OBJECTIF

La bonne manoeuvrabilité d'un bâtiment de surface constitue un élément fondamental dans la palette de performances que doit posséder un navire. Des études tant numériques qu'expérimentales s'imposent donc lors de la phase de conception, pour qualifier les performances manoeuvrières et pour dimensionner l'appareil à gouverner.

Dans le cas d'un sous-marin, cette capacité à manoeuvrer est encore plus essentielle. Le sous-marin évolue en théorie dans un milieu tridimensionnel mais dans la pratique, compte tenu de la résistance de la coque épaisse, la zone d'évolution du sous-marin est limitée à une tranche d'eau dont l'épaisseur est de l' ordre de grandeur de quelques longueurs du navire. Il en résulte que les caractéristiques manoeuvrières recherchées dans le plan horizontal ne sont pas les mêmes que dans le plan vertical. Dans le plan horizontal les caractéristiques manoeuvrières seront essentiellement liées aux capacités opérationnelles, alors que dans le plan vertical les considérations de sécurité seront prépondérantes.

(Photo : Bassin d'essais des carènes)

 

LE MODELE DE MANOEUVRABILITE D'UN SOUS-MARIN

Les efforts et moments hydrodynamiques s'exerçant sur un sous-marin sont précisement mesurés par des essais en giration forcée, pour lesquels une vitesse d'avance, un angle de dérive et une vitesse de rotation sont imposés. Les essais dans le plan horizontal ou vertical sont réalisés de la même façon: pour les mouvements horizontaux, le modèle réduit est fixé sous le bras tournant, le kiosque vers le bas, et pour les mouvements verticaux, le modèle réduit est fixé sur le côté, le kiosque du sous-marin étant placé vers l'intérieur ou l' extérieur de la giration .

Cette technique est la plus efficace pour placer la maquette dans une situation représentative d'un sous-marin en manoeuvre. Les essais classiques en dérive et d'efficacité des gouvernes sont ensuite effectués en bassin de traction, en complément des essais en bassin de giration, pour obtenir un modèle de manoeuvrabilité complet.

Enfin, on mesure les efforts locaux sur les mèches des gouvernes et des barres de plongée afin de pouvoir dimensionner la taille de l'appareil à gouverner .

(Photo : Bassin d'essais des carènes)

ESSAIS D'UN MODELE LIBRE DE BÂTIMENT DE SURFACE

Dans le cas d'un navire de surface, on peut avoir recours à des essais de giration forcée similaires à ceux réalisés pour les sous-marins dans le plan horizontal. Mais on peut aussi utiliser la grande dimension du plan d'eau pour faire évoluer une maquette complètement libre, auto-propulsée et radioguidée. Peuvent alors être réalisées toutes les manoeuvres caractéristiques d'un navire: giration, zig-zag, pull out, crash stop, stabilité de route. Ces essais permettent en particulier de vérifier que le navire respecte bien les critères édictés par l'organisation maritime internationale (OMI) .

Dans le cas d'un navire à très grande vitesse, généralement propulsé par des hydrojets, il n'est pas possible de réaliser de tels essais dans le bassin de giration, à cause des risques éventuels de collision avec les bords. On a alors recours à la technique dite de "giration naturelle sous passerelle", où le modèle auto-propulsé est fixé sous le bras tournant avec un rayon de giration, un angle de dérive et un angle d'orientation des hydrojets déterminés pour annuler les efforts longitudinaux et latéraux s'exerçant sur lui. Il s'agit d'une position d'équilibre pour le modèle qui permet de qualifier le navire réel en giration à grande vitesse.

(Photo : Bassin d'essais des carènes)

CARACTERISTIQUES DU BASSIN DE GIRATION

Diamètre 60 mètres, profondeur 5,50 mètres, vitesse maximale du bras tournant: 17°/s. Vélocimétrie laser 3D pour mesurer les vitesses des écoulements. Trajectographie optique permettant de suivre le déplacement de repères lumineux liés à la maquette, et de reconstituer sa trajectoire pour n'importe quel type d'évolution

ESSAIS SUR MODELES LIBRES, ESSAIS A LA MER

Pour compléter les résultats des essais en giration forcée, des essais en giration libre, et des calculs de mécanique des fluides, on peut effectuer des essais sur des maquettes naviguantes évoluant sur des plans d'eau tels que lacs ou zones côtières. Le bassin d'essais des carènes peut ainsi utiliser les installations du lac de Castillon (CTSN) .II dispose également d'une équipe et de matériel spécialement affectés aux mesures à bord d'un navire.

(Photo : Bassin d'essais des carènes)

LOGICIELS

COPLAN : Détermination des coefficients hydrodynamiques de manoeuvrabilité à partir du plan de forme.

DYSCO : Simulation en 3 dimensions des manoeuvres d'urgence (avarie de barre, envahissement, chasse aux ballasts) en utilisant soit le modèle mathématique fourni par COPLAN, soit les résultats d'essais sur modèle.

FLUENT : Logiciel de calcul basé sur les équations de Navier-Stokes permettant de déterminer la configuration du sillage autour de plans porteurs, ou les interactions possibles entre l'hélice et le gouvernail.