Le Modern Express est couché sur son flanc menaçant de déverser dans l'océan son carburant et sa cargaison / Photo AFP.com

Découverte & Recherche 15 octobre 2018

Pourquoi les bateaux chavirent-ils?

[LA CARTE BLANCHE de...]

...Jean-François Sigrist, ingénieur et rédacteur scientifique.

En 2016, le Modern Express, un cargo de plus de 150 mètres battant pavillon panaméen, dérive pendant plusieurs jours au large des côtes françaises et espagnoles… Couché sur un flanc, avec une gîte impressionnante, il menace de prendre l’eau, et laisser son carburant polluer l’océan. Sa cargaison, près de 4.000 tonnes de bois, mal lestée, l’a déséquilibré. Pourquoi les navires chavirent-ils?

La poussée d’Archimède

Dans l’eau, la poussée d’Archimède compense le poids d’un navire et lui permet de se maintenir à flots. Comme des fils invisibles donnent son mouvement à une marionnette, gravité et poussée d’Archimède agissent en des points précis du navire : le centre de gravité (G) pour le premier, le centre de carène (C) pour la seconde. A l’équilibre, ces deux points sont alignés selon la verticale du navire. Gravité et poussée d’Archimède agissent alors dans la même direction, selon des sens opposés: l’effet de l’un compense exactement l’effet de l’autre.

Et si le navire s’incline…

La position relative de ces deux points est en revanche modifiée avec les conditions de navigation. Imaginons que le navire s’incline légèrement à tribord. Le centre de carène et de gravité trouvent chacun une autre position: le premier en raison d’une nouvelle répartition du chargement; le second parce que, selon la forme de la coque et son inclinaison, les forces de pression de l’eau, responsables de la flottaison, ont changé.

Gravité et Archimède désalignés

Dans cette nouvelle position, G et C sont désalignés: le fil invisible de la gravité tire le navire vers le bas, celui de la poussée d’Archimède vers le haut. Si C se trouve plus décalé à tribord que G, les deux forces agissent comme un levier qui entraîne la rotation du navire à bâbord, le ramenant dans sa position verticale. A l’inverse, si G se trouve décalé plus à tribord que C, par exemple parce qu’une masse roule à fond de cale dans cette direction, le levier créé par les deux forces entraîne le navire à tribord, le faisant chavirer dans cette direction!

Des livres entiers d’architecture navale consacrent une large place aux règles d’architecture et d’emménagement, ainsi que leur influence sur la stabilité des navires, comme de toute installation en mer (barge, plate-forme, etc.). Avec des carènes aux formes innovantes, des navires aux chargements toujours plus volumineux ou des infortunes de mer comme celle du « Modern Express », le sujet revient périodiquement sur le devant de la scène maritime… comme le mouvement de roulis d’un navire bien équilibré ?

Jean-François Sigrist, un ingénieur passionné

Après une carrière au sein de Naval Group, il développe une activité de communication scientifique au sein de eye-PI. Il est passionné, notamment, par les mathématiques appliquées, l’ingénierie des transports ou la simulation numériqu