Stabilité du navire et cargaison pour le OOW

Prérequis

Vous devez maîtriser l'arithmétique de base des moments (poids × distance), la trigonométrie simple (sinus et tangente) et les parties d'un navire. Des leçons précédentes de ce cours vous ont appris le rôle de l'officier de quart à la passerelle et les tâches définies dans la MGN 315, y compris l'obligation d'assurer une veille de pont correcte au port. La stabilité des petites unités, vue dans les cours RYA (pourquoi un voilier gîte puis se redresse, et pourquoi l'eau qui ballotte dans les fonds est dangereuse), constitue un bon point de départ, mais la stabilité d'un navire de commerce se calcule, elle ne se ressent pas.

Pour le certificat d'officier de quart (Unlimited) (règle II/1 de la STCW), la stabilité et les opérations de cargaison sont examinées dans le programme Stability and Operations de la MCA et à l'examen oral (voir la MSN 1856 et les documents du programme MCA pour le champ en vigueur).

Objectifs d'apprentissage

• Définir le déplacement, le port en lourd et le poids lège, et utiliser TPC, FWA et DWA.
• Situer les centres K, G, B et M, et expliquer la hauteur métacentrique (GM).
• Calculer un nouveau KG et un nouveau GM après chargement et déchargement, y compris une correction de surface libre.
• Lire une courbe de bras de redressement GZ et énoncer les critères de stabilité intacte de l'OMI.
• Expliquer l'effet de surface libre et les moyens de le réduire.
• Distinguer une gîte d'un angle de dérapage (loll) et corriger chacun en toute sécurité.
• Calculer la gîte et la variation d'assiette dues à des poids en déplacement.
• Lire les marques de charge et appliquer les règles des lignes de charge.
• Assurer la surveillance de cargaison et les tâches de ballast de l'OOW au port, et les contrôles pratiques de stabilité en mer.

Pourquoi l'OOW a besoin de la stabilité

La stabilité est en général calculée par le second capitaine, à l'aide du calculateur de chargement, et approuvée par le commandant. Mais l'OOW est celui qui se trouve sur le pont lorsque le navire commence à gîter de façon inattendue pendant les opérations de cargaison, celui qui lit les tirants d'eau, qui surveille les pompes de ballast, et celui qui se trouve à la passerelle lorsque le navire commence à rouler lentement et reste suspendu en fin de roulis. De nombreux chavirages et défaillances de cargaison ont commencé par des signes qu'un homme de quart aurait pu remarquer. Vous devez comprendre ce que signifient les chiffres afin de voir quand la réalité ne correspond pas à eux.

Déplacement et tirant d'eau

Termes de base

• Déplacement (Δ) : la masse totale du navire et de tout ce qui se trouve à bord, en tonnes. Selon le principe d'Archimède, il est égal à la masse d'eau déplacée : Δ = volume immergé × masse volumique de l'eau.
• Poids lège : le navire sans cargaison, carburant, eau, provisions ni équipage.
• Port en lourd (DWT) : tout ce que le navire emporte : cargaison, carburant, eau douce, ballast, provisions, équipage et effets. Port en lourd = déplacement − poids lège.
• Masse volumique : l'eau de mer est prise égale à 1,025 t/m³ et l'eau douce à 1,000 t/m³. L'eau de bassin se situe entre les deux et se mesure à l'aide d'un densimètre.

Tonnes par centimètre (TPC)

Le TPC est la masse qui modifie le tirant d'eau moyen de 1 cm :

TPC = surface de flottaison × masse volumique ÷ 100

Il figure dans les tables hydrostatiques du navire en fonction du tirant d'eau. Utilisez-le pour les petites variations : charger 300 t sur un navire de TPC 30 l'enfonce de 10 cm.

Allocation pour eau douce (FWA) et allocation pour eau de bassin (DWA)

Un navire flotte plus profondément dans l'eau douce que dans l'eau de mer, car l'eau douce est moins dense. La FWA est l'augmentation du tirant d'eau, en millimètres, lors du passage de l'eau salée à l'eau douce au déplacement d'été :

FWA (mm) = Δ ÷ (4 × TPC)

Dans une eau de bassin de masse volumique ρ (t/m³, écrite en kg/m³ dans la formule) :

DWA (mm) = FWA × (1025 − ρ) ÷ 25

Ainsi, un navire qui charge dans un port fluvial avec une eau de bassin de 1010 kg/m³, et une FWA de 150 mm, peut immerger sa ligne de charge de DWA = 150 × 15 ÷ 25 = 90 mm, car il remontera de cette quantité en arrivant dans l'eau de mer.

Les centres : K, G, B et M

• K, la quille : le point de référence pour les hauteurs verticales.
• G, le centre de gravité : le point où s'applique tout le poids du navire. KG est sa hauteur au-dessus de la quille. Il dépend de la façon dont le navire est chargé, et c'est le chiffre que vous contrôlez.
• B, le centre de carène : le centre du volume immergé, où s'exerce la poussée d'Archimède vers le haut. KB dépend du tirant d'eau (et de la forme de la coque).
• M, le métacentre transversal : pour de petits angles de gîte, le point où la verticale passant par le centre de carène incliné coupe l'axe du navire. KM = KB + BM, où BM = I ÷ V (le moment d'inertie de la surface de flottaison par rapport à l'axe longitudinal, divisé par le volume immergé). KM se lit dans les tables hydrostatiques pour le tirant d'eau.

Hauteur métacentrique (GM)

GM = KM − KG

Lorsque le navire gîte, B se déplace vers le côté bas (vers B1), car davantage de volume est immergé de ce côté. Le poids agit toujours vers le bas à travers G ; la poussée agit vers le haut à travers B1. La distance horizontale entre les deux lignes d'action est le bras de redressement GZ. Le schéma ci-dessous montre la géométrie.

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• Si M est au-dessus de G (GM positif), le couple ramène le navire à la verticale : stable.
• Si G et M coïncident (GM nul) : indifférent. Le navire reste à l'angle auquel on l'a poussé.
• Si G est au-dessus de M (GM négatif) : instable à la verticale. Le navire gîte jusqu'à trouver un angle où il est stable, ou chavire.

Pour de petits angles (jusqu'à environ 10° à 15°) :

GZ = GM × sin θ

et le moment de redressement = Δ × GZ (tonnes-mètres).

Raide et mou

Un GM élevé donne un navire raide : un fort moment de redressement et un roulis court, rapide et saccadé, inconfortable, qui sollicite les arrimages et peut déplacer la cargaison (les porte-conteneurs et les navires à lourds colis, avec de grands GM, en souffrent). Un GM faible donne un navire mou : un roulis long, lent et paresseux, et une réserve de stabilité réduite. L'idéal est un GM modéré.

La période de roulis donne un contrôle pratique du GM. Une approximation courante est :

Période de roulis T (secondes) ≈ 2 × C × B ÷ √GM

où B est la largeur hors membres du navire et C un coefficient généralement compris entre 0,37 et 0,42 (le Code international de stabilité à l'état intact de l'OMI en donne une formule). Si la période de roulis s'allonge sensiblement au cours d'une traversée (combustible consommé dans les double-fonds, accumulation de glace, eau sur le pont, citernes à surface libre), le GM diminue. Signalez-le.

Calcul du KG et du GM

Méthode des moments

Le moment vertical de chaque poids par rapport à la quille est égal au poids × son propre KG (souvent écrit Kg). Le nouveau KG est le moment total divisé par le déplacement total :

KG = Σ(poids × Kg) ÷ Σpoids

Les poids déchargés sont comptés comme des poids négatifs.

Calcul détaillé du GM

Un navire a un déplacement de 10 000 t et un KG de 7,20 m. Il charge 500 t de cargaison dans la cale basse à Kg 2,0 m et décharge 200 t du entrepont à Kg 9,0 m. Après les opérations, les moments de surface libre des citernes non pleines totalisent 1 500 t·m. Au déplacement final, les tables hydrostatiques donnent KM 7,90 m.

1. KG solide = 71 200 ÷ 10 300 = 6,913 m.
2. Correction de surface libre (FSC) = 1 500 ÷ 10 300 = 0,146 m.
3. KG fluide = 6,913 + 0,146 = 7,059 m.
4. GM (fluide) = KM − KG fluide = 7,900 − 7,059 = 0,841 m.

Le GM initial minimal de l'OMI est de 0,15 m ; le navire est donc largement dans les limites pour ce critère. Remarquez que charger bas et décharger haut a abaissé G, augmentant le GM, tandis que les citernes non pleines lui ont coûté près de 15 cm.

Effet de surface libre

Lorsqu'une citerne est partiellement remplie (non pleine), le liquide se déplace vers le côté bas lorsque le navire gîte. Son centre de gravité se déplace vers le côté bas, ce qui réduit le bras de redressement comme si G s'était élevé. Cette élévation virtuelle de G est la correction de surface libre :

FSC = moment de surface libre ÷ Δ

Pour une citerne rectangulaire, le moment de surface libre (t·m) = (l × b³ ÷ 12) × masse volumique du liquide contenu dans la citerne

où l est la longueur et b la largeur de la citerne.

Points clés :

• Il dépend du cube de la largeur de la citerne, et non de la quantité de liquide qu'elle contient. Une citerne avec quelques centimètres d'eau au fond a presque le même effet qu'une citerne à moitié pleine.
• Diviser une citerne par une cloison longitudinale en deux moitiés égales réduit l'effet de surface libre au quart (chaque moitié a un huitième du b³ d'origine ; deux moitiés font un quart).
• Limitez au minimum le nombre de citernes non pleines. Remplissez-les complètement ou videz-les.
• L'eau sur le pont, dans les cales ou provenant de la lutte contre l'incendie a un fort effet de surface libre. L'eau d'extinction a fait chavirer des navires à quai. Pompez-la.

Exemple : un double-fond de 20 m de long et de 10 m de large, non plein d'eau de mer. Moment de surface libre = 20 × 10³ ÷ 12 × 1,025 = 1 708 t·m. Sur un navire de 10 300 t, cela donne une FSC de 0,166 m : une seule citerne annule à elle seule environ un cinquième du GM de l'exemple détaillé.

La courbe GZ

Pour les grands angles, GZ n'est pas égal à GM × sin θ, car la surface de flottaison change de forme lorsque le bord du pont passe sous l'eau ou que le bouchain émerge. Les documents de stabilité du navire fournissent les courbes croisées (courbes KN), et :

GZ = KN − KG × sin θ

(avec KG corrigé de la surface libre). Tracer GZ en fonction de la gîte donne la courbe de stabilité statique. Le schéma ci-dessous montre une courbe typique et les critères de l'OMI.

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Ce qu'il faut lire :

• Pente initiale : la tangente à l'origine passe par le GM à 57,3° (un radian). Un départ abrupt signifie un grand GM.
• Le GZ maximal et l'angle auquel il se produit.
• Angle d'annulation de la stabilité : là où GZ retombe à zéro. Au-delà, le navire chavire.
• Étendue de la stabilité : de la verticale jusqu'à l'angle d'annulation de la stabilité.
• Aire sous la courbe : la stabilité dynamique, l'énergie disponible pour résister à la gîte due au vent et aux vagues.

Critères de stabilité intacte de l'OMI

Les critères généraux du Code de stabilité à l'état intact de 2008 (Partie A) sont :

Il existe aussi un critère de vent violent et de roulis (conditions météorologiques), ainsi que des règles particulières pour certains types de navires (cargaisons de grains selon le Code international des grains, cargaisons de bois sur le pont, porte-conteneurs, navires à passagers). Chaque navire doit disposer d'informations de stabilité approuvées, et le commandant doit s'assurer que le navire les respecte avant l'appareillage. Le calculateur de chargement vérifie ces critères pour chaque condition.

Gîte et dérapage (loll)

Un navire qui se tient incliné par mer calme présente soit une gîte, soit un angle de dérapage (loll). Ils paraissent identiques depuis le quai, mais ils ont des causes et des remèdes opposés, et une erreur peut faire chavirer le navire. Le schéma ci-dessous les compare.

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Gîte

G s'est déplacé hors de l'axe du navire (chargement dissymétrique, citerne pleine d'un côté, cargaison déplacée). Le GM est positif. Le navire gîte jusqu'à ce que B1 soit verticalement sous G1, et il reste toujours du même côté.

tan θ = GG1 ÷ GM, où GG1 = (w × d) ÷ Δ

w est le poids déplacé (ou chargé hors de l'axe) et d la distance transversale.

Exemple : dans l'exemple détaillé du GM (Δ 10 300 t, GM 0,841 m), 80 t de cargaison sont débarquées à 10 m de l'axe au lieu d'être placées dessus. GG1 = 80 × 10 ÷ 10 300 = 0,078 m. tan θ = 0,078 ÷ 0,841 = 0,093, θ = 5,3°.

Remède : ramener le poids vers l'axe, ou ballaster le bord haut.

Dérapage (loll)

G se trouve sur l'axe mais au-dessus de M : le GM est négatif à la verticale. Le navire ne peut pas rester droit ; il bascule d'un côté. À mesure qu'il gîte, B se déplace suffisamment loin pour que le bras de redressement redevienne positif, et il reste suspendu à l'angle de dérapage où GZ est nul. Il peut basculer de l'autre côté dans une mer forte ou pendant une évolution, et sa réserve de stabilité est très faible.

Signes d'un loll plutôt que d'une gîte :

• Aucune raison de gîte ne peut être trouvée (citernes et cargaison symétriques).
• Le navire bascule d'un bord à l'autre.
• Il roule lentement et reste suspendu en fin de roulis, autour de l'angle de dérapage plutôt que autour de la verticale.
• Les causes typiques sont présentes : carburant et eau consommés dans les double-fonds, cargaison lourde sur le pont (bois, conteneurs) qui absorbe de l'eau, accumulation de glace, citernes non pleines.

Remède : abaisser G. Ne tentez jamais de corriger un loll en déplaçant du poids vers le bord haut : cela fera basculer le navire de l'autre côté à un angle plus grand. La séquence sûre est la suivante :

1. Confirmez qu'il s'agit d'un loll et non d'une gîte.
2. Supprimez la surface libre lorsque c'est possible : remplissez complètement ou videz les citernes non pleines.
3. Remplissez les citernes basses du double-fond, en commençant par une citerne divisée du côté bas (la remplir d'abord ajoute du poids bas et du côté où le navire est déjà incliné, et la surface libre d'une petite citerne est faible). Remplissez ensuite la citerne correspondante du bord haut.
4. Supprimez ou abaissez le poids haut si possible (ne jetez la cargaison de pont qu'en dernier recours et sur décision du commandant).

Assiette

Termes

• Assiette : la différence entre les tirants d'eau arrière et avant. Une assiette sur l'arrière (plus enfoncé à l'arrière) est normale pour une bonne tenue de route et l'immersion de l'hélice.
• LCF (centre longitudinal de flottaison) : le point autour duquel le navire prend son assiette, le centre de gravité de la surface de flottaison. Il se trouve près du maître-couple, mais se déplace avec le tirant d'eau.
• MCTC (moment pour changer l'assiette de 1 cm) : le moment d'assiette (t·m) qui modifie l'assiette de 1 cm. Il se lit dans les tables hydrostatiques.

Variation d'assiette (cm) = moment d'assiette ÷ MCTC

Exemple détaillé d'assiette

Un navire de 140 m de long, Δ 10 300 t, MCTC 160 t·m/cm, LCF au maître-couple. L'OOW est chargé de transférer 150 t de ballast du coqueron avant (centre à 60 m vers l'avant du maître-couple) vers le coqueron arrière (centre à 65 m vers l'arrière du maître-couple).

1. Distance du déplacement = 60 + 65 = 125 m vers l'arrière.
2. Moment d'assiette = 150 × 125 = 18 750 t·m sur l'arrière.
3. Variation d'assiette = 18 750 ÷ 160 = 117 cm sur l'arrière.
4. Le LCF étant au maître-couple, la variation se répartit également : le tirant d'eau arrière augmente d'environ 59 cm, le tirant d'eau avant diminue d'environ 59 cm. (Si le LCF n'est pas au maître-couple, répartissez-la proportionnellement aux distances des perpendiculaires par rapport au LCF.)

Vérifiez que le tirant d'eau avant ne devient pas si faible que l'étrave talonne, ou que la règle de visibilité vers l'avant de la passerelle (SOLAS V/22) ne soit pas enfreinte, et vérifiez le tirant d'eau arrière par rapport à la profondeur du poste ou du chenal.

Lignes de charge

Les marques

La Convention internationale sur les lignes de charge de 1966 (avec son Protocole de 1988), appliquée au Royaume-Uni par les Merchant Shipping (Load Line) Regulations, fixe le franc-bord minimal afin que le navire dispose d'une réserve de flottabilité suffisante et d'un pont raisonnablement sec. Les marques sont gravées ou soudées dans la coque au maître-couple et peintes dans une couleur contrastée. Le schéma ci-dessous les montre.

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• Ligne de pont : marque le pont de franc-bord.
• Disque de ligne de charge (marque de Plimsoll) : un anneau de 300 mm de diamètre traversé par une ligne horizontale. Le bord supérieur de la ligne passe par le centre du disque et est au niveau de la ligne de charge d'été. Les lettres de chaque côté indiquent l'autorité d'affectation (par exemple L R).
• Les lignes de charge, chacune mesurée à son bord supérieur :

Les navires en bois ont des lignes de charge bois supplémentaires, marquées du préfixe L.

Zones et régions

La Convention divise les océans en zones tropicales et zones d'été, et en régions saisonnières (hiver, tropiques), représentées sur une carte de la Convention et sur les cartes de routage. La ligne de charge applicable est celle de la zone où se trouve le navire, et le navire ne doit pas être chargé de telle sorte que la marque correspondante soit immergée à aucun stade de la traversée : au départ, à travers chaque zone, et à l'arrivée. Un navire quittant un port en zone tropicale pour une zone d'été doit avoir consommé assez de carburant et d'eau au moment de franchir la limite pour dégager la marque d'été.

Chargement dans l'eau de bassin

Chargez jusqu'à ce que la marque appropriée soit immergée d'au plus la DWA calculée à partir de la masse volumique mesurée de l'eau de bassin, puis tenez compte de la consommation de carburant et d'eau avant d'atteindre une nouvelle zone. Prélevez l'échantillon de masse volumique à plusieurs profondeurs le long du bord, loin de tout émissaire.

La surcharge est une infraction pour le commandant et l'armateur, et elle entraîne l'immobilisation par le contrôle de l'État du port.

Surveillance de cargaison au port

Lorsque le navire est à quai, l'OOW assure une veille de pont pour le commandant et le second capitaine (la STCW, chapitre VIII, partie 4-4, définit les principes de la veille au port). Les tâches habituelles sont :

Sécurité du navire

• Amarres : à surveiller à mesure que le navire monte et descend avec la marée et la cargaison. Des amarres molles laissent le navire dériver le long du poste ; des amarres trop tendues cassent ou arrachent les bittes. Ne restez jamais dans la zone de rebond d'une amarre.
• Tirant d'eau, assiette et gîte : relevez les tirants d'eau régulièrement et comparez-les au plan de chargement. Toute gîte inattendue est une raison de s'arrêter et de chercher la cause.
• Passerelle d'accès : accès sûr avec filet de sécurité, éclairage, bouée de sauvetage avec ligne, ajusté au fur et à mesure des mouvements du navire.
• Météo : surveillez une augmentation du vent qui pourrait arracher le navire du poste ou interrompre les opérations de grue.
• Incendie et sûreté : rondes incendie, permis de travail à chaud, niveau de sûreté ISPS et contrôle d'accès.
• Pollution : surveillez les rejets d'hydrocarbures par-dessus bord, et gardez les dalots bouchés pendant l'avitaillement.

Suivi du plan de cargaison

• Vérifiez la séquence de chargement ou de déchargement par rapport au plan d'arrimage et aux résultats du calculateur de chargement, et consignez l'avancement.
• Gardez les opérations de ballast en phase avec la cargaison afin que les contraintes (efforts tranchants et moments fléchissants) restent dans les limites à chaque stade, et pas seulement à la fin. Sur les vraquiers, le Code BLU exige un plan de chargement ou de déchargement convenu avec le terminal, y compris le ballastage, et le droit d'arrêter les opérations de cargaison si les limites risquent d'être dépassées.
• Surveillez les signes d'un tuilage excessif (extrémités qui s'affaissent, tirant d'eau aux extrémités plus élevé que prévu) ou d'un creux (milieu plus enfoncé que la moyenne des extrémités). Comparez le tirant d'eau au maître-couple à la moyenne des tirants d'eau avant et arrière.
• Vérifiez que la cargaison est correctement arrimée et calée conformément au Manuel d'arrimage de la cargaison (Code CSS), que les marchandises dangereuses sont séparées et étiquetées selon le Code IMDG, et que les cargaisons solides en vrac disposent des déclarations appropriées au titre du Code IMSBC (certaines cargaisons peuvent se liquéfier et se déplacer si leur teneur en humidité est trop élevée).
• Sur les pétroliers, suivez la liste de contrôle de sécurité navire-terre et les procédures ISGOTT, surveillez les niveaux des citernes, la pression du gaz inerte et les débits de chargement, et sachez arrêter la cargaison en urgence.

Arrêt des opérations de cargaison

Vous avez l'autorité, et le devoir, d'arrêter les opérations de cargaison si vous constatez un danger : gîte inattendue, cargaison ou emballage endommagé, conteneur de marchandises dangereuses qui fuit, contraintes proches des limites, défaillance d'amarre ou travail dangereux des dockers. Arrêtez d'abord, puis prévenez le second capitaine.

Ballast

Pourquoi du ballast

Le ballast donne à un navire allégé un tirant d'eau suffisant pour immerger l'hélice et le gouvernail, un tirant d'eau avant suffisant pour réduire le talonnement, une stabilité suffisante, une assiette et une gîte acceptables, et des contraintes de coque acceptables.

Gestion des eaux de ballast

La Convention de l'OMI sur la gestion des eaux de ballast (en vigueur depuis 2017) vise à empêcher le transfert d'organismes aquatiques nuisibles dans les eaux de ballast. Les navires disposent d'un Plan de gestion des eaux de ballast approuvé et d'un Registre des eaux de ballast, et doivent respecter :

• la norme D-1 (échange des eaux de ballast) : un échange volumétrique d'au moins 95 %, si possible à au moins 200 milles nautiques de la terre la plus proche, dans des eaux d'au moins 200 m de profondeur (si cela n'est pas possible, à au moins 50 milles de la terre, par 200 m de fond). Cette norme a désormais été remplacée par la D-2 pour presque tous les navires.
• la norme D-2 (performance) : traitement par un système de gestion des eaux de ballast approuvé, pour limiter le nombre d'organismes viables rejetés.

Chaque opération de ballast (prise, rejet, transfert, traitement) doit être consignée avec les heures, positions, quantités et citernes. Vérifiez les exigences de chaque État du port, qui peuvent être plus strictes.

Tâches de l'OOW concernant le ballast

• Connaissez les citernes en cours de travail, les quantités prévues et l'ordre des opérations.
• Sondez les citernes ou surveillez régulièrement les jauges à distance, et vérifiez que le tirant d'eau et la gîte du navire réagissent comme prévu.
• Surveillez les débordements par les tuyaux d'air, qui signifient qu'une citerne est pleine à ras bord ou qu'une vanne est mal positionnée.
• Rappelez-vous que l'échange séquentiel en mer affecte brièvement la stabilité et les contraintes : suivez exactement la séquence approuvée.
• Consignez tout.

Contrôles pratiques de stabilité pour l'OOW en mer

• Surveillez le roulis. Un roulis long et lent qui reste suspendu en fin de course suggère un GM faible ou négatif. Un changement soudain de la période de roulis est un signal d'alerte.
• Surveillez toute gîte inattendue. Elle peut signifier un déplacement de cargaison, une voie d'eau, une vanne de citerne restée ouverte, ou un loll.
• Sondages des cales et des citernes. Des augmentations inexpliquées dans la sentine d'une cale ou dans une citerne de ballast peuvent indiquer une voie d'eau.
• Cargaison de pont et arrimages. Contrôlez après un gros temps, et signalez tout élément détendu ou endommagé.
• Accumulation de glace et eau sur le pont. Les deux élèvent G. Organisez l'enlèvement de la glace dès que possible.
• Consommation de carburant et d'eau. La consommation dans les double-fonds élève G et ajoute de la surface libre. Le second capitaine aura prévu la séquence ; connaissez-la.
• Gros temps. Évitez les conditions qui provoquent un roulis synchrone ou paramétrique, et rappelez-vous que la stabilité diminue lorsqu'une crête de vague se trouve au maître-couple.
• Avarie. En cas d'envahissement, l'ordre est : arrêter l'entrée d'eau si possible, signaler, fermer les portes étanches, et utiliser les informations de stabilité en condition d'avarie. La surface libre et la perte de flottabilité agissent alors simultanément.

Exemple détaillé : une gîte inattendue pendant le chargement

Un navire de charge générale charge des produits sidérurgiques de nuit. Vous êtes de quart sur le pont. Le navire doit rester à plat pendant toute l'opération. À 0200, vous remarquez une gîte d'environ 3,5° à bâbord, et la passerelle d'accès commence à coincer.

1. Arrêter et évaluer. Demandez au chef dockers d'arrêter le chargement côté bâbord. Relevez les tirants d'eau des deux bords au maître-couple : bâbord 8,26 m, tribord 7,04 m. Pour une largeur de 20 m, cet écart de 1,22 m confirme une gîte d'environ 3,5° (tan θ = 1,22 ÷ 20).
2. Vérifiez les causes évidentes. Les trois dernières levées sont allées dans l'aile bâbord de la cale n° 3. Les sondages des citernes indiquent que le double-fond bâbord n° 2 contient 30 t de plus que prévu. Quelqu'un le remplit.
3. S'agit-il d'une gîte ou d'un loll ? Le navire reste stablement sur bâbord, il ne bascule pas, et les causes trouvées sont dissymétriques : c'est une gîte, avec un GM positif.
4. Estimation. Δ 12 000 t et GM 0,65 m (issus du calculateur de chargement). Les 30 t supplémentaires dans la citerne bâbord sont à 6 m de l'axe (180 t·m), et environ 60 t de cargaison en plus que prévu sont allées dans l'aile bâbord à 5 m (300 t·m). Total 480 t·m. GG1 = 480 ÷ 12 000 = 0,040 m. tan θ = 0,040 ÷ 0,65 = 0,062, θ = 3,5°. La gîte calculée correspond à celle observée : la cause est donc comprise.
5. Corriger et signaler. Appelez le second capitaine. La pompe du double-fond bâbord n° 2 est arrêtée et la vanne trouvée ouverte ; la citerne est ramenée au plan. Les dockers chargent les levées suivantes à tribord. Le navire revient à plat. Consignez l'incident au journal.

Le principe : une gîte inattendue est une information. Trouvez la cause avant de la corriger, car une mauvaise correction sur un navire en loll est dangereuse.

Erreurs courantes

• Oublier la correction de surface libre, ou penser qu'une citerne presque vide n'a pas d'effet de surface libre.
• Utiliser GZ = GM sin θ pour de grands angles. Utilisez les courbes KN.
• Corriger un loll en déplaçant du poids vers le bord haut. Abaissez plutôt G, en commençant par le côté bas.
• Traiter une gîte comme sans importance. Elle a toujours une cause, et cette cause peut être une voie d'eau.
• Ignorer le tirant d'eau au maître-couple, et donc manquer un tuilage ou un creux.
• Déballaster avant la cargaison, laissant les contraintes dépasser les limites pendant l'opération.
• Charger jusqu'à la marque dans une eau de bassin sans calculer la DWA, ou oublier un changement de zone pendant la traversée.
• Ne pas consigner les opérations de ballast dans le Registre des eaux de ballast.
• Laisser s'accumuler l'eau d'extinction à bord d'un navire à quai.

Résumé

• Déplacement = volume immergé × masse volumique. Port en lourd = déplacement − poids lège. TPC, FWA = Δ ÷ (4 × TPC), DWA = FWA × (1025 − ρ) ÷ 25.
• GM = KM − KG. GM positif : stable. Pour de petits angles, GZ = GM sin θ ; pour de grands angles, GZ = KN − KG sin θ.
• Nouveau KG par les moments ; ajoutez la correction de surface libre (moment de surface libre ÷ Δ) pour obtenir le KG fluide.
• L'effet de surface libre dépend du cube de la largeur de la citerne ; une cloison longitudinale le réduit au quart.
• Critères de l'OMI : aires 0,055, 0,090 et 0,030 m·rad ; GZ 0,20 m à 30° ou plus ; GZ maximal à 25° ou plus ; GM d'au moins 0,15 m.
• Gîte : G hors de l'axe, GM positif, toujours du même côté ; tan θ = GG1 ÷ GM. Loll : GM négatif à la verticale, bascule de chaque côté ; abaisser G, côté bas en premier.
• Variation d'assiette = moment d'assiette ÷ MCTC.
• Lignes de charge : S au centre du disque, T et W à 1/48 du tirant d'eau d'été au-dessus et au-dessous, WNA 50 mm sous W, F et TF une FWA au-dessus de S et de T.
• En surveillance de cargaison, gardez le ballast en phase avec la cargaison, surveillez les tirants d'eau, la gîte et les amarres, et arrêtez les opérations en cas de problème.
• En mer, surveillez la période de roulis, les gîtes, les sondages et tout ce qui élève G.

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1. Un navire a un KM de 8,20 m et un KG de 7,60 m, avec des moments de surface libre de 900 t·m pour un déplacement de 15 000 t. Quel est son GM fluide ?

Réponse : FSC = 900 ÷ 15 000 = 0,06 m. KG fluide = 7,66 m. GM = 8,20 − 7,66 = 0,54 m.

1. Pourquoi diviser une citerne non pleine par une cloison longitudinale réduit-il l'effet de surface libre au quart ?

Réponse : Le moment de surface libre dépend du cube de la largeur de la citerne. Chaque moitié a la moitié de la largeur, donc un huitième du moment ; deux moitiés donnent un quart de l'original.

1. Un navire de Δ 8 000 t et GM 0,40 m a 50 t déplacées de 12 m en travers du pont. Quelle gîte en résulte-t-il ?

Réponse : GG1 = 50 × 12 ÷ 8 000 = 0,075 m. tan θ = 0,075 ÷ 0,40 = 0,1875, θ = 10,6°.

1. Comment distinguer une gîte d'un angle de loll, et pourquoi cela importe-t-il ?

Réponse : Une gîte reste stablement d'un côté avec une cause dissymétrique identifiée, et un GM positif. Un navire en loll n'a pas de cause dissymétrique, peut basculer de l'un ou l'autre côté, et roule lentement autour de l'angle de loll. Cela importe, car le remède à une gîte (déplacer le poids vers le bord haut) peut faire basculer un navire en loll vers un angle plus grand de l'autre côté.

1. Énoncez quatre des critères de stabilité intacte de l'OMI du Code IS de 2008.

Réponse : Quatre parmi : aire jusqu'à 30° d'au moins 0,055 m·rad ; aire jusqu'à 40° (ou angle d'envahissement) d'au moins 0,090 m·rad ; aire de 30° à 40° d'au moins 0,030 m·rad ; GZ d'au moins 0,20 m à 30° ou plus ; GZ maximal de préférence à 25° ou plus ; GM initial d'au moins 0,15 m.

1. Tirant d'eau d'été 12,00 m, TPC 40, déplacement d'été 40 000 t. Où se situent les marques T, W et F par rapport à S ?

Réponse : 1/48 de 12,00 m = 250 mm, donc T est à 250 mm au-dessus de S et W à 250 mm sous S. FWA = 40 000 ÷ (4 × 40) = 250 mm, donc F est à 250 mm au-dessus de S.

1. Le navire de la question 6 charge dans une eau de bassin de masse volumique 1 005 kg/m³. De combien peut-il immerger la marque d'été ?

Réponse : DWA = 250 × (1 025 − 1 005) ÷ 25 = 200 mm, à condition qu'il se trouve dans une zone d'été et qu'aucune allocation supplémentaire pour la consommation ne soit nécessaire.

1. Un navire de MCTC 200 t·m/cm déplace 120 t de cargaison de 50 m vers l'avant. Quelle est la variation d'assiette, et comment se répartit-elle si le LCF est au maître-couple ?

Réponse : Moment d'assiette 6 000 t·m. Variation d'assiette = 30 cm sur l'avant. Le tirant d'eau avant augmente de 15 cm et le tirant d'eau arrière diminue de 15 cm.

1. Pendant les opérations de cargaison, vous constatez que le tirant d'eau au maître-couple est nettement plus profond que la moyenne des tirants d'eau avant et arrière. Qu'est-ce que cela suggère, et que devez-vous faire ?

Réponse : Le navire est en creux (poids élevé concentré au milieu). Vérifiez les contraintes du calculateur de chargement par rapport à la condition réelle, prévenez le second capitaine, et arrêtez ou ajustez les opérations de cargaison et de ballast si les limites risquent d'être dépassées.

1. En route, la période de roulis s'est nettement allongée et le navire reste suspendu en fin de roulis. Que peut-il se passer, et quels contrôles feriez-vous ?

Réponse : Le GM diminue, peut-être vers zéro ou négatif. Vérifiez les citernes non pleines et la consommation de carburant dans les double-fonds, l'eau sur le pont ou dans les cales, l'accumulation de glace et le déplacement de cargaison ; faites des sondages ; prévenez le commandant.

Lectures complémentaires

• B. Barrass et D.R. Derrett, Ship Stability for Masters and Mates, 7e éd. (Butterworth-Heinemann)
• Programme MCA OOW Unlimited (II/1) Stability and Operations
• D.J. House, Seamanship Techniques, 4e éd. (Routledge)
• Code de bonne pratique de travail sûr pour les gens de mer de la marine marchande de la MCA (COSWP)
• Convention et Code STCW, édition consolidée de 2017 (OMI), chapitre VIII sur la veille
• MARPOL, édition consolidée (OMI)
• MSN 1856 (M+F) Amendement 1, formation et certification britanniques des capitaines et officiers de pont