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Le principal facteur permettant a un bateau de flotter est en premier lieu le métacentre. Nous pouvons observer que lorsqu’un bateau flotte c’est-à-dire qu’il est stable cela est du à l’application de plusieurs forces.
Le centre de gravité est le point de concentration des différentes forces qui permet à un corps de se trouver en équilibre. Le centre de gravité ne bouge pas.
Le centre de carène est le point où s’applique la résultante des forces hydrodynamiques. Le centre de carène se déplace en fonction de la surface de coque immergée. La position du centre de carène varie avec l’enfoncement du gîte et de l’assiette. Il est noté généralement « C » pour Carène.
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Les conditions nécessaires pour qu’un navire flotte sont :
- Le poids du navire doit être égal à la poussée d’Archimède.
- le poids et la poussée d’Archimède doivent se situer sur le même axe.
- Et surtout le centre de carène doit se situer au-dessus du centre de gravité.
Nous pouvons remarquer que, sous l’effet du vent ou autres facteurs météorologiques, le centre de carène se déplace sur un arc de cercle de centre « m » qui est appelé point d’application de carène ou métacentre de carène.
Un métacentre de carène est toujours au-dessus du centre de gravité (G) d'un navire, alors que le centre de carène est fréquemment au-dessous de ce dernier. Plus le métacentre de carène sera haut, plus la stabilité de forme du navire sera grande.
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La position du centre de gravité du navire (G) doit être surveillée. Un chargement dans les hauts fera monter G, un chargement dans les bas fera descendre G. Un navire commencera donc, de manière générale, par charger dans les fonds avant de charger dans les compartiments supérieurs. La valeur de GM est sujette à des réglementations.
Quand le navire change de gîte ou d’assiette (voir partie 4), le centre de carène se déplace. Pour une légère variation de gîte (ou d'assiette), le déplacement peut être assimilé à l'arc d'un cercle dont le métacentre est le centre. Le rayon de cet arc de cercle est appelé rayon métacentrique. On distingue le rayon métacentrique transversal et le rayon métacentrique longitudinal, ce dernier a approximativement la valeur de la longueur du navire, contrairement au rayon métacentrique transversal qui a une valeur bien moindre.
Inclinaison transversale : Si on incline le navire, le poids du navire ne change pas, le point G ne bouge donc pas, et la force reste dirigée vers le bas perpendiculairement à la ligne de flottaison la forme de la carène est par contre modifiée. Cette modification se fait à volume constant (isocarène). La force et la direction de la poussée ne change pas mais son point d’application B va bouger en décrivant ,un arc de cercle ayant comme centre un point « m » appelé métacentre transversal et un rayon « r » appelé rayon métacentrique.
Point d’application de la poussée d’Archimède :
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Tout se passe comme si la poussée d'Archimède s'appliquait au centre de carène et au centre de gravité du fluide déplacé par la carène. C'est l'ensemble des parties du flotteur qui seront à un moment donné en contact avec l'eau d'un navire c’est-à-dire au centre de gravité du volume de fluide déplacé.
Pour ce qui est d'un navire, en revanche, le centre de carène est souvent situé au-dessous du centre de gravité afin d'éviter des moments de redressement trop importants. Cependant, lorsque l'inclinaison du navire change (roulis), le centre de carène se déplace latéralement plus que le centre de gravité, ce qui génère un couple qui tend à ramener le navire à son inclinaison d'origine. La stabilité est alors assurée par la position du métacentre, qui est le point d'application des variations de la poussée. Ce métacentre doit se trouver au-dessus du centre de gravité.
