Etude et conception d’un caboteur

Actuellement, les bateaux restent des outils essentiels pour le commerce international et local, la sécurité des États ou le rayonnement culturel. La construction navale et ses activités connexes sont extrêmement importantes pour le fonctionnement de l’économie mondiale puisque les navires interviennent à hauteur de 90% , en volume, dans le transport des cargaisons échangées au niveau international et constituent de ce fait l’épine dorsale du commerce mondial. Un bateau est généralement conçu pour transporter essentiellement des marchandises ou des personnes. Ce peut être un cargo ou un paquebot, un navire de surface ou un sous-marin, un navire de guerre, un caboteur ou un transbordeur; il peut être à propulsion classique ou nucléaire. Dans le domaine de sa construction, on rencontre une variété de matériaux pour le concevoir et le réaliser. Selon la taille du bateau et la filière d’activité, on distingue le bois, l’acier, l’aluminium et les matériaux composites. Mais l’acier est actuellement le matériau le plus utilisé pour la construction des navires de grandes tailles car c’est dur, bénéfique, solide et ayant de très bonnes caractéristiques mécaniques comme la résistance aux chocs.

ETUDES BIBLIOGRAPHIQUES 

Bateau

Définition

Le bateau désigne l’unité de transport fluviale et maritime. C’est une construction humaine capable de flotter sur l’eau et de s’y déplacer, dirigé par ses occupants. Il répond aux besoins du transport maritime ou fluvial, et permet diverses activités telles que le transport de personnes ou de marchandises, la guerre sur mer, la pêche, la plaisance, ou d’autres services tels que la sécurité des autres bateaux.

Utilisation et classification des navires

❖ On distingue principalement quatre catégories de navire :
● Navire militaire
● Navires de commerces et de services
● Navire de pêche
● Navire de plaisance
❖ Il existe trois classes de navire de commerces et de services selon son utilisation:
● transporteurs de marchandises : cargos ;
● transporteurs de passagers : paquebots ;
● les navires spéciaux : océanographiques, hydrographiques, bateau pilote.
❖ Il y a deux types de bateau selon le nombre de la coque qui le constitue:
● Les bateaux de types monocoques : composé d’une seule coque. La plupart des navires appartiennent à ce type.
● Le bateau de types multicoques : composé d’au moins deux coques .

Catamaran : deux coques identiques reliées par deux barres appelées barre de liaison.
Trimaran : trois coques dont une coque principales et deux balanciers.

Anatomie du bateau

Un bateau est généralement compris de divers éléments constitutifs. On trouve un flotteur, solide fermé assurant l’étanchéité, constitué principalement de la coque et éventuellement d’un pont la recouvrant. Il dispose d’un système propulsif, souvent d’un système directionnel. Suivant l’utilisation du bateau, on trouve ensuite divers locaux, espaces, machines et équipements lui permettant d’assurer sa fonction.

La coque ou le flotteur doit avoir pour première caractéristique d’être plus léger que le poids d’eau correspondant à son volume, afin que la poussée d’Archimède lui permette de flotter. Elle est divisée en plusieurs éléments : l’étrave est la partie la plus à l’avant, le brion est la partie avant sous la flottaison ; la quille ou la ligne de quille le prolonge sur sa longueur ; l’arrière est formé d’un étambot et d’un tableau arrière. Elle comporte les appendices servant à la propulsion (hélice), à la giration (gouvernail), à limiter certains mouvements (quilles de roulis), à l’hydrodynamisme (bulbe d’étrave) ou aux fonctions du navire (apparaux de pêche, dôme sonar). La flottaison sépare les œuvres vives en dessous et les œuvres mortes au-dessus. Elle supporte enfin les différentes contraintes : contraintes hydrostatiques puisqu’elle doit supporter le poids du bateau, souvent inégalement réparti ; contraintes hydrodynamiques provenant du choc des vagues ; elle doit aussi prévenir le naufrage en cas de collision ou d’échouement. Elle est ainsi souvent doublée sur les plus gros navires, notamment les pétroliers . La coque est construite  en bois pour les navires anciens et certains bateaux de plaisance, en acier pour la majorité des navires de commerce, en aluminium pour les navires rapides, en plastique pour de nombreux bateaux de plaisance et en composite pour les voiliers rapides.

L’appareil de propulsion 

La propulsion relève de trois catégories: propulsion humaine, propulsion vélique et propulsion mécanique. La propulsion vélique s’effectue au moyen de voiles dressées sur un ou des mâts, supportées par des espars et contrôlées par des cordages. C’est historiquement le système le plus employé jusqu’au dix-neuvième siècle, il est maintenant réservé à la plaisance, aux régates et aux grands voiliers d’apparat. Cependant, des systèmes expérimentaux sont testés afin de réaliser des économies de carburant sur les grands navires, tels que la turbo-voile ou le cerfvolant de traction. La propulsion mécanique comprend un moteur et un propulseur. Le moteur s’est d’abord développé avec la machine à vapeur, maintenant remplacée dans la plupart des utilisations par des moteurs Diesel deux temps ou quatre-temps, par un moteur hors-bord à essence sur les petites unités, par une turbine à gaz sur les navires rapides, ou par un groupe diesel-électrique pour des applications avancées. Le propulseur le plus courant est l’hélice et ses diverses variantes: hélices jumelles, contrarotatives, à pas variable, en tuyère. Un petit bateau possède souvent une seule hélice et un navire porte-avions jusqu’à quatre, complétées par des propulseurs transversaux, d’étrave ou d’arrière. La puissance est transmise aux hélices par un arbre d’hélice relié éventuellement à un réducteur.

Le Gouvernail 

Sur un bateau à propulsion humaine, un système pour contrôler la direction n’est pas nécessaire. Il le devient en cas de propulsion mécanique ou vélique. Le dispositif est un gouvernail constitué d’un safran, plan immergé à l’arrière de la coque, pouvant être braqué pour générer une force latérale servant à faire tourner le bateau. Le safran est braqué par la barre, actionnée manuellement ou par un pilote automatique. Le gouvernail peut être supprimé quand le propulseur est orientable (moteur hors-bord). En appoint, les propulseurs d’étrave permettent de faire éviter (tourner) le bateau à faible vitesse, par exemple dans les ports ou pour les navires à positionnement dynamique. Les voiles situées aux extrémités d’un voilier ont également un rôle plus directionnel que propulsif.

Les locaux et la superstructure 

Dès qu’il atteint une certaine taille, de l’ordre de huit mètres de longueur, un bateau possède souvent un ou plusieurs ponts fermant la coque et divisant l’espace horizontalement. Le pont principal constitue un élément essentiel de la rigidité de la poutre-navire. Sur un voilier de plaisance, ils serviront à délimiter une cabine pour l’habitation ; sur un bateau plus grand, on trouvera une ou plusieurs cales abritant les marchandises, une salle des machines pour l’appareil propulsif, divers locaux permettant le travail, et des cabines pour les équipages. Des réservoirs permettent de stocker le carburant, l’huile de moteur et l’eau douce. Et parfois, des ballasts sont aménagés afin d’équilibrer le navire. Au-dessus du pont principal se trouve la superstructure dont la fonction est parfois esthétique. Elle est en général très basse sur un voilier, entièrement à l’arrière sur un navire de charge, s’étendant sur toute la longueur pour un navire des passagers, ou divisées en plusieurs éléments sur les grands voiliers.

Table des matières

INTRODUCTION
PARTIE.I. CAHIER DES CHARGES
Chapitre.I. ETUDES BIBLIOGRAPHIQUES
I.1. Bateau
Définition
Utilisation et classification des navires
Anatomie du bateau
I.1.3.1. La coque
I.1.3.2. L’appareil de propulsion
I.1.3.3. Le Gouvernail
I.1.3.4. Les locaux et la superstructure
I.1.3.5. Équipements
Echelle de beaufort
Catégorie de conception
I.2. Caboteur
Définition
Description d’un caboteur
I.3. Les moteurs
Moteurs in-bord
Moteurs hors-bord
Chapitre.III. CAHIER DES CHARGES TECHNIQUES DU PROJET
III.1. Zone d’exploitation
Localisation
Climat du milieu
III.2. Programme du navire
III.3. Architecture du caboteur
Cale à marchandise
Cale frigorifique
Superstructure
III.3.3.1. Timonerie et rouf supérieur
III.3.3.2. Rouf inférieur
Mat de charge
Le pont
III.4. Mode de propulsion
Motorisation
Les hélices
III.5. Système de direction
III.6. Définitions du navire
Dimensions principales
Autres spécifications
III.7. Sécurité à bord
Les équipements de sauvetages
Les équipements antiincendies
Autres matériels de sécurité obligatoires
PARTIE.II. ETUDE TECHNIQUE
Chapitre.I. PLANS DE CONCEPTION
I.1. Plan des formes : Représenté sur la planche n°1
Le longitudinal
Le transversal
L’horizontal
I.2. Plan d’ensemble : Représenté sur la planche n°2
I.3. Plan de structure : Représenté sur les planches n°3 et n°4
I.4. Représentation en perspective du caboteur
Chapitre.II. DEVIS DE MASSE ET RECHERCHE DU CENTRE DE GRAVITE
II.1. Déplacement et centre de gravité
II.2. Principe
II.3. Application au caboteur
Chapitre.III. FLOTTABILITE DU NAVIRE
III.1. Définition
III.2. Equation de flottabilité
III.3. Calcul des aires des couples et aires des lignes d’eau
III.4. Diagrammes des aires de couples et des aires de lignes d’eau
III.5. Calcul du volume de carène
Principe
Application
III.6. Centre de carène
Abscisse XS des centres de gravité des lignes d’eau
L’abscisse XC
La cote ZC
III.7. Coefficients des formes
Le coefficient de block
Le coefficient prismatique
Le coefficient de remplissage à la flottaison
Le coefficient de remplissage au maitre couple
Le coefficient de finesse global
Chapitre.V. STABILITE
V.1. Définition
V.2. Equation de stabilité
V.3. Stabilité initiale
Définition
Formule métacentrique de stabilité
V.4. Condition de stabilité
V.5. Stabilité aux grandes inclinaisons
V.6. Diagramme polaire
Principe de la méthode de Krylov
Calcul des rayons métacentriques
Le tracé du diagramme polaire
V.7. Courbes de stabilités
Bras de levier de la stabilité de forme
Bras de levier de la stabilité statique et bras de levier de stabilité statique
Courbe de moment de redressement
Evaluation de la stabilité
Chapitre.VI. TECHNOLOGIE DE MISE EN ŒUVRE
VI.1. Les principales étapes de la construction d’un navire
VI.2. Les gammes de fabrication d’un bateau en acier comme le cas du caboteur
PARTIE.III. ETUDES ECONOMIQUES ET IMPACT ENVIRONNEMENTAL
Chapitre.I. ETUDE ECONOMIQUE
I.1. Coût des matières premières
I.2. Rentabilité du projet
Chapitre.II. ETUDE D’IMPACT ENVIRONNEMENTAL
II.1. Impact pendant la construction
II.2. Impacts pendant l’exploitation
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXES

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