Conception d'un bateau
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Anatomie

Quelle que soit sa taille, un bateau est toujours constitué par divers éléments constitutifs. On trouve un flotteur, solide fermé assurant l'étanchéité, constitué principalement de la coque et éventuellement d'un pont (Un pont est une construction qui permet de franchir une dépression ou un obstacle (cours d'eau, voie de communication, vallée, etc.) en passant par-dessus cette...) la recouvrant. Il dispose d'un système propulsif, souvent d'un système directionnel. Suivant l'utilisation 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 maritime ou...), on trouve ensuite divers locaux, espaces, machines et équipements lui permettant d'assurer sa fonction.

Flotteur

La coque doit pouvoir supporter les dures conditions de mer : illustration sur un navire frigorifique dans du mauvais temps.
La coque doit pouvoir supporter les dures conditions de mer : illustration sur un navire frigorifique (Un navire frigorifique est un navire cargo transportant des produits périssables et exigeant une certaine réfrigération durant leur transport, comme les fruits ou la viande. Ils incluent de...) dans du mauvais temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.).

Le flotteur doit avoir pour première caractéristique d'être plus léger que le 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...) d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) correspondant à son volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.), afin que la poussée (En aérodynamique, la poussée est la force exercée par le déplacement de l'air brassé par un moteur, dans le sens inverse de l'avancement.) d'Archimède lui permette de flotter. La coque peut prendre plusieurs formes, de simples rondins de bois assemblés ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un tout »,...) pour faire un radeau (Un radeau est, comme son étymologie le suggère (« ras d'eau »), une embarcation basse sur l'eau, souvent sommaire, permettant de naviguer ou d'atteindre la terre...) aux coques composite des voiliers de compétition. Il peut y avoir une seule coque (monocoque), deux (catamaran), trois (trimaran) mais rarement plus, bien que certaines expériences soient tentées avec des pentamarans comme futurs (Futurs est une collection de science-fiction des Éditions de l'Aurore.) navires de commerce. Les coques sont en général parallèles les unes aux autres, et reliées par des bras.

La coque est divisée en plusieurs éléments : l'étrave (L'étrave est la pièce saillante de la coque d'un navire qui prolonge la quille vers l'avant. Plus généralement, l'avant, le nez, d'un bateau. La proue, terme désignant la meme...) est la partie la plus à l'avant, le brion est la partie avant sous la flottaison ; la quille ou la ligne de quille le prolonge sur sa longueur ; l'arrière est formé d'un étambot (L’étambot est la partie arrière d'un navire, anciennement appelée poupe. On l'appelle aussi massif d'étambot. Il est constitué par le prolongement arrière de la quille.) et d'un tableau arrière (Le tableau arrière est une partie de la coque d'un bateau. Il désigne la partie émergée de la poupe, située au-dessus de la voûte et de l'étambot.). La coque comporte souvent des appendices servant à la 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...) (hélice), à la giration (gouvernail), à la stabilité (quilles de roulis), à l'hydrodynamisme (bulbe d'étrave) ou aux fonctions du 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...) (apparaux de pêche, dôme () sonar). La flottaison sépare les œuvres vives en dessous et les œuvres mortes au-dessus.

La coque supporte enfin les différentes contraintes : contraintes hydrostatiques puisqu'elle doit supporter le poids du bateau, souvent inégalement réparti ; contraintes hydrodynamiques par la choc (Dès que deux entitées interagissent de manière violente, on dit qu'il y a choc, que ce soit de civilisation ou de particules de hautes énergies.) des vagues ; elle doit aussi prévenir le naufrage en cas de collision (Une collision est un choc direct entre deux objets. Un tel impact transmet une partie de l'énergie et de l'impulsion de l'un des corps au second.) ou d'échouement. Elle est ainsi souvent doublée sur les plus gros navires cargos. La coque est construite en bois pour les navires anciens et certains bateaux de plaisances, en acier (L’acier est un alliage métallique utilisé dans les domaines de la construction métallique (voir aussi l’article sur la théorie du soudage de l’acier) et de la construction mécanique.) pour la majorité des navires de commerce, en aluminium (L'aluminium est un élément chimique, de symbole Al et de numéro atomique 13. C’est un élément important sur la Terre avec 1,5 % de la masse totale.) pour les navires rapides, en plastique pour de nombreux bateaux de plaisance et en composite pour les voiliers rapides.

Système propulsif

Voilier de pêche traditionnel du Mozambique.
Voilier (Un voilier (ou bateau à voiles, navire à voiles) est un bateau ou navire propulsé par la force du vent. Historiquement, les voiliers ont été le premier moyen de...) de pêche traditionnel du Mozambique.
Moteur Diesel quatre-temps sur un navire cargo.
Moteur Diesel (Fruit des travaux menés par l'ingénieur allemand Rudolf Diesel entre 1893 et 1897, le moteur Diesel est un moteur à combustion interne dont...) quatre-temps sur un navire cargo (Un navire cargo est un navire de commerce dont le rôle consiste à transporter des marchandises sous diverses formes en utilisant la voie nautique.).

Si le système propulsif peut être constitué d'une simple pagaie, on trouve aussi les plus gros moteur (Un moteur (du latin mōtor : « celui qui remue ») est un dispositif qui déplace de la matière en apportant de la puissance. Il effectue ce travail à partir d'une...) Diesel au monde (Le mot monde peut désigner :) sur les grands cargos. La propulsion tombe dans trois catégories : propulsion humaine, propulsion vélique et propulsion mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes (engrenages, poulies, courroies, vilebrequins, arbres de transmission, pistons, ...), bref, de...). La propulsion humaine comprend l'aviron (utilisé en compétition mais historiquement sur les galères à grande échelle), la pagaie, la godille et le pédalo (Le pédalo est un engin de transport constitué de deux flotteurs parallèles, équipé d'un siège sur lequel on prend place pour pédaler et actionner une hélice immergée.). Actuellement ces systèmes sont réservés aux embarcations ou comme propulsion d'appoint sur les petits voiliers.

La propulsion vélique s'effectue au moyen de voiles (Les Voiles sont l’une des 88 constellations du ciel, visible essentiellement de l’hémisphère sud. Incluse à l’origine par...) dressées sur un ou des mât(s), supportées par des espars et contrôlées par des cordages. Historiquement le système le plus employé jusqu'au XIXe siècle, il est maintenant réservé à la plaisance, aux régates et aux grands voilies. Cependant, des systèmes expérimentaux sont testés afin de réaliser des économies de fuel sur les grands navires, tels que la turbovoile (Une Turbovoile ® est un système de propulsion faisant appel à l'effet Magnus et destiné principalement à la navigation. Elle se présente sous la forme d'un grand cylindre vertical...) ou le cerf-volant (Le cerf-volant est un engin volant plus lourd que l'air, c'est-à-dire un aérodyne, sans pilote ni passager, et manœuvré ou simplement rattaché...) de traction.

La propulsion mécanique comprend un moteur mécanique et un propulseur. Le moteur s'est d'abord développée (En géométrie, la développée d'une courbe plane est le lieu de ses centres de courbure. On peut aussi la décrire comme l'enveloppe de la famille des droites normales à la courbe.) avec la machine à vapeur (La machine à vapeur est une invention,dont les évolutions les plus significatives datent du XVIIIe siècle. C'est un moteur thermique à combustion externe, il transforme l'énergie thermique que possède la vapeur...), maintenant remplacée dans la plupart des utilisations par le moteur Diesel deux-temps ou quatre-temps, par un moteur hors-bord (Un moteur hors-bord est un système de propulsion utilisé sur des bateaux. Il contient en un seul bloc, le moteur à explosion, la transmission et l'hélice propulsant le bateau. Sur certains moteurs (en...) à essence sur les petites unités, par une turbine à gaz (Une turbine à gaz, appelée aussi turbine à combustion, est une machine tournante thermodynamique appartenant à la famille des moteurs à combustion interne dont le rôle est de produire de l'énergie mécanique...) sur les navires rapides (NGV, frégates...), ou par une combinaison (Une combinaison peut être :) Diesel-électrique pour des applications avancées. Des applications avancées combinent deux systèmes, comme le CODAG pour Combined Diesel and Gas (moteur Diesel et 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.) à gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la...) combinés, sur les navires de guerre). Enfin, l'énergie nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :) est employée sur des navires de guerre et les brise-glaces.

Le propulseur le plus courant est l'hélice (Hélice est issu d'un mot grec helix signifiant « spirale ». Un objet en forme d'hélice est dit hélicoïdal.) et ses diverses variantes : hélices jumelles (On désigne par le terme jumelles un dispositif optique binoculaire grossissant destiné à l'observation d'objets à distance, constitué de deux lunettes...), contra-rotatives, à pas variable (En mathématiques et en logique, une variable est représentée par un symbole. Elle est utilisée pour marquer un rôle dans une formule, un prédicat ou un algorithme. En statistiques, une variable peut aussi...), en tuyère (Une tuyère ou tuyère propulsive, dans le domaine de l'astronautique, est un conduit (appelé aussi divergent) de section conique (fusées de feu d'artifice)...)... un petit bateau comprend souvent une seule hélice mais un porte-avions (Un porte-avions est un navire de guerre permettant de transporter et de mettre en œuvre des avions de combat. C'est en fait une base aérienne flottante et donc mobile,...) en utilise jusqu'à quatre, complétées par des propulseurs d'étrave ou de poupe. La puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) est transmise aux hélices par un arbre (Un arbre est une plante terrestre capable de se développer par elle-même en hauteur, en général au delà de sept mètres. Les arbres acquièrent une structure rigide composée d'un tronc qui...) d'hélice relié éventuellement à une boîte de vitesses (Une boîte de vitesse est le second maillon de la chaîne de transmission du couple d'un moteur au roues d'un véhicule. La boîte de vitesses propose plusieurs...). Les hélices peuvent être montés sur des supports externes (Z-drive, pods) ou remplacées par un système similaire (propulseur Voith-Schneider, hydrojets). Il existe enfin des systèmes expérimentaux (propulsion magnétohydrodynamique (La magnétohydrodynamique (MHD) est une discipline scientifique qui décrit le comportement d'un fluide conducteur du courant électrique (liquide ou gaz...), à réaction) dont l'utilisation est réservée aux applications militaires ou aux records de vitesse (On distingue :).

Système giratoire

Safran d'un navire en cale sèche au chantier de Remontowa à Gdansk en Pologne.
Safran d'un navire en cale sèche au chantier de Remontowa à Gdansk en Pologne.

Sur un bateau à propulsion humaine, un système pour contrôler la direction peut ne pas être nécessaire. Il le devient en cas de propulsion mécanique ou vélique. La forme la plus courante est un gouvernail (Le gouvernail est une partie mobile d'un bateau, ou d'un avion.) constitué d'un ou plusieurs safran(s), plan mince à l'arrière de la coque déviant l'eau du côté désiré et faisant pivoter le bateau en conséquence. Le safran est lui-même relié par sa mèche (Le mot mèche désigne :) à la barre, actionnée manuellement ou par un pilote automatique (Un pilote automatique (souvent abrégé PA) est un système permettant de maintenir un véhicule sur une trajectoire et avec une vitesse préétablies.). Le gouvernail peut être remplacé par un système où le propulseur est orientable : moteur hors-bord, pods ou Z-drive.

En appoint, les propulseurs d'étrave permettent de faire éviter (tourner) le bateau à faible vitesse, par exemple dans les ports ou pour le positionnement (On peut définir le positionnement comme un choix stratégique qui cherche à donner à une offre (produit, marque ou enseigne) une position crédible, différente et attractive au sein d’un marché et dans l’esprit des clients...) dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) d'un FPSO (FPSO est l'acronyme de Floating Production, Storage and Offloading [unit], soit littéralement « système flottant de production, de stockage et de déchargement ». Il désigne un navire ou une unité flottante utilisé pour la...). Les voiles situées aux extrémités d'un voilier ont également un rôle plus directionnel que propulsif.


Cales, locaux et superstructures

Dunette richement décorée sur le trois-mâts Götheborg.
Dunette (Une dunette est une superstructure d'un bateau s'étendant sur toute la largeur et située à l'arrière. Dans la marine à voile, elle servait au logement des officiers et des éventuels passagers.) richement décorée sur le trois-mâts (Un trois-mâts est un navire à voile comportant trois mâts. Il s'agit du gréement courant pour les navires avant l'arrivée de la propulsion à la vapeur.) Götheborg.

Dès qu'il atteint une certaine taille (de l'ordre de 8 m de long), un bateau possède souvent un ou plusieurs pont(s) fermant la coque et divisant l'espace verticalement. Sur un voilier de plaisance, il servira à délimiter une cabine (Sur un bateau, une cabine désigne une pièce d'habitation pour une ou plusieurs personnes. Une cabine peut prendre plusieurs aspects : sur un grand navire, elle...) pour l'habitation ; sur un bateau plus grand (bateau de pêche ou de commerce), on trouvera une ou plusieurs cale abritant les marchandises, une salle des machines pour l'appareil propulsif, divers locaux permettant le travail, et des cabines pour l'équipage. Des réservoirs permettent de stocker le carburant (Un carburant est un combustible qui alimente un moteur thermique. Celui-ci transforme l'énergie chimique du carburant en énergie mécanique.), l'huile (L'huile est un terme générique désignant des matières grasses qui sont à l'état liquide à température ambiante et qui ne se mélangent pas à l'eau, mais, est cependant...) de moteur et l'eau douce. Enfin, des ballasts sont aménagés afin d'équilibrer le navire.

Au-dessus du pont principal, on trouve diverses superstructures dont la fonction peut être esthétique ou fonctionnelle (En mathématiques, le terme fonctionnelle se réfère à certaines fonctions. Initialement, le terme désignait les fonctions qui en prennent d'autres en...). Elles sont en général très basses sur un voilier, entièrement à l'arrière sur un navire cargo, s'étendant sur toute la longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa longueur est celle de l’objet complètement...) pour un navire à passagers (Les navires à passagers sont des navires ou bateaux dont le rôle principal est de transporter des passagers, que ce soit pour traverser une rivière, une mer, ou pour du tourisme.) ou divisées en plusieurs éléments sur les grands voiliers.

Équipements

L'ancre, symbole courant des bateaux et de la navigation.
L'ancre, symbole courant des bateaux et de la navigation (La navigation est la science et l'ensemble des techniques qui permettent de :).

Si chaque type de bateau a ses équipements propres (se reporter à chaque article pour les détails), certains équipements sont communs à de nombreux types :

  • Une ou plusieurs ancre(s) à l'avant permet le mouillage et l'immobilisation du bateau en eaux peu profondes. Elle est reliée à une chaîne (Le mot chaîne peut avoir plusieurs significations :) passant à travers un écubier (Un écubier est un conduit cylindrique pratiqué dans la coque d'un bateau servant à faire passer la chaîne de l'ancre. Il est généralement...) jusqu'au puits aux chaînes.
  • Un mât (Le mât est un espar vertical (mis à part le beaupré) servant à soutenir les voiles sur un bateau à voiles. De manière générale, c'est un pylône vertical.) permet de porter les antennes, feux de navigations, pavillons, radar (Le radar est un système qui utilise les ondes radio pour détecter et déterminer la distance et/ou la vitesse d'objets tels que les avions, bateaux, ou encore la pluie. Un...), signaux de brume, etc. conformément à la législation. Sur un voilier, le ou les mâts portent également les voiles ; ils sont maintenus par des manœuvres dormantes, tandis que les voiles sont contrôlées par des manœuvres courantes. L'ensemble de la mâture forme le gréement (Le gréement d'un navire à voile est constitué de l'ensemble des espars (mâts, bômes, tangons, etc.), manœuvres courantes (drisses, écoutes, etc.), manœuvres dormantes (étais, haubans, etc.)...).
  • Divers apparaux tels que cabestans, guindeaux, treuils ou winchs servent (Servent est la contraction du mot serveur et client.) à manœuvrer les cordages pour l'amarrage (Le terme d'amarrage est utilisé dans deux domaines :), les voiles ou les grues.
  • Des grues ou des mâts de 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...) sont utilisées pour charger et décharger des marchandises à travers des ouvertures pratiquées dans le pont (écoutilles recouvertes de panneaux de cale ou dans la coque (portelones). Une coupée permet aux personnes d'accéder au bateau depuis la terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par...).
  • L'accastillage (L'accastillage désigne l'ensemble des accessoires de pont (tels que les manilles, mousquetons, treuil etc.) qui servent aux manœuvres des voiles d’un...) comprend enfin les diverses pièces d'équipement nécessaires pour les manœuvres.

Finalement, à partir d'une certaine taille, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) bateau comprend une embarcation de sauvetage (Une embarcation de sauvetage est un petit bateau utilisé sur les navires de charge, de pêche et à passagers pour assurer l'évacuation en cas de naufrage, c'est un engin de sauvetage...) ou un radeau de survie (Le radeau de survie est un engin de sauvetage collectif, une embarcation stockée dans un conteneur, gonflable automatiquement, généralement de forme carrée ou...) afin d'assurer la survie en cas de naufrage.

Fonctionnement

Hydrostatique

Catamaran
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 principalement...) " Tornado " à la gîte : la stabilité est assurée par l'écartement entre les coques.

La sustentation d'un bateau peut être assurée de différentes façons :

  • pour un bateau " archimédien " ou " à déplacement ", le poids de la coque est compensé par la poussée d'Archimède correspondant au poids du volume d'eau déplacé (d'où le terme de déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles orientés. En psychanalyse, le déplacement est mécanisme de défense déplaçant la valeur, et finalement le sens En...). C'est le cas de tous les gros navires et de la majorité des bateaux " classiques ".
  • pour un bateau à coque " planante ", de type hydroptère (Un hydroptère (du grec hydros, eau, et ptère, aile), hydrofoil en anglais, est un type de bateau dont la coque s’élève hors de l’eau lorsque la vitesse de celui-ci est suffisante grâce a un...), la sustentation est hydrodynamique : le bateau flotte à l'arrêt mais la coque se soulève à pleine vitesse grâce à l'action de l'eau sur les surfaces portantes, réduisant d'autant la résistance de l'eau.
  • pour les navires à effet de surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois...) et les aéroglisseurs, la sustentation est assurée de façon aérostatique soit par un 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...), soit par la création d'une poche d'air par effet de surface.

Le bateau est en équilibre d'une part lorsque les forces sont d'égale grandeur, donc quand l'immersion est suffisante pour que la poussée d'Archimède compense le poids ; d'autre part lorsque les moments sont équilibrés. Le bateau prend ainsi une position d'équilibre. Si les poids sont également répartis, le bateau flotte avec une inclinaison (En mécanique céleste, l'inclinaison est un élément orbital d'un corps en orbite autour d'un autre. Il décrit l'angle entre le plan de l'orbite et le plan de...) nulle, mais l'action des vagues, du vent (Le vent est le mouvement d’une atmosphère, masse de gaz située à la surface d'une planète. Les vents les plus violents connus ont lieu sur Neptune et sur Saturne. Il est...) et le déplacement des poids (déplacement de l'équipage, du lest, de la cargaison) entraîne une inclinaison par rapport à l'axe longitudinal (gîte) ou transversal (assiette). Si la gîte est prévue sur les voiliers en raison de l'action du vent, elle est évitée autant que possible sur les bateaux à moteur : elle est source d'inconfort et de risques puisqu'une gîte excessive peut mener au chavirement.

La stabilité d'un bateau est donc étudiée d'une part de façon statique (Le mot statique peut désigner ou qualifier ce qui est relatif à l'absence de mouvement. Il peut être employé comme :) (répartition des poids) et dynamique (action des vagues et du vent). Les moyens pour compenser une gîte excessive sont le déplacement de l'équipage sur les petits voiliers, un lest fixe (placé en bas de la quille) ou orientable, ou des ballasts pouvant être remplis d'eau. L'assiette est compensée de la même façon.

Hydrodynamique

Système de vagues généré par un bateau de pêche aux formes assez pleines.
Système de vagues généré par un bateau de pêche aux formes assez pleines.

L'avancée d'un bateau est contrariée par la résistance de l'eau. Cette résistance peut être décomposée en plusieurs composants[1] dont les principaux sont la friction de l'eau sur la coque et la création de vagues. Pour réduire la résistance et donc accroître la vitesse pour une puissance donnée (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.), il faut donc réduire la surface immergée et utiliser des formes de coque produisant des vagues d'amplitude (Dans cette simple équation d’onde :) moindre. Pour cela, les bateaux rapides sont souvent plus fins, avec des appendices de taille plus réduite ; la friction de l'eau est aussi réduite par un entretien régulier de la coque sur laquelle se déposent des animaux et des algues, en l'enduisant d'un antifouling. La résistance 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...) peut être réduite par l'ajout d'un bulbe (Un bulbe est une pousse souterraine verticale disposant de feuilles modifiées utilisées comme organe de stockage de nourriture par une plante à dormance.) d'étrave et par des formes régulières et fines.

Cependant, la résistance à l'avancement grandit très vite pour un navire à déplacement lorsque le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de Froude atteint 0,4 ; pour dépasser cette vitesse, il faut utiliser une coque " planante " , où la poussée additionnelle permet à la coque de " déjauger " et d'offrir une moindre résistance. C'est le cas de nombreux hors-bords et de dériveurs de course (Course : Ce mot a plusieurs sens, ayant tous un rapport avec le mouvement.) comme les 49ers. Pour les grands projets, disposant d'un financement adéquat, la résistance hydrodynamique peut être testée dans un bassin d'essais des carènes ou en utilisant la simulation numérique (Une information numérique (en anglais « digital ») est une information ayant été quantifiée et...).

Mouvements d'un bateau selon les trois axes : 1- pilonnement, 2- embardée, 3- cavalement, 4- lacet, 5- tangage, 6- roulis.
Mouvements d'un bateau selon les trois axes : 1- pilonnement, 2- embardée, 3- cavalement, 4- lacet, 5- tangage, 6- roulis.

Le bateau subit également des mouvements dus à son passage dans la mer : ces mouvements peuvent être éprouvants pour les passagers et pour le matériel et doivent être maitrisés si possible. Le roulis peut être limité par une quille de roulis (Une quille de roulis est un appendice de la coque d'un bateau, constitué d'un plan mince disposé dans le sens de la longueur au niveau du bouchain sur chaque bord.), par des ailerons stabilisateurs ou par un système de poids ; le tangage est plus difficile à limiter et peut devenir dangereux si l'avant du bateau tape dans les vagues, phénomène appelé slamming (A la base, le slamming est une pratique peu scrupuleuse qui consiste à inciter les propriétaires des noms de domaine à renouveler leur abonnement chez...), le système SWATH (SWATH est l'acronyme de Small Waterplane Area Twin Hull ship, en français navire catamaran à faible surface de flottaison. Il désigne des navires à deux coques jumelées (catamaran) ayant la particularité...) tente de pallier ce problème. C'est en général au stade (Un stade (du grec ancien στ?διον stadion, du verbe ?στημι istêmi, « se tenir droit et ferme ») est un...) la conception que la forme de coque est optimisée pour cela ; lors de la navigation, c'est le centrage des poids et le changement de route (Le mot « route » dérive du latin (via) rupta, littéralement « voie brisée », c'est-à-dire creusée dans la roche, pour ouvrir le chemin.) qui permet de limiter les mouvements.

Structure

Reconstruction de la frégate l’Hermione à Rochefort, en bois massif.
Reconstruction de la frégate l’Hermione à Rochefort, en bois massif (Le mot massif peut être employé comme :).

La structure va absorber la répartition du poids, le choc des vagues, les efforts dûs à l'avancée dans l'eau et à la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) du vent, et les diverses contraintes de la navigation ou du port. La structure est constituée deux parties : la charpente primaire ou principale qui soutient la structure, et la charpente secondaire plus dense qui est associée au bordé (Le bordé est l'ensemble des bordages, c'est-à-dire l'ensemble des parties qui constituent la coque d'un bateau. Dans la construction européenne, le bordé est fixé...) pour le raidir. Cette distinction est claire pour la construction en bois massif ou en métal (Un métal est un élément chimique qui peut perdre des électrons pour former des cations et former des liaisons métalliques ainsi que...), mais disparaît sur les constructions à clin ou en sandwich où la structure est intégrée au bordé. La charpente est complétée par un système de raidisseurs transversal (des raidisseurs sont ajoutés transversalement, comme les membrures et les barrots) ou longitudinal (raidisseurs longitudinaux comme les lisses). Des renforts sont ajoutés aux endroits subissant de fortes contraintes : carlingue ( La carlingue est la pièce longitudinale de renforcement placée au fond d’un navire. La carlingue est la partie du fuselage d’un avion formée...), base du moteur, support de l'arbre d'hélice, épontilles, pied de mât et cadènes, etc.

La structure a aussi le rôle d'aborber le bruit (Dans son sens courant, le mot de bruit se rapproche de la signification principale du mot son. C'est-à-dire vibration de l'air pouvant donner lieu à la création d'une sensation...) et les vibrations qui sont une source d'inconfort et de risque pour la structure elle-même. La structure intègre également des cloisons étanches afin de subdiviser le bateau en zones étanches permettant de garder une stabilité suffisante après avarie (par exemple, le bateau doit pouvoir rester à flot si un compartiment ou deux sont envahis), ainsi que des cloisons anti-feu pour retarder la progression d'un incendie.

Vie (La vie est le nom donné :) d'un bateau

La vie d'un bateau passe par plusieurs étapes : tout d'abord, son acquisition (En général l'acquisition est l'action qui consiste à obtenir une information ou à acquérir un bien.) qui revêt diverses formes selon l'utilité finale (de la commande (Commande : terme utilisé dans de nombreux domaines, généralement il désigne un ordre ou un souhait impératif.) à un chantier de production en série, au contrat entre armateur, affréteur et chantier) ; puis la phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) de conception réalisée par un architecte (L'architecte est le professionnel du bâtiment dont la fonction est de concevoir et de diriger la réalisation d'une œuvre d'architecture pour le compte d'un propriétaire qui peut être un particulier, une...) naval (Naval est une municipalité de la province de Biliran sur l'île de Biliran aux Philippines.). La construction est ensuite réalisée dans un chantier naval, après quoi le bateau est lancé et peut être utilisé. La fin de vie revêt également différents formes.

Conception

Le plan de formes est un des plans de base ; ici, pour un cargo polyvalent.
Le plan de formes est un des plans de base ; ici, pour un cargo polyvalent (Un cargo polyvalent, aussi appelé cargo de divers, est un navire destiné au transport de marchandises. Contrairement aux porte-conteneurs ou aux vraquiers par exemple, ils sont peu...).

La conception d'un bateau passe par différentes phases[2] : à partir d'un programme ou d'un cahier des charges (Un cahier des charges est un document visant à définir exhaustivement les spécifications de base d'un produit ou d'un service à réaliser. Outre les spécifications de base, il...), l'architecte naval suit une spirale (En mathématiques, une spirale est une courbe qui commence en un point central puis s'en éloigne de plus en plus, en même temps qu'elle tourne autour.) de 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 diversité de...) consistant à créer un premier schéma, évaluer les dimensions (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son épaisseur, ou bien son diamètre si c'est une...), les espaces et le déplacement. À partir de là, un avant-projet peut être réalisé incluant la forme de la carène, le profil général et une première estimation de la puissance propulsive. Une fois ces données fixées, le projet en tant que tel peut être défini.

Un dossier de projet comprend typiquement un plan d'ensemble, une spécification générale décrivant les particularités du bateau et incluant un devis de masses, le plan de formes, divers plans de structure et de construction que le chantier utilisera, dont une coupe au maître présentant les échantillonnages. Selon la taille du bateau et les besoins, on peut encore trouver un plan de voilure, des capacités, électrique, des systèmes de ventilation...

L'architecte est également soumis aux diverses réglementations ; un rapport de franc-bord et une épure de jauge ( En tant qu'instrument de mesure : Une jauge est un instrument de mesure. On trouve par exemple : La jauge de contrainte, traduisant un effort mécanique en résistance électrique, La jauge Hibernia et...) montre le respect de ces réglements, de même que des schémas d'évacuation en cas de naufrage pour un bateau à passagers ou un schéma de cloisonnement anti-feu.

Construction

Lancement d'un navire par le côté, à Gdansk, Pologne.
Lancement d'un navire par le côté, à Gdansk, Pologne.

La construction a lieu dans un chantier naval ; elle peut durer de quelques mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) pour une unité produite en série, à plusieurs années pour la reconstruction d'un bateau en bois comme la frégate Hermione. Le mode de construction est dicté principalement par le matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets. C'est donc une matière de base sélectionnée en raison de propriétés particulières et...) de la coque et par la taille du bateau. La coque d'un voilier de série en plastique est construite à partir d'un moule ; la coque d'un cargo en acier est réalisée en plusieurs blocs soudés les uns aux autres au fur (Fur est une petite île danoise dans le Limfjord. Fur compte environ 900 hab. . L'île couvre une superficie de 22 km². Elle est située dans la Municipalité de Skive.) et à mesure qu'ils sont construits.

De manière générale, la construction commence par la coque (et par la pose de la quille dès que le bateau dépasse une trentaine de mètres), dans une cale sèche ou à terre. Une fois celle-ci assemblée et éventuellement peinte, elle est lancée par le côté ou par l'arrière, ou par submersion si elle se trouve dans une cale inondable ; un petit bateau sera simplement mis à l'eau par une remorque (Une remorque est un véhicule (généralement dépourvu de moteur) que l'on attelle à un autre véhicule, dit tracteur, pour le déplacer et...) ou une grue. La superstructure est posée et les travaux de finition permettent d'installer les emménagements et équipements.

Une fois terminé, le bateau est livré au client (Le mot client a plusieurs acceptations :). Le lancement et la livraison donnent souvent lieu à une cérémonie pour un bateau d'une certaine importance : la cérémonie de baptême est l'occasion de donner un nom au bateau.

Réparation et conversion

Dock flottant en Pologne servant aux réparations du Spirit.
Dock flottant en Pologne servant aux réparations du Spirit.

Lors de son service actif, le bateau va connaître des périodes de navigation, des temps d'attente / chargement (Le mot chargement peut désigner l'action de charger ou son résultat :) / déchargement aux ports, et des périodes d'hivernage entre les saisons de navigation. Cependant, le bateau fatigue : une visite en cale sèche est nécessaire à intervalles réguliers (tous les ans pour un paquebot (Un paquebot est un navire spécialisé dans le transport de passagers. Le nom vient de l'anglais « packet-boat »,...), tous les deux ans et demi pour un Navire cargo) afin de débarrasser la coque des animaux incrustés comme les pouce-pieds, de refaire la peinture et de renouveler les Zincs (anodes solubles) servant à éviter la corrosion de l'hélice et de la coque. À d'autres intervalles, une plus longue visite dans un chantier peut être nécessaire pour changer certaines pièces, notamment de l'appareil propulsif et directionnel qui fatiguent vite. C'est l'occasion de tester la résistance de la structure, le câblage électrique, de mettre à niveau les installations selon les réglementations, etc.

Si le bateau a subi une avarie et qu'il n'est pas déclaré " perte totale " (auquel cas il est le plus souvent mis à la casse), il entre en chantier pour réparations, ce qui peut parfois se faire à flot. Enfin, les reconversions ont plusieurs buts, comme adapter un navire non rentable à un autre but (un pétrolier (Un pétrolier est un navire citerne servant à transporter le pétrole ainsi que ses dérivés (essence). Pour le transport d'autres liquides, les navires ont d'autres appellations : les méthaniers qui...) en FPSO par exemple) ou sauver ce qui peut l'être après une grosse avarie (conversion en barge d'un navire cargo).

Fins de vie

Naufrage de Claude Joseph Vernet, 1759.
Naufrage de Claude Joseph Vernet, 1759.

Un navire cargo a une durée de vie comprise entre 20 et 30 ans[3] ; un voilier en contreplaqué (Le contreplaqué et le lamibois sont la superposition de plaques de bois déroulées, Son épaisseur peut varier selon son utilisation, généralement de 1 à 50 mm.) peut durer entre 30 et 40 ans, à peu près comme un bateau en plastique. Les navires en bois massif peuvent durer plus longtemps mais demandent de l'entretien. Après ces durées, la solidité de la coque est compromise par la rouille, l'osmose (L’osmose désigne le phénomène de diffusion de molécules de solvant (l'eau de façon générale) à travers une membrane semi-perméable qui sépare deux liquides de concentrations en soluté différentes. Le passage de solvant d'un...) ou le pourrissement, il devient trop dangereux de faire naviguer le bateau. Celui-ci peut être sabordé volontairement en mer (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.), abandonné comme épave ou mis à la casse pour démolition. Il peut aussi être réutilisé pour former une digue près d'un port ou comme navire-musée.

Un destin prématuré peut l'attendre sous la forme d'une fortune de mer : incendie, collision, échouement ou chavirement peuvent entraîner une perte totale du bateau ou nécessiter d'importantes réparations en cale sèche. D'un autre côté, il peut être préservé notamment s'il a une forte valeur : c'est souvent le cas des grands voiliers ; ces navires représentent leur pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de la civitas...) ou région d'origine lors de manifestations nautiques en servant " d'ambassadeurs ".

Enfin, de nombreux bateaux détruits ou perdus " survivent " tout de même pour les personnes qui y étaient attachés grâce à des maquettes ou des reliques : certains objets symboliques sont conservés, comme une ancre, une plaque d'identification, une pièce d'accastillage ou la cloche du bord.

Sources

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