Règlementation relative à la stabilité des navires propulsés par le vent
Rappel :
Le code IS[1] incorpore des principes fondamentaux tels que :
Les précautions générales contre le chavirage (critères considérant la hauteur métacentrique \(GM\) et le bras de levier de redressement \(GZ\)
Le critère météorologique (critère de vent fort et de roulis)
Les effets des carènes liquides et du givrage
L'intégrité de la carène
Il fournit ainsi en un seul document à la fois, la réglementation (partie A- obligatoire) ainsi que les recommandations (partie B) relatives à la stabilité à l'état intact qui va influencer de manière significative la conception des navires.
Texte légal : Code IS 20008 : critère météorologique
Le code IS 2008 impose au navire de résister à un critère de vent et de roulis sévère dont le raisonnement est le suivant :
Le navire est soumis à un vent constant agissant perpendiculairement à l'axe longitudinal du navire, ce qui se traduit par la présence d'un couple inclinant \(l_{w_1}\).
Depuis l'angle d'équilibre \(\phi_0\), le navire est supposé rouler sous l'action des vagues jusqu'à un angle \(\phi_1\) placé au vent.
Le navire est ensuite soumis à une rafale de vent qui résulte en la création d'un second couple inclinant \(l_{w_2}\).
Dans ces circonstances, l'aire \(b\) doit être égale ou supérieure à l'aire \(a\) :
Avec :
\(\phi_0\) l’angle d’inclinaison dû à un vent continu
\(\phi_1\) l'angle de roulis au vent qui est obtenu grâce à une formule prenant en compte la forme de la coque, la valeur de \(KG\) ainsi que la période de roulis propre au navire
\(\phi_2\) l'angle le plus faible entre celui de début d'envahissement ou 50° ou l'angle correspondant à l'intersection de la courbe des GZ avec \(l_{w_2}\)
Méthode : Calcul de \(l_{w}\)
\(l_{w}\) est calculé de la manière suivante :
\(l_{w_1}=\frac{P\cdot A\cdot Z}{1000\cdot g\cdot \Delta} \) ;
\(l_{w_2}=1,5\cdot l_{w_1}\).
Avec :
\(P\) est la pression vélique égale à 504 Pa ;
\(A\) est la surface projetée du navire et de sa cargaison (de sa voilure totale donc) située au dessus de la flottaison ;
\(Z\) est la distance verticale entre \(A\) et le centre de la surface projetée de la carène ;
\(\Delta\) est le déplacement ;
\(g\) est l'accélération de la pesanteur.
Remarque : \(l_{w}\) = constante
Le bras de levier dû au vent est considéré comme constant.
Remarque : Exception
Le code IS prévoit que l'Etat du pavillon puisse déterminer la valeur de ce bras de levier de redressement d'une autre manière, mais devra tenir compte d'un vent uniforme de 26 m/s, qui se situe en dehors de la plage d'utilisation normale de la plupart des systèmes.
Remarque : Le cas des systèmes actifs
Un problème particulier est posé par l'utilisation des systèmes actifs comme les rotors ou les profils aspirés. En effet, la force aérodynamique qu'ils génèrent varie en fonction de facteurs comme la vitesse de rotation au le taux d'air aspiré, et dans une moindre mesure de la surface du profil, or seule cette dernière est prise en compte dans l'étude de stabilité.
Complément : Cas des voiliers de plaisance dont la JB est inférieure à 3000
Du fait des trop grandes contraintes induites par l'application du critère météorologique, ces navires en sont exemptés ( Arrêté du 23 novembre 1987- Article 242-5.02).
Fondamental : Critères trop contraignants
Nous voyons que les critères actuels imposent de simuler des conditions extrêmes qui ne seront pas rencontrées en réalité et ceci d'autant plus que la propulsion par le vent aura déjà été stoppée et mise en sécurité.