4.1. L’effet de la vitesse du navire
L’évolution des résultats de calcul et des résultats expérimentaux avec les différentes vitesses du navire est analysée. À une faible vitesse du navire (Fn = 0,25), les résultats du calcul concordent bien avec les résultats expérimentaux. À partir de l’historique temporel du mouvement de roulis, on peut observer que la période de roulis du navire de basculement ONR augmente après trois cycles. En effet, lorsque le navire s’approche de la crête de la vague, la vitesse du navire augmente sous l’action de la force de la vague et la vitesse relative entre le navire et la vague diminue. Par conséquent, le temps nécessaire au navire pour traverser la crête de la vague augmente et toute la période de roulis augmente également. Cela indique qu’une perte pure de stabilité se produit et le modèle mathématique peut bien prédire ce phénomène.
De plus, il existe une déviation significative dans le mouvement de roulis, à savoir que l’angle de roulis moyen est supérieur à zéro, et ce phénomène est également très bien capturé dans les résultats de calcul. Il existe également une déviation notable dans le mouvement de lacet, mais la déviation de lacet dans les résultats de calcul est plus petite que celle des résultats expérimentaux. Ce phénomène peut être causé par la force de dérive des vagues, qui n’est pas prise en compte dans le modèle mathématique. Cette question doit être étudiée plus en détail.
À mesure que la vitesse du navire augmente (Fn = 0,3), l’amplitude du roulis augmente de manière significative, et la période de roulis augmente également de manière significative après deux périodes de roulis. Dans ces conditions, une perte pure de stabilité se produit également. Les résultats des calculs concordent également bien avec les résultats expérimentaux.
Alors que la vitesse du navire continue d’augmenter (Fn = 0,35), le navire ONR Tumblehome subit toujours une perte pure de stabilité, mais les historiques temporels du mouvement de lacet et de l’angle du gouvernail présentent des variations périodiques irrégulières évidentes, qui sont également prises en compte dans le calcul. Étant donné que le navire ONR Tumblehome se trouve dans un état critique entre la perte pure de stabilité et le surf-riding ou le brochage, le contrôle du mouvement de lacet devient instable.
Lorsque la vitesse du navire atteint 30 nœuds (Fn = 0,4), le navire ONR Tumblehome subit un grand angle de lacet dans le calcul et l’expérience. Même si l’angle du gouvernail est tourné à la valeur maximale (+35 degrés), le cap reste instable. Cela révèle que le navire subit un mouvement de braquage important. La déviation maximale de l’angle de cap est de 26,8 degrés dans l’expérience, et la déviation maximale de l’angle de cap est de 22 degrés dans le calcul.
L’angle de roulis maximal dans l’expérience atteint 43,4 degrés, tandis que l’angle de roulis dans le calcul augmente progressivement jusqu’à 90 degrés jusqu’à ce que le navire chavire. Lorsque l’angle de roulis dépasse 60 degrés, les solutions itératives des équations d’équilibre statique provoquent de grands points de saut dans les mouvements de soulèvement et de tangage, qui sont ensuite tronqués et supprimés. Cependant, il est difficile de redresser le navire lorsque l’angle de roulis est supérieur à 60 degrés, ce qui n’affecte pas le jugement de retournement et de chavirage.
D’après l’analyse ci-dessus, on peut voir qu’à mesure que la vitesse du navire augmente, le mode de mouvement du navire passe d’une perte pure de stabilité à un brochage.
4.2. L’effet de la surface mouillée instantanée de la coque
Les deux méthodes peuvent simuler efficacement les variations périodiques des mouvements de roulis, dans lesquelles le temps de passage du navire à travers la crête de la vague est supérieur au temps de passage du navire à travers le creux de la vague. À une faible vitesse du navire (Fn = 0,25), compte tenu de la non-linéarité de la surface mouillée instantanée de la coque, une gîte stable est clairement simulée et l’amplitude de roulis calculée est plus proche de la valeur expérimentale. Lorsque la vitesse du navire augmente (Fn = 0,30, 0,35), la variation non linéaire du mouvement de roulis devient plus prononcée. L’amplitude du roulis calculée avec la surface mouillée instantanée est légèrement supérieure à celle calculée sans surface mouillée instantanée, mais les deux sont inférieures aux valeurs expérimentales. À une vitesse de navire élevée (Fn = 0,4), les amplitudes des mouvements de roulis, de lacet et de tangage calculées avec la surface mouillée instantanée augmentent progressivement jusqu’à ce que le navire chavire. Cependant, les amplitudes des mouvements de roulis, de lacet et de tangage calculées sans la surface mouillée instantanée se stabilisent progressivement à des valeurs constantes, et le navire atteint finalement un état stable de surf. Cela indique que la non-linéarité du roulis due à la surface mouillée instantanée de la coque a un effet significatif sur la prédiction du chavirage.
4.3. L’effet de l’exposition du gouvernail
Cependant, le roulis, le tangage, le lacet et l’angle du gouvernail calculés sans tenir compte de l’exposition du gouvernail se stabilisent progressivement vers des valeurs constantes, et le phénomène de surf-riding finit par se produire. Cela indique que l’exposition du gouvernail est un facteur crucial pour la prédiction du brochage.
4.4. L’effet des mouvements de soulèvement et de tangage
Sans tenir compte du soulèvement et du tangage, l’amplitude du roulis calculée est plus grande car le mouvement de roulis est étroitement lié aux mouvements de soulèvement et de tangage. Après avoir pris en compte le soulèvement et le tangage, l’énergie est transférée aux mouvements de soulèvement et de tangage, et l’amplitude du roulis diminue.
Les mouvements de tangage et de soulèvement ont un effet significatif sur le modèle de force du gouvernail. En prenant en compte l’exposition du gouvernail, la combinaison d’un roulis, d’un soulèvement et d’un tangage importants augmentera la zone en temps réel où les gouvernails sont hors de l’eau, ce qui entraîne un brochage. Cependant, sans tenir compte du tangage et du soulèvement, le navire ne subit finalement qu’un surf-riding stable. Cela indique que les mouvements de tangage et de soulèvement ont un effet significatif sur la prédiction du brochage.
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