Deux mécanismes distincts, à ne jamais confondre
On range souvent « carènes liquides » et « envahissement » dans le même tiroir mental. Ce sont deux phénomènes différents, et les confondre fait rater les questions d’examen comme les décisions à bord.
La carène liquide est un effet de stabilité sans variation de poids : le liquide est à bord, dans une capacité prévue pour lui, et c’est sa liberté de se déplacer qui coûte du redressement. Le déplacement du navire ne change pas, sa flottaison ne change pas, mais son GM effectif diminue.
L’envahissement est une variation de poids et de flottabilité : de l’eau entre là où elle ne devait pas, le navire s’enfonce, sa réserve de flottabilité diminue. Et cette eau, comme elle n’a ni cloison ni volume défini, apporte en prime la pire des surfaces libres.
Chiffrer l’effet de carène liquide
Le programme du capitaine 500 ne se contente plus de la définition : il demande d’évaluer. Voici la relation à connaître.
La surface libre provoque une élévation virtuelle du centre de gravité — donc une perte de hauteur métacentrique — qui vaut :
perte de GM = (i × ρ) ÷ Δ
avec i le moment d’inertie transversal de la surface libre (en m⁴), ρ la masse volumique du liquide contenu (en t/m³) et Δ le déplacement du navire (en tonnes). S’il y a plusieurs capacités entamées, on additionne leurs contributions.
Pour une surface libre rectangulaire de longueur l et de largeur b, le moment d’inertie transversal vaut i = l × b³ ÷ 12. Cette formule porte trois enseignements, et ce sont eux qu’on attend de toi bien plus que le calcul lui-même.
Le volume de liquide n'apparaît pas
Ni la hauteur de liquide, ni la quantité ne figurent dans la formule. Une capacité remplie à 5 % et une capacité remplie à 50 % ont la même surface libre tant que le liquide couvre le fond sur toute sa largeur — donc le même effet. Le recueil de 2008 fixe d’ailleurs le seuil pratique : au-delà de 98 % de remplissage, l’effet n’a plus à être pris en compte.
La position de la capacité n'apparaît pas non plus
Ni la hauteur de la capacité dans le navire, ni sa distance à l’axe. Une caisse journalière haute et un ballast bas de même géométrie coûtent le même GM au titre de la surface libre. Leur poids, lui, agit séparément selon sa position — ce sont deux effets à traiter l’un après l’autre, pas à mélanger.
La largeur est au cube — c'est le levier
Diviser la largeur par deux divise le moment d’inertie par huit ; mais comme on obtient alors deux compartiments au lieu d’un, l’effet total est divisé par quatre. En trois compartiments, par neuf. Une cloison longitudinale est donc le remède le plus efficace qui soit, et c’est la raison d’être des subdivisions dans les grandes capacités.
Le recueil de 2008 impose de calculer ces moments d’inertie à 0° de gîte, et de retenir, pour les liquides de consommation, la combinaison de capacités qui donne le plus grand effet. Autrement dit : on ne calcule pas la situation moyenne, on calcule la plus défavorable.
Voir aussi
G, B, M et la hauteur métacentrique GM : ce qui rend un navire stable, ce qui fait monter G, et pourquoi une gîte permanente n'est jamais anodine.
La définition qualitative des carènes liquides, au niveau attendu du capitaine 200.
L’angle de début d’envahissement : une borne, pas une statistique
C’est la notion qui relie la carène liquide à l’avarie, et le programme du capitaine 500 la cite nommément.
Deux conditions vont donc ensemble : non refermable de façon étanche ET susceptible de laisser passer un envahissement progressif. Un simple trou n’est pas un θf ; un panneau qui ne ferme plus, une manche à air, une porte de rouf, oui.
Ce que cette borne change concrètement :
- Elle tronque la courbe GZ. Au-delà de θf, la courbe théorique décrit un navire qui n’existe plus, puisque l’eau est entrée.
- Elle resserre les critères. Quand θf est inférieur à 40°, c’est θf qui remplace 40° dans les intervalles d’aires de la division 211 — un navire dont une ouverture s’immerge à 34° est évalué sur (0 ; 34°) et (30° ; 34°).
- Elle a un nom et une adresse. Le texte impose d’indiquer, pour chaque cas de chargement, l’angle et l’ouverture qui le détermine. Savoir laquelle, c’est savoir ce qu’il faut garder fermé en mer.
Voir aussi
Lire une courbe des bras de levier de redressement : GZ maximum, aires en mètre-radian, seuils réglementaires, et le piège des critères qui changent selon le navire.
Comment θf redessine les intervalles d'aires sur la courbe.
L’envahissement progressif : une boucle, pas un remplissage
L’image du seau qui se remplit est trompeuse, parce qu’elle suggère un processus linéaire qu’on pourrait arrêter en bouchant le trou. L’envahissement progressif est une boucle qui s’auto-entretient.
L'eau entre par la brèche initiale
Collision, échouement, défaut de fermeture. Le volume envahi ajoute du poids et retire de la flottabilité au navire.
Le navire s'enfonce, gîte ou change d'assiette
Le poids ajouté n’est presque jamais centré : le navire prend de la gîte, ou pique de l’avant, ou les deux. Sa flottaison se déplace.
Une nouvelle ouverture passe sous l'eau
Un panneau, une manche à air, une porte qui étaient hors d’eau se retrouvent immergés. C’est le franchissement de θf, et ce n’est plus la brèche d’origine qui commande.
L'eau entre par ce nouveau chemin, et la boucle se referme
Le volume envahi croît, l’inclinaison augmente, une ouverture de plus s’immerge. À partir d’un certain point, la vitesse d’entrée d’eau dépasse toute capacité d’assèchement du bord.
Et l’eau ainsi entrée est la pire des carènes liquides : elle occupe toute la largeur disponible du local envahi, donc son moment d’inertie est maximal. Un pont, une cale ou un local largement envahi cumule le poids ajouté, la flottabilité perdue et une surface libre à sa valeur maximale — les trois effets défavorables en même temps.
Le compartimentage : découper pour borner le sinistre
Le programme du capitaine 500 demande de justifier le compartimentage, d’en définir les modalités, et de situer ses différents éléments. Le raisonnement est simple.
Une coque d’un seul tenant a une propriété fatale : n’importe quelle brèche envahit tout le volume. En la découpant par des cloisons étanches transversales, on obtient des compartiments indépendants : une brèche n’envahit plus que le compartiment percé, et le reste de la réserve de flottabilité continue de porter le navire.
Le compartimentage se juge donc sur deux questions : combien de compartiments le navire peut-il perdre en restant à flot, et avec quelle stabilité résiduelle. Rester à flot ne suffit pas — un navire qui flotte avec une gîte de 40° et plus aucun bras de levier n’est pas un navire sauvé.
Pour évaluer cet état après avarie, deux méthodes de calcul coexistent. Ce sont des conventions de théorie du navire, enseignées comme telles — ni la division 211 ni le recueil de 2008 ne les nomment, donc ne les cite pas comme une prescription réglementaire dans une copie. La méthode de la carène perdue considère que le compartiment envahi cesse d’appartenir au volume flottant : le déplacement et la position du centre de gravité ne changent pas, c’est la carène qui est amputée. La méthode du poids ajouté considère au contraire l’eau entrée comme une masse embarquée : le déplacement augmente, le centre de gravité se déplace, et il faut alors compter la surface libre de cette eau. Les deux conduisent à la même flottaison finale, mais pas aux mêmes valeurs intermédiaires — d’où l’importance de savoir laquelle on manipule.
Ce que dit le texte français sur la stabilité après avarie
Un point de périmètre qui évite un contresens fréquent. La division 211 comporte bien une partie B intitulée « Stabilité après avarie », mais son chapitre 211-3 est consacré à un cas précis : les navires rouliers à passagers, en application de l’accord de Stockholm.
Le présent chapitre a pour objet de donner des prescriptions spécifiques de stabilité applicables aux navires rouliers à passagers, afin d’améliorer la capacité de survie de ces navires en cas d’avarie due à une collision et d’offrir aux passagers et à l’équipage un niveau de sécurité élevé.
Ce chapitre raisonne sur la hauteur d’eau accumulée sur le pont roulier, déterminée à partir de la hauteur de houle significative de la zone maritime exploitée. C’est la traduction réglementaire directe du drame des rouliers : quelques dizaines de centimètres d’eau libre sur un pont-garage sans cloisonnement représentent une surface libre gigantesque, et le navire perd sa stabilité avant d’avoir perdu sa flottabilité.
Ne conclus donc pas que la division 211 fixe la stabilité après avarie de tous les navires : sa partie B ne traite que ce cas-là. Pour les autres types, le référentiel se trouve dans d’autres textes, qu’il faut identifier navire par navire plutôt que supposer. On peut noter au passage que la division 211 elle-même renvoie au chapitre II-1, partie B, de SOLAS 2020 pour les navires rouliers à passagers neufs certifiés pour le transport de plus de 1 350 personnes.
Voir aussi
Le dossier de stabilité comme outil de bord : cas de chargement types, condition d'arrivée à 10 %, vérification avant appareillage et retour à une situation sûre.
Vérifier les critères à l'état intact avant d'appareiller — le préalable à tout ce qui précède.