L’INERTIE DU NAVIRE

L’INERTIE DU NAVIRE

INTRODUCTION

Dans certaines circonstances, il peut être nécessaire de stopper un navire d’urgence. Ce problème survient principalement en eaux restreintes, là où le navire se trouve à proximités de dangers à la navigation: autres navires (en zones très fréquentées), faibles profondeurs (bancs de sables, rochers, …), rives d’un canal ou d’un fleuve, quais et infrastructures portuaires.

En eaux restreintes, il peut s’agir d’une erreur de jugement, une faute de barre, un ordre machine mal interprété, une panne soudaine de la machine principale ou d’un auxiliaire, une collision ou une obstruction dans la voie navigable empruntée par le navire ; une ligne de remorque qui se brise.

Parfois il est nécessaire d’éviter une collision imminente avec un autre navire ou un quai, un pont qui au dernier moment refuse de se lever, une porte d’écluse qui reste fermée alors que le navire s’approche dangereusement. Quelles que soient les causes du danger imminent, la réaction du commandant, de l’officier ou du pilote doit être très rapide et correcte.

   On remarque que, entre le moment où l’on effectue une manœuvre de barre, de machine, de voile, et le moment où cette manœuvre produit son effet, il s’écoule un certain temps. Ce retard, qui est dû à l’inertie, varie suivant le déplacement du navire et la répartition des poids à bord.

L’INERTIE

Entre le moment où l’on donne un ordre de barre ou de machine et le moment où cette manœuvre produit son effet, il s’écoule un certain temps. Ce retard, qui est dû à l’inertie, la distance parcourue sur l'erre en stoppant ou en battant en arrière est fonction de la vitesse initiale, du tonnage, de la forme du bâtiment ainsi que des conditions météorologiques.

On distingue:

• L'inertie de barre : l'espace qui sépare l'instant de l'ordre de barre de celui ou le bâtiment amorce sa giration.
• L'inertie giratoire concerne le fait pour un bâtiment en giration de continuer à évoluer d'un certain nombre de degrés lorsque la barre est mise à zéro.

Cette inertie se manifeste alors de deux manières:

• Inertie d’évolution: le navire met un certain temps à obéir au gouvernail et continue sa route pendant un certain temps. De même, il continue à évoluer pendant un certain temps après remise à zéro de la barre. D’où la nécessité de “rencontrer” pour casser l’évolution plus rapidement.
• Inertie de propulsion: le navire ne prend de la vitesse qu’un temps après la mise en route et conserve longtemps une vitesse non nulle après arrêt de la machine. Il faut alors battre en arrière pour casser l’erre.

L’ARRÊT INERTIEL

Définition

Lorsqu’un navire fait route sur un cap donné à vitesse constante, la force de propulsion équilibre la force de résistance de carène.

  Si  on stoppe la machine, la seule force extérieure qui agit est la résistance de carène; elle diminue en même temps que la vitesse, équilibre la force d’inertie et absorbe l’énergie cinétique du navire.

  L’arrêt inertiel consiste alors à stopper la machine et à laisser le navire courir sur son erre jusqu’à ce qu’il s’arrête tout seul. Le problème est de connaître le temps nécessaire pour s’arrêter et la distance parcourue pendant ce temps.

Théorie

Théoriquement le temps et la distance de stoppage sont infinis. En réalité ils tendent vers une limite finie.

  La distance d’arrêt du navire est fonction de son déplacement et de sa vitesse initiale.

  Lorsqu’on stoppe la machine à la vitesse Vo, il possède une énergie cinétique=(1/2)*m* Vo²), la seule force à agir sur le navire est la résistance de carène Rg = k*Δ2/3 *Vo² qui va absorber cette énergie cinétique.

   La vitesse va diminuer puisqu’il n’y a pas de force motrice pour équilibrer Rg, mais celle-ci diminue avec la vitesse, si bien que la distance parcourue sera considérable et que le navire ne s’arrêterait théoriquement pas (vent nul, crt nul, mer calme).

Il est intéressant de connaitre la distance parcourue à un instant t après le stop-machine alors que le navire a encore une vitesse résiduelle en m/s :

Xm = α.Δ1/3.Log(Vo / V)

Xm : chemin parcouru en m

α : constante pour un navire valant 162

Vo : vitesse initiale au moment du stop

Δ : déplacement du navire

V : vitesse résiduelle à l’instant t

N.B. : si V = 0, X => ∞ donc cette formule ne s’applique plus pour des vitesses résiduelles proches de 0 ; il peut être intéressant de connaitre le temps t pour que le navire passe de la vitesse Vo à V :   t = β. (1/V – 1/Vo).Δ1/3    avec  β#62.

Données pratiques

Dans la pratique, le temps et la distance de stoppage tendent vers une limite finie.

  Ces formules ne sont en fait valables que lorsque la vitesse a une certaine valeur. En effet il semble que la résistance de carène obéit à des lois différentes aux faibles vitesses.

  En fait le navire s’arrête après une distance plus ou moins longue suivant le déplacement du navire et la vitesse initiale.

• Un 500000 tonnes à mi- charge, avec une vitesse initiale de 18 nœuds, a une distance d’arrêt de 15milles marin en une heure.
• Un 50 000 tonnes à pleine charge, avec une vitesse initiale de 8 nœuds a une distance d’arrêt de 4milles marin en 1/2 heure.

L’arrêt inertiel est rarement pratiqué en mer, car on perd du temps et en fin de course, le navire dérive beaucoup et ne gouverne plus.  Il faut se rappeler que :

• Un navire lourdement chargé peut parcourir 2 fois plus la distance qu’un navire lège.
• La saleté de la coque freine le navire donc il s’arrêtera plutôt qu’un navire propre.
• Un navire à coque fine (navire de guerre) parcourt plus de distance qu’un navire à forme pleine.

 Un navire de P=12000t et V=18nds cassera son erre sur 3 à 4 milles à un temps de 20min

L’ARRÊT D’URGENCE

Définition

L’arrêt d’urgence s’entend machine en arrière à l’allure exceptionnelle, barre à zéro.

  Cette manœuvre, appelée crash stop, permet de déterminer:

• la distance encore parcourue en avant par un navire après le renversement de la machine, en partant de la position télégraphe “en avant toute” vers la position “en arrière toute”: trackreach
• La distance d’arrêt d’urgence: headreach
• Le temps nécessaire pour arrêter le navire: time to dead in water
• La trajectoire parcourue par le navire après que le télégraphe a été mis sur “en arrière toute” et jusqu’à l’arrêt complet du navire (lateraldeviation)
• sa position finale lorsqu’il est effectivement stoppé (shipdead in water).

[pic 1]

Théorie

Lorsque l’on met la machine en arrière, la force motrice en arrière s’ajoute à la résistance de carène: cela ralentit fortement la vitesse du navire.

  D’autre part l’effet de l’hélice en marche arrière est aussi à prendre en considération: un navire à une seule hélice pas à droite évolue sur la droite: il avance en marche oblique et sa résistance de carène augmente (plus grande surface résistante).

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