La stabilité d’un catamaran ne se résume pas à une seule valeur numérique. Elle dépend notamment de la forme des coques, de leur écartement, du déplacement, de la position du centre de gravité, de la répartition des masses, de la hauteur du centre de voilure et de l’angle instantané d’inclinaison.
Pour analyser correctement le comportement d’un catamaran, il faut comparer les courbes dites de moments de redressement. Une courbe de stabilité donne une vision plus complète que le seul angle de chavirage, car elle permet d’étudier la réaction du bateau depuis les petits angles de gîte jusqu’aux grands angles.
Que représente la stabilité d’un catamaran ?
Quand un voilier gîte, son centre de carène, point où s’applique la poussée d’Archimède, se décale un peu ou beaucoup sous le vent, tandis que son centre de gravité se décale un peu ou beaucoup au vent.
Une courbe de stabilité donne, en ordonnée, la distance horizontale GZ entre ces deux points, soit la distance entre les axes de ces deux forces, la poussée d’Archimède et le poids, en fonction de l’angle de gîte, porté en abscisse.
En anglais, on trouve le terme de righting arm, littéralement « bras de redressement » ; en français on parle de « bras de levier de redressement ».
Quand le bateau est gîté, le poids d’un côté et la poussée d’Archimède de l’autre ont tendance à redresser le bateau.
Ces deux forces d’égale intensité constituent un couple de forces.
Ce couple de redressement est caractérisé à la fois par l’intensité de chacune des deux forces et par GZ.
Pour tenir compte à la fois de l’intensité de la force et de la valeur de GZ, il faut utiliser la notion de « moment ».
On parle alors de « moment de redressement » ou RM pour righting moment en anglais.
En pratique, les notions de « couple de redressement » et de « moment de redressement » peuvent donc se confondre.
Par ailleurs, comme tout cela se passe sur Terre et pas sur Kepler-22b, on se permet de parler plutôt en kg.m, ou en tm, c’est plus simple, mais rappelons que sur Terre une masse de 1 kg pèse 9,81 N.
Pourquoi un catamaran est-il généralement plus stable qu’un monocoque ?
En faisant des expériences, on peut trouver qu’un catamaran est 5 à 6 fois plus stable qu’un monocoque.
C’est hautement vraisemblable, mais cela dépend aussi de la forme de coque du monocoque et de l’angle instantané d’inclinaison.
La largeur importante du support de flottabilité d’un catamaran procure généralement un moment de redressement élevé dès les faibles angles de gîte. Les deux coques éloignées de l’axe longitudinal déplacent fortement le centre de carène lorsque le bateau s’incline.
Cette caractéristique explique qu’un catamaran puisse présenter une grande raideur initiale, souvent nettement supérieure à celle d’un monocoque de déplacement comparable.
Il ne faut toutefois pas transformer cette comparaison en règle absolue. La stabilité réelle dépend de la géométrie des coques, de la hauteur du centre de gravité, de la masse du gréement, de la charge embarquée et de la configuration considérée.
Il faut comparer les courbes dites de moments de redressement plutôt que de comparer uniquement une valeur de stabilité mesurée à un angle donné.
Bras de redressement GZ et moment de redressement RM
La courbe de stabilité peut être exprimée sous la forme d’un bras de levier GZ ou sous la forme d’un moment de redressement RM.
Le bras GZ représente la distance horizontale entre la ligne d’action du poids et celle de la poussée d’Archimède.
Le moment de redressement dépend à la fois du déplacement du bateau et de la valeur de GZ.
À déplacement constant, une augmentation de GZ entraîne donc une augmentation du moment de redressement.
La valeur de RM lue en ordonnée au sommet de la courbe de stabilité, RM max, donne une mesure exacte de la puissance maximale du bateau, intégrant à la fois la stabilité de forme, liée au dessin de la carène, et la stabilité de poids, liée au lest.
Pour un catamaran, la stabilité de forme joue généralement un rôle majeur, car l’écartement des coques augmente le bras de levier entre la poussée et le poids lorsque le bateau s’incline.
Construction expérimentale d’une courbe de stabilité
La courbe de stabilité est établie à partir de l’expérience de stabilité réalisée par déplacement latéral de masses connues après avoir au préalable effectué la pesée du navire.
Le GM est déterminé directement.
Ces deux opérations sont réalisées en eaux abritées, donc à quai, voire au bassin, aussières détendues pour éviter tout moment de redressement parasite.
De préférence, le navire est lège pour faciliter la comparaison avec le devis de poids, via la pesée.
Classiquement, l’inclinaison est obtenue par déplacement de masses, plutôt que par ballastage si la taille du navire ne l’interdit pas, ces masses étant déplacées à l’aide des grues de quai.
Le poids d’expérience est déplacé transversalement sur une distance connue. Le moment créé par cette masse et l’angle d’inclinaison sont ensuite utilisés pour déterminer le comportement initial du bateau.
Des déplacements différents du poids d’expérience peuvent établir le début de la courbe des bras de levier de redressement, sachant que ce poids est calibré pour qu’à l’extrême il engendre une inclinaison du navire située entre 2° et 3°.
Dans la construction navale, le terme d’expérience de stabilité est consacré par l’usage pour cette opération.
La valeur du couple de redressement aux grands angles est parfaitement déterminée par le calcul, notamment au moyen des courbes Bonjean, et ne nécessite pas d’essai supplémentaire.
Conditions nécessaires pour une mesure fiable
Au moment des mesures, les amarres doivent être détendues et il faut éliminer les carènes liquides et tout autre élément mobile qui pourrait parasiter les mesures.
Les carènes liquides peuvent modifier artificiellement la position du centre de gravité et réduire la précision de l’essai.
La mesure de RM à 1° pose notamment des problèmes de rigueur, car il faut pouvoir s’assurer que les conditions sont optimales.
Le fardage peut très vite fausser la mesure dès le moment où il y a un peu de vent.
En fait, plus on augmente l’angle de gîte pour les mesures de RM, mieux c’est.
Mais par ailleurs, plus on augmente cet angle, plus c’est coûteux.
Faire une mesure de RM à 30° est déjà un autre problème que de faire une mesure à 1°.
La mesure de RM à 1° n’est pas forcément très fiable ni donc très riche d’enseignements, car il y a toujours un gros risque de parasitage des mesures.
Si possible, il faut faire pencher le bateau bien davantage pour obtenir des données plus significatives.
Peut-on obtenir toute la courbe en déplaçant une masse ?
Le déplacement latéral d’une masse connue permet de déterminer avec précision le comportement du navire aux petits angles et d’obtenir directement le GM.
Des déplacements différents du poids d’expérience peuvent juste établir le début de la courbe des bras de levier de redressement.
La courbe complète ne peut donc pas être déduite de manière fiable à partir du seul déplacement d’une masse transversalement.
La valeur du couple de redressement aux grands angles est déterminée par le calcul des volumes immergés et des positions successives du centre de carène.
Pour un catamaran, cette distinction est particulièrement importante, car la géométrie des deux coques évolue avec l’angle de gîte et peut produire une courbe très différente entre les petits et les grands angles.
Détermination du GM et rayon métacentrique
À l’équilibre à la verticale, soit avec 0 degré de gîte, le début de la courbe de stabilité est lié au comportement métacentrique.
Une droite au début de la courbe montre que le métacentre est fixe, ce qui permet de définir le rayon de Bouguer.
Ensuite, le métacentre se déplace, car on n’est plus dans le cas d’une flottaison isocarène.
Le GM est déterminé directement lors de l’expérience de stabilité.
Le rayon métacentrique ou rayon de Bouguer est associé à la relation r = I/V.
Le moment d’inertie considéré est celui de la surface de flottaison par rapport à l’axe longitudinal de gîte, tandis que V représente le volume déplacé.
Dans le cas d’un catamaran, la contribution des deux coques et de leur éloignement transversal peut conduire à un moment d’inertie de la surface de flottaison important.
Le début de la courbe permet donc d’apprécier la stabilité initiale, mais il ne suffit pas à déterminer le comportement complet aux grands angles.
Stabilité initiale et stabilité aux grands angles
La stabilité initiale est la stabilité observée autour de la position droite et pour de faibles angles de gîte.
Elle est fortement influencée par le GM, la largeur de flottaison et la répartition transversale des volumes immergés.
La stabilité aux grands angles dépend de l’évolution de la carène immergée, de l’émergence des volumes, de l’envahissement progressif et du déplacement du centre de carène.
Un catamaran peut donc être très raide aux petits angles sans présenter automatiquement une réserve de stabilité suffisante à tous les angles.
Il faut également prendre en compte la diminution éventuelle du bras de redressement lorsque les volumes d’une coque sortent progressivement de l’eau.
Angle de chavirage et limites d’une valeur unique
L’angle de chavirage, AVS pour Angle of Vanishing Stability, est l’angle de gîte pour lequel le RM s’annule avant de devenir négatif.
L’AVS ne dit pas tout, même si, d’une manière générale, il dit quand même beaucoup.
En regardant l’AVS et le GZ max, on se fait déjà une idée bien plus précise.
Un bateau avec une courbe de stabilité toute plate, petite AGZ, et un AVS très élevé ne saurait être considéré comme stable.
Rien ne sert d’avoir un angle de chavirage très élevé si une déferlante peut facilement coucher et rouler le bateau.
Il ne faut donc pas se contenter d’un seul chiffre pour juger la stabilité d’un catamaran.
La forme générale de la courbe, la pente initiale, le maximum du bras de redressement, l’aire positive sous la courbe et l’angle d’envahissement doivent être considérés ensemble.
Influence du vent et du couple de chavirement
Sauf bien sûr au plein vent arrière, le vent exerce sur le plan de voilure une force vélique qui fait gîter le bateau.
Plus précisément, cette force vélique peut se décomposer en une force propulsive parallèle à l’axe de la carène et une force de dérive perpendiculaire à l’axe de la carène.
Si vous n’avez aucune force anti-dérive, vous n’aurez pas de gîte, mais beaucoup de dérive.
Le moment du couple de chavirage, et donc la hauteur du centre de voilure, ont leur importance.
Dans le cas d’un bateau qui fait route sereinement sous voiles, le couple de chavirage et le couple de redressement s’équilibrent mutuellement pour stabiliser l’angle de gîte à un niveau à peu près constant et raisonnable.
Un catamaran peut disposer d’un moment de redressement élevé, mais la force aérodynamique exercée sur un gréement haut peut également produire un couple de chavirage important.
La stabilité doit donc être étudiée dans une condition de charge et de voilure définie, et non uniquement à partir de la géométrie des coques.
Effet de la charge et de la position du centre de gravité
La stabilité de poids est liée au lest, mais aussi à la position verticale du centre de gravité et à la répartition des masses.
Chaque paramètre est calculé pour une configuration de charge donnée.
Beaucoup de paramètres vont varier en fonction de la condition de charge du bateau, comme son déplacement, son plan de voilure, la position des panneaux et de la descente.
Une masse placée haut augmente le moment de chavirement et réduit généralement la stabilité disponible.
Une masse placée bas abaisse le centre de gravité et peut améliorer la stabilité de poids.
Sur un catamaran, la largeur entre les coques améliore souvent la stabilité de forme, mais cette amélioration peut être contrebalancée par un gréement lourd, des superstructures volumineuses ou une charge importante sur le pont.
Il faut donc comparer les différentes conditions de charge plutôt que d’utiliser une seule configuration théorique.
Influence du franc-bord et des superstructures
La tendance actuelle, pour les croiseurs et même les course-croisière de grande série, consiste à augmenter le franc-bord ainsi que, dans bien des cas, le volume des superstructures, et à en profiter pour diminuer le rapport de lest.
Un franc-bord important induit certes un fardage important, gêne certes le passage dans la mer formée, et limite certes le GZ aux petits angles de gîte.
Il en va un peu de même pour les superstructures : davantage de fardage, moins de stabilité aux petits angles, mais à partir de 60/70°, cela joue dans le bon sens.
On a donc une bonne stabilité aux grands angles, et même des angles de chavirage très corrects, mais faute de lest le bateau est « vautré » dès 15 nœuds de vent, l’expression étant volontairement caricaturale.
Le bateau est très stable une fois qu’il est couché, mais il n’est pas bien stable dans des conditions de navigation normales.
Au lieu d’avoir un bateau raide à la toile entre 0 et 40° de gîte, avec un franc-bord raisonnable et un angle de chavirage élevé grâce à un bon rapport de lest, on a un bateau volage, avec un petit rapport de lest et un gros franc-bord, mais qui sait bien faire le bouchon une fois qu’il est couché.
Les vagues ne l’amènent pas facilement jusqu’à son angle de chavirage et il peut ainsi afficher un AVS tout à fait correct.
Cette situation montre pourquoi il est nécessaire d’examiner simultanément la stabilité aux petits angles, la stabilité aux grands angles et le comportement dans les vagues.
Énergie de redressement et aire sous la courbe
AGZ est l’aire positive sous la courbe de stabilité, l’intégrale pour les mathématiciens, pour les moments de redressement positifs.
L’aire positive fournit une indication de l’énergie nécessaire pour amener le bateau jusqu’à un angle donné.
Une courbe élevée sur une grande plage d’angles peut donc être plus significative qu’un simple maximum ponctuel.
La norme de stabilité peut également utiliser une condition d’ARM minimale, ou « énergie de redressement minimale », en kg.m.degrés.
Cette approche rejoint l’idée qu’un bateau doit disposer d’une réserve de stabilité suffisante sur une plage d’inclinaisons, et pas seulement d’un grand moment maximal.
Indice de stabilité STIX
Le calcul de « stability index », indice de stabilité défini par la norme ISO 12217-2 et plus connu sous le nom de STIX, constitue une méthode complémentaire.
On voit dans la formule que la longueur du bateau a une forte influence sur le résultat du STIX, ce qui semble assez logique vu que l’état de la mer ressenti est souvent relatif à la longueur du bateau.
L’état de la mer est bien réel lorsque l’on mesure la hauteur des vagues, leur fréquence et leur tendance à déferler par rapport à la taille du bateau.
Chaque paramètre est calculé pour une configuration de charge donnée.
La norme impose également un angle d’envahissement minimal.
L’angle requis est de 40° pour les catégories A et B, 35° pour la catégorie C et 30° pour la catégorie D.
La condition d’angle de chavirage minimal, AVS minimal, a été conservée.
Cet angle doit être supérieur à [130 - (2 x déplacement en tonnes)] avec plancher à 100° pour la catégorie A, supérieur à [130 - (5 x déplacement en tonnes)] avec plancher à 95° pour la B, 75° pour les bateaux incoulables, supérieur à 90° pour la C et à 75° pour la D.
La condition de masse minimale a été remplacée par une condition d’ARM minimale, ou « énergie de redressement minimale », en kg.m.degrés.
Un bonus de 20% est alloué aux bateaux pouvant être considérés comme insubmersibles.
La formule du STIX intègre notamment l’angle de chavirage et l’énergie de redressement, mais ces critères peuvent également faire l’objet de conditions extérieures à la formule.
Facteurs utilisés dans le STIX
| Facteur | Signification |
|---|---|
| FDS | Facteur lié à la stabilité dynamique |
| FIR | Facteur de récupération après inversion |
| FKR | Facteur de récupération du bateau couché |
| FDL | Displacement Length factor |
| FBD | Beam Displacement factor |
| FDF | Facteur d’envahissement |
FIR est le « facteur de récupération après inversion » qui représente la « capacité d’un bateau à revenir sans aide après une inversion ».
FKR est le « facteur de récupération du bateau couché ».
FDL est le « Displacement Length factor », déplacement contre longueur.
FBD est le « Beam Displacement factor », c’est le facteur bau-déplacement.
Son calcul dérive d’un autre facteur FB calculé à partir du bau maximal et de la masse du bateau.
FDF est le « facteur d’envahissement » qui représente le « risque d’envahissement d’un bateau lorsqu’il est couché ».
Il est égal à l’angle d’envahissement minimal.
Le facteur de moment dû au vent représente le risque d’envahissement survenant lorsqu’une rafale de vent couche un bateau dont la voilure n’est pas arisée.
Il est lié à l’angle d’envahissement, à la surface de voilure et à sa répartition, et bien sûr à la stabilité du bateau.
Conditions de charge utilisées dans le calcul réglementaire
Les conditions de mesure et de calcul en termes de déplacement du bateau sont précisément définies.
La condition mentionnée est le bateau en condition de charge maximale moins 85% de la capacité maximale des réservoirs fixes ou portatifs de carburant, d’huiles et d’eau potable et moins 90% des provisions comestibles, mais comprenant la combinaison des éléments d’équipements ou d’accastillage optionnels la plus défavorable pour la stabilité.
Autrement dit, on prend l’effectif maximal de l’équipage, avec un nombre maximum d’équipiers de 75 kg chacun, mais avec un avitaillement très limité et tous les réservoirs presque vides.
En bref, on a enlevé les liquides et les consommables.
Pour être homologué dans telle ou telle catégorie, un bateau doit toujours satisfaire aux exigences correspondant à la catégorie visée dans les deux conditions de charge : « condition minimale d’utilisation » et « condition d’arrivée en charge ».
Le résultat le plus défavorable doit être retenu pour définir la catégorie de navigation du bateau.
Calcul numérique de la stabilité
Du fait que MAAT Hydro + opère directement sur les faces délimitant les solides intégrés, la vitesse de calcul dépend directement du nombre de faces ou patches à intégrer.
La taille des modèles pouvant être très variable, il convient donc d’adapter la précision de calcul « Computation accuracy » affichée sur la page « Hydro » du volet « Ship ».
Un modèle léger pourra justifier une précision de calcul élevée pour atteindre la précision requise alors qu’inversement, un modèle lourd sera calculé très précisément même lorsque la précision est faible.
On peut apprécier immédiatement l’incidence de ce réglage sur la précision des résultats en contrôlant les écarts affichés par le viewport de suivi hydrostatique.
Lorsqu’un modèle commence à être subdivisé en compartiments, le volume de données augmente et il n’est généralement plus nécessaire d’opérer avec une précision élevée, sous peine de freiner inutilement les calculs sans gain de précision.
Inversement, lorsque le modèle se trouve constitué d’un faible nombre de solides et que ces derniers sont principalement délimités par un faible nombre de faces constituées de peu de patches, les précisions « Const xxx » peuvent conduire à une tesselisation insuffisante.
Les patches sont alors très grands et peu nombreux, donc la densité d’échantillonnage est insuffisante, ce qui constitue une source d’imprécision sur les résultats obtenus.
Le choix de la précision doit donc être adapté à la complexité géométrique du modèle et contrôlé au moyen des écarts hydrostatiques.
Contrôle des résultats hydrostatiques
Indépendamment des paramètres numériques suivis en temps réel de part et d’autre du viewport de suivi hydrostatique, plusieurs options graphiques de haut niveau permettent de compléter ce contrôle chiffré par un contrôle visuel.
Ces options d’affichage sont proposées dans le menu contextuel qui apparaît par un clic droit sur le titre « Hydro Data » du viewport de suivi hydrostatique.
- Show Center Curve / Hide Center Curve permet d’afficher la courbe joignant le centre de gravité des sections immergées.
- Show Longitudinal Strength / Hide Longitudinal Strength permet d’afficher les efforts longitudinaux courants dans la poutre navire.
Le volet hydrostatique étant ouvert, la courbe de poids apparaîtra alors en rouge.
L’amplitude WVA de la houle, sa longueur d’onde WVL ainsi que sa phase WVP peuvent alors être saisies en bas de la grille de droite.
Définition de la plage de calcul
Une plage de calcul optimale doit être définie dans l’encadré « Calculation Range ».
Il faut également choisir sur quel bord se situe la gîte positive, en relation avec le type de système d’avarie généré, bâbord ou tribord.
Les gîtes minimale et maximale doivent être bien réfléchies avant d’être introduites pour permettre le calcul dans tous les cas d’avaries sans présenter trop de marge afin de ne pas allonger les calculs inutilement.
Une plage de -10° à 80° assortie d’un incrément de gîte de 2,5° ou 5° constitue généralement un bon compromis.
Une des causes les plus fréquentes d’échec du calcul est une plage de calcul insuffisante, d’où l’importance de cadrer généreusement le domaine de gîte calculé.
Compte tenu du fait que le nombre de combinaisons immersion/assiette peut être élevé si les incréments sont faibles, il est conseillé de s’assurer que leur valeur ne conduit pas à un trop grand nombre de combinaisons avant de lancer le calcul.
Le calcul de l’angle theta1 du script IMO A 749 (18) dépend de l’angle de roulis, lui-même calculé sur la base du tirant d’eau milieu.
En fonction des calculs effectués par le script et des tests mis en place pour traiter les éventuelles exceptions rencontrées durant son exécution, celle-ci peut échouer, provoquant l’affichage d’un message d’erreur permettant d’identifier la cause du refus.
Ce type d’erreur est néanmoins bénin et ne doit pas être confondu avec une erreur système pouvant parfois conduire au crash.
Stabilité intacte, avaries et chargements
La fonction « Tools / Transverse Stability » accepte tous les critères STC, les données spécifiques fournies à MAAT Hydro étant ignorées.
La fonction « Tools / Deterministic Stability » propose une approche complémentaire, plus synthétique, permettant de situer le KG de chaque cas de chargement présent par rapport aux KG max déterminés pour toutes les avaries présentes dans des plages d’immersions et d’assiettes données.
Lorsque le critère a été sélectionné et la plage de calcul définie, le bouton « Calculation Range » permet de la réinitialiser automatiquement en fonction des flottaisons intactes obtenues pour tous les cas de chargement présents, afin qu’ils puissent figurer dans les diagrammes obtenus.
Lorsque la géométrie du modèle compartimenté est définie, il ne reste plus qu’à créer les trois « Loading Conditions » représentant les cas de chargement réglementaires : Light, Partial et Service.
Lorsque les trois « Loading Conditions » requis par le calcul probabiliste sont créés dans le répertoire de calcul, en complément du modèle géométrique, le système d’avaries peut enfin être créé.
Il est intéressant de développer le répertoire ainsi créé pour s’assurer que sa structure reflète bien le compartimentage du navire et détecter ainsi d’éventuelles erreurs de layers.
On peut ainsi combiner immédiatement toute avarie du système généré avec tout cas de chargement présent.
Il est alors particulièrement aisé d’effectuer au préalable un certain nombre de calculs de stabilité simples sur différentes combinaisons charge/avarie, en sélectionnant le critère probabiliste désiré dans la boîte de présentation des résultats.
Stabilité probabiliste
Le calcul de la stabilité probabiliste repose, par principe, sur l’analyse exhaustive d’un grand nombre d’avaries censées représenter tous les cas possibles.
En se basant sur ce formalisme, on peut calculer l’espérance de survie dA, moment d’ordre 1, liée à toute avarie comme étant égale au produit dA = pi.νi.si.
Lorsque le flotteur est compartimenté, il est possible d’identifier les compartiments faisant l’objet d’envahissements progressifs en les plaçant dans le layer d’envahissement progressif, sélectionnable sur la page Hydro du volet Ship.
Le nombre de cas à traiter doit être défini avec prudence, car un nombre trop élevé peut allonger sensiblement la durée des calculs.
Lorsque des compartiments en état d’envahissement progressif sont présents dans le modèle durant la génération d’un système d’avaries probabiliste, les avaries correspondant aux différents cas intermédiaires sont automatiquement créées dans le système, en fonction du nombre d’états intermédiaires spécifié comme « Interm. Flood. Stages Number » sur la page Hydro du volet Ship.
Création du système d’avaries
Le système d’avaries peut être créé en sélectionnant « /Tools/Damage Stability/Make Damage System/SOLAS 2009 (PS) » pour générer un système d’avaries sur bâbord ou tribord.
Si les nœuds du système d’avaries ainsi généré peuvent être renommés ou supprimés sans problème, il est préférable d’éviter de les déplacer.
L’organisation de ces avaries est très précise et conditionne directement celle du calcul.
Cette arborescence est celle de la présentation des résultats.
Enfin, il est parfaitement normal qu’une même avarie puisse se trouver dans plusieurs branches de l’arborescence.
Calcul par branches
Si les calculs paraissent très lourds, ils peuvent être segmentés en lançant le calcul branche par branche.
Les résultats obtenus en fin de chaque calcul partiel le seront néanmoins également.
Il faut lancer successivement le calcul de chacune des branches ainsi attribuées sur chacun des ordinateurs au moyen de la fonction « /Tools/Probabilistic Stability/Calculate Damage System ».
Lorsqu’une branche se trouve calculée, les autres données peuvent être éliminées du projet avant de le stocker sous un nom distinct.
Seule importe en effet la branche calculée, qui, après réimportation dans le système d’origine, permettra de reconstituer un système calculé complet en une fraction du temps de calcul normal.
Lorsque toutes les branches se trouvent ainsi calculées et stockées sous un nom distinct, il ne reste plus qu’à les réimporter dans le projet initial.
La version calculée, avec les avaries colorées, du système d’avaries complet peut alors être reconstituée en glissant-déposant les branches importées dans la racine du système.
Options d’affichage et analyse des avaries
La boîte de dialogue affichant les résultats de la stabilité transversale calculée propose un choix « Retain All Cases » permettant de répéter automatiquement le calcul effectué pour toutes les combinaisons d’avaries et de chargements présents, avec les options d’affichage courantes.
La coche « List All Calculated Damages » permet de lister les résultats obtenus pour toutes les avaries calculées au lieu des seules avaries produisant la plus faible survivabilité.
Le calcul commence dès que le bouton « OK » a été cliqué.
Au terme du calcul, différents répertoires de résultats sont affichés sur le volet 2D, pouvant être consultés ou imprimés.
Les nœuds du système d’avaries, initialement blancs, prennent une couleur représentative de leur survivabilité.
Il devient alors possible d’afficher les détails du calcul effectué par le script sur les avaries sélectionnées.
Il suffit pour cela de sélectionner la branche ou l’avarie du système à détailler dans le browser 3D puis de sélectionner « Show Damage Analysis », qui apparaît dans le menu contextuel affiché par un clic droit.
Cette fonction est également disponible dans la barre de menu, via « /Tools/Damaged Stability/Show Damage Analysis ».
Effets des surfaces libres
Le mode « Variable (real) FSM » permet de calculer la surface libre réelle de chaque capacité à chaque itération.
Le mode « Constant FSM » gèle les carènes liquides pour une gîte nulle avant d’effectuer le calcul, en appliquant au centre de gravité ainsi immobilisé une correction de surface libre fonction des inerties des moments de correction de surface libre FSMt/FSMl spécifiés par l’utilisateur.
Les carènes liquides doivent être prises en compte avec attention, car un liquide partiellement rempli se déplace lorsque le navire gîte et modifie la position effective du centre de gravité.
En fonction de la dimension de la trémie, de son remplissage et de la densité de son déblai, les effets de surface libre peuvent être considérables, empêchant occasionnellement le calcul d’aboutir parce que le navire devient instable.
Les flottaisons d’équilibre du navire devant être déterminées en faisant abstraction de la masse de l’eau ainsi retenue sur le pont par le pavois, un matériau de densité minimale doit être associé au layer retenu comme « Dredge Cargo Layer ».
Un layer « Water on Deck » associé au matériau « void » de densité 0.001 peut être utilisé comme exemple.
Choix des critères de stabilité
Les critères de stabilité proposés par MAAT Hydro sont des fichiers STC stockés dans le répertoire « \MAAT Hydro +\ProgData\StabCriteria ».
Il peut être pratique de lancer MAAT Hydro + et de calculer la stabilité d’un navire correspondant au critère visé.
Quand les résultats de stabilité sont affichés, il suffit alors de sélectionner et de resélectionner le critère en cours de mise au point après l’avoir réenregistré.
À cet égard, les fonctions « Dredge stability » et « WoD Stability » ne peuvent opérer que sur des critères STC compatibles.
Essais de gîte et essais de stabilité
Il faut distinguer l’expérience de stabilité, qui vise à déterminer la hauteur du centre de gravité, des essais à la gîte qui peuvent servir à vérifier le fonctionnement des équipements à un angle spécifié.
Dans une expérience de stabilité, l’inclinaison est généralement obtenue par déplacement de masses connues.
Dans les essais à la gîte, la gîte peut être obtenue par ballastage.
Ces essais sont réglementaires pour les bâtiments de la Marine nationale et permettent de vérifier le bon fonctionnement des matériels à un angle spécifié.
Entre autres, ils concernent les ascenseurs, les monte-charges et les autres dispositifs de manutention qui peuvent difficilement être essayés montés en usine.
La gîte est obtenue sur coffre pour éviter les dommages liés à l’appui contre un quai.
Ces essais ne sont pas pratiqués, d’une façon générale, pour les navires de commerce.
Une mesure effectuée sur coffre peut atteindre une gîte supérieure à 25°, tandis que l’expérience de stabilité classique se réalise à un angle réduit, de quelques degrés, ce qui est suffisant pour obtenir la précision recherchée dans le calcul de la hauteur du centre de gravité.
Limites des essais en navigation
Une polaire de vitesse donne une bonne idée des capacités du bateau au louvoyage, de son angle de descente ou encore de ses capacités à planer au reaching.
En revanche, au cours d’essais en navigation, on ne mesure jamais le RM max, ni le RM à 90°, ni l’angle d’envahissement, ni l’angle de chavirage.
On ne peut pas non plus relever des vitesses à toutes les allures et dans toutes les conditions.
Les essais permettent d’apprécier le comportement d’un bateau et la sensibilité de sa barre, ce qui est bien sûr très important.
On peut aussi relever quelques vitesses à différentes allures dans telles ou telles conditions de mer et de vent.
Ces observations complètent les calculs, mais ne les remplacent pas pour déterminer la stabilité globale d’un catamaran.
Interprétation des résultats
Il faut éviter de conclure qu’un catamaran est sûr ou instable à partir d’une seule mesure.
Un calcul pertinent doit préciser la condition de charge, l’état des réservoirs, la configuration de la voilure, la présence éventuelle de surfaces libres, l’angle étudié et le critère utilisé.
Les différents organismes de certification disposent de données dont la pertinence, la précision et la fiabilité sont très hétérogènes.
Les modèles peuvent inclure non seulement le pont, mais aussi la moindre rigole moulée et le moindre winch.
Résultat, les modèles sont des fichiers tellement lourds qu’on a parfois du mal à les faire tourner sur les logiciels.
La précision des résultats dépend donc aussi de la qualité de la géométrie, de la méthode de discrétisation et de la cohérence des hypothèses de calcul.
Pour comparer deux catamarans, il est préférable d’utiliser des données obtenues selon des méthodes homogènes et dans des conditions identiques.