La stabilité
L'ensemble des interactions expliquées ci-avant imposent des contraintes sur un navire. Il doit alors lutter pour rester stable.
Isolons un bidon flottant sur l’eau:
-Il est soumis à l’action de la pesenteur P=M×g au centre de gravité situé sur l’axe de révolution
-Il est soumis à la pousée d’archiméde S=ρ×V×g
Nous ne pouvons plus faire tourner le bidon à notre guise. Le centre de gravité G n’est plus confondu à O par la présence du lest P2=P+poids du plomb. S a augmenté pour établir l’équilibre donc le volume immergé a augmenté, le centre de carène s’est déplacé.
Lorsque l’on applique un couple au bidon (essai de le faire tourner) un couple de redressement va s’opposer:
C=P2×y
Conclusion
Le bidon étant cylindrique la forme n’est pas intervenu dans la création du couple de redressement, la stabilité est obtenu grâce au lest, on dit qu’il y a une stabilité de poids.
2) Stabilité de forme
Isolons maintenant un parallélépipède rectangle flottant sur l’eau, il est soumis à l’action de la pesanteur P=M×g au centre de gravité G et il est soumis à la poussée d’Archimède S=ρ×V×g appliquée au centre de gravité du volume immergé appelé centre de carène.
Le cylindre posé sur l’eau n’a aucune stabilité, nous pouvons le faire tourner sur lui même sans aucune opposition. Le centre de gravité G reste toujours confondu avec le centre de rotation O.
S et P sont toujours sur la même droite support (les deux forces sont directement opposées). P et S ne peuvent créer un couple s’opposant à la rotation du bidon, seuls les frottements de la couche limite freinent le mouvement de rotation.
1) Stabilité de poids.
Isolons maintenant un bidon lesté de plomb flottant sur l’eau.
Conclusion
Sous l’action de la force F le parallélépipède s’est incliné ce qui provoque le déplacement du centre de carène créant ainsi un couple de redressement C=P×y. Il s’agit d’une stabilité de forme.
3)Stabilité globale
Section de voilier très lesté (G en dessous de C)
-
P*a*sinθ est la stabilité de poids
-
P*r*sinθ est la stabilité de forme
L’observation des quatre courbe de stabilité de bateaux radicalement différents est pleine d’informations :
Un trimaran a plus tendance à rester à l’envers qu’a revenir à l’endroit une fois chaviré car GZ max de 2,419 mètres à 14°, merci à la stabilité de forme et son angle de chavirage 83°.
L’open 60 a un centre de gravité bas, une longue quille pivotante et grande largeur, l’angle de chavirement est de 130° et une grande capacité a revenir à l’endroit.
Le bateau de croisière B-35 a un couple de chavirement élevé pour la sécurité 125,9 °.
4)La courbe de stabilité
Le vent dans les voiles crée une force qui incline le bateau: c'est le phénomène bien connu de la gîte. Pour le contrecarrer, un couple s’oppose, c est le couple de redressement Cr= GZ×P (P=M×g).
Plus le bateau prend de l’angle plus la distance entre le centre de gravité et le centre de carène augmente jusqu’a un GZ max puis décroit jusqu’a 0 point de chavirage.