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 composée de plusieurs éléments :
- Les 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
- Le pont
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.
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[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.
[modifier] L'acier
L'acier est actuellement le matériau le plus répandu (en considérant le tonnage de la flotte mondiale).
[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.
[modifier] ferro-ciment
type de construction qui consiste à étaler des grillages et d'y déposer de couches de ciment . -type voilier entretien facile résistance moindre
[modifier] Les matériaux composites
Coque en plastique 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
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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 intéreure 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 dégats 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<ref>http://www.nationaldefensemagazine.org/issues/2000/May/Virginia-Class.htm National Defence magazine</ref>.
[modifier] Pressure hull
The pressure hull is generally constructed of thick high-strength steel with a complex structure and high strength reserve, and is separated with watertight bulkheads into several compartments. There are also examples of more than two hulls in a submarine, like the Typhoon class, which has two main pressure hulls and three smaller ones for control room, torpedoes and steering gear, while the missile launch system is located between the main hulls.
The dive depth cannot be increased easily. Simply making the hull thicker increases the weight and requires reduction of the weight of onboard equipment, ultimately resulting in a bathyscaphe. This is affordable for civilian research submersibles, but not military submarines, so their dive depth was always bound by current technology.
WW1 submarines had their hulls built of carbon steel, and could not submerge below 100 meters. During World War Two, high-strength alloyed steel was introduced, allowing for depths up to 200 meters. High-strength alloyed steel is still the main material for submarines today, with 250-400 meters depth limit, which cannot be exceeded on a military submarine without sacrificing other characteristics. To exceed that limit, a few submarines were built with titanium hulls. Titanium is almost as strong as steel, lighter than it, and also is non-magnetic, which is important for stealth. Titanium submarines were especially favored by the Soviets, who developed specialized high-strength alloys, built an industry for producing titanium with affordable costs and have several types of titanium submarines. Titanium alloys allow a major increase in depth, but other systems need to be redesigned as well, so test depth was limited to 1000 meters for K-278 Komsomolets, the deepest-diving military submarine. An Alfa class submarine may have successfully operated at 1300 meters <ref>Federation of American Scientists</ref>, though continuous operation at such depths would be an excessive stress for many submarine systems. Despite its benefits, high costs of titanium construction led to abandonment of titanium submarines idea as the Cold War ended.
The task of building a pressure hull is very difficult, as it must withstand a force of several million tons. When the hull is perfectly round in cross-section, the pressure is evenly distributed, and causes only hull compression. If the shape is not perfect, the hull is bent, with several points heavily strained. Inevitable minor deviations are resisted by the stiffener rings, but even a one inch (25 mm) deviation from roundness results in over 30 percent decrease of maximal hydrostatic load and consequently dive depth <ref>US Naval Academy</ref>. The hull must therefore be constructed with very high precision. All hull parts must be welded without defects, and all joints are checked several times using different methods. This contributes to very high cost of modern submarines (for instance, a Virginia class attack submarine costs 2.6 billion dollars, over $200,000 per ton of displacement).
[modifier] Entretien & réparation
[modifier] Sources
[modifier] Références générales
- (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu d'une traduction de l'article en anglais : « Submarine ».
[modifier] Notes
<references/>
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