Qu'est-ce qu'un arc bulbeux?

La résistance la plus forte à laquelle tout navire est confronté dans les opérations standard provient du déplacement lorsque la coque se déplace dans l'eau. Les vagues qui montent à l'avant sont de l'eau qui est repoussée plus vite qu'elle ne peut s'éloigner. Il faut beaucoup d'énergie pour surmonter la viscosité et la masse d'eau, ce qui signifie brûler du carburant, ce qui augmente les coûts.

Un arc bulbeux est une extension de la coque juste en dessous de la ligne de flottaison. Il a de nombreuses variations de forme subtiles, mais il s'agit essentiellement d'une partie avant arrondie qui s'évase légèrement en se fondant dans la construction traditionnelle de la coque à déplacement. Ces saillies avant sont environ deux fois plus longues que la largeur de la base et elles ne s'étendent généralement pas vers l'avant au-delà du sommet de l'arc. Le principe de base est de créer une zone de basse pression pour éliminer la vague d'étrave et réduire la traînée.

Apparu pour la première fois sur l'USS Delaware en 1910, l'arc bulbeux était une conception controversée de l'architecte de navire de la marine américaine David W. Taylor.

Une grande partie de la controverse a disparu dix ans plus tard lorsque les navires à passagers ont commencé à exploiter la conception pour augmenter les vitesses.

Les coques construites avec des sections d'arc bulbeuses sont courantes aujourd'hui. Dans certaines conditions, ce type de conception est très efficace pour rediriger les forces de résistance hydrodynamique et de traînée. Il y a un mouvement contre les arcs bulbeux qui permet une plus grande flexibilité des navires à un moment où la «vapeur lente» est un moyen d'économiser du carburant.

Bonnes conditions pour les arcs bulbeux

La conception d'un navire avec un arc bulbeux est discutée dans de nombreux manuels et articles techniques. Il est souvent appelé une théorie ou un art, ce qui est un moyen court de dire que personne n'est sûr à 100% de ce qu'il écrit. Il y a des détails à régler, mais les constructeurs modernes ont des moyens exclusifs d'analyser et d'intégrer tous les aspects hydrodynamiques de leurs coques et ces méthodes sont des secrets stricts.

Un arc bulbeux fonctionne mieux dans certaines conditions et une bonne conception donne des gains d'efficacité dans toute la gamme de ces facteurs.

La vitesse - À basse vitesse, un arc bulbeux emprisonnera l'eau au-dessus du bulbe sans former de zone de basse pression pour annuler la vague d'arc. Cela entraîne une traînée accrue et une perte d'efficacité. Chaque conception a ce que l'on appelle la vitesse de coque la plus efficace, ou souvent juste la vitesse de coque. Ce terme fait référence à la vitesse à laquelle la forme de la coque agit sur l'eau est un moyen de produire le minimum de traînée possible.

Cette vitesse de coque idéale pourrait ne pas être la vitesse maximale d'un navire car à un moment donné, la zone de pression inférieure créée par les caractéristiques de la proue devient plus grande que nécessaire. Une zone d'eau à basse pression plus grande que la coque est inefficace et conduit à une réponse réduite du gouvernail.

Idéalement, le cône d'eau à basse pression s'effondrera juste avant les accessoires. Cela donne aux pales de l'hélice quelque chose contre laquelle pousser et limite la cavitation au niveau des étais et du gouvernail. La cavitation entraînera une efficacité réduite des accessoires, une direction lente et une usure excessive des composants de la coque et de la transmission.

Taille - Les navires de moins de 49 pieds (15 m) n'ont pas suffisamment de surface mouillée pour profiter d'un arc bulbeux. La quantité de traînée sur une coque est liée à sa zone mouillée. La structure de l'ampoule augmente également la traînée et à un certain point, les avantages se réduisent à zéro. Inversement, les grands navires avec une proportion élevée de flottaison par rapport à la zone frontale utilisent plus efficacement la proue bulbeuse.

Mauvaises conditions pour les arcs bulbeux

Des mers agitées - Alors qu'une coque traditionnelle monte avec la vague, une coque avec un arc bulbeux peut creuser même si elle est conçue pour soulever l'arc dans des conditions normales. La question de l'assiette est l'un des aspects les plus profondément diviseurs de la conception de l'arc parmi les architectes navals. Il y a aussi un énorme aspect psychologique parmi les équipages qui perçoivent ce design d'arc comme dangereux dans les tempêtes. Il y a une certaine vérité que ces arcs s'enfoncent dans les faces des vagues, mais il n'y a pas de preuve qu'il soit plus dangereux que les conceptions traditionnelles.

La glace - Certains navires brise-glace ont une forme spéciale de proue bulbeuse qui est fortement renforcée. La plupart des arcs bulbeux sont sujets aux dommages car ils sont le premier point de contact avec un obstacle.

En plus de la glace, les gros débris et les objets fixes comme les faces des quais peuvent endommager ces arcs sous-marins étendus.