Probabilité d’apparition du roulis paramétrique sur un état de mer prédéfini

Probability of occurrence of parametric roll on a predefined sea state

• Auteur / Autrice : Vivien Luthy
• Direction : Jean-Yves Billard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides
• Date : Soutenance le 16/02/2023
• Etablissement(s) : Paris, HESAM
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de recherche de l'Ecole navale (Brest) - Institut de recherche de l'Ecole navale (Brest)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation de la thèse : École nationale supérieure d'arts et métiers (1780-....)
• Jury : Président / Présidente : David Le Touzé
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Yves Billard, Yves-Marie Scolan, Gabriele Bulian, Vadim L. Belenky, Pepijn De Jong, François Grinnaert, Jocelyn Rapp, Jean-François Leguen
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Yves-Marie Scolan, Gabriele Bulian

Mots clés

Mots clés contrôlés

Évaluation du risque

Thèses et écrits académiques

Navires -- Stabilité

Mots clés libres

Stabilité du navire

Roulis paramétrique

Porte-Conteneurs

Ship stability

Parametric roll

Container vessel

Résumé

En 2021, 5515 porte-conteneurs naviguaient à travers le monde, représentant une capacitée total instantanée de 24,970,022 EVP. Durant ces dernières décennies, de spectaculaires pertes de conteneurs à la mer dû à des défaillances de stabilité dans les vagues ont été observées. Chaque accident a été largement médiatisé, ternissant la réputation des armateurs, conduisant à des pertes financières plus importantes que la valeur de la marchandise elle-même. Le phénomène de roulis paramétrique est l’une de ces défaillances de stabilité dans les vagues pouvant mener à des accidents. Ce phénomène apparait lorsque le navire se trouve mer de face ou mer de l’arrière, dans ces conditions l’équipage ne s’attend pas à subir de larges mouvements de roulis. Ce phénomène est maintenant évalué par différentes procédures avec pour objectif soit de qualifier la sensibilité du navire, soit de prédire ces mouvements dans les vagues, soit de détecter l’apparition du roulis paramétrique en temps réel. Ces évaluations devraient être considérées comme complémentaires afin d’éviter ce phénomène dangereux. Une méthode énergétique innovante permettant de calculer l’amplitude de roulis paramétrique sur mer régulière longitudinal pour toute vitesse d’avance, considérant une variation non-linéaire de stabilité transversal dans les vagues a été développée, augmentant les connaissances fondamentales de ce phénomène. Plusieurs données d’entrées fournies au simulateurs temporels hydrodynamiques permettant de réaliser une évaluation directe du roulis paramétrique ont été discutés et validés afin d’accroitre leur pertinence. Une nouvelle méthode de détection en temps réel se basant sur des conditions physiques menant à l’apparition du roulis paramétrique et son alarme associée ont été développées et validées. En considérant cette alarme, une évaluation statistique de la manœuvre la plus pertinente à réaliser après la détection du roulis paramétrique afin d’éviter les mouvements de roulis les plus important a été menée.

In 2021, 5515 container ships are sailing worldwide for a total instantaneous capacity of 24,970,022 TEU. During the last decades, impressive container loss due to satiability failures in waves were observed. Each accident has been highly mediatized, tarnishing the reputation of the ship owner, which may be more financially damageable than the cargo loss itself. The phenomenon of parametric roll is one stabillity failure mode in waves which may lead to accidents. This phenomenon appears in head or following seas where no heavy roll motions are expected by the crew. It is now assessed by several procedures with the aim to either qualify the vessel sensibility, to predict the actual motions of the ship in waves, and to detect the appearance of parametric roll motions in real time. Thus, all assessments should be considered as complementary to avoid this dangerous phenomenon. An innovative energy method permitting to calculate the amplitude of parametric roll in regular longitudinal seas at any speed, considering non-linear transverse stability has been developed, increasing fundamental knowledge. Several inputs provided to time-domain hydrodynamic software toward a direct assessment of parametric roll were discussed and validated to increase their relevance. A new real-time detection method based on physical conditions required for parametric roll to appears and its associated parametric roll alarm was developed and validated. Considering this alarm, a statistical evaluation of the most relevant manoeuvre to undertake after the parametric roll detection to avoid the worse roll motions was conducted.