4. Construction

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4.1. Définitions des éléments de la coque

  • Quille : La quille est un profilé, ou un montage de profilés, installé longitudinalement, qui forme la base de la structure du navire. La quille correspond toujours à la ligne d’axe du navire. Elle contribue fortement à la résistance longitudinale et distribue efficacement les efforts localisés lors de la mise en cale sèche du navire. Il existe deux types de quilles dans la construction de navires d’une certaine taille, soit la quille plate et la quille en caisson.

Quille plate

Quille plate

Quille caisson

Quille caisson

  • Carlingues : une carlingue est un profilé longitudinal qu’on retrouve dans la construction du fond du navire. Elles peuvent être étanches ou non et elles peuvent se retrouver au-dessus de la quille (carlingue centrale) ou à distances égales de celle-ci (carlingues latérales). Elles peuvent être continues ou peuvent être coupées par les varangues (carlingues intercostales). La carlingue centrale sera toujours continue et doit être reliée à la quille par une soudure continue. Les carlingues doivent se prolonger le plus loin possible de l’avant vers l’arrière du navire.
  • Varangues : ce sont des profilés transversaux qui seront donc montés perpendiculairement à la quille et aux carlingues. On retrouve trois types principaux de varangues, la varangue étanche, la varangue pleine et la varangue cadre.

Varangue pleine

Varangue pleine

Varangue étanche

Varangue étanche

Varangue cadre ou varangue squelette

Varangue cadre ou varangue squelette

  • Membrures : ce sont des profilés verticaux, qui forment l’ossature de la partie verticale de la coque. Le type et l’espacement des membrures varient beaucoup selon le type de construction du navire.

Ossature de muraille

Ossature de muraille

  • Barrots : ce sont des profilés transversaux qui relient les extrémités supérieures des membrures et formeront ainsi l’ossature transversale du pont.

Construction longitudinale, pont et muraille

Construction longitudinale, pont et muraille

  • Hiloires : ce sont des profilés longitudinaux qui, combinés aux barrots, formeront l’ossature longitudinale du pont.
  • Lisses ou longitudinaux : c’est un terme très général pour identifier tout profilé longitudinal de faible dimension qui peut servir à plusieurs usages. On emploie ce terme plus spécifiquement dans la construction longitudinale.
  • Porques : ce sont des profilés surdimensionnés qui peuvent remplacer les membrures à certains endroits du navire.
  • Gousset : c’est un terme général qui identifie toute pièce qui sert à relier deux profilés.
  • Gousset de pont : gousset situé à l’extrémité des barrots qui relie le barrot et la membrure au bordé de coque.
  • Épontille : profilé vertical à l’intérieur du navire qui relie le pont au fond du navire, ou qui est installé entre deux entreponts, surtout autour des écoutilles. Elles sont assez encombrantes et compliquent la manutention de la cargaison à l’intérieur des cales.
  • Bordé : le bordé d’une coque est l’ensemble des tôles qui forment l’enveloppe étanche de la coque. On retrouve le bordé de fond, le bordé de pont et les bordés de muraille.
  • Bordé de bouchain : tôle longitudinale qui relie le bordé de muraille au bordé de fond.
  • Plafond de double fond : ensemble étanche de tôles déposé sur l’ossature du fond du navire.
  • Double fond : le double fond est l’espace étanche compris entre le bordé de fond et le plafond de double fond. Sa hauteur est variable, selon la grosseur et le type de navire mais, elle se situe généralement entre 0,75 et 1,5 mètres. Le double fond est divisé en plusieurs compartiments étanches par des varangues et carlingues étanches. Ces compartiments peuvent être utilisés pour l’entreposage de carburant, d’huile et d’eau de ballast. On utilise souvent ces compartiments pour corriger la gîte et l’assiette du navire.

Le double fond préserve l’étanchéité du navire lorsque le bordé de fond est endommagé. Le plafond de double fond augmente considérablement la résistance longitudinale du navire et forme une plate-forme qui supportera la cargaison et la machinerie du navire.

Double fond dans le système transversal

Double fond dans le système transversal

Double fond dans le système longitudinal

Double fond dans le système longitudinal

4.2. Types de construction

4.2.1. Construction transversale

La construction transversale est surtout utilisée sur les navires d’une longueur inférieure à 120 mètres. Les varangues, membrures et barrots forment des anneaux. Ces anneaux sont peu distancés les uns des autres. La résistance longitudinale est assurée par la quille, la carlingue centrale, les carlingues latérales, les hiloires, tout le bordé de fond, de pont et des côtés, ainsi que par le plafond de double fond. Cette construction transversale assure une bonne indéformabilité de la section transversale aux efforts d’ensemble, aux charges verticales, au roulis et à la mise en cale sèche. Par contre, sur les navires d’une bonne longueur, les efforts longitudinaux peuvent créer des déformations entre les anneaux.

4.2.2. Construction longitudinale

La construction longitudinale est obligatoire pour les navires de grandes dimensions, les pétroliers et les minéraliers. Les anneaux sont formés des varangues, des barrots et des porques qui remplacent les membrures. Ces anneaux sont plus distancés que dans la construction transversale. Les éléments de renfort longitudinal sont les hiloires, les carlingues, la quille ainsi qu’un grand nombre de lisses de pont, de fond et de muraille. Ces lisses ou longitudinaux sont de faible section, mais ils sont très nombreux.

4.2.3. Construction mixte

La construction mixte combine la construction longitudinale et transversale. On utilisera un type de construction dans une partie du navire et l’autre type dans une autre partie. La combinaison la plus utilisée est une construction longitudinale pour les fonds et le pont et la construction transversale pour les murailles.

4.3. Efforts et contraintes sur la structure du navire

4.3.1. Efforts et contraintes statiques

Ces contraintes sont mesurées lorsque le navire n’est pas en mouvement. Elles sont souvent causées par une mauvaise distribution longitudinale des masses. Même si le poids total du navire est balancé par la force totale de flottaison, ces forces peuvent ne pas être distribuées de façon homogène sur toute la longueur du navire.

  • Arc : si les forces de flottaison sont concentrées vers le milieu du navire et que les extrémités sont chargées, le navire aura tendance à s’affaisser aux extrémités avant et arrière alors que la partie du milieu aura tendance à s’élever. Dans cette situation, les éléments de structure du pont seront en tension alors que la structure du fond sera en compression. Ce phénomène peut être comparable à une poutre supportée en son centre et dont les extrémités supporteraient des poids.

Arc

Arc

  • Contre arc : si les forces de flottaison sont concentrées aux extrémités du navire et que le milieu est chargé, le navire aura tendance à s’élever aux extrémités et à s’affaisser dans la section du milieu. Dans cette situation, les éléments de structure du pont seront en compression alors que les éléments du fond seront en tension. Ce phénomène peut être comparé à une poutre supportée à ses deux extrémités et dont la partie centrale supporterait des poids.

Contre arc

L’arc et le contre arc peuvent être amplifiés par le mouvement des vagues qui circulent le long de la coque. Deux crêtes de vague situées aux extrémités du navire combinées avec un creux vers la partie milieu amplifient l’effet de contre arc alors qu’une crête au milieu du navire combinée à deux creux aux extrémités amplifieront le phénomène de l’arc.

Les efforts causés par les contraintes peuvent être calculés en utilisant le tableau de courbes de chargement, le tableau des courbes d’efforts de cisaillement et le tableau des moments de fléchissement. Il y aussi des calculateurs mécaniques ou électroniques qui permettent de trouver la valeur des efforts retrouvés dans la coque. La valeur des efforts maximaux permis peut être retrouvée dans le livret de stabilité du navire.

4.3.2. Efforts et contraintes dynamiques

Lorsque le navire est en mouvement, certaines situations amènent des contraintes supplémentaires. Ces contraintes sont surtout causées, en cas de mauvaise mer, par l’effet des vagues sur la coque. Deux de ces contraintes sont le talonnement et l’effet de soufflet.

  • Le talonnement : Lorsque le navire navigue dans une forte mer, il tangue. Il peut arriver que le soulèvement de la proue coïncide avec un creux de vague. À ce moment, la proue émerge de l’eau. Lorsque la proue entre de nouveau dans l’eau, elle peut le faire en subissant un choc très important; c’est la contrainte de talonnement. Le bordé de coque, dans la partie avant du navire, doit être renforcé pour éviter le pliage du bordé. Cette contrainte peut aussi se produire sur la partie arrière du navire, mais à un degré moindre.
  • L’effet de soufflet : Lorsque les vagues frappent la partie avant et arrière du navire, elles causent des variations de pression qui tendent à repousser les tôles du bordé alternativement vers l’intérieur et vers l’extérieur. C’est l’effet de soufflet. L’ossature aux extrémités du navire est renforcée pour prévenir un mouvement exagéré du bordé de la coque.

4.4. Cloisons étanches

Une cloison étanche est une cloison montée transversalement sur le plafond du double fond et elle doit s’élever jusqu’au pont supérieur continu.

Les cloisons étanches sont installées pour :

  • diviser le navire en compartiments étanches et ainsi limiter l’envahissement de l’eau lors d’un dommage au bordé de coque;
  • améliorer la résistance transversale de la structure;
  • prévenir la distorsion du bordé de coque;
  • supporter les hiloires et les lisses de pont;
  • relier rigidement le plafond de double fond au pont supérieur;
  • ralentir grandement la propagation d’un incendie.

Le nombre et la localisation des cloisons étanches à bord d’un navire dépendent de la longueur et du type de navire ainsi que le localisation de la salle de machines. La convention SOLAS détermine le nombre et la localisation de ces cloisons. Mais de façon générale, on retrouvera une cloison étanche à l’avant (cloison d’abordage) qui devra être située entre 0,05L et 0,075L (L = longueur entre perpendiculaires du navire), une cloison étanche à l’arrière qui devra former un compartiment arrière étanche (coqueron arrière) qui enferme le tube d’étambot et une cloison étanche à chaque extrémité de la salle des machines (dont la cloison arrière peut correspondre à la cloison du coqueron arrière).

Tous les éléments qui traversent une cloison étanche tels les conduits de ventilation, la tuyauterie, le câblage électrique, doivent être montés de façon à maintenir l’intégrité de l’étanchéité de la cloison. C’est pourquoi on retrouve généralement des robinets qui peuvent être commandés à distance sur certains tuyaux qui traversent les cloisons étanches.

4.5. Portes étanches

Dans certaines situations, il est nécessaire de percer ces cloisons pour laisser passer le personnel ou les passagers. Dans ce cas, on installera une porte étanche coulissante. Un exemple de cette situation est que la porte étanche se retrouve, sur certains navires, entre la salle des machines et le tunnel de ligne d’arbre. Dans les paquebots, on retrouve un bon nombre de ces portes qui permettent aux passagers de passer d’une section à l’autre du navire. Ces portes étanches sont généralement actionnées par l’énergie hydraulique. On doit retrouver des stations de commande locales de chaque côté de la porte. En plus, une station éloignée de commande (située généralement dans la timonerie) doit être placée à l’extérieur des deux compartiments séparés par la cloison étanche.

C’est la convention SOLAS, chapitre II-1, règlement 15, qui régit l’installation et les critères de fonctionnement de ces portes.

Extrait, règlement 15 :

  • 7.1.6 : [Une porte étanche] doit être équipée d’une alarme sonore distincte de toute autre alarme dans la zone, qui retentira, chaque fois que la porte sera fermée à distance au moyen d’une source d’énergie, pendant au moins 5 secondes mais pas plus que 10 secondes avant que le mouvement de fermeture de la porte soit amorcé et qui continuera à retentir jusqu’à ce que la porte soit complètement fermée. En cas de manoeuvre manuelle à distance, il suffit que l’alarme sonore retentisse uniquement lorsque la porte est en mouvement. En outre, dans les locaux à passagers et dans les zones où le niveau de bruit ambiant est très élevé, l’Administration peut exiger que l’alarme sonore soit accompagnée d’un signal visuel intermittent au niveau de la porte; et
  • 7.1.7 : (…) doit avoir une vitesse à peu près uniforme de fermeture lorsqu’elle est mue par une source d’énergie. Le temps de fermeture, à compter du moment où la porte commence à se fermer jusqu’au moment où elle est complètement fermée, ne doit en aucun cas être inférieur à 20 secondes ni supérieur à 40 secondes, le navire étant en position droite.

Cloison étanche

Cloison étanche

Mécanisme d’opération d’une porte étanche

Mécanisme d’opération d’une porte étanche

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