Apports et limites des simulations de trajectoires CETMEF Yann HOLLOCOU Lam SON HA Alain POURPLANCHE CNAM François Yves VILLEMIN

SERVICE des PHARES et BALISES Simulations en 1980 Jean PRUNIERAS et le SERVICE des PHARES et BALISES La mise en service des super pétroliers entre 1950 et 1970 et les 3 pollutions ont fait que le STPB s’est intéressé à la modélisation de la manoeuvrabilité des pétroliers. Les pétroliers Magdala et l’Esso Osaka

Navigant, tracés… Pétroliers, vraquiers, porte-conteneurs 180 m D’autres objectifs D’autres tracés Pétroliers, vraquiers, porte-conteneurs 180 m

Navigant et à sa disposition… Simulation = expérience faites avec un navigant Commandes, paramètres à disposition du navigant pour étudier situation Tracé du port avec cercles d’évitage minimum et maximum et l’axe du chenal défini par amer à terre Vent caractérisé par sa vitesse en nœuds et sa direction Vitesses au milieu du navire : vitesse longitudinale, Vitesse transversale, Vitesse de rotation Les machines correspondant aux 2 hélices principales L’angle de gouvernail Question : définir la zone de dragage Pilotes habitués à la zone étudiée Paquebots 210 m, 270 m …

Navigant et autres éléments Navigant et autres paramètres Commandes, paramètres à disposition du navigant Objectifs définissent les Paramètres à prendre en compte Modèle lié à des objectifs Simulation raisonnement sur un modèle

Modèle pour générer des trajectoires A chaque instant, l’accélération du navire dépend des forces appliquées au navire. Générer des trajectoires avec un modèle Modèle = simplification de la réalité Pour faire des trajectoires, loi fondamentale de la dynamique dans un fluide + Interactions

Modèle quasi-stationnaire Accélération longitudinale  Somme des efforts longitudinaux / ( Masse du navire + Masse ajoutée longitudinale)   Accélération latérale  Somme des efforts latéraux / ( Masse du navire + Masse ajoutée latérale) Accélération de rotation  Somme des moments autour de Oz / (moment d'inertie du navire par rapport à Gz + moment d'inertie ajoutée) Avec ce choix : efforts et moments dépendent seulement des vitesses instantanées Masse ajoutée latérale  Masse du navire donc énergie cinétique transversale 2 fois plus grande Ainsi, beaucoup d’informations de bassin de carènes peut être intégré

Efforts sur la coque et parties au vent (« une approche pour les 2 ») β angle de dérive, U module de la vitesse relative par rapport à l’eau ,…, coefficients sans dimensions

Efforts sur la coque et parties au vent Coefficients sans dimension fonction des angles β Œuvres vives (coque) Œuvres mortes (parties au vent)

La profondeur sur les coefficients de coque H / d faible, efforts plus importants Paramètre H / d H profondeur d tirant d’eau

Coefficients de vent et forme Pétrolier Méthanier Paquebots Porte-conteneurs De même pour coefficients de coque

Les réactions du bateau à une hélice dépendent de Et principalement de la géométrie de la coque autour du point de fonctionnement E0

Essais de l’Organisation Maritime Internationale Exp = raisonnement sur le réel L’OMI en a tiré des recommandations. Pour les simulateurs de trajectoires, l’intérêt : connaissance sur le réel Première étape de validation du modèle : essai OMI Calibrage + Essai d’arrêt d’urgence

Valider : essais en mer Gir paquebot Giration grand paquebot

Valider…avant toute étude Phase indispensable d’estimation des informations manipulées de navires connus du navigant dans des sites connus du navigant Simulations Le navigant fait des expériences sur le modèle pour la dynamique et donner limites

Vent sur le modèle pas de vent 40 nœuds de vent Expérience1 sur modèle

40 nœuds de vent + barre 5° 40 nœuds de vent Expérience1 sur modèle suite

Dérive sous un vent de 40 Noeuds (simulation avec un ferry)

Prévoir Navire pas construit ou informations pas disponibles CAY de vent de ferry entre années 80 et 90 entre années 60 et aujourd’hui Navire cible avec informations incomplètes Navire pas construit ou informations pas disponibles Alors utilisation des lois de similitude (géométriques et mécaniques) Ex : porte - conteneurs de 350 m

Porte-conteneurs à Fos- Marseille Port de Fos-sur-Mer 320 m de long 9500 m² surface latérale Cercle de giration Vitesse vent limite Nombre de remorqueurs et 350 m

Entrées en marche arrière avec un pilote Enveloppe trajectoires

Propulseurs

Champ d’application limité du modèle par les résultats d’expérience en bassin d’essais Théorie de Jones Utilisé souvent (Clarke) 35 degrés

L’Esso Osaka (essais effectués en1979) : toujours sujet d’études… H profondeur, d tirant d’eau H / d = 4.2 H / d = 1.5 Effet du courant

Difficulté à estimer diverses interactions Ce n’est pas le nôtre D’où la phase indispensable de validation par les navigants.

De manière générale : - manque de confrontation avec le réel

Conclusion La simulation de trajectoires devient incontournable pour concevoir un port à aménager pour concevoir un nouveau navire pour analyser la sécurité de la navigation C’est un élément de communication, une représentation partisane qui repose sur un modèle (simplification, élément d’investigation). La qualité de la simulation dépend de ce à quoi elle va servir , et des possibilités de validation. a