Architecture Navale et Analyse des Systèmes de Transport JST 2012 Hydrodynamique et architecture navale Matthieu Vandescuren, André Hage

Modes de Transport Chaque mode de transport de marchandises répond à des besoins spécifiques et dépendent donc de la situation géographique Chaque mode possède ses propres avantages et peut être comparé aux autres Il est intéressant d’étudier le transport fluvial en tant qu’alternative

Transport par voie d’eau Transférer le transport du fret de la route vers la voie d’eau est l'une des stratégies européennes pour réduire les impacts négatifs de l'augmentation du volume de transport. Le Rhin et d'autres grands fleuves comme le Danube forment un réseau de canaux d'eaux profondes bien équipé qui peut être considéré comme l'épine dorsale du système européen de navigation intérieure. Quelques chiffres: France: 8 501 km ; Allemagne: 7 339 km ; Hollande: 5 046 km ; Belgique: 1 540 km ; Autriche: 351 km ; Luxembourg: 37 km

Voies navigables européennes

Voies Navigables Transport de marchandises sur les voies navigables : Convoi de barges Les avantages : Transport de grosses quantités sur de longues distances Consommation de carburant en baisse par tonne transportée Avantages environnementaux certains Sécurité Zone de stockage durant le transport Les inconvénients :   Livraison lente dans certains cas   Livraison de porte à porte impossible

Le rôle de l’architecte naval L'architecte naval conçoit des bateaux et/ou prend en charge leur fabrication jusqu'à la mise à l'eau. L'architecte naval prend en compte différents critères et contraintes: réglementation en vigueur, capacité de transport, résistance structurel, calculs de stabilité, degré de pollution, facilité de manœuvre et tenue à la mer mais aussi les contraintes opérationnelles et environnementales (navigation intérieure, dimension des canaux, résistance de rencontre, propulsion …). En fonction des souhaits du client qui passe commande d'un navire, l'architecte naval élabore les plans et tous les document techniques et réglementaires nécessaires à sa réalisation... jusqu'au choix des équipementiers qui fournissent le matériel. Veiller à fabriquer un bateau sûr En concevant la structure du navire, l'architecte naval prend en compte différents critères : réglementation en vigueur, capacité de transport de marchandises ou de passagers, résistance du navire dans les tempêtes, calculs de stabilité, degré de pollution, facilité de manœuvre et tenue à la mer... Soucieux de la sécurité, il sait choisir les matériaux (bois, matériaux composites...) en fonction de l'usage prévu pour le bateau. Compétences requises à la croisée de l'esthétique et de la technique Un talent artistique conjugué à de solides connaissances scientifiques et techniques, tel est le profil de l'architecte naval. Hydrodynamique, aérodynamique, connaissance des matériaux (du bois massif aux matériaux composites, en passant par l'acier et les alliages légers), calcul des structures et des volumes pour les coques en particulier... Il jongle avec toutes ces disciplines. Une grande rigueur Précis, minutieux et rigoureux, mais aussi créatif et imaginatif, il maîtrise le dessin industriel, les logiciels qui permettent de modéliser une carène, de faire des calculs de résistance ou d'hydrodynamique...À ce savoir-faire s'ajoutent le sens des responsabilités et des qualités relationnelles utiles pour gérer les contacts avec la clientèle. L'expérience de la mer et de la navigation est nécessaire. Réactivité et sens pratique L'architecte naval doit être réactif, adapter son agenda aux nouvelles demandes du client, et résoudre rapidement les problèmes qui peuvent survenir sur une construction. La clientèle étant internationale, la mobilité et la pratique de langues étrangères s'imposent.

Particularités de la navigation intérieure Un bateau naviguant sur des voies d’eau intérieures doit s’accomoder de certaines limites : les faibles profondeurs l’étroitesse des voies ces deux éléments réunis Tout deux ont un impact marqué sur les performances techniques et donc, sur le bilan économique La propulsion et la manoeuvrabilité jouent ainsi un rôle important

Propulsion et manoeuvrabilité En général, le rendement de l'hélice augmente avec le diamètre L’hélice doit être bien immergée au risque de perdre de la poussée Contradiction avec les faibles profondeurs des voies navigables intérieures. (Solution exemple : Tunnel simplifié pour diminuer le coût de production)

Propulsion et manoeuvrabilité Le gouvernail est le dispositif directionnel le plus courant et le plus simple. Appendices et alternatives pour améliorer les performances: Gouvernail en queues de poisson «  fish-tails », Gouvernail à flap «flap-rudders» double ou triple gouvernail « twin or triple rudders arrangements », Gouvernail d’étrave «bow rudders».

Dimensions et manœuvrabilité Dimensionnement du projet en fonction des contraintes de terrain et des exigences standards (capacité à garder le cap, tourner, s’arrêter, faire marche arrière) Risque de collisions dû aux effets de succion de l’hélice et de mouvement des bateaux Effet de drift pour les virages

R&D en navigation intérieure Optimisation des formes de coque selon leur utilisation Développement de peintures spéciales pour augmenter le délai entre les carénages et diminuer la résistance à l’avancement Utilisation du bulbe d'étrave pour diminuer la résistance à l’avancement Développement de la lubrification par air ou via cavité Nouvelle génération de convoi

R&D en navigation intérieure Optimisation des formes de coque selon leur utilisation Utilisation du CFD Test en bassin des carènes

R&D en navigation intérieure Air cavity ships Réduction de la résistance de frottement en emprisonnant de l’air dans une cavité de la coque Le gain doit rester positif malgré l’utilisation de la pompe qui comble les pertes d’air

Avantages en navigation intérieure Les challenges Phénomène peut être instable : la taille de la cavité fluctue et de l’air s’échappe Un design de cavité non adapté peut augmenter la résistance Phénomène 3D La longeur d’onde de la vague dans la cavité dépend fortement de la vitesse Avantages en navigation intérieure Réduction de la force de frottement Effets d’amortissement et pilonnement réduit Fond de la coque plat bien adapté à la présence d’une cavité

R&D en navigation intérieure Combinaison bulbe d’étrave et cavité

R&D Project Recherches sur : de nouveaux types de matériaux des procédés d’assemblage/façonnage/formage de nouvelles stratégies de design des bateaux High Precision Roll- Formed Sheet Metals pour procédé spécifique de formage Plateforme légère à pont modulable Matériaux composites, sandwich,… Images tirées du projet européen INBAT

Bassin des carènes - ULG

Bassin des carènes - ULG

Bassin des carènes - ULG Campagnes d’essais au bassin

EMship – Master in Naval Architecture Erasmus Mundus 2010-2014