Considérations sur la poutre navire.

Poursuite du sujet en provenance de -> L’ondulation Hiraga Yuzuru

Takagi a écrit:

[…] Ce n'est pas un faux pont, c'est le pont principal (premier pont continu étanche au-dessus de la ligne de flottaison, à ne pas confondre avec le pont supérieur qui est celui de la plage arrière). […] […] Rien ne remplace une bonne documentation  : mrgreen:

C’est pourquoi cette dernière va permettre d’affiner notre réflexion sur ce sujet.

Constitution générale :

La charpente résistante du navire est constituée par l’ensemble des éléments lui permettant de résister aux efforts d’ensemble. Elle doit également en général répondre aux exigences de la théorie du Navire, c'est-à-dire, pour l’essentiel, matérialiser la carène (étanchéité des formes). Il existe cependant des cas où les éléments matérialisant la carène sont, au moins partiellement, des éléments légers, distincts de la charpente résistante.

La figure ci-après montre l’analogie entre le navire et ce type de poutre qui conduit à l’appellation, souvent donnée à la charpente résistante, de poutre navire.

Les semelles et l’âme sont constituées par :

* des plans de tôles, assemblées entre elles, appelés bordés (cette appellation s'applique à tout plan de tôle) ;
* des réseaux de renfort, raidissant les bordés : les membrures (même remarque que pour les bordés) ;

Tout élément de bordé délimité par des membrures consécutives s’appelle une maille.
Les semelles et l’âme sont en fait le plus souvent constituées par plusieurs bordés raidis (figure suivante :)

Précisions sur les semelles et l’âme.

* Semelle supérieure :
elle est constituée de plusieurs ponts résistants (donc continus sur la longueur de la poutre), le plus élevé (donc le plus chargé — au sens de la traction/compression — étant le pont de résistance.
Le pont continu le plus bas est le pont principal ; c’est un pont résistant mais il n’est pas obligatoirement au dessus de la fibre neutre ; au-dessus du pont principal, les ponts (y compris les ponts résistants) sont repérés, dans l’ordre, 1er pont, 2ème pont, 3ème pont… ; au-dessous ils sont repérés dans l’ordre, 1er faux-pont, 2ème faux-pont…
Les ponts supérieurs non résistants (ponts de superstructure) doivent être munis de joints glissants car, non inclus dans la charpente résistante, ils ne sont pas échantillonnés en conséquence ;

* Semelle inférieure :
elle est constituée du bordé des fonds, (que j’avais appelé, par simplification, la quille) souvent doublé par un vaigre ;

* Âme :
c'est l'ensemble des bordés de murailles, souvent doublés par des cloisons longitudinales.
L’ensemble fonds + murailles constitue le bordé de carène (ou bordé d’œuvres vives).

C'est précisément ce qu'a évoqué le post suivant :

pascal a écrit:

[…] sur les bâtiments à structure longitudinale, les lisses disposées en réseau serré parallèlement à la quille contribuent à cette rigidité.
Tout comme […] les cloisons verticales longitudinales délimitant dans la largeur […]. Ce qui signifie [que] la rigidité de la poutre sera notamment le fait de la quille, des lisses disposées dans les fonds et des cloisons longitudinales […] qui […] se reprennent sur les cloisons étanches transversales avant et arrière.
Bref le réseau est assez serré.

En définitive, n’étant donc pas le plus élevé des ponts continus, le pont principal peut même, à la limite et probable cas d'école, être situé juste en dessous de la ligne de flottaison (puisque cette dernière — la 10H — n’est pas directement liée à la fibre neutre de la poutre).

Sur les grands bâtiments, le pont principal peut être surmonté par un autre (ou plusieurs autres ?) pont(s) continu(s) résistants ; qui participent avec  lui à la constitution de la semelle supérieure.

Mais sur les grands bâtiments; le pont principal correspondait généralement au pont blindé inférieur, le plus épais et il était impérativement au dessus de la flottaison.

Citation :

[…] sur les grands bâtiments ; le pont principal correspondait généralement au pont blindé inférieur, le plus épais et il était impérativement au dessus de la flottaison.

L'impératif « au dessus de la flottaison » découle moins d'une exigence d'étanchéité de la coque, que de celle d'assurer un écart optimal entre la semelle inférieure de la poutre-bateau (la quille) et la semelle supérieure (le pont principal) ce qui lui assure le meilleur moment d'inertie, favorisant ainsi la rigidité de la coque.
Ceci nous conduit à revenir sur l'ondulation Hiraga.

On peut en effet lire ici :

Revue LOS! n°13 (Mars_Avril 2014), page 19, légende photo bas-droite a écrit:

Le pont flush deck du Yamato se distingue par une ondulation marquée et un franc-bord variable. Cet artifice, Suihei Kanpan Gata, destiné à baisser le centre de gravité et à rigidifier la coque…

En réalité, une telle ondulation ne peut pas rigidifier la coque dans sa longueur, mais seulement dans son sens transversal.
À l'instar des tôles ondulées (plaques moulées) qui, pour une masse modérée, procurent une rigidité avantageuse, mais sur un seul axe - l'autre  demeurant totalement souple, voire plus souple que son équivalent plan - les ponts ondulés "Hiraga" résistent fortement à la pliure transversale, mais ne sont d'aucune efficacité pour contrarier la tendance au fléchissement de la poutre-bateau.

Citation :

L'impératif « au dessus de la flottaison » découle moins d'une exigence d'étanchéité de la coque, que de celle d'assurer un écart optimal entre la semelle inférieure de la poutre-bateau (la quille) et la semelle supérieure (le pont principal) ce qui lui assure le meilleur moment d'inertie, favorisant ainsi la rigidité de la coque.
Ceci nous conduit à revenir sur l'ondulation

Oui et non car selon le mode de construction la cuirasse avait un rôle structurel plus ou moins marqué. En revanche la protection horizontale devait être nécessairement au-dessus de la flottaison pour servir à quelque chose notamment protéger un maximum de compartiments.

La rigidité longitudinale a bénéficié d'améliorations notables avec l'adoption de la structure longitudinale et aussi la diminution du nombre de fûts de tourelles.
J'avoue que la fameuse ondulation m'a toujours questionné. Ne serait-ce qu'au regard de la moindre facilité de construction et de réparation des tôles concernées sans parler de la joie d'arpenter des ponts en pente... Ou bien alors était-ce le respect des idées du maître qui eut été malséant de contredire ...

Bonjour,

Un petit retour sur quelques fondamentaux, via le sujet précédent :

DahliaBleue a écrit:

Les cloisons verticales longitudinales jouent le rôle de l'âme de la poutre, laquelle procure à la poutre navire son moment d'inertie (de torsion ou de flexion), et sans laquelle les semelles ne sont qu'un doublet de tôles sans résistance…

- Il est certain qu'une poutre sans âme se conçoit mal

- Pour un même poids de métal, la contribution des semelles (fond et pont) au moment d'inertie de la poutre navire est bien supérieure à celle de l'âme, du fait de leur éloignement de la fibre neutre. Le module d'inertie correspond à la résistance au moment fléchissant.

Une semelle proche de la fibre neutre apporte peu, et peut même, paradoxalement, diminuer le module de la poutre. L'existence de ponts résistants supplémentaires ne peut se justifier que par des considérations militaires.

Les raidisseurs continus, dans le système longitudinal (lisses, serres, hiloires, carlingues), contribuent au moment d'inertie de la poutre navire, à des degrés divers selon leur distance à la fibre neutre.

- En revanche, les murailles et les cloisons longitudinales contribuent, bien plus que les semelles, au module de cisaillement : résistance à l'effort tranchant.

- L'ensemble murailles-cloisons-longitudinales-pont-fond contribue au module de torsion. Préoccupation limitée sur un bâtiment de guerre.

- Les murailles et le fond doivent en outre être dimensionnées pour résister à la pression hydrostatique locale.

- Enfin les différentes mailles doivent résister au flambement sous compression (phénomène redécouvert dans la douleur sur les premiers super-pétroliers conçus par extrapolation de bateaux plus petits et contre lequel les raidisseurs jouent un rôle majeur).