Architecture Navale et

Analyse des Systèmes de Transport

JST 2012

Hydrodynamique et architecture navaleMatthieu Vandescuren, André Hage

Modes de Transport Chaque mode de transport de

marchandises répond à des besoins spécifiques et dépendent donc de la situation géographique

Chaque mode possède ses propres avantages et peut être comparé aux autres

Il est intéressant d’étudier le transport fluvial en tant qu’alternative

Transport par voie d’eauTransférer le transport du fret de la route vers la voie d’eau est l'une des stratégies européennes pour réduire les impacts négatifs de l'augmentation du volume de transport.

Le Rhin et d'autres grands fleuves comme le Danube forment un réseau de canaux d'eaux profondes bien équipé qui peut être considéré comme l'épine dorsale du système européen de navigation intérieure.

Quelques chiffres:France: 8 501 km ; Allemagne: 7 339 km ; Hollande: 5 046 km ; Belgique: 1 540 km ; Autriche: 351 km ; Luxembourg: 37 km

Voies navigables européennes

Les avantages : Transport de grosses quantités sur de longues distances Consommation de carburant en baisse par tonne transportée Avantages environnementaux certains Sécurité Zone de stockage durant le transport

Les inconvénients :  Livraison lente dans certains cas  Livraison de porte à porte impossible

Voies NavigablesTransport de marchandises sur les voies navigables : Convoi de barges

Le rôle de l’architecte naval L'architecte naval conçoit des bateaux et/ou prend en charge

leur fabrication jusqu'à la mise à l'eau.

L'architecte naval prend en compte différents critères et contraintes: réglementation en vigueur, capacité de transport, résistance structurel, calculs de stabilité, degré de pollution, facilité de manœuvre et tenue à la mer mais aussi les contraintes opérationnelles et environnementales (navigation intérieure, dimension des canaux, résistance de rencontre, propulsion …).

Particularités de la navigation intérieureUn bateau naviguant sur des voies d’eau intérieures doit s’accomoder de certaines limites :

les faibles profondeurs l’étroitesse des voies ces deux éléments réunis

Tout deux ont un impact marqué sur les performances techniques et donc, sur le bilan économique

La propulsion et la manoeuvrabilité jouent ainsi un rôle important

Propulsion et manoeuvrabilité

Schematic side view of after ship

D = Propellerdiameter

Tp = Propellerimmersion

Baseline

En général, le rendement de l'hélice augmente avec le diamètre L’hélice doit être bien immergée au risque de perdre de la

poussée Contradiction avec les faibles profondeurs des voies navigables

intérieures. (Solution exemple : Tunnel simplifié pour diminuer le coût de production)

Le gouvernail est le dispositif directionnel le plus courant et le plus simple.

Propulsion et manoeuvrabilité

Appendices et alternatives pour améliorer les performances: Gouvernail en queues de poisson «  fish-tails », Gouvernail à flap «flap-rudders» double ou triple gouvernail

« twin or triple rudders arrangements », Gouvernail d’étrave «bow rudders».

Dimensions et manœuvrabilité

Risque de collisions dû aux effets de succion de l’hélice et de mouvement des bateaux

Dimensionnement du projet en fonction des contraintes de terrain et des exigences standards (capacité à garder le cap, tourner, s’arrêter, faire marche arrière)

Effet de drift pour les virages

R&D en navigation intérieureOptimisation des formes de coque selon leur utilisation

Développement de peintures spéciales pour augmenter le délai entre les carénages et diminuer la résistance à l’avancement

Utilisation du bulbe d'étrave pour diminuer la résistance à l’avancement

Développement de la lubrification par air ou via cavité

Nouvelle génération de convoi

R&D en navigation intérieureOptimisation des formes de coque selon leur utilisationUtilisation du CFDTest en bassin des carènes

7 8 9 10 11 12 13

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

(1 ) 2 -S In i t i a l Fo rm

(2 ) 2 -S Sh o rt o u tf l o w ta b

(3 ) 2 -S L o n g o u tf l o w ta b

(4 ) 3 -S L o n g o u tf l o w ta b

Water depth h = 3,5 m L x B x T = 135 m x 20 m x 2,8 m

Speed [ km/h ]

(1)

(2)

(3)

(4)

Del

iver

ed P

ower

P

[ kW

]D

R&D en navigation intérieureAir cavity ships Réduction de la résistance de frottement en emprisonnant de

l’air dans une cavité de la coque Le gain doit rester positif malgré l’utilisation de la pompe qui

comble les pertes d’air

Les challengesPhénomène peut être instable : la taille de la cavité fluctue et

de l’air s’échappeUn design de cavité non adapté peut augmenter la résistancePhénomène 3DLa longeur d’onde de la vague dans la cavité dépend fortement

de la vitesse

Avantages en navigation intérieure Réduction de la force de frottement Effets d’amortissement et pilonnement réduit Fond de la coque plat bien adapté à la présence d’une cavité

R&D en navigation intérieureCombinaison bulbe d’étrave et cavité

R&D Project

Matériaux composites, sandwich,…

High Precision Roll-Formed Sheet Metals pour procédé

spécifique de formage

Recherches sur : de nouveaux types de matériaux des procédés d’assemblage/façonnage/formage de nouvelles stratégies de design des bateaux

Plateforme légère à pont modulable

Images tirées du projet européen INBAT

Bassin des carènes - ULG

Bassin des carènes - ULG

Bassin des carènes - ULGCampagnes d’essais au bassin

EMship – Master in Naval Architecture

Erasmus Mundus 2010-2014