Brevet FR2007976A1 — publié le 19700116

MMU2 ' , mnH Les spécialistes sont unanimes pour admettre que les progrès réeents dans la technique des stabilisateurs passifs à ballast ont atteint un point où. l'on obtient des résultats tout à fait satisfaisants avec les stabilisateurs à ballast à surface libre? 5 mais les efforts sont poursuivis dans l'étude de stabilisateurs dans lesquels la géométrie intérieure et la structure interne des ballasts donnent lieu à une plage plus étendue d'efficacité du fonctionnement des ballasts pour une plus grande variété de caractéristiques de charge du navire. On rencontre des difficultés 10 particulières dans les stabilisateurs à ballast pour navires à longue période où. le facteur d'amplification dynamique du bali-ast est relativement faible. L'une des voies empruntées pour résoudre ce problème a consisté à élaborer un modèle de ballast qui, en vertu de sa forme, 15 est destiné à rester en résonance avec le roulis du navire en tout point a l'intérieur d'une gamme de fréquences (cf. par exemple le mémoire du Brevet allemand n° 1 253 091 en date du 26 octobre 1967)» En ce qui concerne cè ballast, le liquide a'différentes distances à parcourir et, en conséquence, du fait que la 20 vitesse est généralement constante, le ballast a différentes périodes. 11 en résulte, entre autres, que la courbe de phase d'un tel ballast est plus aplatie que celle d'un ballast rectangulaire libre. Sien que les ballasts de ce type puissent rester à l'état accordé sur toute l'étendue d'une gamme de fréquences, 25 la grandeur du couple de stabilisation est néanmoins fortement réduite, au point que l'efficacité du ballast est notablement compromise . l'invention a principalement poux but de résoudre le problème précité sans qu'il en résulte les inconvénients qui se présentent 30 dans les modèles connus de ballast, en fournissant un système nouveau et amélioré de stabilisation passive faisant appel au principe de l^. surface libre. On peut citer, à titre d'exemple de réalisation de l'invention, un ballast allongé, de forme généralement rectangulaire, disposé en travers du navire et comportant 35 des- éléments intérieurs qui délimitent une paire de ballasts latéraux opposés de telle sorte que l'un des ballasts latéraux communique avec un Cumpartiment intermédiaire vers l'arrière du ballast et que l'autre ballast latéral communique avec le.compartiment intermédiaire vers l'avant du ballast. Des éléments, délimitant 40 une ouverture de communication, sont disposés de telle sorte que 69 14482 2 2007976 le déplacement du liquide de ballastage, en réponâi^âUTTOTilis du navire, s'effectue quelque peu dans la direction avant ou arrière, puis vers le ballast latéral respectif. Si on le désire, le ballast peut être rendu actif par l'introduction d'un organe de 5 circulation ou unité de pompage au voisinage de l'ouverture centrale; dans d'autres cas, la section de l'ouverture peut être variable, de façon à régler le degré d'amortissement hydrodynamique communiqué au liquide de ballast. Avec cette dernière disposition, le niveau du liquide de ballast peut être tel que le 10 volume de liquide soit supérieur à ce qui est nécessaire pour accorder le ballast, ce qui accroît la grandeur du couple de stabilisation» lies ballasts réalisés selon l'invention auront la complète inertie d'un plan d'eau et offriront toutes les possibilités entre 15 celles d'un ballast libre et celles d'un ballast très contraint. Ainsi, avec la possibilité de régler l'ouverture pour un certain niveau de liquide, on peut faire varier la période du ballast entre celle d'un ballast "ouvert" très rapide et celle d'un ballast "contraint" lent, naturellement» l'accord peut être aussi 20 réalisé en modifiant le niveau du liquide de ballast. Le système selon l'invention aura deux périodes de résonance fondamentales et, en réglant la communication entre les deux compartiments, on peut agir favorablement sur cette période. La courbe de phase a une caractéristique aplatie qui réduit les risques d*instabilisa-25 tion d'un navire qui roule en dehors de sa fréquence de résonance. Le but principal de l'invention est de fournir un type nouveau et amélioré de stabilisateur à ballast du genre décrit, qui offre les avantages et résolve les problèmes ci-dessus esquissés. D'autres buts complémentaires de l'invention rassortiront 30 de la description détaillée suivante, considérée en référence aux dessins annexés dans lesquels les mêmes références chiffrées désignent des éléments semblables. La fig. 1 est une coupe transversale typique de la coque d'un navire auquel l'invention est appliquée; 35 La fig. 2 est une vue en plan supérieur d'un stabilisateur à ballast selon l'invention, le plafond ayant été supprimé; La fig. 3 est une coupe verticale et longitudinale du ballast, passant par la ligne 3-3 de la fig. 2; Les fig. 4» 7» 8 et 9 illustrent respéctivement, en plan 40 supérieur, quatre autres formes d'exécution de l'invention; 69 14482 3 2007976 les fig. 5 et 6, analogues aux fig1. 2 et 3 respectivement, illustrent un autre mode de réalisation de l'invention. Connue on peut le voir dans les figures, le ballast 12 selon l'invention est disposé dans un navire désigné dans l'enëémole 5 par 10 de telle sorte que sa grande dimension s'étende en travers de celui-ci et, de préférence, il est placé entre deux ponts qui servent de plafond et de fond pour ce ballast 12. Une masse de liquide 14» répartie sur toute l'étendue du ballast 12, emplit partieliôiaent celui-ci, le plafond 16 du ballast étant situé au-10 dessus de la surface du liquide à une hauteur suffisante pour qu'un espace d'air soit ménagé au-dessus du liquide sur toute l'étendue du ballast. Conformément aux principes énoncés dans le Brevet des Etats-Unis n° 3 054 173» le niveau du liquide peut être modifié dans le ballast alin de régler la période propre de 15 l'oscillation du liquide de oaliast. L'une des formes d'exécution de l'invention, illustrée par les fig. 2 et 3> consiste en une paire de cloisons verticales 18 et 20 qui s'étendent à partir des parois avant et arrière opposées du ballast 12 vers l'axe longitudinal de celui-ci. Les 20 cloisons 18 et 20'délimitent, avec les parois d'extrémité 22 et 24 du ballast, des ballasts latéraux et un compartiment central qui communique avec les zones latérales. D'autres éléments ou cloisons 30 et 32 divisent le compartiment central en couloirs avant et arrière qui communiquent avec 25 les ballasts latéraux opposés. Vers l'intérieur du navire, ces éléments 30 et 32 se terminent à distance l'un de l'autre, pour délimiter une ouverture 34 qne le liquide de ballast traverse en réponse au roulis du navire. Si on le désire, les éléments 30 et 32 peuvent délimiter plusieurs ouverture 34, dirigées horizonta-30 lement ou verticalement dans le ballast (voir par exemple la forme d'exécution de la fig. 9). S'agissant de la disposition à ouverture fixe représentée dans les fig. 2 et 3, l'ouverture 34 doit être dimensionnée en fonction du volume total du ballast, du couple que l'on cherche à obtenir du déplacement du liquide de 35 ballast et des conditions envisagées de chargement du navire. Etant donné que, dans cette forme d'exécution, le fonctionnement du ballast est commandé par réglage du niveau de liquide, la dimension de l'ouverture 34 doit être adaptée en général au niveau de liquide moyen ou à celui qui est établi le plus fréquemment. 40 Le liquide de ballast est constitué par toute substance 69 14482 4 2007^76 appropriée, par exemple l'eau douce, l'eau de mer, le mazout de réserve, l'huile de soute, ou tout autre genre de liquide ou de suspension liquide-solide* En service, le liquide de ballast se déplace de l'un des 5 ballasts latéraux vers l'autre en réponse à l'effet de roulis du navire et il cummunique à ce dernier un couple de stabilisation qui s'oppose à l'énergie interne qui amène le navire à rouler. Le couple de stabilisation est donc généralement en retard sur le roulis du navire d'un facteur de 90° environ. Lorsqu'un côté 10 du navire s'abaisse, le liquide contenu dans le couloir central en communication avec le ballast latéral qui descend s'écoule rapidement vers ce côté du navire et, en ce sens, la moitié du ballast fonctionne à la manière d'un ballast rapide, tandis que, du fait des éléments 30 et 32*- l'autre moitié du ballast agit 15 de façon amortie et continue à alimenter en liquide le côté opposé du ballast 12 tant que ce côté reste au-dessous de l'horizontale, Au moment où. le navire passe au-delà de sa position redressée, les conditions d'écoulement s'inversent. Cet effet se poursuit tant que le navire continue à rouler. 20 Une autre forme d'exécution de l'invention, illustrée par la fig, 4» comporte un dispositif désigné dans l'ensemble par 36 et représenté schématiquement sous la forme d'une vanne tournante qui permet de régler sélectivement la section de passage de l'ouverture 34. Il est bien entendu que tout genre approprié de 25 dispositif, par exemple des portes coulissantes montées sur rails ou vannes, des soupapes à clapet ou un appareillage à commande hydraulique, peut être utilisé à la place ou en combinaison avec la porte tournante représentée, laquelle n'est indiquée qu'à titre d'exemple. Dans cette forme d'exécution, le degré d'amortis-30 sement hydraulique communiqué au liquide en déplacement peut être réglé et l'ensemble du ballast 12 se comporte comme un ballast rapide ou lent selon la position de la porte 36. En outre, le ballast peut être complètement mis hors service dans les circonstances où. cela est nécessaire ou souhaitable, par fermeture com-35 plète de la porte. L'invention permet également de rendre la stabilisation active, comme l'illustre la forme d'exécution des fig, 5 et 6 : dans ce cas, il est installé une unité ou pompe de circulation 38 à alimentation électrique, commandée de préférence par tin 40 équipement électronique de détection de roulis (non représenté), 69 14482 5 2007976 actuellement utilisé couramment dans la techniqueo Le système ainsi rendu actif se révèle particulièrement utile sur les navires dont les facteurs d'amplification de roulis sont faibles, par exemple inférieurs à 5. Le mode de fonctionnement du système des 5 fig. 5 et 6 est le mêâe que celui qui a été décrit ci-dessus, l'unité 38 étant mise en marche pour augmenter le transfert de liquide pendant les parties sensibles du cycle de roulis. Au besoin, des ouvertures additionnelles 4-0 peuvent être prévues pour accroître le volume de passage. 10 D'autres formes d'exécution de l'invention sont illustrées par les fig. 7 et 8. Dans le système de la fig. 7» les cloisons 4-6 sont dirigées vers l'extérieur et vers l'axe longitudinal du ballast afin d'augmenter la capacité des ballasts latéraux1. Le système représenté dans la fig. 8 comporte des éléments addition-15 nels 48 et 50 qui délimitent une autre ouverture resserrée 52, s'étendanx de préférence du haut en bas du ballast au seuil'de chaque ballast latéral, afin d'amortir encore le liquide à ce niveau et de permettre d'agrandir l'ouverture 54 dans la cloison 53 qui se raccorde aux cloisons 50. Le mode de fonctionnement de 20 ces systèmes est pratiquement le même que celui qui a été décrit ci-dessus. Il est du reste bien entendu que les modes de réalisation de l'invention qui ont été décrits ci-dessus, en référence aux dessins annexés, ont été donnés à titre purement indicatif et 25 nullement limitatif et que de nombreuses modifications peuvent être apportées sans que l'on s'écarte pour cela du cadre de la présente invention. 69 14482 6 2007976 REVmDICATIOïïS 1Ballast de stabilisation de roulis à surface libre pour navires, comprenantîdes premiers moyens de cloisonnage interne qui s'étendent a partir de parois latérales opposées du ballast et traversent partiellement celui-ci pour délimiter une paire de 5 ballasts latéraux et un compartiment intermédiaire? des seconds moyens de cloisonnage interne qui s'étendent à partir des premiers moyens de cloisonnage interne en travers du navire dans le compartiment intermédiaire, ces seconds moyens de cloisonnage servant de séparation pour délimiter deux zones arrière et avant 10 du compartiment intermédiaire et formant une ouverture de communication entre^d'une part^l'un des ballasts latéraux et la zone arrière du compartiment intermédiaire^et, d'autre part, l'autre ballast latéral et la zone avant du compartiment intermédiaire dans la direction avant-arrière} et un liquide remplissant par- 15 tiellement le ballast, l'air pouvant circuler librement au-dessus du liquide sur toute l'étendue du ballast; 2.- Ballast de stabilisation selon la revendication 1), caractérisé par le fait que les moyens de cloisonnage sont disposés de façon à provoquer un déplacement de liquide important à travers 20 l'ouverture en réponse au roulis du navire, ce déplacement de liquide étant en retard d'un angle de phase approprié sur le ruulis du navire et étant soumis à un amortissement hydraulique; 3.- Ballast de stabilisation selon la revendication 1), caractérisé par le fait que l'ouverture s'étend au-dessus et au-dessous 25 du niveau statique du liquide de ballast; 4.- Ballast de stabilisation selon la revendication 1), caractérisé par le fait que les premiers moyens de cloisonnage s'étendent perpendiculairement aux parois du ballast et que les seconds moyens de cloisonnage s'étendent l'un vers l'autre, dans l'aligne- 30 ment l'un de l'autre; 5»- Ballast de stabilisation selon la revendication 1), caractérisé par le fait que les premiers moyens de cloisonnage s'étendent à partirtdes parois latérales du ballast selon un angle oblique; 35 6.- Ballast de stabilisation selon la revendication 1), caractérisé par le fait qu'il est prévu des moyens variablès pour régler sélectivement la surface effective de l'ouverture et régler ainsi le degré d'amortissement appliqué au liquide de ballast; 40 7.- Ballast de stabilisation selon la revendication 1), compor 69 14482 7 2007976 tant en outre des trosièmes moyens de cloisonnage qui délimitent des ouvertures resserrées au niveau du seuil entre chaque ballast latéral et le compartiment intermédiaire; 8.- Ballast de stabilisation selon la revendication 1), caracté-5 risé par le fait que des moyens de pompage du liquide y sont disposés au-dessous du niveau statique pour pomper le liquide de ballast entre l'une et l'autre des zones du compartiment intermédiaire ; 9.- Ballast de stabilisation selon la revendication 1), caracté-10 risé par le fait qu'il est formé plusieurs ouvertures dans les seconds moyens de cloisonnage*