La résistance à l’avancement est une discipline à part entière qui traite du contact du navire avec l’eau. Il s’agit de déterminer la force propulsive nécessaire au déplacement du bateau, en vainquant les forces de résistances à l’avancement.
Historiquement, c’est l’un des premiers sujets traités en hydrodynamique navale, dès le XVIII siècle, grâce aux travaux de D’Alembert, Reech et de Froude.
Des scientifiques qui ont utilisé très tôt les expériences sur modèle réduit.
La force de résistance à l'avancement (exprimée en Newton) est opposée à la route du navire.
Il est pratique de décomposer la force de résistance hydrodynamique totale (Rh) en distinguant 3 causes de résistances principales :
On doit à Froude l’idée de l'étude séparée de la résistance visqueuse (Rv), de la résistance de vagues (Rw) et de la résistance aérodynamique(Ra).
Dans la pratique, lors du mouvement du navire, naît un champ de vagues régulier pendant son déplacement.
Ce champ des vagues est responsable de la résistance à l’avancement.
Froude est passé à la postérité navale par son nombre éponyme (Fn sur l’image d’illustration de cet article), qui est un paramètre clé dans l'hydrodynamique des carènes.
Il est utilisé pour caractériser les régimes de navigation des navires et permettre leur classement dans les trois types de carène.
Il est défini comme le rapport entre la vitesse du navire et la racine carrée du produit de la gravité et de la longueur caractéristique du navire. Pas de panique, c’est seulement sa valeur qui nous intéresse ici.
Le navire est lent et ses vagues d’accompagnement possèdent une longueur d’onde nettement inférieure à la longueur du navire.
Cela signifie que la résistance de vague est très petite et la résistance de frottement
considérable, environ 90% de la résistance totale. Ce sont les carènes des navires lourds.
En bref : En plaisance, les barques faiblement motorisées, les annexes, les trawlers et les voiliers au moteur sont des carènes à déplacement.
Lorsque la vitesse du navire augmente, la longueur d’onde des vagues croît aussi jusqu'à ce qu’elle atteigne la longueur du navire (L de l'ordre de lambda). Alors le navire se positionne sur une onde qui se compose de deux crêtes à l’avant et à l’arrière et un creux au milieu. Le nombre de Froude est alors de l'ordre de 0.4. La vitesse du navire est alors appelée “vitesse limite théorique de la carène".
En d’autre termes, c’est la vitesse maximale possible sans déjaugeage par augmentation de vitesse.
Lorsque la vitesse du navire continue à augmenter, la crête s’éloigne du navire alors le navire se trouve en situation «cabré », une situation est très défavorable du point de vue résistance à l’avancement. Cela correspond à un nombre de Froude compris entre 0,4 et 0,7 et une longueur d’onde entre L et 3L.
Ici la résistance de vague est largement prédominante (de l'ordre de 70 à 80 % de la résistance totale). Le bateau pousse beaucoup d’eau et sa consommation est élevée. C’est aussi la situation transitoire d’un bateau à moteur rapide en phase de déjaugeage.
En bref : Les trawlers légers (Rhéa), les navires hauturiers de la SNSM ainsi que certaines vedettes habitables sont dotés de carènes à semi-déplacement.
Enfin, si la vitesse du navire augmente encore, la longueur du navire se retrouve entièrement contenue dans celle de la vague, c’est le planning, une fois le déjaugeage effectué. A cette situation correspond un nombre de Froude supérieur à 0,7.
Ces carènes sont conçues pour monter sur la surface de l'eau à grande vitesse, réduisant ainsi leurs surfaces mouillées et la résistance de l'eau au profit de la vitesse et de la consommation.
Les carènes planantes sont efficaces à des nombres de Froude supérieurs à 0,7, où la force de portance dépasse la force de gravité, permettant au navire de "planer" sur l'eau.
En bref : Les semi-rigides, les dayboats, comme le FLyer 10 de Bénéteau, et la plupart des navires de plaisance équipés de puissants moteurs hors-bords sont dotés de carènes planantes.
