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" Bâtiment flottant "
La présente invention a trait aux bâtiments flottants du type dans lequel les côtés sont, en section horizontale, sen- siblement parallèles sur une partie notable de la longueur du navire.
On sait que les anciens navires à voiles, qui étaient construits en bois et qui sont les précurseurs du navire moderne d'aujourd'hui, étaient construits de façon que leur milieu ait, dans sa section transversale, une forme présentant un acculement notable du fond ou des varangues et ce qu'on appelle des fleurs " allégées ", c'est-à-dire une forme incurvée approximativement
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suivant un arc de cercle de grand rayon, les flancs du navire étant, jùsqu'à la ligne de flottaison en charge, droits ou lé- gèrement courbes, puis courbés vers l'intérieur, à peu près à partir de la ligne de flottaison en charge jusqu'au pont.
Le contour de la section médiane du navire était sem- blable pour les navires marchands et les vaisseaux de guerre, sauf que les vaisseaux de guerre étaient construits suivant des lignes plus fines à l'avant et à l'arrière, afin d'atteindre une vitesse relativement plus grande.
Pendant de longues années on a cherché graduellement à abaisser l'acculement de la lisse de fond et à faire des navires ayant des fonds " plus plants " et des fleurs de plus en plus vi- ves, c'est-à-dire suivant un arc de cercle de petit rayon. Actuel- lement la forme normale d'un navire est telle que la portion mé- diane de la coque ne présente qu'un acculement minime ou nul du fond, les flancs étant verticaux en forme de murs et les fleurs étant très vives. Il est d'usage, en général, de construire la partie centrale du navire dans le gabarit des dimensions du na- vire, c'est-à-dire la largeur, la profondeur et la lisse debase ou l'acculement de la lisse de fond ou des varangues, et la forme normale est établie de façon à assurer le déplacement maximum dans ces conditions.
La présente invention est directement contraire à cette pratique qui a été développée graduellement et qui s'est établie au cours de nombreuses années.
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Conformément à la présente invention les sections trans- versales de la partie médiane de la coque du navire ont une forme telle - comparée aux sections transversales semblables d'un na- vire de forme normale et comparable, c'est-à-dire ayant un dépla- cement analogue ( en d'autres termes, les sections transversales comparables ayant des surfaces semblables ) - que dans le voisi- nage de la ligne de flottaison en charge les largeurs des pre- mières soient plus grandes que les largeurs des dernières, et en outre qu'à la courbure supérieure de la fleur les largeurs des premières soient inférieures aux largeurs des dernières, tandis que les largeurs moyennes des deux, entre ces deux points, soient approximativement les mêmes.
De préférence les largeurs de la lis- se de fond dans le gabarit du navire conforme à l'invention ( lisse qui peut, comme dans le type normal, être plate ou mon- tante ) ne sont sensiblement pas inférieures à 1/3 environ des largeurs de la lisse de fond du gabarit du navire de type normal.
L'expression " partie médiane de la coque " désigne la partie du navire où les sections transversales ont à peu près la même forme que la section transversale au milieu du navire.
Pratiquement tous les navires de type normal ont une partie mé- diane facilement reconnaissable, dont la longueur varie suivant les dimensions et le type du navire et qui peut aller d'environ 15 % de la longueur sur chaque flanc de la partie médiane pour un navire à lignes fines à environ 40 % de cette longueur sur chaque flanc de la partie médiane pour un navire à lignes massi-
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ves.
A titre d'exemple, si la partie médiane est de 40 % de la longueur du navire, les sections transversales prises à un endroit quelconque entre les limites de cette partie médiane comprendront des sections qui ne sont pas inférieures à 80 % de la surface de la section au milieu du navire. A titre d'autre exemple, si la partie médiane de la coque est de 60 % de la lon- gueur du navire, les sections transversales prises à un endroit quelconque entre les limites de cette partie médiane compren- dront des sections qui ne sont pas inférieures à 55 % de la sur- face de la section au milieu du navire.
On a déjà proposé de construire des navires dont la partie médiane présente un contour semi-circulaire ou dans les- quels chaque moitié de cette partie ait la forme d'un arc de cercle, de façon que, bien que le déplacement soit relativement petit comparé à celui des vaisseaux de type normal dont la partie centrale est sensiblement rectangulaire, le navire porte ses poids pour une traversée de la longueur voulue, en raison de ce que la diminution de la force motrice nécessaire ( et par con- séquent de la diminution du poids des machines ) est plus grande que la diminution du déplacement.
Conformément à la présente invention et contrairement à ce qui a été proposé, le déplace- ment du navire n'est pas réduit par rapport à celui d'un navire de forme normale et on donne à la lisse du couple de fond une forme suffisamment large et plate.
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On a également proposé de construire des vaisseaux dont le,flancs aient une forme convexe à partir du pont jusqu'à la ligne de flottaison, puis une forme concave-convexe se rétré- cissant et rejoignant la lisse de base, pour augmenter la stabi- lité aux faibles plans ou tirants d'eau, et on a également propo- sé de construire des navires ayant des flancs perpendiculaires droits à partir du pont jusqu'à une petite distance au-dessous de la ligne de flottaison en charge, puis se rétrécissant au-dessous de ce point en ligne droite et se terminant par des fleurs de pe- tit rayon, afin de réduire la surface mouillée.
Les courbes des flancs des sections transversales des parties médianes d'un navire conforme à l'invention sont de pré- férence des arcs de cercle ou des courbes s'en approchant. L'arc n'est pas nécessairement tangentiel à la lisse de base ou à l'ac- cule-ment de la lisse de fond, l'extrémité de l'arc ( lorsque cet arc est utilisé ) étant rejointe par une courbe assez prononcée pour se raccorder à la lisse de base.
De préférence l'augmentation du bau sur la ligne de flottaison en charge est d'environ 10 % du bau sur la ligne de flottaison en charge d'un navire du type normal. L'efficacité est augmentée jusqu'à une augmentation du bau de 15 % par exem- ple, suivant le bau final résultant et son effet sur l'angle d'attaque acceptable, au point de vue économique, des lisses antérieures, et les façons des lisses arrière. Au-delà d'une aug- mentation du bau de 15 % l'efficacité du navire tend à diminuer
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à cause des limitations mentionnées plus haut, et il est évident que l'augmentation de pourcentage dans l'augmentation du bau com- parée à des vaisseaux semblables de forme normale rencontrera finalement son maximum par une simple représentation comparative.
Si l'augmentation du bau est inférieure à 10 %, les avantages diminuent. Si l'augmentation du bau est réduite à 5 %, les avan- tages sontencore notables, mais leur importance est relative- ment faible lorsque l'augmentation est réduite à 3 %.
Le contour de la partie médiane du navire au-dessus de la ligne de flottaison en charge peut avoir une forme quel- conque s'adaptant aux conditions de la construction.
La largeur de la section au milieu d'un navire cons- truit conformément à l'invention ( section quê, pour simplifier, on appellera plus loin " nouvelle section ")) dépasse la valeur normale, au-dessous de la ligne de flottaison en charge, d'une distance qui varie suivant les dimensions et le type du navire.
En général cette distance sera égale à 1/2 jusqu'aux 2/3 du ti- rant d'eau du navire. A l'extrémité inférieure de cette dis- tance la largeur de la " nouvelle section " est la même que celle d'une section normale. Au-dessous de ce point la largeur de la " nouvelle section " est inférieure à celle d'une section norma- le. La courbure de la " nouvelle section " est douce et progres- sive et l'angle vif normal des fleurs est presque supprimé.
Les flancs courbes de la " nouvelle section " rejoi- gnent la lisse de base ou la ligne d'acculement du fond à un
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point plus rapproché de la quille que ce n'est le cas dans un vaisseau normal. La lisse de base ou la ligne d'acculement du fond elle-même sera analogue à celle d'un vaisseau normal, mais la membrure du fond ou la lisse de fond seront plus étroites.
En outre elles auront une largeur suffisante pour contribuer à assurer la stabilité du vaisseau et à permettre une mise facile en cale sèche.
Il en résulte qu'avec le même déplacement que pour un type normal de vaisseau, les angles d'attaque et/ou de fuite de la ligne de flottaison en charge pourront être les mêmes que ceux, ou semblables à ceux du type normal, tandis que les angles d'attaque et/ou de fuite des lignes de flottaison inférieures peuvent être un peu inférieurs à la normale, ce qui assure des lignes plus fines dans la région du fond du vaisseau, sans aucu- ne diminution du déplacement. Des essais effectués au Laboratoire National de Physique de Teddington ( Angleterre ) ont montré que la ligne de flottaison antérieure peut être faite plus massive que dans un vaisseau de type normal, ce qui augmente le déplace- ment et la force portante d'un vaisseau comportant la nouvelle section, sans perte d'efficacité, par rapport à un vaisseau du type normal.
L'angle de fuite réduit des lignes de flottaison inférieures assure des lignes plus faciles pour l'écoulement de l'eau le long du fond du vaisseau et constitue un avantage par- ticulier en ce sens qu'il assure un écoulement facile de l'eau vers l'hélice ou les hélices.
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L'invention est représentée à titre d'exemple dans les dessins ci-joints, dans lesquels :
Fig. 1, 2 et 3 sont des coupes passant par la partie médiane ;
Fig. 4 et 5 sont respectivement des coupes horizontales d'un vaisseau par la ligne de flottaison en charge et la ligne de flottaison inférieure à la hauteur des fleurs;
Fig. 6 et 7 sont des coupes qui montrent l'application d'une formule permettant d'obtenir le contour de la section à la hauteur de la partie centrale.
On considérera d'abord les fig. 1 à 5. Dans chacune d'elles, les lignes pointillées 1 représentent le contour de la section de la partie médiane d'un vaisseau du type normal, c'est- à-dire d'un vaisseau construit selon les règles de la pratique moderne. Le contour de la même section d'un vaisseau construit conformément à l'invention est représenté en traits pleins 2.
Dans chaque cas la ligne de flottaison en charge est représen- tée en 5-5. L'axe vertical du vaisseau est indiqué par 4-4. La fig. 1 représente un vaisseau dont les varangues ne sont pas ac- culées; la fig. 2 représente un vaisseau dont les varangues com- portent un acculement moyen, et la fig. 3 un vaisseau dont les varangues sont très acculées.
La ligne de flottaison inférieure au niveau des fleurs est indiquée par 5-5. On remarquera que la section transversale ou capacité supplémentaire 6 du vaisseau construit conformément
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à l'invention est la même ou approximativement la même que la section transversale ou capacité 7 que comporte un vaisseau du type normal et qui n'existe plus dans le vaisseau conforme à l'invention.
Dans les fig. 4 et 5 le vaisseau du type normal est représenté en pointillés 1 et le vaisseau conforme à l'invention en traits pleins 2. 9-9 représente la largeur normale sur mem- bres ; 10-10 et 11-11 sont des lignes tangentielles à la ligne de flottaison, représentant ainsi respectivement l'angle d'attaque et l'angle de fuite sur la ligne de flottaison en charge et la ligne de flottaison inférieure. La partie médiane du vaisseau est indiquée entre les lignes 12-12 (fig. 4) sur la ligne de flottaison en charge et les lignes 13-13 (fig. 5) sur la ligne de flottaison inférieure.
Pour un déplacement donné, la ceinture de la section de la partie médiane d'un vaisseau conforme à l'invention est inférieure à celle d'un vaisseau du type normal; en conséquence il y a une réduction de la surface mouillée et naturellement de la résistance au frottement ; assure aussi des lignes plus douces pour l'écoulement de l'eau le long de la carène du vaisseau.
La réduction de ceinture et la réduction de largeur du double fond, jointes au relèvement de l'axe neutre de l'ensem- ble assurent une diminution du poids de l'acier et une augmenta- tion correspondante du port en tonneaux.
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Par exemple, dans un vaisseau d'environ 120 m de long et 10 % d'augmentation du bau à la ligne de flottaison en charge, la réduction du poids de l'acier est, par estimation, d'environ 70 à 120 tonnes suivant le système de construction.
L'augmentation de flottabilité de réserve ( représen- tée par la surface de section transversale ou capacité 8 dans les fig. 1, 2 et 3 ) permet de charger les vaisseaux plus profondé- ment que cela ne serait possible pour un vaisseau comparable de type normal, et d'augmenter ainsi le port en tonneaux jusqu"à un total estimé à 220-270 tonnes.
La largeur de la partie inférieure ( dans le voisinage des fleurs ) du vaisseau étant inférieure à la largeur normale, l'immersion est plus grande aux faibles tirants d'eau, et elle est également plus grande pour le tirant d'eau de lest avec le même poids de lest ou avec un poids de lest inférieur, ce qui est particulièrement avantageux, ainsi qu'on le sait.
A partir de la ligne de flottaison, vers le haut; jusqu'au pont, le flanc du vaisseau peut continuer suivant la même forme de courbe que celle qui est représentée en traits pleins dans les fig. 1, 2 et 3, ou bien il peut aboutir au pont par une courbe redressée, ou bien il peut être vertical, comme cela est représenté en traits pointillés dans les fig. 1, 2 et 3, si l'on désire obtenir une augmentation de la capacité cubi- que, une augmentation de la flottabilité de réserve ou une aug- mentation de la surface du pont.
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Dans les fig. 6 et 7, le contour de la section d'un vaisseau du type normal est, comme dans les figures précédentes, représenté en traits pointillés 1, tandis que deux types de vaisseaux de formes différentes construits conformément à l'in- vention sont représentés en traits pleins 2. Pour déterminer le rayon de l'arc d'un cercle formant le contour du flanc du.vais- seau, on peut appliquer la formule indiquée ci-dessous pour un vaisseau comportant toute augmentation désirée de la proportion de bau, ou à toute proportion entre le bau et le tirant d'eau.
Les exemples représentés aux fig. 6 et 7 représentent les prin- cipes de l'invention, mais il est bien entendu que celle-ci n'est pas limitée à une formule ou forme particulière quelconque.
Pour déterminer la formule :
1. en partant du contour d'une section d'un vaisseau de type normal, on augmente le bau au point A (fig. 6 et 7) de chaque côté du vaisseau de forme normale jusqu'à la valeur désirée. Dans la fig. 6 cette augmentation, qui sera appelée plus loin x, est égale à 10 %/2 du bau et elle est de 15 %/2 dans la fig. 7. Ainsi qu'on l'a dit plus haut, la disposition représentée dans la fig.
6 est préférable, bien que l'augmentation x puisse varier suivant le type de vaisseau que l'on désire construire.
2. on porte le point B, sur la lisse de fort normale verticale 1, à une distance, au-dessous de la ligne de flottaison en charge, égale à 1/3 de la distance d entre la ligne de flot- taison en charge et la lisse de base.
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3. on trace une ligne droite passant par les points A et B et rencontrant la lisse de base au point D.
4. on marque le point E sur la droite A B D à une dis- tance verticale, au-dessus de la lisse de base, égale à 1/8 de d dans le cas de la fig. 6 et 1/10 d dans le cas de la fig. 7.
5. A B E est la corde de l'arc d'un cercle dont la flè- che est égale à 9/10 dans le cas de la fig. 6 et 8/10 x dans le cas de la fig. 7.
6. le rayon de cet arc, qui forme le contour voulu, peut être obtenu mathématiquement au moyen de la formule sui- vante : si c = longueur de la corde A B E en m et v = flèche r = le rayon de l'arc en m, sera :
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7. à partir du point E on trace, vers le bas, une cour- be douce rejoignant la lisse de base.
Dans les vaisseaux dans lesquels x est petit, par exem- ple 5 %, le point E se trouve de préférence à une distance ver- ticale, au-dessus de la lisse de base, égale à 15 % de d et la flèche est de préférence égale à x.
Dans les vaisseaux dont les varangues sont acculées les mots " lisse de base " employés pour déterminer la formule ci-dessus doivent être remplacés par les mots " acculement de la lisse de fond ".
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Les chiffres donnés ci-dessus sont des résultats d' expé rienc e s .
L'invention peut être appliquée à la construction de toutes les sortes de vaisseaux, soit pour le trafic d'outre- mer, soit pour le trafic dans des eaux limitées, et elle est avantageuse pour la construction de chargeurs en général ou de paquebots.
L'invention s'applique avantageusement pour les vais- seaux construits pour le transport des liquides en vrac avec cloison longitudinale centrale, avec deux cloisons longitudina- les ou avec trois ou plus de trois cloisons longitudinales, et elle peut aussi être adoptée pour des constructions appropriées de vaisseaux sans cloison longitudinale, de même qu'elle peut s'adapter à des types de charpentes longitudinales, transver- sables ou combinées.
L'un des avantages qui en résultent pour le transport de liquide en vrac, consiste en ce qu'il est plus facile d'adap- ter le vaisseau à la marche sur lest et qu'il faut considérable- ment moins de lest pour charger un vaisseau jusqu'au même ti- rant d'eau sur lest, que pour un vaisseau comparable normal. Par exemple, un vaisseau ayant par exemple un port de 10. 000 ton- neaux en charge portera, sur lest, pour le même tirant d'eau que le vaisseau normal, quelques centaines de tonnes de lest d'eau en moins.
En outre, en donnant aux fiances du vaisseau la forme
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d'un arc de cercle ou une forme approchée, on réalise un autre avantage en ce sens que les techniciens peuvent donner des ren- seignements préalables en ce qui concerne le rayon de cet arc et permettre ainsi aux charpentiers de commencer à cintrer les couples latéraux dans la partie centrale du navire sans 'être obligés d'attendre des renseignements du service des gabarits ou du bureau des façons.