Numawan

1 October 2007

La courbe de stabilité – The stability curve

Filed under: Design — numawan @ 03:24
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La courbe de stabilité statique fournit des informations importantes concernant à la fois le potentiel de performance et certains aspects de sécurité. En résumé, la courbe de stabilité de mon bateau indique qu’il combine forte puissance et haut degré de sécurité. Forte puissance parce que les GZ sont élevés aux angles de gîte typiques d’un voilier, càd entre 0° et 30°. Et un haut degré de sécurité parce la courbe GZ ne devient négative qu’à un angle de gîte de 145°-149°. Et aussi parce que la surface sous la partie négative de la courbe ne représente qu’un faible pourcentage de la surface sous la partie positive.

The static stability curve provides important information both regarding the performance potential of the boat, and a number of safety aspects. To summarize, the stability curve of my boat indicates that she will combine high level of power and a high degree of safety. A high level of power because the GZ is high at typical heel angles for a sailing boat, namely between 0° and 30°. And a high degree of safety because the GZ curve only becomes negative at heel angles above 145°-149°. And also because area under the negative part of the curve is only a small percentage of the area under the positive part of the curve.

Le graphique ci-dessous reprend les courbes de stabilité de quelques autres bateaux à titre de comparaison. Le Maxi 1300 et l’Arcona 46 sont des bateaux de courses-croisière. Le Malö 46 est un bateau de grande croisière assez lourd. Les Hanse et Océanis 43 sont des bateaux de croisière assez standard. Le Legend 50 est un dériveur lesté.

The chart below plots the stability curves of a number of other boats for comparison purposes. The Maxi 1300 et the Arcona 46 are cruiser-racers. The Malö 46 is a relatively heavy blue-water cruiser. The Hanse and Oceanis 43 are fairly standard cruisers. The Legend 50 has a lifting keel.

Comment interpréter ces graphiques? L’axe horizontal indique l’angle de gîte du bateau. Le mât est vertical à un angle de gîte de 0°. A 90° de gîte, le bateau est couché, càd que le mât est horizontal. Et à 180° de gîte, le bateau est complètement retourné, càd que le mât est sous l’eau et la quille en l’air! L’axe vertical reprend le levier de redressement, communément appelé GZ, en mètres. Le GZ mesure la distance horizontale entre le centre où s’exerce la force de gravité (qui fait couler le bateau), et le centre de carène où s’exerce la poussée d’Archimède (qui fait flotter le bateau). Ces deux forces doivent normalement s’équilibrer. Mais lorque le bateau gîte, elles ne sont plus alignées et elles créent un couple de redressement ou de chavirage. Cette force dépend d’une part du déplacement du bateau, et d’autre part de la distance horizontale entre centre de gravité et centre de carène, notre GZ.

How to interpret these charts. The horizontal axis plots the angle of heel. The mast is vertical at an heel angle of 0°. At 90°, the boat is knocked down: the mast is horizontal. And at 180°, the boat is completely inverted, with the mast under water and the keel pointing to the sky! The vertical axis shows the righting lever, commonly named GZ, expressed in meters. The GZ measures the horizontal distance between the point where the gravitation force exert itself (which makes the boat sink), and the point where the buoancy exerts iself (which makes the boat float). These two force must normally balance each other. However, when the boat heels, there are not aligned anymore, leading to a righting or a capsizing force. This force will depend of the boat’s displacement on the one hand, and of the horizontal distance between the centre of gravity and the centre of buoancy, our GZ.

Dans les angles de gîte de 0° à 90°, le moment de redressement du bateau va se voir opposer un moment de chavirage créé par la force du vent dans les voiles. Ce moment de chavirage dépend de la vitesse du vent et de la surface de voile. Dans les angles de gîte normaux pour un voilier, càd entre 0° et 30°, le levier de redressement donne une idée de la capacité du bateau à porter de la surface de voile pour une force du vent donnée. Plus le bateau peut porter de la toile, plus la force de propulsion sera importante, plus le bateau sera rapide.

La force du vent n’est jamais capable de faire chavirer un voiler. En effet, dans le cas assez rare où le bateau se retrouve couché à cause du vent, les voiles n’offrent plus aucune prise au vent. Le moment de chavirage dû au vent deviendrait nul. Le bateau se redresserait grâce à son moment de redressement positif à 90°.

Le danger vient plutôt des vagues, en particulier des grandes déferlantes que l’on peut rencontrer dans les grosses tempêtes (disons à partir de force 10). Ce n’est pas fréquent, mais de telles vagues sont capables de faire chavirer un bateau de cette taille. Un indicateur important de sécurité est l’angle jusqu’auquel le bateau va se redresser tout seul si la force qui le fait chavirer cesse, en anglais l’AVS (angle of vanishing stability). Pour mon bateau, l’AVS se situe entre 144° et 149°, selon sa charge. Si le bateau va au-delà de cet angle, le moment de redressement devient négatif, càd qu’il devient un moment de chavirage et non de redressement. Le bateau ne se redressa donc pas mais au contraire poursuivra automatiquement son mouvement jusqu’à se retrouver quille en l’air.

145° à 149°, c’est un AVS exceptionnellement élevé. A titre de comparaison, les Open 60 doivent avoir un AVS minimum de 127.5°, et les Class 40 typiquement 120°. J’avais demandé à mon architecte d’arriver à un AVS d’au moins 130°.

  

2 Comments »

  1. Extremement intéressant
    Là, j’ai enfin compris

    Comment by Camilleb61 — 14 August 2015 @ 18:10 | Reply

    • Ah bien Camille 🙂

      Comment by numawan — 14 August 2015 @ 22:28 | Reply


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