Architecture Navale et Analyse des Systèmes de Transport

1. Architecture Navale etAnalyse des Systèmes de Transport JST 2012 Hydrodynamique et architecture navale Matthieu Vandescuren, André Hage

2. 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

3. Transport par voie d’eau Transférer 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

4. Voies navigables européennes

5. Voies Navigables Transport de marchandises sur les voies navigables : Convoi de barges • 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

6. 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 …).

7. Particularités de la navigation intérieure • Un 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

8. Propulsion et manoeuvrabilité • 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)

9. Propulsion et manoeuvrabilité Le gouvernail est le dispositif directionnel le plus courant et le plus simple. • 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».

10. Dimensions et manœuvrabilité Dimensionnement du projet en fonction des contraintes de terrain et des exigences standards (capacité à garder le cap, tourner, s’arrêter, faire marche arrière) Risque de collisions dû aux effets de succion de l’hélice et de mouvement des bateaux Effet de drift pour les virages

11. R&D en navigation intérieure • Optimisation des formes de coque selon leur utilisation • Développement de peintures spéciales pour augmenterle 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

12. R&D en navigation intérieure • Optimisation des formes de coque selon leur utilisation • Utilisation du CFD • Test en bassin des carènes

13. R&D en navigation intérieure • Air 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

14. Les challenges • Phénomène peut être instable : la taille de la cavité fluctue et de l’air s’échappe • Un design de cavité non adapté peut augmenter la résistance • Phénomène 3D • La 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

15. R&D en navigation intérieure Combinaison bulbe d’étrave et cavité

16. R&D Project • Recherches sur : • de nouveaux types de matériaux • des procédés d’assemblage/façonnage/formage • de nouvelles stratégies de design des bateaux High Precision Roll- Formed Sheet Metals pour procédé spécifique de formage Matériaux composites, sandwich,… Plateforme légère à pont modulable Images tirées du projet européen INBAT

17. Bassin des carènes - ULG

18. Bassin des carènes - ULG

19. Bassin des carènes - ULG Campagnes d’essais au bassin

21. EMship – Master in Naval Architecture Erasmus Mundus 2010-2014