervieu, ditions Masson, Paris,

    1985, in-8. La thorie du navire applique au navire de commerce, par J.

    Ropars, ditions Maritimes et dOutre-Mer, Paris, 1962, in-4.

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  • AVANT-PROPOS

    Cette tude se divise en deux volets :

    LA THEORIE DU NAVIRE : Volet consacr la flottabilit et la stabilit du navire. Cest un aide mmoire succinct sur le minimum de ce quil faut savoir pour comprendre et apprhender les problmes de flottabilit et de stabilit dun navire. Les marins issus des diffrentes coles dhydrographie y retrouveront ici un mini rsum dune partie des cours enseigns. Jespre que pour les autres cette partie nest pas trop ennuyeuse. Elle est en tout cas ncessaire pour bien comprendre le rle des paramtres indispensables ltude de la thorie du navire et qui sont calculs dans le second volet

    LES TABLES HYDROSTATIQUES : Volet plus pratique o lon indique une mthode et une procdure simple de calcul des paramtres ncessaires pour dfinir un navire quelconque, simplement partir des plans des formes (plan des lignes deau, couples de trac, sections longitudinales). Mthode permettant de connatre le volume de carne diffrents enfoncements du navire, la position du centre de carne et celle du centre de gravit des surfaces de flottaison. Le tout suivi dune mthode tout aussi simple pour dterminer la position du centre de gravit du navire, le tout tant indispensables pour tous les calculs de stabilit et dassiette.

    Cette tude reflte des principes et des mthodes simples utiliss de nos jours pour les calculs de volume de carnes, de stabilit et dassiettes des navires modernes, sans avoir besoin dun calculateur ni dun logiciel darchitecture navale. Cette mthode peut sappliquer sans restriction aux navires anciens partir du moment o lon dispose des plans des formes (lignes deau et trac des couples par exemple). Si en plus on dispose dinformations dtailles sur le devis de poids du navire (chose dj plus rare), on peut alors faire tous les calculs de stabilit voulus.

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  • TABLE DES MATIERES

    AVANT-PROPOS ________________________________________________________________________ 2 TABLE DES MATIERES __________________________________________________________________ 3 THEORIE DU NAVIRE ___________________________________________________________________ 4

    Dfinitions ____________________________________________________________________________ 4 Flottaisons isocarnes : __________________________________________________________________ 4 Forces agissant sur un corps flottant : _____________________________________________________ 4

    quilibre et stabilit ___________________________________________________________________ 4 Thorme dEuler :_____________________________________________________________________ 5 Mtacentre, rayon mtacentrique _________________________________________________________ 5 Couple de redressement _________________________________________________________________ 6 Courbe de stabilit _____________________________________________________________________ 8 Rserve de stabilit ____________________________________________________________________ 10 Modifications de la courbe de stabilit ____________________________________________________ 10

    Dplacement vertical de poids __________________________________________________________ 10 Carne liquide _____________________________________________________________________ 11

    Dplacement transversal de poids________________________________________________________ 12 Effet du vent ______________________________________________________________________ 13

    Aperu sur les tables hydrostatiques______________________________________________________ 13 Calcul des tirants deau connaissant le dplacement du navire ________________________________ 14 Calcul du dplacement du navire connaissant ses tirants deau________________________________ 15

    Corrections sur les lectures des tirants deau _______________________________________________ 15 Correction pour la dformation de la quille ________________________________________________ 16 Correction pour lassiette ______________________________________________________________ 16

    TABLES HYDROSTATIQUES ET DETERMINATION DU NAVIRE LEGE _______________________ 18 Tables hydrostatiques __________________________________________________________________ 18

    Calcul dune aire par la mthode des trapzes ______________________________________________ 19 Droulement des calculs _______________________________________________________________ 21

    Prliminaires ______________________________________________________________________ 21 Calcul de laire des diffrentes surfaces de flottaison. ______________________________________ 21 Calcul du volume de carne __________________________________________________________ 21 Calcul de Zc ______________________________________________________________________ 22 Calcul du rayon mtacentrique r _______________________________________________________ 22 Calcul du centre de gravit de la flottaison (X)___________________________________________ 22 Calcul de la surface des diffrents couples. ______________________________________________ 22 Calcul de Xc ______________________________________________________________________ 23 Calcul du mtacentre longitudinal R____________________________________________________ 23 Calcul des carnes inclines transversalement ____________________________________________ 24

    Remarques :_____________________________________________________________________ 27 Calcul des bras de levier et des courbes pantocarnes ______________________________________ 27

    Dtermination de la position du centre de gravit du navire __________________________________ 33 Navire lge _________________________________________________________________________ 33

    Devis de poids_____________________________________________________________________ 33 Essai de stabilit ___________________________________________________________________ 33

    Navire en charge _____________________________________________________________________ 34

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  • THEORIE DU NAVIRE

    Dfinitions Flottaison ou plan de flottaison : plan du niveau de leau. Ligne de flottaison : Intersection du plan de flottaison avec la surface du flotteur. Aire ou surface de flottaison : surface comprise lintrieur de la ligne de flottaison,

    dans le plan de flottaison. Carne : Partie immerge du flotteur. Volume de carne : volume de cette partie immerge du flotteur. Centre de carne : Centre de gravit du volume de carne (volume immerg). Perpendiculaire avant : Cest la droite normale la flottaison et passant par le point

    dintersection de la carne immerge situe lavant avec le plan de flottaison. Pour un navire de charge la perpendiculaire avant est prise pour la flottaison pleine charge, navire droit. Elle est gnralement symbolise par PPAV .

    Perpendiculaire arrire : Cest la droite normale la flottaison et passant par le point dintersection de la carne immerge situe larrire avec le plan de flottaison. Pour un navire de charge la perpendiculaire arrire est prise pour la flottaison pleine charge, navire droit. Elle est gnralement symbolise par PPAR .

    Perpendiculaire milieu : Droite normale la flottaison passant par le milieu de la distance sparant les deux perpendiculaires prcdentes. Elle est gnralement symbolise par PPM .

    Longueur entre perpendiculaire : cest la distance mesure horizontalement entre la perpendiculaire avant et la perpendiculaire arrire.

    Tirants deau : Distances du plan de flottaison au fond de la carne, ventuellement prolonge, mesures aux perpendiculaires avant et arrire.

    Assiette : cest la diffrence entre le tirant deau avant et le tirant deau arrire.

    Flottaisons isocarnes : Ce sont des Flottaisons dinclinaisons diffrentes qui limitent des volumes de carne gaux. Chaque mouvement de roulis ou de tangage du navire ou chaque transfert de poids dun endroit un autre du navire va modifier la flottaison initiale et dterminer des flottaisons isocarnes car le poids du navire nayant pas chang, les diffrents volumes de carne resteront gaux.

    Forces agissant sur un corps flottant : Un corps flottant est soumis deux forces :

    Son poids qui est une force verticale, dirige vers le bas, applique son centre de gravit G.

    La pousse dArchimde qui est une force verticale, dirige vers le haut, applique au centre de carne C (centre du volume immerg du corps flottant) et gale au poids du volume du liquide dplac ( V = o est la densit de leau et V le volume de carne).

    quilibre et stabilit Figure 1

    Le corps flottant est en quilibre si ces deux forces sont directement opposes et gales mais cela nimplique pas sa stabilit si le corps est loign de sa position dquilibre. En effet, pour un corps flottant donn (suppos indformable), la position de son centre de gravit est fixe quelle que soit la position prise par ce corps. Par contre, la position du centre de carne o sexerce la pouss dArchimde est variable en fonction de la position du corps flottant par rapport au niveau de leau. Si le corps flottant est loign de sa position dquilibre, sa

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  • flottaison change et mme si le volume de carne reste gal, il change de forme, donc le centre de gravit de volume se dplace. Le corps est dit stable si, une fois loign dune faible inc