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Apports et limites des simulations de trajectoires. CETMEF Yann HOLLOCOU Lam SON HA Alain POURPLANCHE. C N AM François Yves VILLEMIN. Simulations en 1980. Jean PRUNIERAS et le SERVICE des PHARES et B ALISES. Les pétroliers Magdala et l’Esso Osaka. Navigant, tracés…. - PowerPoint PPT Presentation
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Apports et limites des simulations de trajectoires
CETMEFYann HOLLOCOU
Lam SON HA
Alain POURPLANCHE
CNAM
François Yves VILLEMIN
2
Simulations en 1980
Jean PRUNIERAS
et le
SERVICE des PHARES et BALISES
Les pétroliers Magdala et l’Esso Osaka
3
Navigant, tracés…
Pétroliers, vraquiers, porte-conteneurs 180 m
4
Navigant et à sa disposition…
Paquebots 210 m, 270 m …
5
Navigant et autres éléments
6
bergesventcourant
spropulseursremorqueur
hélicegouvernailcoque
FFF
FF
FFF
positiontd
dm
)(2
2
+ Interactions
Modèle pour générer des trajectoires
A chaque instant, l’accélération du navire dépend des forces appliquées au navire.
7
Modèle quasi-stationnaireAccélération longitudinale Somme des efforts longitudinaux / ( Masse du navire + Masse ajoutée longitudinale) Accélération latérale Somme des efforts latéraux / ( Masse du navire + Masse ajoutée latérale) Accélération de rotation Somme des moments autour de Oz / (moment d'inertie du navire par rapport à Gz + moment d'inertie ajoutée)
Avec ce choix : efforts et moments dépendent seulement des vitesses instantanées
Ainsi, beaucoup d’informations de bassin de carènes peut être intégré
8
Efforts sur la coque et parties au vent
coefficients sans dimensions,…,
β angle de dérive, U module de la vitesse relative par rapport à l’eau
(« une approche pour les 2 »)
9
Efforts sur la coque et parties au vent Coefficients sans dimension fonction des angles β
-0.03
-0.02
-0.01
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
Cx calculs
Cx maquette
-0.8
-0.4
0
0.4
0.8
0 30 60 90 120 150 180
CAX
CX204m
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
Cy calculs
Cy maquette
0
0.3
0.6
0.9
0 30 60 90 120 150 180
CAY
CY204m
-0.12
-0.08
-0.04
0
0.04
0.08
0.12
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
Cm calculs
Cm maquette
-0.12
-0.08
-0.04
0
0.04
0.08
0 30 60 90 120 150 180
CAM
CM204m
Œuvres vives (coque)
Œuvres mortes (parties au vent)
10
La profondeur sur les coefficients de coque
H profondeur
d tirant d’eau
Paramètre H / d
H / d faible, efforts plus importants
11
Coefficients de vent et forme
Pétrolier Méthanier Paquebots Porte-conteneurs
De même pour coefficients de coque
12
Et principalement de la géométrie
de la coque autour du point de
fonctionnement E0
Les réactions du bateau à une hélice dépendent de
13
Temps (s)
-60
-40
-20
0
20
40
60
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
EXPERIENCE MODELE Cap Gouv
6mn26s 8.2 Nds
1mn36s 13.5 Nds
3mn10s 10.0 Nds
4mn47s 8.7 Nds 0mn0s 23.7 Nds
Avance 1'054 mTransfert 528 m
-400
-200
0
200
400
600
800
1000
-1200 -1000 -800 -600 -400 -200 0 200
Diamètre tactique 1'069 m
Giration -35 degMKK_K.NAV
NAVMER
Essais de l’Organisation Maritime Internationale
ta tc1
tc2
T
gs1
gs2
tr
+ Essai d’arrêt d’urgence
14
Valider : essais en mer
Giration grand paquebot
15
Valider…avant toute étude
Le navigant fait des expériences sur le modèle
Phase indispensable d’estimation des informations manipulées
Simulationsde navires connus du navigant
dans des sites connus du navigant
16
Vent sur le modèle40 nœuds de ventpas de vent
17
40 nœuds de vent 40 nœuds de vent + barre 5°
18
Dérive sous un vent de 40 Noeuds(simulation avec un ferry)
19
Prévoir
CAY de vent de ferry entre années 80 et 90 entre années 60 et aujourd’hui
Navire cible avec informations incomplètes
Navire pas construit ou informations pas disponibles
Alors utilisation des lois de similitude (géométriques et mécaniques)
Ex : porte - conteneurs de 350 m
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Cercle de girationVitesse vent limiteNombre de remorqueurs
Port deFos-sur-Mer
320 m de long9500 m² surface latérale
Porte-conteneurs à Fos- Marseille
et 350 m
21
Entrées en marche arrière avec un pilote
22
Propulseurs
23
-0.02
-0.01
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0 20 40 60 80
Cx calculs
Cx maquette 0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
0 20 40 60 80
Cy calculs
Cy maquette
0
0.04
0.08
0.12
0 20 40 60 80
Cm calculs
Cm maquette
Champ d’application limité du modèle
par les résultats d’expérience en bassin d’essais
Théorie de Jones Utilisé souvent (Clarke)
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L’Esso Osaka (essais effectués en1979) : toujours sujet d’études…
H profondeur, d tirant d’eau
H / d = 1.5H / d = 4.2
Effet du courant
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Difficulté à estimer diverses interactions
D’où la phase indispensable de validation par les navigants.
Ce n’est pas le nôtre
26
De manière générale :
- manque de confrontation avec le réel
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Conclusion• La simulation de trajectoires devient incontournable
– pour concevoir un port à aménager– pour concevoir un nouveau navire– pour analyser la sécurité de la navigation
• C’est un élément de communication, une représentation partisane qui repose sur un modèle (simplification, élément d’investigation).
• La qualité de la simulation dépend de ce à quoi elle va servir , et des possibilités de validation.
a
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