Section 3 - Renseignements de base

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A 5.1 Notes sur l’utilisation des moments de carène liquide

Si un réservoir est entièrement rempli de liquide, aucun mouvement de liquide n’est possible. Les effets sur la stabilité du bateau sont tout à fait identiques, les mêmes que si le réservoir contenait des matières solides.

Dès que l’on retire une quantité de liquide du réservoir, la situation change complètement. La stabilité du bateau est modifiée par ce que l’on appelle l’« effet de carène liquide ». Cet effet négatif sur la stabilité est désigné sous le nom de « perte de stabilité » ou de « hausse virtuelle du CGV  ». On calcule cette perte de stabilité de la façon suivante :

Perte de stabilité due aux effets de carène liquide 

=  (inertie de carène liquide (m4) x densité du liquide dans le réservoir ( tonnes/m³ )) / déplacement du bateau (tonnes)

= (moment de carène liquide (tonne.m)) / déplacement du bateau (tonnes)

Les moments de carène liquide énumérés au tableau « Capacité des réservoirs » s’appliquent à des réservoirs isolés. Si les réservoirs sont interreliés, les moments de carène liquide seront considérablement supérieurs. On doit donc laisser les vannes d’interconnexion fermées lorsque le bateau est en mer.

A 5.2 Tirant d’eau

[Cliquez l'image pour l'aggrandir]

Figure 12 : courbes hydrostatique

A 5.3 Tracé des courbes de stabilité

 


Figure 13 : courbes de stabilité

A 5.4 Notes sur l’utilisation des courbes de stabilité

Les courbes de stabilité pour des déplacements compris entre 25 et 75 tonnes sont données à intervalles pour les angles de gîte allant de 10 à 140 degrés. On suppose que la coque, le pont principal et les roufs fermés (voir la figure 14 ci-après) sont étanches à l’eau pour tous les angles de gîte.

On obtient les courbes du bras du levier de redressement ( GZ ) à un déplacement donné par l’équation suivante :

GZ = KN – KG.sin (angle de gîte)

(voir la figure 15 ci-après)

Cette équation permet de calculer la valeur de GZ à chaque angle de gîte. Par la suite, on peut tracer cette valeur selon les conditions de chargement indiquées.

 


Figure 14 : courbes du bras

A 5.5 Compte rendu de l’essai d’inclinaison

Déviations
No du poids Direction des déplacements Poids
tonnes
Distance
mètres
1 mm 2 mm
1 > tribord 0,3050 4,8600 33,00 31,00
2 > tribord 0,3050 4,8600 36,00 32,00
3 > bâbord 0,3050 4,8600 35,00 32,00
4 > bâbord 0,3050 4,8600 39,00 35,00
5 > bâbord 0,3050 4,8600 33,00 29,00
6 > bâbord 0,3050 4,8600 36,00 32,00
7 > tribord 0,3050 4,8600 34,00 32,00
8 > tribord 0,3050 4,8600 36,00 31,00

Longueurs de pendule  (en mètres)* :

1)2,115 2) 1,960

Valeurs du tirant d’eau, de l’avant à la mi-longueur, au-dessus de la ligne de quille :

Position (mètres): -8,800
Tirant d’eau (mètres): 3,240

Position (mètres): 8,800
Tirant d’eau (mètres): 2,040

Densité de l’eau 1,0210

En position inclinée

Déplacement
60,06 t
CGL
-0,382 m
KMT
3,729 ms
GMT
1,502 m
CGV
2,227 m

* une longueur de pendule est acceptable pour les bateaux de moins de 24 mètres.

Note de bas de page:

Il faut présenter une description générale de l'essai portant notamment sur le personnel responsible, la procédure et l'équipement utilisés, les conditions dominantes et les précautions àcautions à prendre pour s'assurer de l'exactitude de l'essai.

L'inclinaison d'un voilier doit se faire par des conditions où il y a peu ou pas de vent en raison de la prise importante du gréement dans le vent.

Éléments à enlever pour calculer le poids du bateau lège

Nom de l’élément Poid
tonnes
CGL
mètres
CGV
mètres
MCL
tonnes. m
Carburant (bâbord) 0,92 -2,400 2,030 0,00
Carburant (tribord) 0,92 -2,400 2,030 0,00
Eau douce (avant) 1,12 -0,020 1,030 0,00
Outils de l’électricien 0,07 -4,000 1,600 0,00
Poids d’inclinaison 1,22 0,800 3,750 0,00
Équipage 0,23 0,000 3,000 0,00

Éléments à ajouter pour calculer le poids du bateau lège

Nom de l’élément Poids
tonnes
CGL
mètres
CGV
mètres
MCL
tonnes.m
Ancre et chaîne 0,30 9,000 3,800 0,00
Radeaux 0,15 -5,900 3,900 0,00

Conditions lèges

Déplacement
56,04 t
CGL
-0,311 m
CGV
2,234 m
KMT
3,712 m
GMT
1,478 m
Tirant d’eau arrière
3,133 m
Tirant d’eau avant
2,022 m
Tirant d’eau moyen
2,578 m
Assiette
1,110 m à l’arrière

A 5.6 Vitesses et pressions correspondantes du vent sur l’échelle de Beaufort

Table 6 : pressions du vent

Échelle de Beaufort Description générale Limites de vitesse en nœuds Pression
kg/m²
1 très légère brise 1 à 3 0,02 – 0,2
2 légère brise 4 à 6 0,3 – 0,6
3 petite brise 7 à 10 0,8 – 1,7
4 jolie brise 11 à 16 2,0 – 4,2
5 bonne brise 17 à 21 4,8 – 7,3
6 vent frais 22 à 27 8 – 12
7 grand frais 28 à 33 13 – 18
8 coup de vent 34 à 40 19 – 26
9 fort coup de vent 41 à 47 27 – 37
10 tempête 48 à 55 38 – 50
11 violente tempête 56 à 63 52 – 66
12 ouragan 64 ou plus 68 ou plus

A 5.7 Conversion des mesures métriques/impériales

Table 7 :conversion des mesures métriques/impériales

Multiplier par Pour convertir des En  
0,039370 millimètres pouces 25,400
0,39370 centimètres pouces 2,5400
3,2808 mètres pieds 0,30480
2,2046 kilogrammes livres 0,45359
0,00098421 kilogramme tonnes (2 240 lb ) 1016,0
0,98421 tonnes métriques (1 000 k) tonnes (2 240 lb ) 1,0160
2,4999 tonne par centimètre tonnes par pouce 0,40002
8,2017 tonnes mètres ( M.C.T.C. ) pieds tonnes ( M.C.T.I. ) 0,12193
18798 radians mètres degrés pieds 0,0053198
  Pour obtenir des À partir de Multiplier par
  • 10 mm³ = 1 cm³
  • 1 cm³ Densité en douce 1,0 = 1 g
  • 1 000 cm³ Densité en douce 1,0 = 1 k
  • 1 Densité en douce 1,0 = 1 t (1 000 k )
  • 1 Densité en salée 1,025 = 1,025 t
  • 1 t Densité en salée 1,025 = 0,975
  • 1 = 35,315 pi³
  • 1 pi³ = 0,0283

 


Figure 15 : courbes de stabilité prévenir l’envahissement par le haut en cas de coups de vent

A 5.8 Notes concernant la dérivation de l’angle de gîte stable maximal pour 

HA1 = (GZ1 / cos1..3Θf)

HA1 est la longueur du levier de gîte dû au vent à 0 degré qui fait gîter le bateau jusqu’à l’angle d’envahissement par le haut (Θf ou 60 degrés, selon la valeur la plus faible).

GZf est le levier de la courbe GZ du bateau à l’angle d’envahissement par le haut (Θf ) ou à 60 degrés, selon l’angle le plus faible.

HA2 est le bras de levier de gîte par vent moyen, peu importe l’angle (2 degré)

=  0,5 x HA1 x cos1,3Θ

A 5.9 Notes concernant la dérivation des courbes de l’angle de gîte stable maximal pour prévenir l’envahissement par le haut en cas de rafale

Le moment d’inclinaison transversal du vent est proportionnel à la pression du vent et au carré de la vitesse du vent apparent. Il est aussi fonction de la surface, de la hauteur, de la forme et de la cambrure des voiles, de la direction du vent apparent et du gradient du vent dominant. Lorsqu’un bateau gîte, le moment d’inclinaison transversal du vent diminue et, à n’importe quel angle (Θ) compris entre 0 (droit) et 90 degrés, il est relié à la valeur verticale par la fonction suivante :

HM = HM0 cos1,3Θ , où HM0 est le moment d’inclinaison transversal lorsque le bateau est vertical.

L’angle de gîte d’un bateau correspond à l’intersection de la courbe du bras de levier de gîte et de la courbe du bras du levier de redressement GZ  , où HA = HM/déplacement.

Lorsque le bateau est exposé à une rafale ou à un coup de vent, il gîte à un angle supérieur au point d'intersection de la courbe du bras de levier de gîte correspondant à la vitesse de la rafale et de la courbe GZ .

 


Figure 16 : courbes de stabilité

Pour un angle donné, on peut donc déduire une courbe de bras de levier de gîte et, pour un changement donné de la vitesse du vent, on peut prédire le changement de l’angle de gîte résultant.

L’envahissement par le haut d’un bateau se produit au point d'intersection de la courbe du bras de levier de gîte et de la courbe  GZ à l’angle d’envahissement par le haut. Le diagramme où la « courbe du bras de levier de gîte par rafale » recoupe la courbe GZ à 52° illustre cette situation. Si l’on part de l’hypothèse où la surface des voiles est suffisante pour faire gîter le bateau à l’angle d’envahissement par le haut (utiliser la valeur de 60 degrés si l’angle d’envahissement dépasse celle-ci) en cas de rafales de 45 nœuds par exemple, on peut alors prédire la vitesse du vent qui donnerait un angle de gîte plus faible dans ces circonstances. On calcule le bras de levier de redressement en cas de rafale ( HA1) par la formule suivante :

HA1 = ( GZf / cos1..3Θf)

Si l’on prend comme point de départ que l’angle de gîte stable est de 20 degrés avant la rafale, on peut, de la même façon, calculer la valeur correspondante du bras de levier de redressement ( HA2) :

HA2 = (GZ20 / cos1..320)

Le rapport HA2/HA1 correspond au rapport des pressions du vent avant et pendant la rafale. En conséquence, pour une vitesse de vent (V1) de 45 nœuds qui donne lieu à un envahissement par le haut, on calcule la vitesse du vent avant la rafale (V2) qui donnerait un angle de gîte de 20 degrés par la formule suivante :

V2 = V1 racine carrée de

Dans cet exemple, qui est illustré dans le diagramme :

Θf= 52 degrés

GZf = 0,725 mètre

HA1 = 1,362 mètre

GZ20 = 0,464 mètre

HA2 = 0,503 mètre

D’où V2 = 27,4 nœuds

En conséquence, lorsque l’on navigue à une vitesse de vent apparent de 27,4 nœuds à un angle de gîte moyen de 20 degrés, une augmentation de la vitesse du vent apparent à 45 nœuds pour le même angle moyen de vent apparent cause un envahissement par le haut si l’on ne peut pas prendre des mesures pour diminuer le moment d’inclinaison transversal.

Ces valeurs correspondent à un point de la courbe de rafale de 45 nœuds indiquée à la page 10, qui a été calculée à partir d’une série d’opérations similaires à l’aide de différents angles de gîte stables. De la même façon, les courbes d’autres vitesses ont été déduites en utilisant diverses valeurs de V1.

On doit effectuer ces calculs dans le cas de conditions de chargement et de résultats correspondant à la pire éventualité (c’est-à-dire les angles de gîte stables maximaux les plus faibles) indiquée dans ce livret.

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