Chapitre 8 I LE SURENFONCEMENT ( SQUAT) INTRODUCTION MISE EN EVIDENCE DES P

Chapitre 8 I LE SURENFONCEMENT ( SQUAT) INTRODUCTION MISE EN EVIDENCE DES PHENOMENES PHYSIQUES EN JEU • Théorème de Bernouilli • Le surenfoncement, démonstration Accélération des filets d’eau / diminution de la pression statique / enfoncement Création d’une vague / Perte de flotabilité / enfoncement Modification de l’assiette : Prise en compte de la position du centre de gravité du navire Prise en compte du coefficient de Bloc Prise en compte des dimensions et de la vitesse du navire CALCUL DU SURENFONCEMENT • Formule et abaque de Barrass • Paramètres influents et mesures _ Le clair sous quille ( et largeur disponible) Profondeur / Tirant d’eau : H / T Largeur disponible autour du navire Différents types de chenaux LARGEUR DE CHENAL INFINI ET PROFONDEUR INFINIE LARGEUR DE CHENAL INFINIE ET PROFONDEUR LIMITE LES CHENAUX OUVERTS LES CHENAUX FERMES OU CANAUX LES CHENAUX DE TYPE MIXTE _ La vitesse _Les formes de carène • Surenfoncement dans des conditions variables Chenalage avec dérive Présence de berges Changement brutal de profondeur Incidence de l’hélice Croisement et dépassement Surenfoncement dans les chenaux envasés Le bulbe ANNEXE 1 : Autres formules du calcul de surenfoncement ANNEXE 2 : Table de surenfoncement du navire « Descartes » ANNEXE 3 : Procédure de prédiction du squat pour un navire en construction ANNEXE 4 : Relevés et mesure du surenfoncement en conditions réelles II INFLUENCE SUR LA MANOEUVRE INFLUENCE DES ELEMENTS EXTERIEURS Le courant Le vent La houle Cas particuliers Les bancs isolés L’effet de souille LE NAVIRE L’inertie du navire Conditions de propulsion La vitesse de transit La vitesse critique de Schijf Petit fond et plan d’eau illimité Petit fond et largeur limitée LA MANŒUVRE DU NAVIRE PAR PETIT FOND • Stabilité de route • Manoeuvrabilité du navire • Le navire en giration Les cercles de giration La giration accélérée La giration sans machine • La gouverne sans machine • Evitage du navire • La distance d’arrêt par petit fond La distance d’arrêt Modification de la trajectoire lors des manœuvres d’arrêt III CLAIR SOUS QUILLE-PIED DE PILOTE INTRODUCTION FACTEURS ENTRANT EN LIGNE DE COMPTE Le lit du chenal Les variations de la marée Le navire VALEUR DU PIED DE PILOTE • Règle générale • Surenfoncements à prendre en compte Enfoncement dû à la vitesse et effet de berge Enfoncement dû à la houle Enfoncement dû au vent I _ LE SQUAT Introduction Au début des années 60, plusieurs navires sombrèrent, et les experts chargés des investigations conclurent alors que les navires s’étaient cassés en deux après avoir talonné. Or, cette constatation les laissa perplexes, car la profondeur de l’eau était nettement supérieure aux tirants d’eau des navires tout au long des trajets qu’ils avaient suivi. On commença alors à se demander si le tirant d’eau d’un navire n’augmentait pas d’une façon importante lorsque sa vitesse augmentait. Ces accidents coïncidèrent avec la naissance de la flotte des pétroliers géants. Les ports qui recevaient ou qui avaient l’intention de recevoir ces navires, voulaient, bien entendu, qu’ils puissent naviguer et manœuvrer dans leurs eaux en toute sécurité, mais , d’un autre coté, ils voulaient éviter de surdimensionner les chenaux d’accès et les zones de manœuvre, afin de maintenir à un niveau acceptable les dépenses de dragage. Les chercheurs entreprirent alors des études sur un effet que l’on appela « squat » en anglais et que l’on traduisit en français par le mot « accroupissement » qui était littéralement correct. Tout le monde, à l’époque, pensait que lorsqu’un navire prenait de la vitesse, le tirant d’eau arrière augmentait plus que le tirant d’eau avant, ce qui justifiait les mots « squat » et « accroupissement » . On s’est rapidement aperçu que beaucoup de navires s’enfonçaient d’avantage à l’avant qu’à l’arrière, mais le mot « squat »,qui était déjà entré dans le langage maritime courant, nous resta. Un chercheur français remplaça « accroupissement » par « surenfoncement », mot qui couvre tous les cas de figure. Mise en évidence des phénomènes physiques en jeu Théorème de Bernouilli Pour illustrer ce théorème, considérons une rivière (fig.1) qui est très large en A, se rétrécit ensuite en B pour s’élargir de nouveau en aval (section C). Le débit est le même en A , B et C ; sinon il y aurait assèchement en aval ou débordement en amont, ou les deux. Le débit est représenté par le volume d’eau qui passe à travers une section de la rivière en une seconde ; la section étant beaucoup plus étroite en B qu’en A ou en C , il en résulte que l’eau doit passer beaucoup plus vite à travers la section B qu’à travers les sections A et C. La première conséquence du rétrécissement de la rivière est une accélération de l’écoulement de l’eau. L’eau a une certaine quantité d’énergie, et cette énergie ne changera pas entre A et C. (Exception faite de l’énergie perdue par frottement et à condition que la dénivellation ne soit pas trop grande entre ces deux points). Cette énergie est utilisée sous forme de pression, et la pression restera donc constante tout au long du trajet de l’eau ; mais cette pression se décompose en pression dynamique et en pression statique. La pression dynamique est la pression que l’eau pourrait exercer sur une plaque placée en travers de la rivière (par exemple en B). Cette pression est proportionnelle au carré de la vitesse de l’eau. La pression statique est la pression que l’eau exerce sur le fond et les berges de la rivière. Puisque la pression totale est constante, lorsque la pression dynamique augmente, la pression statique diminue et inversement. L’énergie qui est utilisée pour repousser en aval un barrage potentiel n’est pas disponible pour écarter les rives. La seconde conséquence d’un rétrécissement du passage offert à l’eau est une diminution de la pression statique. Pour illustrer un peu mieux cet effet, considérons un tube dans lequel circule du gaz d’éclairage(fig.2). Des manomètres sont fixés au tube en trois endroits différents pour mesurer les pression statiques P1, P2 et P3. P0 est la pression atmosphérique. Comme on peut voir que P0-P2 est plus grand que P0-P1 et P0-P3 , il en découle que P2 est plus faible que P1 et P3. Si nous installons des brûleurs en A, B et C (fig.3), la flamme en A et C sera plus haute qu’en B où la pression du gaz est plus faible qu’en A et C. Figures 1 , 2 , 3 Le surenfoncement : démonstration Accélération des filets d’eau / diminution de la pression statique/ enfoncement Prenons un navire immobile sur l’eau. La résultante de tous les poids que contient le navire, appelé « déplacement », est appliquée au centre de gravité G. La deuxième force antagoniste qui contrebalance le poids et qui maintient le navire à flot est la « poussée », appliquée au centre de carène C, c’est à dire au centre du volume immergé du navire. La position longitudinale de C et G, est inexacte sur le schéma, pour faire ressortir le couple qui résulte de l’embarquement d’un poids. Fig.4 Il y a équilibre tant que la poussée B a la même valeur que le déplacement W ; d’autre part, C et G sont nécessairement sur la même verticale, sans cela, les deux forces engendreraient un couple qui modifierait l’assiette ou l’inclinaison du navire, ou les deux à la fois, jusqu’à ce que les deux points et les deux forces soient sur la même verticale. Supposons qu’un poids supplémentaire w , soit embarqué en G. Le navire s’enfoncera jusqu’à ce que le volume supplémentaire immergé assure la poussée supplémentaire, b, qui pourra contrebalancer le poids supplémentaire, w ; mais la poussée b est appliquée au centre de volume de la tranche de surimmersion comprise entre l’ancienne flottaison WL1 et la nouvelle, WL2 (fig.5). b et w engendreront un couple qui modifiera l’assiette du navire jusqu’à ce que le centre du volume de la nouvelle tranche de surimmersion (comprise entre WL1 et WL3) se trouve sur la verticale où résident C, G et les forces W, B et w. La distance entre C et c a été exagérée sur la figure 5 pour mieux faire ressortir le couple. Fig.5 Lorsque le navire passe de l’eau de mer à l’eau douce, il s’enfonce et change d’assiette, comme lorsqu’un poids supplémentaire est embarqué ; cette fois , c’est parce que la poussée de l’eau douce est inférieure à celle de l’eau de mer, mais le résultat est le même. Lorsqu’un navire prend de la vitesse, il refoule de l’eau devant lui et laisse un ¨ ¨trou¨ sur son arrière ; ce¨trou¨ sera comblé par de l’eau qui viendra de l’avant et des côtés du navire. Cette eau devra se frayer un passage entre la coque et les couches d’eau inférieures ou latérales et, de ce fait, va s’accélérer. Les dépressions produites des deux côtés de la coque, sur les parois verticales, s’annulent ; par uploads/Litterature/ 13-effets-des-petits-fonds.pdf

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