Auteur : Eric Gallais 2 Mars 2015
Les causes de chavirage
Dans les pages précédentes nous avons tenté de modéliser les réactions d’un flotteur dans différents cas de figure, pour comprendre ce qui fait stabilité d’une coque ou, au contraire, ce qui génère de l’instabilité.
Mais qu’en est-t-il des causes ? Ou en d’autres termes, quels facteurs pertubateurs pourraient induire qu’on ait une inclinaison telle que celles envisagées ?
La question se pose de façon très différente suivant qu’on est en mer ou en rivière, sur un multicoque ou un canot de sauvetage, un ponton ou un bateau à passagers.
Reprenons l’exemple du ponton de la page « stabilité d’un ponton (2) ».
Ce qui fait la différence entre le ponton sans superstructure ou avec superstructure c’est justement la structure et la prise au vent que cela induit. Cette prise au vent, dans le cas d’un ponton stationné en rivière est minimisée par le fait que le vent fort est le plus souvent dirigé dans l’axe de la rivière du fait de l’enfoncement du plan d’eau par rapport aux berges. Mais dans certains cas ce vent peut être latéral et parfois violent.
Il faut savoir que les forces aérodynamiques (en régime non turbulent) sont proportionnelles à :
F = k . s . V2 ,
V étant la vitesse du vent, s la surface efficace exposée au vent et k un coefficient lié à la géométrie de l’obstacle exposé au vent.
Ces forces s‘exercent localement perpendiculairement à la surface quelle que soit l’orientation de la surface par rapport à la direction du vent. Globalement la force aérodynamique s’exerce au centre de voilure qui, si les surfaces sont planes, est le barycentre des surfaces concernées.
Le ponton étant amarré plutôt dans les parties basses, il en résulte un couple tendant au chavirage, qui sera d’autant plus fort que les parties hautes de la surélévation sont importantes et en hauteur.
Il faut noter également que cette force varie comme le carré de la vitesse du vent ce qui veut dire qu’elle sera 4 fois plus importante pour 200km/h que pour 100km/h et 9 fois plus pour une vitesse de 300km/h.
On pourra objecter qu’un vent de cette intensité n’est pas chose courante, ce à quoi on peut répondre que, même si cela n’arrive que tous les 10 ans, il vaut mieux faire en sorte qu’on ne retrouve pas son habitation au fond de la rivière à cette occasion.
D’autres causes peuvent provoquer une inclinaison de la coque : sur un bateau de passagers la concentration de tous les passagers sur un seul coté provoque une gite qui ne doit pas se conclure par une catastrophe. Il y a donc lieu de faire une simulation d’une telle situation que ce soit par une modélisation théorique de la forme de la coque et du devis de masse, ou par une expérimentation en vraie grandeur, pour évaluer les capacités du navire à répondre à cette perturbation.
Nous ne pensons pas utile de développer plus loin cette première ecxploration en introduisant d’autres facteurs telles que les carènes liquides dues aux cuves, en fonction de leur degré de remplissage, ou de celle qui apparaît lorsqu’une voie d’eau provoque l’irruption d’une certaine quantité d’eau dans un des compartiments, de l’effet produit par les vagues, des couples de chavirage induits du fait de la courbure de la trajectoire suivie par le bateau (force centrifuge)…
L’objectif était de percevoir l’existence de ces facteurs de chavirement éventuels et des moyens que l’on met en œuvre pour les contrôler.
Rappelons cependant, pour l’intérêt historique que cela présente, le cas des carènes liquides que constituent les cargaisons des vraquiers lorsque qu’il s’agit de poudres, grains, ou tout autre matériau susceptible de riper. Bon nombre de bateaux sont passés par le fond parce que le système de calage de la cargaison avait lâché.
Rappelons pour mémoire récente ce Ferry qui a chaviré en traversant la Manche parce que, semble-t-il sa cargaison de voiture et de camions a ripé du fait des mouvements du bateau…
Quelques références pour ceux des lecteurs qui souhaitent aller plus loin sur les problématiques de stabilité :
- Architecture d’un voilier, T1-théorie, Pierre Gutelle, Editions Maritimes & d’Outre-Mer, 1979.
- Loisirs Nautiques, Hors-Série N°8, Connaissance du tracé des carènes, 1980.
- Architecture navale, connaissance et pratique, Dominique Presles et Dominique Paulet, Editions de la Vilette 2005.
- Stabilité du navire. Théorie, réglementation, méthodes de calcul. Frnçois Grinnaert, Jean-Marc Laurens, Ellipses Edition.
- Article de jean Sans site internet