1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

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STABILITE Chapitre 1 DEFINITIONS GENERALES
HOGERE ZEEVAARTSCHOOL ANTWERPEN STABILITE Chapitre 1 DEFINITIONS GENERALES Presented by : Capt.J.F.Stokart Last updated : 01/2007

GENERALITES Définition stabilité “Stability is the ability of the ship to return to its original condition or position after it has been disturbed by an outside force” Importance de la stabilité 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

GENERALITES 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

GENERALITES Définition stabilité “Stability is the ability of the ship to return to its original condition or position after it has been disturbed by an outside force” Importance de la stabilité Mais il ne faut pas non trop de stabilité. Trop de stabilité augmentent les accélérations que subit un navire lorsqu’il revient vers sa position droite. Ces accélérations peuvent être si grandes (surtout dans le mauvais temps) que les systèmes d’amarrages des cargaisons peuvent se rompent ou même provoquer des dégâts aux structures du navire. Comme ici par exemple … 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

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GENERALITES Définition stabilité “Stability is the ability of the ship to return to its original condition or position after it has been disturbed by an outside force” Importance de la stabilité 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

GENERALITES Définition stabilité “Stability is the ability of the ship to return to its original condition or position after it has been disturbed by an outside force” Importance de la stabilité Critères importants pour la stabilité Qui est responsable de la stabilité ? 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

1.1 FRANC-BORD ET LIGNES DE CHARGE
Plan de flottaison: Plan horizontal de la surface de l’eau au repos Een mooie foto van een kalme zee ! Het drijfvlak is het horizontale platte vlak van de waterspiegel. 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

Ligne de flottaison La ligne de flottaison est l’intersection de la surface du flotteur avec le plan de flottaison. 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

La linge de flottaison délimite dans le plan de flottaison une surface dite “surface de flottaison” (Waterplane Area AWL) Parmi le grand nombre de flottaisons qu’on peut considérer selon l’état du chargement, il y a lieu de distinguer les flottaisons extrêmes appelées flottaison lège et flottaison en charge qui correspondent respectivement au déplacement lège et au déplacement été 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

Pour les navires de mer, la ligne de flottaison “en charge” ou “Design Waterline” DWL est généralement la ligne de charge ETE (design waterline) Design Waterline DWL 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

Fully loaded bulkcarrier (loaded till the summer loadline) 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

Le plan de flottaison coupe le flotteur en deux parties : Une partie émergée appelée “oeuvres mortes” et dont la limite supérieure constitue le pont d’étanchéité / Réserve de flottabilité / deadworks or upper works Une partie immergée appelée “carène” ou “oeuvres vives” (quickworks of underwater hull) 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

Ligne de flottaison Carène Réserve de flottabilité : caractérisée par la masse qu’il faudrait embarquer pour que le niveau de l’eau atteigne le pont de franc-bord. La réserve de flottabilité est d’autant plus grande que le franc-bord est élevé. 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

Plan longitudinal La coque du flotteur est généralement symétrique par rapport à un plan vertical passant par le milieu de la quille et des coquerons ; ce plan est appelé “plan longitudinal” Le navire est en position droite (sans gîte) lorsque ce plan de symétrie longitudinal est vertical. 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

Le franc-bord (freeboard) est la distance mesurée verticalement au milieu du navire entre le bord supérieur de la marque de la ligne de pont et le bord supérieur de la ligne de charge appropriée ; par extension distance verticale entre la ligne de pont et le plan de flottaison. La ligne de pont ou livet de pont (deckline mark) est matérialisé par une bande horizontale de 300mm de long et 25mm de large. Cette marque est soudée qu milieu du navire de chaque côté de la coque. A proper freeboard is essential for stability

Livet de pont

Le livet de pont se trouve normalement au niveau du pont continu le plus élevé (weather deck) Le bord supérieur du livet de pont passe normalement par le point d’intersection du prolongement de la face supérieure du “pont de franc-bord” avec la surface extérieure du bordé La position de la ligne de pont peut aussi être définie par rapport à un autre point du navire, sous réserve que le franc-bord soit corrigé en conséquence (voir à droite) 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

Pont de Franc-bprd Est normalement le “pont complet le plus élevé exposé aux intempéries et à la mer, qui possède des dispositifs permanents de fermeture de toutes les souvertures situées dans les parties découvertes et au-dessous duquel les ouvertures pratiquées dans le bordé sont munies de dispositifs permanents de fermeture étanche”. C’est à partir de ce pont que le franc-bord est calculé. The uppermost complete deck of a ship having a secure means of closing all openings to be fully watertight (weather deck) 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

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Le tirant d’eau (draught / draft) est la distance verticale mesurée entre la quille (face inférieure) et le plan de flottaison du navire. Lorsque le tirant d’eau est mesuré jusqu’à la ligne de charge ETE, on parle de tirant d’eau ETE (summer draft). La marque de Plimsoll ou marque de franc-bord indique l’enfoncement maximum du navire en eau de mer, en zone ETE. La marque de Plimsoll indique aussi le franc-bord minimum 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

La marque de plimsoll est un anneau coupé par une bande horizontale dont le bord supérieur passe par le centre de l’anneau. Cette marque est apposée (soudée) sur les deux côtés de la muraille du navire, à sa mi-longueur, à une distance verticale calculée à partir du livet de pont Le franc-bord peut ainsi être facilement contrôlé durant les visites annuelles. MARQUE DE PLIMSOLL 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

La distance verticale entre les bords supérieurs des deux lignes est le franc-bord ETE (minimum summer freeboard) Franc-bord ETE = franc-bord minimum en eau de mer et en zone ETE (voir pages suivantes) Afin de garantir un franc-bord minimum (donc une réserve de flottabilité suffisante), l’Administration du pavillon assigne un “franc-bord ETE” en accord avec des règles imposées internationalement (Load Lines Regulations). Calculé souvent par les Bureaux de Classification. 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

A l’avant de cet anneau se trouve une série de lignes horizontales (load lines) qui indiquent l’enfoncement maximal autorisé Toutes les marques ont une hauteur de 25mm Enfoncement permit dépend : De la position du navire (voir carte des zones) De la période de l’année (mois) Il existe une “carte des zones périodiques et permanentes” à bord de chaque navire (chart of zones & seasonal areas) Lignes de charge 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

ZONE PERIODIQUE TROPICALE
ZONE PERIODIQUE HIVER Hiver : 16/10  15/4 Eté : 16/4  15/10 ZONE PERIODIQUE HIVER Hiver : 1/11  31/3 Eté : 1/4  31/10 ZONE ETE ZONE PERIODIQUE TROPICALE Tropique : 1/11  15/7 Ete : 16/7  31/10 ZONE TROPICALE ZONE ETE ZONE PERIODIQUE HIVER Hiver : 16/4  15/10 Eté : 16/10  15/4

La marque de Plimsoll permet de déterminer l’enfoncement maximal du navire et donc de savoir jusqu’à quelle marque (T, S, W) le navire peut charger Durant une traversée, il faut toujours se baser sur le tirant d’eau minimal autorisé (plan de passage !) Partant durant l’hiver de Bordeaux (par ex.) vers un port africain, la zone ETE sera atteinte peu après le départ. Cependant, la ligne “W” (bord supérieur) ne pourra pas être “surchargée” au départ. Voyageant d’une zone favorable (ETE) vers une zone défavorable (HIVER), il est autorisé de prévoir une correction qui correspond à la consommation de fioul (HFO & MDO) et d’eau douce de fuel entre le départ de la zone favorable et l’entrée en zone défavorable. Cette correction (en cm) est égale à w/TPC (voir plus loin) 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

Assigned Summer Freeboard (franc-bord min.ETE) : Souvent calculé par les “Classification Societies” Calculs se basent sur les “Load Lines Rules” Les “Rules” distinguent 2 types de navires: Navires A & B et 5 types différents de “freeboard to be assigned” : Type A ; Type B ; Type B with reduced freeboard ; Type B with increased freeboard ; Type B with timber freeboard. 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

Navires TYPE A : navires conçus pour transporter exclusivement des cargaisons liquides 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

Navires TYPE B : navires ne correspondant pas à la définition précédente (donc tous les navires sauf…) 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

1.1 FRANC-BORD ET LIGNES DE CHARGE Distances entre lignes de charge

Si le navire a du BOIS en pontée et s’il satisfait à des critères bien précis, ce navire peut avoir un franc-bord réduit Le navire aura des lignes de charge spéciales pour le transport de bois en pontée 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

1.2 TIRANT D’EAU Perpendiculaires : sont des lignes imaginaires, perpendiculaires à la surface de flottaison (perpendiculars PP) Perpendiculaire avant (Forward Perpendicular – FPP) : ligne perpendiculaire au plan de flottaison ETE menée au point d’intersection de ce plan avec l’étrave Perpendiculaire arrière (Aft Perpendicular – APP) : perpendiculaire au plan de flottaison ETE menée au point d’intersection de ce plan avec l’axe de la mèche du gouvernail (centre line of rudder stock ou rudder pintles) APP MPP FPP Summer load waterline 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

1.2 TIRANT D’EAU Le tirant d’eau (draught/draft) : Distance verticale entre le plan de flottaison et le dessous de la quille (prolongée s’il y a lieu) (navire sans gîte) Les tirants d’eau sont normalement mesurés sur les perpendiculaires avants, arrières et milieux (TE vrais). Ces distances ne pouvant généralement pas être mesurées sur ces lignes imaginaires, ils sont lus sur des “échelles de tirants d’eau” (TE lus) 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

Marques tirants d’eau avants
1.2 TIRANT D’EAU Marques tirants d’eau avants 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

Marque Arrière Tribord
1.2 TIRANT D’EAU Marque Arrière Tribord 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

1.2 TIRANT D’EAU Tirants d’eau DF / DA / DM : lus sur les marques Av, Ar & Mil Df / Da / Dm : mesurés sur les perpendiculaires Av, Ar, Mil DMean / Dmean : tirant d’eau moyen ; ½ (DF + DA) : ½ (Df + Da) Assiette (Trim) : Différence entre TE arrière et TE avant Assiette apparente (apparent trim) = DA – DF Assiette vraie (true trim) = Da – Df DA (Da) > DF (Df) : assiette positive (Ship trimmed by the stern) DA (Da) < DF (Df) : assiette négative (Ship trimmed by the head) DA (Da) = DF (Df) : navire sans différence (Ship evenkeel) 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

1.2 TIRANT D’EAU La coque du navire est soumise continuellement à des forces générant des efforts tranchants (shear forces) et des moments fléchissants (bending moments) . Ces derniers tendent à déformer le navire dans le sens longitudinal, occasionnant ainsi des déformations par arc (hogging) et par contre-arc (sagging) SAGGING : Actual draft midship > Mean draft HOGGING : Actual draft midship < Mean draft DF = 6.00 m DA = 6.60 m DM = 6.33 m Trim = +0.60m DMean : 6.30m SAG = m DF = 6.00 m DA = 6.60 m DM = 6.27 m Trim = +0.60m DMean : 6.27m HOG = m 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

EN PIEDS, CHIFFRES ROMAINS
1.3 ECHELLES DE TIRANT D’EAU Les marques de tirants d’eau, lignes de charge et marque de Plimsol sont des marques permanentes. Elles sont généralement soudées sur la coque. EN PIEDS, CHIFFRES ROMAINS 16’00” 15’06” 15’00” 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

EN PIEDS, CHIFFRES ARABES
1.3 ECHELLES DE TIRANT D’EAU EN PIEDS, CHIFFRES ARABES 25 24 23 22 21’06” 21 21’00” 20’06” 20 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

SYSTEME METRIQUE, CHIFFRES ARABES
1.3 ECHELLES DE TIRANT D’EAU SYSTEME METRIQUE, CHIFFRES ARABES 8 M 8  4 7m50cm 2 7m20cm 7m10cm 7 M 7m00cm 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

SYSTEME METRIQUE, CHIFFRES ARABES
1.3 ECHELLES DE TIRANT D’EAU SYSTEME METRIQUE, CHIFFRES ARABES 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

1.3 ECHELLES DE TIRANT D’EAU 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

1.4 DIMENSIONS PRINCIPALES
Les dimensions principales comprennent la longueur, la largeur et le creux. Ces dimensions ont des significations différentes selon la façon dont elles sont mesurées. 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

Longueur hors tout (Length Over All LOA) : est la distance horizontale mesurée entre les verticales tangentes aux extrémités longitudinales du flotteur Length (overall) The extreme length of the ship, recorded in metres to two decimal places. 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

Longueur entre perpendiculaires (Length between Perpendiculars LBP, LBPP) : distance horizontale entre les perpendiculaires avant et arrière (mesurée dans le plan de symétrie longitudinal). Length (LBBP) The length between perpendiculars, recorded in metres to two decimal places. This is the distance on the summer load waterline from the fore side of the stern to the after side of the rudder post, or to the centre of the rudder stock if there is no rudder post. 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

Length (registered) The registered length of the ship as given on the ship's certificates. This is recorded in metres to two decimal places. This will only be displayed when measurements for length overall and length between perpendiculars are not available. 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

Longueur à la flottaison ETE (Length on Summer Loadline) : distance horizontale entre les intersections du plan de flottaison ETE avec la proue et la poupe. 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

Longueur de flottaison (Length on Waterline LWL) : est la distance horizontale mesurée entre les intersections de la ligne de flottaison avec la proue et la poupe. Cette longueur est variable et dépend de l’enfoncement et de l’assiette du navire. 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

Largeur hors tout (Extreme breadth) est la distance horizontale comprise entre les deux verticales tangentes aux extrémités de la plus large section transversale Breadth (extreme) The extreme breadth, recorded in metres to two decimal places. This is the maximum breadth to the outside of the ship's structure. 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

Note : “Moulded dimensions” sont des dimensions qui ne tiennent pas compte de la largueur des tôles. 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

Largeur de gabarit B (Breadth moulded) iest la largeur du maitre couple à hauteur de la ligne de flottaison de référence. Autrement dit, c’est la distance horizontale mesurée en la partie la plus large du navire entre les faces internes des tôles de côté. Breadth (moulded) The moulded breath, recorded in metres to two decimal places. This is the greatest breadth at amidships from heel of frame to heel of frame. 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

Le creux de gabarit ou creux sur quille D (Depth moulded) est la distance verticale mesurée entre le dessus de la quille (base line) et la face supérieure du barrot au livet du pont de franc-bord. Moulded Depth The moulded depth, recorded in metres to two decimal places. This is the vertical distance at amidships from the top of the keel to the top of the upper deck beam at side. 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

Autres dimensions Le tirant d’air (Air draft) est la distance verticale entre le plan de flottaison et le plus haut point du navire. Le tirant d’air est généralement calculé à partir du plan de flottaison ETE. Pour un TE différent (plus petit), cette hauteur doit être corrigée AIR DRAFT (till S) 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

Note : Le pont principal n’est pas horizontal pour (notamment) permettre à l’eau de s’écouler plus facilement (en cas de pluie ou de mauvais temps). La courbure du pont est double : courbure longitudinale et transversale. D’où les définitions suivantes … 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

La tonture (sheer) est la courbure dans le sens longitudinal. On parlera de “tonture avant” et “tonture arrière” (forward and aft sheer). Les tontures permettent d’augmenter les réserves de flottabilité dans les parties avant et arrière du navire. La tonture avant permet aussi de réduire l’embarquement de mer par mauvais temps. Auparavant les navires étaients construits avec une tonture avant double de la tonture arrière. Certains navires modernes ont peu ou pas de tonture. Le pont supérieur est alors parallèle à la quille. 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

La bouge (camber of round of beam) est la courbure du pont dans le sens transversal. Sert à faciliter l’écoulement des eaux et augmente la résistance du pont supérieur aux efforts longitudinaux (spécialement à la compression). Bouge standard = 1/15 B La bouge diminue aux extrémités du navire. Navires récents : peu ou pas de bouge. Bilge radius : indique l’arrondi de la tôle de bouchains Rise of floor : voir figure (vlaktilling) 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

Autres dimensions : Flare, thumbelhome, flat of keel, stem rake, keel rake, entrance, parallel body, run,…non traités dans ce cours. 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

1.5 PLAN DES FORMES Afin de pouvoir représenter les formes d’un navire en deux dimensions, on imagine sa coque traversée par une série de sections planes menées parallèlement à trois plans de référence Plan I : plan de la flottaison en charge (généralement ÉTÉ) Plan II : plan longitudinal passant par la quille, l’étrave et l’étambot ou plan de symétrie Plan III : plan transversal, plan perpendiculaire aux deux précédents et passant par la perpendiculaire milieu. 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

1.5 PLAN DES FORMES Le plan des formes : permet en outre le calcul de toutes des données de stabilité du navire : déplacement, position des centres de gravité des carènes, plans de flottaison, ETC… 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

1.5 PLAN DES FORMES Plan horizontal Des sections horizontales équidistantes sont menées parallèlement à la surface de flottaison ETE. Les intersections de ces plans horizontaux avec la carène déterminent des lignes d’eau (waterlines). Ces ‘lignes d’eau’ sont numérotées de 0 à 10 par exemple à partir du bas. Ligne 0 : passe par l’intersection de PPM avec le fond de carène Ligne 10 : se confond avec la flottaison ETE La projection de ces lignes d’eau sur I détermine le “plan horizontal” Pour des raisons de symétrie, seule une moitié” des sections est représentée Sert notamment au calcul du volume de la carène (et donc du déplacement) 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

1.5 PLAN DES FORMES Plan horizontal Les “lignes d’eau” sont projetées sur le plan de référence 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

1.5 PLAN DES FORMES Le plan longitudinal Des sections longitudinales sont menées parallèlement au plan de symétrie longitudinal. Ces sections sont disposées à égales distances les unes des autres et numérotées en chiffres romains, de l’intérieur vers l’extérieur. Les sections longitudinales sont les intersections de ces plans avec la coque. La projection de ces sections longitudinales sur II détermine le plan longitudinal ou élévation (sheer plan, profile) Ce plan nous montre le profil général du navire, les différentes lignes d’eau, la position et la courbure des différents ponts. 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

1.5 PLAN DES FORMES Plan longitudinal Les plans longitudinaux sont projetés sur le plan de référence (plan de symétrie) 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

1.5 PLAN DES FORMES Le plan vertical La distance entre les perpendiculaires av et ar est divisée en un certain nombre de parties égales. Par ces points sont tracés des sections verticales parallèles au maitre-couple. La coque est souvent divisée en 20 parties égales (et numérotées à partir de la perpendiculaire arrière). Les sections transversales sont les intersections de ces sections avec la coque Les projections de ces sections transversales sur III forme le plan vertical (body plan) 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

1.5 PLAN DES FORMES Plan vertical Moitié droite : sections de l’avant vers le maitre-couple Moitié gauche : sections de l’arrière vers le maitre-couple. 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

1.5 PLAN DES FORMES Plan oblique Les courbes des 3 représentation précédentes sont contrôlées par des sections obliques : il existe un rapport géométrique entre les trois projections Les sections obliques coupent la carène sous un angle voisin de 90°. La section oblique la plus courante est celle passant par les virures de bouchain. 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

1.5 PLAN DES FORMES Plan oblique Les projections des plans horizontaux, longitudinaux et transversaux sont contrôlées au moyen du plan oblique. 1BACH/3GRAD-Stabilité-Chapitre 1

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