Appendice 1

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Méthodologie fondée sur le risque pour l'évaluation de la sécurité des traversiers rouliers canadiens à passagers et à pont fermé ou semi-fermé

1. Principes

1.1 La présente méthodologie peut être utilisée pour démontrer que, sur une route spécifique, un navire en service qui n’est pas conforme aux exigences de la partie II de la norme TP 10943 actuelle peut présenter des niveaux de sécurité acceptables.

1.2 Les méthodologies fondées sur le risque doivent tenir compte de la probabilité d’un incident et de la gravité de ses conséquences. La méthodologie utilisée pour évaluer la sécurité des traversiers avariés suite à une collision tient compte de ces deux facteurs en plus d’incorporer les éléments suivants :
Probabilité d’occurrence d’une collision : densité du trafic sur la route
Gravité des dommages par suite d’un abordage : traitement statistique de l’emplacement et de l’étendue des dommages
Probabilité de perte du navire : conditions de chargement, stabilité résiduelle, conditions environnementales existantes
Probabilité de perte de vie : nombre de personnes à bord

1.3 Il ne s’agit pas d’une liste exhaustive. Mais elle permet de faire une meilleure évaluation du niveau de sécurité que les règlements nationaux et internationaux actuels et offre la garantie d’un niveau de sécurité adéquat sans processus de mise en application et d’analyse excessivement complexe.

1.4 L’application de la méthode est décrite dans le présent document et dans les annexes qui s’y rattachent.

2. Vue d’ensemble

2.1 L’application de la méthodologie dans son ensemble est illustrée sur l’organigramme de la figure 2.1 ci-dessous.

2.2 Elle permet à Transports Canada d’approuver ou de sanctionner les résultats des évaluations à diverses étapes du processus et d’en minimiser la complexité pour la majorité des usagers. Le volet 1 correspond au procédé d’approbation standard. Les volets 2 et 3 sont des procédures de remplacement effectuées selon un protocole d’entente volontaire et qui sont donc sanctionnées plutôt qu’approuvés.

2.3 Le volet 3 n’est nécessaire que lorsque le navire doit se conformer à une combinaison de restrictions au niveau du chargement et de l’état de la mer pour atteindre le niveau de sécurité visé. La démarche du volet 3 doit être appuyée par des procédures d’exploitation convenables et de la documentation connexe qui comprend un plan de gestion du risque. Le contenu d’un tel plan est donné à l’annexe A.

Fugure 2.1 - Organigramme de la procedure a suivre

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3. Démarche du volet 1

3.1 Tout navire existant régi par la présente norme et modifié depuis son plus récent essai de stabilité, ou dont la dernière inspection à l’état lège remonte à plus de 5 ans, doit avoir son centre de gravité confirmés par une inspection à l’état lège et/ou par un essai de stabilité avant de passer à une démarche du volet 1, 2 ou 3.

3.2 Le volet 1 est la procédure d’approbation normale pour une évaluation de stabilité après avarie aux termes de la norme TP 10943 de Transports Canada.

3.3 Si le navire est entièrement conforme aux critères de la norme TP 10943 lors de l’évaluation après avarie à deux compartiments, aucune autre analyse n’est requise et les calculs peuvent être soumis à Transports Canada pour approbation.

3.4 Si un navire est conforme lors de l’évaluation après avarie à un compartiment, il doit alors être assujetti aux futures exigences de conformité décrites au paragraphe 16(4) de la partie II de la norme TP 10943. Cependant, l’analyse du volet 1 peut être utilisée comme fondement pour l’approbation des opérations dans l’intérim.

4. Démarche du volet 2

4.1 Lorsqu’un navire n’est pas conforme aux hypothèses de fonctionnement sous-jacentes à la norme TP 10943, il peut alors être évalué sur la base de routes spécifiques.

4.2 Le régime des vagues pour la route doit être établi à l’aide de données de qualité acceptable. Des données adéquates sont publiées pour la majorité des routes de traversiers dans les eaux côtières canadiennes. Lorsque les données n’existent pas pour une route, les opérateurs peuvent choisir d’utiliser les données d’un secteur voisin où des conditions plus sévères existent, ou peuvent mettre sur pied un programme de colle cte et de contrôle des données. Normalement, l’option de collecter des données ne sera admissible que dans le cadre de la démarche du volet 3 (voir ci-dessous), puisqu’une base statistique acceptable est requise pour que soit donné la sanction au volet 2.

4.3 Les données doivent être présentées sous forme de graphiques de probabilité, comme sur la figure 4.1. La valeur d’importance pour l’évaluation de sécurité est la hauteur de vague significative associée avec une probabilité de dépassement de 10 pour cent, c.-à-d. que le navire doit être dans des conditions plus difficiles pendant moins de 10 pour cent du temps. La probabilité de dépassement est égale à (100 – la probabilité cumulative de dépassement); c.-à-d. une probabilité de 90 pour cent de l’un est égale à une probabilité de 10 pour cent de l’autre. Dans ce cas, la valeur de probabilité de dépassement de 10 pour cent est d’environ 3,4 m.

Figure 4.1 : Graphique de probabilite de hauteur de vague type

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4.4 La hauteur de vague critique pour la survie du navire doit être calculée pour le pire état d’avarie dans lequel le navire ne répond pas aux critères de la norme TP 10943 en matière de stabilité à l’état d’avarie. Dans les cas où aucun cas d’avarie unique ne reproduit la pire performance en fonction de tous les critères ( GM , surface GZ , gîte stable, francbord), il faut alors évaluer tous les cas au cours desquels un ou plusieurs critères sont au minimum.

4.5 La hauteur de vague critique doit être déterminée à l’aide de la méthode équivalente quasi-statique ou SEM (de l’anglais Static Equivalent Method) décrite à l’annexe B. L’état d’avarie peut être évalué à l’aide de n’importe quel logiciel d’analyse de la stabilité reconnu pour déterminer l’accumulation maximale d’eau sur le pont-garage à laquelle le navire peut survivre. On fait ensuite le rapprochement entre ces résultats et la hauteur de vague significative qui peut causer cette accumulation à l’aide d’une formule simple dérivée de la SEM . Les hauteurs de vague significatives pour cha que cas d’avarie sont ensuite comparées à la valeur de probabilité de dépassement de 10 pour cent déterminée de la façon indiquée au paragraphe 4.3.

4.6 Dans les cas où tous les scénarios d’avarie comportent des hauteurs de vague critiques excédant la valeur de 10 pour cent, le navire est alors considéré comme étant suffisamment sûr pour un service illimité sur la route considérée. Les données techniques, y compris les analyses de stabilité et la climatologie des vagues, peuvent être envoyées à Transports Canada pour être sanctionnées.

4.7 À certains tirants d’eau utiles (port en lourd) et certains centres de gravité, les hauteurs de vague peuvent être critiques pour tous les cas d’avarie au-dessus des valeurs de dépassement de 10 pour cent. Si l’opérateur est prêt à garder le navire à ou sous un certain niveau de chargement, un ensemble de données techniques et de procédures d’exploitation reposant sur une ligne de charge révisée et un pire centre de gravité réaliste peuvent alors soumis à Transports Canada pour être sanctionné. C’est ce que l’on peut considérer comme la démarche du volet 2.

4.8 Lorsqu’un navire a été évalué en fonction d’une avarie à un compartiment, il doit ensuite être soumis aux exigences de conformité futures décrites au paragraphe 16(4) de la partie II de la norme TP 10943. Cependant, l’analyse du volet 2 peut alors servir comme fondement pour l’approbation de ses opérations dans l’intérim.

5. Démarche du volet 3

5.1 Quand une analyse du volet 2 indique que le navire n’est peut être pas adéquat pour un service illimité sur la route prévue, il se peut qu’il soit encore exploitable dans le cadre de conditions d’exploitation acceptables qui lient les niveaux de chargement aux conditions environnementales en temps réel.

5.2 La démarche de volet 3 combine le chargement, le régime des vagues et la gestion des risques. Cette démarche comprend trois étapes séquentielles.

Étape 1 – Définition d’environnement d’exploitation

5.3 Pour être en mesure de prédire le niveau d’exploitabilité disponible en vertu de la démarche du volet 3, on peut utiliser les statistiques rétrospectives sur les vagues et construire un graphique semblable à celui de la figure 4.1. Pour ce faire, on doit procéder de la façon suivante :

  1. en se fondant sur les calculs d’une année (comme dans la démarche du volet 2);
  2. en se fondant sur les calculs d’une saison (mensuellement ou plus longtemps).

5.4 Les sources de données sur les vagues donnent habituellement des renseignements en fonction d’intervalles, soit sur une base annuelle (comme sur la figure 4.1) ou selon des périodes plus courtes. Le mauvais temps est plus courant durant certains mois ou certaines saisons de l’année qui coïncident souvent avec les niveaux de trafic les plus bas sur les routes des traversiers. Un opérateur peut utiliser des données rétrospectives tant pour le régime des vagues que pour les niveaux de trafic maritime pour évaluer l’incidence d’une démarche de volet 3 sur ses futures opérations.

5.5 Pour mettre en application la démarche du volet 3, l’opérateur devra élaborer des procédures pour s’assurer de toujours avoir à sa disposition des prévisions exactes sur le régime des vagues et d’être en mesure de faire la corrélation entre les prévisions et les conditions réelles. Des exemples de procédures acceptables sont donnés à l’annexe A.

Étape 2 – Calcul de la capacité à survivre en cas d’avarie

5.6 La condition de chargement admissible maximale doit être déterminée pour toutes les hauteurs de vague dans lesquelles le navire peut être utilisé à l’aide de la SEM décrite à l’annexe B dans le cadre de la procédure décrite ci-dessous.

5.7 À tout le moins, trois conditions de chargement doivent être analysées, comme par exemple à pleine charge (départ en eau profonde), lège (état lège opérationnel) et à une condition intermédiaire, à 50 pour cent de la charge. Le centre de gravité pour chacune de ces conditions devrait être calculé en fonction d’une distribution défavorable mais réaliste de la charge des véhicules.

5.8 Un ensemble de hauteurs de vague est choisi, couvrant un éventail de conditions que l’on s’attend de rencontrer dans des intervalles de moins de 0,5 m .

5.9 Pour chaque hauteur de vague, de condition de chargement ou de scénario avec avarie à un ou deux compartiments, la SEM est utilisée pour évaluer si l’avarie peut permettre au navire de survivre. Lorsqu’un cas d’avarie résulte en une va leur « s » égale à 1 en vertu de la démarche de la circulaire 574 du CSM, il n’est pas nécessaire de faire le calcul par la SEM .

5.10 A chaque fois que que la valeur de « s » est inférieure à 1 la capacité à survivre peut être démontrée à l’aide de la SEM . Pour condition de chargement, une valeur peut être trouvée pour la hauteur de vague maximale de survie.

Étape 3 – Dérivation de conditions d’exploitation admissibles

5.11 Pour n’importe quelle hauteur de vague, le niveau de charge pour lequel s = 1 peut être trouvé par interpolation. Une courbe des conditions d’exploitation admissibles peut alors être dérivée, comme le montre la figure 5.1. Lorsque le navire est exploité dans le cadre de la démarche du volet 3, son chargement pour un voyage donné sera restreint à la valeur associée aux conditions prévues et réelles des vagues le long de la route.

Figure 5.1 : Conditions d’exploitation

 

Gestion du risque

5.12 Si l’on prévoit que le navire restera en service (sans modification) au-delà de la date d’entrée en vigueur prévue, il doit alors être exploité conformément au Plan de gestion du risque qui définit comment le poids en lourd ou les conditions environnementales devront être surveillées et contrôlées pour obtenir les niveaux de sécurité prescrits.

5.13 Le Plan de gestion du risque, conjointement avec tous les calculs de stabilité à l’appui et autres, doit être présenté à Transports Canada pour être sanctionné. Les éléments constitutifs nécessaires à l’élaboration d’un tel plan sont indiqués à l’annexe A.

6. Surveillance et vérification

6.1 Lorsque la démarche du volet 3 est adoptée, l’opérateur doit s’assurer que le Plan de gestion du risque comprend des procédures de surveillance et de vérification conformes aux indications de l’annexe A.

Annexe A

1. Plan de gestion du risque

1.1 Un navire existant qui ne se conforme pas aux exigences de la norme TP 10943 sur la stabilité après avarie peut être autorisé à continuer d’opérer dans des conditions d’exploitation précises sur une route spécifiée s’il se conforme à un Plan de gestion du risque acceptable.

1.2 On accordera au navire un certificat de sécurité, sanctionné par Transport Canada, lorsque Transport Canada sera satisfait que l’opérateur à pris les dispositions nécessaires du point de vue de la sécurité dans son ensemble, et plus particulièrement en ce qui concerne les questions suivantes :

  1. l’assurance que le bâtiment se prête bien au service prévu, comme indiqué dans le manuel d’exploitation de la route;
  2. les mesures prises pour obtenir les renseignements météorologiques sur lesquels repose l’autorisation d’entreprendre un voyage;
  3. la désignation de la personne responsable d’annuler ou de retarder un voyage particulier, comme par exemple à la lumière des renseignements météorologiques disponibles;
  4. les dispositions prises en matière de communications entre le navire, les stations radio côtières, les services d’urgence et les autres navires, notamment les fréquences à utiliser et la veille à assurer;
  5. la tenue de registres pour permettre à Transports Canada de vérifier :
    1. que le bâtiment est exploité dans les limites de paramètres précis,
    2. le chargement en passagers et en véhicules,
    3. le respect des procédures de sécurité;
  6. l’existence et l’utilisation d’instructions adéquates concernant :
    1. le chargement sécuritaire du navire,
    2. les plans d’urgence et d’éventualités.

2. Documents du navire

2.1 Les documents conservés à bord du navire doivent contenir à tout le moins les renseignements suivants :

  1. les limites de charge générales et liées aux conditions environnementales données,
  2. les méthodes de chargement, notamment le contrôle simultané de la charge et des centres de gravité,
  3. les techniques de lutte contre les avaries,
  4. les plans d’évacuation,
  5. les dispositions prises pour obtenir les renseignements météorologiques,
  6. l’identification de la personne responsable de la décision d’annuler ou de retarder un voyage et/ou de la sélection des limites de charge,
  7. les dispositions prises en matière de communications entre le navire, les stations radio côtières, les services d’urgence et les autres navires, notamment les fréquences à utiliser et la veille à assurer.

3. Formation

3.1 Avant d’émettre un certificat de sécurité, Transports Canada doit recevoir l’assurance que le ou les capitaines du navire ont reçu la formation nécessaire dans l’utilisation de la démarche de gestion du risque et que des procédures adéquates sont en place pour assurer la formation des futurs opérateurs.

4. Tenue des registres

4.1 Des registres exhaustifs de tous les voyages doivent être tenus et conservés pour permettre la vérification future des pratiques d’exploitation utilisées. Les vérifications doivent faire partie de tout renouvellement de sanction pour le certificat de sécurité d’un navire et devront pouvoir être entreprises à intervalles réguliers à l’intérieur de la période de validité du certificat. Les renseignements recueillis à bord du navire doivent être transférés ou copiés à une installation à terre à intervalles réguliers.

4.2 Les registres doivent contenir non seulement les résultats ( p. ex. les états de mer, le déplacement, le centre de gravité), mais aussi des notes sur les sources de données desquelles les renseignements ont été dérivés.

5. Sources de donnees

Données sur le vent et les vagues

5.1 Les données sur les vagues sont un élément essentiel du système de gestion du risque. Les données rétrospectives sur le régime des vagues peuvent être obtenues de différences sources, notamment le document canadien intitulé Wind And Wave Climate Atlas, TP 10820 E . Il est peu probable que des données soient disponibles pour l’endroit exact d’un service de traversier particulier. Cependant, on peut et on doit les utiliser pour avoir une idée générale des conditions sur la route prévue.

5.2 Les données courantes et les prévisions sur les vagues peuvent être obtenues des bureaux météorologiques et de capteurs montés sur les bouées de mesure des vagues. Lorsqu’on utilise les données de stations ou de capteurs à distance, des mesures doivent être prises pour étalonner et vérifier la précision des prédictions. La qualité des données doit être prise en compte dans les procédures d’exploitation et dans la fréquence des vérifications.

5.3 Les données locales sur les vents peuvent toujours être obtenues à partir des anémomètres du terminal et du navire. Les données présentes et prévues sur la vitesse et la direction du vent peuvent être obtenues des services météorologiques.

Chargement du navire

5.4 Un registre doit être tenu du nombre de passagers et de véhicules chargés lors de chaque voyage . Les véhicules peuvent être pesés individuellement ou on peut en estimer le poids probable (et celui des passagers) à partir de moyennes historiques. Les centres de gravité peuvent être assignés en fonction des ponts-garages utilisés.

5.5 Les autres éléments pondéreux (le carburant, l’eau, etc.) doivent être contrôlés à une fréquence appropriée conformément à leur importance et à la variabilité de leur taux de consommation.

5.6 Les renseignements sur le chargement doivent être combinés pour produire des estimations du déplacement global et des centres de gravité pour chaque voyage. Le déplacement et le centre de gravité longitudinal doivent être vérifiés en fonction des marques de tirant d’eau et des autres capteurs de tirant d’eau.

6. Surveillance et controle

6.1 La responsabilité pour la sécurité du navire et de son exploitation incombe en premier lieu au capitaine par le biais de ses actions et de ses décisions et, en second lieu, à l’opérateur par le biais de ses politiques et procédures.

6.2 La Sécurité maritime de Transports Canada doit être satisfaite que les procédures et politiques sont adéquates et qu’elles sont correctement mises en application sur une base quotidienne. Cette certitude doit être acquise par l’entremise d’un système de compte rendu officiel mis sur pied par l’opérateur, conjointement à un processus de vérification par des inspecteurs de Transports Canada sur une base régulière ou aléatoire.

Annexe B - Méthodologie d’analyse de la stabilité

1. Introduction

1.1 La méthodologie d’analyse de la stabilité approuvée pour la démarche de gestion du risque s’appelle la méthode équivalente quasi-statique ou SEM (de l’anglais Static Equivalent Method). On trouvera de l’information supplémentaire sur cette méthode dans les références [1] et [2].

1.2 La SEM prédit qu’un chavirement se produit lorsque l’accumulation d’eau sur le pont est suffisante pour vaincre la stabilité résiduelle du navire en état d’avarie définie par le bras de levier de redressement maximal, GZmax, à un angle d’inclinaison qcrit.

1.3 L’accumulation d’eau peut être reliée au régime des vagues par la simple formule empirique suivante :
h = 0,085.Hs1.3 (1)
où :
h est l’élévation de la surface de l’eau à l’intérieur du navire au-dessus du niveau de la mer moyen à l’extérieur;
Hs est la hauteur de vague significative.

1.4 La profondeur totale de l’eau sur le pont ne comprend pas seulement cette élévation de la surface de l’eau, mais aussi la profondeur d’envahissement sur le pont et l’enfoncement supplémentaire du navire attribuable à l’accumulation d’eau. Ces éléments sont illustrés sur la figure 1.

Figure 1 : Variables SEM

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2. Demarche du calcul fondamental

2.1 L’application de la SEM fait appel à une séquence d’analyses hydrostatiques standard.

2.2 Le modèle de navire utilisé comprend le compartimentage nécessaire pour définir l’étendue des dommages et de l’envahissement dans toutes les conditions d’avarie à analyser.

2.3 La stabilité résiduelle du navire est définie par ses propriétés lorsque les compartiments pertinents sont envahis. L’angle d’inclinaison critique est l’angle auquel Gzmax est atteint en état d’envahissement.

2.4 La quantité totale d’eau sur le pont-garage est représentée sur le modèle par une quantité d’eau dans un réservoir. À l’angle d’inclinaison critique, le navire sera au point de chavirement lorsque le poids total de l’eau dans le réservoir possède un moment de renversement égal au moment redresseur total à l’angle en question. Le compartiment devrait être « rempli » jusqu’à ce que l’équilibre soit atteint.

2.5 On obtiendra le même résultat en comparant le moment attribuable au niveau d’eau élevé au moment redresseur pour le navire envahi d’eau à l’angle en question. La démarche fonctionne avec l’une ou l’autre des quantités, quelle que soit la plus facile à calculer.

2.6 Cette méthode peut servir à déterminer la hauteur de vague à laquelle le navire peut survivre pour l’état d’avarie en inversant l’équation 1 de la façon suivante :
Hs = (11.76.h)0.77
La hauteur de vague peut alors être comparée aux conditions historiques ou aux prévisions pour évaluer la capacité à survivre en état d’avarie.

3. Application de l’evaluation du risque

3.1 La hauteur de vague à laquelle le navire peut survivre pour tout état d’avarie standard peut être déterminée et comparée aux données cibles sur les vagues. Les données sur les vagues peuvent être examinées en fonction de moyennes historiques, sur une base annuelle ou saisonnière. Elles peuvent aussi être utilisées pour prendre des décisions en temps réel lorsque les hauteurs de vague courantes ou prévues pour la route sont connues.

3.2 Si la hauteur de vague cible à laquelle le navire peut survivre est connue, la condition de charge qui permet au navire de survivre peut être trouvée par interpolation, comme le montrent les figures 2 et 3. Dans cet exemple, les hauteurs de vague auxquelles le navire peut survivre dans le pire des cas d’avarie aux termes des analyses de la partie II de la norme TP 10943 sont de 0,83 m, 2,49 m et 3,32 m à 100 %, 50 % et 0 % de charge respectivement. L’objectif pour cette route (à 10 pour cent de probabilité de dépassement) est 2,34 m (figure 2). En interpolant, on obtient que le niveau de charge admissible pour le navire devrait être d’environ 70 pour cent du port en lourd (figure 3).

Figure 2 : Regime des vagues

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Figure 3 : Hauteur de vague menant au chavirement calculee par la methode equivalente quasi-statique pour le pire cs d’avarie

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3.3 Pour la démarche du volet 3, il est nécessaire d’élaborer une liste exhaustive des cas d’avarie à un et deux compartiments à pleine charge, à l’aide de la partie II de la norme TP 10943.

3.4 Tester chaque cas d’avarie à plein charge pour le degré de conformité (0 – 1) avec l’équation « s » donnée dans la circulaire 574 comme suit :

 


où :
GZmax is the maximum positive residual lever ( m ) within the range of 15° beyond the angle of equilibrium, but not more than 0.1 m ;
Range is the range of positive righting levers beyond the angle of equilibrium, in degrees, but not more than 15°;
Area is the area under the righting lever curve (m-rad), measured from the angle of equilibrium to the lesser of the angles at which progressive flooding occurs, or 22° (measured from the upright) in the case of a one-compartment flooding, or 27° (measured from the upright) for the flooding of two or more compartments, but not more than 0.15 m-rad.

In respect of the Area, please note that the allowable area is up to a heel angle, measured from the upright 22°/27°, depending on whether flooding of a single or two adjacent compartments is concerned.
and c is determined according to the following:
c = 1 where the final angle of equilibrium is not more than 7°;
c = 0 where the final angle of equilibrium is more than 20°;
else


In all case where the margin line is immersed in the equilibrium condition, s is to be taken as 0.
3.5 Appliquer la SEM pour dériver la hauteur de vague de survie pour chacun des cas d’avarie à pleine charge ci-dessus où le résultat de l’équation ‘s’ est < 1.

3.6 Appliquer la SEM pour dériver la hauteur de vague de survie pour chacun des cas d’avarie ci-dessus à des charges progressivement réduites jusqu’à l’état lège.

3.7 Utiliser les résultats de 5 et 6 pour élaborer des conditions d’exploitation pour toute la gamme des charges du navire, comme ci-après :

  • Pour les navires à un compartiment, utiliser les hauteurs de vague de survie les plus basses pour les cas d’avarie à un compartiment à chaque niveau de charge.
  • Pour les navires à deux compartiments, utiliser les hauteurs de vague de survie les plus basses pour les cas d’avarie avec dommages à un et à deux compartiments à chaque niveau de charge

3.8 Les conditions d’exploitation du volet 3 dérivées de façon déterministe sont indiquées cidessous :

  1. the lower edge of openings through which progressive flooding may take place and such flooding is not accounted for in the calculation of factors are not immerged. Such openings shall include air-pipes, ventilators and openings which are closed by means of weathertight doors or hatch covers; and
  2. no part of the bulkhead deck considered a horizontal evacuation route is immerged.
  3. the requirements of the standard TP 10943, part II subsection 8(2) are also met in the final stage of flooding.

3.9 The Stage 3 operational envelope derived deterministically is shown below.

 

Références

[1] « Flooding Protection Of Ro-Ro Ferries, Phase III », TP13216, mars 1998.

[2] « Dynamic Stability Assessment Of Damaged Passenger/Ro -Ro Ships and Proposal of Rational Stability Criteria »; Vassalos et al., Marine Technology, Octobre 1997.

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