navire (suite)

Fatigues additionnelles

Dans le calcul précédent, on considère le navire dans la position droite. En réalité, du fait notamment du roulis, le navire prend des inclinaisons variables qui introduisent des moments de torsion. Il faut tenir compte en outre de l’effet des forces d’inertie résultant des mouvements du navire, de l’écrasement de l’anneau transversal dû aux poussées sur le fond et aux charges des hauts du navire, du choc des vagues sur la coque. Des efforts locaux s’ajoutent à ces fatigues : poussée de l’hélice sur la partie arrière, action du gouvernail, poids des machines et des gros appareils auxiliaires ainsi que des chargements concentrés dont l’effet est accru par les forces d’inertie. Enfin, sur la cale de construction et en cale sèche, le navire repose sur des lignes de tins, et de nombreuses parties de la coque se trouvant en porte à faux supportent, de ce fait, des efforts importants.

Conception du navire

Détermination des caractéristiques générales

Celles-ci sont établies en fonction d’un programme donné : vitesse, rayon d’action, port en lourd et volume correspondant nécessaire, éventuellement nombre et degrés de confort des passagers ou, sur les navires militaires, armement, en tenant compte des exigences ou des règlements relatifs à la solidité, à la sécurité, à l’habitabilité et à l’hygiène, aux conditions et servitudes d’exploitation et, pour les navires de guerre, à la protection.

La base de l’étude du projet de navire est la solution simultanée des deux équations suivantes :

avec la relation Δ = ϖ∇,
S étant le poids de la coque métallique, U le poids de l’armement (aménagements, équipements, etc.) et M le poids de l’appareil moteur avec ses auxiliaires. L’équation (1) admet une infinité de solutions et chacun des facteurs peut être déterminé par comparaison avec des navires de même type au moyen de rapports et coefficients comme et liés à la résistance hydrodynamique, lié principalement à la stabilité, etc. L’équation (2) est l’équation de poids, dont les termes S et U peuvent être estimés d’après les dimensions principales du navire, notamment en fonction des produits LBC et LB, avec des corrections pour tenir compte de l’importance des superstructures. Le terme S dépend également des rapports et lies a la résistance longitudinale, et de lié au franc-bord, rapports dont dépend en partie l’échantillonnage de la coque. Le poids de l’appareil de propulsion avec ses auxiliaires M est le produit de la puissance propulsive estimée par le poids à l’unité de puissance qui varie selon le type d’appareil moteur choisi. S’il s’agit d’un navire de charge, on peut faire intervenir au départ de l’étude la valeur du rapport

estimé par comparaison avec des navires de même type et de vitesses voisines. Dans tous les cas, les dimensions du navire doivent être telles que les volumes et surfaces puissent recevoir le combustible nécessaire et l’équipage ainsi que, sur un navire marchand, la cargaison et les passagers avec leurs bagages (qui peuvent comprendre des automobiles) et, sur un navire de guerre, les armes mobiles et les munitions. Pour un navire de charge, on peut admettre, par comparaison avec des navires similaires, une certaine valeur du rapport

Pour un navire à passagers, l’élément de base est surtout la surface de ponts nécessaire pour le nombre de personnes à transporter. Après une première étude, il peut apparaître que la somme S + U + M + DW est supérieure au déplacement Δ, déterminé par l’équation (1). Dans ce cas, il faut augmenter les dimensions du navire de façon que l’équation (2) soit satisfaite, sans perdre de vue que cette augmentation va se répercuter sur tous les termes.

L’étude de l’avant-projet d’un navire est donc très complexe, et la solution retenue ne peut être qu’un compromis établi entre toutes les conditions posées.

• Relations entre la vitesse, les dimensions et la puissance propulsive. Une première indication de la puissance propulsive peut être obtenue au moyen du coefficient d’utilisation de l’Amirauté dans lequel V est la vitesse, Δ le déplacement et P la puissance propulsive. Les valeurs de ce coefficient sont en général du même ordre pour des types de navires très voisins et de vitesses comparables. Pour avoir une estimation plus précise, on utilise souvent divers diagrammes comme, par exemple, ceux qui sont réalisés au bassin D. W. Taylor aux États-Unis, à la suite de très nombreux essais sur modèles, tracés en fonction des rapports et coefficients

et qui permettent d’estimer la puissance correspondant à la résistance de remorquage de la carène nue. En faisant intervenir une évaluation du rendement propulsif global, on peut, au premier stade de l’étude, déterminer approximativement la puissance propulsive nécessaire aux essais et en service. À un stade ultérieur, des « essais au bassin » en remorquage et en autopropulsion permettent d’estimer avec plus d’exactitude la puissance propulsive nécessaire.

Cependant, pour le programme du navire, les dimensions doivent être déterminées de façon que la puissance propulsive soit le plus réduite possible. L’expérience montre qu’il existe pour chaque valeur de une valeur de (ou de ou encore de ) correspondant à un minimum de résistance et, par conséquent, de puissance propulsive. La relation entre et C_B en particulier est souvent exprimée par une formule de la forme

Dans la formule d’Alexander, très utilisée, a varie de 2,08 à 2,24 selon la finesse de la carène, b étant égal à 2. Des études expérimentales plus récentes ont toutefois montré que la vitesse critique au-delà de laquelle la résistance croît très rapidement peut être exprimée par la formule de même forme :

(V en nœuds et L en pieds anglais). On en déduit que cette vitesse critique (L étant exprimé en mètres) varie approximativement de à pour un bâtiment aux formes très pleines, à à pour un navire très fin, et même pour certains bâtiments de guerre particulièrement fins et rapides. Au-delà de ces limites, le navire tend à déjauger, c’est-à-dire à monter sur la vague et à glisser sur l’eau (cette particularité est utilisée pour des engins spéciaux comme les hydroptères et les hors-bord).