Coque (bateau)
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La coque est le constituant premier d'un bateau : il forme le flotteur, c'est-à-dire l'élément assurant la flottabilité et l'étanchéité. Un bateau peut comprendre une seule coque (on l'appelle alors monocoque) ou plusieurs (multicoque) : un catamaran comprend deux coques, un trimaran trois, suivent les quadrimarans et les pentamarans.
Sommaire |
[modifier] Composition
La coque est l'enveloppe extérieure du navire, elle est constituée du bordé, est étanche pour la partie immergée (oeuvres vives) et a, généralement, des formes étudiées pour que le bateau puisse se déplacer assez facilement dans l'eau.
Elle possède également des appendices qui sont :
- Le gouvernail
- L'hélice et son arbre (sauf dans le cas d'un moteur sail-drive où l'arbre est absent ou bien dans le cas de pods)
- Les plans anti-dérives (dérive)
- La quille et sa ligne de quille
On pourrait aussi inclure l'étrave, le tableau arrière,... mais il s'agit d'éléments qui varient fortement d'une coque à l'autre.
[modifier] Dimensions et forme
Article détaillé : Dimensions d'un navire.
La coque est mesurée par différentes longueurs telles que le la longueur hors-tout, la longueur entre perpendiculaires, le maître-bau, le creux, le tirant d'eau et le franc-bord. On décrit sa forme avec le frégatage, le bouge ou la tonture.
[modifier] Matériaux
Jusqu'à une époque relativement récente, les coques étaient exclusivement réalisées en bois. Grâce à l'évolution des sciences et des techniques, les coques sont maintenant construites en matériaux très variés, chacun étant plus ou moins adapté à tel ou tel type de construction.
[modifier] Le bois
Il s'agit du matériau de construction historique, mais aussi du moins résistant lorsqu'il est utilisé en construction classique (bois massif). Par contre en lamellé-collé, sa résistance est équivalente voir supérieure au composite pour un poids proche. Le contre plaqué est également utilisé, plutôt pour des bateaux de taille modérée (maxi 12-13m), solide mais assez peu résistant aux chocs.Durabilité moyenne.
[modifier] L'acier
L'acier est actuellement le matériau le plus répandu (en considérant le tonnage de la flotte mondiale). C'est aussi le plus durable et solide, avec notamment une énorme résistance aux chocs. Sur certains voiliers de plaisance, l'on utilise également l'acier inoxydable, peu utilisé car cher.Le premier qui fut construit dans ce matériau est "Inox" de Marcel Bardiaux .
[modifier] L'aluminium
Les progrès récents dans les techniques de soudure, notamment la soudure en atmosphère inerte (gaz argon) ont permis le développement de ce matériau dans la construction navale. Les constructions à peau externe mince sont réputées fragiles à cause de la faible résistance à la fatigue de l'aluminium, ce qui limite l'avantage de poids. Sur les bateaux de croisière, la technique dite "strongal" (aluminium épais sans structure) permet des constructions très simplifiée et d'une très grande solidité et rigidité et énorme résistance aux chocs.Ce matériau est très sensible à la corrosion galvanique, sa protection doit être très soignée. L'on rencontre de plus en plus souvent des bateaux à coque en acier et superstructures en aluminium, pour abaisser le centre de gravité.
[modifier] Le Cupronickel
Cet alliage de cuivre proche du bronze est parfois utilisé pour sa résistance à la corrosion et son effet anti-salissures naturel (la coque n'est pas peinte sous l'eau).Peu utilisé car très cher et lourd.
[modifier] ferro-ciment
Type de construction dont les principes d'architectures sont proches d'une coque bois, mais les matériaux employés et leur mise en œuvre très différente.
La construction repose sur une ossature d'armature (quille, couples, varangues) constituée d'armature de métal mise en forme au gabarit de la coque. Leur section varie selon la résistance attendue. Sur ces armatures sont tendues des nappes de grillage très dense, dont le nombre varie selon l'épaisseur de coque à atteindre.
Le liant, à base de ciment à granulométrie et dosage très bien maîtrisé, est très souvent complété par des adjuvants utiles : hydrophobe, résines, etc. L'application du liant se fait directement sur l'armature et les couches de grillage qui jouent alors également le rôle d'un "moule perdu". L'application de ce liant est fondatrice de la qualité et de la durabilité du résultat final. L'application idéale ne laissant aucune bulle d'air dans le liant, afin de celui-ci recouvre et adhère complètement aux structures métalliques. Par conséquent les méthodes de pulvérisation, projection ou injection ne sont pas conseillées.
La coque résultant, si la construction est réussie, atteint le même devis de poids que la même coque en bois. Les caractéristiques mécaniques sont très proches de celles de l'acier, l'élasticité en moins. Ce sont donc des coques plutôt très solides mais ne se déformant pas. Son entretien se ramène à celui d'une coque polyester, car en finition les coques ferro-ciment sont enduites d'époxy.
Le principal avantage de ce mode de construction est de pouvoir faire des coques en forme, sans moule.
[modifier] Les matériaux composite
Constitué d'une résine souvent polyester et d'une matrice de fibre de verre voir de fibre de carbone, ce matériau est très répandu dans la construction de plaisance depuis les année 1970. Il est facile d'entretien, recouvert de gelcoat. Il est solide et léger et se plie bien aux procédés industriels.La durabilité est très moyenne à cause de la dégradation chimique des résines (sauf époxy, rare car très cher).
[modifier] Illustrations de coques de bateaux
 Coque en matériaux composites d'un voilier moderne |
 Coque en acier d'un navire de commerce |
 Reconstruction d'une coque en bois |
 Catamaran rapide à coque en aluminium |
[modifier] Coques des sous-marins
Les coques des sous-marins ont subi plusieurs évolutions : les sous-marins ont une coque en forme de cigare, qui était déjà visible sur les premiers sous-marins et appelée alors « coque en goutte d'eau », en s'inspirant du corps des baleines. Cette forme réduit la traînée hydrodynamique en submersion, mais l'augmente en surface et dégrade la tenue à la mer en surface. Puisque la plupart des premiers sous-marins devaient opérer en surface à cause de leurs moteurs Diesel, leurs coques étaient un compromis : on considérait qu'une augmentation de traînée sous l'eau était acceptable étant donné leur faible vitesse. Ce n'est qu'à la fin de la Seconde Guerre mondiale que les sous-marins ont eu besoin de rester submergés pour échapper à la détection par avions et par radar, et la forme en cigare est redevenue d'actualité pour améliorer la vitesse et réduire le bruit. Sur les sous-marins modernes, la coque est parfois recouverte d'une couche épaisse de matériaux anéchoïques pour réduire encore le bruit.
La coque est surmontée du massif abritant le périscope et les différents mâts pour les systèmes électroniques (radar, radio, guerre électronique...). En haut du massif se situe la « baignoire » où se trouve l'équipe de quart quand le sous-marin est en surface ; il peut aussi y avoir une plateforme en-dessous équipée de fenêtres pour le mauvais temps.
[modifier] Double coque
Tous les sous-marins anciens ainsi que les petits sous-marins modernes n'ont qu'une seule coque. Les grands sous-marins ont généralement une coque supplémentaire ou des sections de coque à l'extérieur. Cette coque extérieure est mince et forme l'enveloppe externe du sous-marin ; elle ne supporte pas de différence de pression. C'est le rôle de la coque intérieure ou « coque de pression », qui supporte la différence entre la pression de l'eau à l'extérieur et la pression atmosphérique à l'intérieur.
Depuis la Première Guerre mondiale, on réalisé que la forme optimale pour résister à la pression (sphérique) ne convenait pas à une bonne tenue à la mer (coque de navire de surface) ou à une moindre résistance à l'avancement (en goutte d'eau), et les méthodes de construction limitaient encore les possibilités. Une solution fut trouvée sous la forme d'un compromis : une coque intérieur supportant la pression, une coque extérieure pour une forme optimale ; la coque extérieure est remplie d'eau pendant la submersion. À l'époque, seules certaines parties de la coque étaient ainsi doublées (voir image ci-contre), mais l'Allemagne avec le type XXI enferma pour la première fois entièrement la coque intérieure dans la coque externe.
Après la Seconde Guerre mondiale, les approches divergent : l'Union soviétique utilise les derniers développements allemands et adopte la double coque pour tous ses sous-marins lourds. Les sous-marins de l'OTAN gardent une coque simple, avec des sections de coque externe à l'avant et à l'arrière pour abriter les ballasts.
Bien qu'il y ait moins besoin de différentes formes, la double coque garde certains avantages : les renforts longitudinaux et transversaux peuvent être placés entre les coques pour gagner de la place ; certains équipements peuvent être montés sur la coque externe qui se déforme moins. Ainsi, la coque interne devient plus facile à assembler, puisqu'elle est habituellement plus longue et complexe à assembler. Si le sous-marin est endommagé, la coque externe peut encaisser les dégâts sans que le sous-marin ne soit trop affecté. Le bruit est également réduit grâce au découplage entre les coques.
L'inconvénient majeur de la double coque est la quantité de travail manuel à fournir pendant la construction ; l'Union soviétique avait adopté la technique de la soudure plus tôt et disposait d'une main d'œuvre moins chère qu'aux États-Unis ; de plus, l'Union soviétique voulait opérer sous la glace de l'océan Arctique où les sous-marins devaient briser la glace pour lancer leurs missiles. Les États-Unis considèrent toutefois la double coque comme une possibilité pour l'avenir, pour améliorer la capacité d'emport, la furtivité et le rayon d'action[1].
[modifier] Coque intérieure
La coque de pression est généralement construite en acier épais à haute résistance, avec uns structure complexe et une grande résistance en réserve ; elle est divisée en compartiments par le biais de cloisons étanches. On trouve quelques exemples de sous-marins avec plus de trois coques, comme ceux de la classe Typhoon qui possèdent deux coques de pression et trois plus petites protégeant le central, la chambre des torpilles et le gouvernail, tandis que le système de lancement des missiles se trouve entre les coques principales.
Il est difficile d'augmenter la profondeur maximale : en augmentant l'épaisseur de la coque, le poids total augmente, à moins de réduire le poids de l'équipement embarqué (à l'extrême, on obtient un bathyscaphe) ; si les sous-marins civiles peuvent se le permettre, ce n'est pas le cas des sous-marins militaires qui nécessitent de nombreux équipements. Leur profondeur a toujours été limitée par la technologie du moment.
Les sous-marins de la Première Guerre mondiale avaient des coques en acier non allié, et ne pouvaient pas plonger à plus de 100 m. Durant la Seconde Guerre mondiale, les aciers alliés à haute résistance furent utilisés, permettant des plongées jusqu'à 200 m. Il s'agit toujours du matériau principal utilisé actuellement, permettant des plongées à 250 - 400 m pour les sous-marins militaires. Pour dépasser cette limite, quelques sous-marins ont été construits avec des coques en titane, qui est presque aussi résistant que l'acier, mais plus léger et non magnétique, ce qui permet d'éviter la détection par détecteur d'anomalie magnétique. Les sous-marins en titane ont été particulièrement prisés en Union soviétique où toute une industrie a été créée pour développer ces sous-marins. Le sous-marin militaire ayant effectué la plus profonde est le Komsomolets, à 1000 m. Un sous-marin de classe Alfa aurait plongé à 1300 m[2], mais une opération continue à cette profondeur endommagerait de nombreux systèmes du sous-marin. Le prix du titane a entrainé l'abandon de ces projets à la fin de la guerre froide.
La construction des coques intérieures est compliquée par le fait qu'elle doive supporter des forces de plusieurs millions de tonnes. Quand la coque a une section en coupe parfaitement ronde, la pression est distribuée symétriquement et ne génère que des forces de compression. Quand la forme n'est pas parfaite, la coque plie et certains points subissent d'énormes pressions. Les déviations mineures, inévitables, sont compensées par des anneaux de renfort ; cependant, même un pouce (24,5 mm) de déviation de la forme ronde entraine une baisse de 30 % de la pression hydrostatique maximale et donc de la profondeur maximale[3]. Pendant la construction, toutes les parties doivent être soudées avec précision et sans défauts ; tous les joints sont vérifiés plusieurs fois avec des méthodes différentes. Ceci explique le coût élevé des sous-marins modernes (par exemple, un sous-marin de classe Virginia coute 2,6 milliards de dollars, plus de 200 000 par tonne de déplacement).
[modifier] Entretien & réparation
[modifier] Voir aussi
Flotteur est le nom parfois donné aux boules de verre ou maintenant de plastique destiné à maintenir les filets à la surface de l'eau. Des flotteurs spéciaux existent pour les filets immergés, y compris à grande profondeur où ils doivent résister à des pressions considérables. De tels flotteurs peuvent aussi supporter des repères (un drapeau coloré en général) rappelant au pêcheur où il a immergé un casier ou autre engin de pêche immergé.
[modifier] Sources
[modifier] Références générales
- (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu d’une traduction de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Submarine ».
