Navire à grande vitesse
Source: Wikipédia sous licence CC-BY-SA 3.0.
La liste des auteurs de cet article est disponible ici.
Catamaran perce-vagues de SpeedFerries en service sur la Manche
Catamaran perce-vagues de SpeedFerries en service sur la Manche

Les navires à grande vitesse (NGV) sont des bateaux, généralement affectés au transport de passagers et des véhicules. De tels bateaux sont notamment en service sur les liaisons Corse-continent, traversée du détroit de Gibraltar, etc.

Vitesse (On distingue :)

D'après la règlementation maritime, un navire à grande vitesse (Les navires à grande vitesse (NGV) sont des bateaux, généralement affectés au transport de passagers et des véhicules. De tels bateaux sont notamment en service sur les...) est capable d'atteindre une vitesse maximale Vmax exprimée en m/s égale ou supérieure à :

V = 3,7 * P0,1667

P étant ici le déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles orientés. En psychanalyse, le déplacement est mécanisme de...) ou "Delta" en exploitation normale[1].
Les vitesses sont généralement comprises entre 30 et 45 nœuds (56 et 83 km/h).
Des vitesses supérieures sont possibles par mer (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.) plate ou peu agitée, par des engins à très faible traînée (En mécanique des fluides, la traînée est la force qui s'oppose au mouvement d'un corps dans un liquide ou un gaz. Mathématiquement c'est la composante des efforts exercés sur le corps, dans la...) (à fort transfert de portance).
L'augmentation prévisible et inéluctable du prix des carburants limitera peut être dans le futur les vitesses des navires rapides conventionnels autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres...) de 35 nds, voire moins.

Navires existants

Il existe différentes conceptions de NGV :

  • Configurations monocoque (Une automobile monocoque est un véhicule constitué d'un seul tenant, sans qu'il n'y ait de châssis pour en assurer la rigidité, cette dernière étant offerte par la coque elle même.), catamaran (Un catamaran est un bateau possédant deux coques, en général l'une à côté de l'autre. Le but peut être d'aller plus vite grâce à des coques fines, d'améliorer la stabilité, ou d'augmenter la surface du pont. Ils sont...), trimaran (Un trimaran est un bateau à trois coques : 2 flotteurs situés de part et d'autre d'une coque centrale plus volumineuse mais dépourvue de quille. Le gréement est situé sur la coque centrale. Les flotteurs sont reliés à la...).
  • autre classification selon le transfert de portance (statique ou dynamique) qui peut être nul, partiel (Le mot partiel peut être employé comme :) ou total :
transfert nul, navires dits "à déplacement". Monocoques, catamarans et trimarans à coques fines.
transfert partiel, navires monocoques semi-planants ou hybrides (catamarans à foils)
transfert quasi total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un total est le résultat d'une addition, c'est-à-dire une somme. Exemple : "Le total des...) (environ 85 %), navire (Un navire est un bateau destiné à la navigation maritime, c'est-à-dire prévu pour naviguer au-delà de la limite où cessent de s'appliquer les règlements techniques de sécurité de...) à effet de surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois...) (coques immergées plus coussin d'air)
transfert total, aéroglisseurs ou "hovercrafts" (coussin d'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire...), portance aérostatique), hydroptères ou hydro-foilers (portance hydrodynamique).
transfert total, engins à effet de sol de type hydravion (Un hydravion désigne un avion ayant la capacité de se poser (amerrir) ou de décoller sur l'eau. Ce terme est composé du grec 'υδωρ' = hydros (eau) et du mot...), WIG, ékranoplane (L'ékranoplane (en russe :???????????) est un hydravion volant à faible hauteur au-dessus de l'eau, en utilisant l'effet de sol qui est un phénomène aérodynamique différent du coussin...). On quitte le domaine des "navires" NGV...

Coques fines "à déplacement"

Ce sont pour l'instant (L'instant désigne le plus petit élément constitutif du temps. L'instant n'est pas intervalle de temps. Il ne peut donc être considéré...) des catamarans à coques fines, type "perce-vagues", ou bien des projets de grands trimarans, qui sont en fait des monocoques à coque fine stabilisés par des petits flotteurs peu immergés. Les vitesses élevées conduisent à des grandes longueurs de carène et des ratios déplacement/longueur faibles pour conserver un système de vague (Une vague est un mouvement oscillatoire de la surface d'un océan, d'une mer ou d'un lac. Les vagues sont générées par le vent et ont une amplitude crête-à-crête allant de quelques centimètres à 34 m (112 pieds), la plus haute...) réduit (Nombre de Froude < 0.8) et (D / L^3) < 1.5 avec D = Déplacement en litres et L = longueur de carène en m

Nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de Froude = V / (g . L)^0.5
avec V en m/s, g = 9.81

L'effet d'échelle (qui suit la loi des carrés et des cubes) est favorable aux grandes tailles car la surface mouillée augmente moins vite que le déplacement. D'autre part les très grandes longueurs (plus de 150 mètres) permettent de réduire le nombre de Froude (à vitesse égale) et donc la traînée de vague, ce qui est favorable au bilan de traînée relative R/Delta.

Monocoques semi-planants

Navires type ASCO ou Aquastrada actuellement en service sur la Corse (La Corse (Corsica en corse) est une île de la mer Méditerranée et une région française, ayant toutefois un statut spécial (officiellement...), vitesse 35 à 40 nds. Motorisation diesel ou mixte diesel + turbine (Une turbine est un dispositif rotatif destiné à utiliser la force d'un fluide (eau, vapeur, air, gaz de combustion), dont le couple est transmis au moyen d'un arbre.) (moteur très léger mais plus gourmand en carburant), propulsion (La propulsion est le principe qui permet à un corps de se mouvoir dans son espace environnant. Elle fait appel à un propulseur qui transforme en force...) par water-jets. La carène présente une surface du plan de flottaison importante et des formes planantes pour générer la portance dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) nécessaire. Comme le navire plane (La plane est un outil pour le travail du bois. Elle est composée d'une lame semblable à celle d'un couteau, munie de deux poignées, à chaque extrémité de la lame. Elle permet le dégrossissage et le creusage de formes...) sur la surface de la mer, les mouvements et les accélérations sont assez importants par mer agitée. Une stabilisation active (surfaces de stabilisation pilotées) est utile pour améliorer le confort (diminution du roulis essentiellement).

Catamarans à foils

Plus répandus dans les petites tailles, 20 à 30 m. Le ou les foils installés entre les coques portent environ le tiers du déplacement. Ce pourcentage (Un pourcentage est une façon d'exprimer une proportion ou une fraction dans un ensemble. Une expression comme « 45 % » (lue « 45 pour cent ») est en réalité la sténographie pour la...) varie avec la vitesse, car c'est une portance dynamique. Le phénomène de cavitation (La cavitation décrit la naissance et l'oscillation radiale de bulles de gaz et de vapeur dans un liquide soumis à une dépression. Si cette dépression est suffisamment élevée, la...) qui affecte la portance des foils limite la vitesse à environ 35 nœuds.

Navires à effet de surface

Un NES ou Navire à Effet de Surface est un navire hybride (En génétique, l'hybride est le croisement de deux individus de deux variétés, sous-espèces (croisement intraspécifique), espèces (croisement...), généralement un catamaran à coques ultra (ULTra (pour (en)« Urban Light Transport ») est un système de transport individuel de type Personal Rapid Transit (PRT), autrement dit un moyen de...) fines, à portance assistée par un coussin d'air. Ces navires peuvent dépasser 60 nœuds par mer plate. La présence des coques autorise une propulsion marine conventionnelle (water-jets), ce qui représente un gros avantage sur les aéroglisseurs qui ne peuvent pas fréquenter les ports classiques.

Aéroglisseurs (hovercrafts)

Parmi les techniques moins classiques figurent les aéroglisseurs, qui furent affectés en particulier à la traversée de la Manche. La portance (aérostatique) est assurée par un coussin d'air qui nécessite une motorisation spécifique en plus de la propulsion. L'engin étant complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou autocomplétion, est une fonctionnalité informatique permettant...) hors d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) en dynamique, la propulsion est aérienne (hélices).

Hydroptères

  • de première génération, à foils fixes perçant la surface, invention allemande des années 1930 (brevets Schertel-Sachsenberg) reprise en Suisse après la guerre (Supramar), puis en URSS à partir de 1957 (les Raketa, Meteor, Kometa, etc.) et en Italie par Rodriquez (série PT).
  • de deuxième génération, à foils pilotés complètement immergés, comme le JetFoil de Boeing (Boeing (nom officiel en anglais The Boeing Company) est l'un des plus grands constructeurs aéronautiques et aérospatiaux au monde. Son siège social est situé à Chicago, dans l'Illinois....), fabriqué sous licence par Kawasaki.

Le "Jetfoil" est motorisé par deux réacteurs et propulsé par jets d'eau. La coque du bateau (Un bateau est une construction humaine capable de flotter sur l'eau et de s'y déplacer, dirigé ou non par ses occupants. Il répond aux besoins du transport...) est dans l'eau à basse vitesse, tel un bateau normal "à déplacement". En prenant de la vitesse le "Jetfoil" se "hisse" au dessus des flots (Flots)... À partir d'une certaine vitesse, il est complètement porté par ses foils, des ailes immergées fonctionnant comme des ailes d'avion (Un avion, selon la définition officielle de l'Organisation de l'aviation civile internationale (OACI), est un aéronef plus lourd que l'air, entraîné par un organe moteur (dans...). La coque du "Jetfoil" étant au-dessus des vagues, le contact réduit avec la surface autorise un confort remarquable par mer agitée. Le "Jetfoil" est l'un des premiers Navires à Grande Vitesse (non), il ne transporte que des passagers, pas de véhicules.

Différents projets

  • En alternative aux monocoques semi-planants et aux catamarans à coque fine, plusieurs projets ont proposé des variantes de trimarans :
. Les Chantiers du Havre (ACH) ont étudié un Trimaran ACH Fast, à flotteurs reculés, étroits et profonds.
. L'Ifremer et le Bureau d'Etudes Mauric ont étudié un trimaran à petits flotteurs, stabilisé en roulis par des foils pilotés.
. le Bureau Vaton Design (Le design (la stylique en français) est un domaine visant à la création d'objets, d'environnements ou d'œuvres graphiques, à la fois fonctionnels, esthétiques et conformes aux impératifs d'une production industrielle....) (voir lien externe) propose un trimaran foiler (Les navires à hydrofoils permettent d'atteindre des vitesses importantes en utilisant la portance d'une aile (plan porteur) à la place de la portance archimédienne.) dont le principe repose sur une prise en charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne...) d'une part importante (remarque : à 40 nœuds les portances aérodynamiques ne sont pas importantes) du poids (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la Terre sur un corps massique en raison uniquement du voisinage de la Terre. Elle est égale à...) du navire par la portance de l'aile qui forme l'assemblage des flotteurs, permettant de très grandes vitesses et un passage dans la mer forte très bien amorti par la sustentation sur les foils des flotteurs.
  • Un autre concept de navire à grande vitesse est en projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande...) dans l'entreprise française Grefco. Le projet utilise de manière combinée l'effet de sol et la technique du coussin d'air, et y joint une propulsion courante par hydrojet (Un hydrojet est un système de propulsion maritime : l'eau est pompée sous le bateau puis expulsée à haute vitesse derrière celui-ci grâce à une...) ou hélice (Hélice est issu d'un mot grec helix signifiant « spirale ». Un objet en forme d'hélice est dit hélicoïdal.) classique. Une des techniques distinctives de Grefco est la division (La division est une loi de composition qui à deux nombres associe le produit du premier par l'inverse du second. Si un nombre est non nul, la fonction "division par ce nombre" est la réciproque de la fonction "multiplication par ce...) du système de sustentation en au minimum 4 coussins, chacun ayant une entrée d'air séparée. L'amélioration de la stabilité est résolue par le fait que le système de coussins est plus large que la coque du navire. Un système de jupe suspendue et contrôlée par des champs de pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) permet de limiter les fuites d'air et, en conséquence, la puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) nécessaire à la sustentation.

Notes

Images

Page générée en 0.225 seconde(s) - site hébergé chez Amen
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL sous le numéro de dossier 1037632
Ce site est édité par Techno-Science.net - A propos - Informations légales
Partenaire: HD-Numérique