Le PRVT ou Résine Polyester armée de fibre de Verre Textile

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MATERIAUX DE CONSTRUCTION NAVALE

Dans ce second chapitre, nous mettons le point sur les matériaux pour la construction des bâtiments flottants. Leur nature porte grandeme nt impact sur la résistance du navire surtout, lorsqu’il est soumis aux charges et contraintes exercées par les forces extérieures. D’ailleurs, la coque qui est l’enveloppe extérieuredu bateau constitue le flotteur assurant à la fois la flottabilité et l’étanchéité, ce qui vautdireà un choix préalablement analysé du type de matériau à utiliser.
Certes, selon la taille voulue du bateau, à une tâc he déterminée correspondra à un matériau approprié de la structure afin de contribuer une saine rentabilité de l’activité nautique et pour la sécurité à bord, que ce soit matérielle ou de équipagel’.

Les différents types de matériau x

Comme dans tous les domaines de construction, on rencontre une variété de matériaux pour concevoir et réaliser les bâtiments flottants. Selon la taille du bateau et la filière d’activité, on distingue :

Le bois et ses dérivées

Depuis l’époque des grandes découvertes et bien desiècles plus tard, le bois est le matériau couramment utilisé pour la construction des bateaux.
Malgré son prestige architectural, le bois et sesdérivées sont peu à peu remplacés par d’autres matériaux plus performant qui ne nécessitent pas assez de savoir faire talentueux. En plus, les bateaux construits avec ces matériaux sont généralement pesants.
Par contre, grâce à l’évolution technologique, ce matériau est actuellement perfectionné suite à des traitements industriels, acquérant ainsi une meilleure résistance mais plus léger. Citons le contreplaqué-époxy, le bois moulé et le sandwich.

L’acier

C’est actuellement le matériau le plus utilisé en onstruction navale : durable et bénéfique, solide, ayant de très bonnes caractériquesst mécaniques comme la résistance aux chocs. Il est généralement utilisé pour la construction des bateaux de grandes tailles (plus de 12 mètres de long). On utilise également les aciersinoxydables, très performants, résistants aux actions physico-chimiques de la mer, mais peu trouvé dû à son coût élevé.

Les alliages légers comme l’Aluminium

Les constructions en alliages légers sont généralement rencontrées pour les superstructures des grands navires afin d’en diminuer le poids et d’abaisser le centre de gravité. L’Aluminium résiste incontestablement auxcorrosions, léger de son propre nom mais ayant de considérable solidité et rigidité ainsi que la grande résistance aux chocs.
Il existe aussi le cupronickel, un alliage de cuivre proche du bronze ayant plus de propriétés particulières comme son effet anti-salissures naturel.
À part le coût de fabrication, les alliages légers nécessitent une robuste technique de mise en œuvre.

Le Ferrociment

Type de construction qui se repose Varangues) avec une armature en béton. constructions en bois mais la mise en œuvre matériau est le moins utilisé en nautisme.
sur une ossature métallique (Couples, Quille, Son devis de poids est proche à celui des s’avère difficile et très spécifique.

les matériaux composites

Un matériau composite est l’assemblage de deux ou plusieurs matériaux différents, non miscibles mais ayant une forte capacité d’adhésion.Le matériau ainsi formé possède de nouvelles propriétés que chacun des constituants n’admet point.
Ces matériaux sont constitués d’un « renfort » et d’une « matrice » : le renfort joue le rôle d’ossature de l’ensemble pour la tenue mécanique, andist que la matrice constitue le remplissage créant la cohésion et la protection dela structure. Il existe trois grandes familles de matériaux composites en fonction de la matrice :
les composites à matrices organiques (CMO),
les composites à matrices céramiques (CMC) et les composites à matrices métalliques (CMM). Actuellement, on les rencontre dans bon nombre de secteurs industriels et dans les domaines de la construction (aérospatiale, aérienne, navale,bâtiment, etc.) notamment grâce à leur bonne tenue mécanique (comparable aux matériaux homogènes) et leur faible masse volumique.

Les renforts sont généralement en fibres tels que esl fibres courtes (mat), les fibres continues (tissus ou textures multidirectionnelles). Les renforts en fibre de verre textile sont depuis quelques décennies les plus utilisés en constructio navale.
Simultanément, les principales matrices utilisées veca ces renforts sont les CMO appelées résines polyesters.
En tout, le choix du matériau adéquat dépend alorsde l’objectif du projet de construction visant un coût moyen de production en série et unedurabilité du produit.
Pour le cas présent, voyons plus particulièrement esl résines polyesters renforcés en fibre de verre textile désigné sous le sigle PRVT faisant leprincipal matériau de l’Argos : il correspond aux caractéristiques spécifiques du bateau.

Le PRVT ou Résine Polyester armée de fibre ed Verre Textile

PRVT

C’est l’appellation courante du Polyester Renforcésen fibre de Verre Textile (ou encore plastique renforcé de fibre de verre tissé)ou simplement fibre de verre. C’est un matériau composite tel que la matrice est la résinepolyester, et les fibres de verre jouent le rôle de renforts.
La première utilisation du PRVT en tant que matériau de fabrication de bateaux date vers la fin des années 40 en Amérique du Nord à des embarcations militaires.
Avec ce matériau composite, le coût de fabrication est diminué car le principe de mise en œuvre (par moule) permet de réaliser une productio n en série.

Le polyester

Le polyester est un corps chimique formé par polymérisation, dont le motif du réseau de la chaîne principale est la fonction ester, c’est donc un polymère. En fait la polymérisation est l’enchaînement de réactions exothermiques accélérées par des agents catalyseurs dans laquelle, plusieurs molécules identiques s’unissentpour former une nouvelle molécule plus grosse (ici la molécule est l’ester).
L’ester est obtenu par la polycondensation par estérification : c’est la réaction d’un diacide carboxylique ou de l’un de ses dérivés comme le dianhydride d’acide avec un diol, suivie d’une élimination d’eau et/ou d’acide carboxylique.

À l’état saturé, suite à la polymérisation, le PRVTse trouve à l’état solide, ayant ainsi les caractéristiques mécaniques et physico – chimiques requises pour la structure d’un navire : dureté et légèreté, résistant aux corrosions et ionact de la mer.

Les fibres de verre

D’habitude, on rencontre le verre sous forme de plaques planes comme on en utilise dans les fenêtres ou coulé pour former des récipients comme des verres à boire ou des tubes à essai. Si on change la composition du verre au cours de sa fusion et qu’on le passe dans des filières de très faibles tailles, on obtient des filaments plus résistants que l’acier.
Comme on a vu ultérieurement, les fibres de verre forment le renfort pour la résine polyester, donnant ainsi la nature de composite à l’ensemble. Ce sont des monofilaments de verre très fins de 3,6 à 16 micromètres de diamètre, obtenues par étirage, à haute température, de petits filaments de verre continus. En fait, ces derniers sont obtenus par la fusion directe de billes de verre puis un passage du verre fondu obtenu à tr avers des filières en platine dotées de plusieurs trous de 1-2 mm de diamètre. Dû à l’effet mécanique de l’étirage et de l’enroulement, les monofilaments ne sont pas maintenus durablement en fil unique.
En navale, on aboutit à deux sortes de produits:
le mat et,
le roving ou tissu.
Ainsi, sur le schéma suivant, on a le roving (plusépais) devant et le mat au milieu, le tissu est enroulé en petit toron.

Catalyseur et Accélérateu r

Le catalyseur est une substance chimique ayant la capacité d’augmenter la vitesse d’une réaction chimique. Il transforme la résine polyester monomère insaturée en une résine polymère saturée à l’état solide.
L’accélérateur est un catalyseur spécial, doté dupouvoir augmenter considérablement, la vitesse de la polymérisation pour des raisons particulières (climat, surface spéciale, question de temps, etc.), il commande donc la vitesse de la réaction mais, sans le catalyseur, l’accélérateur n’a aucun effet sur la résine. C’estpourquoi ce dernier peut être mélange à la résine des mois à l’avance chez les fabricants.
Avec le catalyseur, le durcissement à température ambiante est de quelques heures. A chaud (80° environ), il n’est que de quelques minutes, dans ce cas le styrène n’a guère le temps de s’évaporer, la réticulation est correcte et le matériau a une dureté satisfaisante. Pour augmenter les temps de prise à température ambiante, on emploi un système catalytique composé d’un catalyseur et d’un accélérateur, donnant un temps eddurcissement d’une heure environ. Les catalyseurs sont principalement des peroxydes organiques:
le peroxyde de benzoyle,
le peroxyde de méthyléthylcétone et, le peroxyde de cyclohexanone.
Les accélérateurs sont principalement des sels métalliques:.

Propriétés caractéristiques des PRVT

Les propriétés caractéristiques des PRVT sont :
· Résistance à l’absorption d’eau
· Solidité
· Qualités adhésives
· Résistances aux rayons ultraviolets et aux intempéries
· Pas de réactions avec d’autres liquides et solidescomme l’eau potable, les poissons frais, etc.
On voit que les principaux matériaux utilisés dansla construction navale sont le bois, l’acier, l’aluminium, le ferrociment et le PRVT. Chacun d’entre eux a son utilisation optimum ainsi que ses avantages et ses inconvénients. Le tableau ci-dessous compare le poids et les propriétés physiques de quelques matériaux utilisésdans la construction navale.

Les plans de la conception

Généralités

Un jeu de plans de la géométrie et de la structurefait l’objet principal de la conception d’un bateau. La forme et les détails de constructio ainsi que toutes les dimensions du bateau y sont dessinés.

Les éléments du jeu de plans

Un jeu complet de plans de conception de bateau comprend généralement les plans suivants :

– le plan des formes,

– le plan de structure général ou plan de construction,

– le plan d’ensemble et,

– le plan des installations du circuit électrique etdu circuit carburant.

Tracé des plans

Plan des formes

En premier lieu, on inspire la forme extérieure du bateau en dessinant un croquis d’esquisse. On le représente ensuite en trois vuessur un plan de papier.

La première, à gauche, représente le bateau tel qu’il apparaît à une personne se tenant sur un côté, c’est le « longitudinal » ou le profil, il montre le contour extérieur du navire.

À droite, un plan représentant, en coupe, les deux parties (avant et arrière) du bateau : c’est le « Vertical », il montre les détails sur les couples transversaux, c’est-à-dire la projection des différentes sections transversales. En général, onchoisit le long de la coque dix (10) positions équidistantes pour tracer ces sections qui sont numérotées de 0 à10. Les sections partant du milieu du bateau vers l’étrave sont représentées laà droite de la ligne centrale et en partant de la section la plus large (au centre) vers l’étambot, ces sections sont projetées à gauche.

Et, en dessous du longitudinal, on trace un plan de vue de dessus du bateau appelé « horizontal », une coupe qui représente ainsi les lignes d’eau (projection des différentes sections horizontales).

L’ensemble forme en tout le plan des formes du navire et qui constitue le document de base permettant de calculer toutes les qualités nautiques du navire.

Pour servir de bases aux mesures, on prend une ligne de référence ou ligne de base des mesures verticales qui est la ligne droite tracée sur le longitudinal juste au dessous du point le plus bas de la quille.

Le long de cette ligne sont tracées des perpendiculaires équidistantes numérotées également de 0 à 10, donnant les positions des sections représentées dans la vue en coupe (vertical).

On trace aussi dans la vue de profil une autre série de ligne de lignes droites tracées parallèlement à la ligne de base, l’une au dessus de l’autre à intervalles équidistants. Ces lignes sont appelées « lignes d’eau »

Le plan des formes est représenté sur la première lanchep de dessin.

Plan de construction

C’est le plan permettant de représenter les éléments qui entrent dans la construction de la coque.

On représente également sur ce plan les différentesvues telles que le » maître couple « , le tableau arrière ainsi que d’autres vues de coupes des endroits particuliers de la structure. Le plan de construction est représenté sur la deuxième planche.

Plan d’ensemble

C’est le plan où l’on représente les indications sur l’emplacement des différentes pièces du bateau ainsi que tous les éléments de son armement.

Le plan du circuit électrique et de carburant:

Le circuit de l’installation électrique à bord. Pour le cas de l’Argos, on a un circuit de câblage de la commande à distance implantée de la t imonerie vers les moteurs du bateau et aussi d’autres récepteurs à bord.

Le circuit combustible est la représentation du circuit des conduites de carburant à bord et les différents réservoirs.

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Table des matières

INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE : LES MATERIAUX DE CONSTRUCTION NAVALE
I.1. CADRE D’ETUDES
I.1.1. L’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo (ESPA)
I .1.2. Polyester Malagasy (POLYMA)
I.2. MATERIAUX DE CONSTRUCTION NAVALE
I.2.1. Les différents types de matériaux
I.2.2. Le PRVT ou Résine Polyester armée de fibre de Verre Textile
I.2.3. Propriétés caractéristiques des PRVT
I.3. OUTILLAGE ET EQUIPEMENT
I.4. MODE OPERATOIRE
I.4.1. Construction des moules
I.4.2. Cirage
I.4.3. Lustrage
I.4.4. Application de gelcoat
I.4.5. Stratification ou moulage
I.4.6. Démoulage
DEUXIEME PARTIE : ETUDE DE LA STABILITE
II.1. LES PLANS DE LA CONCEPTION
II.1.1. Géométrie de la coque
II.1.2. Les plans de la conception
II.2 DEVIS DE POIDS ET RECHERCHE DU CENTRE DE GRAVITE
II.2.1. Déplacement et centre de gravité
II.2.2. Principe
II.2.3. Application pour le cas de l’Argos
II.3. FLOTTABILITE
II.3.1. Calcul des aires des couples par la méthode de Tchebychev
II.3.2. Calcul du volume de la carène par les lignes d’eau
II.3.3. Surface et centre de dérive
II.4. STABILITE DU NAVIRE
II.4.1. Définition
II.4.2. Stabilité transversale
II.4.3. Inclinaison isocarène
II.4.4. Moment de stabilité
II.4.5. Courbe de stabilité
II.4.6. Les coefficients caractéristiques de la carène
I.5. DOSSIER DE CALCULS
II.6. MODE DE PROPULSION DE L’ARGOS
II.6.1. Généralités
II.6.2. Moteur à explosion
II.6.3. Catégories de moteurs de bateaux
II.6.4. Motorisation de l’Argos
TROISIEME PARTIE : CLASSIFICATION ET REGLEMENT SUR LA CONSTRUCTION EN PRVT
III.1. CLASSIFICATION DES NAVIRES
III.1.1. Généralités
III.1.2. Bureau Veritas
III.1.3. Les différents types de société de classification
III.1.4. Mode de Classification
III.2. APPLICATION
III.3. PRINCIPE ET REGLEMENT DE CONSTRUCTION
III.3.1. Les bordés
III.3.2. Liaison pont-coque
III.3.3. Liaison cloisons-coque
III.4. DIVISION 227
III.4.1. Définition
III.4.2. Dispositions générales
III.4.3. Approbation des plans
III.4.4. Evaluation de la stabilité
III.4.5. Installations propulsives
III.4.6. Prévention et lutte contre l’incendie à bord
III.4.7. Installation électrique
III.4.8. Sécurité de la navigation
III.4.9. Matériels de sauvetage
III.4.10.Hygiène
QUATRIEME PARTIE : ETUDE D’IMPACT ENVIRONNEMENTAL ET RENTABILITE ECONOMIQUE
IV.1. ETUDE D’IMPACT ENVIRONNEMENTAL
IV.1.1. Généralités
IV.1.2. Environnement et matériau composite
IV.1.3. Les défis environnementaux de la construction en composites
IV.1.4. Cycle de vie et déconstruction des bateaux en PRVT
IV.1.5. Exemples de recyclage des déchets composites
IV.1.6. L’incinération
IV.1.7. Ecologisation des composites
IV.2. ETUDE ECONOMIQUE
IV.2.1. Coût moyen des matières premières
IV.2.2. Rentabilité du projet
CONCLUSION